Akkutankstelle

Natürlich kann das carbike auch an der normalen Steckdose aufgeladen werden, doch eine praktikable Energieversorgung von Elektrofahrzeugen ist schwieriger als es scheint.

Die von der Bundesregierung bis 2020 geplanten 750.000 öffentlichen Stromtankstellen, werden gewaltige 1,5 bis 3 Mrd. EUR kosten und nur für etwa 1 Mio. Fahrzeuge reichen.

Über 80% der Autofahrer wünschen sich eine Akkutankstelle, wenn dies nicht zu Mehrkosten führt (laut Umfrage eines Automobilclubs).

Tatsächlich aber ist der Akkutausch an Tankstellen der mit Abstand kostengünstigste Weg. Es müssen nicht doppelt so viele, sondern nur 5-10% mehr Batterien im System sein als beim Plug-In. Etwa 2/3 der Infrastrukturkosten können eingespart werden.

Die Kulturleistung, die dazu nötig ist, ist die Einigung auf die Eckdaten der Batteriemodule.

Stromverlauf

Akkutankstelle

Als das carbike Projekt 1994 begonnen wurde, war Elektromobilität ein Gebiet für wenige Tüftler. Die Akkutechnologie selbst war für die Serienproduktion des Fahrzeugs noch nicht reif. Heute lässt sich für das carbike mit Lithium-Technologie eine Reichweite von 100 km technisch und zugleich wirtschaftlich umsetzen. Davon sind Elektroautos konventioneller Prägung noch weit entfernt.

Die meisten Befürworter der Elektromobilität setzen auf das Tanken an der Steckdose (Plug-In). Dies scheint auf den ersten Blick einfach, zumindest, wenn man eine Garage oder einen Carport hat. Aber mehr als Dreiviertel aller Fahrzeugbesitzer wäre von der Elektromobilität ausgeschlossen. Man müsste Millionen von Ladestationen im öffentlichen Raum errichten, was extrem teuer und zeitaufwändig wäre und auch die Frage der Praktikabilität und des Vandalismus aufwirft.

Verschärft werden diese Probleme durch ein an sich geniales Konzept, das vorsieht, den Energieinhalt der Fahrzeugbatterien als Regelenergie für das Stromnetz zu nutzen und somit mehr Sonnen- und Windenergie einsetzen zu können. Dieses sogenannte Vehicle-to-Grid-Konzept (V2G) wird derzeit in Flottenversuchen intensiv verfolgt. Doch müssen die Ladestationen dann nicht nur ferngesteuert und mit neuartigen Abrechnungssystemen versehen werden, sondern auch mit teuren Starkstromanschlüssen, da dabei hohe Leistungen fließen müssen. Es ist auch zweifelhaft, wie viele Fahrzeugbesitzer überhaupt ein Interesse daran haben, die Lebensdauer ihrer teuer erkauften Fahrzeugbatterie durch Rückspeisung ins Netz zu verkürzen.

Unser Ansatz ist das zum Patent angemeldete Battery-to-Grid (B2G) Prinzip. Hierbei muss nicht das Fahrzeug am Netz hängen, sondern lediglich die Fahrzeugbatterie, die in Akkutankstellen ausgetauscht wird. Dort werden die Batterien geladen und auch für die Bereitstellung von Regelenergie genutzt, mit hoher Leistung, Tag und Nacht. Die Fahrzeugbatterie ist dabei in standardisierte Module aufgeteilt. Ein carbike benötigt lediglich ein Batteriemodul pro Tankvorgang. Größere Fahrzeuge können aber auch mehrere Module gleichzeitig austauschen. In der Akkutankstelle können die Batterien mit hoher Leistung, also in kurzer Zeit, geladen werden, da diese Tankstelle über einen Mittelspannungs- anschluss verfügt.

Wir setzen dabei auf den seitlichen Austausch der Fahrzeugbatterien, die unter den Sitzen, bzw. im Fahrzeugboden untergebracht sind. Dafür müssen die Fahrzeuge schon in der Karosserieentwicklung entsprechend ausgelegt werden. Auf diese Weise sind die Batterien sicher, schwerpunktsnah und sauber untergebracht, ohne negativen Einfluss auf die Stabilität der Fahrzeugstruktur. Da der seitliche Austausch keine aufwändigen Hubmechanismen erfordert, sind nicht nur vollautomatische, sondern auch halbautomatische und von Hand bediente Systeme möglich. Letzteres ist insbesondere in Entwicklungs- und Schwellenländern vorteilhaft. Teure und anfällige Unterflurfördersysteme mit Regenüberdachung sind nicht notwendig. Das Gewicht eines einzelnen Moduls liegt bei nur etwa 40-50 kg, was das Handling vereinfacht.

Zwar werden bei diesem System etwa 5-10% mehr Batterien benötigt als bei der fahrzeugintegrierten, nichtaustauschbaren Batterie, doch leben sie um den gleichen Faktor länger, da ihre Lebensdauer im wesentlichen vom Energiedurchsatz bestimmt wird.

Die Standardisierung der Batteriemodule erlaubt nicht nur den raschen Einsatz verbesserter Batterietypen - die Entwicklung schreitet hier ja stetig voran - sondern auch eine lukrative Zweitnutzung der Fahrzeugbatterien als reine Pufferbatterien. Traktionsbatterien sind bereits nach dem Verlust von 80% ihrer ursprünglichen Kapazität für den Fahrzeugeinsatz ungeeignet, da ein stärkerer Reichweitenverlust meist nicht mehr akzeptiert wird. Diese Batterien taugen aber noch lange als "kostenloser" Energiespeicher. Hingegen müssen nichtstandardisierte Akkus zerlegt und wiederaufbereitet werden, da die Vielzahl unterschiedlicher Systeme hinsichtlich Format und Technologie einer wirtschaftlichen Zweitnutzung entgegensteht.

Wir sind überzeugt, dass das B2G-System mit Investitionskosten von unter 300 EUR pro versorgtem Fahrzeug das kostengünstigste, flexibelste, kundenfreundlichste und das am raschesten umsetzbare ist, mit dem größten Potential an Regelenergie. Akkutankstellen können lokale Netzschwankungen ausgleichen und auch als Notstromversorgung dienen.

Auf diese Weise gibt es eine positive Synergie zwischen Mobilität und erneuerbarer Energie. Dies ist der wirksamste Weg zu einem nachhaltigen Verkehrssystem.

Projektwebsite: battery2go - Batteriewechsel für Elektrofahrzeuge mit standardisierten Modulgrößen