Mehr Kraft und Ausdauer für E-Autos
Die Qualität des Stromspeichers ist mit entscheidend dafür, ob Elektroautos künftig den Markt erobern können und für sauberere Luft in unseren Städten sorgen. Doch die Kraftpakete, die aus mehreren 100 oder sogar – wie beim amerikanischen Autobauer Tesla – Tausenden zusammengeschalteten Batteriezellen bestehen, sind anfällig für Temperaturschwankungen und können in Sachen Reichweite mit Verbrenner- Fahrzeugen noch nicht mithalten.
Forscher des Kasseler Fraunhofer Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) entwickeln deshalb mit mehreren Partnern aus Forschung und Industrie ein neues Hybridspeicherkonzept und Batterie-Managementsystem, das für mehr Fahrdynamik, geringere Kosten und größere Reichweiten sorgen soll.
„Batteriespeicher mögen weder zu hohe noch zu niedrige Temperaturen. Im Winter können sie im Extremfall bis zu 30 Prozent ihrer Speicherkapazität verlieren“, sagt Diplom- Ingenieur Matthias Puchta, Abteilungsleiter Energiespeicher beim Fraunhofer Institut. Wenn die Stromzellen zu heiß werden, lässt ebenfalls die Leistung nach. Außerdem drohen die Batterien vorzeitig zu altern. „Ein thermisches Management der Zellen ist deshalb enorm wichtig“, erklärt der Wissenschaftler. Daneben wollen die Forscher ein weiteres Problem lösen: Es gibt momentan auf dem Markt zwei Grundtypen von Batteriezellen. Der eine Typ hat eine hohe Energiedichte, er kann also viel elektrische Energie speichern. Der andere Typ hat relativ wenig Speicherkapazität, kann aber die elektrische Leistung viel schneller zur Verfügung stellen. Er sorgt also für die „Power“ des Antriebs und die Fahrdynamik.
Die Vorzüge beider Batteriearten wollen die Forscher nun mit einem sogenannten Hybridspeicherkonzept vereinen. Dabei verzichten sie auf die sehr teuren Spannungswandler, die es bisher für das Zusammenspiel der beiden Zellenarten braucht. Die Steuerung der Stromspeicher soll allein durch ein neuartiges Batteriemanagementsystem gelingen.
Diese Steuerung entwickeln die Kasseler Forscher mit Simulationsmodellen am Computer und testen mit dieser Technik auch das Ergebnis. „Wir haben in dem Bereich eine 20-jährige Erfahrung“, berichtet Puchta. Mit dem Hybridkonzept könne die Reichweite eines Elektromobils von 400 Kilometer um bis zu 50 Kilometer pro Ladezyklus verlängert werden, schätzt der Forscher.
Die neuartige Batterie wird bei Partnern des Forschungsprojekts gebaut und in einen Demonstrator integriert. Am Ende soll sie in ein Testfahrzeug eingebaut werden und ab dem nächsten Jahr zu Probefahrten eingesetzt werden. Das Test-Auto werde auch in Kassel fahren, sagt Puchta.
Ministerium fördert Projekt
Das Forschungsprojekt „hyPowerRange“, in dem sieben Partner aus Wissenschaft und Industrie zusammenarbeiten, läuft bis Ende 2019 und wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Das
Kasseler Fraunhofer Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) erhält als Konsortialführer, zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit in Darmstadt, 900 000 Euro Forschungsgelder.
HNA, 26.02.2018, von Bastian Ludiwg
