Was uns antreibt
Um die Klimaziele zu erreichen, braucht es die Verkehrswende. Die Elektromobilität ist ein wichtiger Baustein für die Mobilität der Zukunft – denn seit 2010 sind die Emissionen im Verkehr tendenziell gestiegen.
Nachhaltige Kreislaufwirtschaft
Für die Energiewende im Verkehrssektor sind elektrisch betriebene Fahrzeuge unentbehrlich. Dennoch gibt es mit Blick auf Nachhaltigkeit und Ressourceneinsatz der Batterien Kritik: Die Batterien benötigen Rohstoffe, die Produktion verursacht CO2-Emissionen, und nach der Nutzungsdauer im Fahrzeug werden viele Akkus trotz hoher Restkapazität direkt recycelt. Um die Batterien künftig möglichst lange und effizient im Einsatz zu halten, wurden bereits erste Konzepte für Second-Life-Anwendungen entwickelt, die Batteriesystemen aus Elektrofahrzeugen ein zweites Leben in stationären Energiespeichern erlauben.
Vor diesem Hintergrund ist im September 2021 das Forschungsprojekt „Intelligentes und flexibles System zum Einsatz von jeglichen Second-Life-Batterien in der kommunalen Ladeinfrastruktur“ (Fluxlicon) an den Start gegangen. Bis Ende August 2024 erarbeitet das Projekt zentrale Erkenntnisse für eine künftige Kreislaufwirtschaft in der Mobilität.
Second-Life-Batterien
Das Projekt Fluxlicon
Dazu entwickelt und pilotiert Fluxlicon einen modularen und flexiblen Energiespeicher aus Batterien, die mit rund 80 Prozent Restlebensdauer für einen weiteren Einsatz in Elektrofahrzeugen nicht mehr geeignet sind. Die Architektur des Speichers bietet eine Netzschnittstelle für die Integration Erneuerbarer Energie sowie „Fast Charging“ für einen schnelleren und kostengünstigeren Aufbau von Lademöglichkeiten.
Mit dem Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen und den weiteren Projektpartnern PEM Motion, ConAC und DEKRA wird im Zuge des Projekts eine „Trusted Platform“ entwickelt. Diese fungiert als Schnittstelle zwischen den Inverkehrbringern der Traktionsbatteriesysteme sowie den Zweitnutzern und stellt sämtliche Daten bereit, die für eine Weiterverwendung gebrauchter Batteriesysteme relevant sind.
Zur Validierung der Ergebnisse wird in Aachen ein Second-Life-Speicher mit der Kapazität einer Megawattstunde errichtet. Für die Datenrückübertragung in die „Trusted Platform“ wird ein intelligentes Energiemanagementsystem erarbeitet. Im weiteren Verlauf steht der Aufbau sowie die Erprobung zweier Pilotanlagen in zwei unterschiedlichen deutschen Kommunen im Projektfokus. Beide Kommunen werden über einen bundesweiten Wettbewerb ermittelt. Das gesamte Vorhaben wird durch umfassende Kommunikationskampagnen und Akzeptanzarbeit begleitet. Die AEE übernimmt im Projekt die Auswahl der Pilot-Kommunen sowie die begleitete Kommunikation und das Veranstaltungsmanagement.
Fluxlicon im Kontext der Energiewende
Damit Deutschland aus fossilen Energieträgern und Atomkraft aussteigen kann, brauchen wir einen starken Ausbau der Erneuerbaren Energien.
Das Ziel lautet: Wir decken 100 Prozent unseres Energiebedarfs mithilfe von Wind, Sonne, Bioenergie, Geothermie und Wasserkraft. Im Jahr 2021 stammte 42 Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland aus Erneuerbaren Energien. Der aktuelle Koalitionsvertrag der Bundesregierung sieht für 2030 einen Anteil von 80 Prozent vor.
2021 – 42 %
2030 – 80 %
Das größte Potenzial haben Sonnen- und Windenergie. Sonne und Wind stehen global betrachtet in quasi unendlicher Menge zur Verfügung. Allerdings nicht zu jeder Zeit und an jedem Ort. Wann die Sonne wie stark scheint und wo gerade wie viel Wind weht, richtet sich nicht nach unseren Verbrauchsgewohnheiten, sondern nach Wetter, Tages- und Jahreszeiten. Wenn der erzeugte Strom nicht an Ort und Stelle verwendet oder über die vorhandenen Netze abtransportiert werden kann, müssen Erzeugungsanlagen abgeregelt werden.
Nutzen statt abregeln
Einspeisemanagement
In den Jahren 2019 und 2020 wurden dadurch jeweils mehr als sechs Milliarden Kilowattstunden Strom aus Erneuerbaren Energien nicht erzeugt und genutzt.
Statt Anlagen abzuregeln, ist es effizienter den Strom zu speichern oder in anderen Anwendungen einzusetzen („Sektorenkopplung”).
Energie speichern
Den vorhandenen Wind nicht zur Stromerzeugung zu nutzen, ist ineffizient und teuer. Deswegen muss das Stromsystem flexibler werden und besser auf die Verfügbarkeit von Wind und Sonne reagieren. Statt die Anlagen abzuregeln, wäre es sinnvoller, den Strom zu speichern oder anderweitig zu nutzen, zum Beispiel zur Wärmeerzeugung. In diesem Kontext ist Fluxlicon ein Puzzlestück. Der Energiespeicher eignet sich für jegliche Anwendungen, in denen elektrische Energie (~ 1 MWh) gespeichert und/oder bereitgestellt werden muss.
Einsatz in Kommunen
Gerade Kommunen haben vielfältige Einsatzmöglichkeiten für den Fluxlicon-Energiespeicher. Sei es der kommunale Fuhrpark, die Integration im Stadtwerk, um kurzfristige Frequenzschwankungen auszugleichen oder als Komponente für innovative Quartierslösungen.
Einsatz als Industriespeicher für Produktionsanlagen
Die Anwendung in Unternehmen ist nicht nur eine Frage der Energieeffizienz, sondern auch der Kosten, denn nur große Unternehmen sind von der EEG-Umlage befreit. Alle anderen werden nach dem Spitzenstromverbrauch veranschlagt.
Smart Charging Infrastruktur
Beim intelligenten Laden wird Strom etwa dann genutzt, wenn er günstig ist und verfügbare Leistung effizient und flexibel verteilt werden kann. Das spart Überkapazitätsgebühren und die Ladestationen können bei begrenzter Stromkapazität optimal genutzt werden.
Notstromversorgung
Hierbei dient der Fluxlicon-Energiespeicher als zusätzliche netzunabhängige Stromquelle und kann Strom einspeisen, wenn das Netz keinen mehr liefert.
Das Projektteam
Wer wir sind
Das Projekt Fluxlicon wird vom Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen, PEM Motion, ConAC, DEKRA und der Agentur für Erneuerbare Energien (AEE) durchgeführt, und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
Agentur für Erneuerbare Energien
Die Agentur für Erneuerbare Energien e.V. (AEE) leistet Überzeugungsarbeit für die Energiewende. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, über die Chancen und Vorteile einer Energieversorgung auf Basis Erneuerbarer Energien aufzuklären – vom Klimaschutz über eine sichere Energieversorgung bis hin zur regionalen Wertschöpfung. Sie arbeitet partei- und gesellschaftsübergreifend und als eingetragener Verein nicht gewinnorientiert.
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Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen
Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen wurde 2014 von Professor Achim Kampker gegründet. Im deutsch-niederländischen Gewerbepark Avantis und am Elektromobilitätslabor „eLab“ auf dem RWTH Aachen Campus sind derzeit insgesamt 76 Forschende, 33 nichtwissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie mehr als 130 studentische Hilfskräfte beschäftigt. Dabei forschen acht Gruppen zur Produktion und Nachhaltigkeit etwa von Batterien, Elektromotoren, Brennstoffzellen und ganzen Fahrzeugkonzepten. Ziel von PEM ist eine ortsnahe und lückenlose „Innovation Chain“ von der Grundlagenforschung bis hin zur Großserienherstellung.
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PEM Motion
Die PEM Motion GmbH wurde 2014 aus dem Lehrstuhl für „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen gegründet. Das Unternehmen um Geschäftsführer Dr. Christoph Deutskens ist als Beratungs- und Ingenieursdienstleister vor allem im Bereich der Elektromobilität aktiv. Das Engagement reicht von der Produktentwicklung und Produktionsauslegung alternativer Antriebskomponenten wie Batteriezellen und Elektromotoren bis hin zu Infrastruktur- und Industrialisierungsprojekten. Zum Kundenkreis zählen Automobilhersteller, Mobilitätsanbieter, Zulieferer und Start-up-Betriebe. PEM Motion ist in Europa und Nordamerika an insgesamt fünf Standorten vertreten.
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ConAC GmbH
Sei es die Transformation hin zu nachhaltigen Technologien oder digitalen Services für Ihre Immobilie oder Firma, die ConAC GmbH hilft bei der Konzeptionierung, Planung und Umsetzung der Projekte. Dies zeigt sich bereits an den eigenen Immobilien. Die ConAC beschäftigt sich intensiv mit der nachhaltigen, wirtschaftlichen Gestaltung von diesen. Hierzu zählen Lastmanagement, Integration von PV, Solar und Wind, der Aufbau von Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge und als zentraler Baustein ein intelligent gesteuerter und hochflexibler Speicher zur optimierten Nutzung der vor Ort erzeugten Energie als auch zur Vermeidung von Lastspitzen.
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DEKRA
DEKRA ist eine der weltweit führenden Expertenorganisationen. Das Unternehmen ist heute in mehr als 50 Ländern aktiv. Mehr als 45.000 Mitarbeiter sorgen nachhaltig für Sicherheit, Qualität und Umweltschutz. Im Bereich Automobil forscht die DEKRA insbesondere an der Sicherheit und der Fahrzeug-Homologation und ist bei der Prüfung von Fahrzeugteilen ein wichtiger unabhängiger Partner für die Automobilindustrie. Dabei setzt DEKRA auf eine systematische Erfassung von Daten und Qualifizierungen, um weltweit eine qualitativ hochwertige Prüf- und Bewertungsdienstleistungen anbieten zu können.
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