In Freiburg dürfen Batterien auch explodieren
20. Januar 2025 Von Michael Kirchberger
Bis 2045 dürften in Deutschland stationäre Batteriespeicher mit einer Kapazität zwischen 300 und 800 Gigawattstunden installiert werden. Zum Vergleich: Noch 2021 waren es gerade einmal zwei Gigawatt. Es ist also dringend notwendig, die Rohstoff-Hoheit mancher Länder zu umgehen und neue Materialien für die Akkuproduktion zu erkunden. Daher legt das Fraunhofer ISE in seiner Forschung den Fokus auf die Nachhaltigkeit von Batterien, angefangen von Alternativmaterialien zu Lithium über die Entwicklung nachhaltiger Produktionsprozesse bis hin zu Second-Life-Nutzung und Recycling am Lebensende. In einem aktuellen Projekt arbeiten die Forscher an einer Natrium-Ionen-Batterietechnologie, die auf kritische Rohstoffe verzichtet und mühelos in Deutschland gefertigt werden könnte.
Auf über 3700 Quadratmetern Laborfläche wird das Fraunhofer ISE im neuen Kompetenzzentrum nach optimierten Lösungen für Batteriesysteme suchen, ihre Integration in verschiedene Anwendungen vorantreiben sowie umfassende Qualitätssicherungsprüfungen an Batterien durchführen. Auch bei Recycling und Fragen zu Möglichkeiten des weiteren Einsatzes von ausgedienten Batterien kooperiert das Institut mit Industriepartnern.
Als „Living-Lab“ dient auch das Gebäude selbst der Forschung: Im Projekt „Haid-Power“ erhielt das Zentrum einen modularen Hybrid-Batteriespeicher mit 836 kWh Kapazität, der gemeinsam mit einer 850-Kilowatt- Photovoltaikanlage auf dem Flachdach die Energieversorgung des Gebäudes unterstützt. Unter realen Betriebsbedingungen können so batteriegestützte Lösungen für den gewerblichen und industriellen Einsatz und neue Betriebsstrategien wie ein intelligentes Lastmanagement getestet werden.
Mit der rasanten Entwicklung des Batteriemarktes, sowohl für mobile als auch für stationäre Anwendungen, nimmt auch der Bedarf an Untersuchungen und Tests an Batteriezellen und -systemen weiter deutlich zu. Durch Senkung der Kosten und Steigerung der Performance kann zudem eine wachsende Zahl von Einsatzmöglichkeiten für elektrische Energiespeicher erschlossen werden. Auch hier setzen die Forscherinnen und Forscher längs der ganzen Kette von Materialien bis zur Betriebsführung an, um die Energiedichte und Leistungsfähigkeit, die Zyklenanzahl oder auch das Ladeverhalten zu verbessern.
Dabei widmet sich das Freiburger Forschungszentrum auch der Sicherheit von Energiespeichern. Die Bilder von brennenden Tesla haben die Befürworter der Elektromobilität mehr als einmal in Schrecken versetzt. „In unserem neuen Zentrum können wir Charakterisierungen auf allen Ebenen, von der Mikrostruktur bis zum Gesamtsystem durchführen, und so Mängel und Sicherheitsrisiken frühzeitig identifizieren. Ein aktuelles sicherheitsrelevantes Forschungsthema ist die Propagation, bei der eine Batteriezelle nach der anderen in einer Kettenreaktion thermisch durchgeht, wobei große Energiemengen frei werden“, sagt Abteilungsleiter Daniel Biro. Dafür stehe dem Testteam nun ein einzigartiges Labor mit aufwändiger Sicherheitsausstattung zur Verfügung, in der auch zerstörungsfreie Tests ebenso wie Explosionen von Prüflingen in speziellen Bunkerräumen möglich sind. (aum)
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Batterieforschung im „Zentrum für elektrische Energiespeicher“ des Fraunhofer-Instituts in Freiburg.
Photo: Fraunhofer ISE/Michael Spiegelhalter via Autoren-Union Mobilität
Batterieforschung im „Zentrum für elektrische Energiespeicher“ des Fraunhofer-Instituts in Freiburg.
Photo: Fraunhofer ISE/Michael Spiegelhalter via Autoren-Union Mobilität
Batterieforschung im „Zentrum für elektrische Energiespeicher“ des Fraunhofer-Instituts in Freiburg.
Photo: Fraunhofer ISE/Michael Spiegelhalter via Autoren-Union Mobilität