Intelligentes Batteriemanagement - Die Zukunft der Elektromobilität

Die E-Autos sind da, doch der Kunde schüttelt nur den Kopf. Die Gefahr wird immer größer, dass die Elektromobilität zum Rohrkrepierer wird. Dabei soll das Elektromobil durch ein intelligentes Batteriemanagement bald Geld verdienen.

Noch ist die Elektromobilität kein Sonderangebot. Vor allem die teuren Akkus drehen an der Kostenspirale. Der Wertverlust von gebrauchten Akkus ist hoch und bei der Kalkulation nicht zu vernachlässigen. Vor allem beim Wiederverkauf ist die Skepsis bei Autos, die Batterien verbaut haben, welche schon drei oder vier Jahren auf dem Buckel haben, nach wie vor groß. Zumal die Preise für die Akkus vermutlich in den nächsten Jahren drastisch sinken werden. Doch was wäre, wenn man zum Nulltarif stromern kann oder sogar mit seiner Batterie Geld verdient, ähnlich, wie das mit einem Solardach der Fall ist? Dann würden viele Ressentiments in den Abfalleimer der Automobil-Geschichte geworfen werden.

Der Schlüssel zu dem billigen Stromtanken ist der Schwarm. Im Verbund sollen die Batterien bald Teil der Energieversorgung werden und so Engpässe ausgleichen. "Das wird ein Technologieumbruch", glaubt Stefan Ritter, einer der beiden Geschäftsführer von "The Mobility House", einem Unternehmen, das sich um alle Belange der Elektromobilität nach dem Autokauf kümmert und auch mit den Autoherstellern zusammenarbeitet. Der ersten Schritte zu dieser Revolution sind bereits gemacht. Ganz entscheidend ist eine sichere Ladestruktur. Dafür ist die haushaltsübliche Schuko-Steckdose nicht geeignet. Eigens installierte Wallboxen und Gleichstrom-Ladestationen pumpen die Akkus schneller wieder voll. Nun steht die nächste Stufe auf dem Weg zum intelligenten Laden an. Die bislang gebräuchliche Art und Weise, die Akkus erst vollzuladen und dann eine ganze Zeit stehen zu lassen, ist der Lebensdauer der sensiblen Batteriezellen nicht zuträglich. Ebenso wenig mögen die Akkus den leeren Ladezustand, "Das Batteriemanagement ist heute auf einem Stand, bei dem die Thema Alterung keine Rolle mehr spielt", sagt Stefan Ritter.

Ein besseres Energiemanagement wird bereits durch einen kleinen Flottenversuch erprobt. Auch bei BMW gibt es ein Forschungsprojekt "Gesteuert Laden". Dabei wird nur der Strom ins Auto befördert, der gebraucht wird. Weiß der Besitzer eines E-Mobils, dass Weg in der Regel nur 80 Kilometer statt 150 Kilometer lang sein wird, wird nur so viel Strom ins Auto gebracht, wie nötig. Diese bevorstehenden Fahrten können mit sogar mit den Outloook-Profilen berechnet werden und bei der Kalkulation der Strommenge spielt auch das topografische Profil der Strecke eine Rolle. Letzteres planen die Autobauer bereits für die nächste E-Mobil-Generation anhand der Daten des Navigationssystems. Dann wird zum Beispiel bis zur höchsten Stelle Energie verbraucht und beim Bergabfahren wieder fleißig rekuperiert. Braucht der Fahrer für eine längere Strecke mehr Energie als sonst, muss er das aktiv eingeben. Auch der gewohnte Habitus, einfach anstecken und den Strom fließen lassen, soll bald der Vergangenheit angehören. Dann wird nicht mehr an einem Stück, sondern im Extremfall in mehreren 15-Minuten-Einheiten geladen, wenn die Strompreise am günstigsten sind. Außerdem kann so die Batterie auf einem Ladeniveau gehalten werden, das sie am besten verträgt.

Mit der steigenden Zahl von Elektromobilen eröffnen sich weitere Möglichkeiten. "Stecken viele Kunden ihr Auto zum gleichen Zeitpunkt an, lässt sich mit diesem Schwarm von Batterien im günstigsten Fall sogar Geld verdienen", erklärt Marcus Fendt. "Wir sprechen da, je nach Land und Markt zwischen 500 und 1.500 Euro pro Jahr." Der Grund ist, dass der Strompreis bei einem Großkunden, wie etwa 5.000 Autos schwankt und wenn man sich die besten Zeiten rauspickt, sind die Preise besser. Mit diesen 5.000 Akkus lässt sich ein gigantischer Speicher generieren, der den Strom auch dann aufnimmt, wenn es Überkapazitäten gibt und das Stromnetz aus dem Gleichgewicht gerät. Etwa wenn die Sonne länger scheint als vorhergesagt, oder wenn ein Kraftwerk mehr Strom einspeist, als verabredet. Dann stehen die E-Mobile bereit und agieren wie ein Großabnehmer. Die Technik für dieses unidirektionale Laden gibt es bereits und statt Kraftwerken, würden die vielen Batterien das Speichern der überflüssigen Energie übernehmen.

Dieser Schwarm muss effizient koordiniert werden, das übernimmt zunächst der Hersteller, der dann auch einen speziellen Stromtarif, zum Beispiel nur mit Naturstrom, anbieten kann. Dieses Bündeln der Strom-Einkaufkraft schlägt sich auch für den Autofahrer aus. Wenn das Stromtanken zum Nulltarif Realität wird, reduzieren sich die Betriebskosten eines Basis-BMW-i3s laut einer Beispielsrechnung von 3.805 pro Jahr Euro auf 3.321 Euro pro Jahr. Die Gesamtbetriebskosten (Total Cost Ownership) reduzieren sich bei einer Laufzeit von acht Jahren und einer Fahrleistung von 15.000 Kilometern pro Jahr von 30.440 Euro auf 26.570 Euro. Der Kunde bekommt letztendlich den Strom umsonst und auch der Kaufpreis des Autos könnte sich verringern, da das Auto so einen Mehrwert schafft. Die einzige Auflage wäre dann, dass der Fahrer sein Auto an das Stromnetz anschließen muss, sobald er daheim ist. Was hinter den Kulissen vor sich geht, bekommt der Kunde nicht mit. Er freut sich über eine monatliche Überweisung oder eine reduzierte Leasingrate für sein Elektromobil.

Der nächste Schritt steht bevor - das bidirektionale Laden. Dann würden die Autos beziehungsweise die Batterien, sich aktiv an der Stromversorgung beteiligen, den Strom bei Bedarf wieder in das Netz einspeisen und so Geld verdienen. Ähnlich, wie ein Dach mit Fotovoltaik-Zellen. Noch sind in den Autos die technischen Voraussetzungen für dieses Vehicle-to-Grid-Laden in den Autos nicht gegeben, aber 2016 soll es soweit sein. Die Angst eines vorzeitigen Alterns der Batterie ist laut Stefan Ritter unbegründet. Vollzyklen, also das Laden leer auf voll, setzen die Zellen einem überdurchschnittlichen Stress aus, der zu einer Alterung führt. Das wird mit einem Ladealgorithmus verhindert, der den Ladebereich der Batterie in einem günstigen Bereich hält und daher die Alterung fast komplett eliminiert. Entscheidend ist auch, dass keine großen Leistungen bewegt werden. "Das ist die Energiewende pur. Nur dass jetzt ein neuer Spieler die Szenerie betritt, der dezentral aufgestellt ist. Man braucht also keine großen Kraftwerke oder Speicher mehr"; verdeutlicht Marcus Fendt. Die grundlegenden Elemente für diese Technik existieren bereits, der doppelte Gebrauch der Batterie als Antriebsquelle für das E-Mobil und als Teil der Energiewirtschaft könnte, das Stromern erschwinglich machen.