der muerzpanther
EINE DER KERNFRAGEN LAUTET: WIE LANGE IST DER LEBENSZYKLUS? Die   Meldungen,   die   uns   als   Konsumenten   erreichen,   zeichnen   oft   ein   schlechtes   Bild   von E-Autos.   Brennende   Fahrzeuge,   die   sich   nicht   löschen   lassen,   unzumutbare   Bedingungen beim Abbau des brennbaren Lithiums bis hin zu extremen Umweltschäden. Man    könnte    fast    die    Meinung    haben,    dass    die    alternative    Energieform    gemäß    des Energieerhaltungsgesetzes   ein   Zerstörungserhaltungsgesetz   begründet:   Zerstörung   ist   eine Erhaltungsgröße,   die   Gesamtzerstörung   eines   abgeschlossenen   Systems   ändert   sich   nicht mit   der   Zeit.   Zerstörung   kann   zwischen   verschiedenen   Formen   umgewandelt   werden,   bei- spielsweise   von   Bewegungszerstörung   (Automobilindustrie)   in   Wärmezerstörung   (Heizung). Außerdem   kann   sie   aus   einem   System   heraus   (Erdöl)   und   in   ein   System   hinein   transportiert werden, es ist jedenfalls möglich, Zerstörung zu erzeugen aber nicht zu verhindern. Ein   Team   der   TU   Graz   hat   in   den   vergangenen   vier   Jahren   das   Verhalten   von   Lithium- basierten   Batterien   von   Elektroautos   bei   Crashbelastungen   untersucht.   Die   Performance neuer    Batteriezellen    ist    weitgehend    bekannt,    daher    beschäftigten    wir    uns    mit    dem gesamten    Lebenszyklus “,    erklärt    Projektleiter    Christian    Ellersdorfer    vom    Institut    für Fahrzeugsicherheit der TU Graz. Der MÜRZPANTHER hat um ein Interview gebeten.
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ACHTUNG! Dieser Artikel enthält folgende Ausdrücke:
Mithilfe   von   Crashtests,   Simulationsmodellen   und   Berechnungsverfahren   konnten   die   For- scher   feststellen,   dass   Vibrationen   und   Beschleunigungen   das   Verhalten   von   Batterien   kaum beeinflussen.   Deutlichere   mechanische   und   elektrische   Veränderungen   zeigten   sich   aller- dings   durch   das   ständige   Laden   und   Entladen   der   Batterie.   Derart   gealterte   Batteriezellen besitzen   bei   mechanischer   Belastung   eine   höhere   Steifigkeit   (siehe   unten).   „Die   Veränder- ungen   bedeuten   aber   nicht   zwingend,   dass   Batterien   mit   dem   Alter   gefährlicher   werden. Im   Gegenteil:   Die   Summe   der   Einflüsse   macht   sie   über   die   Zeit   sicherer,   weil   sie   auch elektrische Energie verlieren “, sagt dazu Christian Ellersdorfer. dMP: Gibt es neben den Lithium basierten Batterien auch Alternativen (nicht Lithium)? Christian   Ellersdorfer:   Ja,   es   gibt   neben   Lithium   basierten   Batterien   einige Alternativen.   Die Frage   ist,   ob   sich   diese   „Alternativen“   für   den   Einsatz   in   einem   Fahrzeug   eignen.   Derzeit scheinen   Li-   basierte   Batterien   die   einzige   Technologie   zu   sein,   die   Anforderungen   aus   dem automotiven Bereich (z.B. Reichweite) erfüllen können. dMP:   Wie   lange   ist   ein   gesamter   Lebenszyklus   von   Batterien   in   E- Autos?   Und   wie   schaut die   Prognose   für   die   Zukunft   aus,   oder   wird   sich   an   der   „Haltbarkeit“   einer   Batterie nichts ändern? Christian   Ellersdorfer:   Die   Batterien   in   E-Fahrzeugen   sind   für   eine   gewöhnliche   Lebensdauer von   Fahrzeugen   ausgelegt.   Das   Nachfolgeprojekt   SafeLIB   beschäftigt   sich   mit   der   Frage: „Wie   und   unter   welchen   Randbedingungen   können   Batterien   nach   ihrem   ersten   Leben   in einem Fahrzeug sicher weitergenutzt werden?“
Die   Untersuchungen   von   Ellersdorfer   et   al.   zeigen,   dass   Zellen   mit   stark   reduziertem   Kapa- zitätsgehalt   nach   einem   internen   Kurzschluss   einen   abgeschwächten   Verlauf   des   so   genan- nten    Thermal    Runaways     haben.    Durch    das    reduzierte    Energiepotential    von    gealterten Batterien sinkt also die Wahrscheinlichkeit von unfallverursachten Batteriebränden. dMP:   Wie   stark   reduziert   gerade   das   Laden   und   Entladen   die   Lebensspanne   von   Batter- ien? Man kennt das aus dem Haushalt! Christian   Ellersdorfer:   Richtig,   das   Laden   und   Entladen   reduziert   die   Kapazität.   Inwieweit hängt   stark   von   den   Randbedingungen   (Schnellladen,   Temperaturen,   …)   ab.   Bis   ca.   20% Kapazitätsverlust   werden   im   Regelfall   Batterien   in   Fahrzeugen   eingesetzt,   danach   können Anforderungen an z.B. Reichweite nicht mehr vernünftig erfüllt werden. dMP:    Was    bedeutet    eine    „höhere    Steifigkeit“    im    Zusammenhang    mit    mechanischer Belastung? Christian   Ellersdorfer:   Kommt   es   in   einem   Fahrzeugcrash   zu   einer   mechanischen   Belastung, zeigen gealterte Batterien einen größeren Widerstand gegen eben diese Belastung. dMP:   Der   abgeschwächte   Verlauf   des   so   genannten   Thermal   Runaways   drückt   sich   wie aus? Durch eine geringere Brennanfälligkeit oder kürzere Brenndauer? Christian    Ellersdorfer:    Einerseits    neigt    eine    gealterte    Batterie    dazu    weniger    stark    zu reagieren,    dass    es    beispielsweise    zu    keinem    Brand    sondern    nur    zu    Rauchentwicklung kommt.   Das   versteht   man   unter   abgeschwächtem   Verlauf,   oder   dass   der   TR   erst   gar   nicht eintritt. dMP:   Wann   sinken   die   Kapazitäten   einer   Batterie   unter   80%,   sodass   sie   in   Autos   nicht mehr   verwendet   werden   können?   Und   welche   Faktoren   beschleunigen   das   Absinken   Kälte, Stadtfahren, …? Christian     Ellersdorfer:     Ausgelegt     ist     eine     Batterie     so,     dass     ein     entsprechender Kapazitätsverlust   erst   nach   einer   gewöhnlichen   Fahrzeugkilometerleistung   eines   konventi- onell    betriebenen    Fahrzeuges    zu    verzeichnen    ist.    Wie    auch    bei    einem    beispielsweise benzinbetriebenem   Fahrzeug   gilt   hier   auch,   je   nach   Fahrstil   etc.   wird   sich   das   auf   die Lebensdauer   auswirken.   Ebenso   spielt   die   Temperatur   bei   E-Fahrzeugen   eine   wesentliche Rolle für die Degradierung der Batterie. dMP: Herzlichen Dank für das Gespräch!
Untersuchungen   der   TU   Graz   zeigen:   Batterien von   E-Autos   werden   unterm   Strich   sicherer   mit dem    Alter.    Im    Bild:    Projektleiter    Christian Ellersdorfer    mit    Kollegen    Christian    Trummer bei     der     Batterien-Crashanlage     des     Battery Safety Center Graz. © Lunghammer – TU Graz
Die   1-   und   2   Euromünzen   bestehen   aus   einer   Nickellegierung.   Und   die   Batterien   für   E- Autos zu   5%   ebenfalls.   Mit   dem Ausbau   der   Elektromobilität   werden   Batterien   bereits   im   Jahr   2025 mit   bis   zu   21   %   den   weltweit   zweitgrößten Anwendungsbereich   von   Nickel   darstellen.   Dabei besitzt   Indonesien   das   weiltweit   größte   Nickelvorkommen   und   damit   auch   die   weltweit größte Bergwerksförderung. Die   Beurteilung,   wie   nachhaltig   die   Gewinnung   einzelner   Rohstoffe   ist,   beruht   auf   einer differenzierten   Betrachtung   ökonomischer,   sozialer   und   ökologischer Aspekte.   Ein   Rohstoff ist   aus   der   Nachhaltigkeitsperspektive   nicht   pauschal   als   ‚kritisch‘   oder   ‚weniger   kritisch‘ zu    bewerten.    Entscheidend    sind    die    jeweilige    Technologie    und    das    Management    von Gewinnung   und   Verarbeitung “,   sagt   Jürgen   Vasters,   Bergbauingenieur   in   der      Bundesanstalt für   Geowissenschaften   und   Rohstoffe   in   Deutschland.   Allerdings   stellt   der   zunehmende Abbau in tropischen Regionen aufgrund des großen Flächenbedarfs ein Problem dar. Das   Durchschnittseinkommen   in   Indonesien   beträgt   2.940   US-Dollar   pro   Jahr.   Verglichen   mit Österreich,   wo   das   Durchschnittseinkommen   brutto   bei   ca.   29.000   €   liegt,   kann   man   davon ausgehen,    dass    die    Arbeits-    und    Umweltbedingungen    im    Abbau    höchsten    Standards“ entsprechen   werden.   Aber   das   wird   wahrscheinlich   der   EU   die   klimaneutrale   Fortbewegung wert sein. Mit einem großen Herz für die Umwelt.
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