News Forschung: Neuer Aluminium-Ionen-Akku lädt in einer Minute

[dgschrei]

Richtig. Die Supercharger von Tesla umgehen ja den internen Lader komplett und wenn der den Tesla innerhalb kürzester Zeit vollmacht, muss der Tesla den Akku aktiv kühlen, damit sich die teure Karre nicht in Rauch auflöst.

Dieses ganze "Wir laden in 1-2 Minuten" Zeug, klingt immer super lustig. Das kann man nur alles in dem Moment vergessen, wo man plötzlich anfängt große Zellenverbünde laden zu wollen (wie eben bei Tesla). 135kW dürfte der Spitzenlast von 40 - 50 Haushalten entsprechen. Das kriegt man nicht mal eben angeschlossen. Und das Teil lädt dann ja nur einen Tesla. Wäre Elektromobilität jetzt Alltag und wir nehmen eine normale Tankstelle mit 4 Zapfsäulen und rechnen mit einer durchschnittlichen Benzintankzeit von 5 Minuten, dann kämen wir auf einen Durchsatz von 48 PkW/h.

Dann bräuchte man um eine normale Tankstelle durch Supercharger zu ersetzen mal eben: 48 * 135 kw = 6480 kW = 6,48 MW
Das entspricht mal eben der Spitzenleistung der größten Onshore Windanlagen mit 150 Meter Höhe. Nur müsste dazu den ganzen Tag ne richtig steife Brise wehen.
Mit den aktuellen Kapazitäten im Stromnetz ist Elektromobilität für jedermann einfach nicht möglich.

Der Tesla Model S schafft mit 80KWh Akku 400 Kilometer. Laut der Grafik kamen wir im Jahr 2010 auf 905 Milliarden PKW Kilometer in Deutschland.
Macht also 2,26 Milliarden Tankladungen.

Laden geht erst mal nicht ohne Energieverlust, also rechnen wir mal mit einem Faktor von 1,2. Dann kommen wir, wenn wir alle PKW in Deutschland durch Elektroautos ersetzen wollten auf einen Jahresstrombedarf von:

1,2 * 2,26 Mrd * 80 kwh = 216,96 Terawattstunden
Das wäre mal eben ein Drittel der gesamten deutschen Stromproduktion.

 

[Mr.Seymour Buds]

Alles kann man eh nicht von jetzt auf gleich umstellen, denn dafür fehlt die industrielle Kapazität zur Akkumulatorproduktion. Das ist der eigentlich Engpass. Das Stromnetz könnte man sogar *relativ* schnell anpassen. Alle 2 Wochen kann man ohne Probleme ein neues Großkraftwerk ans Netz nehmen (siehe China). Aber wo sollen die ganzen Akkus für die Autos herkommen?

Ich bräuchte für jedes Auto (Jahresproduktion in Deutschland ~7-8 Millionen oder sowas) 80 kWh Akkus....

7.000.000 Autos * 80 kWh = ... *IRREGROßEZAHL* ...

Wink mit dem Zaunpfahl an die deutschen Autobauer -> ihre braucht eine fette (FETTE) Akkufabrik in Schland...

 

[bensel32]

das ist aus meiner sicht die richtige diskussion zu diesem thema

 

[dgschrei]

Alle 2 Wochen kann man ohne Probleme ein neues Großkraftwerk ans Netz nehmen (siehe China).

In China ja. In Schland? niemals. Großkraftwerke sind entweder Kohle oder Atom. Kohle will man nicht weil oooh bitterböses CO2 und Atom steigt man ja aus, weil die Atomkraftwerke in Bayern welches ja bekannterweise Erdbebengebiet und akut von Tsunamis bedroht ist, viel zu gefährlich sind.

Kapazitätsausbau in Deutschland läuft doch längst nur noch über Solar und Windenergie. Und eigentlich ächzt das Netz jetz schon aus dem letzten Loch, weil die erneuerbaren so unzuverlässig sind. (Ein Bekannter arbeitet bei Eon in der Schaltzentrale. Die haben gut zu tun um bei dem Chaos das Windkraft und Solar anrichten dafür zu sorgen, dass nicht permanent die Lichter ausgehen)


Aber dass die neue große Akkufabrik in Deutschland entsteht, kann man glaub ich vergessen. Wir verschlafen doch wieder mal alle Entwicklungen. Da hat ein gewisser Elon Musk schon ein bisschen mehr Weitblick. Und schon entsteht in den Staaten eine Akkufabrik, die so groß ist, dass sie mal eben mehr Akkus austößt als die ganze Welt im Jahr 2013 produziert hat.

 

[Nanatzaya]

Erstmal:
Ich würde Kleingeräte aus die Diskussion komplett rausnehmen.
Die lädt man am Hausnetz nicht in solche kurzen Zeiten. Auch nicht mit den Akkus. Soweit klar.
Braucht man eigentlich auch nicht.
Mit etwas Umsicht ist es nicht nötig Kleinelektrogeräte innerhalb von ein paar Minuten zu laden.

Was Autos etc. angeht, muss man bedenken:
Diese Akkus sind erst in zig Jahren (wenn überhaupt) serienreif und würden erst noch später flächendeckend genutzt.

Wie es bis dahin mit E-Tankstellen aussieht, ist schwer vorauszusehen.
Technisch, mit entsprechend großen Zwischenspeichern (es wäre ja denkbar, dass die Tankstellen Nachts ihre Zwischenspeicher für 500-1000 Autos aufladen und diese sich dann tagsüber daraus bedienen), ausreichend dimensionierten Leitungen etc. vieles machbar.
Es muss halt entsprechend investiert werden und die Systeme aufeinander abgestimmt werden.
Ebenso wird man um Zwischenpuffer erstmal nicht rumkommen.
Bis überhaupt 7 Mio. Autos in Deutschland mit Strom fahren und der Bedarf erst mal da ist, vergehen eh noch Jahrzehnte, auch wenn das unsere Regierung nicht gerne hören will.

Bei E-Autos wird man eh eine Kombination aus "Zu Hause" und "an der Tanke" laden fahren müssen.
Die Tankstellen würden dann nur dazu dienen akuten Energiebedarf, z. B. auf Autobahnen, zu decken.
Dann haben wir auch keine 48 Autos pro Stunde sondern eher weniger.

Wie Mr.Seymour Buds schon erwähnt hat, könnte das Stromnetz bis dahin entsprechend umgerüstet und erweitert sein.
Bei der ganzen Diskussion kommt glaub ich keiner auf die Idee, dass das alles mit heutigen Stand der Technik und Infrastruktur vereinbar ist.
Solche Akkus sind eine Zukunftstechnologie.

Deswegen sehe ich da, auch wenn das BernardSheyan nicht gefällt, durchaus, dass man das praktisch nutzen kann.
Bis dahin gibt's evtl. auch genug Hersteller um solche Akkus in entsprechender Stückzahl zu produzieren.
Ob die Rohstoffe dafür aber überhaupt reichen, ist eine andere Sache.
Weder Alu noch Lithium sind unendlich vorhanden.

Zum Thema Wasserstoff:
Das Bsp. mit der Hindenburg war etwas überspitzt dargestellt. Stimmt wohl.
Aber mir wären Autos ohne Wasserstoff trotzdem lieber.
Unter Druck stehende Gase haben immer ein gewisses Restrisiko.
Mal abgesehen davon, dass es auch hier Probleme gäbe, überhaupt genug Wasserstoff herzustellen.

Und ich stimme dgschrei zu, dass das in Deutschland alles kurz und mittelfristig nicht umgesetzt wird.
Die Investitionssummen für einen komplett neue Infra sind riesig und man sträubt sich ja schon, eine vorhandene Infra vernünftig und zukunftsträchtig zu erweitern, obwohl der Bedarf auf jeden Fall da ist.
Für den Neubau müssten Staat und Unternehmen sehr eng und intensiver zusammenarbeiten und mehr investieren, als man sich bei den Beteiligten gerade vorstellen mag.

 

[wazzup]

Akkutechniken als Studie oder bestenfalls Betaphase gabs doch schon oft genug, ist nie was draus geworden. Li-Ion und Li-Poly ist der Standard seit über 10 Jahren und schon lange veraltet. Für featurephones war das alles kein Problem, aber heute braucht man mehr Power! Alleine für die Autobranche muss da mal was besseres her.

 

[Tulol]

Die nächste Superbatterie... Und wie man die Spannung anheben will bin ich schon mal gespannt, denn da hakt es vor allem an der Elektrochemie...

mfg

Nimm zwei oder mehr von denen und schalte sie in Reihe und schon hast du eine höhere Spannung... wo ist da also nun das Problem? o_O

 

[Mr.Seymour Buds]

Also zur Umrüstung der Infrastruktur, das traue ich am ehesten noch Japan oder Korea zu. In den USA gibt es Flickwerk, zB mit den TESLA Superchargern, aber keine "richtige", geplante Gesamtlösung (Infrastruktur und USA, muss ich hier mehr sagen^^). Deutschland kommt dann hinter Japan und Korea auf Platz 3 der Umrüstfähigen. Flächenmäßig kleine Staaten haben natürlich Vorteile, wie zB die Niederlande oder Norwegen (hier leben eh alle in einer Stadt).

 

[linkser]

Nimm zwei oder mehr von denen und schalte sie in Reihe und schon hast du eine höhere Spannung... wo ist da also nun das Problem? o_O

Das du dann auch den doppelten Platzbedarf hast, ist doch gerade bei mobilen Geraeten ziemlich entscheidend. Oder du musst die Energiedichte verdoppeln. Fragt sich, was einfacher ist.

Ob die Rohstoffe dafür aber überhaupt reichen, ist eine andere Sache.

Aluminium (Bauxit) sind weltweit ca. 30 Milliarden Tonnen Vorraete da, wovon zur Zeit 240 Millionen Tonnen jaehrlich abgebaut werden. Das reicht noch ueber 100 Jahre. Lithium wird deutlich eher knapp werden, da gibt es weltweit nur 35 Millionen Tonnen von und es ist auch etwas aufwendiger zu gewinnen.

 

[BernardSheyan]

Deswegen sehe ich da, auch wenn das BernardSheyan nicht gefällt, durchaus, dass man das praktisch nutzen kann.
Bis dahin gibt's evtl. auch genug Hersteller um solche Akkus in entsprechender Stückzahl zu produzieren.
Ob die Rohstoffe dafür aber überhaupt reichen, ist eine andere Sache.
Weder Alu noch Lithium sind unendlich vorhanden.

Wer sagt, dass es mir nicht gefällt?
Ihr seht nur immer die positiven Seiten und ignoriert alles Negative, das ist alles.

 

[MHumann]

Dieses ganze "Wir laden in 1-2 Minuten" Zeug, klingt immer super lustig.

Jap. Ohne Verluste kann man an einer haushaltsüblichen 16A Schuko-Steckdose maximal 60Wh in einer Minute laden. Da kann man LiIonen Akkus auch in der gleichen Zeit gleich voll laden. Zwar nicht oft, aber es geht.
Was dieser Akkutyp nun besser kann als bestehende? Ich sehe noch nicht wirklich etwas...


Wo kommen überhaupt die Werte der Energie- und Leistungsdichte her? Finde in der Quelle keine Angabe davon.

 

[bensel32]

Aluminium (Bauxit) sind weltweit ca. 30 Milliarden Tonnen Vorraete da, wovon zur Zeit 240 Millionen Tonnen jaehrlich abgebaut werden. Das reicht noch ueber 100 Jahre. Lithium wird deutlich eher knapp werden, da gibt es weltweit nur 35 Millionen Tonnen von und es ist auch etwas aufwendiger zu gewinnen.

oooh, das ist vielleicht der aktuelle stand. einfach mal ans öl denken. das sollte uns eigentlich auch langsam ausgehen, wenn man den prognosen aus den 90er glauben schenkt.
mal abgesehen davon, das man vieles wiederverwenden kann.

 

[sunnyday]

Falls wirklich irgendwas knapp wird, denke ich dass die Leute dann wirklich ihre Technologien aus der Schublade holen.

 

[linkser]

mal abgesehen davon, das man vieles wiederverwenden kann.

Das wirds eher sein aber Lithium laesst sich wirklich nicht so einfach gewinnen, das wird quasi nur aus ausgetrockneten ehemaligen Meeren/Seen gewonnen. Groesst Lagerstaette ist die riesige Salzwueste in Bolivien. Setze daher auch eher darauf, dass man immer mehr durch Recycling zurueckgewinnen kann. Sollten aber wirklich massenhaft Elektroautos mit Lithium Batterien kommen, wird das nicht viel helfen.

 

[highks]

In China ja. In Schland? niemals. Großkraftwerke sind entweder Kohle oder Atom. Kohle will man nicht weil oooh bitterböses CO2 und Atom steigt man ja aus, weil die Atomkraftwerke in Bayern welches ja bekannterweise Erdbebengebiet und akut von Tsunamis bedroht ist, viel zu gefährlich sind.

Kapazitätsausbau in Deutschland läuft doch längst nur noch über Solar und Windenergie. Und eigentlich ächzt das Netz jetz schon aus dem letzten Loch, weil die erneuerbaren so unzuverlässig sind. (Ein Bekannter arbeitet bei Eon in der Schaltzentrale. Die haben gut zu tun um bei dem Chaos das Windkraft und Solar anrichten dafür zu sorgen, dass nicht permanent die Lichter ausgehen)

Ich glaube auch, wir sollten uns hier erst mal drum kümmern, genug USV-Akkus für unsere Computer zu besorgen, bevor wir von schnellen Elektroautos träumen!
Es wird in den nächsten Jahren viel eher Wind-/Solarkraft bedingte Stromausfälle geben, da kann man im Prinzip nur hoffen, dass Elektroautos so unpopulär bleiben.
Auch deshalb, weil wir doch unsere Mobilgeräte alle lieb haben, und gerne noch ein bisschen Lithium für deren Akkus übrig bleiben sollte...

 

[Plastikman]

Wenn es marktreif ist kauft dann irgendein Hersteller die Technologie und packt sie in einen tiefen und dunklen Tresor in dem auch schon die 0-Watt-Maschine und die Glühbirne liegt die für 100 Jahre hält.

Das mit den Glühbirnen ist gesetzlich geregelt. Die sollen nach einer gewissen Zeit kaputt gehen. Die erste Glühbirne glüht glaube ich noch. Jedenfalls braucht man nur besseres Vakuum und dickeren Draht. Was meinst du wieso LED Leuchten so teuer sind. Weil die einfach wirklich schwer kaputt gehen. Das ließe sich da nicht so leicht regeln. Nein bei Akkus mache ich mir keine Sorgen, dass diese jetzt noch im Keller verschwinden. Zu viele Industriezweige brauchen dringend bessere. Vor 20-30 Jahren sah das natürlich noch anders aus.

Ergänzung (9. April 2015)

Es wird in den nächsten Jahren viel eher Wind-/Solarkraft bedingte Stromausfälle geben, da kann man im Prinzip nur hoffen, dass Elektroautos so unpopulär bleiben.

Wow so viel unsinn in so wenigen Worten. Nicht schlecht!! Warum gibt es bei Wind und Solar mehr Stromausfälle??? Das ist doch Käse. Gerade mit Wind und Solar könnte man es sogar reduzieren, WENN man ein dezentrales Netz, also weniger Ausfallanfällige Stromnetz aufbauen würde, in dem je nach Region der Hauptstromanteil selbst erzeugt wird. Daran verdient halt dann EnBW oder Eon nichts mehr. Den wenigsten Stromverlust hat man immernoch, wenn der Strom kurze Wege geht.

 

[bensel32]

Das wirds eher sein aber Lithium laesst sich wirklich nicht so einfach gewinnen, das wird quasi nur aus ausgetrockneten ehemaligen Meeren/Seen gewonnen. Groesst Lagerstaette ist die riesige Salzwueste in Bolivien. Setze daher auch eher darauf, dass man immer mehr durch Recycling zurueckgewinnen kann. Sollten aber wirklich massenhaft Elektroautos mit Lithium Batterien kommen, wird das nicht viel helfen.

von daher glaube ich auch eher an eine zukunft der brennstoffzelle.

 

[dgschrei]

Gerade mit Wind und Solar könnte man es sogar reduzieren, WENN man ein dezentrales Netz, also weniger Ausfallanfällige Stromnetz aufbauen würde, in dem je nach Region der Hauptstromanteil selbst erzeugt wird.

Sei lieber froh, dass das Netz so groß ist. Wenn es kleiner wäre, würde bei dir schon seit Jahren Wind- und Solarbedingt das Licht ausgehen.
Der Strommarkt hat leider eine sehr spezielle Eigenschaft, die auf alle anderen Märkte nicht zutrifft. Angebot und Nachfrage muss immer ausgeglichen sein. Ist zu wenig Strom da, gehen die Lichter aus. Ist zu viel Strom da, ändert sich die Netzfrequenz und das führt auch dazu dass die Lichter ausgehen.

Nachdem die Verbrauchsseite sich im Tagesverlauf immer relativ gleich verhält (wenig Bedarf nachts, Spitzenlast gegen Mittag usw.) muss sich auch die Angebotsseite also der Strom von den Kraftwerken gleich verhalten. Das dumme ist nur, weder Wind noch die Sonne verhalten sich jeden Tag gleich. Genau aus diesem Grund ist man bei Eon und EnBW permanent damit beschäftigt, die Leistungsschwankungen der erneuerbaren durch permanentes hoch und runterregeln der konventionellen Kraftwerke auszugleichen. Dadurch erhält man aktuell ja teilweise negative Strompreise auf dem Strommarkt. Soll heißen Eon bezahlt Frankreich, Niederlande und co sogar noch dafür, wenn sie den überschüssigen Strom der Mittags aus den Solaranlagen kommt abnehmen, weil sie verpflichtet sind die Stabilität des Netzes zu gewährleisten.

Würdest du jetzt das Netz in lauter kleine dezentrale Teile spalten, dann würdest du noch viel anfälliger für solche Schwankungen werden. Dann sorgt eine größere Wolke über deiner Stadt dafür, dass plötzlich zu wenig Strom da ist und die Lichter ausgehen. Aktuell wird diese Wolke einfach dadurch aufgefangen, dass dieser Leistungsverlust innerhalb des riesigen europäischen Netzes prozentual so klein ist, dass er sich relativ leicht wieder ausgleichen lässt.

 

[Cool Master]

Vergiss nicht, dass die Forschung hoch subventioniert wird. Unzählige staatliche Forschungseinrichtungen "kooperieren" mit der Industrie. Im Endeffekt heisst das, der Staat zahlt 80% der Kosten für die Forschung und die Industrie darf sie dann (mit ihrem 20% Kapitaleinsatz) vermarkten.

Ist mir schon klar, trotzdem muss man das im Hinterkopf haben. Zu dem selbst ~20% von einigen hundert Millionen oder sogar Milliarden sind nicht gerade wenig.

Edit:

Jup ich sehe die Brennstofzelle auch als Zukunft. Da ich ein paar Insider Infos habe mal so am Rande:

Die Brenstoffzelle könnte schon lange realität sein und in der Massenproduktion sein, allerdings verdienen die Auto Hersteller mit Verbrennern einfach noch deutlich mehr Geld.

 

[BernardSheyan]

von daher glaube ich auch eher an eine zukunft der brennstoffzelle.

Nicht nur du, und die wird auch kommen. Kurz oder lang bleibt keine andere Wahl, denn auch die hochgelobten Elektroautos mit Akku oder die angeblich so umweltfreundlichen Hybridfahrzeuge produzieren Sondermüll und sei es dadurch, dass irgendwann die Akkus ausgetauscht und entsorgt werden müssen.

Was kommt den als "Abgas" bei der Brennstoffzelle raus? Reines H²O, also Wasser weil die Energie aus der Verschmelzung von Wasserstoff und Sauerstoff geschieht.