Unter Strom: Baustellen, Einsatzfahrzeuge & Batterierecycling

Noch ist viel Handarbeit zu erledigen, um Batterien von Elektroautos für ein mögliches Recycling zu zerlegen. Das Forschungsprojekt „BattBox“ arbeitet an Industrialisierungskonzepten und Automatisierungsmöglichkeiten, um die Batterien künftig automatisiert zu zerlegen. Für das Konsortium, bestehend aus FILL, TU Graz, AVL und dem Automobil-Cluster, wird mit dem Projekt „BattBox“ eine wichtige Weiche für das künftige Recycling von Batterien gestellt.
 

Batterierecycling verbessern

Das Forschungsprojekt strebt mehrstufige Verwertungskonzepte an. Aufgrund der nicht vorhandenen Standardisierungen bei Chemie, Design und Zerlegbarkeit wollen die Projektpartner ein breites Spektrum an möglichen Prozessen erarbeiten. In jeder Prozessstufe wird eine Diagnose und Zerlegung der freigelegten Komponenten durchgeführt und nach wirtschaftlichen und sicherheitskritischen Aspekten geprüft. Beim Recycling sollen hochwertige und unvermischte Rohstoffe mit maximaler Wiederverwendbarkeit gewonnen werden.
 

Großes internationales Interesse

Das Projekt läuft aus Sicht des Konsortialführers FILL sehr gut. „Bereits jetzt in dieser frühen Phase fragen neben inländischen und europäischen Forschungseinrichtungen viele Industriepartner aus verschiedenen Bereichen der Batterie-Wertschöpfungskette an, um sich über Details und Ergebnisse des Projekts zu informieren und das eine oder andere Thema spezifisch im direkten Austausch zu entwickeln“, schildert Josef Ecker, Projektmanager bei FILL. Das Projekt wird demnächst auch bei einer Fachveranstaltung in Wien vorgestellt.
 

Umfangreiche Analysen

Gernot Schlögl vom Institut für Fertigungstechnik (IFT) der TU Graz erklärt: „Die Entwicklung optimaler Prozesse zur Auftrennung von Batteriepacks und Batteriemodulen bedarf einer umfangreichen Analyse vorhandener Batteriesysteme am Markt. Auf Basis von Literaturrecherche sowie der Benchmarks ausgewählter Systeme konnten wir mit den Projektpartnern wichtige Erkenntnisse und Herausforderungen erörtern. Vor allem die Anforderungen hinsichtlich der Flexibilität der Trennprozesse werden derzeit am IFT erforscht, um daraus Anlagenkonzepte ableiten zu können.“
 

Herausfordernde Aufbereitung

Das grundsätzliche Problem beim Batterierecycling hat sich allerdings noch nicht geändert, betont Ecker: „Die bisherige Analyse ausgewählter Batteriesysteme bestätigt leider unsere Erwartungen. Batterien sind in der aktuellen Form und Ausprägung weder für eine Reparatur noch für ein Second Life oder andere Arten der Wiederverwendung ausgerichtet oder vorbereitet.“ Die Aufbereitung wird über pyrometallurgisches oder hydrometallurgisches Recycling stattfinden müssen.
 

Industrietaugliche Lösungen in Sichtweite

Umso wichtiger und erfreulicher sind bereits in Entwicklung befindliche Konzepte und Prozesse zur Reparatur, Wiederverwendung oder Verwertung der Systeme, bevor es zum Recycling geht. „Das BattBox-Konsortium hat hier bereits tolle Fortschritte erzielt, die wir im Lauf des zweiten Forschungsjahres in industrietaugliche und werterhaltende Lösungen gießen werden. Wir bleiben weiterhin geladen und freuen uns, schon bald erste Lösungen für ein hochwertiges Recycling präsentieren zu können“, sagt Josef Ecker.

„Elfen“ werden elektrisch

An anderer Front, nämlich bei den Einsatzkräften, wird ebenfalls an der Elektrifizierung geforscht. ELF steht natürlich nicht für die Sagengestalt, sondern ist die Abkürzung für Einsatzleitfahrzeug bei der Feuerwehr. Im aufwendigen Forschungsprojekt E-ELF wird nun untersucht, ob die Kommandofahrzeuge auch mit batterieelektrischem Antrieb einsatzfähig sind.
 

Herausforderung Kommandofahrzeug

Im Feuerwehrwesen sind spezielle Kommandofahrzeuge zentrale Anlaufstelle bei einem Einsatz. Sie sind mit zahlreichen externen elektrischen Verbrauchern ausgestattet wie Blaulicht, Funkanlage, Seilwinden und vielem mehr. „Im Einsatzfall muss das Einsatzequipment über die Lichtmaschine oder die Fahrzeugbatterie betrieben werden. Das funktioniert nur mit laufendem Verbrennungsmotor, was zu einem hohen Schadstoffausstoß führt“, betont Eduard Paireder vom Landesfeuerwehrverband. Die Einsatzorganisationen wollen aber ihre Flotte auch möglichst schadstofffrei betreiben und zumindest die Einsatzleitfahrzeuge elektrifizieren. Da die Hersteller der Elektrofahrzeuge das Laden der externen Verbraucher aus den Fahrzeugbatterien untersagen, braucht die Ausrüstung im Einsatz daher eine andere Stromquelle.
 

Innovatives Forschungsprojekt

Wie das bewerkstelligt werden kann, erforschen das Landesfeuerwehrkommando OÖ, der Fahrzeugumbauspezialist ATOS MT GmbH und die auf Software für das Energiemanagement in Elektrofahrzeugen spezialisierte Nexopt GmbH im Projekt EELF. Wissenschaftlicher Partner ist das Technologiezentrum Braunau mit dem Prüflabor zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).
 

Umfangreiche Sensorik

Ein E-Sprinter sowie ein dieselbetriebener Sprinter von Mercedes wurden zu Beginn des Projekts umgerüstet. „Eine ausgeklügelte Sensorik erhebt die Verbrauchswerte bei unterschiedlichen Szenarien. Dafür wurde ein zusätzliches Bordnetz geplant und dimensioniert“, erklärt Micheal Schiemer, Geschäftsführer der ATOS MT GmbH. Der E-Sprinter ist bei der Betriebsfeuerwehr der Lenzing AG im Einsatz, das Dieselfahrzeug bei der Freiwilligen Feuerwehr Lenzing. Ein Jahr lang werden nun engmaschig Daten gesammelt und ausgewertet. Dadurch können auch klimatische Einflüsse berücksichtigt werden.
 

Wichtige EMV-Messungen

Untersucht wird u. a., welche Verbraucher wann und wie lange am Bordnetz bedient werden können. Die unterschiedlichen Auswirkungen von Diesel- und Elektrofahrzeug auf die CO₂-Bilanz werden verglichen. Untersucht wird auch, wie Ladeinfrastruktur am Einsatzort eingebunden werden kann. Besonderes Augenmerk wird auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gelegt. „Wir messen die Auswirkungen der EMV auf bestimmte Verbraucher und wie die Verbraucher im Frequenzbereich von Funk-, WLAN- und Radiofrequenzen stören“, erläutert Herbert Ibinger, Geschäftsleiter des Prüflabors im Techno-Z Braunau.
 

Daten sammeln und auswerten

„Seit der Inbetriebnahme der Fahrzeuge werden alle verfügbaren Fahrzeugdaten aufgezeichnet. Testfahrten mit beiden Fahrzeugen auf einer Teststrecke mit vergleichbaren klimatischen Einflussfaktoren ergänzen die Datenerhebung“, sagt Konstantin Pum, Key Account Manager bei Nexopt. Aus den Ergebnissen sollen Handlungsempfehlungen für den Einsatz sowie Beschaffungsempfehlungen für die externen Verbraucher abgeleitet werden. Das Projektende rückt rasch näher und es sind noch sehr viele zusätzliche Fragen aufgetaucht. „Daher denken wir bereits über Folgeprojekte nach, da in Oberösterreich noch andere innovative Unternehmen einen Beitrag dazu leisten können, weitere Einsatzfahrzeuge von Blaulichtorganisationen zu elektrifizieren“, betont Schiemer.
 

Emissionsfreie Baustellen

Eine spannende Herausforderung ist die Stromversorgung auf Baustellen. Dabei geht es nicht nur darum, Maschinen, Fahrzeuge und Geräte zu elektrifizieren, sondern auch um den Stromanschluss generell. Denn auf vielen Baustellen ist kein öffentlicher Stromanschluss vorhanden. Wenn lange Kabel verlegt werden müssen, kostet das viel Geld. Außerdem sorgen vor allem die Baukräne oft für Störungen im örtlichen Stromnetz. Und nicht zuletzt wollen Baufirmen und Baustellenbetreiber auch zum Erreichen der Klimaziele beitragen und ihre Emissionen senken. Dabei geht es um CO₂, Stickoxide, Feinstaub und Lärm.
 

Umfassender Testbetrieb

Hier setzt das Projekt „maxE“ an. MIBA Battery Systems hat mobile Ladecontainer entwickelt, die derzeit auf verschiedenen Baustellen in Oberösterreich und Wien einem umfangreichen Praxistext in Zusammenarbeit mit der Firma Swietelsky unterzogen werden. Das Energieinstitut der Johannes Kepler Universität Linz führt die Emissionsberechnungen durch, die Netz OÖ GmbH liefert Messdaten über die Auswirkungen auf das Stromnetz und die ConPlusUltra GmbH führt Energie-Audits auf den Demobaustellen durch.

Stromnetz entlastet

Erste durchwegs positive Ergebnisse präsentierten Hartmut Popp von MIBA Battery Systems und Reinhard Friesenecker von Swietelsky am 4. Dezember in der BAUAkademie in Steyregg. Im Demobetrieb wurde für das Laden der Baufahrzeuge und -maschinen der mobile batteriebetriebene Stromspeicher – die VOLTstation® ES 50 – auf Tagesbaustellen getestet. Für den Betrieb der Baukräne entwickelte MIBA Battery Systems die VOLTstation® PS 250 – einen Pufferspeicher im Container. „Im Testbetrieb hat dies alles sehr gut funktioniert, auch die Netz OÖ hat uns versichert, dass das Stromnetz den Pufferspeicher ebenfalls gut ausgehalten hat“, schilderte Popp.
 

CO₂ eingespart

Auch die Ergebnisse bei den CO₂-Emissionen sind erfreulich: Die elektrifizierten Baumaschinen sparen pro Jahr zwei Tonnen und mehr ein, emittieren also um zwei Drittel weniger als fossil betriebene Baustellen. Im nächsten halben Jahr werden Stickoxid-, Feinstaub-, Lärm- und weitere Emissionen evaluiert. Reinhard Friesenecker berichtete über die Praxiserfahrungen auf den Demobaustellen von Swietelsky: „Wir haben auf einem Supermarktparkplatz einen konventionellen Abbruchhammer einem elektrifizierten gegenübergestellt. Die elektrifizierten Geräte sind etwas leiser, bei Gewicht und Schlagkraft sind sie vergleichbar. Aber der CO₂-Ausstoß im Betrieb ist im Vergleich zu fossilen Geräten minimalst.“
 

E-ELF

Voll-Elektrisches Einsatz-Leit-Fahrzeug

Projektpartner:

• ATOS MT GmbH, www.atos-mt.at
• Nexopt GmbH, www.nexopt.com
• Landesfeuerwehrverband OÖ, www.ooelv.at
• Techno-Z Braunau Technologiezentrum GmbH, Prüflabor PROOF, www.proof.at
• Forschungspartner: FH Oberösterreich, www.fh-ooe.at

Projektmanagement: Automobil-Cluster, www.automobil-cluster.at

Battbox

Projektpartner:

• FILL Gesellschaft m.b.H., www.fill.co.at
• TU Graz – Institut für Fahrzeugsicherheit (VSI) und Institut für Fertigungstechnik (IFT), www.vsi.tugraz.at, www.ift.at
• AVL List GmbH, www.avl.com
• Automobil-Cluster, www.automobil-cluster.at

maxE

Ladeinfrastruktur für maximale Elektrifizierung auf Baustellen

Projektpartner:

• Miba Battery Systems GmbH, www.mibabattery.com
• Swietelsky AG, www.swietelsky.at
• Energieinstitut der JKU Linz, www.energieinstitut-linz.at
• Netz Oberösterreich GmbH, www.netzooe.at
• ConPlusUltra GmbH, www.conplusultra.com
• Automobil-Cluster, www.automobil-cluster.at

Fördergeber ist die FFG im Rahmen des Programms „Mobilität der Zukunft“. Die FTI-Initiative Kreislaufwirtschaft ist eine Forschungs-, Technologie- und Innovationsinitiative des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität Innovation und Technologie (BMK). Es wird im Auftrag des BMK von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) abgewickelt.