Das Wetteifern um schnellere Batterieladezeiten nimmt mittlerweile olympische Züge. Frei nach dem Motto „höher, schneller, weiter“ vergeht kaum ein Tag, an dem nicht eine Meldung eines neuen Laderekords, der das ultraschnelle Befüllen der Akkus verspricht, die Runde. Doch die Lösung für schnelles Stromtanken könnte aus einer ganz anderen Ecke kommen. Wechselakkus erleben derzeit eine Renaissance, die sie zur validen Alternative für die konventionellen Ladesäulen machen.
Die Vorteile klingen verheißungsvoll: In wenigen Minuten ist das Fahrzeug wieder voll einsatzbereit. Das bedeutet ein Ende der langen Schlangen vor den Ladesäulen. Auch die chinesische Regierung hat die Vorzüge dieses Systems erkannt und treibt die Technik voran, indem sie ein Pilotprojekt ins Leben gerufen hat, das mehr als 1.000 Batteriewechselstation vorsieht. Wichtig ist vor allem, dass mit diesem Unterfangen auch dem Technologie-Wildwuchs ein Ende bereitet wird und ein Standard eingeführt werden soll.
NIO: Chinas Vorreiter beim Akku-Tausch kommt nach Europa
Zumal die Kinderkrankheiten, die das Better-Place-Konzept des Wechselakku-Pioniers Shai Agassi zum Scheitern gebracht haben, mittlerweile ausgeräumt sind. Da geht es vor allem um Kosten und um Zuverlässigkeit. Zum Beispiel hebt der chinesische Autobauer NIO die Autos zum Austausch der Batterien an, um sie so perfekt auszutarieren und einen schnellen Wechsel der Energiespeicher zu ermöglichen.
Jetzt will NIO gemeinsam mit dem Tankstellenriesen Shell mit dieser Idee Europa erobern. Aber auch andere Akteure, wie InfraMobility-Dianba, ein 2019 gegründetes 50:50-Joint Venture, zwischen dem deutschen Unternehmen InfraMobility und den chinesischen Akku-Wechsel-Experten Aulton Dianba, wollen sich ein großes Stück von dem Batterietauschkuchen sichern. Ganz aus dem Blauen heraus tritt diese Kombination nicht in den Wettbewerb mit NIO ein: Aulton Dianba entwickelt schon länger ein Batterietausch-System, das typenoffen ist.
Aulton Dianba betreibt aktuell gut 610 Stationen, bei denen bereits über 26 Millionen Batteriewechsel in 36 Städten durchgeführt wurden. Angeblich sollen bereits 14 chinesischen Automobilhersteller, darunter mit SAIC (VW) und BAIC (Mercedes) auch zwei Partner deutscher Autobauer, mit diesem Konzept arbeiten. Außerdem will der chinesische Mineralölkonzern Sinopec 30.000 Tankstellen mit Aulton—Dianba-Wechselstationen ausstatten. Auch das französische Mineralölunternehmen TotalEnergies SE hat mit den Newcomern ein Memorandum of Unterstanding unterschrieben, bei dem es auch darum geht, geeignete strategische Partner zu gewinnen.
Expertise ist also vorhanden. Ebenso bei NIO. Der chinesische Automobilhersteller hat unlängst seinen 12-millionsten Akkuwechsel gefeiert. Alleine in China sind bereits rund 1.100 Akkutauschstationen in Betrieb. Bis 2025 will NIO weltweit 4.000 Wechselstationen installieren, davon 1.000 außerhalb Chinas, unter anderem in Deutschland. Die erste wurde beim Ladepark in Zusmarshausen (Sortimo Innovationspark) nahe Augsburg eröffnet. Auch in Berlin sollen Elektroautos mit vollen Energiepaketen versehen werden. Die bundesdeutsche Hauptstadt entwickelt sich ohnehin zu einem Zentrum der Batteriewechseltechnik, denn InfraMobility-Dianba betreibt schon seit 2019 in Berlin-Westhafen eine Pilot-Tauschstation. In Folge der erwähnten Übereinkunft mit TotalEnergies wird jetzt auch am Berliner Flughafen eine Wechselstation erbaut.
Die Wechsel-Geschwindigkeit entscheidet
Ein entscheidendes Kriterium ist die Geschwindigkeit: NIO tauscht die Akkus innerhalb von vier bis fünf Minuten und nutzt dafür ein Schraubensystem. Der chinesische Autobauer entwickelt seine Wechselstationen ständig weiter, sodass auch die Dauer des Akkutausches weiter sinken wird. Aktuell laut NIO bis zu 321 Wechsel pro Tag möglich. InfraMobility setzt bei der Batteriewechselstation 4.0 auf ein Einklinksystem, bei dem die die neue Batterie durch zwei synchronisierte Roboterarme ersetzt wird. So soll der Tausch in 20 Sekunden vollzogen sein. Läuft alles ideal und ist die Anlage genügend groß, sind so bis zu 1.000 Wechsel drin. Ein weiterer Vorteil: Die Akkus befinden sich in einem Universalgehäuse, in das verschiedene Batterietypen eingebettet werden können.
Die Kapazität der Tausch-Akkus beträgt bei InfraMobility 40 bis 80 Kilowattstunden. In einer Station sind 60 Batterien untergebracht. Aufgrund der hohen Wechselfrequenz beginnt das Laden sofort nach dem Tausch, womit sich der Durchsatz einer Wechselstation auf 50 MWh pro Tag summiert. Das „Füllen“ der Batterie verläuft angeblich sehr schonend und ist in maximal zwei Stunden abgeschlossen. Bei der Batteriewechselstation am Berliner Flughafen mit 465 Wechseln pro Tag ist eine Anschlussleistung (Scheinleistung S) von 1.230 kVA und ein 400 V Drei-Phasen-Drehstrom-Industrieanschluss mit Parallelschaltung vorgesehen.
Eine NIO „Powerswap-Station“ benötigt den Raum von vier Automobilparkplätzen und eine Anschlussleistung von 550 kVA bis 1.250 kVA. Bei den Wechselstationen des chinesischen Autobauers sind es momentan 13 Batterien mit einer Kapazität von bis zu 100 kWh. Weitere Ausbaustufen seien in Planung. Der Ladezustand der Batterie (SoC) liegt bei den NIO-Wechselakkus in der Regel bei über 90 Prozent. Im Sinne der langfristigen „Batteriegesundheit“ empfehlen die Experten des Automobilherstellers nur bei langen Fahrten die Energiespeicher auf 100 Prozent aufzuladen.
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