Der hohe Bedarf an knapper werdenden Rohstoffen für Lithium-Ionen-Batterien gilt hierzulande oft als Bremsklotz für die Elektromobilität. Das Innovationslabor für Batterie-Logistik in der E-Mobilität, kurz InnoLogBat, will nun mit Lösungen für die Lagerung, den Transport und die Supply Chain von Batterien einen Beitrag dazu leisten, dass Batterien möglichst lange und umweltschonend genutzt werden können.
Sebastian Henßler hat mit Projektleiter Dr.-Ing Arkadius Schier und Max Plotnikov vom Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML über das Forschungsprojekt gesprochen.
Im Innovationslabor Batterie-Logistik betrachten Sie den Lebenszyklus für Fahrzeugbatterien aus logistischer Perspektive. Was bedeutet das konkret?
Arkadius Schier
Die Nachfrage nach Batterien für die Elektromobilität wird bekanntlich immer größer. Um sie zukünftig decken zu können und gleichzeitig den Batterielebenszyklus beziehungsweise die jeweiligen Komponenten der Batterien möglichst lange im Kreislauf zu halten, bedarf es innovativer logistischer Konzepte, die zum einen dem Grundgedanken einer Circular Economy folgen und zum anderen alle sicherheitstechnischen Maßnahmen sowie regulatorische Vorschriften bei der Logistik dieses Gefahrguts berücksichtigen.
Ein Aspekt der Forschung ist die Sicherheit der Lagerung und des Transports der Batterien, gerade auch bei kritischen oder defekten Modulen. Die Batterie-Logistik ist aus unserer Sicht daher durchaus einer der wichtigsten Bausteine für die E-Mobilität.
Max Plotnikov
Mit Blick auf die Circular Economy entwickeln wir unter anderem Konzepte für die Zeit nach der Nutzung der Batterie in einem Fahrzeug. Dazu gehören das Remanufacturing von Batterien, Second-Life-Anwendungen oder Recyclingprozesse.
Nun werden ja auch heute schon Batterien gelagert, transportiert, recycelt …
Arkadius Schier
Natürlich gibt es bereits funktionierende Lösungen und Prozesse – doch die Stückmengen sind noch begrenzt. Die steigende Nachfrage erfordert eine ganzheitliche Betrachtung der Batterie-Logistik, denn was wir heute sehen, ist ein Flickenteppich. Und es gibt auch viele Fragen, die noch in der Schwebe sind – unter anderem Versicherungsfragen. Das sind Unsicherheitsfaktoren für alle am Prozess Beteiligten – und genau das könnte sich als Hemmschuh für die Elektromobilität erweisen. Deshalb sehen wir es auch als eine unserer wesentlichen Aufgabe an, die Akteure der Branche an einen Tisch zu bringen, miteinander zu vernetzen und abgestimmte Konzepte und Verfahren zu entwickeln.
Zum sicheren und nachhaltigen Einsatz der Batterien entlang des kompletten Lebenszyklus setzen Sie auch auf neue Technologien. Was können Blockchain & Co. hier leisten?
Arkadius Schier
Für das erfolgreiche Gelingen des Projekts ist in erster Linie die Erforschung von geeigneten IoT-Devices tatsächlich unabdingbar. Diese technologische Entwicklung soll grundsätzlich für mehr Sicherheit bei der Lagerung, dem Handling, dem Transport und der Wiederverwendung der Batterien sorgen – insbesondere beim Umgang mit kritischen Batterien, die ein erhöhtes ökonomisches beziehungsweise ökologisches Risiko darstellen. Aus den erzeugten Daten durch das IoT-Device kann bspw. mittels Machine Learning-Verfahren Wissen generiert werden, sodass z.B. Handlungsempfehlungen beim Handling kritischer Batterien für verschiedene Akteure zur Vermeidung von potenziellen Schäden weitergegeben werden können.
Auch die Blockchain-Technologie kann für mehr Transparenz innerhalb des Ökosystems sorgen. Hier können wir auf das Know-how großer Fraunhofer IML- Projekte, wie z.B. Silicon Economy oder Blockchain Europe, zurückgreifen.
Gibt es Beispiele, die Sie schon nennen können?
Max Plotnikov
Wir forschen derzeit an neuartiger Sensorik, durch die wir in der Lage sind, Defekte von Batterien im Lager oder auf dem Transportweg frühzeitig erkennen zu können. Konkret handelt es sich dabei um das erwähnte IoT-Device, das zur Detektion von Fehlströmen oder Wärmeanomalien dient. Ferner wird hierdurch eine Lokalisierung der Batterien ermöglicht, sodass wir stets wissen, wo sie sich befindet und ob es ihr gut geht.
Gegenwärtig arbeiten wir ebenfalls an der Konzeptionierung einer Blockchain, die für eine fälschungssichere Historie von Batterien sorgen soll, damit gerade transportunsichere Batterien nicht wieder in den Umlauf gebracht werden können. Die Blockchain wird als Trackingsystem im Zusammenspiel mit dem IoT-Device eingesetzt, um Gefahrguttransporte manipulationssicher nachzuverfolgen.
Es kann somit nachvollzogen werden, wer, zu welchem Zeitpunkt, welche Batterie, in welchem Zustand innerhalb der Wertschöpfungskette besessen hat. In einem ersten kleineren Projekt haben wir eine VR-Trainingssoftware für Gabelstaplerfahrer:innen bereits um ein Modul erweitert, mit dem sich die Mitarbeitenden auf das Handling von Batterien im Lager besser vorbereiten können.
Wer ist an der Forschung im Innovationslabor beteiligt?
Arkadius Schier
Das Besondere an dem Projekt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über eine Laufzeit von drei Jahren mit insgesamt 4,3 Millionen Euro gefördert wird, ist sicherlich, dass neben dem Fraunhofer IML, der Universität Leipzig und dem Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI auch die Industrie mit von der Partie ist: Dazu gehören die Unternehmen Remondis Industrie Service, die bereits ein Behältersystem für die Lagerung den Transport von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt haben, Rhenus Automotive SE als Logistik-Dienstleister für die Automobilwirtschaft und Mercedes-Benz Energy als Anbieter von automobilen Energiespeichersystemen. Uns ist es ganz wichtig, skalierbare Lösungen aufzuzeigen – und jedes dieser Unternehmen hat ein vitales Interesse daran, die Logistik und die Lieferketten von Lithium-Ionen-Batterien zu optimieren.
Max Plotnikov
Gleichzeitig bietet das InnoLogBat aber auch sogenannte Transferprojekte an, in denen kleine und mittlere Unternehmen die von uns entwickelten Lösungen testen können.
Die ersten Transferprojekte starten bereits im April dieses Jahres. Weitere sollen folgen. Wir sind offen für Bewerbungen von Unternehmen, die in unserem Forschungsfeld tätig sind.
