Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5. Trends in der Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Fahrzeugen und deren Nutzung
Batteriemodule und -systeme
Typische Nennspannungen von Lithium-Ionen-Zellen sind 3,3–3,6 Volt bei einem Ladungsinhalt
von rund 2 Amperestunden. Für den Einsatz mit höheren Spannungslevels und Kapazitäten,
wie in kleineren elektronischen Geräten (z.B. Laptops) bis hin zu größeren Anwendungen
etwa in Elektrofahrzeugen, können Zellen seriell und parallel verschaltet und zu einem
Modul mit Gehäuse, Kühlung, Batteriemanagement (Zellüberwachung etc.) verbaut
werden. Die Anzahl der Zellen variiert zwischen circa vier und in der Größenordnung von 25
Zellen pro Modul. Im Elektrofahrzeug und bei stationären Speichern werden zusätzlich einzelne
Module zu einem großen Batterie-Pack zusammengeschaltet. Dabei kann jedoch der
Bau der Module im Vergleich zu den oben genannten Anwendungen stark abweichen. Typischerweise
werden etwa einhundert Zellen (~ 50Ah) seriell verschaltet und ergeben damit
ein Spannungslevel von 400V bis 440V bei einer Nennenergie von rund 20kWh.
Die Herstellkosten eines Batteriepacks bestehen aus den Kosten für die Zellen und anderen
Komponenten, im Folgenden als Materialkosten bezeichnet, sowie den Fertigungskosten für
das Zusammenbauen der einzelnen Bauteile und zuzüglich eventuell angerechneter Gemeinkosten
(F&E, General, Sales & Administration). Im Rahmen dieser Betrachtungen können,
wie schon für die Batteriezellen, keine detaillierten Berechnungen durchgeführt werden.
Die Analyse besteht aus der Auswertung verfügbarer Studien und soll als Einschätzung für
die Kostenverteilung des Batteriepacks dienen.
Die Auswertung verschiedener Studien [Anderman, 2009; Anderson, 2008; Axeon, 2010;
BCG, 2010; Nelson et al., 2009] ergab in den meisten Fällen einen sehr hohen Anteil der
Materialkosten 70%–75% an den Kosten für das Batteriepack. Heutige Kosten für Batteriepacks
liegen in der Größenordnung von 1000US$/kWh, die Abschätzungen gehen von einer
Kostenreduktion um mehr als 50% in den nächsten 10 Jahren aus. Ein Kostenniveau
von