RENEWBILITY „Stoffstromanalyse nachhaltige Mobilität im Kontext ...

Institut für Verkehrsforschung
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elektrochemischen Entladung, der bislang geringen Zyklenfestigkeit und hohen Kosten
ist mit der Marktfähigkeit mittelfristig nicht zu rechnen (CARB 2007).
Abschließend lässt sich in der Batterieentwicklung seit dem Jahr 2000 ein deutlicher
Fortschritt konstatieren, der im Wesentlichen von der Entwicklung von
Energiespeichern für tragbare elektronische Geräte und vom neuen Marktsegment der
HEV getrieben ist und die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie gefördert hat. In
Zukunft werden, laut Einschätzung der Hersteller (CARB 2007), im Automobilsektor
hauptsächlich die NiMH- und die Li-Ionen-Technologie zum Einsatz kommen, wobei
bei NiMH-Batterien eine weitere Kostenminderung bei der Herstellung und eine
Ausrichtung auf den HEV-Massenmarkt im Fokus steht. Lithium-Ionen-Batterien
werden als Alternativtechnologie für den HEV-Einsatz entwickelt und kurzfristig die
Marktreife erreichen. Li-Ionen-Hochenergiebatterien für die PHEV- und City-BEV-
Anwendung werden angesichts der weiterhin hohen Kosten und noch ungeklärten
Anforderungen seitens der Automobilhersteller an die Speichertechnologie bisher nur
in kleinen Produktionsmengen geplant.
Die zukünftige Entwicklung der Batterietechnologie steht in enger Kopplung mit dem
Fahrzeugmarkt. Sollte sich die Nachfrage nach Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb
stark erhöhen, so ist auch damit zu rechnen, dass durch einen höheren Kapitaleinsatz
weitere technologische Fortschritte und Kostenminderungen erzielt werden können.
Diese sind allerdings nur schwer zu prognostizieren.
Anforderungen an Batterien für die PHEV-Anwendung
Der Einsatz von Energiespeichern in PHEV ist gegenüber HEV durch eine größere
Batterie mit einer höheren Batteriekapazität gekennzeichnet; im Vergleich zu BEV ist
die erforderliche Batteriekapazität und -leistung jedoch geringer. Die Anforderungen an
die Batterieleistung hängen vom gewählten Hybridisierungsgrad ab und steigen mit
diesem an.
In Tabelle 30 sind die in der Literatur formulierten Anforderungen an Energiespeicher
für PHEV mit unterschiedlicher elektrischer Reichweite formuliert. Zu
Vergleichszwecken sind diese Angaben ebenfalls für HEV und BEV aufgeführt.
Ausgehend von den Anforderungen an Batterieenergie und -leistung für die jeweilige
PHEV-Anwendung wurden die hier dokumentierten Zielwerte für die Energie- und
Leistungsdichte formuliert, die eine markttaugliche fahrzeugtechnische Umsetzung
erlauben würden. Bei Überschreitung dieser Richtwerte würde der erforderliche
Energiespeicher durch sein Eigengewicht und -volumen im Fahrzeug kaum integrierbar
sein. Die Angaben zu den spezifischen Batteriekosten stellen nicht die aktuellen
Kosten dar, sondern unterstellen eine fortschreitende Technologieentwicklung und eine
zunehmende Nachfrage nach entsprechenden Energiespeichern. Die Werte in
Klammern stellen langfristige Kostenziele dar, die ab einem jährlichen
Produktionsvolumen von 100.000 Batteriesystemen und bis zum Jahr 2030 als
erreichbar eingeschätzt werden. Es ist zu beachten, dass die spezifischen Kosten sich
mit zunehmender Batteriegröße grundsätzlich verringern, da der Kostenanteil der
Herstellung, des Batteriegehäuses und der Steuerung sinkt (CARB 2007). Daher
Endbericht, Teil 1
Dezember 2009