Entwicklung und Erforschung eines ganzheitlichen Ansatzes zur Restlebensdauerbestimmung von aus dem Feld zurückkehrenden Traktionsbatteriemodulen und...

Entwicklung und Erforschung eines ganzheitlichen Ansatzes zur Restlebensdauerbestimmung von aus dem Feld zurückkehrenden Traktionsbatteriemodulen und zur applikationsspezifischen Kombination von gemischt aufgebauten stationären Energiespeichern für zukünftige energieautarke Gebäude

Problemstellung

In den kommenden Jahren ist mit einem stark wachsenden Rücklauf von Traktionsbatterien aus Elektrofahrzeugen zu rechnen. Die EU-Batterieverordnung (EU) 2023/1542 verpflichtet Fahrzeughersteller zur unentgeltlichen Rücknahme dieser Altbatterien (Art. 61 Abs. 1) und untersagt gleichzeitig deren energetische Verwertung oder Entsorgung (Art. 70 Abs. 1). Dadurch entsteht ein dringender Handlungsbedarf, tragfähige Konzepte für die sinnvolle Weiterverwendung dieser Batterien zu entwickeln. Ohne geeignete Strategien zur Zustandsbewertung und sinnvollen Weiterverwendung drohen erhebliche ökologische und wirtschaftliche Belastungen.

Zielsetzung

Die Ziele der Arbeit umfassen die Bereitstellung und Charakterisierung eines durch einen kinetischen Energy-Harvester versorgten, energieautarken FSK. Es Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines intelligenten Entscheidungstools, das auf Basis ökologischer und ökonomischer Kriterien die optimale Weiterverwendungsstrategie für rückgeführte Traktionsbatteriemodule ermittelt. Je nach Zustand der Batterie kann dies entweder die Weiternutzung im Rahmen eines Second-Life-Einsatzes, insbesondere in stationären Energiespeichersystemen für energieautarke Gebäude, oder – bei nicht mehr ausreichend leistungsfähigen Modulen – die stoffliche Rückgewinnung im Recyclingprozess sein.

Grundlage der Entscheidungsfindung ist eine präzise Zustandsbewertung der Batterie durch ein schnelles Snapshot-Messverfahren, das mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) den Alterungsgrad und die Restlebensdauer (Remaining Useful Lifetime, RUL) zuverlässig einschätzt. Die daraus gewonnenen Informationen ermöglichen eine datenbasierte, nachhaltige und wirtschaftlich sinnvolle Allokation der Batterie: sei es für die Kombination in Second-Life-Speichersystemen oder für eine gezielte Weiterleitung in geeignete Recyclingpfade.

Übergeordneter Prozess zur Entscheidung über die weitere Verwendung der gebrauchten Batterie (eigene Darstellung)

Entscheidungsbaum zur Auswahl des am besten geeigneten Recyclingverfahrens (eigene Darstellung)