23.02.2019

E-Mobility: Warum auch Batterien „digitale Zwillinge“ brauchen

Aus einem Projekt im Rahmen des Programms Creators Expedition entstand eine strategische Partnerschaft zwischen AVL und dem Startup Batemo. Dabei geht es um eines der großen Themen in der E-Mobility: Batterien.
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„Von Öl wegzukommen wird ohne Batterien nicht gehen. Aber die Dinger sind zu teuer, laden nicht schnell genug und ihre Leistung lässt mit der Zeit nach“ – so beschreibt Jan Richter eine der großen Herausforderungen, mit der sich der E-Mobility-Bereich, trotz aktuell starken Wachstums, noch konfrontiert sieht. Mit dem Startup Batemo, das er 2017 gemeinsam mit Michael Schönleber im deutschen Karlsruhe gründete, will er einen Beitrag zur Lösung dieses Problems leisten.

Dazu hat das Unternehmen eine neue Simulationstechnologie entwickelt. „Es gibt bei Batterien viele Fragestellungen, die man nicht im Labor beantworten kann“, erklärt Richter. Batemo erzeuge einen digitalen Zwilling und beantworte damit Fragen wie: „Wie muss ich die Batterie schnellladen? Wie muss ich sie kühlen? Und wie baue ich eine sichere Batterie, sie auch im Fehlerfall funktioniert?“

Batterien-Simulation: Strategische Partnerschaft von AVL und Batemo

Nun ging AVL eine strategische Partnerschaft mit dem Startup ein. Denn die Batemo-Technologie ist auf die Ebene einzelner Batterie-Zellen fokussiert. „Tatsächlich baut man eine Batterie aber nicht aus einer Zelle, sondern aus einem ganzen Package. Das kann AVL extrem gut“, meint Richter. Mit der Integration der Technologie in die Simulationswelt von AVL schafft man gemeinsam eine umfassende Simulations-Lösung für die Batterie-Weiterentwicklung. „AVL betreibt auch eigene Prüfstände und bietet das als Dienstleistung für seine Kunden an. Das ist eine unglaublich mächtige Lösung“, sagt der Batemo-Gründer. Alternative Partnerschafts-Angebote anderer Unternehmen habe man aber nicht nur deshalb ausgeschlagen und sich für AVL als Partner entschieden – auch die „DNA“ passe zusammen.

Entstanden ist die Kooperation aus einem Projekt im Rahmen des AVL-Startup-Programms Creators Expedition. „Dort haben wir ergründet, ob wir die Technologien verbinden können. Wir wurden gebenchmarkt, aber dabei von Beginn an respektvoll und auf Augenhöhe behandelt“, erzählt Richter. Und das sei bis zur obersten Ebene des Weltkonzerns mit Hauptsitz in der Steiermark der Fall. „Wir sind etwa in regelmäßigem Kontakt mit dem Vice President der ganzen Sparte, der sehr tief in der Materie ist und uns immer wieder fragt, was er machen kann, um das Projekt voranzutreiben“, erzählt der Batemo-Gründer.

„Streben nach einem tiefen Verständnis“

In der gesamten Zusammenarbeit habe sich immer wieder gezeigt: „Wir haben eine starke gemeinsame Basis. In unserem Logo steht ‚understanding batteries‘ und AVL ist ebenfalls vom Streben nach einem tiefen Verständnis der Materie getrieben. Wir haben einfach die selbe DNA“, so Richter. AVL-Kunden können sich von der gemeinsamen Lösung übrigens ab April überzeugen.

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Herbert Eibensteiner, CEO voestalpine AG, und Michael Strugl, CEO Verbund AG | (c) voestalpine/Michael Jurtin
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Beim Start 2019 war „H2FUTURE“ von voestalpine und Verbund das weltweit größte Wasserstoffpilotprojekt. Sieben Jahre später ist von derartigen Superlativen zwar nicht mehr die Rede, doch im Rahmen der Weiterführung unter dem Titel „H2FUTURE-Follow-Up“ sollen die Grundlagen für einen grundlegenden Wandel in der Stahlproduktion bei der voestalpine geschaffen werden. Dafür investieren die Projektpartner weitere 16,4 Millionen Euro.

Schon bislang wurde am Standort mittels „Protonen-Austausch-Membran-(PEM)-Elektrolyseanlage“ grüner Wasserstoff erzeugt – konkret knapp unter 2.000 Tonnen im gesamten Zeitraum. Die Anlage wird aktuell insbesondere dafür genutzt, um Frequenzschwankungen im Stromnetz auszugleichen, die durch die unregelmäßige Verfügbarkeit erneuerbarer Energien oder unterschiedliche Strombedarfe entstehen.

Erweiterung bringt neue Funktionen und Möglichkeiten

Mit der Erweiterung der Anlage kommen zur Erzeugung des Wasserstoffs nun auch die Verdichtung, Reinigung, Speicherung sowie die Verladung und Weiterverwendung hinzu. Vier von insgesamt fünf neuen Wasserstoffspeichertanks sollen Schwankungen zwischen der fluktuierenden Wasserstofferzeugung und dem Verbrauch ausgleichen und so zur Versorgungssicherheit beitragen. Über den fünften (Versand-)Tank soll ab Ende 2027 die Demonstrationsanlage „HY4SMELT“ direkt über eine rund einen Kilometer lange Rohrleitung mit Wasserstoff versorgt werden. Dabei handelt es sich laut voestalpine um Österreichs größtes Klimaschutz-Forschungsprojekt. Außerdem kann der Wasserstoff nun mittels Hochdruckverdichtern auf bis zu 500 bar komprimiert und in Trailer für den Straßentransport abgefüllt werden, um auch an externe Abnehmer:innen geliefert werden zu können.

Die Wasserstoffpilotanlage H2FUTURE | (c) Verbund

„Wir haben mit greentec steel eine klare Strategie zur Transformation unserer Stahlproduktion. Wir werden bereits im 1. Halbjahr 2027 je einen grünstrombetriebenen Elektrolichtbogenofen in Linz und Donawitz in Betrieb nehmen und können damit in einem ersten Schritt bis 2029 bis zu 30 Prozent unserer CO2-Emissionen einsparen. Langfristig streben wir bis 2050 eine Stahlproduktion mit Net-Zero-CO2-Emissionen an. Wasserstoff wird dabei eine wichtige Rolle einnehmen“, sagt dazu voestalpine-CEO Herbert Eibensteiner.

Erste neue Forschungsergebnisse Ende des Jahres

Die ersten Funktionstests des erweiterten Projekts wurden bereits gestartet, erste Forschungsergebnisse werden Ende 2026 erwartet. Das Projekt endet im Dezember 2030 und wird auch aus Mitteln der Umweltförderung des Bundesministeriums für Wirtschaft, Energie und Tourismus gefördert. „Das Projekt zeigt im industriellen Maßstab, wie erneuerbarer Strom in grünen Wasserstoff umgewandelt und für konkrete industrielle Anwendungen nutzbar gemacht werden kann“, kommentiert Verbund-CEO Michael Strugl.

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