Die Lebensdauer der Batterien von Elektroautos ist länger als bisher angenommen. Das alltägliche Fahrverhalten kann das Durchhaltevermögen der Akkus um rund ein Drittel verlängern.
Die Fahrweise, mit der Verbraucher ihre Elektrofahrzeuge im normalen Alltag bewegen, schont die Batterien mehr als die gleichmäßige Nutzung, die in Labortests simuliert wird. Das ergab eine aktuelle Studie der Stanford University.
Damit führt der normale Stop-and-Go-Betrieb in dichtem Verkehr, auf langen Autobahnfahrten oder auch auf kurzen Fahrten in der Stadt dazu, dass die Lebensdauer der Akkus viel länger ist, als von Forschern bisher angenommen.
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Elektroautos: Lebensdauer von Batterien falsch getestet
Laut Stanford-Studie könnte die Lebensdauer etwa ein Drittel länger sein als bisher erwartet. Eine gute Nachricht, denn neue Batterien sind teuer. Haben die US-amerikanischen Forscher recht, müssen Besitzer eines typischen Elektroautos erst nach mehreren Jahren damit rechnen, den Akku zu ersetzen oder einen neuen Wagen zu kaufen.
„Wir haben Elektroauto-Batterien nicht auf die richtige Art und Weise getestet“, erklärt Simona Onori, Hauptautorin und Professorin für Energiewissenschaft und -technik. Bisher haben Wissenschaftler und Ingenieure die Lebensdauer neuer Batteriedesigns fast immer in Labors mit einer konstanten Entladungsrate und anschließendem Wiederaufladen getestet. Diesen Zyklus wiederholen sie schnell und viele Male, um herauszufinden, ob ein neues Design in Bezug auf die Lebenserwartung und andere Eigenschaften gut ist oder nicht.
Dieses Szenario lässt sich offenbar nicht mit dem normalen Alltag vergleichen. „Richtiges Fahren mit häufigem Beschleunigen, Bremsen, Anhalten und stundenlanges Ruhen der Batterien am Stück tragen dazu bei, dass die sie länger halten, als wir gedacht haben“, so Onori.
Forscher in den USA sind angenehm überrascht
Die Stanford University arbeitete gemeinsam mit dem Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) an der neuen Studie. Sie entwarfen vier Arten von Entladeprofilen für Elektrofahrzeuge: Von der standardmäßigen konstanten Entladung bis zur dynamischen Entladung auf der Grundlage realer Fahrdaten.
Mit diesen Profilen testete das Forschungsteam 92 handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien mehr als zwei Jahre lang. Ein Algorithmus für maschinelles Lernen, der auf alle vom Team gesammelten Daten trainiert wurde, half dabei, die Auswirkungen der dynamischen Entladeprofile auf den Batterieverschleiß herauszufinden. Das Ergebnis: Je realistischer das tatsächliche Fahrverhalten widergespiegelt wurde, desto höher kletterte die Lebenserwartung der Batterien.
Neue Erkenntnisse zur Lebensdauer von Batterien geht über Elektroautos hinaus
Die Stanford-Studie lieferte Erkenntnisse für verschiedene Anwendungsbereiche. „In Zukunft wird es sehr wichtig sein, neue Batteriechemien und -designs mit realistischen Bedarfsprofilen zu evaluieren“, erklärt der Postdoktorand Le Xu, Professor für Energiewissenschaften und -technik. „Forscher können nun die vermuteten Alterungsmechanismen auf der Ebene der Chemie, der Materialien und der Zellen überprüfen, um ihr Verständnis zu vertiefen. Das wird die Entwicklung fortschrittlicher Kontrollalgorithmen erleichtern, die die Nutzung bestehender kommerzieller Batteriearchitekturen optimieren.“
Allerdings könnten Wissenschaftler und Ingenieure die Ergebnisse der Studie auch auf andere Energiespeicher sowie auf Materialien und Geräte in den physikalischen Wissenschaften anwenden, bei denen die Alterung von entscheidender Bedeutung ist. Dazu gehören beispielsweise Kunststoffe, Gläser, Solarzellen und einige Biomaterialien, die in Implantaten verwendet werden.
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