In Frankreich wurde dieser Tage der Prototyp eines völlig neuen Batteriesystems der Öffentlichkeit vorgestellt: IBIS (Intelligent Battery Integrated System). IBIS wird vom „Future Investment Plan“ der ADEME (Environment and Energy Management Agency) in Frankreich gefördert und von Stellantis koordiniert. Ziel der Forschungsarbeit ist dabei die Entwicklung effizienterer und weniger kostenintensiver Energiespeichersysteme. Damit will etwa Automobilkonzern Stellantis künftig seine Fahrzeuge ausstatten.
Die Entwicklungen auf dem Batteriesektor gehen rasant voran. Forschung und Entwicklung weltweit befassen sich dabei nicht nur mit der Entwicklung völlig neuer Batterietechnologien, sondern vor allem auch mit Verbesserungen bereits bekannter Batterietechnologien. Ziel ist es, effizientere, leistungsfähigere und umweltfreundlichere Energiespeichersysteme zu entwickeln.
Batterieentwicklung – Wonach Wissenschaftler und Entwickler suchen
Dabei geht es einerseits etwa um Kapazitätserhöhungen, d.h. Batterien sollen mehr Energie speichern können. Das kann etwa zu längeren Betriebszeiten und/oder größeren Reichweiten in Anwendungen wie etwa Elektrofahrzeugen in der Automobil- oder Staplerindustrie führen. Andererseits soll die Ladezeit rasant verkürzt werden. Gleichzeitig sollen die Ladezeiten in unterschiedlichsten Anwendungen verkürzt werden. Denn nur so lassen sich nämlich die Nutzbarkeit und Akzeptanz von Elektrofahrzeugen im Individualverkehr und/oder dem Straßengüterverkehr verbessern. Ein weiterer Fokus liegt auch auf der Entwicklung umweltfreundlicherer Batterietechnologien, die weniger toxische oder seltene Materialien verwenden und leichter recycelbar sind. Und last but not least sollen Batterien über lange Zeiträume zuverlässig und sicher funktionieren, ohne dass ihre Leistungsfähigkeit stark abnimmt oder die Risiken bei der Verwendung der Aggregate zunehmen. Langzeitstabilität ist besonders wichtig in Anwendungen, bei denen Batterien schwer zugänglich oder teuer zum Austausch sind wie etwa im Automobilbau, aber auch anderswo.
IBIS – Ein entscheidender Fortschritt in der Batterietechnologie
Verschiedene Arten von Batterietechnologien werden in diesem Zusammenhang erforscht, wie z.B. Lithium-Ionen-Batterien, welche derzeit viele Anwendungen dominieren. Es geht aber auch um Feststoffbatterien, Lithium-Schwefel-Batterien, Natrium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Phosphat-Batterien und andere vielversprechende Ansätze. Eine zukunftsweisende Technologie ist IBIS (Intelligent Battery Integrated System). IBIS steht dabei für eine fortschrittliche Batterietechnologie bzw. ein Batteriemanagementsystem wie etwa das von Infineon, das verschiedene Funktionen wie Überwachung, Regelung, Schutz und Kommunikation für Batterien integriert.
IBIS – Was dabei revolutionär ist
IBIS integriert also Funktionen des elektrischen Ladegeräts und des Wechselrichters in Lithium-Ionen-Batteriemodulen und ersetzt sie durch elektronische Konverter-Platinen. Das spart nicht nur Platz im Fahrzeug, sondern senkt auch die Kosten des Systems. Daher gilt diese neue Technologie als Durchbruch für mobile und stationäre Energiespeicher. Das IBIS – Projektteam plant daher die Markteinführung in Stellantis – Fahrzeugen wie etwa der Marke Opel noch in diesem Jahrzehnt.
Was der IBIS – Prototyp alles kann
Nach vier Jahren Entwicklung, Modellierung und Simulation hat diese neue Technologie ein 25-köpfiges Team aus Frankreich als Prototypen vorgestellt. Es besteht aus Wissenschaftlern und Entwicklern des CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), Ingenieuren von Stellantis und Saft. Neu an dem IBIS – Konzept ist, dass in diesem Energiespeichersystem sowohl Wechselrichter- als auch Ladefunktionen integriert sind. Diese Integration ermöglicht eine effizientere, zuverlässigere und kostengünstigere Batterie, die zum einen die Reichweite batterieelektrischer Fahrzeuge steigert und zum anderen weniger Platz im Fahrzeug benötigt. Beim IBIS – Konzept sind also die elektronischen Konverter-Platinen für die Wechselrichter- und Ladefunktionen so nah wie möglich an den Lithium-Ionen-Batteriezellen montiert. Ein hoch-entwickeltes Steuersystem ermöglicht gleichzeitig die Erzeugung von Wechselstrom für einen Elektromotor direkt aus der Batterie.
IBIS – Abkehr von etablierten Li-Systemen
Das Demo-Modell, an dem seit Sommer 2022 der reale Betrieb erforscht wird, steht hierbei für eine Abkehr von derzeit üblichen elektrischen Konverter-Systemen. Im Rahmen des Projekts konnten eine Vielzahl neuer technischer Konzepte erprobt und praxistaugliche Steuerungs- und Betriebsfunktionen realisiert werden. Dies alles soll das System praxistauglich machen für den Einsatz in Autos, vorzugsweise in Fahrzeugen des Stellantis-Konzerns wie etwa der Marke Opel. “Das IBIS-Projekt verspricht auf dem Gebiet der Elektromobilität einen echten Paradigmenwechsel in der Konzeption von elektrischen Antrieben”, heißt es dazu in einer jüngsten Presseaussendung von Stellantis. Gleichzeitig wurde daran der Einsatz für stationäre Anwendungen wie etwa als Pufferspeicher für die Industrie erprobt.
IBIS – Jetzt wird ein Fahrzeug-Prototyp entwickelt
Die Partner des IBIS – Projekts arbeiten derzeit mit Hochdruck aber auch an einem voll funktionsfähigen Fahrzeugprototyp, der auf den Testständen und -strecken von Stellantis sowie auf öffentlichen Straßen getestet werden soll. Geplant ist, diese Technologie noch in diesem Jahrzehnt in Fahrzeugen der Marken des Stellantis – Konzerns auf den Markt zu bringen. „Unser Weg zur Elektrifizierung führt über Innovationen und exzellente Forschungsleistungen – unter Einsatz modernster Technologien. So wollen wir die konkreten Bedürfnisse der Kundinnen und Kunden unserer E-Fahrzeuge – wie Reichweite, Platzangebot und Erschwinglichkeit – erfüllen und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck durch eine verbesserte Effizienz reduzieren“, sagte Stellantis-Entwicklungschef Ned Curic. „Dieses revolutionäre Batteriesystem könnte ein entscheidender Schritt bei der Erreichung des Ziels von Stellantis sein, eine praxistaugliche, nutzerfreundliche und fortschrittliche Technologie für alle anzubieten.“
Stationäre Energiespeicher im IBIS – Projekt
Im Bereich der stationären Energiespeicherung und der Integration erneuerbarer Energien wird hingegen Projektpartner Saft helfen, einsatzfertige Installationen mit verbesserter Batterieverfügbarkeit, optimierter Nutzung der installierten Energie und geringerem Platzbedarf anzubieten. Die inhärente Architektur der IBIS-Batterie wird die Wartung und Modernisierung des Systems vereinfachen und den CO2-Fußabdruck verringern, sind die Entwickler überzeugt.
Globaler Wettbewerb und IBIS
Die Kombination von Batterielösungen für Elektrofahrzeuge und die stationäre Speicherung erhöht die Wettbewerbsfähigkeit der beiden Angebote aufgrund von Volumeneffekten in wachsenden Märkten weltweit. „Saft entwickelt schon seit über 100 Jahren industriell genutzte Batterien. Als Pioniere auf diesem Gebiet können unsere Entwickler daher auch langfristige Forschungsprogramme wie IBIS unterstützen“, sagt Cedric Duclos, CEO von Saft, gegenüber den Medien.
IBIS und wer dahinter steht
Das IBIS-Projekt wird vom „Future Investment Plan“ der ADEME (Environment and Energy Management Agency) gefördert und von Stellantis koordiniert. Es ist ein Gemeinschaftsprojekt der Industriepartner Saft (TotalEnergies-Konzern), E2CAD und Sherpa Engineering sowie der Forschungslabore des CNRS (GeePs, SATIE, LEPMI) und des Institut Lafayette.
CNRS in Kürze
Das French National Center for Scientific Research (Nationales französisches Zentrum für wissenschaftliche Forschung) ist eine der anerkanntesten und renommiertesten öffentlichen Forschungseinrichtungen der Welt. Seit mehr als 80 Jahren werden hier multidisziplinäre und interdisziplinäre Forschungsprojekte auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene gefördert und vorangetrieben. Es ist auf das öffentliche Interesse ausgerichtet und trägt zum wissenschaftlichen, wirtschaftlichen, sozialen und kulturellen Fortschritt Frankreichs bei.
Forschungszentrum im Herzen Europas
CNRS selbst beschäftigt rund 33.000 Wissenschaftler:innen in mehr als 1.000 Laboren in Partnerschaft mit Universitäten und anderen Hochschuleinrichtungen. Insgesamt kommen im Umfeld von CNRS also rund 120.000 Mitarbeiter:innen und 200 Berufe zusammen. Das Forschungszentrum stellt nach eigenen Aussagen sicher, “dass diese Mission im Einklang mit ethischen Regeln und mit der Verpflichtung zur beruflichen Gleichstellung durchgeführt wird”. Die enge Verbindung zwischen seinen Forschungsaufgaben und der Weitergabe des erworbenen Wissens an die Öffentlichkeit macht es daher heute zu einem wichtigen Innovationsakteur in Frankreich und auf der ganzen Welt. Partnerschaften mit Unternehmen stehen hierbei im Mittelpunkt französischer Technologietransferpolitik, und die aus den CNRS-Labors hervorgegangenen Start-ups zeugen vom wirtschaftlichen Potenzial seiner Forschung. Das CNRS bietet auch Zugänge zu Forschungsergebnissen und Daten. Dieser Wissensaustausch richtet sich an viele Zielgruppen: wissenschaftliche Gemeinschaften, die Medien, Entscheidungsträger, Wirtschaftsakteure und die breite Öffentlichkeit.
Stellantis in Kürze
Der Mobilitätskonzern Stellantis mit Sitz in den Niederlanden ist einer der weltweit führenden Automobil- und Luftfahrtkonzerne. Bekannte Marken sind dabei etwa Abarth, Alfa Romeo, Chrysler, Citroën, Dodge, DS Automobiles, Fiat, Jeep, Lancia, Maserati, Opel, Peugeot, Ram, Vauxhall, Free2move und Leasys.
Saft in Kürze
Saft ist seit rund 100 Jahren auf fortschrittliche Batterielösungen für die Industrie spezialisiert, vom Design und der Entwicklung bis hin zur Produktion, Anpassung und Servicebereitstellung. Das Unternehmen stellt langlebige Batterien und Systeme für wichtige Sicherheitsanwendungen, Notstromversorgung und Antrieb zur Verfügung: an Land, auf See, in der Luft und im Weltraum. Saft versorgt die Industrie und intelligentere Städte mit Strom und bietet gleichzeitig wichtige Backup-Funktionalität in abgelegenen und rauen Umgebungen vom Polarkreis bis zur Sahara. Das Unternehmen ist eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Total Energies.
ademe.fr | saft.com | stellantis.com | infineon.com |
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