Wenn Lithium-Ionen-Zellen, die Elektroautos antreiben, ausgemustert werden, muss ihr Leben noch nicht zu Ende sein. Die Batterien könnten in ihrem „zweiten Leben“ als stationäre Stromspeicher dienen. Eine nachhaltige Lösung, da das Recycling zwar sinnvoll, jedoch (noch) zu teuer und aufwendig ist.

Das Schweizer Start-up upVolt, ein laut eigener Definition „zusammengewürfeltes“ Team aus den Bereichen Produktdesign, Wirtschaft und Elektrotechnik, hat vor vier Jahren genau auf diesem Gedanken sein Business begründet: Neben Akku-Service und Regenerierung von E-Bike-Akkus schenkt man gebrauchten Fahrzeug-Batterien, gemäß dem Motto „Upcycling statt Recycling“ ein zweites Leben als Speicher. Denn eine Restkapazität von 80 % reicht für die Ansprüche des Verkehrs vielleicht nicht mehr aus, das „First Life“ ist zu Ende, doch upgecycelt kann ein solcher Akku zum Beispiel als stationäre Speicheranlage für Solarstrom zehn Jahre und länger weitergenutzt werden. Interessant ist das nicht nur in Hinblick auf die Investitionskosten. Denn den sehr hohen CO2-Emissionen, die bei der Produktion einer Lithium-Ionen-Batterie entstehen, kann so eine wesentlich längere Nutzungsdauer gegenübergestellt werden. Neue Energiespeicher kosten schließlich Geld und wertvolle Ressourcen. „Als Studenten erhielten wir Zugang zu Laptop-Akkus auf dem Weg ins Recycling. Die Batterie-Zellen wurden sortiert und wir stellten fest, dass sich noch weit über die Hälfte aller Batterien für eine Zweitanwendung nutzen lassen“, sagen die Gründer von upVolt von der Initialzündung für ihr Start-up.

Voll Energie für die Speicherung

„Zentral ist für uns immer die Lebensdauerverlängerung bei den Batterien – entweder durch Reparatur oder durch Umnutzung“, erklärt Lukas Oppler. Aus E-Scooter-Akkus werden so kleinere Speicher bis 6 kWh, aus E-Auto-Batterien hat man bereits Prototypen für Quartierlösungen (also Lösungen für Grätzel) in Basel und Holland konzipiert, teilweise kombiniert mit Ladestationen und Solaranlagen. „Der nachhaltigste Lithium-Ionen-Batteriespeicher auf dem Planeten wird durch die Wiederverwendung ausgedienter Fahrzeug-Batterien möglich. Die wirtschaftliche Umsetzung ist dabei natürlich eine Herausforderung, das geht mit Quartierlösungen besser, aber wir befinden uns noch in der Entwicklungsphase“, so Oppler. Der Bedarf für solche Lösungen sei aus seiner Sicht aber auf jeden Fall gegeben: „Solarstrom braucht Speicherkraft und das wird auf dem Markt immer stärker spürbar und es gibt Studien, laut denen wir den Bedarf an Energiespeichern bis zum Jahr 2030 alleine durch den Rücklauf an Batterien aus der E-Mobilität decken könnten und dafür keine neuen Speicher produzieren müssten.“

Second LIfe Offgrid Energiespeicher © Foto Lukaas Oppler

Partnerschaft mit Herstellern

Neben der „Umnutzung“ ist die Reparatur das zweite Standbein von upVolt. Hier geht man aktuell stärker in den B2B-Bereich, sagt Lukas Oppler: „Nur die Hersteller können garantieren, dass die Batterien und Systeme reparierbar sind, daher setzen wir auf Zusammenarbeit, haben unter anderem eine direkte Partnerschaft mit Renault, die das Thema unterstützen, damit Batterien professionell und sicher weiterverwendet werden können.“ Dass gerade der E-Bike-Markt von Billiganbietern geflutet wird, sei bei der Akku-Reparatur spürbar: „Bei günstig produzierten Akkus ist die Sicherheitselektronik oft anfällig für Feuchtigkeit, die Temperatursensoren sind schlecht. Wir können nur auf der Basis dessen arbeiten, was der Hersteller produziert hat. Aber es gibt einige Marken, von denen wir wissen, dass sie gut sind und dass sie sich gut aufarbeiten lassen.“ Wird ein E-Bike-Akku bei upVolt regeneriert, kann man die ausgetauschten Zellen als Powerbank weiternutzen – eine echte Win-Win-Situation also.

Reparatur und Aufarbeitung © Foto Lukas Oppler

Verlässliche Bewertung von der TU Graz

Zentral für das Upcycling bzw. die Weiterverwendung von ausrangierten Batterien ist ihr Zustand. Forschende am Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz haben erste Indikatoren für eine verlässliche Bewertung ermittelt. 13 Parameter geben Auskunft über den Alterungsprozess, dazu gehören zum Beispiel die Lade- und Entlade-Kapazität, die Temperaturdifferenz der Pole während des Ladevorgangs oder das Relaxationsverhalten der Batteriezelle nach dem Ladevorgang. „Auf dieser Basis können wir entscheiden, ob eine Batterie prinzipiell für eine Weiterverwendung in einem bestimmten Einsatzbereich in Frage kommt“, sagt Jörg Moser, Leiter des Battery Safety Center Graz.
Was allerdings noch fehle, sei eine verlässliche Aussage zum Sicherheitszustand der Batterien. Im Laufe der Verwendung kommt es schließlich zu chemischen Veränderungen der Materialien. „Es ist entscheidend, Batteriezellen und die darin ablaufenden Prozesse, Reaktionen und Veränderungen im Detail zu verstehen, um sie hinsichtlich ihres Sicherheitsverhaltens qualifizieren zu können“, betont Christian Ellersdorfer von der TU Graz.

upVolt-Gründer: Lukas Oppler und Lysander Parodi © Nils Hinden