Traktionsbatterien tauschen statt laden

Es klingt zunächst wie eine Neuauflage des einst kläglich gescheiterten Konzepts von Better Place, aber Jason Ahrens, President von in San Francisco, glaubt fest daran, dass sein Konzept zum schnellen Tausch von Traktionsbatterien die nachhaltig und positiv verändern wird: „Wir nehmen den Käufern eines Elektrofahrzeugs die Angst vor unzureichender Reichweite und langen Ladezeiten.“

Jason Ahrens: „Wir nehmen den Käufern die Angst vor unzureichender Reichweite und langen Ladezeiten." Atmo

Atmos Grundprinzip besteht unter anderem darin, die Masse eines Fahrzeugs so gering wie möglich zu halten, um so eine maximale Reichweite pro Batterieladung zu erzielen. Jason Ahrens sieht sogar einen Paradigmenwechsel durch den schnellen Batterietausch, der es ermöglicht, Fahrzeuge mit einem viel leichteren Batteriepack für eher 100 km statt 500 km Reichweite zu entwickeln: „Damit lässt sich das Fahrzeuggesamtgewicht um mindestens 25 Prozent und die Kosten um 40 Prozent bei gleichzeitiger Verbesserung des Fahrverhaltens und der Effizienz senken.“

Mit dem von den Kaliforniern entwickelten und zum Patent angemeldeten Akkutausch- und Ladesystem ALE (Autonomous Linear Exchange) für den schnellen Batterieaustausch lasse sich sich die Zurückhaltung der Endkunden wegen eingeschränkter Reichweiten und langer Standzeiten beim Laden aus der Welt schaffen. Atmo nennt dies „Range on Demand“ (Reichweite nach Bedarf). Der Fahrzeughalter kann dabei die Reichweite quasi nach Bedarf erweitern, anstatt für ein Fahrzeug mit großen, schweren Akkus viel Geld auszugeben, das nur fünf Prozent der Zeit für Strecken von mehr als 100 km zum Einsatz kommt. Atmo zitiert in diesem Zusammenhang eine Statistik des US-amerikanischen Department of Transportation, die beispielsweise besagt, dass der durchschnittliche Fahrer in den USA 47 km und vier Fahrten pro Tag zurücklegt. Man kann davon ausgehen, dass sich die meisten Elektrofahrzeuge problemlos zu Hause oder am Arbeitsplatz für jeweils etwa 100 km Reichweite an der Steckdose aufladen lassen. Wird eine größere Reichweite benötigt, könne man diese künftig innerhalb von 20 Sekunden durch den automatischen Batteriewechsel an Akkutausch-Stationen von Atmo um weitere 100 km erhöhen. Der Akkutausch erfolgt dabei ohne Zutun des Fahrers und dauert kaum länger als ein Stopp an einer Ampel. Damit eigne sich diese Technologie auch für elektrisch betriebene Flottenfahrzeuge wie beispielsweise Shuttles.

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Sobald das Fahrzeug das Batterietausch-Terminal erreicht, geht es in einen autonomen Fahrmodus über. Dieser manövriert das Auto an das nächste freie Batterietausch-Terminal. Atmo

Atmos Argumentation sieht so aus: Etwa die Hälfte aller in den USA verkauften Fahrzeuge sind größere Vans, Trucks und SUVs, deren Größe, Gewicht, variierende Nutzlasten und mangelhafte Aerodynamik derzeit gegen einen elektrischen sprechen, allein schon wegen des zusätzlichen Platzbedarfs und Gewichts der erforderlichen . Vergleicht man beispielsweise einen Ford Transit 250 Passenger Van mit einem Tesla Model S mit 500 km Reichweite, so ist für einen elektrisch angetriebenen Van bei ähnlicher Reichweite mindestens eine 180-kWh-Batterie erforderlich, die mit den derzeit produzierten Hochleistungszellen (4,4 kg/kWh) ein zusätzliches Gewicht von etwa 800 kg bedeutet. Um damit die gleichen Fahrleistungen zu erreichen, wäre sogar ein noch größerer Batteriepack notwendig, verbunden mit einem insgesamt höheren Energieverbrauch und längeren Ladezeiten. Mit dem Atmo-Konzept könnte ein solches Fahrzeug hingegen mit einem nur 300 kg schweren Batteriepack jeweils bis zu 100 km von Tauschstation zu Tauschstation fahren.

Wenn das Fahrzeug über dem Austauschmodul steht, senkt es die leere Batterie in das Ladeterminal. Der autonome Fahrmodus lenkt es dann zur nächstgelegenen geladenen Batterie, die im dritten Schritt ins Auto gehoben wird. Atmo

Das System besteht aus mehreren identischen Tauschterminals, die hintereinander angeordnet sind. Für einen Akkutausch sind zwei Terminals erforderlich: eines zum Ablegen des leeren und eines zum Aufnehmen eines geladenen Akkupacks. Halbautonom gesteuert und mithilfe einer kleinen Hilfsstromquelle an Bord positioniert sich das Fahrzeug dabei selbst über ein leeres Terminal, sodass der Akkupack des Fahrzeugs über der Hebevorrichtung liegt. Diese entnimmt den entleerten Akkupack aus dem Fahrzeug und weist das Fahrzeug an, unter Hilfsenergie bis zum dem Terminal mit einem reservierten und geladenen Akkupack zu rollen. Dort setzt die Hebevorrichtung den Akkupack in das Fahrzeug ein und gibt es zur Weiterfahrt frei. Die entnommene verbleibt in dem Terminal, das gleichzeitig auch als Ladestation fungiert, und steht dann später als aufgeladener Akkupack für ein anderes Fahrzeug bereit. Die einzelnen Terminals sind stationär und in Reihe angeordnet, sodass sich das Fahrzeug über die Terminals bewegen kann. Auf einem kleinen Parkplatz können beispielsweise lediglich zwei Terminals installiert sein, während auf einer großen Fläche oder entlang einer Autobahn eine beliebige Anzahl von Terminals eine ausgedehnte Akkutausch-Station ergibt. Grundsätzlich lässt sich die Zahl der Terminals nach Bedarf erweitern oder reduzieren, da für die Installation kein aufwendiges Fundament erforderlich ist.

Ausblick

Neutral betrachtet ist die Grundidee eines Batterietauschs genial, aber die praktische Umsetzung bereitet nun mal diverse Probleme – nicht nur bei den Abmessungen einer Normbatterie, sondern vor allem auch, wenn es um den Gesundheitszustand und die Restlebensdauer der Batterie geht. Es gibt noch diverse offene Fragen und vielleicht sogar schon Action-Items.