Ekoda: Zweites Leben für Batterie, Getriebe und Zahnräder

Gebrauchtwagen oder Unfallautos werden oft verschrottet, selbst wenn viele Teile noch funktionsfähig sind. Fraunhofer-Forschende entwickeln im Projekt Ekoda eine bessere Alternative: In einem komplexen Testverfahren untersuchen sie zunächst alle Komponenten. Ein Bewertungssystem gibt dann Empfehlungen, wie sich die Komponenten weiterverwenden lassen. Das Konzept optimiert die Lebensdauer der einzelnen Teile und ermöglicht den Aufbau einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft im Bereich der Mobilität. Batterien, Getriebewellen oder Zahnräder könnten so auch in Anwendungen außerhalb des Automobils landen.

Zustand bestimmt Wiederverwendung

Beim Test fährt das Kamerasystem langsam über den Lithium-Ionen-Akku aus dem Unfallauto, erfasst Typ, Modellbezeichnung, Leistungsklasse (in Kilowatt) und Seriennummer und gleicht diese mit einer internen Datenbank ab. Im nächsten Schritt wird die Abdeckung des Akkus halbautomatisch entfernt. Weitere Analysen folgen. Ein Messsystem erfasst den aktuellen Ladezustand, die Funktionsfähigkeit der Steuerelektronik sowie den Zustand der einzelnen Batteriezellen. Aus den Daten erstellt eine vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU entwickelte Bewertungssoftware ein detailliertes Zustandsprofil, analysiert dieses und gibt Empfehlungen für die Weiterverwendung.

Eine erst drei oder vier Jahre alte intakte Batterie könnte beispielsweise in einem Gebrauchtwagen gleichen Typs zum Einsatz kommen. Ist der Energiespeicher schon älter, wäre eine Verwendung in einer kleinen landwirtschaftlichen Maschine denkbar. Sind mehrere Zellen defekt, könnte die Batterie im stationären Einsatz noch gute Dienste leisten, etwa als Stromspeicher für eine Photovoltaikanlage im Eigenheim.

So bekommt das Batteriesystem ein auf die Leistungsfähigkeit zugeschnittenes zweites Leben. Nach demselben Prinzip lassen sich auch andere Autoteile prüfen und einer sekundären Verwendung zuführen. Entscheidend ist dabei eine sorgfältige, standardisierte und automatisierte Demontage der Einzelteile, die frühzeitig auf die mögliche Weiterverwendung der Komponenten zielt.

Kreislauforientiert demontieren und aufbereiten

Ein Team des Fraunhofer IWU entwickelt und optimiert derzeit das Bewertungssystem und arbeitet an Verfahren zur automatisierten Demontage der Einzelteile. Die mit KI-Algorithmen ausgestattete Software bildet einen der technologischen Schwerpunkte des Projekts Ekoda (Effiziente und wirtschaftliche kreislauforientierte Demontage und Aufbereitung). Dahinter steckt eine Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), die den „Weg zur nachhaltigen Mobilität durch kreislauffähige Wertschöpfung“ beschreiten will. Neben dem Fraunhofer IWU gehören das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik und zahlreiche Industriepartner zum Projektkonsortium.

Neben der Analyse von Batteriespeichersystemen nehmen die Forscher auch Teile wie Karosserie und Antriebsstrang unter die Lupe. Bei Teilen des Antriebsstrangs, also Wellen oder Zahnrädern aus Stahl oder Metall, könnte auch ein Remanufacturing sinnvoll sein. So könnten Stahlwellen durch einen erneuten Formgebungsprozess verkleinert und anschließend in einer weiteren mobilen Anwendung eingesetzt werden. Ein Zahnrad aus dem defekten Getriebe eines Autos könnte beispielsweise ein zweites Leben in einem refurbished Elektroroller erhalten.

Ökonomische und ökologische Aspekte berücksichtigen

Das Bewertungssystem ist als ganzheitliches System konzipiert und bezieht neben den technischen und ökonomischen Aspekten auch ökologische Kriterien gleichberechtigt mit ein. Ein Beispiel hierfür sind CO₂-Emissionen oder Energieverbrauch bei der Weiterverwendung. Auch Schwankungen im Strompreis berechnet das Bewertungssystem tagesaktuell ein.

Darüber hinaus hat das Projekt Lieferketten, Reparaturwerkstätten und Verwerter im Blick, deren Bedarfe oder Anfragen nach Ersatzteilen künftig in den Datenpool des Bewertungssystems einfließen könnten. Das System erkennt dann etwa, dass eine Werkstatt in der Region genau jenes Bauteil für die Generalüberholung eines defekten Traktors gebrauchen kann, das gerade in der Prüfung ist.