Berlin

Die Zukunft im Reallabor

Audi gibt sich nicht allein mit der Entwicklung und dem Bau von Elektroautos zufrieden, sondern befasst sich mit allen Herausforderungen rund um die Elektromobilität. So erforschen Audi Experten am Berliner EUREF-Campus auch die Interaktion zwischen E-Autos und dem Energienetz.

07.04.2020 Text: Jan Stahl Lesezeit: 4 min

Der EUREF-Campus in Berlin
Am EUREF-Campus in Berlin erforscht Audi die Interaktion zwischen E-Autos und dem Energienetz.

Ideenschmiede im Herzen Berlins

Zukunftsort nennt er sich, als Symbol für die Energiewende wird er oft bezeichnet. Tatsächlich ist der EUREF-Campus in Berlin aber weit mehr als nur ein symbolischer Ort, um Reden zu halten und Absichtserklärungen zu geben. Zugegeben – als solcher dient er auch. Sogar Bundeskanzlerin Angela Merkel sprach hier bereits zum Thema Elektromobilität. Doch im Vordergrund stehen die Praxis, das Anpacken, das Problemlösen. Der Campus am historischen Gasometer in Berlin-Schöneberg versteht sich als Reallabor. Hier arbeiten, forschen und lernen über 3.500 Menschen in mehr als 150 Unternehmen, Institutionen und Start-ups rund um die Themenfelder Energie, Mobilität und Nachhaltigkeit. Es werden ganz konkrete Produkte entwickelt, Patente angemeldet und Dienstleistungen ausgerollt. Hier wird tagtäglich an der Zukunft geschraubt.

Wo so viel Fortschritt stattfindet, darf Audi natürlich nicht fehlen. Audi hat auf dem Campus im vergangenen Jahr Deutschlands größten Multi-Use-Speicher eröffnet. Die zusammengeschalteten Batterien von ausgemusterten Audi e-tron Entwicklungsfahrzeugen verfügen über eine Speicherkapazität von 1,9 Megawattstunden. Sie könnten damit einen Vier-Personen-Haushalt über circa sechs Monate mit Strom versorgen. 

Das Schaubild erklärt, wie Elektromobilität und das Stromnetz in Zukunft vernetzt werden können.

Das Schaubild erklärt, wie Elektromobilität und das Stromnetz in Zukunft vernetzt werden können.

Gigantischer Strom­speicher auf Rädern

Der Einsatz als Notstromaggregat wäre zwar ein denkbarer Anwendungsfall für das zweite Leben von Fahrzeugbatterien, insgesamt geht es hier aber um weitaus größere Zusammenhänge. „Wie binden wir Elektrofahrzeuge in die Energiewende ein?“, formulierte Dr. Stefan Niemand – zu dem Zeitpunkt Leiter Elektrifizierung der AUDI AG – die Aufgabenstellung bei der Inbetriebnahme des Speichers im Mai 2019. „Dabei gilt es, zwei Möglichkeiten zu untersuchen, wie sich e-tron Batterien in das Stromnetz integrieren lassen. Erstens: Solange sie sich noch als rollende Energiespeicher im Auto befinden und dort intelligent geladen und entladen werden können. Zweitens: Als zusammengeschaltete Second-Life-Batterien, die das Netz stabilisieren und eine sichere Stromversorgung gewährleisten.“

Beide Anwendungsfälle lassen sich mit dem Speicher am EUREF-Campus simulieren, durchmessen, analysieren und in großen Datenmengen erfassen und auswerten. Für Testvorgänge können die ausgebauten und vernetzten Module vorgaukeln, sie seien noch einzelne e-tron Batterien, verbaut im Fahrzeug und nur zum Laden ans Stromnetz angeschlossen. Das so entstehende Netzwerk ist eines der Untersuchungsobjekte der Audi Ingenieure: „Mit der steigenden Zahl elektrischer Fahrzeuge wächst zugleich ein gigantischer mobiler Energiespeicher heran“, erklärt Alexander Kupfer von der Nachhaltigen Produktentwicklung bei Audi das zu untersuchende Szenario. „Im Jahr 2025 plant allein der Volkswagen Konzern, E-Fahrzeuge mit einer Batteriekapazität von etwa 150 Gigawattstunden auf den Markt zu bringen. Rein rechnerisch reicht diese Kapazität aus, um eine Industrienation wie Deutschland rund zwei Stunden lang mit Strom zu versorgen. Allerdings sind Autos durchschnittlich nur fünf Prozent in Betrieb. Die restlichen 95 Prozent der Zeit parken die Fahrzeuge. Da liegt es einfach auf der Hand, diese gigantischen Potenziale zu nutzen.“

Kongeniales Duo: Erneuerbare Energien und Elektromobilität

Sind die Elektroautos mit dem Stromnetz verbunden und kann ihre Speicherkapazität intelligent angesteuert werden, bilden sie ein leistungsfähiges Netzwerk, mit dessen Hilfe sich die Energieversorgung der Zukunft stabilisieren und optimieren lässt. Durch die intelligente Integration in das Stromnetz ist dieses Speicherreservoir in der Lage, Überschussstrom von Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen aufzunehmen. Es kann Netzschwankungen ausgleichen und das Übertragungsnetz stabilisieren. Für dieses Glätten von Lastspitzen und Ausgleichen von Frequenzschwankungen müssten ohne die Einbindung der E-Autos spezielle Anlagen bereitgestellt werden. Zudem wird die Stromversorgung im Hinblick auf ihre CO₂-Neutralität optimiert.

Derartige Szenarios sollen nun in einem Modellversuch mit Windparks in Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern quasi in kleinem Umfang simuliert werden. Überschüssiger Grünstrom wird gezielt auf dem EUREF-Campus zwischengespeichert. Windräder müssen dann bei temporär zu hoher Stromproduktion nicht mehr vom Netz genommen werden. „Was mit unserem Batteriespeicher am EUREF-Campus nur einen kleinen Baustein für die nachhaltige Energiewelt ausmacht, kann in einigen Jahren ein wichtiger Faktor sein. Ich würde sogar so weit gehen zu sagen, dass die Elektromobilität einen entscheidenden Schlüssel zu einem funktionierenden Energienetz aus überwiegend erneuerbaren Quellen liefert“, sagt Kupfer.

Zu sehen sind die ausgebauten Audi e-tron Batterien, die nun als leistungsstarker Stromspeicher dienen.

Zu sehen sind die ausgebauten Audi e-tron Batterien, die nun als leistungsstarker Stromspeicher dienen.

Ein zweites Leben für Batterien

Neben der Forschung an der intelligenten Integration von Elektroautos ins Energienetz der Zukunft lässt sich dank des Speichers am EUREF-Campus auch noch eine weitere drängende Frage der Elektromobilität angehen. Wie lassen sich die noch funktionsfähigen Batterien weiter sinnvoll einsetzen, wenn die Betriebszeit der Autos selbst vorüber ist? „Die Batterien verfügen in der Regel noch über eine gute Restkapazität“, erklärt Kupfer. Die weitere Verwendung als Hilfs- und Pufferspeicher in lokalen Stromnetzen mit verschiedensten Be- und Entladungsszenarien wird deshalb am EUREF-Campus getestet. Der Speicher aus gebrauchten Batterien ist mit einem Megawatt Leistung an das Berliner Mittelspannungsnetz angeschlossen und gleicht dort Leistungsschwankungen aus.

„Ein Teil der Batterien könnte quasi auf dem Weg zum Recycling einen längeren Zwischenstopp am Energienetz einlegen. Erst wenn die Batterien auch diese Aufgabe nicht mehr erfüllen können, werden sie nach modernen Recyclingkonzepten in ihre einzelnen Rohstoffe zerlegt. Ganzheitliche und nachhaltige Recyclingkonzepte sind eine weitere wichtige Entwicklungsaufgabe, der sich Audi mit seinen Partnern und Konzernkollegen widmet“, so Kupfer. „Und selbst dann ist die Reise noch nicht zu Ende, sondern geht für Teile des Materials wieder als neue Batterie von vorn los.“ So hat eine Audi e-tron Batterie am Ende ihres Einsatzzyklus nicht nur ein, sondern sogar zwei bewegte Leben hinter sich – inklusive einer realistischen Chance auf Wiedergeburt.

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