Renault ZOE: Lithium-Ionen-Batterien für mehr Leistung und Reichweite
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Seit seiner Markteinführung gehört der ZOE in puncto Reichweite zu den Spitzenreitern seiner Klasse. Nach drei Jahren auf dem Markt verdoppelte der ZOE seine Reichweite mit der Z.E.40-Batterie. Die dritte Generation geht noch einen Schritt weiter. Ein genauer Blick.
Seit 2012 werden die Elektrofahrzeuge der Renault Group mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben. Diese sicheren und bewährten Batterien haben sich im Laufe der Jahre als Maßstab in der Welt der Elektrofahrzeuge etabliert. Ihre Funktionsweise mag jedoch noch immer etwas abstrakt erscheinen.
Wie werden die Batterien eines Elektrofahrzeugs hergestellt?
Sie bestehen aus Zellen, die miteinander verbunden sind und von einer elektronischen Schaltung (dem Battery Management System oder BMS) gesteuert werden. Ihre Anzahl, ihre Größe und ihre Anordnung bestimmen, wie viel Energie die Batterie speichern kann. Mit anderen Worten: In der Automobilbranche bestimmt all dies die Batteriekapazität von Elektrofahrzeugen, die in Kilowattstunden (kWh) angegeben wird.
Allerdings basieren nicht alle Batterien auf derselben Technologie. Die heute gängigste Technologie, die auch im ZOE zum Einsatz kommt, ist die Lithium-Ionen-Batterie.
Auch wenn sich die Lithium-Ionen-Batterie heute in der Automobilbranche als Standardtechnologie etabliert hat, unterscheidet sie sich von anderen Arten von Batterien für Elektrofahrzeuge. Insbesondere von der wiederaufladbaren Metallhydrid-Batterie (Ni-MH), die – als kostengünstigste Technologie zu Beginn der 2000er Jahre – lange Zeit den Markt für Hybridfahrzeuge dominierte. Diese Technologie weist jedoch einige Mängel auf, wie beispielsweise einen geringen Ladewirkungsgrad (der unter dem der Lithium-Batterie liegt).
Der Lithium-Ionen-Akku, der heute der bevorzugte Antrieb für Elektroautos ist, zeichnet sich vor allem durch eine längere Lebensdauer und eine deutlich höhere Energiedichte aus als alle konkurrierenden Technologien.
Die Ni-NMC-Batterie des ZOE
Die Lithium-Ionen-Batterie ist eine Produktfamilie, die mehrere Technologien umfasst. Die Batterie, die den ZOE antreibt, ist unter dem Oberbegriff Li-NMC (Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt) bekannt. Dieser Name leitet sich von den Metallen ab, die auf der Kathodenseite der Batterie verwendet werden. Wie alle wiederaufladbaren Batterien verfügt sie über eine Anode, eine Kathode und eine Elektrolytflüssigkeit, durch die sich die Ionen von einer Elektrode zur anderen bewegen.
Eine doppelte Kapazität für mehr Autonomie
Innerhalb von nur acht Jahren hat die Entwicklungsabteilung von Renault die Batteriekapazität des ZOE mehr als verdoppelt – von 23,3 kWh auf 41 kWh und schließlich auf 52 kWh.
Wie? Durch die Optimierung des Elektrodendesigns und des Energiemanagements. Insbesondere durch die Optimierung der Elektrodenchemie, damit diese mehr Energie speichern können. Und das alles, ohne das Volumen der Batterie vergrößern zu müssen.
Dadurch konnte die Reichweite des ZOE spektakulär gesteigert werden: 150 km in der Praxis im Jahr 2012, 300 km nach WLTP im Jahr 2016 (Z.E. 40-Batterie) und heute 395 km nach WLTP (Z.E. 50-Batterie). Dadurch ist der ZOE das Maß aller Dinge unter den vielseitigen Elektro-Stadtfahrzeugen auf dem Markt. Dies ist auch sein wichtigstes Verkaufsargument und trägt maßgeblich zu seinem kommerziellen Erfolg bei.
Das zweite Leben der ZOE-Batterien
Auch wenn die Leistungsfähigkeit dieser Batterien im Laufe der Zeit nachlässt, bedeutet das nicht, dass sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. Wie werden die Lithium-Ionen-Batterien des ZOE also wiederverwertet, nachdem sie durchschnittlich 8 bis 10 Jahre lang treue Dienste geleistet haben?
Unter den verschiedenen Optionen erweist sich die stationäre Energiespeicherung als das sinnvollste Szenario für die Weiterverwendung. Wenn die Leistungsfähigkeit der Batterien für den Einsatz in Fahrzeugen nicht mehr ausreicht, können sie somit Geräte in einem Haus, einem Stadtviertel oder einem Industriegelände mit Strom versorgen.
The Renault Group has already conducted several pilot projects for stationary energy storage using ZOE batteries, including in Porto Santo and on Belle-Île-en-Mer. Ein Konzept, das der Hersteller in großem Maßstab umgesetzt hat: Mit dem Projekt „Advanced Battery Storage“ soll die größte stationäre Stromspeicheranlage Europas entstehen, die jemals auf der Basis von Elektrofahrzeugbatterien konzipiert wurde. Diese Batterien können auch andere Motoren antreiben, beispielsweise die von Elektrobooten wie der „Black Swan“ der Reederei Seine Alliance.
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