HBM

Veröffentlicht am 8. Januar 2021 um 21:46

Jan Reckermann und Sophia Mik wurden im Jahr 2020 Bundessieger beim Bundesumweltwettbewerb und haben darüber hinaus einen Sonderpreis für das beste Erklärvideo erhalten.

Die beiden nehmen aktuell am Tuttlinger Klimapreis Wettbewerb teil.

Bei Jugend forscht 2021 haben sie in der Sparte Technik den 1. Platz belegt und belegten beim Landesfinale Baden-Württemberg den zweiten Platz. Beim Erfinderwettbewerb Invent at school haben sie einen der fünf Hauptpreise gewonnen.

HBM (Hochintelligentes Batteriemanagement)

Alle kennen das Problem: Man hat sich einen schicken, neuen Laptop gekauft, doch dann die Enttäuschung. Bereits nach wenigen Jahren hält der Akku keine Stunde mehr. Warum ist das so? Welche Auswirkung hat es auf die Umwelt, wenn nun zunehmend auch Autos mit Batterien betrieben werden? Und wie können bestehende Akkusysteme effizienter genutzt werden? Diese Fragen haben wir uns vor über drei Jahren gestellt und durch diese ist unser System des Hocheffizienten Batteriemanagements (HBM) entstanden, welches inzwischen soweit ist, dass auch ein Patentanmeldeverfahren in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Marquardt GmbH läuft.

Das Problem der stetigen Verschlechterung der Akkukapazität ist allgemein bekannt. Dabei wird beispielsweise bei Laptops über dies noch hinweg gesehen, da solche Geräte meist nur wenige Jahre verwendet werden und von geringeren Kosten sind. Bei Elektroautos oder auch anderen hochwertigen Systemen, wie Solaranlagen oder elektrischen Homespeichern, sieht es aber ganz anders aus. Akkus sind mit einem Preis von 150 Euro pro Kilowattstunde (beispielsweise bei einem Porsche Taycan mit 93kWh; ca. 14000 Euro) nicht nur teuer, sondern werden davon abgesehen auch deutlich länger benötigt, was bei stetig sinkender Leistung schwer möglich ist. Diese Leistungsverringerung ergibt sich daraus, dass in Batterien moderner Elektroautos bis zu 200 Zellen in Reihe geschaltet werden. Das Problem dabei ist, dass selbst zwei baugleiche Zellen des Akkus keine identischen Parameter wie Spannung, Kapazität oder Innenwiderstand haben, wodurch sie unterschiedlich leistungsstark und langlebig sind. Dabei bestimmt die schwächste Zelle, mit der entsprechend geringsten Kapazität, die Gesamtleistung der Reihenschaltung. Das führt dazu, dass die Restkapazitäten der anderen Zellen, also die Differenzen zur Kapazität der schwächsten Zelle, ungenutzt bleiben. Durch Alterung der Zellen werden diese Differenzen zunehmend größer, wodurch sich schließlich die Gesamtleistung des Akkus mit der Zeit verringert. Somit werden heutige Akkus nach spätestens zehn Jahren der Verwendung ausgebaut, allerdings verlieren sie schon sehr viel früher deutlich an Gesamtkapazität. Daraus ergeben sich nicht nur hohe Kosten, sondern auch große Umweltschäden werden verursacht, da Ressourcen wie Kobalt und Lithium verschwendet werden, welche im Abbau sehr CO2 intensiv sind. Nach einer Studie der „Boston Consulting Group” werden Elektro- und Hybridfahrzeuge bis 2030 den globalen Marktanteil von Verbrennungsmotoren auf 50 Prozent zurückdrängen. Bis dahin sollen 36 Prozent der Fahrzeuge weltweit über einen hybriden und mindestens 14 Prozent über einen rein elektrischen Antrieb verfügen. Dies spiegelt sich auch in den Rekordzahlen der Neuzulassungen von Elektroautos 2020 in Deutschland wieder. Mit etwa 200.000 Elektroautos ist damit eine Verdreifachung der Neuzulassungen zum Vorjahr zu erkennen.

 

Mit unserem HBM-System setzten wir an dieser Problematik an. Durch die Erhöhung der Lebensdauer und Reichweite können sowohl Ressourcen eingespart, als auch ein signifikanter Kostenvorteil erreicht werden. Mit der Zusammenarbeit von Elektronik, in Form eigener Platinen, und unserer selbst entwickelten Software, ermöglichen wir ein effizientes Management des Akkusystems, durch welches jede Zelle individuell unterstützt wird. Dadurch erreichen wir, dass alle Zellen dauerhaft dieselbe Leistungsstärke haben.


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