Second Life Batterien: Grüner Strom aus gebrauchten Akkus

Das deutsch-indische Start-up „Nunam“ (Sanskrit ‚‚für die Zukunft‘‘) hat sich zur Vision gemacht, benutzten Lithium-Ionen-Batterien, z. B. aus Elektroschrott, ein zweites Leben zu geben. Dabei will es aufzeigen, dass es möglich ist, durch Wiederverwendung nicht nur Müll zu reduzieren, sondern auch die Kosten für Energiespeicherung zu senken und diese dabei CO₂-neutral zu machen.

07.02.2022 Lesezeit: 6 min

Die Nunam Vision – 2nd Life Stromspeicher für die Zukunft

Das gemeinnützige Start-up Nunam bezieht gebrauchte Lithium-Ionen-Akkus, die beispielsweise aus ausrangierten Laptop Akkus stammen, in großen Stückzahlen von Elektroschrotthändlern. Die Händler erhalten diese gebrauchten Batterien von Privathaushalten, öffentlichen Einrichtungen und auch Unternehmen.

Aus den alten Batterien bzw. gebrauchten Akkus erstellt Nunam ein neues Produkt – ein mobiles Speichersystem: den Nunam – Power Storage. Er kann Niedrigstromverbraucher wie Smartphones, Ventilatoren oder Lampen mit Strom versorgen. Ein fünf Jahre alter Laptop kann so z. B. als Lichtquelle für indische Obst- und Gemüse-Händler auf einem Markt dienen und Menschen in ländlichen Gebieten Indiens mit grünem Strom versorgen.

Innovativer Stromspeicher – gebrauchte Akkus mit rund zwei Drittel Restkapazität

Diese Energiespeicher profitieren dabei von jeder Menge Restleistung. Erste Erfahrungswerte des Projekts zeigen, dass oft noch rund zwei Drittel Restkapazität in den alten Batterien vorhanden sind. Die Weiterverwendung im Nunam Power Storage kann so einer Verschwendung, die leider durch achtloses Wegwerfen Tag für Tag passiert, gezielt entgegenwirken.

Die Idee dieser sog. „Second Life Energiespeicher“ ist vielschichtig. Es ist ein Konzept, das den verschiedenen „Regeln“ (R`s) für ein nachhaltiges Leben und einer lebenswerten Zukunft gerecht wird.

Das Umweltprojekt spricht alle vier R´s: Re-duce, Re-Use, Re-Cycle, Re-Think - unmittelbar an. Mehr noch: es ermöglicht zudem soziale Teilhabe.

Ein Umweltprojekt mit Zukunft – grüner Strom aus innovativem Stromspeicher

Das langfristige Ziel der Nunam Gründer ist es, den Nunam-Speicher halb so teuer wie herkömmliche Speichersysteme anzubieten.

Dazu wird die Technologie, die im Hintergrund die Nutzung und das Zusammenschalten der gebrauchten Akkus regelt, ständig optimiert. Die Nunam-Speicher sind dazu mit jeder Menge High-Tech ausgestattet. Beispielsweise verbindet eine SIM-Karte sie mit dem Internet.

So können Daten, wie u. a. die Leistungskapazität und geographische Position der mobilen Batteriespeicher in Echtzeit ausgelesen und an eine Zentrale übermittelt werden. Dies ermöglicht eine Fernwartung des Speichers.

Dieser Aspekt ist von elementarer Bedeutung, um einen transparenten Überblick über das Second Life System und Erkenntnisse für die Weiterentwicklung der Stromversorgung erschließen zu können. Mit der Dokumentation und Ortung via App wird sichergestellt, dass die endgültig ausrangierten Second Life Batterien an Nunam zurückgegeben werden können. Danach können sie in funktionierende und effektive Recycling-Kreisläufe eingebracht und damit zusätzlich Ressourcen geschont werden. („RECYCLE“)

Second Life Batterie Forschung – Positiver Einfluss auf Umwelt und Gesellschaft

Das Besondere an diesem Umweltprojekt ist der soziale Aspekt. Durch die kostengünstige Bereitstellung von Solarspeichern in Entwicklungsländern wie Indien, wird den dort lebenden Menschen so ein einfacher Zugang zu sauberer Elektrizität, also grünem Strom, ermöglicht. In Indien leben Millionen Menschen ohne regelmäßigen Zugang zu Strom, die von Lösungen wie dieser profitieren können. („RE-THINK - ENABLE“)

Die Ergebnisse, Daten und Erkenntnisse aus der Nunam Second Life Batterie Forschung werden zum Projektende allen Interessierten in einem Open Source Portal bereitgestellt. Damit soll sichergestellt werden, dass ein möglichst großer Anteil an Interessierten von diesen Erkenntnissen rund um nachhaltige Stromspeicher und Stromquellen profitieren und sie weiter nutzen können.

2nd-life Stromspeicher: Nano-Grids mit Modulen aus Vorserienfahrzeugen

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2nd-life Stromspeicher: Nano-Grids mit Modulen aus Vorserienfahrzeugen

Die ersten nunam Power Storage Systeme basierend auf alten Laptop Akkus bewähren sich in ihrem täglichen Einsatz. Da Indien stark von Stromausfällen geprägt ist, besteht der Bedarf auch neue Nutzungs- und Anwendungsfälle für 2nd Life Stromspeicher mit einer höheren Anforderung an Leistungsfähigkeit zu entwickeln. Dazu wurde ein neues Pilotprojekt mit Stromspeichern aus Batteriemodulen eines Vorserienfahrzeugs entwickelt.

 

Ein weit verbreiteter und geeigneter Anwendungsfall dafür sind sog. Nano-Grids, die in Entwicklungsländern üblicherweise mit Blei-Säure Batterien betrieben werden. Sie liefern Strom für eine ganze Straße mit bis zu 50 Geschäften, Restaurants und Gemüsehändlern. Allerdings weisen Blei-Säure Batterien neben den negativen Auswirkungen auf die Umwelt weitere Nachteile im „Handling“ auf, wie u. a. eine weniger stabile Performance (Entladestrom und Energiedichte), eine hohe Wartungsintensität sowie hohes Transportgewicht verbunden mit einer kurzen Lebenszeit auf.

So entstand die Idee als weiteren Projektmeilenstein auf Basis von gebrauchten e-tron Batteriemodulen ein umweltfreundliches 2nd Life Solar Nano-Grid anzufertigen und im Alltag zu testen. Neben dem Einsatz der Speicher in Indien, wurde eines dieser Nano Grids auf der Landesgartenschau Ingolstadt 2021 vorgestellt.

Dieses zeichnet sich mit den folgenden Leistungsparametern und Vorteilen aus: 24V Gleichstrom und 5kWh Systemkapazität. Die Nutzungsdauer beträgt bei moderater Verwendung 10-15 Jahre und der Lade- und Entladezustand der Batterien ist IoT connected., dies ermöglicht das Tracking mittels SIM-Karte und App. Mit Hilfe des neuen „2nd Life Speichers“ basierend auf zwei gebrauchten e-tron Batteriemodulen, können so vier alte Blei-Säure-Akkus in einem Nano-Grid abgelöst werden.

Der erste Prototyp des „Nunam Solar Nano-Grids“ wird derzeit in Uttar Pradesh bei einem „Energy Entrepreneur“ erprobt. Gegen eine geringe Gebühr von 4 Rupien am Tag (0,06 Euro) können Kleingewerbetreibende den neuen, nachhaltigen Strom von einem lokalen Energielieferanten beziehen.

Das neue  Nunam Solar-Nano-Grid ermöglicht so bis zu 50 Händlern auch nachts ihrem Gewerbe nachzugehen. Es versorgt ab sofort eine ganze Straße netzautark jeden Abend mit grünem Strom, der tagsüber aus Solarenergie gewonnen und gespeichert wurde.

Social Impact

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Nunam Second Life Batterien – Müll vermeiden, Ressourcen schonen, CO₂ sparen

Neben der Müllreduktion („RE-USE“), wodurch die Herstellung und der Neukauf von Speichersystemen durch die Wiederverwendung (Second Life) ersetzen kann, verfolgt das Projekt auch die folgenden nachhaltigen Ziele:

Unter dem Stichwort „RE-DUCE“ werden mit dieser neuen technischen Lösung CO₂-Emissionen reduziert. Die hier eingesetzten Second Life Batterien sind bereits hergestellt und werden im Sinne ihres „zweiten Lebens“ so lange es möglich ist weiter genutzt. So müssen weniger neue Batterien produziert werden. Durch die ausbleibende Neu-Produktion von Akkuzellen wird CO₂ eingespart und weiterer Elektroschrott vermieden. Außerdem ist kein erneuter Abbau natürlicher Ressourcen, wie z.B. Lithium oder Kobalt notwendig.

Ein weiterer positiver Gesichtspunkt kommt noch hinzu: Viele Regionen Indiens kämpfen täglich mit Stromausfällen und behelfen sich je nach Situation mit Kerosinlampen, Blei-Säure-Batterien oder Dieselgeneratoren (für größere Anwender). Einige haben auch gar keine Stromversorgung, um den Zeitraum der Stromausfälle zu überbrücken.

Gerade bei Dieselgeneratoren wird sehr viel CO₂ ausgestoßen. Mit dem Einsatz von erschwinglichen Batteriespeichern, die mit umweltfreundlicher Solarenergie geladen werden, kann - verglichen zu den bisherigen Möglichkeiten - in vielen Fällen eine bessere Lösung gefunden werden.

Der Nunam-Speicher kann so z. B. Haushalte, die wenig oder gar keinen Zugang zu Elektrizität haben, mit grünem Strom versorgen – mit dem positiven Umwelt-Effekt dabei CO₂ Emissionen einsparen und effektiv Elektroschrott minimieren.

Co-Gründer Prodip Chatterjee im Portrait

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Co-Gründer Prodip Chatterjee im Portrait

Wie sieht euer Pilotprojekt mit den Straßenhändlern in Indien konkret aus?
Prodip Chatterjee
: In unserem Pilotprojekt wollen wir unsere 2nd Life Speicher bei verschiedenen Zielgruppen einsetzen, die davon einen hohen Nutzen haben. Den Start bilden Obst- und Gemüsehändler, die den mobilen Stromspeicher für ihre Stände nach Sonnenuntergang verwenden, um Licht zu haben und so weiter verkaufen zu können. Nebenbei können sie währenddessen auch ihr Handy laden. Im Anschluss planen wir den Einsatz bei Haushalten in dörflichen Gegenden in Indien.

Die Stromspeicher sind etwa so groß wie eine Autobatterie und wiegen zwei Kilo. Technik und Anschlüsse entsprechen denen von ganz normalen stationären Energiespeichern – es gibt einen Anschluss zum Laden der Prototypen (z. B. durch Solarenergie) und Ausgänge zum Entladen.

Wie kommt ihr an die Akkus?
Prodip Chatterjee
: Wir bekommen die Lithium-Ionen-Batterien und -Akkus von ansässigen Elektro-Schrotthändlern rund um Bengaluru und anderen Städten geliefert. Wir entnehmen aus den alten Batterien die Zellen und testen sie. Die durchschnittliche Restkapazität liegt bei rund 65 Prozent. Es ist schon verrückt, wenn ich mir vorstelle, wieviel Potenzial einfach auf dem Müll landet.

Stichpunkt Kreislaufwirtschaft: Die Akkus sind ja dann auch wirklich irgendwann leer. Wie bekommt ihr die Energiespeicher zurück, damit sie nicht doch auf dem Müll landen?
Prodip Chatterjee
: Das sehe ich noch als große Herausforderung, die wir mit verschiedenen Elementen begegnen und durch dieses Projekt testen wollen: Zunächst sind alle Prototypen via integrierter Sim-Karte 24/7 mit dem Internet verbunden; damit bekommen wir verschiedene Datenpunkte in Echtzeit und wissen, wo es sich befindet und in welchem Zustand es ist (natürlich mit dem Konsens der Nutzer!).

Darüber hinaus besitzt jede Batteriezelle eine eigene ID mit QR-Code – wir nennen sie „Nunam-ID“. Hinter der Nunam-ID stecken wiederum diverse Informationen zu der Batteriezelle oder auch von wem wir diese ursprünglich bekommen haben. Für das Tracking haben wir eine Smartphone-App und ein Online-Dashboard entwickelt. So können wir über die Nutzungsdaten vorhersehen, wie lange der Stromspeicher noch nutzbar ist und auch wann dieser wirklich „End-of-Life“ ist und zu uns zurückmuss. Damit könnten wir dann die Nutzer proaktiv kontaktieren und dafür Sorge tragen, dass diese Geräte kostenfrei zu uns zurückkommen, damit wir diese dann einem zertifizierten Lithium-Ionen Recyclingprozess zuführen. Der stete Kontakt zum Kunden wird entscheidend sein, damit der Speicher nicht wieder auf dem Müll landet.

Energiespeicher der Zukunft? Akku-Recycling für Indien

Das komplette Interview mit Prodip Chatterjee lesen Sie hier.