Prof. Dr. Maximilian Fichtner, Direktor des Helmholtz-Instituts Ulm und Professor am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), gehört zu den führenden Experten im Bereich der Energiespeicherforschung. In seinem Vortrag beleuchtete er den aktuellen Stand der Batterietechnologie, die Herausforderungen im Bereich nachhaltiger Mobilität sowie die Perspektiven für die Energiewende.
„Je höher der Anteil des lokal genutzten Stroms ist, desto wirtschaftlicher wird das System. Der Speicher erhöht die Flexibilität und verbessert die Wirtschaftlichkeit.“
Prof. Dr. Maximilian Fichtner
Von Wasserstoff zu Batterien: Ein Forschungsweg
Fichtner begann mit einem Überblick über seinen Werdegang: Nach einer Ausbildung als Chemiker leitete er eine Arbeitsgruppe zu künstlichen Kraftstoffen („E-Fuels“) und war zwölf Jahre im Bereich Wasserstoff tätig, unter anderem als Vertreter Deutschlands bei der Internationalen Energieagentur. Seit Ende der 2010er Jahre liegt sein Schwerpunkt auf elektrochemischer Energiespeicherung, insbesondere für mobile und stationäre Anwendungen. „Heute möchte ich über Energiespeicherung im Allgemeinen und im Speziellen sprechen – vor allem im mobilen Bereich, aber auch stationär“, erklärte Fichtner.
Dringlichkeit und Energieeffizienz
Ein zentrales Argument für die Forschung an Speichertechnologien ist die zunehmende Knappheit fossiler Energieträger. Fichtner erläuterte den sogenannten Erntefaktor, der das Verhältnis von eingesetzter zu gewonnener Energie beschreibt. Vor 100 Jahren lag er bei 100, heute bei etwa sieben. Prognosen für 2040 gehen von einem Wert von 4–5 aus, was die Abhängigkeit von erneuerbaren Energien unterstreicht. „Wenn man die Entwicklung zusammenzählt, sind wir 2025 in der Situation, dass knapp zwei Drittel der Investitionen in erneuerbare Energien und Elektrifizierung gehen, und etwa ein Drittel in fossile und nukleare Energie. Das ist ein Weg, sich aus der Misere zu befreien“, so Fichtner.
Elektromobilität: Lebenszyklusanalyse und Treibhausgase
Für die Mobilität unterscheidet Fichtner zwischen batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) und wasserstoffbasierten Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEV). Eine Lebenszyklusanalyse zeigt, dass BEVs über die gesamte Lebensdauer deutlich geringere CO₂-Emissionen verursachen als Verbrenner, insbesondere wenn Strom aus erneuerbaren Quellen genutzt wird.
„2021 war das E-Auto treibhausgaslich etwa um die Hälfte besser als der Verbrenner. Mittlerweile beträgt der Unterschied drei Viertel – und er wird weiter sinken, da der Strommix grüner wird und die Prozesse effizienter“, erläuterte Fichtner. Hinsichtlich Wasserstoff kritisierte er die derzeitige Effizienz: Nur 18–20 % der eingesetzten Energie kommen tatsächlich am Rad an, während BEVs 75–80 % erreichen. Zudem sei die Herstellung von grünem Wasserstoff kostenintensiv, aktuell bei 16–18 € pro Kilogramm.
E-Fuels und alternative Kraftstoffe
E-Fuels, die aus CO₂ und Wasserstoff synthetisiert werden, sind laut Fichtner energetisch ineffizient und nur in sehr begrenztem Maßstab realistisch: „Für 100 km Reichweite eines E-Diesels braucht man 160–170 kWh, während ein Elektroauto mit derselben Energiemenge 800–1000 km weit fahren kann.“ Auch hydriertes Pflanzenöl (HVO) aus gebrauchten Speiseölen sei limitiert, da die Rohstoffbasis sehr klein ist und teilweise problematische Importquellen wie Palmöl betroffen seien.
Batterietechnologie: Paradigmenwechsel und Innovationen
Ein zentrales Thema war die rasante Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterien: Seit der Markteinführung 1991 (Camcorderbatterien, 3.400 $/kWh) haben sich die Kosten um den Faktor 40 reduziert, während die Energiedichte vervierfacht wurde. „In den letzten zehn Jahren haben wir mehr als 90 % Kostenreduktion gesehen – ein Durchmarsch, den man bei keiner anderen Technik findet“, betonte Fichtner. Wichtige Trends:
- Reduktion kritischer Rohstoffe: Der Kobaltanteil konnte stark gesenkt werden, sowohl aus Kosten- als auch Sicherheitsgründen.
- Paradigmenwechsel im Zellaufbau: Anodenlose Zellen („Zero Excess“) sparen Material und Gewicht.
- Batteriepack-Design: Neue Technologien wie die „cell-to-pack“-Technologie erhöhen den Anteil an aktivem Speichermaterial von 25 % auf über 60 %, ermöglichen günstige Materialien (z. B. Eisenphosphat) und Reichweiten von bis zu 1.000 km.
Schnellladen, Sicherheit und Lebensdauer
Fichtner hob die Fortschritte im Schnellladen hervor: Moderne LFP-Batterien können inzwischen in 8,5 Minuten von 10 % auf 80 % geladen werden. Auch Sicherheit und Lebensdauer haben sich verbessert: Aktuelle Batterien halten über eine Million Kilometer, ohne nennenswert an Kapazität zu verlieren, und erfüllen neue Sicherheitsverordnungen, die verhindern, dass Batterien bei Unfällen Feuer fangen.
Internationale Entwicklungen
China hat sich als führender Markt für batterieelektrische Fahrzeuge etabliert: Im Sommer letzten Jahres wurden erstmals mehr BEVs als Verbrenner zugelassen, mit einem Anteil von 85–90 % innerhalb weniger Jahre. Europa zieht nach, wobei BEVs zunehmend auch für unter 30.000 € angeboten werden.
Fazit
Prof. Fichtner zieht ein klares Fazit: Die Elektromobilität ist treibhausgasfreundlicher, wirtschaftlich effizienter und technologisch weiterentwickelt als Wasserstoff- oder synthetische Kraftstofflösungen. Durch neue Batteriematerialien, innovative Packdesigns und Schnellladetechnologien sind Reichweiten und Ladezeiten auf einem Niveau, das auch Langstreckenfahrten ermöglicht. „Wenn wir diese neuen Batteriezellen in die Produktion bringen, sicher und langlebig, könnten wir Fahrzeuge mit 1.900 km Reichweite pro Ladung haben. Dann hätten wir vielleicht auch für den geplagten Dieselfahrer eine Lösung“, schloss Fichtner.
Kernthesen des Vortrags
1. Notwendigkeit von Energiespeichern
- Fossile Ressourcen werden knapper und ineffizienter: der sogenannte Erntefaktor (Verhältnis eingesetzter zu gewonnener Energie) sinkt drastisch. Historisch: Erntefaktor Öl vor 100 Jahren 100, heute: ≈7, Kanada Teersand: ≈2
- Prognosen: 2040–2050 werden fossile Energieträger stark ineffizient → zwingender Übergang zu erneuerbaren Energien.
- Speicher sind essenziell, da Wind- und Solarenergie saisonale und tageszeitliche Schwankungen haben.
„Der Erntefaktor von fossilen Energieträgern sinkt dramatisch – wir müssen in andere Technologien investieren, sonst laufen wir ins energetische Aus.“
Prof. Dr. Maximilian Fichtner
2. Lebenszyklusbetrachtung von Fahrzeugantrieben
- Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) haben heute deutlich geringeren CO₂-Fußabdruck als Verbrenner; der Vorteil steigt mit mehr erneuerbarem Strom.
- Wasserstofffahrzeuge: aktuell eher Teil des Problems, da Herstellung von Wasserstoff und Tanks energieaufwendig ist.
- Fossile Verbrenner: selbst hocheffiziente Motoren stoßen an physikalische Grenzen, nur noch kleine Effizienzsteigerungen möglich.
„Wasserstofffahrzeuge fahren im Moment eher Teil des Problems als Teil der Lösung.“
Prof. Dr. Maximilian Fichtner
3. Elektrische vs. Verbrennungsmotoren
- Batterieelektrische Fahrzeuge: einfachere Antriebe, weniger bewegliche Teile, effizienter.
- Verbrenner: komplex, 1300+ bewegliche Teile, hoher Wartungsaufwand, Effizienzsteigerung begrenzt.
- Politisches und wirtschaftliches Dilemma für Autobauer: alte Welt (Verbrenner) vs. neue Welt (Elektromobilität) – der sogenannte Gramsci-Gap.
„Die alte Welt stirbt, die neue kämpft ums Geborenwerden – wer im Verbrennerbereich verharrt, schrumpft.“
Prof. Dr. Maximilian Fichtner
4. Batteriespeicher – Made in Germany vs. Import
- Made in Germany = Entwicklungsdesign, Produktion, Qualitätssicherung in Deutschland.
- Chinesische Speicher: günstiger, aber oft unsichere Lieferketten, Serviceprobleme, mögliche Sicherheitsrisiken (z. B. Cyberangriffe).
- Batteriespeicher entwickeln sich von kleinen Heimspeichern zu echten Kraftwerken mit hoher Kapazität.
„Nicht alles, was billig ist, ist auch nachhaltig oder sicher – wir müssen auf Qualität und Lebensdauer achten.“
Prof. Dr. Maximilian Fichtner
5. Rohstoffe und Kreislaufwirtschaft
- Lithium, Kobalt, Nickel, etc. → Umwelteinfluss bei Abbau und Verarbeitung, Recycling notwendig.
- Second-Life-Batterien: gebrauchte Fahrzeugbatterien für stationäre Speicher weiterverwenden → CO₂-Einsparungen von 55–100 t pro MWh.
- Lokale Versorgung vs. globale Abhängigkeit: Deutschland muss Rohstoffe strategisch sichern.
„Wer Batterien aus Fahrzeugen in stationäre Speicher überführt, verlängert den Lebenszyklus und schont die Umwelt.“
Prof. Dr. Maximilian Fichtner
6. Praktische Umsetzung bei NAEXT (Unternehmen aus Hamburg-Seevetal)
- Vollständige Entwicklung, Produktion, Service in Deutschland.
- Plug-and-Play-Batteriespeicher: Hexagon (50–360 kWh) und Quartagon (Cluster bis 8 MWh).
- Einsatzbereiche: Privathaushalte, Gewerbe/Industrie, Energiewirtschaft, Kommunen.
- Anwendungen: Eigenverbrauchsoptimierung, Lastspitzenkappung, Energiehandel, Blackout-Schutz.
- Nachhaltigkeit: 100 % recyclingfähige Materialien, Second-Life-Batterien, lange Lebensdauer.
Mehr erfahren„Unsere Speicher sind echte Kraftwerke – sicher, langlebig und vollständig in Deutschland entwickelt.“
Prof. Dr. Maximilian Fichtner
