Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »ModuRep«
Nicht reparierbare Batterien sind nicht zukunftsfähig
Heutige Batteriemodule verhindern meist den Austausch einzelner Zellen, weil Hersteller die Zellen verkleben oder verschweißen und damit den Ausbau erschweren. Diese Bauweise erhöht Sicherheitsrisiken und zwingt Nutzer dazu, Module vollständig zu ersetzen. Dadurch steigen die Kosten, die Menge an Elektroschrott und der Ressourcenverbrauch erheblich an. Gleichzeitig verschärft die Europäische Union ihre Anforderungen an Reparierbarkeit und Nachhaltigkeit, um Produkte langlebiger und umweltfreundlicher zu gestalten.
Austauschen statt Wegwerfen
Im Forschungsprojekt ModuRep entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Batteriemodule, die einen sicheren und effizienten Austausch defekter Zellen ermöglichen. Der geringere Bedarf an neuen Modulen reduziert den Energieverbrauch und senkt den CO₂‑Fußabdruck um bis zu 87 Prozent. Dies verlängert die Lebensdauer der Module, erhöht die Ressourceneffizienz und verbessert die Umweltbilanz deutlich. Mit diesem Ansatz verbindet ModuRep technische Innovationen mit den Prinzipien der Circular Economy und löst damit sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Herausforderungen.
Ganzheitlicher Design‑for‑Repair‑Ansatz
Das Projektteam entwickelt ein durchgängiges Designkonzept, das von Beginn an konsequent auf eine hohe Reparaturfähigkeit ausgerichtet ist. Die Beteiligten setzen auf optimierte Verbindungstechniken, die Reparaturen erleichtern. Dafür definieren sie mechanische und elektrische Schnittstellen, über die Fachkräfte einzelne Zellen einfach und sicher demontieren können.
Darüber hinaus integrieren die Projektpartner Balancing-Verfahren wie das ETA‑Leveling (Efficiency‑Through‑Accuracy), die den individuellen Wirkungsgrad einzelner Zellen berücksichtigen. Mit dieser Technologie lassen sich die Lade‑ und Entladevorgänge per Software so präzise steuern, dass alle Zellen gleichmäßig altern und keine schädlichen Ungleichgewichte entstehen. Diese intelligente Regelung verbessert die Effizienz der Module und verlängert ihre Lebensdauer deutlich.
Entwicklung von Prototypen und Werkzeugen
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln einen Prototyp, an dem sie die erarbeiteten Designprinzipien praktisch erproben. Parallel dazu entwerfen sie spezialisierte Werkzeuge und Konzepte, mit denen Fachkräfte einzelne Zellen sicher ausbauen können. Diese Lösungen berücksichtigen alle relevanten Sicherheitsanforderungen und ermöglichen eine kontrollierte, risikoarme Demontage.
Analyse und Anforderungen für reparierbare Batteriemodule
Das Fraunhofer IPT analysiert bestehende Module, bewertet Reparaturgrenzen und definiert die Anforderungen an Sicherheit, Normen und Reparierbarkeit. Darauf aufbauend entstehen verschiedene Konzepte für reparaturfreundliche Designs sowie Werkzeuge und Prozesse für den Zelltausch. Zusätzlich nimmt das Fraunhofer IPT eine umfassende techno‑ökonomisch‑ökologische Bewertung vor und bereitet die Ergebnisse für Industrie und Öffentlichkeit auf.
Schlüssel zur Kreislaufwirtschaft
Durch den Austausch einzelner Zellen statt ganzer Module lassen sich CO₂‑Emissionen, Materialverbrauch und gefährliche Abfälle erheblich reduzieren. Gleichzeitig sinken die Lebenszykluskosten für Hersteller, Betreiber und Endkunden deutlich. Reparierbare Module ermöglichen neue Geschäftsmodelle wie Refurbishment‑Services und verbessern die Akzeptanz nachhaltiger Energiesysteme.
Konsortium
- Albert Seine GmbH, Dülmen
- BHFM Technologies GmbH, Willich
- EJOT SE & Co. KG, Bad Berlebrug
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
- PEM Motion, Aachen
Projektkoordination: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Förderhinweis
Das Forschungsprojekt »ModuRep« wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen des EFRE/JTF-Programms GreenEconomy.IN.NRW gefördert.
Förderkennzeichen: 20801734
Projektträger: PTJ Projektträger Jülich