Battery Swap: Batteriewechsel statt Ladesäule?
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Das Elektroauto auf langen Reisen zu laden, nimmt zwar dank verbesserter Reichweiten und Schnellladetechnologien immer weniger Zeit in Anspruch, jedoch ist die Elektromobilität aktuell aufgrund der Ladedauer für viele Nutzer:innen auf Langstrecken noch immer verhältnismäßig unattraktiv. Neben einer effizienten Ladeplanung kann dabei auch ein sogenannter Batteriewechsel Abhilfe schaffen.
Wie funktioniert der Batteriewechsel?
Die Elektromobilität entwickelt sich schnell und neben der klassischen Ladeinfrastruktur wird zunehmend in alternative Konzepte investiert. Eines dieser Konzepte ist der sogenannte Battery Swap, also ein Batteriewechsel bzw. Akkutausch. Anstatt Elektroautos an einer Ladestation aufzuladen, werden die entladenen Batterien dabei innerhalb weniger Minuten durch vollgeladene ersetzt. Dieses Modell, das unter anderem vom chinesischen Hersteller Nio erfolgreich umgesetzt wird, füllt eine Lücke bei den Lösungen für lange Ladezeiten und fehlende Ladeinfrastruktur. Doch wie funktioniert der Batteriewechsel genau?
Der Akkutausch erfolgt in speziellen Wechselstationen. Dort fährt das Elektroauto auf eine Plattform, bei Nio sogar automatisch, die Batterie wird über eine automatisierte Hebeeinrichtung entnommen und durch eine vollgeladene ersetzt. Die ausgebaute Batterie wird dann in der Wechselstation geladen und später in einem anderen Elektroauto verwendet.
Der gesamte Vorgang dauert in der Regel nicht länger als fünf Minuten, wodurch der Batteriewechsel bedeutend schneller ist als Schnellladestationen, die derzeit durchschnittlich auf 20 bis 40 Minuten kommen, bis ein fast leerer Akku wieder auf 80 Prozent seiner Kapazität geladen ist. Das Konzept ist besonders attraktiv für gewerbliche Flotten, Taxiunternehmen oder Langstreckenfahrer:innen, die keine Zeit für lange Ladepausen haben.
Battery-as-a-Service (BaaS)
Das Konzept des Akkutauschs geht Hand in Hand mit dem des Battery-as-a-Service (BaaS). Die Idee dahinter ist die Entkopplung von Elektroauto und Batterie, die die Hauptkomponente sowie der größte Kostenfaktor ist. Kund:innen erwerben in diesem Konzept ein Elektroauto zu günstigeren Preisen, da die Batterie nicht als Eigentum beinhaltet ist. Diese wird dann vielmehr geliehen, beispielsweise durch Abonnements. Dadurch entstehen relativ hohe, aber planbare monatliche Fixkosten, zugleich können Kosten bei der Anschaffung eingespart werden.
Mit dem regelmäßigen Batteriewechsel als Service spart man zudem langfristig bei der Instandhaltung. Bei Elektroautos mit fest eingebautem Akku könnte dieser wegen nachlassender Kapazität nach einigen Hunderttausend Kilometern ausgetauscht werden müssen, was allerdings äußerst selten vorkommt. Kauf und Austausch der neuen Batterie würde dabei teuer werden. Mit BaaS und damit einhergehend regelmäßigen Batteriewechseln wäre das hinfällig.
So arbeitet auch Nio in Deutschland mit BaaS. Über verschiedene Abo-Möglichkeiten erwerben Nutzer:innen die Nutzungsrechte an Batterien für ihre Elektroautos, müssen sich im Gegenzug aber nicht mit den einhergehenden Unannehmlichkeiten auseinandersetzen, wie eben dem Kapazitätsverlust.
Kann jedes Elektroauto den Service nutzen?
Nicht alle batteriebetriebenen Elektroautos eignen sich grundsätzlich für den Akkutausch, denn es setzen bisher nur sehr wenige Hersteller auf dieses Konzept, das bislang hauptsächlich in China Anwendung findet. Damit der Service als Alternative zur Ladesäule technisch machbar ist, muss das Batteriepack einfach zugänglich und leicht zu entfernen sowie einzubauen sein.
Bei welchen Modellen ist ein Akkutausch möglich?
Beim Batteriewechsel haben chinesische Hersteller weltweit die Nase vorn: Kein Unternehmen aus einem anderen Land bietet den Service in einer solchen Dichte und Geschwindigkeit an. Unter den chinesischen Anbietern sticht insbesondere Nio hervor, vor allem in China, in sehr geringem Maß auch in Europa, aber auch der Batterie-Weltmarktführer CATL ist bei der Technologie nicht zu vernachlässigen.
Nio bietet auch in Deutschland Modelle mit wechselbaren Batterien an, wie den Nio EL6, und betreibt zudem hierzulande das größte Netzwerk an Batteriewechselstationen, wenn auch in deutlich kleinerem Maßstab als in China, wo Nio bereits Tausende dieser Wechselstationen betreibt. Die derzeit 14 Power Swap Stations (PSS) in Deutschland sind dabei exklusiv für Elektroautos der Marke selbst vorbehalten und können täglich bis zu 312 Akkus vollautomatisiert tauschen. Außerdem werden bis zu 13 Akkus zeitgleich in einer PSS von Nio geladen. Trotz dieser Möglichkeiten gingen die Verkaufszahlen des Unternehmens in Deutschland von 2023 auf 2024 merklich zurück, was zum Teil auch an den Importzöllen der Europäischen Kommission bei chinesischen Elektroautos liegen dürfte.
Ebenfalls in Deutschland hat die Berliner Taxi-Innung 2023 ein Projekt mit Elektroautos der chinesischen Marke MG Motor gestartet, bei denen der Akku getauscht werden kann. Das deutsch-chinesische Start-up INFRAmobility-Dianba betreibt dabei die Wechselstationen.
Ample
Auf europäischer Ebene kündigte Stellantis Ende 2023 an, dass das Modell Fiat 500e für den Batteriewechsel ausgelegt werden soll, wodurch sich der Automobilkonzern als erster westlicher Hersteller zu diesem Schritt entschieden hat. Stellantis arbeitet dabei mit dem US-Unternehmen Ample zusammen und es wurde der Ausbau eines Netzes in Spanien angekündigt, das 2024 in Betrieb gehen sollte. Nach der Absichtserklärung gab es allerdings keine weiteren öffentlichen Informationen zum Fortschritt des Projektes.
Welche Hindernisse gibt es beim Akkutausch?
Andere Hersteller, wie beispielsweise Volkswagen, stehen dem Konzept des Batteriewechsels kritisch gegenüber. Da konventionelle, fest verbaute Batterien, die sich allerdings nicht für den Akkutausch eignen, leichter und günstiger seien, verspreche man sich mehr von der Weiterentwicklung der Schnellladetechnologie.
Der US-Hersteller Tesla hat zwar an einer hauseigenen Lösung für Batteriewechsel gearbeitet, konnte jedoch mit einer Tauschdauer von 15 Minuten die Geschwindigkeit der Konkurrenz aus China nicht erreichen. Bis dato steht lediglich eine Wechselstation von Tesla in Kalifornien. Stattdessen hat sich das Unternehmen auf den Aufbau des Schnellladenetzwerkes Tesla Supercharger konzentriert.
Nicht nur die Automobilindustrie sondern auch die Politik in Deutschland entscheidet sich derzeit für Schnellladen statt Batteriewechsel. Während der Ausbau der Ladeinfrastruktur für Schnellladen bis Ende 2025 mit 500 Millionen Euro gefördert wird, gibt es keine staatlichen Subventionen für Batteriewechselstationen. Deren Ausbau ist jedoch sehr kostenintensiv.
Um den Akkutausch massentauglich zu machen, wäre zudem eine Standardisierung der Batterietechnologie erforderlich, damit auch Elektroautos unterschiedlicher Hersteller die gleichen Wechselstationen nutzen könnten. Was in China staatlich vorgegeben wird und dort zu dem großem Erfolg der Technologie beiträgt, würde in Deutschland Jahre dauern, so Achim Kampker, Professor an der RWTH Aachen, gegenüber der Tagesschau. Ohne einheitlicher Bauweise bleibt der Akkutausch auf wenige kompatible Modelle beschränkt.
Was kostet ein Batteriewechsel?
Wer an einer öffentlichen Ladestation auf langer Strecke ein Elektroauto schnell laden will, der muss nicht nur durchschnittlich 20 bis 40 Minuten warten, sondern je nach Strompreis und Verbrauch mitunter auch ganz schön tief in die Tasche greifen. Was ein Akkutausch im Vergleich dazu kostet, ist nicht pauschal zu beantworten, schließlich müssten verschiedene individuelle oder indirekte Faktoren mit in die Rechnung einbezogen werden, beispielsweise die Zeitersparnis im Vergleich zum Schnellladen, sowie die Häufigkeit, mir der ein Akkutausch einen Schnellladevorgang ersetzen würde. Zeit ist bekanntlich Geld.
Nio
Im Abonnement-System von Nio lohnt sich der Akkutausch vor allem für Vieltauscher:innen. Durch den monatlichen Beitrag, der im Rahmen des BaaS-Konzepts ohnehin für die Nutzung der Akkus gezahlt werden muss, sind die Fixkosten zunächst relativ hoch. Nach den zwei beinhalteten, kostenlosen Batteriewechseln liegt der Preis pro Akkutausch mit derzeit 10 Euro dann aber deutlich unter den durchschnittlichen Preisen eines Schnellladevorgangs. Damit gilt: Je häufiger getauscht wird, desto mehr lohnt sich das monatliche Abonnement.
Das Start-up Inframobility-Dianba, das das Projekt der Taxi-Innung in Berlin begleitet, berechnete den durchschnittlichen Preis mit Akkutausch pro 100 Kilometer von 7 Euro. Für 2024 wurde wiederum durch andere Anbieter in Deutschland ein Kostendurchschnitt mit Schnellladen pro 100 Kilometer von 13,11 Euro berechnet. Das Laden zu Hause bei einem Strompreis von 35,47 Cent pro Kilowattstunde liegt im Vergleich dazu bei 7,09 Euro auf 100 Kilometer.
Zusammengefasst: Batteriewechsel als Alternative zum Laden?
Der Akkutausch bietet eine schnelle Alternative zum herkömmlichen Laden von Elektroautos und dürfte vor allem für Nutzergruppen attraktiv sein, denen nur wenig Zeit zum Laden zur Verfügung steht.
Insgesamt bietet der Akkutausch viele Vorteile. Der Vorgang ist bedeutend schneller als das Laden und gegebenenfalls sogar günstiger für Nutzer:innen. Außerdem ist das gesamte Tauschsystem nachhaltiger, da die Batterien zentral und langsam geladen sowie optimal gepflegt werden. Regelmäßiges Schnellladen wirkt sich negativ auf die Batteriekapazität aus. Damit erhöht sich die Lebensdauer und es werden weniger Rohstoffe benötigt, aus denen die Lithium-Ionen-Akkus bestehen.
Während das Konzept des Akkutauschs in China bereits verbreitet und beliebt ist, steht es in Europa noch vor Herausforderungen, denn europäische Automobilhersteller setzen eher auf Schnellladetechnologien, zudem gibt es noch keine einheitliche Standardisierung für Akkus. Außerdem sind die Wechselstationen sehr teuer, was den Ausbau der Infrastruktur ohne Subventionen erschwert. Da die Verkaufszahlen von Nio in Deutschland derzeit hinter den Erwartungen zurückbleiben, ist unklar, ob sich diese Technologie auch hierzulande in der Breite durchsetzen kann.
Quellen: Voylt – Lädst du noch oder wechselst du schon? / Electrive – Was kann Nios Power Swap? / roboticsbiz – Battery-as-a-Service (BaaS) explained / Tagesschau – Wechseln statt Laden / smarter fahren – Akku, wechsle dich! / EV Magazine – Did Tesla give up on the swappable EV battery idea? / Nio – Pressemitteilung vom 04.04.2024 / Nio – Battery-as-a-Service (BaaS) / the verge – Stellantis makes a big bet on EV battery swapping in new deal with Ample / Autobild – So viel bezahlt man für das öffentliche E-Auto-Laden
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