Bat2Share – Energieautarke Battery-as-a-Service Ladeinfrastruktur für E-Bikes mit Battery Health Management System

E-Bikes sind ein wichtiger Baustein für die (innerstädtische) Mobilität der Zukunft, denn durch den erhöhten Komfort gegenüber herkömmlichen Fahrrädern könnten sich viele Menschen motivieren lassen, für den täglichen Arbeitsweg auf das Auto zu verzichten. Bereits heute sind in Österreich rund 750.000 Elektroräder unterwegs. Diese sind aber nicht so umweltfreundlich, wie es auf den ersten Blick scheint, wenn man die Emissionen für die Herstellung der benötigten Batterie und deren geringe Lebensdauer trotz zumeist seltener Verwendung berücksichtigt. Dazu kommen Emissionen bei der Energieerzeugung fürs Laden der Batterie. Zuletzt ist die Verwertung von Altbatterien aus Elektrofahrzeugen ein allgemeines Problem, welches schnell an Relevanz gewinnt. Programme zur Wertschöpfungssteigerung, beispielsweise durch Second-Life als Stationärspeicher für Solaranlagen, und Recycling sind aktuelle Forschungsthemen.

Ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung der CO2 Bilanz von E-Bikes ist Battery-as-a-Service (BaaS), das heißt Wechselbatterien, die zur Leihe an öffentlichen Ladestation angeboten werden. Der BaaS-Anbieter kann den Zustand aller Batterien überwachen und individuell zum optimalen Zeitpunkt einer Second-Life Applikation bzw. dem Recycling zuführen.

Im Projekt Bat2Share soll untersucht werden, inwiefern durch kontrollierte Ladevorgänge, optimale Lagerung und Zyklisierung, die Nutzungsintensität von E-Bike Batterien maximiert, die Lebensdauer verlängert und die Anzahl der im Verkehr befindlichen Batterien reduziert werden kann. Ziel des Projektes die Untersuchung und Entwicklung der grundlegenden technischen Komponenten eines E-Bike Batterie-Sharing Systems und Aufbau eines Demonstrators. Dazu gehören

  • ein intelligentes Batteriemanagementsystem (BMS) mit State-of-Health Überwachung, integriert im E-Bike Akku; die Leistungselektronik, Regelungs-technik und das Energiemanagementkonzept, um eine große Anzahl an Batterien gleichzeitig energieeffizient zu laden und zu überwachen; aktive Temperaturregelung; Branddetektion
  • ein System zur Benutzeridentifikation, inkl. Softwarelösungen für Betreiber, Nutzer und das automatisierte Batterie-Gesundheitsmanagement, d.h. Datenerfassung und -Verarbeitung,
  • die Erstellung eines Konzeptes zur Nutzermotivation zur CO2 Reduktion und Bewusstseinsbildung für das Wirtschaftsgut „Batterie“.
  • die Untersuchung von Skalierbarkeit und Einsatzmöglichkeiten im städtischen Berufsverkehr, auch in Hinblick auf netzdienliches Laden.

Die Ladestation soll mittels Photovoltaik (PV) energieautark betrieben werden. Als Stationärspeicher dienen Second-Life E-Bike Batterien aus ebenjenem Sharing-Betrieb. Im Gegensatz zu vorhandenen Leihfahrzeug und Batterie-Sharing Konzepten soll das angestrebte System auf einem E-Bike Nachrüstsatz aufbauen, womit potenziell jedes herkömmliche Fahrrad eingebunden werden kann. Das eliminiert den Anschaffungsaufwand für Spezialfahrzeuge und löst außerdem das Problem des “letzten Kilometers”, da die Benutzer ihr eigenes Fahrrad auch ohne Batterie wie gewohnt nutzen können.

Projektlaufzeit: Q4 2021 – Q4 2023 (2 Jahre)

Eckdaten Projektleitung:

Silicon Austria Labs GmbH
DI Dr. Herbert Hackl
Researcher, Division Power Electronics
Herbert.hackl@silicon-austria.com

Projektpartner:

  • erfideo Software & Identifikations GmbH
  • GP Motion GmbH