Gehört dem neuen Akku die Zukunft in der Energie- & der Automobilwirtschaft und weshalb? Jeder Haushalt & eAuto Besitzer wird profitieren können!

Alle zukünftigen eAutos können mit Gebäude-Akkus, die auch für Regelenergie genutzt werden, problemlos aus heutigem Stromnetz geladen werden - ausgleichende Wirkung

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass sich der heute unrentable Akku mit den von Tesla angekündigten Neuerungen und den bereits existierenden Produkten von EVTEC und E3/DC technisch schon in wenigen Monaten in ein Rentabilitätsobjekt wandeln könnte.

Sobald die eAuto Hersteller (eAuto Akkus mit über 4000 Ladezyklen Lebensdauer) und die Gesetzgeber (Ladung & Rückladung mit Stromnetz erlauben) soweit sind resp. sein möchten, werden eAuto Akkus als Teil eines virtuellen Kraftwerkes im Stromnetz mit Regelenergie Geld verdienen. Über diesen Service für Grundlast und Peak Situationen dürften beide Produkte im Rahmen von 20% bis 50% günstiger werden.

Leider ist dies in der Schweiz im nicht liberalisierten Privat- und Gewerbebereich heute noch nicht erlaubt, wie noch in vielen Ländern. Auch das in Europa meist genutzte eAuto CCS Lade-Protokoll erlaubt Rückspeisung aktuell noch nicht, im Gegensatz zu CHAdeMO (nur noch Nissan) und dem chinesischen Standard. Grosse Pilotmärkte wie US-Staaten & UK sind jedoch ready, um die vernetzten Strom-Produkte in den Markt zu bringen und radikale Umbrüche in der Automobil-, wie auch der Stromwirtschaft einzuleiten.

Dieser Beitrag zeigt auf, welche Key-Player wo stehen und was mit dem Schub der erwarteten Tesla Innovationen im Sommer 2020 bald schon in unseren Alltag kommen könnte - Akku Durchbruch!

EVTEC ist ein Luzerner Weltspitze Unternehmen bei der Integration von eAutos ins Haus

Die Firma entwickelt Produkte dafür mit Weltmarken wie Honda und Nissan

E3/DC ist ein Deutsches Haus-Akku Weltspitze Unternehmen (Tesla in Haus-Akkus)

Der folgende Video-Beitrag fasst das Vernetzungs-Thema gut zusammen

An diesen Elementen wird geforscht und entwickelt, um mit günstigeren Kosten bessere Leistungen mit längerer Lebensdauer und grösserer Nachhaltigkeit zu erzielen 

Wie gut sind die Anforderungen an einen Wunsch-Akkus heute bereits erfüllt?

Welche Material-Eigenschaften haben die Akkus heute/morgen?

Je höher die Spannung (Volts) pro Zelle ist, desto schneller kann das eAuto an Express-Ladesäulen laden, weil der Strom an den Ladekabeln heute auf 200 A resp. bei HPC auf 500 Ampere limitiert ist. Eine höhere Spannung führt somit automatisch ohne Mehraufwand zu einer höheren Ladeleistung (Spannung x Strom = Leistung). Von heute 3.7 Volt Spannung  auf 4 Volt ist eine Leistungssteigerung ohne Mehrkosten von ca. 10% - auf die zukünftigen 5 Volt sogar von +35%. Das bedeutet 1/3 weniger Wartezeit beim Laden nur durch die höhere Spannung. Das schont auch die einzelne Zelle resp. es fliesst bei gleichem Strom in der Stunde mehr Leistung in den Akku. Identisches gilt natürlich auch beim Fahren - mehr Power auf gleichem Raum!

Li-Ionen Akkus sind leicht & stark und stellen die kommende Dekade die klare Spitze dar

Unter den Lithium-Ionen Akkus verfügen die  NCA Zellen (Nickel, Kobalt & Aluminium) über die grösste Energiedichte

Tesla setzt in China mit CATL zusammen erstmals auf die Kobalt freien LFP Zellen, während sonst NCA Zellen mit nur wenig Kobalt zum Zug kommen und andere eAuto Hersteller primär auf NMC Zellen setzen 

LFP Zelle (Lithium Eisen Phosphat) hat geringere Energiedichte, aber ist sonst sehr gut

Eigenschaften der Akku-Typen im Detail 

• Maxwell (Entwicklung & Produktion von Akkus & Kondensatoren)
• Hibar (Entwicklung von Akku Produktions- & Automationsanlagen
• Deepscale (Software Entwicklung Neuronle Netze, Bilderkennung & AI) 
• Grohmann Engineering (Bau & Automation von Auto Produktionsanlagen)
  
  des Weiteren ist Elon Musk & u.A. an folgenden Firmen massgeblich beteiligt
• Neuralink (Künstliche Intelligenz & Human-Maschine Interfaces)
• Space X (Weltraum Raketen & Starlink Internet Satelliten)
• Boring Company (Tunnelbau)
• Hyperloop (Zug-Transportsysteme so schnell wie Flieger) 

CATL CEO bestätigt Gerüchte um eigene Tesla Produktion eines Tesla eigenen Akku-Typs

Erklärung zu den verschiedenen Akku-Bauformen

Die NCA Akku-Zelle benötigt eine gute Klimatisierung, eignet sich als Zylinder Bauform aber auch gut dafür. Tesla macht sich dies zusammen mit dem günstigen Preis zu Nutze.

1. Szenario Kühlen des Akkus 

2. Szenario Heizen des Akkus

Neuer Tesla Akku, der bald vorgestellt wird, hat günstige Produktionskosten, erstaunliche Lebensdauer sowie enorme Lade- & Fahr-Leistung  - Erdbeben, falls zutreffend!

Erklärung zum kommenden 1000 Km Reichweite Akku von Tesla

Statistik der Rohstoff-Preis  Entwicklung für eAuto Akku Herstellung - Kobalt Problem

Gibt es denn aber genügend Rohstoffe für das kommende Akku-Zeitalter?

Es fällt auf, dass nur Tesla und der Chinesische Konzern BYD sowohl als Akku-Lieferant als auch als eAuto Hersteller aufgelistet sind. Damit vereinnahmen sie den Gewinn beider Welten. Mit dem Recycling wird Tesla auch als Rohstoff-Lieferant aufgelistet werden und auch von diesen Margen weitere Gewinne einfahren können. VW und andere streben dies allerdings auch an. VW wird mit Northvolt (ehemalige Tesla Manager) in wenigen Jahren auch als Akku-Hersteller in Erscheinung treten.  

Tesla arbeitet nebst Panasonic neuerdings auch eng mit CATL & LG-Chem zusammen und sichert sich dadurch excellentes Knowhow und ausreichende Mengen an Akkus

Gemäss einer konservativen Schätzung eines Beratungsunternehmens werden bis 2040 55% aller Auto Elektrofahrzeuge sein, aber gemäss dem Professor Tony Seba wird dies bereits vor 2030 der Fall sein.

Tony Seba sagt eAuto Revolution rein durch günstigere Preise innert 5 Jahren voraus und dabei ist das Potenzial vernetzter eAuto Gebäudeakkus noch nicht eingerechnet

Mit der Intensivierung der Forschung an Akkus in den letzten Jahren resultieren bereits jetzt um zig Jahre schnellere Kostensenkungen, Sicherheitsgewinne, Leistungssteigerungen und eine Reduktion der Umweltbelastung gegenüber allen Prognosen

Firmen wie LG-Chem, CATL, Panasonic, BYD, Samsung SDI und Tesla spielen dabei für die Autoindustrie eine führende Rolle. Um die immer grössere Nachfrage bedienen zu können, arbeitet gerade Tesla mit verschiedenen Partnern zusammen.

1. Mit CATL für einen Kobalt freien Günstig-Akku mit LFP Chemie
   
   • Geringere Energie Dichte, aber dafür
   • ohne Kobalt
   • leichter
   • langlebiger
   • sicherer
   • leistungsfähiger bei Kälte/Hitze
   • günstiger
   • prismatische Form
   • für Stromnetz Stabilisierung einsetzbar
     
     
2. Mit LG-Chem für die Produktion in China
   • NMC Hochleistungszellen
   • über 4000 Zyklen Lebensdauer
   • Evtl. Pouch Form?
      
3. Mit Panasonic für die Produktion in USA
   • NCA Zellen mit Tesla Chemie
   • Rundzellen Form 21700 & 18650
   • hohe Energiedichte
   • benötigt sehr gute Akku Klimatisierung
   • in Tesla‘s sehr lange Lebensdauer
   • bei Tesla günstige Produktion
      
4. Mit zugekauften Firmen, Tesla Super-Akku
   • NCA mit neuen Tesla Patenten
   • • Kontaktierung vertikal statt horizontal (mehr Leistung mit weniger Wärme)
     • Trocken Elektrolyt (mehr Leistung mit weniger Kosten)
     • Verbesserte Anoden, Katoden und Separator Materialien
     • Weniger Kobalt Einsatz
   • weniger Zellen pro kWh im Akku
   • einfachere Akku Klimatisierung
   • höhere Lebensdauer (>1.5 Mio. Km)
   • höhere Reichweite (>1000 Km/Ladung)
   • höhere Fahrleistungen (0-100 Km/h)
   • höhere Ladeleistungen (100 Km in <3 Min.?)
   • höhere Energiedichte pro Kg & Vol.
   • deutlich geringere Kosten pro kWh
   • schnellere Produktion
   • umweltverträglicher
   • unabhängiger von Akku Zulieferern
   • für Stromnetz Stabilisierung einsetzbar

Tesla hat ein Patent angemeldet, indem Akkus vertikal statt wie bisher horizontal geladen und entladen werden, was viel weniger Wärme generiert und somit Lade- & Entladeleistung erhöht. Zudem scheint es im Dreieck unten so zu sein, dass in jedem Bereich eine Verbesserung erzielt werden konnte. Die Spannung soll von 3.7 V auf 4.3 Volt ansteigen bei der neuen Zelle. Der Durchmesser soll 4 cm sein statt wie heute 1.8 resp. 2.1 cm.

Tesla Patent für neue NMC Chemie mit über 4000 Ladezyklen Lebensdauer

Mit bisherigen NCA Akkus braucht das Model 3 40 Minuten zum Laden am Supercharger

Mit neuen TABLESS Akkus braucht das Model 3 nur 25 Min. zum Laden am Supercharger

Optimierung der Produktion und der Akkupacks durch neue Patente

Durch die neu ermöglichten Bauweisen durch neue Materialien und Verfahren, kann die Produktion der Zellen und Akkupacks zusammengeführt werden. Damit steigert man nicht nur Leistung und Lebensdauer, sondern auch noch Kosten! Eine Trennung der Produktion in Zellen und Packs, wie sie Tesla und Panasonic heute praktizieren, wird damit aber wegfallen. Die Herstellung wird zusammengelegt. 

Es wird mit Hochspannung auf den Tesla Battery Day erwartet - Sensationen!

Im Gegensatz zur Prognose unten erreichte Tesla die $ 100.- Schwelle bereits mit dem Model 3 und dem Model Y. Mit dem LFP CATL Akku wird ein Preis zwischen $ 60.- und $ 80.- erwartet. Somit realisierte Tesla mit den Partnern Panasonic und CATL die Prognose 5-7 Jahre früher als erwartet.

Der NCA Akku von Tesla/Pansonic ist nicht der günstigste Akku-Typ, aber mit Optimierungen wie der Akku Form 21700 und dem Akku Design reduzierte Tesla die Akku-Pack Kosten für das Model 3 auf 27% der eAuto Gesamtkosten. Mit dem LFP Akku und dem neuen Tesla Eigen-Akku dürfte dieser Kostenanteil innert ca. 5 Jahren nochmals bis auf die Hälfte reduziert werden. Mit den neu erschliessbaren Geschäftsfeldern in der Regelenergie für Stromnetze und als Gebäude Akku könnten der zu bezahlende Akku-Preis für den Kunden sogar auf 0.- fallen, weil das Geld für die Kosten des Akkus locker vom eAuto Akku auf dem Parkplatz selber erwirtschaftet werden können. Damit könnte der eAuto Preis also aufgrund der Akku Zukunft um 1/4 sinken. Skalen Effekte durch die grösseren Mengen dürften die eAuto Produktionskosten zusätzlich um weitere 2-stellige %-Sätze sinken lassen - somit insgesamt 30% bis 50% günstiger als heutige eAutos. Gleichzeitig werden Verbrenner Motoren Autos aufgrund schwindender Stückzahlen und immer strenger werdenden Abgasvorschriften stetig teurer werden.     

Tesla nutzt für seine eAutos bisher als einziger eAuto Hersteller Zylinder Zellen des Typs 18650, die auch in Notebooks verwendet werden. Als Optimierung setzt die Firma beim Model 3 und Y eine neuere Zelle im Format 21700 ein, welche auf praktisch identischem Platz 35% mehr Energiedichte bringt und identisch gut klimatisiert werden kann, was bei NCA Akkus enorm wichtig ist. Es ist davon auszugehen, dass Tesla beim neuen eigenen Akku eine Bauform mit deutlich grösserem Durchmesser einsetzen wird, evtl. wie eine A Mono Block Batterie, weil die neuen Materialen und das optimierte Akku-Design weniger Wärme erzeugen und somit die Akku-Zellen weniger intensiv klimatisiert werden müssen. Der Tesla Battery Day im Juni wird uns mehr Infos dazu geben. Eine Akku Erneuerung für die Modelle S und X ist fällig, um gut im Markt bleiben zu können und die technologische Distanz zu den Modellen 3 & Y wieder herzustellen. Die sind aktuell vorne.

Regelenergie braucht es, um das Stromnetz stabil zu halten, denn beim Stromnetz muss sehr zeitnah immer soviel Strom eingespeist werden ins Netz, wie aus dem Netz entnommen wird - Pegelstand. Deshalb wird Regelenergie sehr gut bezahlt im Strommarkt. Heute werden vorallem Wasserkraft & Gaskraftwerke dafür eingesetzt.    

Akkus werden heute für Stromspeicherungen im Tagesbereich eingesetzt - künftig länger

Akkupacks eignen sich aufgrund ihrer schnellen Reaktion sehr gut für Regelenergie, während sich Wasserstoff künftig sehr gut als Winter-Saison Stromspeicher anbietet.  

Das heutige Stromnetz wird zukünftig mit vielen Gebäudeakkus ergänzt und stabilisiert, statt nur für die Verteilung in eine Richtung genutzt zu werden, gleicht man die Netzlast an unzähligen Gebäuden mit den dortigen Akkus aktiv aus - Strom Aufnahme & Abgabe

eAuto kommt mit neuen Akkus auch in dieses Gebäude & Stromnetz Szenario hinein

Mit Lade-/Entlade Zyklen von über 4000 auf eine Akku Lebensdauer schwindet das Risiko eines finanziellen Schadens im Falle eines vorzeitigen Leistungsverlustetes durch die Alterung. Bei einem Akku von 75kWh entspräche dies einer Fahrleistung von stattlichen 2 Mio. Km, was kaum jemand fährt. Somit wird diese Reserve frei für zusätzliche Anwendungsgebiete mit dem selben eAuto Akku, wenn das Auto steht, was ja oft zu über 90% der Fall ist. Die neuen Einsatzgebiete könnten folgende sein:

1. eAuto als günstigen Hausakku am Abend (VtH)
2. eAuto als PV Energie Kunde beim Arbeitgeber (HtV)
3. eAuto als Tankstelle für andere eAutos (VtV)
4. eAuto als Puffer für Stromnetz Regelenergie (VtG)

Genau dies könnte Tesla als Enabler für seine neue Software planen. Die Software kann Akkus steuern und somit Energie speichern lassen, wenn der Strom günstig ist und verkaufen, wenn dieser teuer bezahlt wird. Das belastet zwar die Lebensdauer des Akkus zusätzlich, wird aber die benötigte Fahrleistung des eAutos nicht reduzieren und bringt Einnahmen. Somit kann der eAuto Besitzer sein Auto schneller amortisieren und die Betriebskosten reduzieren. Tesla hat diese Software ready und in Australien bereits im Einsatz. Sie generierte mit dem automatisierten Stromhandel im ersten Betriebsjahr bereits über 60 Mio. Einnahmen. Tesla beantragte in England eine Lizenz als Stromversorger und könnte die UK als Pilotmarkt dafür nutzen - schneller und günstiger als jeder existierende Strom Anbieter! Aber auch für das Eigenheim ist die Nutzung des eAuto Akku nur etwa halb so teuer wie ein separater Hausakku. Aber natürlich auch nicht gleich komfortabel, weil nicht vom Haus aus steuerbar und nicht immer angeschlossen. Deshalb macht eine Vernetzung über ein virtuelles Kraftwerk, wie es Sonnen bereits anbietet, so viel Sinn. Zukunft mit viel Spannung! 

Durch die Vernetzung des eAuto Akkus mit dem Stromnetz und den Gebäuden entsteht plötzlich eine riesen Potenzial, welches den Bedarf nach massivem Ausbau der Stromnetze relativiert, die zusätzlich benötigten Stromspeicher reduziert und die Stabilisierung der Stromnetze vereinfacht. Genial und brisant zugleich ist die Tatsache, dass diese Gewinne von den heutigen Stromversorgern weggehen zu eAuto Besitzern und eAuto Herstellern mit solch virtuellen Strom Kraftwerken. Das Subsidiaritäts-Prinzip in der politischen Schweiz sagt aber schon, löse die Dinge gleich auf unterster Ebene und delegiere Themen nur dann an  eine höhere Ebene ab, wenn dies Vorteile bringt. In diesem Sinne müssen die heutigen Energieversorger in der Zukunft im Markt Produkte und Leistungen bringen, welche diese zentrale Rolle als nutzbringender erweisen als die kommenden Alternativen im Netzwerk mit den Assets der Bürger - eAuto, PV-Anlage, Hausakku. Die heute mit zentralen Kraftwerken teuer bezahlte Regelenergie wird es deshalb in Zukunft sehr schwer haben gegen diese blitz schnellen und viel günstigeren Akku Netzwerke, die richtig Strom geben! Die Konzentration der Wasserkraft auf die immer wertvoller werdenden Winter-Saison Speicher wird damit wohl weiter zunehmen.

27 kWh Netz-Gebäudeakkus für 30.-/Monat Miete erobern & stabilisieren Australien

Firmen wie die Sonnen aus Deutschland, die heute Shell gehört, realisierten bereits ein virtuelles Strom Kraftwerk in Europa. Tesla hat ein Regelenergie Kraftwerk in Australien und bewegt sich nun auch Richtung Haushalte und eAuto Kunden. Tesla ist aktuell die einzige Firma, welche durch reine Vernetzung seiner Produkte schlagartig zu einem globalen Energie-Anbieter werden kann. VW ist auf dem Weg dazu, aber noch viel weiter davon entfernt.   

Tesla's Trümpfe im kommenden Akku-Zeitalter 

Um die eAutos mit genügen langlebigen Akkus für die Stabilisierung des Stromnetzes oder oder der eigenen Gebäude Stromversorgung nutzen zu können, braucht es die Funktion der Strom Rückspeisung vom eAuto Akku ins Stromnetz (VtG) resp. Gebäude (VtH). Diese Funktion wird Vehicle to Grid oder Vehicle to Home genannt. Von den heutigen Ladestandards wird dies nur von CHAdeMO unterstützt und ist in vielen Ländern gar noch verboten. Mit dem Wechselstrom Anschluss, Typ 2, könnte dies technisch ebenfalls realisiert werden. Heute ist diese Rückspeisung aber von keinem eAuto Hersteller unterstützt. Man munkelt, dass die Tesla Ladegeräte des Model 3 und Model Y Hardware seitig ready seien dafür und jederzeit per Over the Air Software Update dafür freigeschaltet werden könnten. Eine WLAN fähige Wallbox bietet Tesla ebenfalls an. Mit dieser könnte dann die Ladung und Rückspeisung zwischen dem Gebäude, dem Stromnetz, dem eAuto, dem akt. Strommarkt Preis und der zentralen Tesla Auto Bidder Sorftware als Strom Broker unterstützt und gesteuert werden.
Wann der CCS Standard mit der Rückspeisungsfunktion kommt, ist noch unbekannt, aber die Autoindustrie arbeitet intensiv daran, dass damit dann die Kosten für die AC Ladegeräte in den eAutos eingespart werden könnten. Dafür braucht es dann ein mehrere Tausend Franken teures AC zu DC und wieder zu AC Wandlungsgerät im Gebäude! Die Stromversorger werden es lieben!
Tesla scheint den Kunden auch hier finanziell eher entlasten zu wollen, indem das eingebaute AC Ladegerät, das zu DC wandelt, auch rückwärts verwendet werden soll und dem Kunden somit im Gebäude und beim eAuto ohne Zusatzkosten gleich zwei Mehrnutzen entstehen - Flexibilität beim Laden und Rückspeisung! 

Sonnenstrom ins eAuto laden ohne kostspielige Zusatzsteuerung 

Wallboxen wie die Zappi aus England erlauben heute schon, dass man nur soviel eigenen PV-Strom ins eAuto lädt, als von der eigenen Anlage produziert wird und nach dem Gebäudeverbrauch übrig bleibt. Auch damit kann man sich finanziell bereits heute auf einfache Weise optimieren, auch in der Schweiz. 

Zappi Homepage Deutsch

Installationsanweisungen für Elektriker

Bezugsquelle Schweiz Zappi Wallbox Ladestation 

Funktions-Prinzip von Vehicle to Grid (eAuto lädt Strom ins Stromnetz)
(kann auch als Vehicle to Home genutzt werden, wo vom eAuto ins Haus gespeist wird)

Bereits heute gibt es für den Nissan Leaf eine Ladestation für das Rückladen ins Haus 

Tesla dürfte mit dem neuen Akku nachziehen, aber die Frage ist, mit welchem Ladestecker? CHAdeMO und der neue China Standard erfüllen alles, aber der CCS der EU überhaupt nicht!

Auch hier ist Tesla systematisch mit im Spiel, indem der Mit-Gründer und ehemalige CTO die Firma Redwood übernahm, die auf Akku-Recycling spezialisiert ist. Damit erschliesst sich Tesla eine weitere Quelle für günstigere Rohstoffe, nicht nur von Tesla eAutos, für noch günstigere neue Akkus. Diese Firma könnte aber auch Akkus zurücknehmen und einem Second Life als Akkus in Express-Ladestationen oder in Gebäuden oder für Stromnetz Regelenergie zuführen, bevor diese dann erneut zum 96-98% Recycling zurück kommen. Tesla könnte zum Beispiel bisherige noch gute Akkus von eAuto Kunden über diese Firma zurücknehmen und gegen neue langlebige Akkus in den alten eAutos mit Vehicle to Home/Grid Funktion austauschen lassen. Damit würde man die neuen Geschäftsmodelle Tesla selbst und allen Bestandskunden zugänglich machen. Natürlich gilt dies auch für andere eAuto Hersteller, sofern sie denn über all diese Fähigkeiten und Produkte verfügen. VW hat hier bisher als Einziger eine solche Strategie, aber in vielen Bereichen noch nicht viel mehr. Dennoch ist dies sehr lobenswert und wichtige Grundlage für eine erfolgreiche Zukunft des Konzerns. Andere heutige Key-Player, die klassisch bleiben, werden durch diesen Umbruch zur Beilage im zukünftigen Markt - Autohersteller und Energieversorger.