Als Verkehrsmittel haben Züge und Elektrofahrzeuge viele Gemeinsamkeiten. Beide vermitteln Freude am Reisen, sind sicher und bequem und tragen durch die Erweiterung des Potenzials der Elektromobilität zur Verwirklichung einer nachhaltigen Gesellschaft bei.
Im modernen Leben können wir heute Züge und Elektrofahrzeuge parallel nutzen, wenn wir zum Beispiel in eine neue Stadt reisen. Doch wie lassen sich die beiden Verkehrsmittel am effektivsten kombinieren? Für eine landschaftlich reizvollere Strecke wird oft eine Zugfahrt bevorzugt. Für andere Zwecke kann es jedoch besser sein, ein Auto zu fahren. Auf jeden Fall kann allein der Gedanke an die Route und die Art und Weise, wie man an sein Ziel kommt, spannend sein!
Jetzt entwickelt Nissan einen völlig neuen Weg, um die Technologien des Schienennetzes und der Elektrofahrzeuge zu kombinieren. Für Batterien in Bahnübergangsvorrichtungen testet die EastJapanRailwayCompany (JR East), einer der führenden Bahndienstleister Japans, wiederverwendete Batterien aus Nissan LEAF EVs.
Bahnübergänge sind sowohl für den reibungslosen Betrieb von Zügen als auch für die Sicherheit des Straßenverkehrs unerlässlich. Die Eisenbahnunternehmen installieren nämlich an jedem Bahnübergang Notstromaggregate, um sicherzustellen, dass diese jederzeit ordnungsgemäß funktionieren. Gegenwärtig werden für diese Notstromaggregate Blei-Säure-Batterien verwendet. Im Januar 2021 wurde jedoch am Bahnübergang Atago an der Jōban-Strecke, die durch die Stadt Minamisoma in der Provinz Fukushima führt, damit begonnen, sie durch wiederverwendbare Nissan LEAF-Batterien zu ersetzen.
Wiederaufbau von EV-Batterien
Die Lithium-Ionen-Batterie eines Nissan LEAF verfügt am Ende ihres Lebenszyklus in einem Auto über eine Speicherkapazität von 60% bis 80%. Durch die Wiederverwendung alter EV-Batterien kann deren verbleibende Energiekapazität daher anderweitig genutzt werden, z. B. für neue Ersatzbatterien oder stationäre Batterien. Die 4R EnergyCorporation ist als Partner von Nissan für diese Bemühungen verantwortlich. Die Wiederverwendung von Fahrzeugbatterien kann die CO2 und die Verwendung knapper Ressourcen, die mit dem Bau einer neuen Batterie von Grund auf verbunden sind. Darüber hinaus wird ein zusätzlicher Wert für die Batterien von Elektrofahrzeugen geschaffen, was den Wert von Elektrofahrzeugen erhöht und ihre breitere Akzeptanz fördert.
Die Vorteile sind nicht auf die Nachhaltigkeit beschränkt
Für Kaito Tochihara, stellvertretender Forschungsleiter im Forschungs- und Entwicklungszentrum von EastJapanRailway, fördert der Wechsel von Blei-Säure-Batterien zu wiederverwendbaren Lithium-Ionen-EV-Batterien bei der Notstromversorgung nicht nur die Nachhaltigkeit, sondern führt auch zu einer besseren Leistung der Batterie selbst.
Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien benötigt die wiederverwendbare Lithium-Ionen-Variante nur 1/3 der Ladezeit. Außerdem sind sie sehr viel langlebiger und halten im Durchschnitt 10 Jahre, verglichen mit den 3-7 Jahren einer Standardbatterie. Ein weiterer wichtiger Aspekt, der Tochihara am Herzen liegt, ist die Wartung der Batterien.
"Bei Blei-Säure-Batterien", sagt er, "müssen wir regelmäßig Bahnübergänge aufsuchen, um den Ladezustand und eventuelle Schäden zu überprüfen. Bei wiederverwendbaren Lithium-Ionen-Batterien gibt es jedoch ein Kontrollsystem, ähnlich wie bei den Elektrofahrzeugen, so dass wir den Batteriestatus aus der Ferne überprüfen können. Dies wird zu besseren Wartungsstandards führen. Außerdem ermöglicht dieses System eine vorbeugende Wartung, indem es uns über den Zustand der Batterie informiert, bevor ihre Spannung zu niedrig wird."
Sicherheit an Bahnübergängen
Tochihara erläuterte: "Bahnübergänge sind Berührungspunkte zwischen Zügen und öffentlichen Straßen, daher müssen sie äußerst sicher und zuverlässig sein. Bei 4R EnergyCorporation entwickeln wir wiederverwendbare Lithium-Ionen-Batterien aus Autobatterien. Genau wie bei einem Bahnübergang ist bei solchen Batterien ein hohes Maß an Sicherheit erforderlich. Ihre Zuverlässigkeit gibt uns das Vertrauen, unsere Bemühungen fortzusetzen".
Die 4R EnergyCorporation nahm ihre Tätigkeit 2010 auf, im selben Jahr, in dem der Nissan LEAF auf den Markt kam. In Erwartung der breiten Einführung von Elektrofahrzeugen war es das Ziel des Unternehmens, die Lithium-Ionen-Batterien am Ende ihres Lebenszyklus in Fahrzeugen effizient zu nutzen. Das Werk des Unternehmens in Namie, Provinz Fukushima, beschafft jedes Jahr Tausende von Altbatterien, die es dann wiederverwendet.
Takuya Kinoshita von der Abteilung für technische Lösungen der 4R EnergyCorporation erklärt, dass die wiederverwendbaren Lithium-Ionen-Batterien des Unternehmens vier Sicherheitsstufen aufweisen.
- Der Hintergrund des Nissan LEAF: Der Nissan LEAF als "Quelle" für wiederverwendbare Batterien hat in den über 10 Jahren seit seiner Markteinführung keine Probleme mit der Batteriequalität gehabt.
- Internationale Norm UL1974: Für das Recycling/Wiederaufbereitungsverfahren von Batterien hat 4R EnergyCorporation die Zertifizierung nach der internationalen Norm UL1974 erhalten, die sich speziell auf das Recycling von Akkus bezieht.
- Nissan LEAF Steuerungsmodell: Die 4R EnergyCorporation verwendet die Batterien nach demselben Kontrollstandard, der auch bei der Produktion des Nissan LEAF angewendet wird.
4. die Sicherheit im Vordergrund steht: Ähnlich wie beim Nissan LEAF sind die wiederverwendbaren Batterien so konzipiert, dass sie im unwahrscheinlichen Fall eines Unfalls nicht explodieren.
Darüber hinaus ist der weltweit verkaufte Nissan LEAF für die unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen ausgelegt, was auch für die Lithium-Ionen-Batterie des LEAF gilt. Dies, so Kinoshita, "ist ein Vorteil, der sich für Bahnübergänge in rauen Umgebungen eignet". Bevor wiederverwendbare Batterien jedoch generell in Bahnübergangsvorrichtungen eingesetzt werden können, müssen noch einige Fragen geklärt werden.
Blitzschutz
Schlägt ein Blitz in ein Elektrofahrzeug ein, fließt der Strom durch die Karosserie des Fahrzeugs in den Boden. Dadurch wird verhindert, dass die plötzliche, ungewöhnlich hohe Spannung (durch den Blitzeinschlag) in die Batterie fließt. An einem Bahnübergang ist die Batterie jedoch über Kabel mit Geräten wie Schranken, Alarmen und Kontrollgeräten verbunden. Wenn ein Blitz in der Nähe einschlägt, kann die Spannung über diese Kabel direkt in die Batterie fließen.
Damit die Batterien derart hohen Spannungen standhalten können, wurden bereits in der Entwicklungsphase Änderungen an der Infrastruktur der Batteriesteuerung vorgenommen. Darüber hinaus haben JR East, 4R EnergyCorporation und andere Betreiber vor der Testphase an einem Bahnübergang eine Reihe von Betriebstests durchgeführt. Neben dem Bahnübergang in Atago ist geplant, die Batterien auch an anderen Bahnübergängen auf den Strecken von Jōban und Mito zu testen. Bei diesen Tests werden die Auswirkungen von Blitzen und anderen Umweltfaktoren auf die Batterien unter einer Vielzahl von Bedingungen untersucht.
Die Tests, die im Januar 2021 begannen, befinden sich nun in ihrem ersten Herbst. Tochihara vom Forschungs- und Entwicklungszentrum der Eastern Japan Railway ist begeistert. Er sagte bezeichnenderweise: "Im Herbst gibt es viele Stürme und Taifune. Wir werden die Batterieleistung auf der Grundlage der vielversprechenden ersten Ergebnisse weiter analysieren. Gleichzeitig werden wir die Rückmeldungen derjenigen nutzen, die die Bahnübergänge instand halten, um deren Nutzung sicherer zu machen.
Mit der aktuellen Elektrifizierungswelle rückt Nissans Ziel der Kohlenstoffneutralität in greifbare Nähe. Es wird erwartet, dass mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen auch die Verfügbarkeit von wiederverwendbaren Batterien zunehmen wird. Bis vor kurzem war die Idee, dass Batterien von Elektroautos in elektrifizierten Bahnübergängen wiederverwendet werden könnten, unbekannt. Und das Potenzial für gebrauchte EV-Batterien ist noch lange nicht ausgeschöpft. Es gibt viele andere Möglichkeiten, Batterien in einer sichereren, nachhaltigeren Gesellschaft wiederzuverwenden.
Das Video zeigt den Prozess der Wiederverwendung von Nissan EV-Batterien an Bahnübergängen:
