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Jun 14, 2023

Ist der Batteriewechsel die Lösung für die Probleme beim Laden von Elektrofahrzeugen?

Da die Besorgnis über die Leistungsfähigkeit der Ladegeräte für Elektrofahrzeuge in Amerika zunimmt, ist ein

Während die Besorgnis über die Leistungsfähigkeit der Ladegeräte für Elektrofahrzeuge in Amerika zunimmt, entsteht eine Alternative: Batterien, die wie in einer Taschenlampe ein- und ausspringen.

Es ist keine neue Idee. Batteriewechselstationen haben in China an Dynamik gewonnen, selbst nach aufsehenerregenden Misserfolgen im letzten Jahrzehnt in Israel und bei Tesla Inc. Jetzt versucht ein Unternehmen aus San Francisco einen neuen Ansatz, während die Revolution der Elektrofahrzeuge ernsthaft beginnt.

Ample Inc., ein kleines Batteriewechselunternehmen, verzeichnet nach einem Jahrzehnt der Mühe einige Erfolge. Letzte Woche hat das Unternehmen seinen ersten Automobilpartner identifiziert, einen kleinen Hersteller von Elektrofahrzeugen namens Fisker Inc. Ample ist bereit, in Kalifornien einen Zuschuss in Höhe von 15 Millionen US-Dollar zu erhalten, um seine kleine Fabrik in der Bay Area zu erweitern, und ist damit beschäftigt, Geschäfte von Japan bis Spanien zu arrangieren.

Der Vorschlag: Ersetzen Sie die Batterie, anstatt sie aufzuladen, und bringen Sie das Auto schneller wieder auf die Straße. Es kann nur eine minimale elektrische Infrastruktur erforderlich sein. Das sind wichtige Verkaufsargumente für Tankstellen, die Elektrofahrzeuge bedienen wollen, und für die Ölkonzerne, die Amples größte Unterstützer sind.

„Wir verzichten nicht auf Gas, weil es unbequem ist“, sagte John de Souza, Mitbegründer und Präsident von Ample, in einem Interview. „Es hat noch viele andere Gründe.“

Allerdings ist der Batteriewechsel eine radikale Abkehr von der Art und Weise, wie Autohersteller, Investoren und die Regierung die Zukunft von Elektrofahrzeugen geplant haben. Es wurden so viele Entscheidungen getroffen und so viele Milliarden Dollar ausgegeben, dass es für den Großteil der Branche möglicherweise zu spät ist, vom traditionellen EV-Stecker abzuweichen und etwas anderes einzuführen.

„Wird das wirklich etwas sein, das allgemein verbreitet werden kann? Die einfache Antwort ist nein“, sagte Alan Baum, ein unabhängiger Autoprognostiker, der sich auf Elektrofahrzeuge konzentriert. „Aber es könnte Situationen geben, in denen man kleine Projekte macht.“

Die Automobilindustrie ist so groß, dass der Batteriewechsel auch in relativ kleinen Ecken eine Chance darstellt. Dies könnte die Einführung von Elektrofahrzeugen in Fällen beschleunigen, in denen ein Straßenladegerät nicht die beste Lösung ist.

Fisker beispielsweise konzentriere sich in seiner Partnerschaft mit Ample auf „Ride-Hailing- und Mietwagenunternehmen“, sagte der Autohersteller in einer per E-Mail versandten Erklärung. Diese Nutzer verfügen über bestimmte Eigenschaften, die sich gut für einen Batteriewechsel eignen: Sie fahren viele Kilometer und verlieren Geld, wenn sie nicht sofort tanken können.

Der Gedanke, Batterien auszutauschen, hat auch einen gewissen Reiz in einer Zeit, in der das Ladenetz in den USA scheinbar langsamer voranschreitet als die Einführung von Elektrofahrzeugen.

Elektrofahrzeuge verkaufen sich wie warme Semmeln. Cox Automotive prognostiziert, dass die Amerikaner in diesem Jahr mehr als eine Million davon kaufen werden, was mehr als 7 Prozent aller leichten Nutzfahrzeugverkäufe entsprechen würde.

Unterdessen kommen Ladegeräte nur langsam an den Straßenrändern an, verzögert durch Genehmigungs- und Lieferkettenhürden sowie Zuverlässigkeitsprobleme.

Der Batteriewechsel ist ein einfaches und überzeugendes Konzept, das in der Praxis jedoch zu einigen auffälligen Fehlern geführt hat.

In den frühen 2010er Jahren, als Elektrofahrzeuge erstmals Einzug in den Mainstream hielten, war ein Startup namens Better Place ein Liebling von Investoren und Medien. Das Unternehmen sammelte 1 Milliarde US-Dollar mit der Idee, dass seine Tankstellen, die die Batterie eines Elektrofahrzeugs in fünf Minuten austauschen, die Geschwindigkeit und den Komfort einer Tankstelle nachahmen würden – und das sogar zu niedrigeren Preisen.

Das Projekt startete in Israel, wo die Gaspreise hoch waren und die Aussicht auf eine Nachrüstung eines kleinen Landes realisierbar schien.

Doch 2013 war Better Place bankrott. Es war nicht gelungen, zwei wichtige Partner zu überzeugen. Seine Technologie wurde nur von einem Autohersteller ausprobiert: Renault. Und es hatte die Fahrer nicht überzeugt, die sich mit der seltsamen Idee auseinandersetzen mussten, ein Auto zu besitzen, aber nicht dessen teuerste Komponente: die Batterie.

„Das Modell erfordert einen Vertrauensvorschuss seitens des Kunden, und viele waren nicht bereit, diesen Schritt zu wagen“, sagte John Gartner, damals Automobilberater, gegenüber The Guardian.

Zwei Jahre später wagte sich der weltweit führende Elektroautohersteller Tesla an den Batteriewechsel. Es wurde eine einzige Batteriewechselstation zwischen San Francisco und Los Angeles gebaut, aber die Resonanz war verhalten.

„Offensichtlich ist es nicht sehr beliebt“, sagte CEO Elon Musk in diesem Jahr bei einem Telefonat mit Investoren. „Es ist nur so – den Leuten ist der Rudeltausch egal.“

Mittlerweile hat der Batteriewechsel auch in China Einzug gehalten.

Nio Inc., ein chinesischer Elektroautohersteller, hat die Führung übernommen. William Li, der Gründer und CEO, sagte in einem Gespräch mit Investoren im März, dass Nio mehr als 1.300 Wechselstationen installiert habe und plane, bis Ende dieses Jahres auf 3.000 Stationen zu kommen. Ein weiterer chinesischer Autohersteller, Geely Automobile Holdings Ltd., baut ebenfalls rasch Tauschzentren auf.

Nio sagt, dass dieser Ansatz es ihm ermöglicht habe, die Fahrzeugpreise erheblich zu senken, „weil der Batterieservice vom Verkauf des Autos entkoppelt ist“. Die finanzielle Verantwortung liegt jedoch wieder beim Fahrzeughalter in Form eines Abonnements für den Batterieservice.

Der Ansatz von Ample unterscheidet sich von dem, was andere versucht haben.

Für Better Place, Tesla und chinesische Autohersteller bestand der Ansatz darin, die gesamte Batterie auszutauschen, einen massiven Block, der Tausende Pfund wiegen kann. Ample hat kleinere, modulare Batterien entwickelt, die entweder die gesamte Batterie oder nur einen Teil davon wiederherstellen können, je nachdem, wie viel Reichweite das Fahrzeug benötigt.

Das Unternehmen tauscht Batterien über ein automatisiertes System aus. Wenn ein Elektrofahrzeug in einem Parkhaus an einer Ample-Station parkt, werden verbrauchte Batteriemodule aus dem Fahrzeug herausgeschraubt und durch geladene ersetzt. Das Leergut wird in einen großen Nebenschrank transportiert, wo es gemischt und wieder aufgefüllt wird.

Ample sagte, dass dieser Ansatz den elektrischen Fußabdruck seiner Stationen deutlich verkleinern könne. Dadurch können sie kostengünstiger und schneller installiert werden.

Eines der größten Hindernisse für die heutigen Hochleistungsladestationen besteht darin, dass sie vom Stromversorger möglicherweise die Installation dickerer Kabel erfordern, die teuer und langsam gebaut sind.

Im Gehäuse des Ample sind zahlreiche Batteriemodule untergebracht, die Strom verbrauchen, wenn dieser verfügbar ist. De Souza, Mitbegründer und Präsident des Unternehmens, sagte, eine Station könne 100 Kilowatt Strom benötigen. Im Vergleich dazu benötigen die Autobahnladestationen, die die Biden-Regierung im Rahmen des überparteilichen Infrastrukturgesetzes von 2021 auf den Autobahnen des Landes finanziert, jeweils mindestens 600 Kilowatt Leistung.

Unterstützung für Amples Ansatz kommt von der Regierung. Im Februar bot die California Energy Commission Ample einen bedingten Zuschuss von 15 Millionen US-Dollar für die Erweiterung seiner kleinen Fabrik in der Nähe von San Francisco an. Die Kommission könnte die Mittel bereits am Mittwoch endgültig festlegen.

Die Vereinigten Staaten sind jedoch nicht der einzige Markt für den Batteriewechsel.

De Souza sagte, Ample habe gerade einen Zuschuss von 10 Millionen Euro von der spanischen Regierung erhalten, um sein System dort einzusetzen. Als E&E News Ende letzter Woche de Souza interviewte, befand er sich in Dubai, Vereinigte Arabische Emirate, auf dem Weg von Geschäftstreffen in Südkorea zu weiteren Treffen in Spanien.

„Wir müssen in der Lage sein, das Problem überall dort anzugehen und zu lösen, wo es der Regierung ernst ist mit der Lösung“, sagte er und sprach darüber, wer Amples Ansatz zur Wiederauffüllung von Elektrofahrzeugbatterien unterstützen könnte.

Heute betreibt Ample nach eigenen Angaben ein Dutzend Stationen in der San Francisco Bay Area und erhält zusammen täglich Hunderte von Uber-Fahrern. Keiner dieser Uber-Fahrer scheint ein Video des Erlebnisses auf YouTube geteilt zu haben. Das einzige Filmmaterial der Ample-Sender auf YouTube sind TV-Nachrichtenclips, in denen die Führungskräfte des Unternehmens zu sehen sind.

Das Unternehmen wird von Konzernen mit großen finanziellen Mitteln unterstützt, darunter große Ölkonzerne in Japan und Thailand sowie Shell Ventures, der Zweig des britischen Ölgiganten, der junge Unternehmen gründet. Ample wurde 2013 gegründet und hat laut der Finanz-Tracking-Website Crunchbase mehr als 290 Millionen US-Dollar eingesammelt.

Ölkonzerne seien interessiert, sagte de Souza, weil der Ansatz von Ample eine Art Ersatz für eine Tankstelle sei, die Elektrofahrzeuge bedienen möchte. Und das ist genau der Markt, den Ample sucht.

„Sie haben Schnellladen ausprobiert“, sagte de Souza über Tankstellen, „und sie kennen die Einschränkungen.“

Es ist nicht bekannt, inwieweit Autohersteller und andere Akteure der aufstrebenden Elektrofahrzeugbranche bereit sind, mit einem Unternehmen wie Ample zusammenzuarbeiten, um das Ladeerlebnis zu beschleunigen. Der Übergang zu einem Batteriewechselmodell würde erfordern, dass alle Parteien ihre Strategie überdenken.

Nahezu jedes Merkmal der Batterie eines Elektrofahrzeugs – ihre Form, ihre Position im Fahrzeug, ihr Design und ihre chemische Zusammensetzung – unterscheidet sich zwischen den Autoherstellern und sogar zwischen den einzelnen Modellen eines Autoherstellers. Die zentrale Bedeutung der Batterie für das Elektrofahrzeug bedeutet, dass ihre Details wichtige Unternehmensgeheimnisse sind.

Auch die Batterie selbst ist so integriert, dass sie sich nicht entfernen lässt. Im Streben nach Effizienz entwickelt Tesla beispielsweise seine Autos jetzt mit einer Batterie als integralem Bestandteil der Fahrzeugstruktur. Die Zusammenarbeit mit Ample erfordert, dass der Autohersteller diese Strategie auf den Kopf stellt.

Der Autobauer hätte zwei Möglichkeiten: Entweder er übergibt die Batterieentwicklung an Ample oder er arbeitet mit dem Startup zusammen, um seinen Batterieblock in Ample-formatierte Module aufzuteilen.

Solche Störungen sind in sehr geringem Umfang bereits an den Ample-Stationen in Kalifornien aufgetreten. Dort wurden die werkseitig eingebauten Batterien der Elektrofahrzeuge, die die Wechselstationen nutzen, entfernt und durch die von Ample ersetzt. Die Autos gehören Sally, einem Startup, das Elektrofahrzeuge an Mitfahrgelegenheiten vermietet.

Die Strategie von Ample ist so weit von den aktuellen Fahrzeugtrends entfernt, dass Analysten skeptisch sind.

„Die vielen Herausforderungen bei der Standardisierung des Batteriewechsels für den US-Verbrauchermarkt für leichte Nutzfahrzeuge sind so groß, dass es für einen großen [Originalgerätehersteller] unmöglich ist, einen Wechsel zu versuchen“, sagte Gartner, der ehemalige Automobilberater, der jetzt Direktor ist in einer E-Mail.

Der Elektrofahrzeughersteller Fisker wiederum sagte, die Eingliederung in Ample sei nicht störend.

Fisker stellt in Zusammenarbeit mit dem Vertragshersteller Magna International Inc. in einem Magna-Werk in Österreich kleine Chargen seines ersten Elektrofahrzeugs Ocean her. Nur eine begrenzte Anzahl wird für den Batteriewechsel ausgerüstet sein.

„Austauschbare Batterien mit Ample sind eine Ergänzung zu unserem aktuellen Geschäftsplan“, sagte Fisker in seiner E-Mail-Erklärung und „erfordert keine Änderungen am Design und der Technik.“

Das Modell des Batteriewechsels könnte auch für ein anderes Schwergewicht störend sein, das sich auf die etablierte Technologie konzentriert: die US-Regierung.

Die Biden-Regierung hat das traditionelle Aufladen von Elektrofahrzeugen – an Straßenstationen, wo Fahrer ihre Batterien durch Anschließen aufladen – zum Kernstück ihres 7,5-Milliarden-Dollar-Plans zur Förderung einer US-amerikanischen Elektrofahrzeug-Ladeindustrie gemacht. Die erste Phase des Plans, der im Rahmen des parteiübergreifenden Infrastrukturgesetzes verabschiedet wurde, sieht den Bau traditioneller Hochgeschwindigkeitsladegeräte in Abständen von 50 Meilen entlang zwischenstaatlicher Autobahnen vor.

Diese Ladegeräte sind so konzipiert, dass sie etwa 20 Minuten brauchen, um einen Akku zu 80 Prozent aufzuladen. Das ist viel langsamer und weniger voll als die zu 100 Prozent gefüllten Batterien. Ample sagt, dass die Lieferung in nur wenigen Minuten möglich ist.

Die Bundesinvestition hat eine Investitionswelle von Unternehmen ausgelöst, die traditionelle Ladegeräte bauen, und von anderen Akteuren wie Walmart Inc., das letzten Monat ankündigte, dass es bis 2030 Tausende von Ladestationen in seinen Filialen bauen werde.

„Wird Private Equity Geld für [Swapping] verfügbar machen?“ fragte Baum, der Autoprognostiker. „Wahrscheinlich nicht, obwohl es wahrscheinlich besser ist, an der Ladeinfrastruktur beteiligt zu sein.“

Korrektur: In einer früheren Version dieser Geschichte wurde die Anzahl der Fahrzeuge, die Cox Automotive schätzte, in diesem Jahr von Amerikanern gekauft werden, falsch angegeben.