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Batteriewechselunternehmen behaupten, dass die Technologie mit der Geschwindigkeit einer Tankstelle mithalten könnte, aber Experten sagen, dass das Laden für die meisten von uns bestehen bleiben könnte.

Das Aufladen hat sich als die wichtigste Methode herausgestellt, mit der Menschen die Batterien ihrer Elektrofahrzeuge unterwegs mit Strom versorgen. Einige Unternehmen denken jedoch an eine Alternative, die ihrer Meinung nach noch schneller sein könnte als die schnellsten Ladegeräte von heute: den Batteriewechsel.

Heute stellte ein in San Francisco ansässiges Startup namens Ample sein neues Batteriewechselsystem vor, mit dem eine leere Batterie eines Elektrofahrzeugs in fünf Minuten gegen eine neue ausgetauscht werden kann.

Ample schließt sich mehreren anderen Unternehmen aus Vergangenheit und Gegenwart an, die ähnliche Ideen haben. Der Batteriewechsel zielt darauf ab, den Komfort und die Geschwindigkeit eines Tankstellenbesuchs zu erreichen, was laut Befürwortern dazu beitragen könnte, die Argumente für Elektrofahrzeuge zu stärken, indem die Reichweite eines Autos schneller wieder aufgefüllt wird. Einige Experten sind jedoch skeptisch und halten den Batteriewechsel für eine teure Lösung, die bestenfalls eine schmale Nische in der Zukunft des Elektrotransports bedienen wird.

Die neuen Wechselstationen von Ample sehen aus wie im Silicon Valley gestaltete Autowaschanlagen, alle strahlend weiß und mit abgerundeten Ecken. „Die ganze Vision ist, dass wir ein Erlebnis bieten wollen, das so schnell, erschwinglich und bequem ist wie Benzin“, sagte Hamid Schricker, Produktdirektor von Ample, als er mir eine Videotour gab.

Eine Ample-Station hat die Grundfläche von etwa zwei Parkplätzen und bietet einen Drive-in-Service. Wenn ein Fahrzeug zum Tausch bereit ist, fährt der Fahrer zur Station. Eine Tür gleitet nach oben und gibt den Blick auf eine Plattform im Inneren frei. Nachdem der Fahrer die Position auf dem Bahnsteig ermittelt hat, indem er den Anweisungen auf den Bildschirmen im Bahnhof folgt, drückt er einen Knopf in einer verbundenen App, um den Austausch zu starten. Die Plattform der Station hebt das Fahrzeug und seine Insassen mehrere Fuß an, und dann macht sich die interne Maschinerie an die Arbeit, indem sie die verbrauchten Batterien aus dem Fahrzeug entfernt und neue einbaut. Wenn der Austausch abgeschlossen ist, senkt die Plattform das Fahrzeug wieder auf die Straße ab, und der Fahrer kann aufgeladen und fahrbereit losfahren.

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Anschließend können die leeren Batterien über mehrere Stunden aufgeladen und in ein anderes Fahrzeug eingebaut werden. Während die Batterien schneller aufgeladen werden können, helfe eine langsamere Ladung dabei, eine Verschlechterung zu verhindern, sagt John de Souza, Mitbegründer und Präsident von Ample. Die Anzahl der Wechsel ist durch den Anschluss an das Stromnetz begrenzt, sodass eine Station mit einem 100-Kilowatt-Anschluss im Laufe eines Tages 48 Batterien mit einer Kapazität von jeweils 50 Kilowattstunden laden und austauschen kann.

Ample hat ein Dutzend seiner Wechselstationen der ersten Generation im Raum San Francisco installiert. Zusammen führen sie jeden Tag ein paar Hundert Tauschvorgänge durch, jeweils etwa zehn Minuten lang, sagt de Souza. Das Startup arbeitet mit Uber zusammen, um zu zeigen, dass der Batteriewechsel bei anspruchsvollen Anwendungen wie Mitfahrflotten hilfreich sein könnte. Aber die ultimative Vision ist ein Drop-in-Ersatz, der es Menschen auf dem Weg zur Arbeit oder auf Autofahrten ermöglicht, die Batterie ihres Elektrofahrzeugs auszutauschen und sich auf den Weg zu machen.

Der Bau von Austauschstationen wird teurer sein als der Bau von Superchargern: Ample lehnte es ab, genau zu sagen, wie viel es für jede Station ausgeben wollte, und sagte nur, dass sie günstiger wären als andere Batteriewechselanlagen, deren Bau eine halbe Million Dollar kosten kann Installieren.

Ample ist bei weitem nicht das erste Unternehmen, das den Batteriewechsel vorantreibt. Tesla Motors untersuchte das Konzept und demonstrierte die Technologie 2013 in seinem Model S, bevor es den Plan schließlich zugunsten seines Supercharger-Netzwerks aufgab.

Better Place war eines der bekanntesten Batteriewechselunternehmen. Das Startup wurde 2007 gegründet und arbeitete mit dem Autohersteller Renault zusammen, um ein Netzwerk von einigen Dutzend Wechselstationen in Israel aufzubauen. Doch nachdem das Unternehmen rund 850 Millionen US-Dollar eingesammelt hatte, gelang es ihm nicht, weitere Autohersteller und Fahrer an Bord zu holen und meldete schließlich 2013 Insolvenz an.

Das Gespenst von Better Place hängt heute über den Bemühungen um einen Batteriewechsel, aber de Souza sagt, dass Amples Ansatz Probleme angeht, die frühere Iterationen der Technologie zunichte gemacht haben.

Damit ein Drittunternehmen wie Better Place oder Ample an Boden gewinnen kann, muss es einen Weg finden, mit den Fahrzeugen auf der Straße kompatibel zu sein. Es ist jedoch eine Herausforderung, die Automobilhersteller dazu zu bringen, sich auf eine Batterie zu einigen: Unternehmen entscheiden sich zunehmend für unterschiedliche Batteriedesigns und -chemien für verschiedene Modelle.

Die Lösung von Ample ist ein modulares System. Anstatt die gesamte Batterie auf einmal herauszunehmen und eine neue einzuschrauben, plant das Startup, mehrere kleinere Pakete in einen Batterierahmen einzubauen. Dies reduziert die Kosten für Maschinen, die zum Bewegen von Batterien benötigt werden, da die Teile kleiner sind, sagt de Souza.

Und vor allem könnte der modulare Aufbau den Autoherstellern die Anmeldung erleichtern, sagt de Souza. Die Vision von Ample besteht darin, dass Fahrzeughersteller ihre Autos mit einem leeren Raum an der Stelle ausliefern, an der sich die Batterie befinden sollte. Ample kann dann eine Hülle für dieses spezifische Fahrzeug bauen und so viele Module anschließen, wie hineinpassen.

Die Anzahl der Module kann sowohl an die Größe des Fahrzeugs angepasst werden (ein Kompaktwagen hat weniger Platz als ein großer SUV) als auch an die Bedürfnisse des Fahrers – jemand installiert möglicherweise nur ein paar Module für die tägliche Fahrt, lädt aber auf einer langen Reise voll auf , sagt de Souza.

Bisher sind die Wechselstationen von Ample mit zwei Fahrzeugmodellen kompatibel, die über die speziellen Batterien des Unternehmens verfügen: dem Nissan Leaf und dem Kia Niro. Laut de Souza funktioniert das System mit 13 Fahrzeugmodellen, weitere Autohersteller-Partner wurden jedoch nicht bekannt gegeben.

Einige Experten sind skeptisch, dass selbst diese veränderte Vision des Batteriewechsels praktikabel ist. „Ich denke, dass der Austausch von Batterien wahrscheinlich nicht die primäre Art und Weise sein wird, Batterien für die allgemeine Fahrzeugflotte zu verwalten“, sagt Jeremy Michalek, Professor für Ingenieurwesen und öffentliche Ordnung an der Carnegie Mellon University.

Jede Marke und jedes Modell von Elektrofahrzeugen, die heute auf der Straße sind, hat ein anderes Batteriedesign, eine andere Form und eine andere Chemie. Der Austausch erfordert eine Standardisierung, und selbst wenn Module eine gewisse Anpassung ermöglichen, würden sie für die Automobilhersteller immer noch eine große Einschränkung darstellen. „Der Einbau von Modulen gleicher Größe in verschiedene Fahrzeuge ist sehr einschränkend“, sagt er.

Während Drittunternehmen wie Ample die Schaffung eines standardisierten Tausch-Ökosystems anstreben, bauen einige Autohersteller ihre eigene Infrastruktur auf, die ihnen mehr Kontrolle über die Details gibt.

In China hat sich Nio als wichtiger Akteur im Batteriewechsel etabliert. Der Autohersteller verfügt über rund 1.400 kommerzielle Batteriewechselstationen; Die meisten befinden sich in China, obwohl das Unternehmen damit begonnen hat, seine Aktivitäten auch in europäische Länder wie Norwegen und die Niederlande auszudehnen. Ziel ist es, bis Ende 2023 2.300 Stationen installiert zu haben.

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Das wichtigste Verkaufsargument für Kunden ist der Komfort, sagt Fei Shen, Senior Vice President für Energiemanagement bei Nio. „Wenn wir die Batterie austauschen, entspricht die Zeit fast dem Auftanken“, sagt er.

Die Wechselstationen von Nio transportieren die Batterien in einem Stück. Das Unternehmen bietet drei verschiedene Batterieoptionen mit unterschiedlichen Kapazitäten an, die jeweils in alle von ihm hergestellten Fahrzeuge passen.

Nios Kunden müssen die Batterien nicht austauschen – die Fahrzeuge können an Schnellladestationen aufgeladen werden, die Nio ebenfalls baut – aber die Option ist vorhanden und die Leute nutzen sie, sagt Shen. Nach Angaben des Unternehmens hat der Autohersteller 300.000 Fahrzeuge auf der Straße, und etwa 60 % der Fahrer haben Wechselstationen genutzt. Insgesamt haben die Stationen des Unternehmens 20 Millionen Swaps durchgeführt, und die neuesten Stationen können 400 pro Tag durchführen.

Nio ist nicht das einzige Unternehmen, das in China einen Batteriewechsel anstrebt. Laut Prognosen von BNEF, einem Energieforschungsunternehmen, planen sechs chinesische Unternehmen, darunter Nio, bis 2025 insgesamt 26.000 Batteriewechselstationen im Land zu installieren.

Diese Bemühungen könnten am oberen Ende des Marktes erfolgreich sein, aber es ist unwahrscheinlich, dass Unternehmen wie Nio in der Lage sein werden, die überwiegende Mehrheit der Fahrer zu bedienen, sagt Gil Tal, Direktor des Forschungszentrums für Plug-in-Hybride und Elektrofahrzeuge am Nio Universität von Kalifornien, Davis. „Ich denke, es ist eine sehr teure Lösung“, sagt er.

Batteriewechselunternehmen müssen nicht nur teure Wechselstationen bauen (die ersten Schätzungen zufolge etwa doppelt so viel kosten können wie eine gleichwertige Schnellladestation), sondern sie müssen auch die komplizierten Maschinen warten, die damit verbunden sind. „Es ist sehr schwierig, viele Wechselstationen zu verwalten – alle müssen eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen“, sagt Shen.

Nio und einige andere Batteriewechselunternehmen planen, ihren Kunden eine monatliche Gebühr für ihre Batterien und Tauschprivilegien zu berechnen. In Norwegen betragen die Kosten für Nios Batterie mit der niedrigsten Kapazität etwa 135 US-Dollar pro Monat (der vollständige Besitz der Batterie würde etwa 8.500 US-Dollar kosten).

Die geringfügige Zeitersparnis eines Batteriewechsels ist diese zusätzlichen Kosten und Mühen möglicherweise nicht wert. „Die meisten Fahrer von Elektrofahrzeugen fahren nicht mehr als die Reichweite des Autos“, sagt Tal. Für die wenigen, die das tun, fügt er hinzu, sei ein 15 bis 20-minütiger Stopp an einem Schnellladegerät keine größere Hürde als ein Zwischenstopp für einen Austausch.

Schnellladegeräte werden immer schneller. Das Tesla-Supercharger-Netzwerk bietet heute bis zu 250 Kilowatt Ladeleistung – genug, um in 15 Minuten eine Reichweite von etwa 200 Meilen zu erreichen. Andere heute im Einsatz befindliche Schnellladegeräte können eine Leistung von 350 Kilowatt erreichen.

Unternehmen können den Batteriewechsel möglicherweise dort einsetzen, wo Menschen einen Aufpreis für die Geschwindigkeit zahlen: bei Luxusfahrzeugen oder bei Flotten von Lieferwagen oder Taxis. Es dürfte eher in den wenigen Fällen hilfreich sein, in denen das Anhalten an einem Schnellladegerät eine große Unannehmlichkeit darstellt. Aber zumindest für den Moment, wenn wir auf die Zapfsäulen verzichten, können wir uns auf Roadtrips auf die Steckdose einlassen.

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