Elektromobilität 2032: Wie Bavertis mit Multilevel die Branche aufmischt
Dr. Manuel Kuder fährt selbst nicht E-Auto, sondern lieber Fahrrad. Dennoch ist seine große Leidenschaft die Elektromobilität. Sein Interesse gilt aber nicht der Optik, sondern dem Fahrzeuginneren. Mit seinem Team rund um das Münchner B2B-Startup “Bavertis“ ist Kuder gerade dabei, die Batteriewelt auf den Kopf zu stellen. Für 2032 prognostiziert er die ersten Multilevel-E-Autos auf dem Markt. Aber was hat es mit Multilevel auf sich und warum laden wir unsere E-Autos derzeit eigentlich falsch?
Laut Wien Energie gibt es derzeit rund 177.004 registrierte Pkw mit rein elektrischem Antrieb in Österreich. Das entspricht 3,4 Prozent des gesamten Pkw-Bestands in Österreich, der sich auf rund 5,2 Millionen beläuft. Es fehlt also noch eine ganze Menge, um überwiegend E-Autos auf Österreichs Straßen zu sehen. Immerhin, 2023 waren knapp 20 Prozent aller neu zugelassenen Fahrzeuge Elektroautos. Dennoch: E- Autos haben es schwer, sich durchzusetzen.
3 Gründe, weshalb sich E-Autos schwer durchsetzen
Das ist zum einen der Ladeinfrastruktur geschuldet, die nicht schnell genug wächst, weiß der Gründer des Münchner Startups Bavertis. Ein zweites Problem in seinen Augen: Es gibt derzeit kein E-Auto unter 20.000 Euro auf dem Markt. Nur wenn dies der Fall ist, könnten sich die elektrisch betriebenen Fahrzeuge gegen den Verbrenner durchsetzen und einen Marktanteil von 80 Prozent erreichen. Der dritte Punkt betrifft den Informationsstand der Bevölkerung. Dieser werde sowohl von Verbrennerkonzernen beeinflusst sowie von den Massenmedien, die das Thema Elektromobilität nicht ausreichend behandeln. „Es gibt immer noch viele Menschen, die bei E- Autos an brennende Fahrzeuge denken oder behaupten, E-Autos hätten zu wenig Reichweite – dabei sind das längst gelöste Probleme“, so der Doktor der Leistungselektronik. Dabei gäbe es bezüglich der Lebensdauer viele Vorteile: „Elektrofahrzeuge halten sehr lange, weil es weniger Verschleißteile als bei den Verbrennern gibt“.
Multilevel- vs. marktübliche Elektro-Fahrzeuge
Der Unterschied zwischen einem Elektrofahrzeug und einem Multilevel-Fahrzeug liegt im Batteriesystem. Ein herkömmliches E-Auto verfügt über ein großes Batterie- Pack mit 8400 Batteriezellen, die fest miteinander verbunden sind. Es gibt außerdem eine große Leistungselektronik, die den Motor antreibt, ein Ladegerät und ein Batterie-Management-System. Letzteres achtet darauf, dass die Batterien nicht in kritische Zustände gelangen, indem sie zum Beispiel bei kalten Temperaturen nicht zu schnell geladen werden. Die drei Komponenten funktionieren, indem auf jeder Batteriezelle ein Leistungsausrüstungsschalter liegt. „In dieser Bauweise sind E-Autos aktuell auf dem Markt. Es gibt kein einziges Fahrzeug, das anders auf- gebaut ist. Beim Multilevel-Fahrzeug werden die festen Verbindungen aufgebrochen, Halbleiter dazwischen gepackt und so lassen sich Batterien zu- und wegschalten wie Lego-Klötzchen, die man übereinander stapelt. Dadurch entstehen viele Vorteile“, so Kuder.
Bavertis will Batterielebensdauer um 80 Prozent verlängern
Kuder als Elektrotechnik-Experte und Master of Engineering sieht riesiges Potenzial in der Multilevel-Technologie – auch wenn es noch etwas dauert, bis sie marktreif ist. Er wollte nicht nur an ihr forschen, sondern Multilevel auch in der Praxis einsetzen. Deshalb gründete Kuder vor mehr als zwei Jahren das Startup Bavertis und ist seitdem auch als CEO tätig. Dabei arbeiten er und sein Team an einer neuen Antriebselektronik, sprich haben ein völlig neuartiges Battery- Pack entwickelt. Diese rekonfigurierbaren Batterien sollen 80 Prozent länger halten und sogar drei Mal schneller laden.
Als Grund, weshalb das so ist, sagt Kuder: „Das ist mega kompliziert. Bei unserer Batterie lässt sich die Elektrodenposition, also das Anlagern vom Metall-Lithium recht genau steuern. Damit wird auch die Alterung sehr genau steuerbar.“ Vereinfacht gesagt, liegt zwischen Kathode und Anode ein Separator, die gemeinsam eine Batterie bilden und von Lithium-Ionen umgeben sind. Anstatt Energie auf konstante Weise mit Gleichspannung zu transferieren, kann der Ladevorgang auch pulsförmig gestaltet werden. In diesem Fall lagert sich die Energie nicht immer an der gleichen Stelle an, sondern wird mit Druck verteilt. Es kommt zu keinem hohen Überschuss, sondern zu einer wesentlich besseren Verteilung. „Durch das pulsartige Laden lädt der Akku richtiger, schneller und hält bis zu 18 Jahre lang. Diese Batterie-Lebensdauerverlängerung ist aus meiner Sicht der Hauptvorteil.“
Weniger Baterriemüll durch rekonfigurierbare Batterien
E-Batterien können heute ungefähr zehn Jahre lang genutzt werden. Laut Kuder lässt das schnelle Laden herkömmliche E-Batterien schneller altern, weil sie „falsch“ geladen werden. Darüber hinaus soll bis zu elf Prozent weniger Batteriemüll anfallen. Denn: Batteriezellenhersteller müssen laut dem Experten normalerweise bis zu 20 Prozent ihrer Batteriezellen wegschmeißen, weil sie Fertigungsfehler aufweisen oder der Qualitätskontrolle nicht entsprechen. Das Bavertis-Batterypack soll jedoch auch mit jenen Batteriezellen optimal laufen, die als Ausschuss zählen. Warum? Weil sich die Batterieblöcke, die aus guten und weniger guten Batteriezellen zusammengesetzt werden, durch die Pulswärme-Ladung gegenseitig bedingen und funktionieren. Kuder rechnet damit, ungefähr die Hälfte des Ausschusses heranziehen zu können. Batteriezellen, die kaputt sind und gar nicht funktionieren, lassen sich nicht verarbeiten. Zum Recycling von Batterien fällt Kuder ein: „Das ist ein extrem chemischer und energieintensiver Prozess. Wenn sich die Batterie-Lebensdauer verlängern lässt, muss weniger recycelt werden. Re-Use und die Batterien möglichst lange zu verwenden ist am sinnvollsten.“
Die technische Umsetzung ist schwierig
Doch es gibt auch Nachteile: Das Ganze sei technisch schwierig umzusetzen und komplex in bestehende Fahrzeuge einzubauen. „Die Multilevel-Ladeweise hat man im Automotive- Bereich bei Lithium-Batterien von Anfang an vergessen. Ich habe keine Ahnung, warum.“ Mit der heutigen Bauweise von E-Fahrzeugen sei ein Wechsel auf Multilevel nicht möglich, da sich bei den E-Batterien die Batteriezellen nicht zu- und wegzuschalten lassen. Für die Multilevel- Funktionsweise müsse zusätzliche Elektronik eingebaut werden. „Das wäre ein derart großer Eingriff in die Fahrzeug-Architektur, was es sehr unwahrscheinlich macht, dass sich die Multilevel-Technologie in absehbarer Zeit in der Automotive-Branche durchsetzen wird. Es bräuchte ein komplett neues Fahrzeug“, fährt Kuder fort. Die Produktzyklen seien lange und es daure, bis man eine träge Industrie wie Automotive überzeugt hat. Als erstes wird es Probefahrzeuge geben. Für den gesamten Produktentwicklungszyklus rechnet Kuder ungefähr mit sechs bis acht Jahren.
„Ich rede seit vielen Jahren mit der Automotive-Industrie. Man muss sich vorstellen, dass sie erst jetzt an dem Punkt sind, wo sie sich intensiv mit der Multilevel-Forschung auseinandersetzen.“ Fakt ist, in Automotive baut jeder selbst sein Fahrzeug auf, der Wettbewerbsdruck ist groß. „2032 könnte das Jahr sein, indem auch Automobilkonzerne Multilevel-Fahrzeuge im Niedrigpreissegment rausbringen“, schätzt Kuder. Dennoch ist er schon jetzt vom bahnbrechenden Potenzial der Technologie überzeugt: „Es ist die Kombination aus unterschiedlichen Vorteilen, die in der Vergangenheit nicht vorstellbar war. Dass man schlechte Batteriezellen verwenden kann, die Gesamteffizienz erhöht und dabei ungefährliche Spannungen hat. All das ist mit einem konventionellen System nicht möglich, sodass man es eigentlich machen muss.“
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Wo Multilevel-Lösungen ihre Anwendung finden
Aktuell bedient das Münchner B2B-Startup Bavertis den Markt außerhalb des Automobilsektors und hat vor allem Bagger ins Auge gefasst. „Wir machen mal Bagger, also Baumaschinen, die wir umrüsten. Das ist wesentlich einfacher, weil die Bauindustrie Fertiglösungen kaufen will.“ Die Konstruktionsmaschinerie sei ein Riesenmarkt und reiche für Wachstum ohne Ende. Bavertis selbst hat bis dato Probefahrzeuge entworfen, die mit dem Multilevel-Batteriepack funktionieren und auch in Motorrädern hat man die Wunderbatterie bereits verbaut. Daneben betreiben Kuder und seine Co-Founder Multi-Level-Beratung – hauptsächlich in der Automotive-Branche. „Es gibt Unternehmen, die noch nichts von Multi-Level gehört haben und dafür zahlen, dass man ein Fahrzeug von ihnen durchrechnet.“ Der französische Hersteller „Tier One Automotive“ soll 17.000 Euro gezahlt haben, um sich einen Tag lang von Kuder zum Thema beraten zu lassen.
Automobilbranche beschäftigt sich jetzt mit Multilevel
„Ich habe acht Jahre intensiv mit allen möglichen Herstellern gesprochen. Langsam beginnen sie zu verstehen, welche Vorteile Multilevel mit sich bringt.“ Jetzt soll es viele Hersteller geben, die mit Bavertis kooperieren möchten. Laut Kuder hätten es die Halbleiterhersteller verstanden und Automotive sei „kurz davor, es zu kapieren“. „Aber es ist viel zu langsam gegangen. Wenn man seit Jahren weiß, welche extremen Auswirkungen Multilevel auf die Umwelt hat, dann hätte man die Technologie schon viel früher implementiert.“ Bavertis ist komplett durch Bootstrapping finanziert und gehört zu jeweils 25 Prozent den vier Gründern Manuel Kuder, Lukas Obkircher, Niclas Lehnert und Michael Hohenegger.
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