Entwickeln für die Nachhaltigkeit

Batterieforschung bei Siemens: Digitale Zwillinge spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Am Anfang stand der Wunsch, regenerative Energien voranzubringen – ein Ziel, das vor fast drei Jahrzehnten noch fernab des allgemeinen Interesses lag. Die Siemens-Ingenieurin Barbara Schricker, eine Pionierin auf dem Gebiet der Batteriesystementwicklung, ging ihren Weg als Forscherin von der Brennstoffzellenentwicklung hin zu den vielversprechenden Horizonten der Lithium-Ionen-Batterietechnologie. Ihr Werdegang spiegelt gleichermaßen die Evolution eines Sektors wider, der heute im Herzen der Nachhaltigkeitsdebatte steht.

Siemens-Ingenieurin Barbara Schricker, eine Pionierin auf dem Gebiet der Batteriesystementwicklung.

Schricker und ihre insgesamt sieben Kolleg:innen konzentrieren sich auf die gesamte Wertschöpfungskette und den Lebenszyklus von Batteriespeichern – von der effizienten Produktion über den intelligenten Betrieb bis hin zum nachhaltigen Recycling. Dabei umfasst ihre Arbeit die Optimierung von Produktionsabläufen, um den Energie- und Materialverbrauch zu minimieren, sowie die Verlängerung der Batterielebensdauer und das Recycling am Lebensende der Batterie. Das Ziel dieser Entwicklungsprojekte ist es, wertvolle Rohstoffe zurückzugewinnen und in den Produktionskreislauf zurückzuführen, um so den Kreislauf der Nachhaltigkeit zu schließen.

Komplexes Verhalten von Batterien

Da die Entwickler:innen selbst keine Batteriezellen produzieren noch Maschinen für die Zellfertigung herstellen, arbeiten sie vor allem an digitalen Lösungen. Digitale Zwillinge spielen heute in der modernen Batterieforschung und -wartung eine entscheidende Rolle. Diese geben Aufschluss über das elektrische sowie thermische Verhalten und die Lebensdauer in spezifischen Anwendungen. Entwickeln für die Nachhaltigkeit Durch die Erstellung von Modellen aus speziellen Messdaten, die das komplexe Verhalten der Batterien unter verschiedenen Betriebsbedingungen über ihre Lebensdauer hinweg realitätsnah abbilden, ermöglichen diese digitalen Zwillinge eine präzise Vorhersage und Optimierung der Batterieleistung und -wartung.

Beispielsweise können sie in Abhängigkeit von Streckenprofilen für Züge die Effizienz und Zuverlässigkeit im Betrieb steigern und vorausberechnen, wie oft und zu welchem Zeitpunkt eine Batterie getauscht werden muss. Die Projekte zur Erstellung der digitalen Zwillinge tragen somit erheblich dazu bei, den Lebenszyklus von Batterien zu optimieren und nachhaltige Mobilitätslösungen zu fördern.

© Siemens

Digitale Zwillinge ermöglichen eine präzise Vorhersage und Optimierung der Batterieleistung und -wartung.

Die Kooperation von Siemens Technology mit externen Partnern in dem öffentlich geförderten Projekt VALUE-M zielt genau darauf ab, die Lebensdauer von Speichersystemen durch die Bewirtschaftung mit Mikrozyklen zu verlängern, die den Ladezustand nur geringfügig ändern und so die Alterung der Batterie minimieren. Dafür kooperiert Siemens nicht nur mit der Universität RWTH Aachen, sondern auch mit den Stadtwerken Wunsiedel. Wobei in dieser Kooperation nicht nur die Lebensdauer optimiert, sondern auch die Wirtschaftlichkeit beim Handel mit gespeichertem Strom sichergestellt werden soll.

Im Batterielabor teilt sich der Alltag in Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Tests. Sicherheit steht dabei an erster Stelle, gefolgt von der innovativen Planung und dem sorgfältigen Aufbau von Testanordnungen. Jeder Test wird auf Basis der Anforderungen der Siemens-Geschäftseinheiten maßgeschneidert, wobei die Ergebnisse essentiell für die Entwicklung verbesserter Lösungen sind.

Was Barbara und ihre Kolleg:innen antreibt, ist die Vision von Technologien, die unsere Umwelt weniger belasten und nachhaltige Lösungen für die Herausforderungen unserer Zeit bieten. Die Kooperationen mit Universitäten und Industriepartnern ermöglichen ihnen vielfältige Perspektiven auf die Batterietechnologie zu nutzen und tragen zur nachhaltigen Mobilität bei.

Ein Blick in die Zukunft

Die Forschung der Siemens-Entwickler:innen ist beispielhaft für die Richtung, die die Batterietechnologie einschlagen muss: eine Kombination aus technologischer Innovation und Nachhaltigkeit, um effizientere, langlebigere Energiespeicherlösungen zu ermöglichen. Denn nur so profitieren Kunden und Partner aus unterschiedlichen Bereichen von den Ergebnissen, die einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz und zur Förderung regenerativer Energien leisten können.

Wertfrei, offen und stets neugierig darauf, über den Tellerrand zu schauen und zu erforschen, welche Wege möglich sind – dafür stehen Barbara und ihre Kolleg:innen. Sie verkörpern die Philosophie unserer Unternehmenspolitik der offenen Türen, die sich nicht nur in den vielfältigen Forschungskooperationen innerhalb der Siemens Research Innovation Ecosystems (Siemens RIEs), sondern auch auf unserer digitalen Partner- Plattform, Siemens Xcelerator, widerspiegelt. Diese Haltung treibt nicht nur die wissenschaftliche Neugier an, sondern fördert auch eine Kultur der Zusammenarbeit und des Austauschs, die entscheidend für die Entwicklung nachhaltiger und zukunftsweisender Lösungen ist.