Das ist keine gemessene Verbesserung an einem Serienauto. Die neue Studie in Nature Communications untersucht unterschiedliche Batteriearchitekturen und Nutzungsprofile mit Modellen. Sie zeigt, wann zusätzliche Elektronik wirtschaftlich sinnvoll sein könnte und wo die technischen Grenzen liegen.

Wenn nicht mehr die schwächste Zelle entscheidet

In herkömmlichen Akkupaketen sind zahlreiche Zellen in festen Gruppen elektrisch verbunden. Wie viel Energie das Paket noch abgeben kann, hängt deshalb nicht allein vom Durchschnittszustand ab. Eine früh geschwächte Zelle kann eine ganze Reihe begrenzen, obwohl ihre Nachbarn noch Reserven haben. Wie der Elektroantrieb und seine Batterie zusammenarbeiten, erklärt ein bestehender Techniküberblick.

Bei einer rekonfigurierbaren Batterie können Schalter die Verschaltung verändern. Erkennt das Batteriemanagement eine schwache Zelle, wird sie zeitweise aus dem Strompfad genommen. Die übrigen Zellen bleiben nutzbar. Das erfordert nicht zwangsläufig einen Zelltausch, sondern eine andere elektrische Architektur samt Steuerung.

Die größten Vorteile ergeben sich in den Chalmers-Modellen dort, wo viele Zellen hintereinander geschaltet sind, etwa bei reichweitenstarken Pkw oder Elektro-Lkw. Die mehr als 20 Prozent gelten aber für eine idealisierte Lösung, bei der jede Zelle einzeln geschaltet und optimal genutzt werden kann. Praktische Systeme dürften eher ganze Zellgruppen steuern. Das spart Schalter und Komplexität, verringert jedoch den möglichen Gewinn.

Was zusätzliche Elektronik kosten darf

Die Forschenden haben auch durchgerechnet, wann sich die Technik bezahlt macht. In einem beispielhaften Fahrzeug mit 80-kWh-Batterie und 12.000 Kilometern Jahresfahrleistung verschiebt sich ein notwendiger Batterietausch im Modell um rund 14 Monate. Zugleich bleibt am Ende ein höherer Restwert des Batteriepakets, weil weniger nutzbare Kapazität verlorengeht. Andere Fahrleistungen und Batteriegrößen können zu anderen Ergebnissen führen.

Die zusätzlichen Schalter, Verbindungen und Steuereinheiten machen den Akku beim Kauf zunächst teurer. Für die untersuchte Auslegung beziffert das Team die Mehrkosten des Batteriepacks auf ungefähr neun Prozent. Ob sich das lohnt, hängt davon ab, wie lange die Batterie tatsächlich im Einsatz bleibt und wie häufig ein Ersatz nötig wäre. Die Berechnungen berücksichtigen diese Kosten, sind aber noch keine belastbare Preisprognose für ein bestimmtes Auto.

Erprobt wurden ähnliche Ansätze bereits in Prototypen und stationären Speichern. Ein in Serie gebauter Pkw oder Lkw mit der in der Studie betrachteten Zellschaltung ist nach Angaben der Hochschule bisher nicht auf dem Markt. Langfristige Praxistests über ein gesamtes Fahrzeugleben fehlen ebenfalls.

Eine Batterie, die schwache Zellen selbst isolieren kann, könnte später auch als stationärer Speicher leichter weiterverwendet werden. Parallel wird an anderen Wegen zu langlebigeren Akkus gearbeitet, etwa bei der Batterieforschung in Braunschweig. Für heutige Leasing- und Kaufentscheidungen ändert die Chalmers-Studie unmittelbar noch nichts. Sie liefert vor allem Hinweise darauf, wie künftige Batteriepacks länger wirtschaftlich nutzbar bleiben könnten.