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Im Gespräch mit Professor Dr. Martin Winter

Der Chemiker Professor Dr. Martin Winter erhält am 09. Dezember 2016 den Braunschweiger Forschungspreis 2016. Mit dem Preis, der herausragende interdisziplinäre Forschungsergebnisse auszeichnet, die Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft vernetzen, werden die Leistungen des 51-Jährigen auf dem Gebiet der Batterietechnologie und Materialforschung geehrt, die eine grundlegende Voraussetzung für die Zukunft der Mobilität sowie die Elektromobilität darstellt. Winter leitet das MEET Batterieforschungszentrum an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Zugleich ist er Gründungsdirektor des 2015 gegründeten Helmholtz-Instituts Münster.

Prof. Dr. Martin Winter erhält den Braunschweiger Forschungspreis 2016 (Foto: Forschungszentrum Jülich)

Herr Professor Winter, Sie betreiben vereinfacht ausgedrückt „Batterieforschung“. Können Sie kurz erklären, welche Fragen Ihr Forschungsgebiet zu beantworten versucht.
Eine gute Batterie muss immer sicher, zuverlässig und langlebig sein und das bei bezahlbaren Kosten. Damit im Alltag nicht zu viele Kompromisse gemacht werden müssen, sollten zusätzlich die Eigenschaften: Reichweite, Arbeitsfähigkeit über einen weiten Temperaturbereich und Schnellladefähigkeit gegeben sein. All das wird von der Batteriezelle bestimmt, welche eine sorgfältig balancierte und über Prozesstechnik optimierte Mischung von Batteriematerialien enthält. Die Materialien, also Pulver, Flüssigkeiten und Folien, sind das Herz der Batterie und der Elektromobilität. Materialwissenschaftlich orientierte Batterieforscher mit Herzchirurgen zu vergleichen, wäre aber abwegig.

Batterieforschung ist nicht nur auf Materialien beschränkt. Hier in Braunschweig hat sich beispielsweise ein Schwerpunkt zur Prozesstechnik von Batteriezellen herauskristallisiert, der bundesweit hohes Ansehen genießt.

Angesichts des Wandels der Automobilwirtschaft ist das Thema „Batterieforschung“ eines der wichtigsten Zukunftsthemen für die Elektromobilität. Halten Sie das Thema in Lehre und Forschung für ausreichend vertreten oder besteht hier noch Nachholbedarf?
Im Jahr 2005 ist man zur Erkenntnis gekommen, dass ein extrem hoher Nachholbedarf bestand. Von den daraus abgeleiteten Aufbaumaßnahmen profitiert Deutschland heute noch.

Wie wettbewerbsfähig schätzen Sie die deutsche Batterieforschung im internationalen Vergleich ein?
Deutsche Batterieforschung ist international konkurrenzfähig. Wir haben parallel auch eine zufriedenstellende Lehrkompetenz aufgebaut, die uns den Zugang zu ausgebildeten Fachkräften sichert. Allerdings ist der Aufbau bei uns noch lange nicht abgeschlossen und mit der zunehmenden Bedeutung des Themas wächst auch die Forschungsstärke international, sodass wir unsere Konkurrenzfähigkeit immer neu unter Beweis stellen müssen. Batterieforschung ist ein Marathon mit vielen Zwischenspurts. Wir sind auf dem ersten Drittel dieser Marathonstrecke.

Auf deutschen Straßen sind derzeit etwa 25.000 Elektrofahrzeuge unterwegs. Ziel der Bundesregierung war es bislang, das bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen im Einsatz sind. Wie realistisch schätzen Sie dieses Ziel nach der aktuellen Lage ein?
Nachdem zum Zeitpunkt der Ankündigung noch wenig praktische Erfahrung beim Batterieantrieb vorhanden war und der Verbrennungsmotor in Deutschland beträchtliches Ansehen und auch großen Schutz genießt, war dieses Ziel schon sehr ehrgeizig formuliert. Meine persönliche Einschätzung ist, dass die Realisierung der Prognosen sich um 3 bis 5 Jahre nach hinten verschieben wird. Außerhalb Deutschlands wird das Thema sicher schneller an Bedeutung gewinnen. Generell gilt jedoch auch bei uns: Die Elektrifizierung der Mobilität ist nicht aufzuhalten.

Was muss sich am Wirtschaftsstandort politisch und gesellschaftlich ändern, damit sich „Elektromobilität“ durchsetzt?
Viele schimpfen über die Subventionen für Elektrofahrzeuge. Dabei ist diese im Vergleich zu anderen Subventionen, gerade im Auto- und Energiebereich, eher klein. Ohne Anpassung der Rahmenbedingungen und effektive Anreizsysteme wird sich jede neue Technologie schwertun, gegen den etablierten Verbrennungsmotor zu bestehen. Eine Ladeinfrastruktur, die den Namen verdient, gibt es in Deutschland derzeit nicht und dass die Abgaben für Strom in Deutschland so hoch sind, hilft der Batterietechnologie auch nicht.

Beim Thema Elektromobilität wird sehr häufig angeführt, dass die Batterien für Fahrzeuge noch verhältnismäßig teuer seien. Ist hier in absehbarer Zeit eine Verbesserung zu erwarten?
Im Jahr 2007 starteten wir mit Batteriezellenpreisen von mehr als 1000 Euro pro Kilowattstunde (kWh). Vieles spricht dafür, dass wir die 100 Euro pro kWh schon zwischen 2020 bis 2025 erreichen. Danach wird es zweistellig.

Vor dem Hintergrund der immer strikter werdenden CO2-Grenzwerte und den aktuell bekanntgewordenen Manipulationen mit Emissionswerten müssen weit größere Anstrengungen als bisher erbracht werden, um Verbrennerfahrzeuge emissionsärmer zu machen. In einem fair geführten Wettbewerb wird das die Verbrennungstechnologie unweigerlich verteuern. Letztlich ist auch der Wartungsaufwand von E-Fahrzeugen ungleich geringer, was die Werkstattkosten erniedrigen wird.

Der große Vorteil der Batterietechnologie ist eine mögliche Weiter- oder Wiederverwendung. Man spricht auch vom nächsten oder zweiten Leben der Batterie. Nach einem anstrengenden Leben als Fahrzeugbatterie geht sie in eine weniger anspruchsvolle Anwendung, z.B. in einen Kellerspeicher für die elektrische Energie aus der Photovoltaik auf dem Dach. Danach können die Batteriekomponenten noch recycelt werden. Die Kostenvorteile, die sich durch dieses Durchreichen von einem zum nächsten Leben ergeben, sind enorm. Es gibt auf der anderen Seite kein zweites Leben von Benzin und Diesel und auch kein Recycling. Schon bald sollte das Elektromobil also deutlich günstiger sein.

Aktuelle Ereignisse haben leider wieder gezeigt, dass moderne Batterie bzw. Akkumulatoren auch eine erhöhte Gefahr für den Benutzer darstellen können. Worin unterscheiden sich die Smartphone Akkus von denen in Elektroautos?
Batterieanwendungen müssen mit herkömmlichen Anwendungen verglichen werden und in punkto Sicherheit gleich oder besser sein. Mit Verbrennungsmotoren gibt es allein in Deutschland zehntausende Fahrzeugbrände pro Jahr. Die Verbrennungsgase, die dabei bestehen, sind hochgiftig. Wir haben gelernt, dieses Sicherheitsmanko bei der Mobilität zu akzeptieren. Viele sehen das Sicherheitsrisiko bei ausgereiften Batterien niedriger als beim Verbrennungsmotor. Auf jeder Ebene der Fahrzeugbatterie und des Elektroantriebs gibt es die Sicherheit erhöhende Komponenten und Kontrollmechanismen.

Im Elektroauto gibt es deutlich mehr dieser Sicherheitsmechanismen als im Mobiltelefon. Gleichzeitig werden Elektroautobatterien bzgl. der wirklich genutzten Energieinhalte eher konservativ ausgelegt. Bei entsprechender Vorsicht und besonnener Weiterentwicklung kann man in punkto Sicherheit von Elektrofahrzeugen optimistisch sein.

Gibt es Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien in Elektroautos?
Die Lithium-Ionen-Batterie besitzt einen Eigenschaftsmix, der allen heutigen Akkusystemen überlegen ist. Auch gibt es nicht die EINE Lithium-Ionen-Batterie, sondern eine unvergleichliche Technologievielfalt, die es erlaubt, Stück für Stück die Technologie weiterzuentwickeln, also evolutionär eine Eigenschaft nach der anderen zu verbessern. Vor 25 Jahren wiesen Lithium-Ionen-Batterien nur 20 Prozent der Lebensdauer und nur ein Viertel der Energiedichte von heute auf. Auch in der Zukunft kann man noch große Technologiesprünge von der Lithium-Ionen-Batterie erwarten.

Das Thema Materialverfügbarbarkeit treibt allerdings auch verschiedene Alternativentwicklungen an. Es wird sicherlich auch in der Zukunft parallele Technologien zur Lithium-Ionen-Batterie geben.

Rein theoretisch gefragt: Gäbe es eigentlich genügend Lithium, um alle Autos weltweit mit Batterie betreiben zu können?
Wie alle Rohstoffe, sind auch die für Batterien endlich. Der Vorteil ist: Batteriematerialien, auch das Lithium, können nach Ende ihres Betriebslebens über Recycling wiederverwendet werden. Das kann man beim Autokraftstoff nicht realisieren; einmal verbrannt gibt es keine Wiederverwendung. Darüber hinaus können wir zumindest den elektrischen Strom zum Laden auch lokal aus erneuerbaren Energien erzeugen, und sind nicht wie beim Öl von Importen abhängig.

Wir brauchen eine umfassende Mobilitätsstrategie, dazu gehören auch die Sicherung zu Rohstoffen und der Zugang zu Technologien, am besten in Europa und Deutschland selbst. So habe ich die Kaufprämie für Elektroautos auch immer verstanden, dass sie nämlich nur ein Baustein einer großen Strategie ist.

Welche Energiespeicher werden Ihrer Meinung nach in den nächsten 20 Jahren in der Elektromobilität die größte Rolle spielen?
Die Lithium-Ionen-Batterie ist der Maßstab. Wenn es eine neue Technologie geben sollte, die in allen Eigenschaften gleich gut oder besser wird, dann wird es ein Wettrennen geben. Solange das nicht der Fall ist, ist und bleibt die Lithium-Ionen-Batterie mit allen ihren zukünftigen Ausprägungen der „Superakku“.

Wie schnell wird sich die Elektromobilität in den nächsten Jahren weiterentwickeln und wovon ist das Ihrer Meinung nach abhängig?
Gerade auch im internationalen Vergleich, gab es hierzulande bisher eine rätselhafte Zurückhaltung beim Aufbau der Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität, insbesondere bei der Zellfertigung. Interessanterweise scheint vielen auch der kurzfristige Erhalt von Arbeitsplätzen bei der Auslauftechnologie Verbrennungsmotor wichtiger als der Aufbau langfristiger Arbeitsplätze in der Zukunftstechnologie E-Mobilität.

Wir wissen aus der Elektronikindustrie: Wer weite Abschnitte der Wertschöpfung beherrscht und kontrolliert, der macht auch den Gewinn mit dem Produkt. Wer Elektronikbauteile und Displays kann, der wird am Ende auch Bildschirme und Fernseher mit Gewinn verkaufen und etablierte Hersteller verdrängen.

Auf das Auto und die heimische Automobilindustrie übertragen kann einem dieser Vergleich durchaus Sorgen machen. Es ist nämlich nur logisch, dass die Batteriezellhersteller in Asien, zu Herstellern von Batteriesystemen und E-Antrieben werden müssen und dann ist der Weg zur Herstellung kompletter Fahrzeuge auch nicht mehr weit. Um mithalten zu können, müsste man sich als klassischer Fahrzeughersteller und Zulieferer in der Wertschöpfungskette zurückintegrieren. Viele meinen, dass dies bis zur Zelle gehen sollte, andere scheuen die damit einhergehenden Investitionen. Klar ist: in der Zukunft werden die Zell-, Batterie- und Antriebshersteller die Technologieführer in der Wertschöpfungskette sein, nicht die Hersteller der Karosserie. Wir haben es in der Hand, ob wir langfristig vorne bei der Wertschöpfung von Elektromobilität mit dabei sind oder wie bei Elektronikprodukten uns auf die Rolle des Konsumenten reduzieren. Das wird sich in den nächsten Jahren entscheiden, und dann kann man sagen wie es mit der Elektromobilität weitergehen wird.

Und eine persönliche Frage zum Schluss: Fahren Sie selbst ein Elektroauto? Wenn nein, wann würden Sie sich zum Kauf entschließen?
Ich fahre meine Autos immer sehr lange; in 2 bis 3 Jahren steht ein Neukauf an. Mein nächstes Auto soll ein E-Fahrzeug sein, denn die neue Generation wird wirklich gut werden. Mich schreckt im Moment nicht die Reichweite, sondern eher die mangelnde Ladeinfrastruktur hierzulande. Ich hoffe sehr, dass dieser Mangel in 2018 endlich beseitigt worden ist.

Herr Professor Winter, ich bedanke mich recht herzlich für das Interview.

Das Interview führte Kerstin Lautenbach-Hsu