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Forschungs- bzw. Akteurslandschaft zur Batterietechnik in Deutschland

Erstellt am: 05.12.2019 | Stand des Wissens: 13.04.2022
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

"In der sozialen Marktwirtschaft ist es primär die Aufgabe privater Unternehmen, neue Technologien und damit auch eine industriell wettbewerbsfähige Batteriezellproduktion zu entwickeln, aufzubauen und marktfähig zu machen. Aufgabe des Staates ist es, hierfür notwendige Rahmenbedingungen zu schaffen und zeitlich begrenzte Anschubhilfe zu leisten." [BMWi18d, S. 2]
Zwischen 2009 und 2018 flossen staatliche Fördermittel in Höhe von 2,2 Milliarden Euro in die Forschung und Entwicklung im Bereich Elektromobilität, vgl. [ISI18, S. 6], davon erhebliche Summen in die Förderung von Forschung zu Speichertechnologien. Federführend bei der Mittelbereitstellung für Batterieforschung sind die Minsterien BMBF und BMWi.
Das BMBF ist insbesondere für Grundlagenforschung zuständig und hat in den vergangenen Jahren 600 Millionen Euro für Batterieforschung aufgewandt. Bis 2019 wurden sechs Kompetenzzentren für die Batteriematerialforschung gefördert. In mehreren Forschungsclustern werden Materialien zu Batteriezellen zusammengebaut, weiterentwickelt und getestet, in einer Forschungsproduktionslinie am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Ulm wird die Massenproduktionstauglichkeit dieser Batteriezellen ermittelt, vgl. [BMBF19a]. Darüber hinaus hat das BMBF Ende 2018 beschlossen, die Förderung der Batterieforschung neu auszurichten: durch das Dachkonzept "Forschungsfabrik Batterie", vgl. [BMBF19]. Es vereint alle bisherigen Fördermaßnahmen und -programme des Hauses zur Batterieforschung unter einem Dach und baut auf den bestehenden Kompetenzen etablierter Standorte in ganz Deutschland auf. In den kommenden vier Jahren werden im Rahmen dieses Konzepts weitere 500 Millionen Euro für die Batterieforschung zur Verfügung gestellt, vgl. [BMBF19a]. Insbesondere ist eine Forschungsfertigung Batteriezelle mit Standort in Münster geplant, die die bisherigen Forschungsanstrengungen zu Batteriezellen stärker auf die Prozesse der für eine Marktreife nötigen industriellen Massenproduktion ausrichten soll.
Auch das BMWi engagiert sich in der Batterieforschung. Hier stehen gleichfalls Bemühungen im Mittelpunkt, eine industrielle Fertigung von Batteriezellen für mobile und stationäre Energiespeicher in Deutschland und Europa zu ermöglichen. Im sogenannten Energie- und Klimafonds (EKF) der Bundesregierung steht (Stand 2019) dafür bis 2022 bis zu einer Milliarde Euro bereit. Damit soll die technologische Kompetenz zur Batteriezelle gebündelt und gestärkt und eine wettbewerbsfähige Produktion erstmalig etabliert werden, vgl. [BMWi19d]. Ende 2019 befindet sich das BMWi in Abstimmungen mit der Europäischen Kommission und weiteren EU-Mitgliedstaaten zur Errichtung zweier Großprojekte zur Batteriezellfertigung. Sie sollen unter Mitwirkung deutscher Unternehmen als sogenannte Important Projects of Common European Interest (IPCEI) realisiert werden, vgl. [BMWi19e].
Darüber hinaus hat das BMWi den Forschungsschwerpunkt zur Batterietechnik im Bereich "Schnittstellen der Energieforschung zu Mobilität und Verkehr" im 7. Energieforschungsprogramm gestärkt. Es werden jährlich 16 Millionen Euro für Forschungsvorhaben zu Zelltechnologien, Komponenten, Modulen, Batteriesystemen und zur Integration in Fahrzeuge bereitgestellt, vgl. [BMWi21e].
Bereits im November 2007 wurde eine Innovationsallianz Lithium-Ionen-Batterie gegründet, die die deutschen Anstrengungen in der Forschung und Entwicklung an Lithium-Ionen-Batterien koordinierte und in den letzten Jahren im Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien (KLIB) aufging, vgl. [ISI18, S. 6]. Dieses Kompetenznetzwerk KLIB bildet einen wesentlichen Teil der Akteurslandschaft der Batterieforschung in Deutschland über alle Produktions- bzw. Wertschöpfungsstufen ab, vgl. Abbildung 1.
Mitglieder des Kompetenznetzwerks KLIBAbbildung 1: Mitglieder des Kompetenznetzwerks KLIB. Quelle: [KLiB19] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)
Im Kompetenznetzwerk haben sich Industrieunternehmen, anwendungsnahe Forschungsinstitute und öffentliche Einrichtungen zusammengeschlossen. Das Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien vernetzt und bündelt die Partner in system- und industrieübergreifenden Technologieansätzen entlang der Wertschöpfungskette und bietet eine Kommunikations-, Wissens- und Partnerplattform für die Mitglieder, vgl. [KLiB19].
Besonders wichtige Akteure in der Forschungslandschaft zur Batterieproduktion sind die deutschen Automobilhersteller Volkswagen, Daimler und BMW. Für die nächsten Jahre zeigt eine Reuters-Analyse sehr hohe künftige Investitionsvolumina dieser Unternehmen in Elektromobilität: 139,5 Milliarden USD von 300 Milliarden USD weltweit werden allein von den drei Herstellern eingeplant, vgl. [Reu19]. Davon entfallen auf Investitionen in Batterieherstellung und -forschung bei VW 57 Milliarden USD, bei Daimler 30 Milliarden USD und bei BMW 4,5 Milliarden USD, vgl. [Reu19].
Alle deutschen Fahrzeughersteller konfigurieren ihre Batterien selbst, um sie optimal an das eigene Fahrzeugdesign anzupassen. Hierfür ist jeweils Forschung auf den Gebieten der Produktionstechnologie und Automatisierung für die Batterieherstellung unabdingbar. Da die vorgefertigten Batteriezellen für die Batterieproduktion importiert werden müssen, betreiben auch alle deutschen Hersteller eine eigene Batteriezellenforschung, um mit den asiatischen Vertragspartnern / Herstellern von Zellen auf Augenhöhe verhandeln sowie Standards und Anforderungen definieren zu können. So hat BMW Anfang 2019 200 Millionen Euro in sein Kompetenzzentrum Batteriezelle in Dingolfing investiert, um die konzerninterne Forschung zur gesamten Kette der Batteriezelltechnologie bis hin zur Produktion in Großserie zu bündeln, vgl [Boeh19] und [Maye19].
Investitionen in die Batteriezellproduktion selbst sind jedoch mit mindestens einer Milliarde Euro pro Anlage sehr kapitalintensiv, und die asiatischen Hersteller verfügen hier über einen großen technologischen Vorsprung, vgl. [ISI18]. Daimler, BMW und VW sehen die Gefahr einer strategischen Abhängigkeit von ihren Lieferanten und planen den Aufbau einer eigenen Zellenproduktion. Das Batteriewerk von Daimler in Jawor (Polen) nahm Ende 2020 den Betrieb auf [MeBe20] und BMW baut ein Pilotwerk zur Zellfertigung in der Nähe von München, welches Ende 2022 in Betrieb gehen soll [t3n20]. Der VW-Konzern hat 2019 am Standort Salzgitter eine Pilotanlage zur Akkuproduktion für Kleinserien im Volumen von mehr als 100 Millionen Euro eröffnet, 2020 kam eine Pilotanlage für das Recycling von Batterien hinzu [VWAG21].
Bis zum Jahreswechsel 2023/24 sollen in Salzgitter mehr als eine Milliarde Euro in eine Batteriezellfabrik mit einer Kapazität von 16 Gigawattstunden investiert werden, vgl. [SPON19]. Diese Kapazität macht zwar nur ca. 1/10 des prognostizierten Batteriebedarfs von Volkswagen in 2025 aus, vgl. [MANA19]; aber es ist mit Lerneffekten auch im Maßstab der Großproduktion zu rechnen. Diese können zum einen zu einer besseren Verhandlungsposition mit Zulieferern von Batteriezellen führen und ggf. ein einfacheres Hochskalieren bei neuern Produktionsstätten für Batteriezellen gewährleisten.
Der Zulieferer Bosch hat dagegen 2018 beschlossen, nicht weiter in die Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen zu investieren. Laut Bosch-Vorstand Rolf Bulander rechnete man mit Investitionen von etwa 20 Milliarden Euro, um bis 2030 einen Marktanteil von 20 Prozent zu erreichen. Deshalb wird sich Bosch künftig vor allem in der Forschung und Entwicklung neuartiger Lithium-Luft-Akkus engagieren und eine Steigerung seiner Systemkompetenz bei der Elektromobilität anstreben, vgl. [Stei18].
 
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Batterieforschung im Kontext der Elektromobilität (Stand des Wissens: 13.04.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?506185
Literatur
[BMBF19] Bundesministerium für Bildung und Forschung (Hrsg.) Batterieforschung und Transfer stärken - Innovationen beschleunigen
Dachkonzept "Forschungsfabrik Batterie", 2019/01
[BMBF19a] Bundesministerium für Bildung und Forschung (Hrsg.) Batterieforschung, 2019
[BMWi18d] Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Hrsg.) Thesen zur industriellen Batteriezellfertigung in Deutschland und Europa, 2018
[BMWi19d] Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Hrsg.) Batterien für die Mobilität von morgen, 2019
[BMWi19e] Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Hrsg.) Altmaier: "Erstes europäisches Großprojekt zur Batteriezellfertigung wird heute bei EU-Kommission eingereicht", 2019/10/09
[BMWi21e] Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Hrsg.) Batterien "made in Germany" - ein Beitrag zu nachhaltigem Wachstum und klimafreundlicher Mobilität, 2021
[Boeh19] Böhler, Tino BMW setzt auf Weiterentwicklung von Batteriezellen, 2019/06/23
[ISI18] Axel Thielmann, Christoph Neef, Chiara Fenske, Martin Wietschel Energiespeicher-Monitoring 2018
Leitmarkt- und Leitanbieterstudie:
Lithium-Ionen-Batterien für die Elektromobilität, 2018/12
[KLiB19] Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien (KLiB), 2019
[MANA19] Volkswagen baut eigene Batterien, 2019/05/14
[Maye19] Mayer, Bettina BMW eröffnet Kompetenzzentrum, 2019/11/19
[MeBe20] Mercedes-Benz Manufacturing Poland (Hrsg.) The factory in Jawor starts the production of electric batteries and employs 1000 employees, 2020/10/02
[Reu19] Thomson Reuters (Hrsg.) Charged: A Reuters Analysis, 2019/04/04
[SPON19] VW steigt in Fertigung von Batteriezellen ein, 2019/09/23
[Stei18] Steiner, Anna China ist Europa bei der Batterieproduktion überlegen, 2018/07/16
[t3n20] t3n (Hrsg.) Zellfertigung: BMW baut Batterie-Werk nahe München, 2020/08/02
[VWAG21] Volkswagen AG (Hrsg.) From old to new - Battery recycling in Salzgitter, 2021/01/29
Glossar
Elektromobilität
Die Elektrifizierung der Antriebe durch Batterie- und Brennstoffzellentechnologien. Im Kontext des "Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität" wird der Begriff auf den Straßenverkehr begrenzt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Personenkraftwagen (Pkw) und leichte Nutzfahrzeuge, ebenso werden aber auch Zweiräder (Elektroroller, Elektrofahrräder) und Leichtfahrzeuge einbezogen.
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung
BMWK
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz erarbeitet Rahmenbedingungen zur Stärkung der Robustheit und Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandortes Deutschland (bis 12/2013 BMWI, bis 12/2021 BMWi).

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?506151

Gedruckt am Dienstag, 27. September 2022 16:56:16