Der Zurückgewinner Automatisierte Demontage macht Batterierecycling lohnender

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Kürzlich endete das Forschungsprojekt „DeMoBat“. Zwölf Verbundpartner sorgten dabei für Konzepte, um Komponenten von Elektroautos nachhaltig und wirtschaftlich handhaben und wiederaufzubereiten.

Der Beschluss des EU-Parlaments über das Aus der Verbrennerautos ab 2035 scheint es unverrückbar zu machen: Die Automobilbranche muss sich der Elektromobilität widmen. Weil ein Batteriesystem jedoch nur eine durchschnittliche Lebensdauer von etwa 10 Jahren hat, wächst der Berg an ausgedienten Batterien, heißt es weiter. Nun kommt das Problem der sachgerechten Entsorgung auf die Welt zu. Auch möglichst das möglichst vollständige Recycling der elektrischen Komponenten wird dabei verfolgt, um wertvolle Ressourcen zurückzuerhalten. Nicht zuletzt wackle die dominierende Stellung deutscher Automobilhersteller weltweit. Wer also nicht mitmache, verliere schnell den Anschluss.

Jetzt kommt die demontagefreundliche Batterie

Die Grundvoraussetzung, um aber Batteriekomponenten wiederverwenden zu können, ist, dass die Bestandteile einer Batterie sortenrein demontiert werden können, wie die Forscher sagen. Genau darum ging es im oben genannten Projekt. Um die übergeordneten Projektziele zu erreichen – nämlich mehr Nachhaltigkeit im Umfeld der Elektromobilität, die Sicherung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe und die Stärkung des Wirtschaftsstandorts Baden-Württemberg und damit Deutschlands – bedurfte es mal wieder eines ganzheitlichen Ansatzes.

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Im Projekt wurden deshalb zunächst die rechtlichen Rahmenbedingungen untersucht. Hinzu kam eine Analyse der Marktpotenziale und Rücklaufmengen von Autobatterien. Daraus leiteten die Projektpartner mögliche Geschäftsmodelle ab und bewerteten diese. Ein neu entwickeltes Life-Cycle-Datenmanagement ergänzte die Arbeiten ebenso wie eine Kostenanalyse von Demontage- und Recyclingnetzwerken bis ins Jahr 2050.

Ein wichtiger Aspekt für die industrielle Demontage von Altbatterien ist also ein die Wiedergewinnung unterstützendes Design der Batteriesysteme. Das heißt, wie eine Batterie gestaltet sein soll, um manuell oder per Roboter reparier- beziehungsweise demontierbar zu sein. Eine Schwierigkeit dabei seien die zahlreichen unterschiedlichen Batteriemodelle der verschiedenen Automarken und -modelle. Denn deren Bauweise verhinderten momentan das wirtschaftliche Recycling oder machten alternative Kreislaufwirtschaftsstrategien unmöglich. Ein Ergebnis aus dem Projekt ist nun eine Handlungsempfehlung für ein solches Design. Die daraus hervorgegangene, demontagegerechte Batterie wurde außerdem prototypisch aufgebaut und umfangreich untersucht.

Die Batteriedemontage ist ein kleinteiliges Geschäft

Zu Beginn müssen die Batterien dahingehend gecheckt werden, ob noch Kapazität vorhanden ist und ob Alterserscheinungen vorliegen. Auch Temperaturanalysen können hier mit einfließen. Dann folgen Tests zur Handhabung. Das heißt, wie sich die Batterien öffnen lassen und wie Komponenten entnommen werden können. Dafür entstand im Rahmen von „DeMoBat“ ein roboterbasierter Demonstrator. Auch wurden die dafür benötigten Werkzeuge entwickelt, die beispielsweise Objekte greifen und Schrauben respektive Verbindungen lösen können. Das, betonen die Stuttgarter, erfordert auch eine leistungsstarke Bildverarbeitung, die dabei nämlich viele Schrauben, Kabeln et cetera erkennen können muss. Hinzu komme, dass die Komponenten etwa durch Alterungseffekte nicht immer gut erkennbar sind.

Es wurden 25 Möglichkeiten konzeptioniert und getestet. Von diesen sind acht vollumfänglich als Demonstrations- und Erprobungsroboter-Werkzeuge aufgebaut. Sie sind übrigens für den industriellen Dauerbetrieb einsetzbar, heißt es. Zusätzlich wurde ein flexibles Demontagesystem entwickelt, das eine zerstörungsfreie Zerlegung bis auf Zellebene abbilden könne. Ein wichtiger Bestandteil dieses flexiblen Demontagesystems sei das Sicherheitskonzept, bei dem die Temperatur als möglicher Indikator einer Kettenreaktion genutzt werde, sollte eine Batterie in Brand geraten.

Außerdem wurden Industrieroboter mit spezialisierten, selbstkonstruierten Werkzeugen entwickelt, mithilfe derer elektrische Antriebsaggregate automatisiert demontiert werden können. Auch in diesem Fall kämen unterstützende Bildverarbeitungssysteme zum Einsatz, die Schrauben und Bauteile erkennen. Das zeitraubende, manuelle Teachen der Roboter für jeden einzelnen Prozessschritt könne man sich dann ersparen. Um Kollisionen des Roboters mit Bauteilen zu verhindern, erfolgt nach jedem Demontageschritt eine Erfolgskontrolle über Sensoren und 3D-Kamerasysteme. Eine anschließende Signalübertragung an die zentrale Prozesssteuerung gewährleistet einen sicheren Prozessablauf.

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