Auf die richtige Batterie setzen

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1 Auf die richtige Batterie setzen In Flurförderzeugen bietet die Blei-Säure-Batterie auch zukünftig Vorteile gegenüber der Lithium-Ionen-Technologie Autoren: Thomas Sickau, Leiter Regionalvertrieb Fahrzeugbatterien und Systeme bei EnerSys - Hawker Dr. Hans-Werner Hoppe, Leiter Anwendungstechnik Traktion bei EnerSys - Hawker Die Blei-Säure-Batterie ist trotz ihrer über 100-jährigen Geschichte alles andere als eine alte Technologie. Moderne Weiterentwicklungen kombinieren die bewährte, robuste Technologie mit Vorteilen, wie sie der Einsatz in der Intralogistik zunehmend fordert: Hohe Leistungsdichte, längere Laufzeiten, Flexibilität beim Laden, Wartungsfreiheit und Wirtschaftlichkeit. Damit kann die Blei-Säure-Technologie in vielen Anwendungsfällen durchaus mit der Lithium-Ionen-Batterie mithalten. Auch in der Intralogistik nimmt der Anteil elektrisch angetriebener Fahrzeuge zu: Einfacheres Handling, höhere Flexibilität im Außen- und Inneneinsatz und niedrigere Wartungskosten sprechen für die Stromer. Als Energiespeicher für die Flurförderzeuge werden dabei Lithium-Ionen-Batterien als Zukunftstechnologie gesehen. Sie sollen gegenüber der klassischen Blei-Säure-Batterie deutliche Vorteile bieten. Als Argumente für die Lithium-Ionen-Batterie wird dabei vor allem die hohe Energiedichte angeführt also die Möglichkeit, viel Energie auf kleinem Raum zu speichern. Im Vergleich mit der Blei-Säure-Batterie wird zudem die Wartungsfreiheit beziehungsweise sehr geringe Wartungsaufwand angeführt, da kein Wasser nachgefüllt werden muss. Als weiterer großer Pluspunkt gilt die flexible Lademöglichkeit, denn eine Lithium-Ionen-Batterie kann jederzeit zwischengeladen werden. Dabei findet keine Ausgasung statt wie bei der klassischen Blei- Säure-Batterie und auch ein Memory-Effekt also der langfristige Kapazitätsverlust durch häufige Teilentladungen ist nicht zu befürchten. Alle diese Argumente sind nicht falsch doch greifen sie oft zu kurz: Denn um Lithium-Ionen- mit der Blei-Säure-Batterien im Einsatz in der Intralogistik zu vergleichen, muss man tiefer in die Technologie eintauchen. Lithium-Ionen ein Begriff, viele Ausführungen

2 Das beginnt bereits bei dem Begriff: Es gibt nicht die eine Lithium-Ionen-Batterie, sondern unter dieser Bezeichnung versammelt sich eine Vielzahl von Systemen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung. So kommen für die negative Elektrode unter anderem Materialien wie Graphit oder Titanat zum Einsatz, während für die positive Elektrode Lithium- Metalloxide auf Basis von zum Beispiel Kobalt (LiCoO2), Nickel (LiNiO2) oder Mangan (LiMn2O4) verwendet werden. Die jeweilige Kombination ist maßgebend für das elektrische Verhalten der Zelle so variiert die nominelle Zellenspannung je nach Materialkombination heute in der Regel zwischen 2,2 und 4,2 Volt. Das bedeutet, dass man bei Lithium-Ionen- Batterien zum Beispiel als Ersatz für eine klassische 24-Volt-Bleibatterie je nach Chemie eine andere Konfiguration des Batterie-Systems benötigt: Setzt man auf Lithium-Nickel- Kobalt-Oxid (NCA) mit einer Zellenspannung von 3,6 Volt, benötigt man sechs bis sieben Zellen. Bei Lithium-Titanat-Oxid (LTO) als Anodenmaterial erhält man eine Zellenspannung von 2,4 Volt und benötigt daher neun Zellen. Wird die Zellenzahl nicht angepasst, so erhält man mit jedem Wechsel zu einer anderen Materialkombination andere Lade- und Entladespannungen. Zudem bestimmt die jeweilige Chemie auch die Energiedichte, die Kapazität, die Zyklenlebensdauer, das Verhalten bei Lagerung und Alterung, die Empfindlichkeit gegen hohe und tiefe Temperaturen sowie gegenüber Tiefentladung und Überladung. Enge Integration in den Flurförderer Gemein ist allen unterschiedlichen Lithium-Ionen-Zellen, dass sie empfindlicher auf bestimmte Betriebsbedingungen und äußere Einflüsse reagieren als Blei-Säure-Batterien. Daher ist für ihren Betrieb ein elektronisches Batteriemanagementsystem erforderlich, welches das Laden und Entladen auf Zell- und Systemebene steuert, mit Hilfe von Sensoren Strom, Spannungen und Temperaturen überwacht und in der Regel eine direkte Schnittstelle zum Elektrofahrzeug hat. Diese enge Integration der Lithium-Ionen-Batterie in die Fahrzeugelektronik hat zur Folge, dass die meisten Flurförderzeughersteller ihre eigenen Lithium-Ionen-Systeme herstellen und einbauen. Die Hersteller zögern, den CAN-Bus ihrer Stapler für Dritte zu öffnen was erforderlich wäre, sofern die Batterie eines unabhängigen Anbieters integriert werden soll. Für den Betreiber der Flurförderzeuge bedeutet das, dass er die Lithium-Batterie des Geräteherstellers nehmen muss. Er kann nicht für seine verschiedenen Stapler, Hubwagen oder Reinigungsmaschinen die Batterien eines Batterie- Herstellers seiner Wahl kaufen. Blei-Säure-Batterien verschiedener Hersteller sind dagegen kompatibel, sodass die unterschiedlichsten Fahrzeuge mit Batterien nur eines Lieferanten

3 ausgerüstet werden können. Die bei Lithium-Ionen-Systemen notwendige Elektronik stellt zudem ein gewisses zusätzliches Risikopotenzial für Fehler und Ausfälle dar Erfahrungen zeigen, dass bei einem Ausfall des Batteriesystems meist eine fehlerhafte elektronische Komponente der Grund dafür ist. Aber um Missverständnissen vorzubeugen die heute für industrielle Anwendungen angebotenen Lithium-Batterien sind zuverlässig, nur eben ist dafür ein höherer technischer Aufwand notwendig. Verlängerte Wartungsintervalle Das Thema von Ausfällen führt unweigerlich zum erforderlichen Wartungsaufwand für die unterschiedlichen Batteriesysteme. Hier wird als großer Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien ihre Wartungsfreiheit beziehungsweise der sehr geringe Wartungsaufwand gegenüber Blei- Säure-Batterien angeführt. Das stimmt insofern, dass die klassischen Blei-Säure-Batterien flüssige wässrige Schwefelsäure als Elektrolyt verwenden. Diese Batterien müssen tatsächlich in der Regel mindestens einmal pro Woche gewartet werden, wobei Wartung defacto das Auffüllen von Wasser bedeutet. Doch auch die Blei-Säure-Batterie hat sich weiterentwickelt: So bietet die Hawker Water Less Batterie von EnerSys, eine Weiterentwicklung der PzS-Technologie, je nach Ladetechnologie und Ausstattung der Batterie Nachfüllintervalle von 4, 8 oder sogar 13 Wochen an. Geringer Wartungsaufwand und hohe Leistungsdichte Ganz auf das Wassernachfüllen kann bei der Technologie Thin Plate Pure Lead (TPPL) verzichtet werden: Sie baut auf den traditionellen Blei-Säure-Batterien auf, ergänzt aber einige wesentliche Features. So ist der Elektrolyt in einem mikroporösen Glasvlies-Separator festgelegt, sodass kein Wasser nachgefüllt werden muss. Vor allem in punkto Leistungsdichte hat die TPPL-Technologie Vorteile gegenüber der klassischen Blei-Säure- Batterie: Denn ihre positiven und negativen Elektroden sind nur 1 Millimeter dick herkömmliche Blei-Säure-Batterien sind typischerweise aus bis zu 9 Millimeter dicken Elektroden aufgebaut. So lassen sich weitaus mehr Elektroden pro Volumen verbauen, wodurch zum einen die Kapazität steigt und zum anderen eine höhere Leistungsdichte erreicht wird. Die TPPL-Batterien des NexSys-Portfolios von EnerSys bieten zum Beispiel die gleichen oder sogar höhere Amperestunden-Kapazitäten wie herkömmliche Flüssigelektrolyt-Batterien. Weitere wichtige Besonderheit der TPPL-Batterie ist, dass für das Gitter Reinblei verwendet wird. Durch die Kornstruktur des Reinbleis sind die Gitter weit unempfindlicher gegen Korrosion und verkraften auch längere Lagerungszeiten problemlos.

4 Vor allem aber ist das chemische Verhalten der Batterie deutlich stabiler, was Vorteile bezüglich des Ladeverhaltens und der Lebensdauer bietet. So haben die TPPL-Batterien der Hawker NexSys-Serie je nach Ausführung eine Zyklenfestigkeit von ca Zyklen bei 60 % Entladetiefe. Darüber hinaus können TPPL-Batterien ohne Memory-Effekt zwischengeladen werden, haben eine sehr niedrige Gasungsrate und ermöglichen kurze Ladezeiten sowie einen hohen Energiedurchsatz über den Arbeitstag. In der Summe bieten die Blei-Säure-Batterien in TPPL-Ausführung viele der Vorteile, die bisher für Lithium-Ionen- Batterien angeführt wurden. Zudem liegen die Kosten im Vergleich zur Standard-Blei-Säure- Batterie nur um den Faktor 1,3 bis 1,6 höher während für Lithium-Ionen-Batterien bisher oft das Vier- bis Sechsfache bezahlt werden muss. Lange Laufzeiten für Schwerlastanwendungen Wird Leistung für Schwerlastanwendungen gefordert, so können Blei-Säure-Batterien im Square-Tube-Design eine interessante Lösung sein: Bei dieser von EnerSys entwickelten Konstruktion sind die Röhrchen der positiven Platten quadratisch ausgeführt, nicht rund wie in herkömmlichen Batterien. Die unter dem Produktnamen IRONCLAD von EnerSys vermarkteten Batterien können mit höherer spezifischer Säuredichte betrieben werden, was nicht nur Leistung und Laufzeit erhöht. Durch eine geringere spezifische Belastung der positiven Elektrode wird auch die Lebensdauer verlängert: Sie haben eine Design- Lebensdauer von Zyklen, was in einer Vielzahl von Anwendungen ein zusätzliches Jahr Lebensdauer bedeutet. Zudem können diese Batterien während der Entladung über einen längeren Zeitraum höhere Spannungen aufrechterhalten, sodass längere Laufzeiten möglich sind. Beim Schicht-Betrieb eines Flurförderzeugs bedeutet das seltenere Wechsel von Ersatz-Batterien und damit eine höhere Produktivität. Aspekt der Nachhaltigkeit nicht vernachlässigen Auch die Nachhaltigkeit der Batterielösung darf nicht außer Acht gelassen werden, denn hier unterscheiden sich Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien erheblich. Blei-Säure-Batterien mit ihren wenigen Werkstoffen (im Wesentlichen Blei, Schwefelsäure, Kunststoff) lassen sich mit einer Recyclingquote von nahezu 100 Prozent sehr gut aufarbeiten: Die Wertstoffe finanzieren nicht nur das Einsammeln und Aufarbeiten, sondern können je nach Marktlage sogar einen Ertrag erzielen. Die stoffliche Verwertung von Lithium-Ionen Batterien stellt dagegen eine größere Herausforderung dar. Erst eine chemische Analyse zeigt, ob überhaupt werthaltige Stoffe enthalten sind. Bei LFP (Lithium-Eisen-Phosphat) Batterien

5 lohnt sich ein Recycling derzeit praktisch nicht, bei LCO (Lithium-Cobalt-Oxid) kann das Kobalt wiedergewonnen werden er entspricht rund 10 Prozent des Neuwerts der Zelle. Wie schwierig das Recycling ist, zeigt auch das in der EU-Richtlinie 2006/66/EG des Europäischen Parlaments eine der modernsten Batterie-Recycling-Richtlinien weltweit gesetzte Ziel einer Recyclingeffizienz von gerade einmal 50 Gewichtsprozent für Lithium- Ionen-Batterien Bei einem System-Vergleich genau hinsehen Um wirklich eine basierte Entscheidung zu treffen, welches Batteriesystem für die jeweilige Anwendung das Beste ist, sollte man sich die verschiedenen Systeme und Technologien genau anschauen. Jedes System bietet spezifische Vorteile. Grundsätzlich sind das bei Lithium-Ionen-Batterien die hohe Leistungsdichte und die flexiblen Lademöglichkeiten. Doch noch steht diese Technologie ganz am Anfang, der Marktanteil bei Flurförderzeugen liegt bei unter 2 Prozent. In Zukunft wird dieser Anteil steigen, vor allem wenn der Preis für Lithium- Ionen-Batterie durch den zunehmenden Einsatz in Elektro-Pkw fallen wird. Besonders hier dürfte die Lithium-Ionen-Technologie insbesondere den Anteil bei kleinen handgeführten Flurförderzeugen ausbauen, wo nur wenig Platz im Gerät zur Verfügung steht. Im Schwerlastbereich dagegen punktet nach wie vor die Blei-Säure-Batterie mit ihrer seit Jahren bewährten, robusten und zuverlässigen Technologie. Modernen Weiterentwicklungen wie der TPPL-Batterie oder dem Square-Tube-Design kann die Blei-Säure-Batterie auch steigenden Anforderungen der Intralogistik hinsichtlich Produktivität, flexiblem Laden und Leistung gerecht werden. EnerSys erforscht, entwickelt und produziert Batterie-Systeme der unterschiedlichsten Technologien, für unterschiedliche Industrien und Anwendungen. Darunter auch Lithium- Ionen Lösungen, die unter anderem in der Medizintechnik oder in der Luft- und Raumfahrttechnik zum Einsatz kommen. EnerSys Ansatz ist aber, die bestmögliche technologische Lösung in punkto Funktionalität, Nachhaltigkeit und Profitabilität für den Endkunden zu bieten und im Bereich der Flurförderzeuge kann da die Blei-Säure- Technologie auch in Zukunft noch viele Vorteile bieten. Diese Erklärung wird von EnerSys zur Erfüllung der "Safe Harbour"-Bestimmung des USamerikanischen Wertpapiergesetzes "Private Securities Litigation Reform Act" aus dem Jahre 1995 abgegeben. Sofern es sich nicht um historische Tatsachen handelt, können die in dieser

6 Pressemitteilung enthaltenen Aussagen in die Zukunft gerichtete Aussagen umfassen, die mit bestimmten Risiken und Unsicherheiten behaftet sind. Eine in die Zukunft gerichtete Aussage prognostiziert, projiziert oder nutzt künftige Ereignisse im Sinne einer Erwartung oder Möglichkeit. In die Zukunft gerichtete Aussagen können auf Erwartungen zu künftigen Ereignissen beruhen und unterliegen Risiken und Unsicherheiten im Hinblick auf die Geschäftsentwicklung und das wirtschaftliche Umfeld, die nur schwer vorhersehbar sind, und von denen viele außerhalb unseres Einflussbereichs liegen. Eine Beschreibung solcher Risiken und Unsicherheiten, die dazu führen können, dass die tatsächlichen Ergebnisse substanziell von dem abweichen, was in den in die Zukunft gerichteten Aussagen explizit gesagt oder impliziert wird, finden Sie in der im Abschnitt "Risikofaktoren" unseres Jahresberichts auf dem Formular 10-K für das letzte abgelaufene Geschäftsjahr enthaltenen Liste der Risikofaktoren. Bilder:

7 Aufmacher Gabelstapler werden bis 2020 weiterhin eine der umsatzstärksten Einsatzgebiete für Batterien sein.

8 Blei-Säure-Batterien sind das wichtigste Speichermedium bei den wiederaufladbaren, elektrochemischen Einergiespeichern. Auch wenn Lithium-Ion-Technologie verstärkt in der öffentlichen Diskussion steht, ist ihr Marktanteil gegenüber der Blei-Säure noch gering.

9 Die Elektroden der TPPL sind nur 1 Millimeter dick, dadurch können mehr Elektroden pro Volumen verbaut werden als bei klassischen Blei-Säure-Batterien. So haben TPPL-Batterien eine größere Kapazität höhere Leistungsdichte. ÜBER ENERSYS EnerSys, der weltweit führende Anbieter von Energiespeicherlösungen für industrielle Anwendungen, produziert und liefert Reservestrom- und Antriebsbatterien, Ladegeräte, Stromversorgungsausrüstungen, Batteriezubehör sowie Gehäuselösungen für Außenanlagen an Kunden weltweit. Antriebsbatterien und Ladegeräte werden in elektrischen Gabelstaplern und anderen kommerziellen Elektrofahrzeugen eingesetzt. Reservestrombatterien kommen in der Telekommunikation, Energieversorgung, in unterbrechungsfreien Stromversorgungen zum Einsatz sowie in zahlreichen weiteren Bereichen, die auf Notstromreserven angewiesen sind, wie Medizintechnik, Luftfahrt und Militärtechnik. Gehäuse für Außengeräte werden in der Telekommunikation, Kabeltechnik, Energieversorgung, Transportwesen und von Kunden in staatlichen Behörden und in der Militärtechnik verwendet. Über seine Verkaufs- und Produktionsniederlassungen in aller Welt bietet das Unternehmen seinen Kunden in über 100 Ländern außerdem Kundendienst und Support an.