Eine große Hoffnung auf dem Gebiet der Akku-Entwicklung für Elektroautos sind seit Jahren Zellen mit festem Elektrolyt. Robustes Material an dieser Stelle ist nicht nur entflamm- und auslaufsicher, es soll zudem höhere Ladeströme, einen weiteren Temperaturbereich und mehr Zyklen verkraften. Wenn dadurch die Vorkonditionierung fürs Laden und die Kühlung bei Stromentnahme entfallen, sinken Aufwand und Kosten, aber auch der Platzbedarf. Nicht nur die volumetrische Kapazität soll sich deutlich verbessern: Selbst konservative Entwickler erwarten dank Materialien mit höheren elektrochemischen Potenzialen eine gravimetrische Energiedichte von 400 bis 500 Wattstunden pro Kilogramm.

Das wäre eine Steigerung auf den doppelten Energiegehalt bei gleichem Gewicht heutiger NMC-Zellen von 200 bis 250 Wh/kg, was einem Elektroauto entweder eine deutlich höhere Reichweite oder eine kleinere, leichtere Batterie bringen würde. Nach einem ziemlichen Wirbel vor rund fünf Jahren ist es allerdings erstaunlich ruhig um die Feststoffzelle geworden. Nicht nur haben andere Technologien Boden gutgemacht, auch sind bei der Solid-State-Battery Probleme bis heute ungelöst geblieben.

„Gamechanger“ mit grundsätzlichem Problem

Für Thomas Schmall, Konzernvorstand Technik bei Volkswagen, hat die Feststoffzelle daher das „Potenzial, zu einem Gamechanger in der E-Mobilität zu werden.“ Vorserientests schienen das belegen zu können. Die Ankündigungen aller großen Hersteller waren in den vergangenen Jahren von ähnlich großem Optimismus getragen. So kündigte BMW 2021 etwa Feststoffspeicher „deutlich vor 2025“ an. Daimler und Stellantis verkündeten im selben Jahr ihre Kooperation. Daran, dass bis heute noch keine von ihnen in Großserie eingelöst wurde, zeichnet sich indes ab, dass es noch etwas länger dauern könnte, als in den Führungsetagen der Autoindustrie erhofft. Tatsächlich haben Feststoffzellen noch mindestens ein ungelöstes Problem.

Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Feststoffzelle: Hartnäckiges Problem enträtselt“.
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Ein Installationsroboter des US-amerikanischen Solarrobotik-Unternehmens Maximo, ein Tochterunternehmen von AES Corporation, hat zusammen mit Menschen einen 100-MW-Solarpark im Kraftwerksmaßstab auf dem betriebseigenen Gelände von AES in Bellefield im US-Bundesstaat Kalifornien errichtet. Der Roboter installierte dabei Solarmodule mithilfe von Monteuren pro Schichtstunde und Person fast doppelt so schnell, wie Menschen es alleine können.

Die Installationsroboter von Maximo bewegen sich mittels achträdrigem Kettenantrieb zwischen den einzelnen Solarmodulreihen fort. Ein Roboterarm ergreift jeweils die mitgeführten Solarmodule und platziert sie millimetergenau auf den bereits vormontierten Modul-Halterungen, sodass sie direkt verschraubt werden können. Auch das erledigt der Roboter durch den Einsatz von Bildverarbeitung und Künstlicher Intelligenz (KI) selbstständig.

Zur Errichtung des Solarparks verwendete Maximo insgesamt vier Installationsroboter in der dritten Version, die zusammen mit erfahrenen Monteuren die Solarmodule aufbauten. Die kommende Version 4.0, in die auch die Erfahrungen des Feldtests einfließen sollen, befindet sich bereits in der Entwicklung.

Hohe Installationsgeschwindigkeit

Die Teams aus Menschen und Robotern installierten pro Schichtstunde und Person bis zu 24 Solarmodule. Das sei knapp doppelt so schnell, wie menschliche Teams mit herkömmlichen Installationsmethoden schafften, heißt es von Maximo.

Die Roboter wurden mit KI-Technik und -Infrastruktur von Nvidia entwickelt, getestet und optimiert. Zum Einsatz kamen dabei etwa Nvidia Omniverse-Bibliotheken sowie das Simulations-Framework Nvidia Isaac Sim, um Roboterfunktionen in physikbasierten Simulationen vor dem praktischen Einsatz im Feld zu erproben. Maximo schreibt, dass die Kombination aus KI, Bildverarbeitung, Robotik und simulationsgestützter Entwicklung die Entwicklungs- und Validierungszeiten stark verkürzt habe.

Maximo griff zusätzlich auf Amazon Web Services (AWS) für die Entwicklung, den Einsatz und den Betrieb der KI-gesteuerten Feldsysteme des Roboters zurück, um die Roboterbetriebsdaten zu erfassen, auszuwerten und dessen Leistung zu optimieren.

Für Maximo zeigt der Einsatz von Robotik bei der Solarmodul-Installation, dass Roboter bereits heute beim Aufbau von Solarparks im Kraftwerksmaßstab zuverlässig funktionieren und für Einsparungen durch die hohe Installationsgeschwindigkeit sorgen sowie die Sicherheit für die Monteure erhöhen.

(olb)

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(ilk)