„Openness is everything“ – das Motto des ctrlX AUTOMATION Magazins 2023/2024. In diesem Jahr dreht sich alles um das Thema Offenheit und Co-Creation, welches eine komplett neue Automatisierungswelt ermöglicht. Des Weiteren gibt es Neuheiten aus dem Produktportfolio, spannende Case Studies sowie externe Stimmen zu Digitalisierung und Vernetzung.
Meilenstein in der Wiederverwendung und im Recycling von Lithium-Ionen-Batterien
Bosch Rexroth industrialisiert Tiefentladung von Fahrzeugbatterien
Immer mehr Elektroautos bringen PS auf die Straße. Mit dem zunehmenden Einsatz dieser Fahrzeuge wächst auch der Bedarf an Batterien – und später der Bedarf an Recycling. Lokales Recycling von Batterien und die Rückführung der darin enthaltenen wertvollen Rohstoffe sind essenziell für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Bosch Rexroth liefert BLC – The Battery Lifecycle Company, ein Joint Venture der REMONDIS-Tochter TSR Automotive und Rhenus Automotive, eine der ersten automatisierten Anlagen zu Entladung und Demontage von Batteriemodulen in Europa. Sie vereinfacht nicht nur das Recycling, sie steigert auch die Effizienz und erhöht die Sicherheit.
Elektrofahrzeuge benötigen für ihre Hochleistungsbatterien wichtige Rohstoffe, vor allem Lithium und Kobalt. Die effiziente Nutzung dieser Ressourcen ist von entscheidender Bedeutung, um ökologische, soziale und ökonomische Belastungen zu reduzieren. Wichtige Hebel sind die sparsame Verwendung und Wiedergewinnung von Rohstoffen sowie die Nachnutzung von Batterien.
Mit dem Ziel, ein ganzheitliches Batterierecycling entlang der gesamten Wertschöpfungskette anzubieten, haben Rhenus Automotive und REMONDIS-Tochter TSR Automotive die Gesellschaft BLC – The Battery Lifecycle Company GmbH gegründet. BLC übernimmt alle Aufbereitungsschritte von der Erstprüfung über die Tiefenentladung bis zur Reparatur und Demontage der vorwiegend aus der Automobilindustrie stammenden Lithium-Ionen-Batterien. Das Unternehmen begleitet den gesamten Lebenszyklus einer Fahrzeugbatterie, mit dem Fokus auf Reparatur, Wiederverwendung und Recycling.
„Bei optimalem Recycling lassen sich bis zu 95 Prozent der chemischen Elemente dem Batterie-Produktionsprozess erneut zuführen. Unser Bestreben ist es, dieses Potenzial möglichst effizient auszuschöpfen“, erklärt Lukas Brandl, Geschäftsführer bei BLC – The Battery Lifecycle Company GmbH.
Eine der ersten automatisierten Anlagen zur Batterieentladung Europas
Mit dem Ziel einer effizienten Ressourcennutzung entstand am Standort von BLC in Magdeburg eine der ersten automatisierten Anlagen zur Entladung und Demontage von Batteriemodulen in Europa.
„Diese Anlage stellt einen Meilenstein dar, wenn es um die Wiederverwendung und das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien aus dem Mobilitätssektor geht. Bosch Rexroth liefert hierfür die Technik”, erklärt Brandl und fährt fort: „Die Entscheidung, in diesem Bereich mit Bosch Rexroth zusammenzuarbeiten, war für uns ein logischer Schritt. Die Expertise und Innovationskraft von Bosch Rexroth in der Automatisierungstechnik sind für uns unübertroffen und haben es uns ermöglicht, eine fortschrittliche Anlage zu entwickeln, die Schnelligkeit und Zuverlässigkeit vereint.”
Die Automatisierungslösung übernimmt in einem von Bosch Rexroth patentierten Verfahren die innovative Tiefentladung der Hochleistungsbatteriezellen. Sie ist die Voraussetzung für die sich anschließende prozesstechnische Rückgewinnung der Rohstoffe. Denn erst vollständig entladene Batterien können gefahrlos geschreddert und anschießend in die chemischen Bestandteile zerlegt werden.
„Die patentierte industrielle Automatisierungslösung für den erfolgskritischen Schritt der Tiefentladung von Hochleistungsbatterien verkürzt einen bislang 24 Stunden dauernden Prozess auf bis zu unter 15 Minuten. Dank dieser Entwicklung gewinnen wir also enorm an Geschwindigkeit. Gleichzeitig bietet die Lösung einen optimalen Schutz für Mitarbeitende“, sagt Sebastian Krieger, Gruppenleiter Entwicklung und Vermarktung Systemlösungen, Business Unit Assembly Technology bei Bosch Rexroth.
Prozess von A bis Z mit Bosch Rexroth automatisiert
Und so funktioniert der automatisierte Ablauf: Die Batteriezellen unterschiedlicher Hersteller, Größen und Typen transportiert das Transfersystem TS 5 von Bosch Rexroth zwischen den Diagnose-, Entlade- und Demontagestationen. Nach der Kontaktierung entlädt eine modular aufgebaute Lösung aus dem Automatisierungsbaukasten ctrlX AUTOMATION mit der Steuerung ctrlX CORE und dem Antriebssystem ctrlX DRIVE die Batteriezellen in der Entladestation. Die Entladeeinrichtung automatisiert die Eingangsprüfung, das patentierte Tiefentladen mit chemischer Inaktivierung sowie die Erfolgsprüfung.
Das Transfersystem TS 5 ist für den Transport von schweren Lasten ausgelegt und deckt als Rollenfördersystem flexibel die Anforderungen an Recyclinglinien ab. Dank seiner robusten Bauweise eignet es sich ganz besonders für anspruchsvollere Umgebungen im Bereich der Energiewirtschaft oder auch der Elektromobilität. Unterschiedliche miteinander kombinierte Module eröffnen hohe Freiheitsgrade für den zielgerichteten Transfer von Batteriezellen in beliebigen Layouts. Gegenüber Systemen mit herkömmlichem Kettenantrieb ermöglichen der Königswellen-Antrieb und die Rollenförderwalzen des TS 5 einen nahezu wartungsfreien Betrieb mit geringem Verschleiß. Das Transfersystem arbeitet nahtlos mit der Steuerung ctrlX CORE aus dem Automatisierungsbaukasten ctrlX AUTOMATION zusammen. Dieser bietet mit seiner modernen App-Technologie umfassende Möglichkeiten, zum Beispiel zur Anbindung an Industrie 4.0-Tools, um beispielsweise Prozesse in Echtzeit zu visualisieren.
Den Transfer sowie den Prozess der Tiefenentladung steuert die kompakte ctrlX CORE. Für den Entladungsprozess hat das Entwicklungsteam von Bosch Rexroth alle Funktionen wie das Umschaltmanagement bereits integriert. Dabei greift Bosch Rexroth auch auf Apps zurück, die bereits bei verschiedenen Herstellern in den Abschlusstests in der Batteriefertigung eingesetzt werden. Anwendende können alle Prozessdaten über den ctrlX Data Layer sammeln und für die Qualitätssicherung speichern.
Das Antriebssystem ctrlX DRIVE nimmt die Entladungsenergie auf. Über einen Gleichstromsteller und Netzwechselrichter wird die Energie entweder in einen Zwischenkreis, der stromsparend andere Verbraucher der Linie versorgt, oder in das Stromnetz zurückgespeist. Damit senkt die Entladestation den externen Strombedarf der gesamten Recycling-Anlage und reduziert die CO2-Emmissionen. Die Batteriemodule werden prozesssicher chemisch inaktiviert, die Weiterverarbeitung kann spannungslos erfolgen.
Recycling von bis zu 15.000 Tonnen Batteriematerial pro Jahr am Standort Magdeburg
Brandl unterstreicht: „Die von Bosch Rexroth entwickelte automatisierte Entladung vereinfacht nicht nur das Recycling, sie steigert auch die Effizienz und erhöht die Sicherheit. Module lassen sich innerhalb weniger Minuten tiefentladen. Das ist ein enormer Produktivitätsgewinn. Dabei erkennt die Anlage unterschiedliche Batterie-Bauformen. Risiken wie Kurzschlüsse und Brände werden minimiert.“
Das Zusammenspiel des Transfersystems TS 5 mit ctrlX AUTOMATION bietet zudem eine hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an neue Anforderungen – und somit Zukunftssicherheit. Bosch Rexroth setzt dabei konsequent auf offene Kommunikations- und Programmierstandards, was eine nahtlose Integration der Lösung in bestehende Umgebungen ermöglicht. Durch die modulare Struktur der Automatisierungslösung können zukünftige Produktionskapazitäten kosteneffizient erweitert und zum Beispiel neue Batteriezelltypen mit verbesserten Leistungsmerkmalen problemlos integriert werden.
„Wir sind durch die Lösung von Bosch Rexroth ideal ausgestattet, um wertvolle Ressourcen zurückzugewinnen und den ökologischen Fußabdruck in der Branche zu minimieren. Jährlich wollen wir am Standort Magdeburg bis zu 15.000 Tonnen Batteriematerial recyceln“, erklärt Brandl.
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