Processing, visualizing, and using Energy Data from the Battery Innovation Center in order to create a Digital Battery Passport

Im Battery Innovation Center (BIC) der AVL List GmbH (AVL) in Graz werden Prototypen und Serienprodukte von Traktionsbatterien, z. B. für Elektrofahrzeuge, hergestellt. Ab 2027 müssen batteriebezogene Daten wie z. B. das Treibhausgaspotenzial des Herstellungsprozesses gemäß der Batterieverordnung der Europäischen Union (EU) in einem Batteriepass dokumentiert werden. Zur Erstellung dieser obligatorischen Batteriepass-Anwendung, Dashboards sowie zur potenziellen Optimierung von Fertigungsprozessen hinsichtlich Effizienz, werden Energiedaten gemessen, verarbeitet, visualisiert und in verschiedenen Formen genutzt. Dies wird in der vorliegenden Arbeit durch mehrere aufeinanderfolgenden und teilweise miteinander verbundenen Aufgaben erreicht, die eingangs beschrieben und in den folgenden Kapiteln dargestellt werden. Zunächst wird der Stand der Technik bei der Herstellung von Traktionsbatterien mittels Literaturrecherche untersucht, um den allgemeinen Aufbau und die damit verbundenen Herausforderungen dieses Prozesses zu verstehen. Dies umfasst eine Beschreibung der wichtigsten Batteriekomponenten. Auch die wesentlichen Aspekte der Datenerfassung, -verwaltung und -qualität werden behandelt. Als nächstes wird das BIC beschrieben, um die Produktionsmöglichkeiten, Prozesse, einzelne Stationen und beteiligte Maschinen zu analysieren. Dieser Schritt ist entscheidend, um Prozesse und relevante Stakeholder zu identifizieren, die in verschiedenen Abschnitten und Anwendungen im Zusammenhang mit der Montage und Prüfung der Traktionsbatterien involviert sind. Das Herzstück dieser Arbeit ist die Energiedatenanalyse, bei der die zuvor genannte Produktion, Prozesse und beteiligten Maschinen hinsichtlich ihres Energieverbrauchs bewertet werden, um daraufhin die für anschließende Analysen benötigten Energieeinträge zu berechnen. Mit den Ergebnissen der Energieanalyse wird eine Ökobilanz durchgeführt, bei der das zuvor genannte Treibhauspotenzial anhand von Kohlendioxid-Äquivalenten im Zusammenhang mit den benötigten Energieeinträgen, Verbrauchsmaterialien und Prozessgasen identifiziert und quantifiziert werden kann, die für die Herstellung der zu prüfenden Traktionsbatterie erforderlich sind. Durch Befragung identifizierter Stakeholder können deren berufliche Bedürfnisse, relevante Kennzahlen und Leistungsindikatoren abgeleitet werden. Dies geschieht anhand eines Fragebogens, der aus vergangenen Forschungsprojekten am BIC abgeleitet ist. Die berechneten Daten und identifizierten beruflichen Bedürfnisse, relevanten Kennzahlen und Leistungsindikatoren werden verwendet, um Dashboard-Entwürfe zu erstellen. Diese Entwürfe dienen als Grundlage für zukünftige Ansätze zur Visualisierung relevanter Daten für spezifische Stakeholder zur Überwachung und Verbesserung (energetischer) Effizienz und Prozesse bei AVL. Als letzter Schritt wird die Regulierung durch die EU hinsichtlich des Batteriepass analysiert, um Handlungsempfehlungen abzuleiten, wie Daten in einen solchen Produktpass implementiert werden können. Die Ausgangssituation, das bestehende minimal funktionsfähige Produkt des digitalen Batteriepass und die für dessen Erstellung erforderlichen Daten werden beschrieben. Abschließend wird eine Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse gegeben, einschließlich eines Ausblicks und Empfehlungen für zukünftige (Forschungs-)Projekte im Bereich Batterieherstellung, Energie und Ökobilanzen im BIC der AVL.