Das Thema Elektromobilität bewegt momentan die Industrie, die Politik und die Verbraucher. Viele Dinge scheinen noch nicht geklärt und sind momentan in der Entwicklung, so auch das Thema Recycling und die Beschaffung der Rohstoffe für die eAutos. Doch ist es wirklich so schlimm? Gibt es Alternativen zur Weiterverwendung der Akkus? Wie ist die aktuelle Rohstofflage und können neue Technologien eventuell die eMobilität doch noch vom Sondermüll wegholen?

Sondermüll auf Rädern

Elektroautos fahren nur dank der mehrere Hundert Kilogramm schweren Batterien. Die Lithium Ionen Akkumaltoren besitzen eine hohe Energiedichte, weisen keinen nennenswerten Memory-Effekt auf und ertragen eine Vielzahl an Ladezyklen.

Wie lange, bzw. wie viele Kilometer, der Akku verwendet werden kann hängt von mehreren Faktoren ab. Dazu gehört das Fahr- und Ladeverhalten, ebenso wie die Temperatur oder die Qualität des Akkus. Die Leistung ist mit der Zeit rückläufig und die nutzbare Kapazität nimmt ab. Ab einer bestimmten Prozentzahl der Kapazität ist die Nutzung in Elektrofahrzeugen nicht mehr sinnvoll, da die nutzbare Kapazität dann sehr rasch abfällt.

Nachteilig sind die hohen Kosten und die mit der Produktion einhergehende hohe Umweltbelastung. Die Herstellung eines Lithium-Ionen-Akkus bedarf eines hohen Rohstoffaufwands. In einer durchschnittlichen Batterie kommen circa drei Kilogramm Lithium als Ladungsträger zum Einsatz. Dazu kommen einige Kilogramm Nickel, Mangan und Kobalt als Elektrodenmaterialien. (Quelle Stromschnell.de)

„Vor allem die in den Batterien verwendeten Metalle sind bei ihrer Gewinnung und Verarbeitung mit Treibhausgas- und Schadstoffemissionen verbunden. Deshalb und auch aus ökonomischen Gründen ist es wichtig, baldmöglichst effiziente Recyclingverfahren für ausgediente Batterien zu entwickeln und zu etablieren.“ Diplom-Physiker Julius Jöhrens vom Institut für Energie- und Umweltforschung (IFEU)

Rohstoffe

Laut der Untersuchung „Synthesepapier zum Rohstoffbedarf für Batterien und Brennstoffzellen“ des Berliner Thinktank Agora Verkehrswende und das Darmstädter Öko-Institut in ihrem Lithium wird der Bedarf an Kobalt, Nickel, Lithium und Grafit deutlich steigen. Von heute 35.000 produzierten Tonnen Lithium könnte der Bedarf  im Jahr 2030  rund 160.000 Tonnen betragen. „Es ist genug von allem da“, so Christian Hochfeld, Direktor von Agora Verkehrswende, jedoch steht der Bergbau, meist in Entwicklungsländern, in starker Kritik. Die Bevölkerung leidet oft unter verschmutzen Wasser, Ausbeutung und schlechten Arbeitsbedingungen.

Lithium

Lithium ist auf der Erde in vielen Bereichen zu finden. Es kommt in Erzen, Sedimentgesteinen, Salzseen und im Meerwasser vor. Momentan ist die kommerzielle Gewinnung jedoch hauptsächlich in geopolitisch weniger stabilen Regionen verordnet.

Kobalt

„Ein neuer Amnesty-Bericht zeigt, dass Elektronik- und Autohersteller ihre menschenrechtlichen Sorgfaltspflichten bei der Kontrolle der Kobalt-Lieferketten weiterhin vernachlässigen.“ Vorgeworfen wird den Konzernen nicht genug gegen Kinderarbeit in der Demokratischen Republik Kongo vorzugehen. In den Kobalt-Minen arbeiten laut Amnsety International  schon Kinder ab sieben Jahren. (Pressemitteilung Amnesty/Bericht)

Hier müssen also noch Nachbesserungen stattfinden, besonders wenn der Anstieg der Förderungen wie erwartet eintreten wird.

Garantie

Acht Jahre Garantie gibt es auf die Batterie des eGolf. Bei dem Tesla Model S sind es ebenfalls acht Jahre oder je nachdem, ob zuerst eine Kilometer Grenze überschritten wird:

  • 60 kWh – 200.000 km (125.000 Meilen)
  • 85 kWh – Unbegrenzte Kilometer/Meilen (Tesla)

Die Hersteller sehen die Angst vor einem vorzeitigen Defekt also als unbegründet oder so unwahrscheinlich, dass sie diesen auffangen können. Ausfälle während der Garantiezeit sind laut Nissan extrem selten. Nissan hat Zahlen veröffentlicht, die besagen, dass bisher nur drei kaputte Batterien bei dem meistverkauften Elektroauto, dem Leaf (200.000 verkaufte Stück), aufgelaufen sind.

Bei der bisherigen Anzahl an verkauften Elektroautos in Deutschland, am 1. Januar 2017 34.022 Fahrzeuge (Kraftfahrt Bundesamt), wird es noch ein wenig dauern,  bis eine signifikante Zahl von Batterien verschlissen ist. Jedoch zeigt die Entwicklung der Absatzzahlen auch einen erhöhten Bedarf, der die Masse an eAutos schnell steigen lassen könnte.

Was passiert am Lebensende der Batterie?

Die Frage die sich hier stellt, welches Lebensende der Batterie ist gemeint? Denn das Lebensende im Elektroauto muss nicht gleich dem Lebensende der Batterie kommen.

ReManufacturing

Eine Schwächung oder Beschädigung der Batterie kommt nicht immer dem Austausch gleich. Daimler hat den Vorgang „RePair“ entwickelt, der den Wechsel eines Moduls ermöglicht. Die Batterie, zB bei Volkswagen besteht aus 264 Zellen in 27 Modulen. Ist ein Modul kaputt, lohnt sich das ReManufacturing meist.

Second Life

Man kennt es vom Handy, die Akkudauer nimmt mit jedem Ladevorgang ab. Auch bei den Batterien der Elektroautos ist dies der Fall,  sind die Werte von 70-80% Kapazität unterschritten, gilt die Batterie für den Gebrauch im Fahrzeug als verschlissen. Trotzdem kann man die Batterie weiterverwenden. Der Verband der Elektrotechnik geht in einem Papier von einer erweiterten Lebensdauer von „20 Jahre und mehr“ aus.

BMW und Vattenfall wollen gemeinsam Lösungen finden um alte Akkus von Elektroautos zu verwenden. An der Nordsee soll überschüssiger Strom aus Windparks gespeichert und bei nicht ausreichendem Wind genutzt werden. (Pressemeldung Vattenfall)

Die geleasten Akkus von Renault werden nach der Lebensdauer für Ladestationen innerhalb des Projektes E-STOR weiter verwendet. Das Connected Energy Technical Centre in Norfolk bietet dabei die Speicherlösungen für Strom an. (E-STOR)

Daimler hat in einer größeren Kooperation einen 13 Megawattstunden (MWh) großen Speicher aus gebrauchten Smart- und Mercedes-Batterien gebaut. Laut Daimler ist er der „Weltweit größter 2nd-Use-Batteriespeicher (…) Insgesamt 1000 Batteriesysteme aus smart fortwo electric drive Fahrzeugen der zweiten Generation werden im westfälischen Lünen zu einem stationären Batteriespeicher gebündelt. „Ein wirtschaftlicher Betrieb ist angeblich noch mindestens zehn Jahre möglich (Pressemeldung Daimler)

Recycling – Wenn wirklich Schluss ist

Wenn die Batterie endgültig verschließen ist kommt sie zu einem Recycling-Betrieb. Metalle wie Kobalt, Kupfer und Nickel stehen dabei im Fokus. Lithium ist, entgegen häufiger Annahmen, nicht im Fokus der Rückgewinnung. Der Preis für Lithium ist niedrig. Bei großer Hitze werden die Materialien getrennt. Am Ende bleibt weniger als ein Prozent an Rückständen (Git Laborportal)

Die wahre Herausforderung ist jedoch nicht die Technik des Recycling, sondern zur verhindern, dass „den Elektroautos das gleiche Schicksal widerfährt wie teilweise unseren Autos oder Computern und Smartphones und sie massenhaft auf illegalen Wegen nach Afrika gebracht werden“, so Christian Hagelüken, Recyclingexperte von Umicore.

Die Recycling-Unternehmen bereiten sich heute schon auf effiziente und möglichst kostengünstige Prozesse für die Extraktion der teuren Materialien vor. „Der Wert von Lithiumcarbonat und natürlichem oder synthetischem Graphit hat sich in den letzten drei, vier Jahren verdoppelt bis verdreifacht, das Material ist damit neben Kobalt das wertvollste in Batterien für den Automobilbereich. Es gibt da Draußen große Werte, die in Zukunft recycelt werden können“, so Albrecht Melber von der deutschen Accurec Recycling GmbH im Gespräch mit Reuters.

Fazit

Steht es wirklich so schlimm um das Recyceln der Akkumaltoren von Elektroautos? Nein, denn wenn man die Batterien Produktion betrachtet stellt man fest, dass es einige Möglichkeiten für das Recyceln und Herstellen von Akkus gibt. Die Hersteller sind in Zusammenarbeit mit den Recyclingunternehmen gefordert, saubere Lösungen und Weiterverwendungsmöglichkeiten zu schaffen. Die derzeitige Situation löst keinen großen Ansturm auf die Recyclingunternehmen aus, sodass man genug Zeit haben dürfte, efiiziente und kostengünstige Lösungen zu schaffen.

Dabei sollte das Second Life der Batterien mitbetrachtet werden, sodass der Lebenszyklus einer Batterie maximal lang und effektiv ist. Betrachtet man die Hersteller in ihrer Forschung, so erkennt man verschiedene Alternativen zur Weiterverwendung der Akkus.

Die Rohstofflage ist laut dem Direktor von Agora Verkehrswende ausreichend. Jedoch hat man hier das Problem der Abbaugebiete. Internationale Richtlinien können hier Ausbeutung und Missbrauch verhindern. Was wir beim Kaffee und Kakao können, können wir auch bestimmt beim Abbau von anderen Rohstoffen.

 

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