Stromspeicher sind für die Energiewende unersetzlich. Kritik gibt es am umweltschädlichen Abbau der Rohstoffe. Doch mit neuen Rohstoffen und Verfahren ließe sich der Bedarf nachhaltig decken.
Zusätzlich wächst der Markt für Elektroautos stark. Diese hatten im Jahr 2020 weltweit noch einen Anteil von 4 % am gesamten Automarkt. Nach Schätzung der Internationalen Energieagentur (IEA) steigt der Anteil in diesem Jahr auf 18 %. Bis 2030 könnten laut EU etwa 30 Mio. Elektrofahrzeuge auf europäischen Straßen unterwegs sein.
Für die Batterien relevante Rohstoffe sind Kobalt, Lithium, Nickel, Mangan und Graphit. Problematisch ist nicht das weltweite Vorkommen: Nach einer Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) übersteigen sie den Bedarf. So liegen z.B. die weltweiten Lithiumressourcen bei 62 Mio. t, während Studien bis 2050 von einem kumulierten Lithiumbedarf von 14 bis 20 Mio. t ausgehen.
Zusätzlich könnten die in Europa verfügbaren Anlagen zum Batterierecycling ihr Volumen von derzeit 116.000 auf etwa 400.000 t pro Jahr bis zum Jahr 2030 erhöhen, zeigt der Report „Battery Monitor 2022“ der RWTH Aachen und der Unternehmensberatung Roland Berger.
Nicht nur Batteriehersteller, sondern auch Stahlkonzerne, Energieversorger und neuerdings Automobilhersteller sichern sich zunehmend den direkten Zugang von Rohstoffen wie Lithium schon im Herkunftsland mit eigenen Minen oder Direktverträgen mit den Rohstoffförderern. Das verknappt das Angebot.
„2021 war das erste Jahr, in dem die Kosten für Li-Ionen-Batterien gestiegen sind. Grund waren ein Engpass bei Materialien wie Kobalt und Lithium sowie ihre sprunghaft angestiegene Nachfrage“, erklärt Stefan Freunberger, Assistenz-Professor am Institute of Science and Technology Austria.
Das Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) arbeitet u.a. daran, Lithium aus dem Wasser über ein Ionensieb zu gewinnen. Das Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken will dagegen Li aus Meerwasser absondern.
Den Rohstoffbedarf könnte ebenfalls eine längere Lebensdauer der Batterien senken. Im Forschungsprojekt SPARTACUS nutzen Forschende des Fraunhofer ISC unterschiedliche Sensoren, die den internen Status der Batteriezellen beobachten. Mit den Daten kann das Batteriemanagement-System Lade- und Entlade-Prozesse optimieren und die Belastung einzelner Zellen im Batteriemodul minimieren.
Autobatterien haben nach Schätzung des Teilegroßhändlers für Fahrzeuge LKQ eine Lebensdauer von 10 bis 14 Jahren, bevor sie ausgemustert werden müssen. „Im Jahr 2030 erwarten wir europaweit rund 34 Millionen Hochvoltbatterien in batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugen“, erklärt Christoph Schön, E-Mobility Innovation Manager bei LKQ Europe.
Eine mögliche Zweitverwertung („Second-Life“) ist der Einsatz als stationäre Batterie. Die Agentur für Erneuerbare Energien hat dazu das Projekt FluxLiCon mit Partnern aus Forschung und Wirtschaft gestartet. Ziel ist ein modularer Energiespeicher aus Second-Life-Batterien in Kombination mit einer Netzintegration für erneuerbare Energien. Das Fraunhofer ISI dagegen erwartet, dass nur ein Bruchteil der ausgemusterten Fahrzeugbatterien technisch noch so intakt ist, dass es ein zweites Leben erhält. Das Gros dagegen müsste recycelt werden.
Zum verstärkten Recycling könnte auch die EU-Batterieverordnung verpflichten: Ab 2031 gelten zusätzlich Rezyklat-Quoten für große Fahrzeug- und Industriebatterien bei Blei, Kobalt, Lithium und Nickel. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert mit über 16 Mio. € die Entwicklung eines ganzheitlichen Recyclingansatzes für Lithium-Ionen-Batterien im Projekt „LiBinfinity“.
In anderen Ländern ist man bereits weiter: Das Unternehmen Ecobat baut seine dritte Lithium-Ionen-Batterie-Recyclinganlage und gleichzeitig die erste in Nordamerika. Das Werk in Casa Grande, Arizona, wird zunächst ca. 10 000 t recyceltes Material pro Jahr produzieren.
Die Auflistung zeigt: Die Batterie der Zukunft wird nicht unbedingt ein Lithium-Ionen-Akku sein. Und wenn, dann muss das Lithium nicht unbedingt unter schlechten Umweltbedingungen aus Südamerika gewonnen werden. von Hinrich Neumann