Rohstoffe – Die Achillesferse der Energiewende?

Der globale Ausbau erneuerbarer Energien hat in den letzten Jahren deutlich Fahrt aufgenommen, getragen vor allem von einem PV-Boom. In nur drei Jahren zwischen 2021 und 2024 hat sich global installierte PV-Kapazität von knapp 1 Terrawatt (TW) auf ca. 2,2 TW mehr als verdoppelt. Aber auch Windenergie ist im selben Zeitraum von ca. 0,8 TW auf ca.1,2 TW und somit um etwa 50% gewachsen, während sich die installierte Kapazität bei Batteriespeichern auf etwa 160 GW verfünffacht hat. Während diese Zahlen schon beeindruckend sind, stehen wir hinsichtlich der internationalen Klimaziele und dem rasanten Wirtschaftswachstum in Asien und Afrika allerdings erst ganz am Anfang einer jahrzehntelangen Entwicklung. Laut IEA Net Zero by 2050 Roadmap, wären insgesamt zumindest 26 TW installierte erneuerbare Erzeugungskapazität notwendig, eine Zahl, welche allerdings hinsichtlich des regelrecht explodierenden Energiebedarfs für Rechenzentren mittlerweile wohl angehoben werden muss.

Was in diesen Prognosen und Plänen oft verloren geht, ist die kaum vorstellbare Quantität an Rohstoffen, welche abgebaut und verarbeitet werden müssen, um so viele Anlagen überhaupt zu bauen und installieren zu können. Schätzungen variieren aufgrund unterschiedlicher Annahmen bei Technologieentwicklung, Effizienzgewinnen oder genauer Ausbaupläne einigermaßen. Doch wenn man beispielsweise für Photovoltaik auf Basis der Szenarien von IEA, EMBER oder IRENA einen globalen Ausbau bis zu etwa 20 TW Kapazität bis zur Mitte des Jahrhunderts annimmt, ergeben sich nur für diese Technologien erforderliche Rohstoffmengen in schwindelerregenden Größenordnungen: 50-90 Millionen Tonnen Silikate, Hunderttausende Tonnen Silber, 20-80 Millionen Tonnen Kupfer, Hunderte Millionen Tonnen Glass oder Aluminium sowie Hunderttausende Tonnen seltener Erden und spärlich vorhandener, aber kritischer Elemente wie Cadmium, Tellurium, Indium usw. Ein ähnliches Bild ergibt sich bei der Windkraft, Batterien oder bei der Elektromobilität, welche den geschätzten Bedarf dieser Rohstoffe – zusätzlich zur bestehenden Nutzung für Bautätigkeit, Industrieproduktion etc. – in gewaltige Höhen schraubt.

So ist es nicht überraschend, dass vermehrt drei entscheidende Schlüsselfragen gestellt werden: (1) Gibt es überhaupt derartige, zu wirtschaftlich sinnvollen Preisen abbaubare, Mengen dieser Rohstoffe, (2) Haben wir derzeit die Kapazitäten sie in ausreichenden Mengen abzubauen und zu verarbeiten und (3) Wo sind diese Kapazitäten und wer kontrolliert sie?

Um diese Fragen zu beantworten, ist es notwendig die weltweit verwobenen Wertschöpfungsketten bei einzelnen Rohstoffen im Detail zu betrachten. Wenn von Rohstoffreserven die Rede ist, handelt es sich um nachgewiesene Vorkommen im Boden, welche möglicherweise bereits abgebaut werden oder physisch vorhanden sind aber nicht angetastet werden (etwa aus mangelnder Wirtschaftlichkeit oder Gründen des Umweltschutzes). Die Erzeugung bzw. Produktion eines Rohstoffes entspricht wiederum dem eigentlichen Abbau des Rohstoffes, welcher dann entweder vor Ort weiterverarbeitet wird oder etwa als Erz oder Rohmaterial für weitere Behandlung, Aufbereitung oder Verfeinerung verschifft wird. All diese Schritte können innerhalb eines Staates liegen, häufig sind sie allerdings über mehre Staaten verteilt. Ein Land kann also reiche Vorkommen eines Elements haben, aber als Produzent am Weltmarkt keine Rolle spielen, gleichzeitig kann ein Staat einen großen Teil der globalen Erzeugung beinhalten, ohne Kapazitäten zur Verfeinerung oder Weiterverarbeitung zu haben. Folglich kann auch ein Staat ohne nennenswerte eigene Vorkommen als Endverarbeiter eines Elements den Weltmarkt dominieren.

Knappheit und die damit einhergehenden Preisanstiege können durch Engpässe bei all diesen Schritten der Wertschöpfungskette bestehen – auch durch Krisen in Erzeugerländern oder bewusste politische Maßnahmen wie Exportbeschränkungen oder Zölle. Analysen wie der jährliche Global Critical Minerals Outlook der Internationalen Energieagentur, der Transition Metals Outlook von Bloomberg oder der Minerals for Climate Action Report der Weltbank identifizieren eine Reihe von Schlüsselrohstoffen für die Energiewende, wo sich die Situation teilweise deutlich unterscheidet – es aber auch gemeinsame Nenner gibt.

• Seltene Erden: Seltene Erden ist ein Sammelbegriff für insgesamt 17 ähnlicher Elemente, welche aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften für eine Reihe von Anwendungen bei Windkraft, Elektromobilität oder Mikroelektronik nahezu unersetzlich sind (etwa als Magneten, Korrosionsschutz, Leiter etc.). Trotz ihres Namens sind seltene Erden nicht unbedingt unauffindbar, mit geschätzten Reserven von über 100 Millionen Tonnen, welche über den gesamten Erdball verteilt sind und grundsätzlich für die Anforderungen der Energiewende in der Größenordnung von wenigen Millionen Tonnen ausreichend sind. Doch obwohl China nur 44% der gesicherten Reserven besitzt, dominiert China mit 70% sowohl den globalen Abbau als auch die Verfeinerungskapazität mit 85%, was ihnen de facto Kontrolle über den Weltmarkt gibt.
• Kupfer: Kupfer ist für Leitungen, Elektromotoren und Generatoren unersetzlich, weshalb bis zur Mitte des Jahrhunderts Hunderte Millionen Tonnen allein für die Energiewende benötigt werde. Es steigt aber neben der Anwendung im Energiesektor auch in vielen anderen Bereichen der Bedarf, etwa in Industrie oder Baugewerbe. Im Gegensatz zu den Seltenen Erden besteht hier dementsprechend tatsächlich das Risiko, dass der rasant steigende Bedarf die jährliche Kupfererzeugung von ca. 22 Millionen Tonnen pro Jahr bald überflügelt. Die bekannten Reserven von ca. 900 Millionen Tonnen (größte Vorkommen Chile, Peru und Australien) könnten möglicherweise zu gering sein, wobei die größten und hochwertigsten Vorkommen bereits ausgeschöpft werden und nur noch jene von vergleichsweise niedrigerer Qualität oder in entlegenen Regionen übrigbleiben – was wiederum den Abbau und Verarbeitung energie- und kostenintensiver macht. Investitionen in neue Bergbauprojekte sowie Exploration stagnieren seit Jahren, weshalb in den nächsten Jahrzehnten - trotz des rapide steigendem Bedarfs - der Abbau und die Verarbeitung von Kupfer auf unter 20 Millionen Tonnen sinken wird. Aber auch Umweltbedenken und der hohe Wasserbedarf bei der Verarbeitung bremsen neue Projekte. Obwohl Kupfer vergleichsweise leicht zu recyceln ist, kann so nur 17% des globalen Bedarfs gedeckt werden. Aufgrund dieser kritischen Situation warnen IEA, Weltbank und andere Institutionen eindringlich vor einer drohenden Kupferknappheit, welche die globale Energiewende deutlich bremsen könnte.
• Silber: Bei Silber besteht ebenfalls ein erhebliches Risiko für Knappheit. Das Edelmetall wird vor allem für Photovoltaik genutzt und der Bedarf allein hierfür wird je nach Schätzung 50-80% der globalen Reserven von ca. 530000 Tonnen beanspruchen. Diese Reserven und der derzeitige Abbau sind über die gesamte Welt verteilt, wovon etwa ein Sechstel jeweils in Mexico und Peru gelegen sind. Auch hier wurden ergiebigere Vorkommen längst erschöpft, weshalb auch die Kosten für die Gewinnung und Verarbeitung steigen.
• Nickel: Bei Nickel ist der Ausblick weit weniger düster. Das Metall ist für Elektromobilität, Batterieerzeugung und verschiedene Wasserstoffanwendungen von erheblicher Bedeutung, der geschätzte Bedarf von 10-20 Millionen Tonnen für die Energiewende scheint allerdings bei bekannten Reserven von über 100 Millionen Tonnen machbar. Große Nickelvorkommen gibt es in Indonesien, Australien, Brasilien oder Russland, während Indonesien bei Abbau und Verarbeitung Weltmarktführer ist. Trotzdem mahnt die IEA neue Investitionen ein, da die Erzeugung bestehender Projekte stagniert und bald vom steigenden Bedarf übertroffen wird.
• Lithium: Trotz einiger Fortschritte bei der Natriumbatterie werden Lithium-Ionen-Batterien auf absehbare Zeit den Löwenanteil des rapide wachsenden globalen Batteriemarktes darstellen, sowohl bei der Elektromobilität als auch bei stationären Anwendungen. Allerdings droht auch hier sowohl aufgrund von limitierten Reserven, zu geringer Verarbeitungskapazitäten und der dominanten Rolle Chinas eine Knappheitssituation. Weltweit sind derzeit knapp 100 Mio Tonnen Lithiumreserven bekannt, welche vor allem in Chile, Australien, Argentinien und China liegen, allerdings liegt der jährliche Abbau nur bei etwa 200.000 Tonnen, was schon für den derzeitigen Bedarf kaum ausreicht. Bei der Weiterverarbeitung nimmt China eine dominante Rolle ein, über 70% des globalen Lithiums enden nach Abbau hier.
• Kobalt: Bei dem für Batteriekathoden wichtige Kobalt ist die Situation ähnlich. Etwa die Hälfte der globalen Vorkommen in der Höhe von rund 8-11 Millionen Tonnen befinden sich in der Demokratischen Republik Kongo, der Rest vor allem in Australien, Indonesien und Russland. Dreiviertel der globalen Erzeugung findet im Kongo statt, meist unter furchtbaren humanitären Bedingungen, wie beim Lithium folgt in der Regel ein Weitertransport nach China, wo zwei Drittel des globalen Kobalt weiterverarbeitet werden. Anzumerken ist allerdings auch, dass Kobalt vielseitig einsetzbar ist, und über die Hälfte nicht für Batterien genutzt wird. Für die Energiewende wird ein Gesamtverbrauch von 2-5 Millionen Tonnen geschätzt, was hinsichtlich der bestehenden Reserven machbar scheint, jedoch sind politische Instabilität und die bestehenden Arbeitsbedingungen im Kongo Grund zur Sorge.
• Graphit: Graphit (oder Grafit) ist unter anderem auch für die Erzeugung von Batterien von großer Bedeutung für die Energiewende, bekannte Vorkommen von etwa 300 Millionen Tonnen befinden sich über die ganze Welt verteilt, aber vor allem in China, der Türkei, Brasilien oder Madagaskar. Doch sowohl beim Abbau als auch bei der Verarbeitung ist China bei 83% bzw. 95% des Weltmarktes einsame Spitze. Während also die globalen Vorkommen den geschätzten Verbrauch für die Energiewende von etwa 50-70 Millionen Tonnen grundsätzlich decken könnten, findet der Abbau und die Verarbeitung von Graphit fast ausschließlich in China statt.
• Weitere wichtige Rohstoffe für die Energiewende: Die oben genannten Rohstoffe dominieren aufgrund von möglicher Knappheit und geopolitischer Bedenken die öffentliche Diskussion. Trotzdem stellen sie nur einen Bruchteil der materiellen Erfordernisse der Energiewende dar. Mehrere Milliarden Tonnen Sand werden für die Energiewende weltweit etwa zu Betonpfeilern für Windkraftanlagen oder zahllose PV-Glaspanelen verarbeitet werden müssen, Hunderte Millionen Tonnen Aluminium zu allen erdenklichen elektronischen Anwendungen und abertausenden Kilometern Leitungen, während mehrere Milliarden Tonnen Eisen bzw. Stahl alles von Windturbinen bis Hochspannungsleitungen tragen werden. Genaue Zahlen fehlen hier, vor allem weil globale Reserven für diese Ressourcen noch mal um ein Vielfaches größer sind. Es gibt allerdings auch weitere unterbeleuchtete, seltene Elemente wo Knappheit oder chinesische Dominanz ein Problem darstellen könnte. Gallium wird etwa bei bestimmten PV-Elementen sowie in der Mikroelektronik aufgrund hervorragender Leitfähigkeit eingesetzt, allerdings übersteigt der prognostizierte Bedarf die globalen Reserven deutlich – und die Erzeugung und Verarbeitung liegt zu etwa 98% in China. Ähnlich ist es bei Germanium, Indium oder Wolfram, wo China zwar nur einen Teil der globalen Reserven kontrolliert, aber den Abbau und die vor allem die Verarbeitung komplett dominiert.

Diese Elemente, wie auch die Situation bei den vorhin im Detail besprochenen Rohstoffen sind illustrativ für die Situation am Weltmarkt: China selbst besitzt meist nur einen Teil der globalen Reserven, ist aber beim Abbau deutlich überrepräsentiert und dominiert die Endverarbeitung. Hinzu kommt, dass ein erheblicher Teil des Rohstoffabbaus außerhalb Chinas mittlerweile von chinesischen Bergbaugiganten wie Jiangxi Copper, Zijin Mining oder CMOC Group kontrolliert wird und so für einen konstanten Rohstoffstrom in Richtung China sorgen. Die weltweite Abhängigkeit von China bei der Energiewende betrifft dementsprechend die zunehmend gesamte Wertschöpfungskette, von Rohstoffabbau bis zum fertigen Solarmodul oder neuer Batterie. Die Elektrifizierung der Welt im 21. Jahrhundert ist immer fester in chinesischer Hand.

Bei einer Analyse der Rohstoffströme für die Energiewende scheint Europa vollkommen abwesend. Dies betrifft einerseits den Rohstoffabbau selbst: Es gibt es grundsätzlich keine international relevante europäische Montanindustrie mehr, kein einziges der größten 50 Bergbauunternehmen der Welt ist aus der EU. Es gibt zwar vereinzelt Vorkommen von internationaler Relevanz in Europa, diese werden allerdings in der Regel entweder von internationalen Konzernen abgebaut (um dann ohnehin in China weiterverarbeitet zu werden) oder aus Gründen des Umweltschutzes gar nicht erst angetastet. Andererseits ist Europa auch bei der Weiterverarbeitung bzw. Aufbereitung von für die Energiewende relevanten Rohstoffen und wenig mehr als ein Rundungsfehler – entsprechende Prozesse sind energieintensiv, schmutzig und brauchen teilweise erhebliche Mengen Wasser und sind dementsprechend abgewandert oder im Vorhinein woanders entstanden.

Dies hat zu einer bedauernswerten Situation geführt: Europa hat sich die zwar die Energiewende und die Reduktion von energiepolitischen Abhängigkeiten zur obersten Priorität gemacht, sich aber in den letzten Jahrzehnten aus der gesamten diesbezüglichen Wertschöpfungskette herausdrängen lassen und in die umfassende Abhängigkeit von China begeben, welche kaum rückgängig gemacht werden kann.

Die globale Energiewende wird gewaltige Mengen von Rohstoffen verschlingen, welche zumeist grundsätzlich ausreichend vorhanden sind, aber in einigen Fällen wie Kupfer, Silber oder Gallium ohne signifikante Investitionen in Exploration und neue Minen tatsächlich knapp werden könnten. Relevante Rohstoffvorkommen sind über den Erdball verteilt, allerdings hat es China geschafft, vor allem bei der Rohstoffverarbeitung eine fast umfassende Dominanz zu erreichen. Europa hat kaum relevante Vorkommen, keine international relevante Montanwirtschaft und keine nennenswerten Kapazitäten zur Verarbeitung und Verfeinerung von Rohstoffen. Dementsprechend sind sämtliche europäische energiepolitische Ziele nun völlig von einer chinesisch dominierten Rohstoffwirtschaft ausgeliefert.