Batterien für E-Fahrzeuge: Nachnutzung und Recycling

• Damit die Elektromobilität ökologisch- und sozial-verträglich umgesetzt wird, gilt es den Einsatz von Primärrohstoffen zu reduzieren.
• Das passiert, indem Akkus von Elektrofahrzeugen über einen längeren Zeitraum genutzt und nach ihrer Verwendung ein „Second Life“ bekommen oder sie recycelt werden.
• Einen wichtigen Impuls für das Recycling von Akkumulatoren soll die überarbeitete europäische Gesetzgebung geben.

Mit dem Einsatz von erneuerbaren Energien fahren elektrisch betriebene Verkehrsmittel lokal emissionsfrei und leisten damit einen wesentlichen Beitrag zur Mobilitätswende. Die Studie „Batterien für E-Fahrzeuge: Nachnutzung und Recycling“ des Umweltbundesamts zeigt auf, dass für die Ökobilanz von Fahrzeugen nicht nur lokale Emissionen relevant sind, sondern vor allem auch die Fahrzeugherstellung von Bedeutung ist. Bei Elektrofahrzeugen betrifft das besonders die verwendeten Ressourcen für die verbauten Akkumulatoren bzw. Batterien.

Relevante Eigenschaften von Akkumulatoren sind laut Studie: die Kapazität, die Anzahl möglicher Ladezyklen bis zu einer gewissen Restkapazität, die Lebensdauer, die Performance bei tiefen bzw. hohen Temperaturen und die spezifische Energiedichte. Bei der Energiedichte weist der Lithium-Ionen-Akku besonders große Vorteile gegenüber anderen Technologien auf. Mittelfristig ist laut Studie demnach davon auszugehen, dass keine Änderungen zu erwarten sind und auch in Zukunft fast ausschließlich Lithium-Ionen-Akkumulatoren zum Einsatz kommen werden.

Wie die Ökobilanz eines Lithium-Ionen-Akkus ausfällt, hängt von der Menge an eingesetzten Ressourcen (u.a. abhängig von der Masse des Fahrzeugs), der Akku-Lebensdauer und Nachnutzung ab. Der relevante Faktor von Batterien für E-Fahrzeuge ist die Höhe der benötigten Restkapazität (Herstellerabhängig, ca. 70 %), welche für Beschleunigungsvorgänge und hohe Reichweiten relevant ist. Die Restkapazität ist wiederum von einem Anwendungsprofil abhängig, sprich wie voll die Batterie in einem Ladezyklus aufgeladen wird. Laut Studie können bis zu 300.000 Kilometer mit einem Akku zurückgelegt werden, sofern der maximale Ladezustand auf 80 % beschränkt wird. Abgesehen von der Anwendung ist nach Studie die Lebensdauer des Akkus von der Außentemperatur abhängig. Umso wärmer die Batterieumgebung ist, desto weniger können vollständige Ladezyklen erreicht werden.

Durch die Nachnutzung von Lithium-Ionen-Akkus wird nicht nur die Produktion von neuen Akkus vermieden, sondern ebenfalls die Ökobilanz des elektrischen Fahrzeugs deutlich verbessert. Ist ein Akku für den Gebrauch in Fahrzeugen nicht mehr tauglich, kann er vielfältig weiterhin in einer Kreislaufwirtschaft eingesetzt werden. Mögliche Einsatzgebiete sind beispielsweise stationäre Energiespeicher wie Hausspeichersysteme, elektrische Infrastruktur bei Schnellladesäulen oder mobile Anwendungen für Fähren oder Elektrogeräte wie Laptops.

Ob die Nachnutzung oder das Recycling der Lithium-Ionen-Akkus ökologisch sinnvoller ist, steht laut Studie im Diskurs. Indem Akkus eine „Second-Life“-Funktion bekommen, werden wichtige Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel nicht dem Markt zugeführt. Andererseits wird durch die Nachnutzung Abfall reduziert, während eine Batterie nie zu 100 % recycelt werden kann. Gewöhnlich wird die Frage, ob es zur Nachnutzung oder zum Recyclen kommt, über ökonomische Betrachtung beantwortet. Dafür ist der Preis je kWh Kapazität ausschlaggebend. Sind diese Kosten hoch, wird die Second-Life-Anwendung rentabel. Ist das Recycling günstiger als die Beschaffung von Primärstoffen, wird sich laut Studie die Nachnutzung reduzieren. Dementgegen stehen wiederum aktuelle Entwicklungen in der Batterieherstellung, wo sich der Ressourcenverbrauch von kritischen Metallen wie Kobalt reduzieren soll.