Mo - Fr 10:00 - 16:00 Uhr  Emil-Hoffmann-Straße 55-59, D-50996 Köln

Die Elektroauto-Debatte: Wie nachhaltig sind E-Auto-Batterien?

INSIDE TESLA GASTBEITRAG

Moritz Kopp - inside Tesla Donnerstag, 4. November 2021 von Moritz Kopp - inside Tesla

Die Elektroauto-Debatte:

Wie nachhaltig sind E-Auto-Batterien?

Einer der wichtigsten Nachhaltigkeitsfaktoren, die beim Kauf eines Elektroautos zu berücksichtigen sind, ist die Umweltverträglichkeit der Batterien.

Die Nachhaltigkeit von Elektroauto-Batterien ist für viele Menschen eine wichtige Frage. Die Vorteile eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs liegen auf der Hand, aber was ist mit den Auswirkungen auf die Umwelt?

Wie lange halten diese Batterien und wie viel Strom braucht man, um sie aufzuladen? Was sind die Alternativen, wenn der Strom ausgeht?

Auf diese Fragen gibt es einige mögliche Antworten und jede Menge Entwicklungen. Die E-Auto-Branche ist noch jung – dementsprechend gab es in den letzten Jahren viele Sprünge bezüglich Forschung und Technologie.

In diesem Beitrag beleuchten wir die Nachhaltigkeit von Elektroautos unter Berücksichtigung der Punkte Verwendung vonKobalt, Batterie-Chemie sowie Recycling und sehen uns an, wer derzeit die Geschicke der Batterieproduktion bestimmt.

Warum überhaupt Elektroautos?

Der kometenhafte Anstieg der Nutzung von Elektrofahrzeugen hat Ausmaße angenommen, die selbst Experten nicht vorausgesehen haben.

Aber was hat es mit der Besessenheit mit elektrisch betriebener Mobilität und Massenverkehr auf sich?

Zunächst einmal ist die Kritik gegen die großen Ölkonzerne und die Produktion fossiler Brennstoffe für Verbrenner-Fahrzeuge nichts Neues. Fossile Brennstoffe sind ein wesentlicher Treiber des Klimawandels. Bei ihrer Verbrennung entsteht Kohlendioxid, das die Wärme in unserer Atmosphäre einschließt und zur globalen Erwärmung und dem damit verbundenen Klimawandel führt.

Die Kohlenstoffemissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe für die Stromerzeugung oder den Verkehr machen etwa 75 % aller Treibhausgasemissionen in den USA aus – ohne die Berücksichtigung der Verwendung in Privathaushalten, wie etwa das Heizen mit Erdgas.

Mit dem Aufkommen des Elektroautos wurde eine Lösung für dieses drohende (und wachsende) Problem gefunden. Elektroautos stellen eine umweltfreundlichere Energielösung dar, die den Verbrauchern eine effektive Möglichkeit bietet, im Vergleich zu Benzinautos zu reisen und dabei einen geringeren Kohlenstoff-Fußabdruck zu hinterlassen.

In der Vergangenheit fehlte es den Elektroautos aber an verschiedenen Eigenschaften, um sie zum Mainstream zu machen. Zu Beginn waren die Elektroautos von großen Herstellern wie Toyota und Chevy einfach nicht der Renner.

Frühe Elektroautos hatten entweder nicht die nötige Reichweite für eine realistische Nutzung oder sie waren nicht attraktiv genug, um die Kunden davon zu überzeugen, ihr hart verdientes Geld für ein Auto auszugeben, das eher wie ein schlecht gestaltetes Spielzeug als wie ein schönes Auto aussah.

Toyota erlebte den ersten Erfolg des Hybrid-Elektroautos mit dem Toyota Prius, dem ersten Elektroauto, das echten Mainstream-Status erreichte.

Viele Autoliebhaber waren jedoch nicht begeistert, denn dem Prius fehlte noch immer der „Coolness-Faktor, der heutzutage so viele Autofahrer anlockt.

Der Prius sah gar nicht so schlecht aus, aber er sah einfach nicht cool aus. Ganz zu schweigen davon, dass es dem Elektroauto an Geschwindigkeit und Reichweite fehlte, zwei Faktoren, die auch für die meisten Käufer bei der Autowahl die relevantesten sind.

Tesla konnte all das unter der Leitung von Elon Musk mit größerer Reichweite, höheren Geschwindigkeiten und einem eleganteren Design ändern.

Als auf YouTubeplötzlich Videos die Runde machten, in denen Teslas Konkurrenten wie Corvette und Lamborghini bei Rennen auf der Rennstrecke regelmäßig die Rücklichter zeigten, wurden alle auf Tesla und die Idee eines reinen Elektroautos aufmerksam. Die Offenheit für Alternativen zum Verbrenner stieg.

Schließlich war das Elektroauto nun „cool“.

Die Elektroautos haben also die Verbrauchertests bestanden, die Idee des Elektroautos wuchs und viele begannen, es als neue Normalität für die Fortbewegung zu akzeptieren.

Elektrofahrzeuge sind eine Schlüsseltechnologie zur Eindämmung des Ölverbrauchs und zur Bekämpfung des Klimawandels, aber je beliebter sie werden, desto mehr Bedenken gibt es sowohl von Regierungsvertretern, die sie aus Umweltschutzgründen fordern, als auch von Autoherstellern, die wirtschaftlich stark auf benzinbetriebene Fahrzeuge angewiesen sind.

Es wird erwartet, dass eine riesige Flotte von Elektrofahrzeugen die Straßen der meisten westlichen Länder beherrschen wird, da die Autohersteller und Regierungen versprechen, den E-Auto-Anteil ihrer Produktion zu erhöhen. Experten sagen voraus, dass bis 2030 145 Millionen Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs sein werden.

Diese Autos tragen zwar zur Verringerung der Emissionen bei, enthalten aber auch eine potenzielle Herausforderung für die Umwelt: die Batterien, die sie antreiben.

Wenn es um die Emissionen während des gesamten Lebenszyklus geht, haben Elektrofahrzeuge zwei wesentliche Vorteile gegenüber konventionell betriebenen Fahrzeugen: Sie sind im Betrieb sauberer, da sie mit erneuerbaren Energiequellen aufgeladen werden können, was ihren Kohlenstoff-Fußabdruck erheblich verringert; außerdem entfällt der Verbrauch fossiler Brennstoffe vollständig, da die Batterien ausschließlich mit Strom betrieben werden.

Wie bei allen neuen Technologien müssen wir uns nun auf die Auswirkungen vorbereiten, die diese neue Technologie in größerem Maßstab haben wird, insbesondere auf die Frage, wie die Nachhaltigkeit der Elektroauto-Batterien in Zukunft aussehen wird.

Damit diese Umstellung von fossilen Brennstoffen auf Elektrofahrzeuge nicht nur aus ökologischer, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht gelingen kann, müssen die Punkte Konzeption, Produktion und Recycling der Batterien stetig optimiert werden.

Ohne Batterien gibt es keine Elektrofahrzeuge. Wie können die Hersteller von Elektroautos also die globalen Auswirkungen bewältigen und gleichzeitig hochwertige Batterien liefern, um die Nachfrage zu decken?

Chemie der Elektroauto-Batterie (LFP-Batterien)

Ursprünglich waren Elektroautos mit Blei-Säure-Batterien ausgestattet, ähnlich wie eine herkömmliche Autobatterie, die beim Starten eines Autos verwendet wird.

Diese schweren, ineffizienten Batterien sind immer noch in herkömmlichen Automotoren zu finden, aber die Batterien für Elektroautos sind inzwischen viel weiter entwickelt. Der heutige Standard ist eine Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie (LFP).

Lithium-Ionen-Batterien sind die derzeit beliebteste Batterietechnologie auf dem heutigen Markt.

Sie bieten eine stabile Energieversorgung, eine hohe Zyklenfestigkeit und eine große Speicherkapazität, was sie perfekt für den Einsatz in Elektrofahrzeugen macht.

Lithium-Ionen fließen während der Entladung von einer Anode zur Kathode und durchqueren dabei verschiedene Materialien wie Grafitr die positive und negative Seite.

Alle Versionen enthalten Kobalt auf einer Seite in der Nähe der entsprechenden Anionen, allerdings in unterschiedlichen Mengen, je nachdem, welche Batteriechemie verwendet wird.

Aber genau hier liegt das Problem des heutigen ethischen Elektroauto-Marktes und seines Potenzials für Nachhaltigkeit.

Problematische Elemente von Elektroauto-Batterien

Ein Aspekt des Erfolgs von Elektroautos ist die hohe Effizienz und Leistung der Lithium-Ionen-Phosphat-Batterie.

Eine der wertvollsten Ressourcen der Erde, Kobalt, wird abgebaut, um ein hochbelastbares Elektrodenmaterial herzustellen, das die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien erhöht.

Kobalt ist heute in den meisten handelsüblichen Lithium-Ionen-Batterien enthalten, – aber es hat seinen Preis. Der wertvolle Rohstoff wird mit Menschenrechtsverletzungen in Verbindung gebracht, u. a. mit Kinderbergbau. Elektronik- und Autohersteller wurden deshalb bereits häufig von Menschenrechtsorganisationen kritisiert.

Bei jedem wertvollen Rohstoff, der abgebaut wird, ist der Preis oft eine erhöhte Umweltbelastung. In diesem Fall ist es die Sorge um Kinderzwangsarbeit und menschenunwürdige Arbeitsbedingungen.

Das Problem, das sich bei diesen Batterien auftut, ist die Tatsache, dass sie sich stark auf die kobalthaltigen Teile im Inneren der Batterie verlassen.

Das Kobalt- und Batterie-Dilemma stellt eine Weggabelung für die Zukunft der Elektrofahrzeuge dar.

Die Batteriehersteller suchen nach Alternativen, die trotz ähnlicher Leistung oder Kapazität unter besseren Bedingungen produziert werden können.

Tesla entsorgt „Blutdiamanten unter den Akkus

Als Reaktion auf Bedenken hinsichtlich der ethischen Vertretbarkeit des Kobaltabbaus, insbesondere in der Demokratischen Republik Kongo (DRC),twitterte Elon Musk, dass Tesla kein Kobalt mehr für seine Batteriekomponenten verwenden werde – einschließlich der daraus hergestellten Legierungen.

Elon Musk machte deutlich, dass das Unternehmen langfristig auf ältere und billigere Lithium-Eisenphosphat-Zellen umsteigen will. Er bemerkte: „Und das ist eigentlich gut, denn es gibt reichlich Eisen auf der Welt.“

Musk hat angedeutet, dass Tesla plant, mehr Batterien aus eisenbasierten Brennstoffen wie Nickel oder sogar einfachem Aluminium herzustellen, wodurch sie viel länger halten würden als die derzeitigen Modelle und dennoch eine Energiedichte aufweisen würden, die mit der besten heutigen Lithium-Ionen-Technologie vergleichbar ist.

Musks Entscheidung kam, nachdem viele Menschen auf Twitter ihre Verachtung für die Art und Weise, wie Kobalt abgebaut wird, und für die Gefahren, die mit der Arbeit dort verbunden sind, zum Ausdruck gebracht hatten.

Aber wie sieht die Lösung aus, wenn umweltschädliche Ressourcen wie Kobalt wegfallen?

Recycling von Elektroauto-Batterien

Das Batterierecycling wird bei der Diskussion über die Umweltvorteile von Elektrofahrzeugen häufig außer Acht gelassen.

Seit Jahren arbeitet E-Auto-Pionier Tesla etwa mit Drittanbietern zusammen, die sich darauf spezialisiert haben, gebrauchte Akkus in wertvolle elektrische Komponenten wie Lithium-Ionen-Polymer-Batterien umzuwandeln, die alles von Laptops bis hin zu Autos antreiben können.

rzlich kündigte Tesla Pläne für ein groß angelegtes Batterierecycling an und behauptet, dass mit dieser neuen Technologie bis zu 90 Prozent (oder mehr) der natürlichen Ressourcen wie Metalle und Kunststoffe, die bei der Lagerung verwendet werden, zurückgewonnen werden können.

Redwood Materials, ein vom Tesla-Mitbegründer JB Straubel ins Leben gerufener Batterie-Recycler, baut seine Aktivitäten in Nevada aus und plant eine verstärkte Rückgewinnung von Lithium-, Kobalt- und Nickellegierungen, die im Anschluss ebenfalls wieder in den Warenkreislauf gebracht werden sollen.

Das Unternehmen gibt an, dass es in den kommenden Jahren „Hunderte von Millionen" Dollar für die Ausweitung dieses Prozesses ausgeben wird. Wie viel genau, ist derzeit jedoch noch unklar.

Dass Recycling einen wesentlichen Beitrag dazu leisten kann, Elektroautos noch umweltfreundlicher und die Komponenten langlebiger zu machen, wird von den Größen der Industrie stark ins Visier genommen.

Wichtige Akteure bei Elektroauto-Batterien (CATL, LG Chem)

Wenn von Elektroautos und Batterieherstellung die Rede ist, klingt dies für viele zunächst abstrakt. Wer steckt hinter den riesigen Fabriken, wo täglich mehrere Zehntausende Batterien vom Band Rollen?

CATL ist zum Beispiel einer dieser großen Batteriehersteller. Das Unternehmen aus China hat kürzlich einen Großauftrag von Tesla erhalten, der die Batterieproduktion bis zum Jahr 2025 sichert.

CATL hat angekündigt, dass sie ihre kobaltfreien Lithium-Eisenphosphat-Zellen für die Elektroautos von Tesla liefern werden.

Dies ist ein Schritt nach vorn in der langfristigen Zusammenarbeit zwischen beiden Unternehmen, die maßgeblich die E-Auto-Branche prägen. Es trägt dazu bei, die Produktqualität und die Produktionskapazitäten für umweltverträglichere Batterien von CATL zu stärken und gleichzeitig mehr Aufträge von einem der innovativsten Automobilhersteller zu erhalten.

Das südkoreanische Unternehmen LG Chem verdoppelt seine Produktion von Batteriezellen für Elektrofahrzeuge von Tesla in China, um mit dem Wachstum des US-Unternehmens auf dem asiatischen Automarkt im nächsten Jahr Schritt halten zu können.

Das Hochfahren der Produktion der Hersteller bedeutet, dass die Nachfrage der Bevölkerung nach E-Autos ungebremst ist. Das Streben nach kobaltfreien Optionen zeigt auch, dass hierbei Wert auf ethische Punkte gelegt wird.

Die Zukunft der Elektroauto-Batterien

Wie Sie vielleicht bereits wissen, haben große Unternehmen Produktionslinien in Betrieb genommen, die ausschließlich auf den Eintritt in den Wettbewerb um Elektrofahrzeuge ausgerichtet sind.

Da der Markt für Elektrofahrzeuge weiter wächst, richten die Automobilhersteller ihre Aufmerksamkeit verstärkt auf die Entwicklung nachhaltiger Lösungen für Elektrofahrzeugbatterien.

Es ist gut zu wissen, dass aus recycelten Lithium-Ionen-Materialien markttaugliche Leistungen erzielt werden können. Doch noch wichtiger ist, dass weiterhin in alle Richtungen geforscht wird, um Technologien und Innovationen konstant voranzutreiben.

So hat einerzlich von Professor Yan Wang am Worcester Polytechnic Institute durchgeführte Studie gezeigt, wie ein offenes Zellpolymer mit ähnlicher Dichte wie brandneue, im Labor hergestellte Polymere hergestellt werden kann. Dies geschieht unter Verwendung neu abgebauter Mineralien, die eine nachhaltigere Perspektive bieten als der derzeitige kobaltgetriebene Batteriemarkt.

Dies ist eine fantastische Nachricht, da in diesen Tagen mehr und mehr Menschen Elektroautos fahren statt der traditionellen Kraftstofffahrzeuge. Obwohl Elektroautos noch nicht perfekt sind, gibt es bereits jetzt vielversprechende Ansätze, die in den nächsten Jahren weiterentwickelt und schließlich implementiert werden können.

Unternehmen wie Tesla haben begonnen, in Nachhaltigkeitsinitiativen zu investieren, um ein Gleichgewicht zwischen dem Wunsch nach einer Verbrenner-Alternative und umweltfreundlicher Batterietechnologie zu finden.

Mit einem großen Bewusstsein für E-Mobilität und einer Elektrofahrzeugindustrie, die diesen gewollten Wandel hin zur Elektrifizierung weltweit vorantreibt, können in Zukunft auch die Herausforderungen, die E-Autos mit sich bringen, überwunden werden.

Artikel verfasst von Moritz Kopp, Herausgeber von insideTesla

Copyright © 2020 greenmobility24

 Mo - Fr 10:00 - 16:00 Uhr  Emil-Hoffmann-Straße 55-59, D-50996 Köln

Wir verwenden Cookies um unsere Website zu optimieren und Ihnen das bestmögliche Online-Erlebnis zu bieten. Mit dem Klick auf „Alle erlauben“ erklären Sie sich damit einverstanden. Weiterführende Informationen und die Möglichkeit, einzelne Cookies zuzulassen oder sie zu deaktivieren, erhalten Sie in unserer Datenschutzerklärung.