Batterien aus E-Autos: Besser recyceln oder wiederverwenden?
Ein Forscherteam analysierte am Beispiel Kalifornien, wie ausgediente Batterien von E-Autos in Ländern mit viel Ökostrom verwendet werden sollten. Die Ergebnisse zeigen, welches Szenario langfristig für Klima und Versorgungssicherheit die besten Effekte bietet.
Was tun mit alten E-Auto-Batterien? Forschende haben sich Gedanken gemacht.
Foto: SmarterPix/petovarga
Angesichts der wachsenden Zahl an E-Autos stellt sich die Frage, welcher Umgang mit Altbatterien aus den Fahrzeugen den größten Nutzen für Umwelt und Ressourcen bietet. Eine Forschungsgruppe aus Münster, von der Fraunhofer-Forschungseinrichtung für Batteriezellenfertigung und vom Lawrence Berkeley National Laboratory hat dazu nun eine detaillierte Untersuchung am Beispiel Kaliforniens durchgeführt. Im Mittelpunkt steht die Entscheidung, ob Altbatterien von E-Autos sofort wiederverwertet werden oder zunächst als stationäre Stromspeicher eingesetzt werden sollten. Beide Strategien, sowohl das Recycling der Batterien zur Rückgewinnung von Rohstoffen als auch ihre erneute Verwendung außerhalb des Fahrzeugs, folgen den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft und tragen zur Ressourcenschonung bei. Aber worin bestehen die jeweiligen Vor- und Nachteile?
Nach der Analyse des Forscherteams empfiehlt sich insbesondere für Länder mit hohem Anteil erneuerbarer Energien, Altbatterien aus E-Autos erst ein zweites Leben als stationäre Speicher zu ermöglichen. Diese Zweitnutzung ist von Vorteil, weil sie hilft, Schwankungen im Stromnetz abzufedern, erneuerbare Energien besser einzubinden und so die Energiesicherheit zu stärken. Das unmittelbare Recycling hingegen beschränkt sich auf die Rückgewinnung wertvoller Materialien für neue Batterien, lässt jedoch das zusätzliche Potenzial außen vor. Die Untersuchung zeigt, dass im konkreten Fallbeispiel Kalifornien die Zweitnutzung gegenüber dem direkten Recycling größere Effekte bei der Einsparung von Treibhausgasen ermöglicht.
Wirkung von Batterien als stationäre Speicher
Die Modellierungen gehen davon aus, dass durch sofortiges Recycling aller Altbatterien aus E-Autos bis 2050 etwa 61 Prozent des zukünftigen Bedarfs an Batterien für neue Elektroautos gedeckt werden könnten. Damit lassen sich rund 48 Millionen Tonnen Kohlendioxid vermeiden. Werden die Batterien jedoch zunächst als Energiespeicher verwendet, steigt die mögliche CO2-Reduktion auf 56 Millionen Tonnen. Diese Differenz zeigt, wie stark sich die gewählte Strategie auf den Klimaschutz auswirkt. Eine weitere Erkenntnis ist, dass die Zahl der ausgedienten E-Auto-Batterien den kalifornischen Bedarf an stationären Speichern langfristig sogar übertrifft. Vor allem Lithium-Eisenphosphat-Batterien gelten als besonders geeignet für den Einsatz in solchen Anwendungen.
Darüber hinaus empfehlen die Forschenden, den Ausbau von Recyclingstrukturen schon während der Priorisierung der Zweitnutzung stringent voranzutreiben. So ließe sich sicherstellen, dass nach Ablauf des zweiten Lebenszyklus der Batterien die wertvollen Rohstoffe erneut nutzbar gemacht werden können. Beide Ansätze—Zweitnutzung und Recycling—ergänzen sich somit innerhalb eines nachhaltigen Gesamtkonzepts für Batterien aus E-Autos. Eine frühzeitige Planung hilft, die Infrastruktur optimal auf künftige Materialbedarfe auszurichten und die gesamte Kette von Produktion bis Entsorgung im Blick zu behalten.
Optimierung von Batterien in der Kreislaufwirtschaft
Die Untersuchung hebt außerdem hervor, wie relevant eine ganzheitliche Betrachtung der Lieferketten für E-Auto-Batterien ist: Vom Design und der Herstellung über die Nutzung bis hin zum Recycling und zur Zweitverwendung. Länder, die es schaffen, die gesamte Infrastruktur für Batterien frühzeitig regional aufzubauen und flexibel an künftige Herausforderungen anzupassen, sichern sich klare Vorteile bei der Nutzung von E-Autos und der Schonung von Ressourcen. Nur so lassen sich die Potenziale der Kreislaufwirtschaft nutzen und der ökologische Fußabdruck von Batterien verringern.
Frühere Studien ergaben, dass beim Recycling von Materialien zur Produktion neuer Batterien für E-Autos deutlich weniger Treibhausgase entstehen als bei der Verwendung von Rohstoffen aus dem Bergbau. Ebenso zeigte sich schon zuvor: Werden ausgemusterte E-Auto-Batterien als stationäre Energiespeicher eingesetzt, entsteht nochmals ein kleinerer CO2-Ausstoß, verglichen mit der Nutzung neu produzierter Batterien auf Basis primärer Materialien. Bislang fehlte jedoch ein systematischer Vergleich dieser beiden Optionen, wie er jetzt erstmals vorgenommen wurde.
Vergleich der Szenarien für Batterien aus E-Autos
Zur Beantwortung der Frage, welches Vorgehen den größten Nutzen bringt, setzte das Team drei verschiedene Szenarien auf. Im sogenannten Basisszenario werden lediglich 2,5 Prozent der ausgedienten Batterien von E-Autos als Energiespeicher weitergenutzt, der Rest wird sofort recycelt. Im reinen Recycling-Szenario werden sämtliche Altbatterien von E-Autos recycelt. Im Zweitnutzungs-Szenario wiederum bleibt die Priorität bei der Weiterverwendung als stationäre Speicher, wobei erst nach vollständiger Deckung dieser Nachfrage überschüssige Altbatterien ins Recycling gehen. Dadurch konnten die Forschenden die Auswirkungen beider Strategien präzise gegeneinander abwägen—mit dem Ergebnis, dass gerade in Regionen mit hohem Aufkommen erneuerbarer Energien die Zweitnutzung vor dem direkten Recycling zu bevorzugen ist.
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