Batterierecycling in Europa: Studie errechnet 1,90 Euro Verlust je Kilogramm

Die Verfahren zur Rückgewinnung von Rohstoffen aus Lithium-Ionen-Batterien sind technisch weit entwickelt. Wirtschaftlich ist das Recycling ausgedienter Traktionsbatterien jedoch noch schwierig. Eine Modellrechnung der HHL Leipzig Graduate School of Management kommt für den untersuchten Prozess auf einen Verlust von rund 1,90 € je kg Batteriepack.

Die Analyse ist Teil des EU-Forschungsprojekts Safeloop. Darin untersuchen 15 Partner aus elf Ländern den Lebenszyklus von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge – von Materialversorgung und Entwicklung über die Nutzung bis zu Second Life und Recycling. Der jetzt veröffentlichte Zwischenbericht der HHL befasst sich vor allem mit Kostenstrukturen und möglichen Geschäftsmodellen für eine Batterie-Kreislaufwirtschaft.

Gefahrguttransport treibt Batterierecycling-Kosten nach oben

Ein wesentlicher Kostenfaktor den HHL-Forschenden zufolge die Logistik. Ausgebaute Lithium-Ionen-Batterien gelten als Gefahrgut. Ihr Transport ist in der untersuchten Kostenstruktur im Durchschnitt etwa 16-mal teurer als der von gewöhnlicher Fracht.

Dazu kommen noch die Demontage der Batteriepacks und Unsicherheiten bei der Rückgewinnung der Materialien. Wenn die zurückgewonnenen Rohstoffe zu den im Modell angesetzten Marktpreisen verkauft werden, reicht ihr Erlös laut Studie nicht aus, um sämtliche Prozesskosten zu decken. Unter diesen Annahmen haben die Forschenden rund 1,90 € Verlust pro kg Batteriepack ermittelt. Auch die Unternehmensstruktur beeinflusst das Ergebnis. Laut der Analyse schneiden Unternehmen, die ausschließlich Batterierecycling betreiben, wirtschaftlich schlechter ab als breiter aufgestellte Firmen.

EU schreibt ab 2031 Rezyklatanteile vor

Mit der EU-Batterieverordnung steigt der Druck, funktionierende Materialkreisläufe aufzubauen. Ab dem 18. August 2031 müssen bestimmte Batterien Mindestanteile zurückgewonnener Rohstoffe enthalten. Für Kobalt sind 16 % vorgeschrieben, für Blei 85 % sowie für Lithium und Nickel jeweils 6 %.

Davon zu unterscheiden ist die in der HHL-Studie verwendete Modellannahme: Die Forschenden rechnen in einem Szenario mit einem Rezyklatanteil von 20 %. Würden die beim Recycling entstehenden Verluste vollständig auf diese Materialmenge umgelegt, könnte sich der Preis eines Batteriepacks laut Modell um rund 6 % erhöhen.

Die Zahl beschreibt damit keine von der EU festgelegte Kostenwirkung, sondern ein Szenario. Wie stark sich Rezyklatvorgaben tatsächlich auf Batteriepreise auswirken, hängt unter anderem von Rohstoffpreisen, Recyclingausbeuten, Logistikkosten und der weiteren Industrialisierung der Prozesse ab.

Second Life erhöht den Wert der Batterie

Vor dem stofflichen Recycling kann eine weitere Nutzungsphase stehen. Batterien, deren Leistungsfähigkeit für den Fahrzeugeinsatz nicht mehr ausreicht, können je nach Zustand noch als stationäre Speicher eingesetzt werden. Für ein untersuchtes Szenario mit einer Batterie aus einem Elektrobus berechnet die HHL einen deutlichen wirtschaftlichen Effekt: Wird das Batteriepack nach dem Einsatz im Fahrzeug stationär weitergenutzt, dann steigt sein Gesamtwert über die betrachtete Lebensdauer um immerhin 64 %.

Der zusätzliche Wert kommt jedoch nicht automatisch bei denjenigen an, die vorher die Kosten für recyclinggerechte Prozesse oder die spätere Rückführung der Batterie tragen. Laut der Studie profitieren von der Second-Life-Phase vor allem Fahrzeug- und Speicherbetreiber. Hersteller und Recycler tragen dagegen einen Teil der Kosten, sind jedoch nicht in gleichem Maß an den späteren Erlösen beteiligt.
Die Forschenden sehen darin ein zentrales Problem der heutigen Wertschöpfungsstruktur: Der Kreislauf kann insgesamt wirtschaftlichen Nutzen erzeugen, während einzelne Beteiligte dennoch keinen ausreichenden Investitionsanreiz haben.

Second-Life-Speicher brauchen belastbare Batteriedaten

Zudem ist die Weiterverwendung gebrauchter Fahrzeugbatterien als stationäre Speicher mit zusätzlichen Anforderungen verbunden. Second-Life-Systeme konkurrieren mit neuen Batteriespeichern und müssen deshalb wirtschaftlich und technisch mithalten können.

Als wichtige Voraussetzungen nennt die Studie wettbewerbsfähige Kosten, belastbare Informationen über Zustand und Restlebensdauer der Batterien sowie langfristige Garantien. In acht Expertengesprächen wurden außerdem von den Befragten Sicherheitsfragen und die Risikobewertung durch Investoren als Hemmnisse genannt.

Gerade die Datenlage kann für die weitere Nutzung entscheidend sein. Ohne verlässliche Informationen über die Alterung und bisherige Belastung lässt sich nur schwer beurteilen, wie lange eine gebrauchte Batterie in einer stationären Anwendung noch sicher und wirtschaftlich betrieben werden kann.

Studie hält 34 Prozent Kostensenkung für möglich

Die Forschenden haben darüber hinaus untersucht, wie sich die Recyclingkosten reduzieren lassen. Geschehen könnte das demnach unter anderem durch sicherere Batteriedesigns, kürzere Transportwege, eine stärkere Automatisierung der Demontage sowie verbindliche Standards für den Batterietransport. Werden die im Modell untersuchten Maßnahmen kombiniert, sinken die Recyclingkosten nach Berechnung der Forschenden um rund 34 %. Aus dem Verlust von 1,90 €/kg würde unter diesen Annahmen ein Gewinn von etwa 0,13 €/kg.

Die Größenordnung zeigt zugleich, wie knapp die Wirtschaftlichkeit im Modell ausfällt. Schon Veränderungen bei Rohstoffpreisen, Transportentfernungen oder Prozesskosten können darüber entscheiden, ob Recycling Gewinne oder Verluste erzeugt.

Neue Geschäftsmodelle für Batterierecyling sollen Kosten und Erlöse verteilen

Die Fachleute schlagen deshalb vor, nicht nur technische Prozesse zu optimieren, sondern auch die Rollen entlang des Batterielebenszyklus neu zu organisieren. Denkbar seien Koordinationsakteure, die Batteriepacks und die darin enthaltenen Materialien über mehrere Nutzungsphasen hinweg verwalten.
Ein solcher Betreiber könnte den Übergang vom Fahrzeugeinsatz zur stationären Nutzung und anschließend zum Recycling koordinieren. Kosten und Erlöse ließen sich damit über einen längeren Zeitraum und zwischen mehreren Beteiligten verteilen.

„Solche Akteure würden die Batterien und die darin enthaltenen Materialien besitzen. Sie könnten Marktdruck für Innovationen in vorgelagerten Prozessen aufbauen und gleichzeitig den Wert aus dem zweiten Leben der Batterie fair umverteilen“, sagt Studienleiter Dr. Dima Smirnov, Postdoktorand am Lehrstuhl für Innovationsmanagement und Entrepreneurship an der HHL. Nach Ansicht von Smirnov reicht es daher nicht, allein Recycling- und Batterieprozesse weiterzuentwickeln. „Europa braucht deshalb nicht nur bessere Batterieprozesse, sondern marktbasierte Geschäftsmodelle, die Zirkularität wirtschaftlich tragfähig machen. Die Studie steht online zum kostenlosen Download zur Verfügung.