Weltweit nimmt die Produktion von Elektroautos zu – und damit auch der Bedarf an Lithium für Traktionsbatterien. Eine Studie zeigt, wie der Nachschub daran und an anderen Metallen gesichert ist.
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Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit müssen auch für die Produktion von Elektroautos gelten. "Konzepte, die neben geschlossenen Rohstoffkreisläufen eine Minimierung des Ressourceneinsatzes unter Einsatz effizienter Produktionstechnologien sowie die Substitution von Materialien und Technologien im Fokus haben, sollen dazu dienen, die vorhandenen Ressourcen nachhaltig und emissionsarm zu bewirtschaften", beschreibt Springer-Gabler-Autorin Kathrin Hesse in ihrem Buchkapitel Nachhaltige Rohstoffversorgung – Perspektive Kreislaufwirtschaft und Ressourceneffizienz auf Seite 91 diese Grundlage moderner Produktion.
Bis 2030 wird die weltweite Elektrofahrzeug-Flotte voraussichtlich rund 230 Millionen Fahrzeuge umfassen. Dieser Anstieg führt zu einer steigenden Nachfrage nach Antriebsbatterien und den damit verbundenen Rohstoffen. Insbesondere Graphit, Kobalt, Lithium und Nickel werden für die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien benötigt und gelten in Bezug auf die Versorgungssicherheit als kritisch.
Rohstoffe reichen auch bei Hochlauf aus
Das Factsheet "Elektromobilität und Rohstoffe" der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) informiert über den globalen Bedarf an Batteriekapazität bis 2030 und vergleicht ihn mit den Fördermengen und globalen Ressourcen der erforderlichen Rohstoffe.
Die zentralen Ergebnisse zeigen, dass die vorhandenen Rohstoffressourcen im Allgemeinen für den globalen Hochlauf der Elektromobilität ausreichen. Allerdings sind Investitionen in neue Bergbaukapazitäten, effizienzsteigernde und umweltverträgliche Produktionsverfahren, die Entwicklung neuer Technologien zur Reduzierung knapper und bedenklicher Rohstoffe sowie der Aufbau einer Recycling-Infrastruktur unerlässlich.
Im Jahr 2022 belief sich der globale Bedarf an Batteriekapazität für Elektrofahrzeuge auf etwa 560 GWh. Es wird erwartet, dass der Bedarf bis 2025 auf 1.100 GWh und bis 2030 auf 3.300 GWh steigen wird. Diese steigende Nachfrage wird hauptsächlich durch Elektro-Pkw verursacht, die mehr als 80 % des gesamten Batteriekapazitätsbedarfs für Fahrzeuge ausmachen.
Die wachsende Beliebtheit von Elektro-Pkw treiben diese Entwicklung voran. Um den wachsenden Bedarf zu decken, werden Investitionen in die Batterieproduktion und -technologie erheblich zunehmen.
Zusätzlich zu Elektro-Pkw wird voraussichtlich auch der Bedarf an Batteriekapazität für andere Arten von Elektrofahrzeugen wie Bussen und Lastwagen zunehmen, da diese ebenfalls an Beliebtheit gewinnen. Mit dem zunehmenden Wachstum der globalen Elektrofahrzeug-Flotte, die bis 2030 voraussichtlich rund 230 Millionen Fahrzeuge umfassen wird, steigt auch die Nachfrage nach Antriebsbatterien und somit nach bestimmten Rohstoffen.
Große Abhängigkeit von China
Aktuell dienen folgende Anteile an den weltweiten Fördermengen, die von nur 12 Ländern erbracht werden, zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge: Lithium 43 %, Kobalt 38 %, Nickel 5 % und Graphit 16 %. Zudem müssen diese Metalle raffiniert werden. Interessanterweise findet der Raffinationsprozess größtenteils nicht in den Förderländern selbst statt, sondern zu einem großen Teil in China. Dies gilt insbesondere für die Raffination von Graphit in Batteriequalität, sei es natürliches Flockengraphit oder synthetisches Graphit, wovon etwa 70 % dort raffiniert werden. Ebenso werden fast 65 % des Kobalts, 60 % des Lithiums und 35 % des Nickels in China weiterverarbeitet.
Dadurch besteht auch die Sorge um eine potenzielle Abhängigkeit von einem einzigen Land für den Raffinationsprozess und die Verfügbarkeit von Batterierohstoffen, wenngleich diese an sich ausreichend vorhanden sind. Das könnte bei vorübergehenden Engpässen auf dem Markt zu drastischen Preisanstiegen führen.
Potenziale zur Optimierung und Effizienzsteigerung
Bei der Entwicklung und Produktion von batterieelektrischen Fahrzeugen gibt es der Studie zufolge noch großes Potenzial zur Optimierung und Effizienzsteigerung. Zum Beispiel kann die Treibhausgasbilanz von Batterien durch ihre Nutzung in stationären Speichern im Sinne eines "Second Life" erheblich verbessert werden.
Darüber hinaus führen steigende Rohstoffpreise bereits dazu, dass Recycling einen immer höheren Stellenwert erhält, da dadurch der Bedarf an neuen Ressourcen reduziert werden kann. Auch alternative chemische Zusammensetzungen können den Bedarf an bestimmten Rohstoffen verringern.
Michael Stelter, stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Dresden und Hermsdorf, empfiehlt keramische Technologien für eine ressourcenschonende Energiespeicherung. Nach Stelter handele es sich bei jeder Batterieproduktion letztendlich um einen keramischen Prozess. Er sieht in den heutigen Elektroautos die Bergwerke von morgen. Obwohl die im Boden vorhandenen Lithiumressourcen für Antriebsbatterien ausreichen würden, sei Lithium auch in stationären Anwendungen begehrt. Daher seien Recycling und effizienter Einsatz von großer Bedeutung. An letzterem arbeitet auch das Institut, dem Stelter angehört.
Mit diesen Alternativen könnte der Zusammenhang von begrenzter Verfügbarkeit und steigenden Preisen durchbrochen werden. "Zusammenfassend ist festzustellen, dass sich weder auf der Nachfrageseite (technologische Entwicklung) noch auf der Angebotsseite (neue Lagerstätten oder verbesserte Fördertechniken) die definierenden Faktoren für die zukünftige globale oder regionale wirtschaftliche Entwicklung der Rohstoffmärkte längerfristig abschätzen lassen. Kurzfristige Änderungen dieser Faktoren bedingen kurzfristige Schwankungen der Rohstoffpreise", beschreibt Springer-Autor Volker Wrede in seinem Buchkapitel Wie lange reichen unsere Rohstoffe? auf Seite 82 diesen grundsätzlichen Mechanismus.