Batterien für E-Autos: Bremse für den Klimaschutz

Rohstoffe für Elektroautos werden immer teurer. Das gefährdet den Erfolg der E-Mobilität. Doch Batteriezellen mit einem günstigeren Materialmix bereiten später ganz andere Probleme.

Elektrifizierung war ein zentrales Thema auf der Klimakonferenz in Glasgow. Und sie ist auch der Leitfaden des neuen Ariadne-Reports, in dem führende Forschungsinstitute "Deutschlands Weg zur Klimaneutralität 2045" beschreiben: "Bis zum Jahr 2030 hat die direkte Elektrifizierung das größte Treibhausgas-Emissionsminderungspotential im Verkehrssektor", so das Fazit der Autoren. Viele Umweltverbände fordern ohnehin den baldigen Ausstieg aus dem Verbrennungsmotor. Aufmerksam haben sie verfolgt, welcher deutsche Autohersteller in Glasgow eine Erklärung zu emissionsfreien Fahrzeugen unterzeichnet hat (Daimler) und welche nicht (BMW, Volkswagen). Letzteres überrascht, weil VW-Chef Herbert Diess in den vergangenen Jahren wie kaum ein anderer Autoboss die Elektromobilität vorangetrieben hat.

Im Gespräch mit dem Handelsblatt erklärte Diess kürzlich, warum die deutsche Autoindustrie nicht schon 2030 aus dem Verbrenner aussteigen kann: "Das ist für die Industrie nicht machbar. Die große Herausforderung sind die vielen Batteriefabriken." Die Rohstoffe müssten beschafft, neue Minen erschlossen werden, so der Konzernchef: "Das ist schon jetzt ein unglaublich angespanntes Programm. Ich glaube nicht, dass wir noch schneller werden können."

Allein in Europa sollen bis Ende des Jahrzehnts sechs Gigafabriken mit einer Gesamtkapazität von 240 Gigawattstunden (GWh) entstehen - ausschließlich für die Marken des Volkswagen-Konzerns. Derzeit liegt aber die weltweite Produktionskapazität für alle Formen von Akkuzellen nach Berechnungen des Markanalysten Bloomberg insgesamt bei lediglich 586 GWh pro Jahr. Bloomberg erwartet, dass sich die globale Gesamtkapazität bereits in den nächsten vier Jahren auf 2539 GWh mehr als vervierfachen wird.

Vor allem die Autoindustrie löst einen wahren Batterieboom aus - und eine Trendumkehr bei den Kosten. In den vergangenen zehn Jahren ist der Preis der Energiespeicher stetig gefallen: von etwa 1000 Euro pro Kilowattstunde (kWh) auf gut 100 Euro / 100 kWh. Tesla-Chef Elon Musk ging noch vor einem Jahr davon aus, dass er die Batteriekosten in Zukunft um ein weiteres Drittel senken kann. Doch der heiß laufende Rohstoffmarkt stellt solche Pläne infrage.

Die Internationale Energie-Agentur (IEA) erwartet, dass sich der Bedarf an kritischen Rohstoffen bis 2040 weltweit vervierfachen wird. Aber das ist nur ein Durchschnittswert, beim Batteriemetall Kobalt könnte die Nachfrage um den Faktor 20 steigen, bei Lithium betrage der Faktor sogar 42. Angesichts der schnellen Preissteigerungen und der Lieferschwierigkeiten bei Batteriematerialien spricht IEA-Chef Fatih Birol bereits davon, dass die Industrieländer ihre Abhängigkeit vom Erdöl gegen die von Metallen tauschen würden.

Konkret besteht die Gefahr, dass Materialengpässe den breiten Markthochlauf der E-Mobilität bremsen könnten. Gerade bei Klein- und Kompaktstromern drohen kräftige Preiserhöhungen. Tesla, wie so oft einen Schritt voraus, hat bereits Konsequenzen gezogen: Die Basisversion des Model 3 wird mit günstigeren Eisenphosphat-Zellen ausgestattet, die deutlich weniger kritische Rohstoffe enthalten. Auch Mercedes hat für 2024 den Einstieg in die "neue" Zellchemie angekündigt, VW will 2025 folgen. Gelingt damit der Durchbruch zu weiter sinkenden Zellpreisen?

Experten warnen allerdings vor Folgeproblemen: Weil Eisenphosphat-Zellen kein Kobalt und weniger andere wertvolle Metalle wie Nickel enthalten, sind sie zwar billiger. Durch den günstigeren Metallmix könnte sich aber das energieintensive Zellrecycling kaum noch lohnen. Ohne eine möglichst vollständige Rückgewinnung der Zellmaterialien ist dem Klima aber wenig geholfen.

Noch steht diese hochspezialisierte Kreislaufwirtschaft ganz am Anfang - was sich mit Milliardenaufwand rasend schnell ändern muss. In Europa könnte allein das Volumen an zu recycelnden Lithium-Ionen-Altbatterien und Batteriekomponenten vom Jahr 2030 an etwa 230 Kilotonnen pro Jahr und ab 2040 etwa 1500 Kilotonnen pro Jahr ausmachen. Zu diesem Ergebnis kommt eine gerade veröffentlichte Fraunhofer-Studie. Das bedeute ein jährliches Wachstum der Recyclingindustrie von über 30 Prozent in den nächsten Jahren. "Um derartige Recyclingmengen bewältigen zu können, müssen die Recyclingkapazitäten, die heute in Europa noch im niedrigen zweistelligen Kilotonnen-Bereich pro Jahr liegen, deutlich ausgebaut werden", sagt Studienautor Christoph Neef vom Fraunhofer ISI.