Eines der wichtigsten Bauteile in E-Fahrzeugen ist der Akku. Dieser versorgt den elektrischen Antriebsstrang mit Energie. Im Laufe der Zeit verlieren Akkus an Kapazität. Viele fragen sich daher, wie lange ein E-Auto-Akku hält. Die Lebensdauer einer Elektroauto-Batterie – in der Regel ein Lithium-Ionen-Akku – wird meist mit rund 1.000 Ladezyklen angegeben, was je nach Fahrzeug und Fahrleistung einer Fahrleistung von etwa 100.000 Kilometern entsprechen kann. Wenn Elektroauto-Akkus nicht mehr leistungsstark genug sind, um das E-Auto anzutreiben, verfügen sie in der Regel jedoch noch über eine Leistungsfähigkeit von 70 – 80 Prozent. Damit erfüllen sie die Voraussetzung, um in weiteren Bereichen sinnvoll eingesetzt zu werden.
Second Life und Recycling: Das zweite und dritte Leben der Elektroauto-Akkus
Nach ihrem Einsatz im Elektroauto kann eine Lithium-Ionen-Batterie noch verschiedene Stationen durchlaufen. Die erste Lösung ist das sogenannte “second life”, also ein zweites Leben in einem anderen Einsatzgebiet, in dem eine Akkukapazität von 70 – 80 Prozent ausreichend ist. Second Life-Batterien kommen beispielsweise in stationären Energiespeichern zum Einsatz. In diesem Bereich ist der Verschleiß nicht so hoch, der Strom fließt langsamer, was für den Akku schonender ist und weniger „Stress“ bedeutet. Studien zufolge können die Akkus nach erbrachter Leistung im E-Fahrzeug so immer noch eine Lebenszeit von 10 – 12 Jahren haben. Das bedeutet, dass Lithium-Ionen-Akkus erst nach etwa 20 Jahren ein Fall für die Entsorgung sind.
Einige der Elektroauto-Hersteller – von BMW über Renault bis VW – präferieren dieses Verfahren, bei dem die Akkus weiterhin als Stromspeicher genutzt werden, für Windenergieanlagen oder Ladestationen. Beispielsweise verwendet Volkswagen seit 2020 die Akkus als mobile Ladestationen für Elektroautos. Zusätzlich können die Akkus auch als Speicher für Privathaushalte oder als mobile Schnellladesäulen verwendet werden. Wenn die Leistungsfähigkeit der Batterie so niedrig ist, dass eine Zweitnutzung nicht möglich ist, wird sie reif für das Recycling.
Elektroauto-Batterien recyceln: wertvolle Rohstoffe wiederverwenden
Die zweite Variante ist das Recycling von E-Auto-Akkus. Rohstoffe wie Lithium und Kobalt sind viel zu wertvoll und selten, um nicht wiederverwendet zu werden. Auch deshalb, weil die natürlichen Vorkommen von Kobalt, Nickel und Lithium begrenzt sind. In der Praxis ist das Recyceln von Lithium-Ionen-Batterien jedoch noch nicht ausreichend entwickelt. Zwar gibt es genug Anlagen, die das Recycling übernehmen könnten, jedoch nicht für die industrielle Nutzung, da es sich wirtschaftlich aufgrund der noch relativ geringen Anzahl an ausgedienten Elektroauto-Akkus und dem hohen manuellen Aufwand nicht lohnt. Die Demontage dauert etwa eine Stunde pro Batterie, da sie nicht von Robotern durchgeführt werden kann und daher händisch erfolgen muss.
Zudem ist die Gesetzeslage extrem veraltet. Das Batteriegesetz von 2009 sieht eine Rücknahme von 35 Prozent der in Verkehr gebrachten Gerätebatterien bis 2012 und 45 Prozent bis 2016 vor. Damals gab es aber noch kaum E-Autos, die Elektromobilität befand sich weitgehend noch im Entwicklungsprozess. Seit dem 01. Januar 2021 gilt, dass mindestens 50 Prozent der Batterie recycelt werden müssen. Diese 50 Prozent beziehen sich aber auf das Gesamtgewicht der Batterie, weshalb sich der angestrebte Prozentsatz durch das einfache Entfernen von Kunststoffen, Stahl und Aluminium von Gehäuse und anderen Komponenten wie Kabeln, Platinen usw. erreichen lässt. Diese Materialien können relativ einfach recycelt werden. Experten fordern eine Reform, da ein effizientes Recycling erst erfolgen kann, wenn 90 Prozent der kritischen Rohstoffe zurückgewonnen werden können, was nach allgemeiner Einschätzung durchaus umsetzbar ist.
Vor allem diese wertvollen Rohstoffe können bei einem effizienten Elektroauto-Batterierecycling zurückgewonnen werden:
- Graphit
- Nickel
- Kobalt
- Mangan
- Lithium
Diese Materialien machen laut einer Studie des ifeu-Instituts rund 40 Prozent des Batteriegewichts aus (am Beispiel einer 400 kg Akkus mit 50 kWh Kapazität). Auch der flüssige Elektrolyt kann recycelt werden.
E-Auto-Akku Recycling: Diese Methoden der Verwertung gibt es
Zur Verwertung eines Akkus aus E-Fahrzeugen gibt es derzeit zwei Methoden:
- thermisches Aufschmelzen: Unternehmen wie das belgische “Unicore” nutzen das sogenannte thermische Aufschmelzen, um die verschiedenen Rohstoffe wiederzugewinnen. Bei diesem energieintensiven Verfahren, bei dem die metallischen Teile aufgrund unterschiedlicher Schmelzpunkte leicht trennbar sind, wird der Akku im ersten Schritt verbrannt und anschließend zermahlen. Kobalt, Nickel und Kupfer werden zurückgewonnen, Lithium, Graphit und Aluminium können jedoch nicht wiederverwendet werden. So werden etwa 60-70 Prozent der wertvollen Bestandteile recycelt. Um einen Kreislauf für Hochvolt-Batterien zu entwickeln, ist bspw. Audi eine Forschungskooperation mit Unicore eingegangen.
- mechanische Zerkleinerung: Die andere Variante ist das mechanische Zerkleinern der Akkumodule. Durch die Zuführung von Stickstoff wird eine Entflammung der Materialien beim Schreddern verhindert und der Elektrolyt abgetrennt. Anschließend wird das Mahlgut nach Fraktionen getrennt. Aluminium und Kupfer werden in Reinform gewonnen, sowie ein großer Teil an Graphit, Nickel, Kobalt und Lithium. Zusammengerechnet können so über 90 Prozent der Bestandteile wiedererlangt werden.
In der Europäischen Union gibt es etwa 16 Recycling-Unternehmen dieser Art an 27 Standorten. Die meisten davon kommen aus Deutschland. Viele forschen an effizienteren Methoden. Das Recyclingunternehmen “Duesenfeld” aus der Nähe von Braunschweig entwickelte bspw. ein Verfahren, bei dem der entstehende CO2-Ausstoß verglichen mit der Neuproduktion um etwa 40 Prozent niedriger ausfällt. So können pro Tonne Batterie etwa fünf Tonnen CO2 eingespart werden. Erreicht wird diese Zahl unter anderem durch den Umstand, dass die eingelieferten Batterien vollständig entladen werden, um so die Fabrik zu versorgen.