Rohstoffe. Auf der Suche nach der „Super“-Batterie

Für die Mobilität der Zukunft sind unter anderem Lithium und Kobalt auf absehbare Zeit entscheidend. Oder nicht? Wir greifen zentrale Aspekte aus der aktuellen Diskussion um Lithium-Ionen-Batterien auf – und erklären, was dahintersteckt.

Es gibt verschiedene Wege, die CO₂-Emissionen im Verkehr zu senken. Wichtig ist, dass der eingeschlagene Pfad schnell zum Ziel führt: Denn seit dem 1. Januar 2020 dürfen neue Pkw in der EU nur noch maximal 95 Gramm CO₂ pro Kilometer ausstoßen, Transporter maximal 147 Gramm. Auf Hersteller, denen es nicht gelingt, die Durchschnittswerte ihrer Neuwagenflotte auf diesen Grenzwert zu reduzieren, kommen hohe Strafzahlungen zu. Doch dem notwendigen Umstieg auf alternative Antriebe fehlt es laut Verband der Deutschen Automobilindustrie noch an Geschwindigkeit. Er fordert: Nicht nur die Branche, sondern auch die Politik ist in der Pflicht, Rahmenbedingungen und Marktanreize zu schaffen.¹

Seit dem 01. Januar 2020 gilt EU-weit ein durchschnittlicher Grenzwert von 95 Gramm CO₂ pro Kilometer für PKW und 147 Gramm CO₂ für leichte Nutzfahrzeuge. Jedoch sind die Regulierungen nicht für alle Hersteller gleich, sondern abhängig vom (durchschnittlichen) Flottengewicht der Herstellerflotten. Im Jahr 2019 hat sich das EU-Parlament auf verschärfte Vorschriften zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen bis 2030 geeinigt. Demnach müssen PKW 37,5 Prozent und Transporter 31 Prozent weniger CO₂ ausstoßen als 2021. Für beide Fahrzeugklassen gilt eine Minderung um 15 Prozent bis 2025. Sollte ein Hersteller seinen Zielwert verfehlen, drohen nach einer Übergangsfrist ab 2023 Strafzahlungen.²

2020: Das Jahr der Elektromobilität

Die Stars der Stunde: Elektroantriebe. Sie verursachen anders als Diesel- und Ottomotoren beim Fahren weder Kohlendioxid noch Stickoxid. Auch deshalb werden zahlreiche Hersteller 2020 neue Elektromodelle auf den Markt bringen. Die Bundesregierung unterstützt zudem seit Februar den Markthochlauf der Elektromobilität stärker als bisher:³ Dazu soll unter anderem der Ausbau der öffentlichen zugänglichen Ladepunkte beschleunigt und die Förderung von Elektrofahrzeugen erhöht werden.

Das erste Mercedes-Benz Modell der neuen Produkt- und Technologiemarke EQ: der Mercedes-Benz EQC. (EQC 400: Stromverbrauch in kWh/100 km (kombiniert): 21,3-20,2; CO2-Emissionen in g/km (kombiniert): 0**

Doch es gibt auch Kritik an Elektro-Autos.⁴ Denn in einer Elektrobatterie stecken viele wertvolle Rohstoffe, allen voran Metalle wie Lithium und Kobalt. Was ist also dran an dem Argument, dass Elektroautos aufgrund ihres hohen Ressourcenverbrauchs in der Herstellung unterm Strich gar nicht umweltfreundlicher sind als die Verbrenner – zumal sie aktuell ja noch nicht durchgängig mit grünem Strom betankt werden?⁵ Daimler stellt klar: Ökobilanzen für EQ-Modelle und Plug-in-Hybride von Mercedes-Benz zeigen, dass das Elektrofahrzeug zwar einen höheren CO₂-Fußabdruck in der Produktion haben aber in der Nutzungsphase aufholen. Beim Thema CO₂ zählt die Gesamtbilanz. Und da kann der rein elektrisch betriebene Mercedes-Benz EQC vor allem in der Nutzungsphase punkten: In Summe schneidet er bei einer Laufleistung von 200.000 km über den gesamten Lebenszyklus hinweg mehr als 40 Prozent besser ab, als der Verbrenner mit regulärem Kraftstoff. Wenn regenerativ erzeugter Strom geladen wird, dann ist der EQC über den gesamten Lebenszyklus in seiner Ökobilanz nahezu 70 Prozent besser als der Verbrenner (mehr dazu lesen Sie hier).

Heiß diskutiert: die Rohstofffrage

Mit dem wachsenden Markt für Elektromobilität wächst unter anderem die Nachfrage nach Lithium. Das „weiße Gold“ kommt auf mehreren Kontinenten der Erde vor – zum Beispiel in regenarmen Regionen Lateinamerikas. Der Abbau in diesen trockenen Gebieten schürt den Konflikt zwischen Umweltschützern, lokaler Bevölkerung und Minenbetreibern. Denn: Um Lithium zu gewinnen, werden große Mengen an Wasser benötigt. Ob die Wasserknappheit in den Regionen allerdings direkt etwas mit dem Abbau zu tun hat, ist bis dato umstritten.⁶ Unabhängig davon stellt sich für Unternehmen die Frage: Wie verantwortungsbewusst und nachhaltig gestalten sie die Rohstofflieferkette? Da ein Teil des Lithiums in den Lieferketten von Daimler-Fahrzeugen aus Südamerika kommt, spricht Daimler mit seinen direkten Lieferanten und Sublieferanten über die ökologischen Folgen der Lithiumgewinnung sowie die Auswirkungen auf die lokale Bevölkerung.

Am Salzsee „Salar de Uyuni“ kommt Lithium, "das weiße Gold" in großen Mengen vor.

Auch Kobalt steht im Zentrum der Kritik, da das Metall die Gefahr birgt, unter menschenrechtlich kritischen Bedingungen abgebaut zu werden. Mehr als 60 Prozent der weltweiten Kobaltförderung stammt aus der Demokratischen Republik Kongo, einem politisch instabilen und von humanitären Krisen betroffenen Land.

Wie können die Automobilhersteller hier zu Verbesserungen beitragen? Es gibt verschiedene Ansätze: Mehr Transparenz entlang der Lieferkette zu schaffen, ist eine davon. Diesen Weg geht Daimler unter anderem mit dem „Human Rights Respect System“: einem Ansatz, um Risiken und Menschenrechtsverletzungen in der Lieferkette zu erkennen und zu minimieren. Daimler hat ein externes Auditunternehmen beauftragt, die Kobaltlieferketten der Batteriezell-Lieferanten nach OECD-Standards zu kontrollieren.

Darüber hinaus ist Daimler eine Projektkooperation mit der Organisation „Bon Pasteur“ eingegangen, um die Situation der Menschen in der Bergbauregion Kolwezi in der demokratischen Republik Kongo Bildungsmaßnahmen zu ermöglichen. Ziel ist es, bis 2022 die Lebenssituation für mehr als 19.000 Menschen zu verbessern. Dafür stellt Daimler insgesamt mehr als eine Million Euro zur Verfügung.

Ziel der Projektkooperation mit „Bon Pasteur“ ist es, bis 2022 die Lebenssituation für mehr als 19.000 Menschen in der Bergbauregion Region Kolwezi, Kongo zu verbessern.

Wasserstoff, adé?

Aber was ist mit Alternativen? Läuft Deutschland durch die – aus Sicht des Verbands Deutscher Ingenieure (VDI) einseitige⁸ – Förderung der Elektromobilität Gefahr, die Entwicklung von anderen, vielleicht sogar besseren Antriebskonzepten zu behindern?⁹ Die Wasserstofftechnologie wird oft als Hoffnungsträger gesehen¹⁰: Das häufigste chemische Element im Universum lässt sich mithilfe einer Brennstoffzelle emissionsfrei in elektrische Antriebsenergie verwandeln. Dabei benötigt die Technologie keine schwere Batterie, um hohe Reichweiten zu erzielen. Zudem können Autofahrer den grünen Wasserstoff deutlich schneller tanken als Strom.

Doch auch hier gibt es eine Schattenseite: Wasserstoff herzustellen verbraucht große Mengen Strom und ist mit hohen Wandlungsverlusten verbunden. Der Energieträger ist daher vergleichsweise teuer: zu teuer, um für Pkw auf absehbare Zeit wirtschaftlich zu werden. Anders sieht das bei Nutzfahrzeugen aus. Denn Wasserstoff ist insbesondere für Kunden interessant, die anspruchsvolle Transportaufträge bearbeiten, beispielsweise wenig planbare Strecken und besonders schwere Güter. Daimler Trucks & Buses will in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts wasserstoffbetriebene Serien-Fahrzeuge auf die Straße bringen. Derzeit erprobt bereits die Marke FUSO mit dem Prototyp „Vision F-Cell“ die Möglichkeiten der Brennstoffzellen-Technologie für unterschiedliche Nutzfahrzeuge. Auch im Bussegment will die Daimler Truck AG ab 2022 die Brennstoffzelle zum Einsatz bringen – und zwar zur Erweiterung der Reichweite des batterie-elektrischen Stadtbus eCitaro.

Das heißt: Es gibt einen Markt, aber das Potenzial liegt derzeit vor allem im Gütertransport. Was man wissen muss: In absehbarer Zukunft werden die Gesamtbetriebskosten elektrischer Antriebe deutlich über denen von Diesel-Lkw und -Bussen liegen. Daher sind staatliche Lenkungseingriffe nötig, um CO₂-neutrale Nutzfahrzeuge wettbewerbsfähig zu machen und somit die Wirtschaftlichkeit elektrischer Antriebe für Kunden zu verbessern. Und auch die Infrastruktur muss stimmen.

E-Fuels

Ähnliches gilt für synthetische Kraftstoffe, die Nachfolger des aus Pflanzen gewonnenen Biodiesels. Die so genannten E-Fuels werden mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff gewonnen und vertragen sich gut mit modernen Diesel- und Benzinmotoren. Allerdings müssen rund 20 Kilowattstunden Strom aufgewendet werden,¹¹ um einen Liter des Kraftstoffs zu erzeugen. Gegenüber einem Elektrofahrzeug, das zwischen 10 bis 20 Kilowattstunden auf hundert Kilometer verbraucht, schneiden also selbst die sparsamsten Diesel-Pkw schlecht ab. Dennoch traut unter anderen die Gesellschaft für chemische Technik und Biotechnologie e. V. den E-Fuels zu, die CO₂-Emissionen insbesondere im weltweiten Gütertransport mit Lkw zu senken.¹²

Und jetzt? Was ist für die nahe Zukunft zu erwarten?

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