Elektroautos sind ein großer Durchbruch bei der Eindämmung des CO2-Ausstoßes von Autos. Das Laden der E-Autos wird immer leichter, auch durch unsere Angebote im Bereich Elektromobilität für das Saarland. Die Reichweite der E-Autos wächst ebenfalls stetig an. In naher Zukunft könnten die Fahrzeuge das Straßenbild dominieren. Doch die Entsorgung der Elektroauto-Batterien ist ein Thema, welches noch nicht vollständig ausgereift ist. Die Verwertung der Menge an alten Akkus könnte zu einer Herausforderung werden. Der Verlust an Kapazität muss jedoch nicht das Ende bedeuten, denn die verwendeten Rohstoffe in einer E-Auto-Batterie eignen sich gut zum Recycling. Doch was passiert nach dem Austausch mit den Akkus und werden die Stoffe auch recycelt?
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Welche Lebensdauer haben E-Auto Batterien?
In der E-Mobilitätsbranche haben sich Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos als am effizientesten erwiesen. Die E-Auto-Akkus können ein geringes Gewicht, Kompaktheit und eine lange Lebensdauer aufweisen. Dennoch ist die Batterie das schwerste und größte Bauteil eines E-Fahrzeugs und auch eines der wichtigsten. Die Technik hinter der Lithium-Ionen-Batterie wird immer weiter erforscht, so können immer größere Reichweiten erzielt werden.
In der Regel beträgt die Lebensdauer von Antriebsbatterien 8 bis 10 Jahre, in denen sie ihre volle Kapazität beim Laden nutzen können. Nach circa 1500 bis 2500 Ladezyklen sinkt die abrufbare Leistung auf 70 bis 80 Prozent. Damit sind die Akkus für E-Autos nicht mehr brauchbar und müssen getauscht werden. Aus wirtschaftlicher Sicht und auch aus ökologischen Gründen wäre die Entsorgung der Elektroauto-Batterie bei dieser Rest-Leistung nicht sinnvoll. Durch Recycling können die E-Auto-Batterien ein „Second Life“ erhalten.
Welche Rohstoffe befinden sich in Lithium-Ionen-Batterien?
Die Batterie eines Elektroautos besteht aus mehreren Batteriezellen, diese wiederum enthalten viele verschiedenen Materialien. Einige der verwendeten Rohstoffe sind sehr begrenzt verfügbar und der Abbau geschieht in manchen Fällen unter menschenrechtsunwürdigen Verhältnissen und Kinderarbeit. Umso wichtiger ist es, die Rohstoffe zu recyceln und keine oder weniger neue Stoffe zu kaufen. Davon betroffen sind vor allem die in den Elektroden enthaltenen Rohstoffe wie Lithium, Kobalt und Nickel.
Laut dem ADAC besteht eine 400 kg schwere Batterie mit 50 kWh Kapazität aus diesen Rohstoffen:
100 kg Graphit
32 kg Nickel
11 kg Kobalt
10 kg Mangan
6 kg Lithium
Flüssige Elektrolyten
Neben diesen umstrittenen Rohstoffen der Batteriezelle befinden sich in der Antriebbatterie vor allem Kunststoffe und Metalle wie Aluminium und Stahl für die Umwandlung und das Gehäuse. Aber auch die Materialien wie Kabel oder Platinen sind enthalten. Diese Stoffe lassen sich im Vergleich zu Lithium oder Kobalt relativ leicht recyceln und in die Wiederverwertung einführen. Die Rückgewinnung und das Recycling der restlichen Rohstoffe der Elektroauto-Batterie gestalten sich schwerer. Eine komplette Entsorgung wäre Ressourcenverschwendung.
Die Wirtschaftlichkeit der Entsorgung und dem Recycling von Elektroauto-Batterien
Mittlerweile gibt es bereits einige Anlagen, die sich auf das Recycling der Lithium-Ionen-Akkus von E-Autos spezialisiert haben. Jedoch steht hier die Frage der Wirtschaftlichkeit im Raum. Bisher existieren noch nicht genug Elektroauto-Akkus, bei denen die Entsorgung fällig ist, um ein Massenrecycling zu starten. Auch die verschiedenen Modelle der Hersteller erschweren den Prozess der Rückgewinnung. Die Antriebsbatterien enthalten unterschiedliche Mengen an Rohstoffen – auch der Aufbau unterscheidet sich. Daher muss das Zerlegen der Batterie meist manuell vorgenommen werden und eine Automatisierung ist schwer umzusetzen. Erst nach der Demontage aus dem Gehäuse können Einzelteile der E-Auto-Batterie entsorgt oder wie die Batteriezelle recycelt werden. Aktuell ist ein Neukauf der Rohstoffe wie Lithium, Kobalt oder Mangan häufig günstiger als ein ordnungsgemäßes Recycling der Lithium-Ionen-Akkus.
Durch welche Verfahren können E-Auto-Batterien recycelt werden?
Entscheiden sich Hersteller oder die Rücknahmestelle dagegen, die E-Auto-Batterie direkt zu entsorgen, gibt es zwei Verfahren, um die Batterie zu recyceln: Das thermische Aufschmelzen und das mechanische Schreddern.
Beim ersten Verfahren, dem Aufschmelzen, werden die Batteriezellen eingeschmolzen. Durch die verschiedenen Schmelzpunkte können die Rohstoffe voneinander getrennt werden. Kobalt, Kupfer, Nickel und Lithium können zu einem Großteil durch das Verfahren zurückgewonnen werden. Andere Materialien wie Graphit, Elektrolyt und Aluminium gehen jedoch verloren.
Im zweiten Verfahren werden die Akkus mechanisch verkleinert und im weiteren Prozess in die einzelnen Rohstoffe sortiert. Das Schreddern erzielt eine Recyclingquote von 96 Prozent und die Rohstoffe aus der Rückgewinnung werden z. B. in der Herstellung neuer Batterien verwendet. Durch den Prozess des Recyclings der Elektroauto-Batterie können auch große Mengen an CO2-Ausstoß im Gegensatz zur Neuproduktion eingespart werden.
Wer übernimmt die Kosten für das Wechseln und Entsorgen der Elektroauto-Batterie?
E-Autos verlieren mit der Zeit an Akku-Kapazität und damit an Leistung. Ist dieser Punkt erreicht, kann man als Besitzer die Elektroauto-Batterie wechseln lassen, um wieder die ursprüngliche Reichweite erzielen zu können. Der Akku ist jedoch nicht nur das größte Bauteil, sondern verursacht auch die hohen Kosten eines E-Autos. Dementsprechend ist auch das Tauschen eines E-Auto-Akkus mit hohen Kosten verbunden.
In den meisten Fällen erhält der Käufer beim Kauf eines E-Autos über einen bestimmten Zeitraum eine Garantie auf die Batterie. Nimmt die Antriebsbatterie in dieser Zeit Schaden oder zeigt Verschleißanzeichen, wird sie (meist kostenlos) ausgetauscht. Eine andere Möglichkeit, diese Kosten zu vermeiden, ist die Option der Batteriemiete. Die Batterie wird gegen eine Gebühr nur geliehen. Häufig fallen diese Gebühren recht hoch aus, beinhalten aber ebenfalls den Austausch des defekten Akkus.
Unabhängig davon, ob die Antriebsbatterie gemietet oder gekauft ist, muss der Hersteller oder die Sammelstelle die Kosten für die Entsorgung der Elektroauto-Batterie tragen.
Auch um die Entsorgung des Elektroauto-Akkus muss sich der Autokäufer keine Gedanken machen. Hersteller und bestimmte Sammelstellen sind dazu verpflichtet, die gebrauchten Batterien zurückzunehmen. Die Entsorgung kaputter Lithium-Ionen-Batterien aus E-Autos muss unter bestimmten Auflagen durchgeführt werden, denn von den enthaltenen Stoffen gehen potenzielle Gefahren aus. Die verwendeten Rohstoffe einer Lithium-Ionen-Batterie reagieren sehr leicht und können in Brand geraten. Daher fällt der Transport unter das Gefahrengutrecht. Der Austausch der Batterie kann nur von einem Profi durchgeführt werden. Dieser sollte sich auch um die fachgerechte Lagerung, Entsorgung oder Recycling kümmern.
Die Gesetzlage zum E-Auto-Batterie Recycling
Wie die Akkus nach der Abgabe weiter verwertet oder entsorgt werden, liegt in der Hand der Hersteller und Rücknahmestellen. Die Gesetzeslage in Bezug auf die Entsorgung und das Recycling von Elektroauto-Batterien ist noch nicht auf dem nötigen Stand und liefert nur wenige Richtlinien. Trotz Inkrafttreten einer neuen Version des Batteriegesetzes (BattG) Anfang des Jahres 2021 hat sich in Bezug auf die Sammel- und Recyclingziele von E-Fahrzeug-Batterien wenig geändert. Bestehen bleibt eine geforderte Recyclingquote von 50 Prozent. Dieser Wert ist allerdings auf das Gesamtgewicht bezogen. Die Quote lässt sich also schnell durch die Materialien des Gehäuses erreichen. Recycelt werden dann nur die leichter rückzugewinnenden Metalle wie Aluminium oder der Kunststoff des Batteriegehäuses. Experten verlangen explizite Recyclingziele für die kritischen Rohstoffe aus der Batteriezelle wie Lithium, Kobalt, Nickel oder Mangan. Ebenfalls fordern die Experten ein über 90-prozentiges Recycling von Lithium-Ionen-Akkus bei E-Autos. Hoffnungen machen neue Verhandlungen über die Batterieverordnung.
Elektroauto-Batterien im Second Live
Um eine hohe Reichweite zu erlangen, wird aktuell vor allem auf hohe Kapazitäten der E-Auto-Akkus statt auf effiziente Fahrzeuge gesetzt. In der Regel erreichen die E-Autos, deren Batterien mehr kWh Strom speichern können, die höchste Reichweite, wie z. B. der „Tesla Model S“, welcher mit einem hundert kWh-Akku ausgestattet ist. Es gibt aber auch Ausnahmen, wie den Kia e-Niro oder den Hyundai Kona, die mit effizienten Motoren ausgestattet sind. Sie schaffen mit einer Akku-Kapazität von 64 kWh knapp 400 Kilometer ohne Zwischenladen. Auch Kleinwagen, wie der Renault ZOE, können mit einer Akku-Kapazität von nur 41 kWh etwa 300 Kilometer zurücklegen.
Größere Akkus treiben dabei natürlich auch den Preis des Elektroautos in die Höhe, sodass diese nicht für jeden erschwinglich sind. Bei begrenztem Budget stellt der Kauf eines effizienten Modells mit kleinerer Batterie eine gute Alternative dar.
Ladeverluste erhöhen den Energieverbrauch
Einige Unternehmen und Hersteller erzielen bereits ohne die entsprechende Gesetzgebung weitaus höhere Recyclingquoten. Dazu gehört z. B. das deutsche Unternehmen Duesenfeld, das durch mechanische Aufbereitung eine stoffliche Recyclingquote von 91 Prozent erzielt. Durch dieses Verfahren kann das Unternehmen nicht nur die Metalle, sondern auch Graphit, Elektrolyten sowie das Lithium zurück in den Kreislauf bringen. Die Rohstoffe werden dabei in einer so hohen Qualität zurückgewonnen, dass sie wieder in der Batterieproduktion eingesetzt werden können. Nach eigenen Angaben spart Duesenfeld durch sein Recyclingverfahren 8,1 Tonnen CO2 pro Tonne recycelter Batterien im Vergleich zur Primärgewinnung der Rohstoffe.
Auch das belgische Unternehmen Umicore hat sich zum Ziel gesetzt, die Elektroauto-Akku-Entsorgung zu verhindern und 95 Prozent der wertvollen Rohstoffe aus dem Akku in einen Prozess der Verwertung wiederzugewinnen. Das Unternehmen recycelt die Akkus aus den Autos der Formel-E und arbeitet bereits mit Herstellern wie Audi und BMW zusammen.
Bevor es überhaupt zu einer Entsorgung oder zum Recycling einer Elektroauto-Batterie kommt, kann sie auch als vollständige Batterie noch weiter genutzt werden. Mit einer Akku-Kapazität von 70 bis 80 Prozent kann eine Antriebsbatterie nicht mehr die nötige Leistung für E-Fahrzeug erbringen, allerdings bedeutet das nicht das Ende. Im sogenannten „Second Life“ kann der Akku weiterverwendet werden. Im Second Life werden Akkus in den meisten Fällen im stationären Betrieb eingesetzt. Hier besteht weniger Belastung für den Akku und ein kontrolliertes Auf- und Entladen findet statt. Durch diese Wiederverwertung erhöht sich die Lebensdauer der Batterie um 10 bis 12 Jahre. Dass diese Art des Recyclings von E-Auto-Batterien Erfolg hat, zeigt z. B. das BMW-Werk in Leipzig. Hier speichern 700 neue und alte i3 Akkus den selbst erzeugten Solar- und Windstrom. Aber auch im privaten Haushalt kann eine alte E-Auto-Batterie als Stromspeicher dienen und sogar mehr speichern als ein normaler Haushalt aus Puffer benötigt.
