Die Kreislaufwirtschaft bei Batterien für Elektrofahrzeuge
Veröffentlicht am
Die großflächige Einführung von Elektrofahrzeugen setzt die Etablierung einer Kreislaufwirtschaft voraus, die die Wiederverwendung von Lithium-Ionen-Batterien noch vor deren Recycling fördert. Das Ziel? Diesen Batterien ein zweites Leben zu sichern, um ihre Auswirkungen auf die Umwelt so gering wie möglich zu halten.
Warum eine Batterie wegwerfen, die noch nützlich sein kann? Das Konzept der Kreislaufwirtschaft umfasst alle Praktiken und Techniken, mit denen die Nutzung einer Ressource optimiert werden kann, bevor ihr Recycling in Betracht gezogen wird. Es basiert auf einem Grundsatz des gesunden Menschenverstands: Die Verlängerung des Lebenszyklus eines Produkts bedeutet, bereits bei seiner Konzeption Fragen der Sammlung, Wiederverwendung, Aufarbeitung und des Recyclings der bei seiner Herstellung verwendeten Teile und Materialien zu berücksichtigen.
In Frankreich wird diese Debatte insbesondere von der Agentur für Umwelt und Energie (Ademe) vorangetrieben, unter Mitwirkung großer Industrieunternehmen wie der Renault Group.
Die Kreislaufwirtschaft im Bereich der Elektroautos
Batterien für Elektrofahrzeuge veranschaulichen sehr gut die Bedeutung von Überlegungen zur Kreislaufwirtschaft. Denn für die Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie werden verschiedene Materialien wie Lithium, Kobalt, Nickel oder Aluminium benötigt.
Ihre Verwertung nach dem Recycling wird systematisch von der Automobilindustrie gewährleistet, doch ist dieser Vorgang sowohl komplex als auch kostspielig, insbesondere weil er eine Reihe chemischer Umwandlungen erfordert. Die Philosophie der Kreislaufwirtschaft legt daher nahe, diesen Schritt so spät wie möglich anzugehen.
Diese Optimierungsstrategie setzt bereits bei der ersten Fahrt mit einem Elektroauto ein und umfasst ein intelligentes Management der Lade- und Entladezyklen, um sowohl die Leistung als auch die Lebensdauer der Batterie zu maximieren.
Ein zweites Leben für Elektroautobatterien schaffen
Die Leistung lässt im Laufe der Zeit zwar nach, jedoch nur in begrenztem Umfang. Man geht heute davon aus, dass eine Elektroauto-Batterie nach einer Nutzungsdauer von 8 bis 10 Jahren im Durchschnitt noch 75 % ihrer ursprünglichen Energiekapazität aufweist.
Zu diesem Zeitpunkt ist ein Hersteller wie Renault der Ansicht, dass die Leistungsfähigkeit für den Einsatz im Straßenverkehr nicht mehr ausreicht; dieser Leistungsabfall bedeutet jedoch nicht, dass es Zeit ist, das Fahrzeug dem Recycling zuzuführen. Bevor der Kreislauf geschlossen wird, empfiehlt die Kreislaufwirtschaft nämlich, nach anderen, weniger anspruchsvollen Einsatzmöglichkeiten zu suchen, bei denen der Leistungsverlust kein Hindernis darstellt.
Das Thema beschäftigt sogar die Europäische Kommission. Im Jahr 2018 unterzeichnete sie mit mehreren europäischen Industrieunternehmen, darunter die Renault Group, eine Innovationsvereinbarung, die genau darauf abzielt, die Wiederverwendung von Lithium-Ionen-Batterien zu fördern, bevor deren Recycling in Betracht gezogen wird.
Die Optimierung des Lebenszyklus von Elektroautobatterien ist eine entscheidende Herausforderung für die Entwicklung der Branche. Die Renault Group optimiert die Nutzung der Batterie über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg – von der Montage und dem Einbau in ein Neufahrzeug bis hin zum Recycling.
Die Einbindung der Lithium-Ionen-Batterie in ein Kreislaufwirtschaftskonzept trägt zudem dazu bei, Elektrofahrzeuge für den Verbraucher erschwinglicher zu machen. Die Batterie gewinnt dadurch einen zusätzlichen Wert, wodurch sich der Preis für den Käufer eines Elektroautos senken lässt.
Erst wiederverwenden, dann recyceln
Unter den verschiedenen möglichen Verwendungszwecken ist die stationäre Energiespeicherung zweifellos das überzeugendste Szenario für eine zweite Nutzung. Ob auf Ebene eines Einfamilienhauses, eines Mehrfamilienhauses, eines Industriestandorts oder eines Stadtviertels: Die Fähigkeit einer Batterie, Strom zu speichern, erleichtert die Integration von Strom aus erneuerbaren und intermittierenden Energiequellen wie Solar- oder Windenergie. Die Renault Group hat bereits mehrere Pilotprojekte gestartet, die die Vorteile dieses Ansatzes konkret veranschaulichen.
Darüber hinaus hat sich die Gruppe am europäischen Projekt ELSA (Energy Local Storage Advanced System) beteiligt, in Zusammenarbeit mit anderen Akteuren wie Nissan oder Bouygues Energies et Services, das stationäre Speichersysteme in mehreren europäischen Städten testet.
Auf einer Insel wie Porto Santo trägt die stationäre Speicherung mithilfe von ausgedienten Elektroautobatterien bereits dazu bei, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und gleichzeitig die Nutzung erneuerbarer Energien zu fördern. In Belle-Île-en-Mer ermöglicht die Wiederverwendung von Lithium-Ionen-Batterien aus dem Renault Zoe beispielsweise, die tagsüber von den auf dem Schuldach installierten Solarmodulen erzeugte Energie zu speichern und nachts wieder abzugeben. Das betreffende Gebäude profitiert so von CO₂-freiem Strom, wann immer es ihn benötigt, und nicht nur dann, wenn er erzeugt wird. Die Lebensdauer der Lithium-Ionen-Batterien wird dadurch um mindestens weitere 5 Jahre verlängert.
Dieser Ansatz lässt sich auch in sehr großem Maßstab umsetzen. So hat der Hersteller beispielsweise ein Projekt namens „Advanced Battery Storage“ ins Leben gerufen, dessen Ziel es ist, bis 2020 die größte stationäre Stromspeicheranlage zu errichten, die jemals in Europa auf der Grundlage von Elektrofahrzeugbatterien konzipiert wurde.
Mit solchen Maßnahmen trägt die Kreislaufwirtschaft für Elektroautobatterien dazu bei, die Nutzung erneuerbarer Energien zu fördern und gleichzeitig den Übergang zu intelligenten Energienetzen zu beschleunigen! Die Renault Group arbeitet übrigens bei diesen entscheidenden Themen Hand in Hand mit zahlreichen spezialisierten Start-ups. So liefert sie beispielsweise Batterien aus dem Second Life an Powervault, ein britisches Unternehmen, das sich auf Energiespeichersysteme für Privathaushalte mit Solaranlagen spezialisiert hat.
Kurze Locken bevorzugen
Dank dieses „zweiten Lebens“ gelangen die Batterien von Elektrofahrzeugen erst nach mehreren weiteren Jahren der Nutzung in die Recyclingphase.
Am Ende des Lebenszyklus besteht die Herausforderung dann darin, die Altbatterien so zu behandeln, dass eine schnelle Rückgewinnung der Ressourcen innerhalb der Automobilbranche oder in einer benachbarten Industrie möglich ist. Das ist das Prinzip des Kurzkreislauf-Recyclings und einer der wichtigsten Motoren der Kreislaufwirtschaft!
Urheberrechte: ipopba, OHM, Frithjof (Frithjof Ohm INKL. Pretzsch), Pagecran, Renault