Was passiert eigentlich mit der E-Auto Batterie, wenn dieser oder das Fahrzeug sein Lebensende erreicht hat? Landen die wertvollen Ressourcen im Müll? Existieren umfangreiche Wiederaufbereitungskonzepte, oder gar weitere Verwendungszwecke für die Hochvoltstromspeicher?
Gleich vorneweg: es gibt gesetzliche Regelungen zur Wiederverwertbarkeit. Die vorgeschriebene Quote für die Aufbereitung der Batterien beträgt 90 Prozent. Viele Hersteller gehen aber noch einen Schritt weiter.
Zugegeben: Noch betrifft uns das Problem altersschwacher und dem Lebensende naher Hochvolt-Batterien aus dem Fahrzeug nicht unbedingt. Elektrofahrzeuge sind eine relativ neue Technologie, die dem Massenmarkt erst seit ein paar Jahren zugänglich ist.
Entsprechend gibt es aktuell einfach wenige Fahrzeuge, deren Antriebsbatterien bereits ihr laufzeitbedingtes Ende erreicht haben. Das bedeutet aber nicht, dass es nicht bereits allerhöchste Zeit ist, sich über Konzepte Gedanken zu machen, wie Hersteller und Industrie mit den hunderttausenden ausrangierten Elektroauto-Batterien, welche uns in den nächsten Jahren erwarten, umzugehen.
Über 300.000 Kilometer Laufleistung – der lange Dienst der E-Auto Batterie im Fahrzeug
Viele Hersteller gewähren auf die Antriebsbatterie selbstbewusste Garantiezeiten von 8 bis 10 Jahren. Meist gekoppelt an eine maximale Kilometerlaufleistung. Dieses Zugeständnis der Hersteller zeigt bereits: Man ist sich der Langlebigkeit seiner Akkus sicher!
Moderne E-Auto Akkus halten mindestens 1.000 bis 1.500 Ladezyklen stand. Legt man dem Akku eine für Kompaktfahrzeuge übliche Kapazität von 60 kWh bei einem Verbrauch von 20 kWh auf 100 Kilometer zu Grunde, hält ein Akkupack mindestens 300.000 Kilometer. Diese Grenze liegt auf einem ähnlichen Niveau wie die erwartbare Lebenszeitgrenze von Fahrzeugen mit konventionellen Antrieben.
Ein Batteriespeicher fällt in den seltensten Fällen bei Erreichen seiner Lebenszeitgrenze vollständig aus. In der Regel degradiert seine maximale Kapazität und Leistungsfähigkeit zunehmend. Nach den erwähnten 300.000 Kilometern Laufleistung nimmt man also an, dass die Kapazität nur noch etwa 70 Prozent der ursprünglichen Leistung erreicht: Ein Reichweiteneinschnitt aber kein Totalausfall.
Zweite Lebenshälfte der E-Auto Batterie als Pufferspeicher
Ist das Ende eines E-Auto-Lebens gekommen, wandert der Akku mit seinen wertvollen Komponenten wie Nickel, Lithium & Co. keinesfalls in den Müll. Eine interessante Weiternutzung der Hochvoltbatterie sind Pufferspeicherlösungen im Verbund mit weiteren „Artgenossen“.
Als Energielieferant im Auto werden an den Speicher sehr hohe Anforderungen gestellt:
Hohe Entladeströme durch schnelles Beschleunigen, wechselnde klimatische Bedingungen durch den Einsatz zu jeder Jahreszeit und auch hohe Ladeströme durch DC-Schnellladungen.
In seiner zweiten Lebenshälfte als Pufferspeicher kommen auf den Akku in seiner „Seniorenresidenz“ deutlich stressfreiere Betriebszustände zu: In einer klimatisierten Kammer wird er nahe seiner Wohlfühltemperatur, welche die beim Alterungsprozess stattfindenden elektrochemischen Prozesse am besten eindämmt, aufbewahrt.
Der Ladehub findet in einem möglichst optimalen Fenster statt: Das Batteriemanagement hält die Ladung stets in einem Bereich von 40 bis etwa 70 Prozent. In diesem Bereich ist die Leistungsfähigkeit am höchsten und der weitere Verschleiß am geringsten.
Durch den Verbund Dutzender oder gar Hunderter Akkupacks ist die Be- und Entladeleistung der einzelnen Zellen sehr gering: Es wird viel weniger Leistung abverlangt, als jene, die ein Elektromotor fordert, wenn ein Fahrzeug beschleunigt ( über 100kW vs. wenige kW ähnlich eines AC-Ladevorgangs).
Bei diesem „Langzeitwellnessprogramm“ für Hochvoltbatterien ist es nicht verwunderlich, dass sich die Lebenszeit deutlich verlängern lässt. Forscher gehen heute davon aus, dass als Pufferspeicher eingesetzte Fahrzeugbatterien unter diesen Umständen noch 10 – 12 Jahre einem Zweck nachkommen können, bevor diese endgültig einem Recyclingprozess zugeführt werden müssen.
Der Anwendungsfall alter E-Auto Akkus als verbundene Pufferspeicher kann dabei ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu einer vollständigen Umstellung auf erneuerbare Energieträger sein.
Wenn Photovoltaik-Anlagen nachts keinen Strom liefern und Wind, Wasser & Co. zur Abdeckung des Strombedarfs nicht ausreichen, liefern ausrangierten E-Akkus den nötigen Strom, welcher zuvor „eingelagert“ wurde, als ein Überschuss vorhanden war.
Dieses Konzept ist nicht nur Theorie: Fast jeder Automobilhersteller hat solche Anlagen bereits im Testbetrieb. Zum Einsatz kommen heute meist Hochvoltbatterien aus den frühen Zeiten der E-Mobilität: Die allerersten E-Autos aus Serienproduktion, sowie die Akkus von Vorserien- und Testfahrzeugen. In wenigen Jahren werden die Akkus dann stückweise ausgetauscht werden: Mit den Akkus aus unseren Fahrzeugen, welche ihren Lebensabschnitt als solche beendet haben.
Der Akku-Friedhof der E-Auto Batterie: Wenn das Leben eines Akkus endgültig endet
Vorausgesetzt, eine Fahrzeugbatterie bekommt ein zweites Leben als Pufferspeicher, so wird sie am Ende Ihres zweiten Lebenszyklus ein stattliches Alter von über 20 Jahren erreicht haben.
Nach dieser Zeit wird die Energiebereitstellung unzuverlässig. Chemische Alterungsprozesse sind so weit fortgeschritten, dass es jederzeit zu einem Komplettausfall des Speichers kommen kann. Auch für Pufferspeicherlösungen ist er somit nicht mehr verlässlich genug und muss aussortiert werden.
Die Materialien der Hochvoltbatterie sind allerdings viel zu kostbar, um sie einfach so zu entsorgen: Im Zellenverbund befinden sich mehrere Kilogramm Lithium, Mangan, Kobalt, Nickel sowie Grafit.
Die Akkupacks werden demontiert (das Gehäuse selbst besteht meist aus Aluminium und Stahl), sortiert, geschreddert und eingeschmolzen. Die Materialien können danach zu einem großen Teil wiederaufbereitet werden.
EU-Verordnung: Recycling keine Empfehlung, sondern Pflicht
Eine EU-Richtline, welche ursprünglich aus dem Jahr 2006 stammt, wurde kürzlich explizit auf die kommenden Markteigenschaften hin angepasst. Die vorgeschriebene Wiederverwertungsquote für Batterien beträgt somit künftig 90 Prozent. Hersteller werben nach heutigem Stand der Technik bereits mit Quoten von bis zu 96 Prozent.
Der Großteil der im Akku befindlichen seltenen und wertvollen Materialien wird also am Lebenszeitende zurückgewonnen – und auch wieder in neue Akkutechnologien integriert werden. Ebenso wie die Wiederverwertungsquote regelt das Gesetz darüber hinaus, dass neu produzierte Energiespeicher immer einen Mindestanteil recycelter Materialien enthalten müssen.
Ein zu Ende gedachter Rohstoffkreislauf ermöglicht also auch bei heutigen Akkutechnologien nachhaltiges wirtschaften über die Lebensdauer eines Elektroautos hinaus.
Besser noch: Einst geförderte, kritische Rohstoffe können dem Kreislauf immer wieder zugeführt werden.
Quellenangaben:
https://www.enbw.com/unternehmen/eco-journal/second-life-batterien.html
https://www.elektroauto-news.net/2022/second-life-oder-recycling-akku-elektroauto
https://www.elektroauto-news.net/elektroautos/volkswagen-investiert-in-batterie-standort-salzgitter
https://www.renault.at/blog/etech/electric-vehicle-batteries-blogpost.html
https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/elektromobilitaet/info/elektroauto-akku-recycling/
https://www.hyundaifinance.de/elektroblog/wissen-laden/vom-second-life-einer-e-auto-batterie/
https://hey.car/magazine/was-ist-die-durchschnittliche-lebensdauer-eines-autos
