Wirtschaft
40.000 Tonnen Batterieschrott im Jahr: Wie ökologisch sind Batteriefabriken?
Während in Bolivien, Chile und Argentinien die wasserintensive Ausbeutung des Rohmaterials Lithium vervierfacht wird, lassen Fertigungsmethoden und Schätzungen über Fehlproduktionen Böses erahnen. Studien zeigen: Was das vermeintlich saubere Elektroauto antreibt, ist alles andere als umweltfreundlich.
Der Bund ist beim US-Elektroautobauer Tesla mit einem einstelligen Milliardenbetrag für den Aufbau der sogenannten Gigafactory in Brandenburg dabei. Das berichtete der Business Insider unter Berufung auf Regierungskreise. Der Bund übernehme demnach zwei Drittel der Fördersumme, das Land Brandenburg ein Drittel. Bisher kaufen auch die anderen Autohersteller große Mengen Lithium-Ionen-Batteriezellen für ihre E-Autos vor allem in Asien ein, wo derzeit ein Großteil der Zellen produziert wird. In den kommenden Jahren sollen jedoch auch in Deutschland große Fabriken für Batteriezellen entstehen.
Doch die Sache hat einen Schönheitsfehler: die oft fehlerbehaftete Produktion. Die künftige Batteriezellenfabrik im brandenburgischen Grünheide des US-Elektroautoherstellers Tesla von Elon Musk wird nach Schätzung von Fachleuten jährlich 40.000 Tonnen Batteriemüll pro 100 Gigawattstunden produzieren. Riesige Abfallberge werden sich auftürmen, und die nicht nur vor den Toren der Hauptstadt.
Die Konzerne PSA/Opel und Total/Saft werden mit ihrem Werk in Kaiserslautern auf 9,6 Tonnen bei nur 24 Gigawattstunden kommen, ähnlich wie SVOLT in Überherrn/Saarland – alles Abfallbatteriezellen. Einer der größten Produzenten von Lithium-Ionen-Akkus, der chinesische Konzern Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL), will in Erfurt als einer der ersten mit der Massenproduktion hierzulande beginnen. Bis 2024 werden in Deutschland Kapazitäten für die Produktion von Akkuzellen pro Jahr für die Speicherung von 95 Gigawattstunden entstehen.
Wenn Tesla-Chef Elon Musk neben der Gigafactory in Grünheide auch eine Zellenfertigung aufbaut, belaufen sich die Kapazitäten auf insgesamt 195 Gigawattstunden.
Mit dem Umfang wächst auch der Abfall. Die Kapazitäten der Recyclingbetriebe, die hierzulande Lithium-Ionen-Akkus überhaupt verwerten können, reichen für diese Mengen längst nicht aus.
Was kaum einer weiß: Batterieproduktionen haben hohe Ausschussraten von bis zu zehn Prozent, so resümiert es der Maschinenbauverband VDMA in seiner "Roadmap Batterie-Produktionsmittel 2030". Würden alle Zellenhersteller in Deutschland zehn Prozent Ausschuss produzieren, entstünden somit 78.000 Tonnen Batteriemüll pro Jahr. Der Rechnung zugrunde gelegt wird eine Lithium-Ionen-Zelle mit 250 Wattstunden pro Kilogramm, wie sie etwa im Tesla Model S verbaut ist.
Zu dem Zellschrott kommen dann noch tonnenweise verbrauchte Altbatterien hinzu. Die Kapazitäten der Recyclingbetriebe, die hierzulande Lithium-Ionen-Akkus verwerten können, liegen derzeit aber nur bei rund 20.000 Tonnen. Peter Birke, Leiter der Arbeitsgruppe Elektrische Energiespeichersysteme an der Universität Stuttgart, sagte dem Handelsblatt: "Batterieelektroden für Lithium-Ionen-Zellen können nie exakt reproduzierbar hergestellt werden."
Die Batteriezelle besteht aus den Elektroden Kathode (positiv) und Anode (negativ), die durch eine Isolationsschicht getrennt werden. Zwischen Anode und Kathode befindet sich ein in einem Kunststoff-Separator eingebetteter Flüssigelektrolyt, der den Ionentransport zwischen den Elektroden übernimmt.
Birke erklärt im Handelsblatt das Prinzip:
"Die Elektroden beinhalten sogenanntes Aktivmaterial, das für die elektrochemischen Reaktionen verantwortlich ist und ursprünglich als Pulver vorliegt. Dieses Aktivmaterial setzt sich aber nicht aus immer exakt gleichen Partikeln zusammen. Die Partikel haben oft eine unterschiedliche Porenstruktur, in die das Elektrolyt eindringen kann. Ebenso sind die Zwischenräume zwischen den Partikeln in der fertigen Elektrode stets unterschiedlich und damit auch dort die Elektrolytverteilung. Je schlechter die Elektrolytverteilung, desto schlechter die Zelle."
Einer fertigen Zelle gehen sehr viele Einzelschritte voraus. Bereits geringe Ausschussraten in je einem Prozessschritt könnten sich entlang der Prozesskette schnell zu signifikanten Ausschussraten potenzieren, warnt der VDMA. Bei Milliarden an produzierten Zellen pro Jahr kämen so bereits ein enormer Energieverbrauch und ein immenser CO₂-Ausstoß allein schon für den Ausschuss zusammen.
Bereits 75 Prozent der Treibhausgasbilanz bei der Batterieherstellung gehen laut dem Thinktank Agora Verkehrswende auf die Zellenherstellung zurück. Der größte Beitrag von über 50 Prozent komme dabei durch den Strombedarf zustande.
Da unbrauchbare Zellen erst am Schluss identifiziert werden können, wird unnötig viel Energie für etwas eingesetzt, das später als Abfall im Recycling landet. Für eine Kilowattstunde Speicherkapazität wird das Hundertfache an Energie zur Produktion gebraucht. Denn bisher läuft die Überprüfung der Zellqualität noch sehr analog ab: Die Zellen werden gebaut, am Ende werden Spannung und Widerstand gemessen. Nach vier Wochen im Lager werden sie erneut gemessen. Zehn Prozent – so die Schätzung – fallen dann nach heutigen Erkenntnissen bereits durch.
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