DEN WEG ZU NACHHALTIGEREN UND KONFORMEREN ELEKTROFAHRZEUGEN EBNEN

Mit der Mission, die Authentifizierung und das nachhaltige Management von Batterien für Elektrofahrzeuge zu verbessern, hat sich die Rückverfolgbarkeitslösung batterien von OPTEL zu einem Vorreiter für Akteure in der gesamten Automobilindustrie entwickelt, welche in naher Zukunft ein weltweites Batteriepass-System implementieren möchten.

Diese Blogreihe befasst sich mit den Ursprüngen hinter der Bedeutung der Rückverfolgbarkeit von Batterien und damit, wie ein globaler Batteriepass die zahlreichen ESG-Herausforderungen von Bergbauunternehmen, Mineralverarbeitern, Batterieherstellern und EV-Herstellern lösen soll.

Dies ist der dritte Artikel in unserer Serie. Um zum ersten Artikel zu gelangen, klicken Sie hier. Den zweiten Artikel finden Sie hier.

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ÄLTERE EV-BATTERIETECHNOLOGIEN VERURSACHEN UMWELTPROBLEME BEIM RECYCLING

Bei der Nachfrage nach Elektrofahrzeugen ist keine Verlangsamung absehbar, da Länder auf der ganzen Welt ihre potenziell positiven Auswirkungen bei der Eindämmung von Treibhausgasemissionen unterstreichen, wenn die Fahrzeuge mit nachhaltigen Materialien und Prozessen hergestellt werden.

Derzeit stehen die Automobilhersteller jedoch vor der dringenden Herausforderung, die Batterietypen zu verbessern, mit denen sie ihre Flotten elektrifizieren. Blei-Säure-Batterien waren bis vor Kurzem aufgrund ihrer Erschwinglichkeit aus Rohstoff- und Produktionssicht die am weitesten verbreiteten Lösungen für Elektrofahrzeuge in der Kfz-Branche. Darüber hinaus sind Blei-Säure-Batterien in hohem Maße recycelbar, wobei viele Länder Recyclingquoten von über 90 % erreichen. Eine durchschnittliche Batterie kann bis zu 10 Kilogramm Blei enthalten; laut dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen „ist recyceltes Blei ein wertvolles Gut für viele Menschen in den Entwicklungsländern, was die Rückgewinnung von Autobatterien […] zu einem tragfähigen und profitablen Geschäft macht …“

Leider werden beim Recycling von Blei-Säure-Batterien, das häufig mit ungeeigneten Recyclingmethoden durchgeführt wird, erhebliche Mengen an Bleipartikeln in die Atmosphäre abgegeben, die auch Gewässer und den Boden kontaminieren sowie negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt haben. Einige Recyclinganlagen mussten sogar stillgelegt werden, da sie die Abfallbewirtschaftungsnormen und Emissionskontrollen nicht erfüllt haben. Und das Problem scheint sowohl in den Entwicklungsländern als auch in den Industrieländern mit den entsprechenden Vorschriften weit verbreitet zu sein.

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NEUE BATTERIETECHNOLOGIEN FÜR ELEKTROFAHRZEUGE. DIESELBEN UMWELTPROBLEME?

In den letzten Jahren haben viele Hersteller von Elektrofahrzeugen eine einmalige Gelegenheit erhalten, Blei-Säure-Batterien durch Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen, welche wesentlich bessere Energiekapazitäten, eine längere Lebensdauer und kein schädliches Blei aufweisen.

Es gibt jedoch noch einige Herausforderungen in Zusammenhang mit ihrer Wiederverwendung und ihrem Recycling. Warum? Erhöhte Energieleistungsniveaus bedeuten keine bessere Wiederverwendbarkeit und Recyclingfähigkeit. Schätzungen zufolge werden lediglich 5 % der Lithium-Ionen-Batterien recycelt.

Der Hauptgrund dafür ist, dass nur wenige Lithium-Ionen-Batterien von Elektrofahrzeugen das Ende ihres Lebenszyklus erreicht haben. Das ist auf ihre Beständigkeit und die Tatsache zurückzuführen, dass sie nicht so lange auf dem Markt sind wie Blei-Säure-Batterien. Aber das wird sich bald ändern. Laut diversen Schätzungen werden bis 2030 voraussichtlich mehr als 12 Millionen Tonnen Lithium-Ionen-Batterien außer Betrieb genommen.

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Langsame Fortschritte wurden auch bei der Entwicklung umweltfreundlicher Verfahren zur Wiederverwertung von Lithiumbatterien erzielt. Da derzeit hauptsächlich kleine elektronische Geräte recycelt wurden, ist die wirtschaftliche Amortisation bestenfalls schwach ausgefallen. Die Ausweitung von Recyclingprozessen für Batterien von Elektrofahrzeugen ist ebenso eine enorme Herausforderung, da Hersteller und Wissenschaftler sich mehr auf die Senkung der Kosten, die Verbesserung der Batterielebensdauer und die Erhöhung der Ladekapazitäten konzentrieren und weniger auf die Recyclingfähigkeit. Aus diesem Grund werden die meisten Lithium-Ionen-Batterien auf Deponien entsorgt, wo deren Schadstoffe in die Umgebung gelangen.

Obwohl Lithium-Ionen-Batterien als weniger giftig empfunden werden als Blei-Säure-Batterien, bestehen ihre Zellen dennoch aus Hunderten von Zellen, die zerlegt werden müssen, um recycelt zu werden. Diese Zellen enthalten gefährliche Materialien und können bei unsachgemäßer Handhabung explodieren.

Schließlich ist das Recycling von Batterien, wie es heute und unabhängig von der Technologie praktiziert wird, „äußerst arbeits- und ressourcenintensiv, sodass es in der Regel die Kosten für die Gewinnung neuer Materialien aus dem Boden übersteigt“. Mehr noch: Dabei werden Unmengen von Wasser verbraucht und gefährliche Luftschadstoffe ausgestoßen. Zum Recycling von Materialien in Lithium-Ionen-Batterien müssen beispielsweise pyro- und hydrometallurgische Verfahren eingesetzt werden, die viel Energie erfordern und toxische Abfälle erzeugen.

DER BEGINN EINER NEUEN ÄRA: NACHHALTIGES RECYCLING VON EV-BATTERIEN

Es ist nicht alles Schwarzmalerei, wenn es um das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge geht.

Mit dem Boom der Elektrofahrzeuge und den Batterien, die sie antreiben, wird auch die Nachfrage nach Mineralien in die Höhe steigen. Lithium, Kobalt, Nickel und Kupfer sind Mineralien, die zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden; die überwiegende Mehrheit stammt aus Minen in Russland, der Demokratischen Republik Kongo und China, wo Umweltverantwortung und Menschenrechte oft zweitrangig sind.

Darüber hinaus könnte die steigende Nachfrage nach Mineralien nach Ansicht einiger Experten auch Lieferengpässe und enorme Preisschwankungen zur Folge haben. Dies führt dazu, dass Hersteller mit neuen Rohstoffmischungen wie kobaltarmen oder kobaltfreien Batterien experimentieren. Auch die Beseitigung von Nickel wird derzeit erforscht. Die EV-Industrie ist jedoch weit davon entfernt, die für Lithium-Ionen-Batterien benötigten Mineralien vollständig zu beseitigen.

Der zunehmende Druck von Interessengruppen der Industrie zwingt Batterie- und Automobilhersteller dazu, nachhaltigere Alternativen bei der Beschaffung von Materialien zu nutzen. Und besseres Recycling könnte die Antwort sein.

Durch neue Techniken, die chemikalienfreies und direkteres, skalierbares Recycling fördern, können mehr Materialien aus Lithium-Ionen-Batterien, die das Ende ihrer ersten Nutzungsdauer erreicht haben, zurückgewonnen werden. Diese neuen Ansätze für das Recycling von Batterien könnten zwangsläufig die Notwendigkeit verringern, neue Mineralien zu raffinieren und zu transportieren. Auf der Grundlage einiger Prognosen könnten recycelte Mineralien bis 2040 bis zu 50 % des Bedarfs an neuen Batterien decken.

Wenn Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, ist ihr Energiespeicher oft noch etwa zu 2/3 voll. Dadurch könnten sie auch für den Einsatz in Anwendungen, die geringere Leistungen erfordern, oder sogar für die Backup-Speicherung erneuerbarer Energien, wie Solar- oder Windparks, umfunktioniert werden.

Yole Development, ein Beratungsunternehmen in Europa, geht davon aus, dass der „globale Wert des Recyclingmaterialsektors für Lithium-Ionen-Technologien zwischen 2020 und 2025 mit einer kumulierten jährlichen Wachstumsrate von 25 % wachsen und einen Gesamtmarktwert von knapp 1,2 Milliarden US-Dollar allein nach dem Fünfjahreszeitraum ausmachen wird“. Bis 2040 soll diese Zahl schätzungsweise 24 Milliarden Dollar betragen, was die enorme Chance für Recyclingunternehmen und Hersteller von Batterien für Elektrofahrzeuge unterstreicht.

Tesla hat im Jahr 2020 angekündigt, dass es in seiner Gigafactory in Nevada die Implementierung von Recyclingmöglichkeiten für Batterien plant. Die Anlage wird vorbereitet, um Mineralien, einschließlich Kobalt und Kupfer, zu gewinnen, damit sie wieder in die Wertschöpfungskette eingeführt werden können. Und das ist erst der Anfang.

Zusammenfassend ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten, um mit Batterien von Elektrofahrzeugen eine lebensfähigere und nachhaltigere Kreislaufwirtschaft zu schaffen.

BATTERIEPÄSSE FÜR EV-BATTERIEN, WELCHE DIE EINFÜHRUNG DER KREISLAUFWIRTSCHAFT BESCHLEUNIGEN SOLLEN

Im Zuge der Weiterentwicklung globaler Initiativen zur nachhaltigeren Herstellung von Batterien für Elektrofahrzeuge und zur Entwicklung integrierter Instrumente wie des Batteriepasses der Global Battery Alliance, der voraussichtlich in den nächsten ein oder zwei Jahren für die Akteure der Branche verfügbar sein wird, dürfte eine florierende zirkuläre Wertschöpfungskette für Batterien entstehen.

Die Idee eines Batteriepasses ist einfach: Er wäre eine eindeutige digitale ID, die jeder EV-Batterie zugeordnet werden würde. Die digitale ID würde wichtige Informationen enthalten, einschließlich einer umfassenden Produktions-, Nutzungs- und Wartungshistorie usw. Ziel eines Batteriepasses ist es, dass alle Beteiligten anhand hoher ESG-Standards ordnungsgemäß feststellen können, ob Batterien beschafft werden oder nicht.

Der Batteriepass wird auch detaillierte Daten über die chemische Zusammensetzung der Batterie, den Lebensdauerstatus und das aktuelle Leistungsniveau liefern. Aus Sicht des Recyclings sind diese Daten wichtig für die Bestimmung der besten Handhabungs-, Recycling-, Aufbereitungs- und Entsorgungsmöglichkeiten für EV-Batterien.

Laut der Global Battery Alliance dürften Batteriepässe zusammen mit finanziellen und ordnungspolitischen Anreizen die Triebkräfte für das Wachstum von Recyclinganlagen für Elektrofahrzeuge auf der ganzen Welt sein, da die Länder beginnen werden, den Wettbewerbsvorteil wahrzunehmen, den das nachhaltige Recycling von Elektrofahrzeugen bieten kann.

Angeregt durch das EV-Batteriepass-Projekt sind die Vereinigten Staaten und Europa bereits dabei, strategische Recyclingrahmen zu schaffen, die eine weltweite Batteriepass-Plattform nutzen werden, in der Hoffnung, dass diese in den kommenden Jahren standardisiert wird. Vor allem die Europäische Union hat sich für die kommenden Jahrzehnte ehrgeizige Ziele gesetzt: Bis 2030 sollen 70 % der Lithium-Ionen-Batterien gesammelt werden. Vier Prozent der in der EU produzierten Lithium-Ionen-Batterien müssen aus recycelten Materialien hergestellt werden; dieses Ziel wird bis 2035 auf 10 Prozent steigen.

Diese Arten von Anforderungen unterstreichen erneut die Bedeutung eines universellen Batteriepasses für die Authentifizierung von EV-Batterien im Hinblick darauf, wo sie in der Kreislaufwirtschaft gelandet sind. Die in den Pässen enthaltenen verknüpften Daten könnten dazu beitragen, Betrug zu verhindern und die Einhaltung der ESG-Vorschriften zu gewährleisten.

Unabhängig von den in Zukunft zur Norm werdenden Recyclingprozessen für Batterien von Elektrofahrzeugen werden Batteriepässe zweifellos eine entscheidende Rolle dabei spielen, die Integrität und Transparenz der Aufwertung von EV-Batterien und die langfristige Nachhaltigkeit von Elektrofahrzeugen zu gewährleisten, um der Klimakrise entgegenzuwirken.

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