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Nachhaltigkeit

Nachhaltige Alternativen: Wie E-Auto-Batterien wiederverwendet und recycelt werden können

Veröffentlicht am 29.3.2023
iX Battery

Die Batterie ist das Herzstück eines jeden Elektroautos. Was passiert also, wenn diese nicht mehr so ​​funktioniert, wie sie sollte? Wenn die Leistung eines Akkus nachlässt, muss er häufig ausgetauscht werden. Der Lebenszyklus der Batterie endet hier jedoch nicht. In diesem Artikel enthüllen wir das zweite Leben einer EV-Batterie und was danach passiert.

Die Lebensdauer einer Autobatterie hat ihre Grenzen: Nach acht bis zehn Jahren oder rund 160.000 Kilometern ist die Leistung meist unter 70 Prozent gesunken. Die Batterie ist dann möglicherweise nicht mehr für den Einsatz in dem Fahrzeug geeignet, in dem sie zuvor verwendet wurde – aber sie hat immer noch viel Energie, die geerntet werden kann und sollte.

Im ersten Schritt wird geprüft, ob die Batterie nach der Wiederaufarbeitung in einem Elektrofahrzeug wiederverwendet werden kann: Dazu werden einzelne Zellen ausgetauscht und die Batterie kann für den Austausch oder andere Anwendungen wiederverwendet werden. Remanufacturing vermeidet somit die Produktion einer neuen Batterie und reduziert die Abfallmenge, wodurch Energie und Rohstoffe eingespart werden.

Verlängerung des Lebenszyklus einer Batterie
Für Batterien, die nicht für die Wiederaufbereitung und Wiederverwendung in einem E-Fahrzeug geeignet sind – zum Beispiel aufgrund unzureichender Restkapazität – gibt es eine andere Lösung, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Bei Second-Life-Batteriespeichern wird die Restenergie der Batteriezellen genutzt. Diese Speicher liefern konzentrierte Energie und können das Netz versorgen.

BMW demonstriert in Kooperation mit Bosch und dem Energieunternehmen Vattenfall in ihrem Projekt „Second Life Batteries“, wie Batterien als flexible Energiespeicher sekundär genutzt werden können und damit zur Netzstabilität beitragen. Gemeinsam haben die Unternehmen rund 2.600 Batteriemodule von mehr als 100 BMW Elektrofahrzeugen zu einem Stromspeichersystem verschaltet. Im 122-MW-Onshore-Windpark „Princess Alexia“ in der Nähe von Amsterdam wurde der erste Speicher aus BMW i3-Batterien errichtet. Mit einer Kapazität von 3,2 Megawatt (MW) ist es Vattenfalls erstes großes Speicherprojekt in den Niederlanden, das 88.000 Haushalte mit sauberem Strom versorgt. Die zusätzliche Batteriekapazität trägt dazu bei, Strom aus den Windkraftanlagen zu speichern, sodass der Windpark gleichmäßig Strom liefern kann wenn das Wetter relativ ruhig ist.

Mercedes-Benz beispielsweise hat dafür gemeinsam mit dem Technologieunternehmen The Mobility House AG einen der größten 2nd-Life-Batteriespeicher in Nordrhein-Westfalen gebaut. Insgesamt 1.000 Batterien – allesamt von smart fortwo electric drive Modellen – werden zu einem riesigen Speichersystem mit einer Gesamtleistung von zwölf Megawatt gebündelt. Der Batteriepark ist direkt mit dem Stromnetz verbunden und kann je nach Bedarf Energie speichern oder abgeben. Der erzeugte Strom reicht aus, um in einer Millionenstadt alle Straßenlaternen zum Leuchten zu bringen.

Inzwischen hat sich Audi mit einem indischen Start-up zusammengetan, um das Sekundärrecycling von Batteriepacks in indischen Tuk-Tuks zu starten. Die Kooperationspartner wollen die in vielen asiatischen Metropolen üblichen charakteristischen Dreiräder von Verbrennungsmotoren auf Elektroantrieb umrüsten. Damit unterstützen sie die indische Regierung in ihrem Vorhaben, in den kommenden Jahrzehnten elektrisch zu fahren.

Diese Batteriespeichersysteme können Schwankungen im Stromnetz ausgleichen, um das Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage zu gewährleisten: Ist aufgrund von Produktions- oder Nachfrageschwankungen zu viel Strom im Netz, speichern die Batterien den Überschuss, bei Stromknappheit liefern die Batterien ihn – innerhalb von Sekunden. Nach etwa zehn Jahren ist die Leistung einer Batteriezelle im Second-Life-Einsatz vollständig erschöpft. Sein zweites Leben ist zu Ende und es ist an der Zeit, Wertstoffe wieder dem Produktionskreislauf zuzuführen.

Und das sind nur einige Beispiele. Viele weitere neue Ideen und Technologien, um Batterien ein zweites Leben zu geben, sind derzeit in der Entwicklung.

Recycling: Schließung des Materialkreislaufs
Wussten Sie, dass bis zu 99 % einer Batterie recycelbar sind? Die Erschließung innovativer Recyclingverfahren ist zentral für ein nachhaltiges Geschäftsmodell der Elektromobilität. Batteriegehäuse, Kabel und Stromschienen lassen sich ganz einfach recyceln. Schwieriger sind die Batteriemodule, die einen Großteil der seltenen Materialien enthalten. Damit die wertvollen Rohstoffe in den Batteriezellen möglichst unverfälscht zurückgewonnen werden können, müssen bestehende Verfahren noch weiterentwickelt werden. Heute jedoch ermöglichen verschiedene aufwändige Recyclingverfahren die Rückgewinnung eines großen Teils der Materialien für die Produktion neuer Autobatterien. Der Wiederherstellungsprozess umfasst normalerweise diese drei Schritte:

Trennen: Die äußere Kunststoffhülle und alle anderen inneren  Kunststoffkomponenten werden von den Metallkomponenten getrennt. Dies sind alles wertvolle Teile, die zur Herstellung neuer Batterien verwendet werden können.

Schreddern: Aluminiumgehäuse, Elektrodenmaterial und Separatorfolie werden anschließend in einem speziellen Schredder zu sehr kleinen Stücken zerkleinert.

Schmelzen: Die wertvollsten Materialien – Metalle in Form von Blei, Nickel und Kobalt – werden in zwei verschiedenen Schritten getrennt: Pyrometallurgie und Hydrometallurgie. Bei der Pyrometallurgie werden die Zellen und andere Komponenten der Batterie zerkleinert und verbrannt, während die Hydrometallurgie sie in Säure auflöst.

Die getrennten recycelten Materialien gehen zu einer Batterieherstellungsanlage, wo sie etwa 80 % der neuen Batterien ausmachen. Heute werden die meisten EV-Batterien derzeit in Fahrzeugen oder Second-Life-Speichersystemen verwendet, daher wird es einige Zeit dauern, bis eine große Anzahl alter Batterien recycelt werden kann. Für die Automobilindustrie geht es darum, Recyclingprozesse weiter zu optimieren. Beim Recycling von Lithium und Kobalt sind beispielsweise noch technische Probleme zu lösen. Beim Lithium ist das Recycling noch nicht wirtschaftlich, da neu gefördertes Lithium immer noch billiger ist als der Rohstoff aus dem Recycling. Angesichts der jährlich stark steigenden Zahl von Elektroautos wird sich dies jedoch voraussichtlich ändern.

Frau und Mann im Gespräch

Fachexperte Alphabet

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