Der Rohstoffbedarf der Elektromobilität

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3.3. Szenarien-Ergebnisse für Batterierohstoffe

Das Öko-Institut hat im Auftrag der Agora Ver­kehrswende speziell die Schlüsselrohstoffe der Antriebsbatterien analysiert. Die umfassenden Ergebnisse wurden im Herbst 2017 veröffent­licht [1]. Zunächst wurden dafür globale Sze­narien auf Basis von Vorausschätzungen der IEA aufgestellt [4]. Eines der Szenarien ist ein 2-Grad-Ziel-Szenario (2DS), welches den An­stieg der globalen Temperatur bis zum Jahr 2100 begrenzt. Im Bereich Mobilität beinhaltet dieses Szenario neben einem stark wachsenden Anteil von Elektrofahrzeugen einen wachsen­den Anteil des öffentlichen Personenverkehrs im Vergleich zum Individualverkehr und eine verstärkte Verlagerung des Güterverkehrs von der Straße auf die Schiene. Das 4-Grad-Ziel-­Szenario (4DS) ist als konservativer Benchmark aufzufassen, da hier die internationalen Klima­schutzziele klar verfehlt werden. Dementspre­chend unterstellt das 4DS-Szenario im Vergleich zum 2DS-Szenario einen deutlichen, stärkeren Anstieg der globalen Pkw- und Lkw-Zahlen so­wie eine erheblich langsamere Elektrifizierung in allen Fahrzeugkategorien.

In Bild 1 sind ausgehend vom Startjahr 2015 die jährlichen Verkäufe und die Bestandent­wicklung für Pkw in der globalen Entwicklung nach dem 2-DS-Szenario dargestellt. Bei den Pkw-Verkäufen nehmen unterschiedliche Kate­gorien (teil-)elektrifizierter Fahrzeuge bereits 2030 einen sehr relevanten Anteil ein; 2050 werden Pkw mit reinem Verbrennungsantrieb nicht mehr verkauft.

Entsprechende Fahrzeugszenarien wurden neben Pkw für Lkw, Busse, 2-3-Räder (Motor­roller etc.) und Pedelecs aufgestellt. Sie dienen als Grundlage für die Bedarfsszenarien ausge­wählter Schlüsselrohstoffe wie Lithium oder Kobalt, die bezüglich der Rohstoffdebatte be­sonders im Fokus liegen.

Pkw Bestandsentwicklung 2050

Bild 1: Jährliche Verkäufe (links) und Bestand (rechts) von Pkw nach dem 2DS-Szenario (Millionen Fahrzeuge). (Quelle: Öko-Institut e.V.)

3.1 Lithium

In Bild 2 sind die Szenarien-Ergebnisse für Lithium (in Summe für alle Fahrzeugtypen) dargestellt. Der Gesamtbedarf für die Elektromobilität steigt im 2DS-Szenario (grüne Säulen) im Jahr 2030 auf rund 160.000 Tonnen und im Jahr 2050 auf einen Jahresbedarf von rund 500.000 Tonnen. Das 4DS-Szenario (blaue Säulen) zeigt erwartungs­gemäß einen deutlich schwächeren Anstieg.

Die Entwicklung des Lithiumbedarfs für die Elektromobilität nach dem 2-DS-Szenario bedeu­tet im Vergleich zur globalen Primärproduktion von Lithium im Jahr 2015 (gut 30.000 Tonnen) für 2030 gut eine Verfünffachung. Weiterhin ist in den Szenarien eine positive Entwicklung des Bei­trags von Recyclingmaterial abgebildet. Für 2030 wird bereits ein Beitrag von 10 % des Lithiumbe­darfs für Elektromobilität aus dem Recycling von Batterien gedeckt. Für 2050 – vorausgesetzt die Lithium-Ionen-Batterien bleiben am Markt domi­nierend – kann der Beitrag durch Sekundärlithium unter günstigen Annahmen bereits auf 40 % an­wachsen.

Dieser mögliche Beitrag des Recyclings (siehe hierzu Abschnitt 4) ist demnach von stra­tegischer Bedeutung zur Deckung des Lithium­bedarfs. Schließlich sind in der Grafik neben der Entwicklung des Lithiumbedarfs für die Elektro­mobilität die bekannten (Stand 2016) natürlichen Reserven (14 Millionen Tonnen) sowie Ressourcen (46,9 Millionen Tonnen) aufgeführt [5]. Physische Verknappung von Lithium aufgrund der natür­lichen Vorkommen ist demnach auf absehbare Zeit kein Thema – die Werte für die bekannten Lithiumreserven und -ressourcen wachsen zudem fortlaufend. Auf andere Herausforderungen wird in Abschnitt 5 näher eingegangen.

Lithiumbedarf 2050 OekoInstitut b

Bild 2: Globaler Lithiumbedarf in Lithium-Ionen-Batterien für Fahrzeuge 2015, 2030, 2050 in den Szenarien 2DS und 4DS und Sekundärmaterialpotenziale (in Tonnen). (Quelle: Öko-Institut e.V.)

3.2 Kobalt

In Bild 3 ist die entsprechende Bedarfsentwick­lung für Kobalt aufgeführt. Auch hier ist ausge­hend von 2015 über 2030 bis 2050 ein erhebliches Anwachsen des Kobaltbedarfs für die Elektro­mobilität zu erwarten. Wie bei Lithium ist auch für Kobalt das Recycling von Lithium-Ionen-­Batterien eine wichtige Strategie, um den Druck auf die natürlichen Vorkommen zu dämpfen (siehe schraffierte Anteile der Balken). Weiterhin ist ein erhebliches Engagement der Zellenher­steller hinsichtlich der Reduktion des ­spezifischen Kobalt­bedarfs je Batteriezelle evident. Gründe hierfür sind der (relativ) hohe Preis von Kobalt im Vergleich zu Nickel sowie die Tatsache, dass gut 50 % der globalen Kobaltproduktion auf die Demokratische Republik Kongo fallen.

In den ­Szenarien-Ergebnissen sind die Daten der Zellen für 2015 mit NMC 111 (stöchiometrisches Ver­hältnis Nickel, Kobalt und Mangan) angesetzt, für 2030/2050 mit NMC 622, das heißt bereits reduziertem Kobaltgehalt. Ein wichtiger For­schungsstrang ist jedoch die Entwicklung von NMC 811-Zellen. Wird hier ein Durchbruch erzielt, würde sich der Kobaltbedarf je Zelle halbieren und die Bedarfsbalken nach dem 2DS-Szenario (­unten) ebenfalls. Bezüglich Kobalt darf man in den nächsten Jahren also durchaus auf Innovatio­nen bei den Batteriezellen gespannt sein.

Kobaltbedarf 2050 Oeko Institut

Bild 3: Globaler Kobaltbedarf in Lithium-Ionen-Batterien für Fahrzeuge 2015, 2030, 2050 in den Szenarien 2DS und 4DS und Sekundärmaterialpotenziale (in Tonnen). (Quelle: Öko-Institut e.V.)

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