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08.08.2018 | Batterie | Im Fokus | Onlineartikel

Warum Batterieentwicklung und Recycling immer wichtiger wird

Autor:
Christiane Köllner

OEMs benötigen eine klare Strategie für die Wertschöpfungskette eigener Batterien. Wollen sie mit Elektromobilität erfolgreich sein, müssen sie mit Rohstoffanbietern und Recyclingspezialisten kooperieren.

Autohersteller brauchen eine klare Strategie für ihre Batteriewertschöpfungskette. Wenn sie mit der E-Mobilität wirtschaftlich erfolgreich sein wollen, sollten sie daher vertikale Kooperationen mit Rohstoffanbietern eingehen und nachhaltige Lösungen für das Recycling von Altbatterien entwickeln. Das ist das Ergebnis des neuen "Index Elektromobilität 2018" von Roland Berger und der Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen Aachen (fka).

Der "Index Elektromobilität" zeigt, wie die sieben Länder Deutschland, Frankreich, Italien, USA, Japan, China und Südkorea im Gesamtranking sowie nach den drei Indikatoren Markt, Technologie und Industrie aufgestellt sind. Danach teilen sich die USA im aktuellen Gesamtranking den ersten Platz mit China, vor allem durch ein höheres Angebot an vollelektrischen Autos im mittleren Preissegment. Französische OEMs bleiben weiterhin führend im Bereich Technologie, nicht zuletzt durch den konsequenten Ausbau ihrer Produktpaletten mit Fokus auf kleinere kostengünstige Elektroautos. 

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China ist Nummer eins in der E-Mobilität

"China unterstreicht seine führende Industrieposition dank des starken Wachstums der Fahrzeug- und Batteriezellproduktion und bleibt weltweit die Nummer eins in der E-Mobilität", sagt Wolfgang Bernhart, Partner von Roland Berger. Der Anteil an Hybrid- oder vollelektrischen Autos an den gesamten Neuzulassungen habe in China im Jahr 2017 erstmals zwei Prozent betragen. Deutschland habe bei 1,5 Prozent gelegen. 

Wie hat China aber den Sprung an die Elektromobilitäts-Spitze geschafft? Zum einen durch eine massive Nachfrageförderung, eine große Modellvielfalt und niedrige lokale Produktionskosten. Dazu kommen nicht-finanziellen Vorteile wie eine leichtere Zulassung in den großen Städten und der massive Ausbau der Ladeinfrastruktur, wie Andreas Burkert in seinem Report Elektromobilität – Chinas Weg zum Klassenbesten aus der MTZ 1/2018 berichtet.

Deutschland dagegen erreicht im Teilranking Industrie nur Platz fünf hinter Japan und Korea, obwohl deutsche Automobilhersteller immer mehr E-Autos bauen. "Deutsche OEMs haben Liefervereinbarungen geschlossen, die ihren Bedarf an Batteriezellen und -modulen für die nächsten Jahre weitgehend abdecken", sagt Bernhart. "Sie haben sich dabei aber auch in die Abhängigkeit von sehr wenigen Lieferanten begeben."

Zellhersteller geben den Ton an

Die Marktmacht der Zell- und Batteriehersteller soll laut den Roland-Berger-Analysten in den kommenden Jahren weiter steigen. Waren 2017 insgesamt weltweit gerade mal etwa eine Million reine E-Fahrzeuge und Plug-in-Hybride auf der Straße unterwegs, soll die Zahl der jährlich neu zugelassenen E-Autos bis 2030 auf über 20 Millionen steigen. Dafür müssten auch die Kapazitäten zur Herstellung von Batteriezellen für Pkw- und Nutzfahrzeuganwendungen deutlich zunehmen: von 70 Gigawattstunden im Jahr 2017 auf bis zu 1.600 Gigawattstunden im Jahr 2030. Schon für 2021 gehen die Roland Berger- und fka-Experten deshalb von einem globalen Marktvolumen für Batteriezellen von rund 19 Milliarden Dollar aus. Davon soll China einen Anteil von 29 Prozent haben, gefolgt von Korea (21 Prozent) und Japan (17 Prozent).

Deutschland dagegen verfügt über keine signifikante Zellproduktion – auch wenn der chinesische Batteriehersteller CATL kürzlich angekündigt hat, ab Ende 2019 auch in Thüringen zu produzieren. Allein Continental deutet Interesse an dem Aufbau einer Zellproduktion an – für Festkörperzellen. Der Konkurrent Bosch hat seine Pläne zur Fertigung von Batteriezellen aufgegeben. "Die Autofirmen müssen endlich reagieren und geeignete Strategien entwickeln, sonst werden sie ihre geplanten E-Flotten entweder aus Kapazitätsmangel nicht umsetzen können oder massiv von Batterieherstellern abhängig werden", sagt Alexander Busse, Consultant bei der fka. "Entscheidend ist dabei, dass sowohl OEMs als auch Zellhersteller die vorgelagerten Wertschöpfungsketten im Fokus behalten, um mögliche Rohstoffengpässe zu vermeiden und wettbewerbsfähige Kosten zu erreichen", ergänzt Wolfgang Bernhart.

Zur Vermeidung möglicher Rohstoffengpässe gehört auch das Recycling von Altbatterien. 

In Deutschland sind zur Absicherung der Vorhaben zur Elektromobilität mehrere Forschungsprojekte zum Recycling von Li-Ionen-Batterien (einschließlich Li) der ersten Generation durchgeführt und Pilotanlagen errichtet worden", erklären die Springer-Autoren Hans Martens und Daniel Goldmann im Kapitel Batterierecycling aus dem Buch Recyclingtechnik

Im Projekt "Libri" sei eine mechanisch-pyrometallurgisch-hydrometallurgische Verarbeitung und im Projekt "Lithorec" eine mechanisch-hydrometallurgische Verarbeitung untersucht worden. Ein dritter Verfahrensansatz arbeite vor der mechanischen Aufbereitung und nachfolgenden metallurgischen Schritten mit einer Pyrolysestufe. Da sich die Recyclingprozesse in einem frühen Stadium der Entwicklung befinden, ebenso die gesetzlichen Rahmenbedingungen und Logistikkonzepte, ist das Recycling der Batterien derzeit aber noch eine große Herausforderung, wie die Springer-Autoren im Kapitel Recycling of Batteries from Electric Vehicles aus dem Buch Behaviour of Lithium-Ion Batteries in Electric Vehicles betonen. 

Zwei Strategien für erfolgreiche E-Mobilität

So wie eine Strategie für das Batterierecyling nötig sein wird, werden die Autohersteller auch eigene Batteriekonzepte brauchen, um sich gegen eine zu starke Abhängigkeit von Zellherstellern abzusichern. Die Experten von Roland Berger und der fka für OEMs sehen hier zwei strategische Optionen:

Die erste Strategie, der Aufbau eigener Batteriezellfertigungen ist vor allem für große Autohersteller sinnvoll, da sie in der Lage seien, das nötige technologische Know-how zu erreichen und die hohen Investitionen, etwa in Forschung und Entwicklung, dauerhaft zu tätigen. Hierzu müssten die OEMs Partnerschaften entlang der gesamten Wertschöpfungskette eingehen, um Risiken abzusichern.

Als Alternative komme der Aufbau einer weniger monopolistischen Zuliefererstruktur infrage, um den sich anbahnenden Lieferengpässen und der hohen Preissensitivität entlang der Wertschöpfungskette für Batteriezellen zu begegnen. Dabei sollte das Ziel sein, zusätzlich zu den heute dominierenden Herstellern gezielt andere Anbieter einzubeziehen, damit diese wachsen können und ein stärkerer Wettbewerb ermöglicht wird.

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