Umweltauswirkungen des Repurposing von Lithium-Ionen-Batterien aus E-Fahrzeugen für den Wiedereinsatz in Batterie-Energiespeichersystemen

Ziel der LCA war es, potenzielle Umweltvorteile eines SL-BESS im Vergleich zu einem System mit neuen LIB (First-Life-Batterie-BESS, FL-BESS) zu quantifizieren. Darüber hinaus wurden verschiedene Repurposing-Ansätze analysiert, um deren Einfluss auf die Umweltauswirkungen zu bewerten und so die umweltfreundlichste Strategie zu identifizieren. Im Rahmen der LCA wurde Deutschland als geografischer Rahmen gewählt, da hier zahlreiche OEMs ansässig sind, wodurch anzunehmen ist, dass nachgelagerte Prozesse wie Repurposing ebenfalls innerhalb des Landes erfolgen und sich daher auch solche Zukunftsmärkte zuerst dort etablieren werden. Gegenstand der Untersuchung war ein Batteriekleinspeicher, konzipiert für den Einsatz in Haushalten. Die Batterie ist mit einer Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid-Kathode (NMC) ausgestattet, deren Nickel‑, Mangan- und Kobaltanteile im stöchiometrischen Verhältnis 1:1:1 vorliegen. Als funktionelle Einheit wurde 1 kWh durch die Batterie gelieferte Energie definiert, die den Energiebedarf eines durchschnittlichen deutschen Haushalts deckt, bis die Batteriekapazität unter den täglichen Haushaltsbedarf fällt. Betrachtet wurde ein Zwei-Personen-Haushalt mit einem täglichen Strombedarf von 8,7 kWh (Statistisches Bundesamt 2023). Es ist anzumerken, dass der Stromverbrauch österreichischer Haushalte auf einem vergleichbaren Niveau von etwa 8,5 kWh pro Tag für einen Zwei-Personen-Haushalt liegt (E-Control 2022).

Die LCA umfasst den gesamten Lebenszyklus der Batterie (cradle-to-grave), beginnend mit der Produktion der Batterie, dem Repurposing-Prozess, der Nutzungsphase im BESS und der EoL-Phase. Von der Analyse ausgenommen wurde die Nutzungsphase im Elektrofahrzeug, da der Fokus der Untersuchung auf der zweiten Nutzung im BESS lag. Die betrachteten Systemgrenzen sind in Abb. 1 dargestellt. Da einige Batteriekomponenten zwei Funktionen erfüllen (Einsatz im Elektrofahrzeug und im SL-BESS), war es notwendig, die Umweltauswirkungen und Recyclinggutschriften zwischen den beiden Anwendungen aufzuteilen. Dies erfolgte über Allokationsfaktoren, wobei 25 % dem zweiten Leben im BESS und 75 % der primären Funktion im Fahrzeug zugerechnet wurden.

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Die Sachbilanz der LCA basiert auf Sekundärdaten aus der Literatur. Mit Ausnahme der Zellproduktion wurde angenommen, dass alle weiteren Lebenszyklusphasen in Deutschland stattfinden. Entsprechend wurde der deutsche Strommix in der Modellierung berücksichtigt. Die Zellproduktion erfolgte in China, sodass die Transportprozesse sowohl innerhalb Chinas als auch zwischen China und Deutschland modelliert wurden. Alle übrigen Transportprozesse fanden innerhalb Deutschlands statt.

Für die LCA wurden ausschließlich die Batteriemodule berücksichtigt, da für andere Komponenten, wie Kabel oder Inverter von identischen Umweltauswirkungen ausgegangen wird (Kim et al. 2015). Die Daten für die Modulproduktion basieren auf Jasper et al. (2022), wobei anstelle einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie (LFP) eine NCM111-Batterie modelliert wurde. Für die Modellierung der Batteriezellen und des BMS wurden Datensätze aus Ecoinvent verwendet. Beide BESS verfügen über eine Kapazität von 14,4 kWh auf, wobei der State-of-Health (SoH) des neuen Systems bei 100 % lag, während er beim SL-BESS bei 70 % lag. Daher war für das SL-BESS eine größere Anzahl an Modulen erforderlich, um dieselbe Kapazität wie beim FL-BESS zu erreichen. Eine Übersicht der angenommenen Batteriecharakteristika für das FL-BESS und SL-BESS ist in Tab. 1 dargestellt.

Die Repurposing-Phase umfasst die Sammlung, Sortierung, Demontage und das Testen der Batterien sowie den Austausch ausgewählter Schlüsselkomponenten. Es wurde eine manuelle Demontage angenommen, wodurch keine Umweltauswirkungen durch diesen Prozess entstehen. Durch das Testen der Batterien wird sowohl der SoH bestimmt als auch die Eignung der Batterien für den Einsatz in einem SL-BESS bewertet. Die Daten für die Sammlung und Sortierung basieren auf Kallitsis et al. (2022) und jene für den Testprozess auf Wilson et al. (2021). Zur Untersuchung unterschiedlicher Repurposing-Strategien wurden vier Szenarien betrachtet. Im Basisszenario wird davon ausgegangen, dass nur die Batteriezellen wiederverwendet werden, während Modulgehäuse und BMS erneuert werden. Szenario 1 sieht zusätzlich die Wiederverwendung des Modulgehäuses vor, das BMS wird jedoch ausgetauscht. In Szenario 2 wird das BMS wiederverwendet, während das Modulgehäuse erneuert wird. Szenario 3 umfasst die vollständige Wiederverwendung aller Komponenten. Eine Übersicht der Szenarien ist in Tab. 2 dargestellt.

In der Nutzungsphase des BESS wurden die Energieverluste während des Ladens und Entladens des BESS berücksichtigt. Darüber hinaus wurde der Energieverbrauch im Standby-Modus einbezogen, wobei dieser zur Hälfte durch den Speicher selbst und zur anderen Hälfte durch das Stromnetz gedeckt wird. Die Kalkulation der Energieverluste basiert auf Quan et al. (2022) und wurde anhand folgender Formel durchgeführt:

Dabei steht E für die Initialkapazität, ξ für den Kapazitätsverlust der Batterie pro Zyklus, DoD für die Entladungstiefe, n_T für die Übertragungseffizienz und n_k2 für die Roundtrip-Effizienz.

In der EoL-Phase wurden die Sammlung und Sortierung und Demontage der LIB berücksichtig, wobei dieselben Annahmen und Datengrundlagen wie in der Repurposing-Phase zugrunde gelegt wurden. Nach der Demontage werden das BMS, das Modulgehäuse sowie die Batteriezellen einer separaten Behandlung zugeführt, wodurch Kupfer, Stahl, Aluminium und Edelmetalle zurückgewonnen werden. Die Recyclingeffizienzen liegen dabei bei 76 % für Kupfer, 87 % für Stahl, 96 % für Aluminium und 95 % für Edelmetalle (Ding et al. 2019; Kallitsis et al. 2022). Für die Verwertungsprozesse des BMS und des Modulgehäuses wurden Datensätze aus Ecoinvent herangezogen. Beim Zellrecycling wurde angenommen, dass die Zellen zunächst entladen und anschließend einem pyrometallurgischen Recyclingprozess zugeführt werden. Die entsprechenden Daten für die Entladung beruhen auf Kallitsis et al. (2022), jene für den pyrometallurgischen Prozess auf Mohr et al. (2020), wobei an letzteren einige Anpassungen vorgenommen wurden. Zum einen wurde angenommen, dass die enthaltene Plastikfraktion im Hochofenprozess mitverbrannt wird. Zum anderen erfolgt keine Rückgewinnung von Mangan und Aluminium. Somit werden lediglich Kupfer, Nickel und Kobalt mit einer Recyclingeffizienz von 94 % zurückgewonnen.

Im Basisszenario wurde angenommen, dass sowohl das Modulgehäuse als auch das BMS erneuert werden müssen, während lediglich die Batteriezellen wiederverwendet werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Großteil der Umweltauswirkungen des SL-BESS durch die Repurposing-Phase verursacht wird. Anzumerken ist, dass der Anteil der Batterieproduktion, der dem SL-BESS durch Allokation zugerechnet wurde, dem Repurposing-Prozess angerechnet wurde.

Der höchste Einfluss der Repurposing-Phase von 89 % wurde in der Kategorie MD festgestellt. Dieser Wert ist primär auf die Produktion der Batteriezellen zurückzuführen, die auch in den meisten anderen Wirkungskategorien als Hauptverursacher identifiziert wurden. Insbesondere der Abbau, die Aufbereitung und die Raffination von Kobalt sowie der Energiebedarf bei der Zellherstellung sind hier ausschlaggebende Faktoren. Es ist hervorzuheben, dass die Batteriezellen trotz der angewandten Allokationsmethode, bei der lediglich 25 % der gesamten Produktionsumweltauswirkungen dem SL-BESS zugerechnet wurden, den größten Beitrag zu den Umweltauswirkungen leisten. In dieser Arbeit wurde die Kathodenchemie NMC111 berücksichtigt, da diese in den vergangenen Jahren die dominierende Zellchemie in Elektrofahrzeugen war. Da Batterien dieses Typs nun zunehmend ihr Lebensende in Fahrzeugen erreichen, ist davon auszugehen, dass sie gegenwärtig den größten Anteil der für Repurposing verfügbaren LIB ausmachen (Wilson et al. 2021). Allerdings wird der Kobaltanteil in LIB zunehmend reduziert, während der Nickelanteil steigt, wie beispielsweise bei NMC622- oder NMC811-Zellen. Diese Entwicklung ist vor allem auf Preisschwankungen sowie auf ethische Bedenken in Zusammenhang mit dem Kobaltabbau zurückzuführen. In den vergangenen Jahren ist zudem ein Anstieg der Verwendung von Zellen mit Kathoden aus Lithiumeisenphosphat (LFP) in Elektrofahrzeugen zu verzeichnen, was vor allem auf deren geringere Materialkosten und längere Lebensdauer zurückgeführt werden kann (IEA 2024). Infolgedessen ist zu erwarten, dass eine zunehmende Verbreitung dieser Batterietypen die Umweltauswirkungen verändert, da der Kobaltanteil einen erheblichen Beitrag dazu leistet.

In den Kategorien ET_fw, EP_fw, HT_nc, ET_m hatte die Produktion des BMS einen ähnlich hohen Einfluss auf die Gesamtumweltauswirkungen wie die Batteriezellen. Dies ist hauptsächlich auf die im BMS verbauten Leiterplatten zurückzuführen, insbesondere auf das darin enthaltene Gold. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das BMS im Vergleich zu anderen Batteriekomponenten ein relativ geringes Gewicht aufweist, aufgrund der verwendeten Materialien dennoch einen signifikanten Beitrag zu den Umweltauswirkungen in den genannten Kategorien leistet. Aus diesem Grund stellt eine Wiederverwendung von Elektronikkomponenten und die damit verbundene Verlängerung ihrer Lebensdauer eine vielversprechende Strategie dar, um die enthaltenen Ressourcen effizienter zu nutzen und Produktion neuer Komponenten zu reduzieren.

In der Kategorie HT_c war hingegen das Modulgehäuse mit einem Anteil von 66 % Hauptverursacher der Umwelteinwirkungen, was am hohen Einfluss des verwendeten Stahls im Modulgehäuse liegt. Durch eine Wiederverwendung können auch in diesem Fall die Umweltauswirkungen reduziert werden, indem die energieintensive Stahlproduktion verringert wird.

Der Energieverbrauch für das Testen der Batteriemodule sowie die benötigten Transportprozesse hatten hingegen nur einen geringen Anteil an den Umweltauswirkungen (1–8 %). Die Transportannahmen basieren darauf, dass Repurposing, Nutzung im SL-BESS und Recycling in Deutschland erfolgen und somit relativ kurze Transportwege gewährleistet werden können. Würde Repurposing jedoch beispielsweise in China erfolgen, wo auch ein Großteil der Zellproduktion konzentriert ist, würden sich die Transportdistanzen und somit die damit verbundenen Emissionen dementsprechend erhöhen.

In der Kategorie CC trugen der Repurposing-Prozess und die Nutzungsphase jeweils in gleichem Maße zu den Gesamtemissionen bei. Eine Ausnahme bilden die Kategorien EP_fw und IR, in denen die Nutzungsphase mit jeweils 53 % den höchsten Einfluss hatte. Dies ist auf den Energieverbrauch des Speichers im Standby-Modus zurückzuführen, der über das Stromnetz abgedeckt wird. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass lediglich die Hälfte des Standby-Energieverbrauchs durch das Stromnetz abgedeckt wird, diese jedoch einen wesentlichen Einfluss auf die genannten Kategorien hat. Dabei hat der zugrunde liegende Strommix einen entscheidenden Einfluss auf die resultierenden Umweltauswirkungen. Für die vorliegende Analyse wurde der deutsche Strommix berücksichtigt, der noch einen vergleichsweise hohen Anteil an Kohleverstromung aufweist (Statistisches Bundesamt 2025) und dementsprechend hohe Emissionen und Umweltbelastungen verursacht. Eine fortschreitende Dekarbonisierung des Strommarkts ist daher von zentraler Bedeutung, um die Umweltauswirkungen von BESS während der Nutzungsphase zu reduzieren. Neben dem Strommix bestimmen auch die technischen Eigenschaften des Speichers die Höhe der Umweltauswirkungen. Eine Verringerung des Standby-Energiebedarfs sowie der Lade- und Entladeverluste stellt daher einen zentralen Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Reduktion der Umweltbelastungen in bestimmten Wirkungskategorien dar.

Hat die Batterie ihr Lebensende im BESS erreicht, werden alle Komponenten einem Verwertungsprozess zugeführt, wodurch in allen Wirkungskategorien Recyclinggutschriften für wiedergewonnenes Material erzielt wurden. Die höchsten Gutschriften wurden in den Kategorien HT_nc, ET_m, ET_fw und MD verzeichnet. In den Kategorien HT_nc, ET_m und ET_fw resultieren diese Gutschriften hauptsächlich aus dem Recycling des BMS, insbesondere durch die Rückgewinnung von Edelmetallen wie Gold oder Silber, während sie in der Kategorie MD vor allem auf das Zellrecycling und die Rückgewinnung von Kobalt zurückzuführen sind. Durch die zunehmende Verbreitung alternativer Batterietypen mit geringerem Kobaltanteil können sich jedoch die durch Recycling erzielten Umweltvorteile verändern. Darüber hinaus wurde bei der Anrechnung der Recyclinggutschriften angenommen, dass die im Rahmen des pyrometallurgischen Recyclings zurückgewonnenen Materialien eine für den Batterieeinsatz ausreichende Qualität (battery-grade) aufweisen. In der praktischen Umsetzung ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Aufbereitung auf battery-grade-Qualität mit verschiedenen Zielkonflikten verbunden ist. Insbesondere besteht ein Spannungsfeld zwischen der Herstellung hochreiner Materialien und dem dafür erforderlichen Ressourceneinsatz, was die Kosteneffizienz der Recyclingprozesse vermindern kann. Daher werden die recycelten Materialien in der Praxis häufig nur bis zu einem Reinheitsgrad aufbereitet, der ihrer Nutzung als Zwischenprodukte ermöglicht (Systemiq 2023). Langfristig sollte sich dieser Trend jedoch verändern, da die EU-Batterieverordnung ab 2031 verbindliche Mindesteinsatzquoten für Rezyklate vorschreibt. Vorgesehen sind ab 2031 Mindestanteile von 16 % Kobalt sowie jeweils 6 % für Nickel und Lithium, die ab 2036 auf 26 % Kobalt, 15 % Nickel und 12 % Lithium und angehoben werden sollen.

Zur Bewertung potenzieller Umweltvorteile von SL-BESS wurden deren Umweltauswirkungen mit denen eines FL-BESS verglichen. Die Ergebnisse sind in Abb. 2 sowie in Tab. 3 dargestellt. Im Basisszenario zeigte das SL-BESS in allen untersuchten Wirkungskategorien eine vorteilhafte Performance mit Einsparungen zwischen 13 % und 58 %. Die höchsten Reduktionen von 58 % wurden in der Kategorie MD erzielt, was auf den hohen Einfluss der Batteriezellen in dieser Wirkungskategorie zurückzuführen ist. Allerdings können sich diese Einsparungen durch die sich wandelnden Trends in der Kathodenchemie zukünftig verändern. Während Batterietechnologien wie NMC811 oder LFP in der Herstellung weniger ressourcenintensiv sind, könnten sie die Einsparungen, die durch das Repurposing erzielt werden, erheblich beeinflussen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, die Umweltvorteile von SL-BESS kontinuierlich im Kontext neuer Batterietechnologien zu bewerten. Zukünftige Analysen sollten daher die dynamischen Veränderungen in der Batterietechnologie und deren Umweltauswirkungen berücksichtigen, um fundierte Entscheidungen für nachhaltige Batteriemanagementstrategien treffen zu können.

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Weitere Einsparungen von über 40 % wurden in den Kategorien HT_nc, PCOF_ec, PCOF_hh, und TA verzeichnet. Die geringsten Einsparungen von 13 % wurden in der Kategorie IR festgestellt. Hauptursache für die Umweltauswirkungen in dieser Kategorie ist die Nutzungsphase des BESS, wodurch die Einsparungen im Vergleich zu den anderen Kategorien relativ gering ausfielen. In der Kategorie CC lagen die Einsparungen bei 33 %. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Notwendigkeit einer ganzheitlichen Analyse des gesamten Lebenszyklus eines BESS, um dessen tatsächliche Umweltperformance fundiert bewerten zu können. Zwar kann eine isolierte Betrachtung einzelner Lebenszyklusphasen hilfreich sein, um spezifische Umwelt-Hotspots zu identifizieren und so gezielte Optimierungspotenziale aufzuzeigen, beispielsweise in Hinblick auf die Optimierung von Recyclingprozessen. Für eine belastbare Gesamtbewertung ist jedoch eine ganzheitliche Betrachtung unerlässlich, da nur so ein Burden-Shifting zwischen einzelnen Lebenszyklusphasen vermieden werden kann.

Wird angenommen, dass neben den Batteriezellen auch das Modulgehäuse im SL-BESS wiederverwendet werden kann, zeigt sich ein ähnliches Bild wie im Basisszenario. Der relative Beitrag des Repurposing-Prozesses zu den Gesamtemissionen ändert sich nur geringfügig. Eine Ausnahme bildet die Kategorie HT_c, in der der Beitrag des Repurposing-Prozesses von 71 % auf 55 % reduziert wird. Gleichzeitig verringern sich auch die erzielten Recyclinggutschriften um etwa 15 % im Vergleich zum Basisszenario. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei Wiederverwendung des Modulgehäuses ebenfalls die Allokationsmethode angewandt wird. Infolgedessen wird lediglich ein reduzierter Anteil der Produktionsumweltauswirkungen sowie der Recyclinggutschriften dem SL-BESS zugeordnet.

Im Vergleich zum FL-BESS lagen die Einsparungen bei Wiederverwendung der Batteriezellen und des Modulgehäuses zwischen 17 % und 61 %. Ähnlich wie im Basisszenario wurden die höchsten Umweltvorteile in der Wirkungskategorie MD verzeichnet. Besonders vorteilhaft stellt sich dieses Repurposing-Szenario für die Kategorie HT_c heraus. Hier konnten die Einsparungen im Vergleich zum Basisszenario nahezu verdoppelt werden. Die Ursache liegt in der Annahme, dass das Modulgehäuse aus Stahl gefertigt ist, einem Material, das die Umweltauswirkungen in dieser Kategorie wesentlich bestimmt. Die Wiederverwendung dieser Komponente trägt daher maßgeblich zu den Einsparungen bei. Es ist jedoch zu beachten, dass Modulgehäuse auch aus anderen Materialien, wie beispielsweise Aluminiumlegierungen oder Kunststoffen gefertigt werden können. Solche Materialvariation können die Umweltauswirkungen in den einzelnen Wirkungskategorien deutlich verändern und damit auch die Höhe der erzielten Einsparungen beeinflussen. Zukünftige Studien sollten daher die Effekte unterschiedlicher Materialkompositionen berücksichtigen, um potenzielle Umweltvorteile fundierter zu bewerten. Gleichzeitig unterstreicht dies die Bedeutung eines Design-for-Repurposing-Ansatzes, bei dem bereits in der Entwicklungsphase von LIB Materialien gewählt werden, die eine Wiederverwendung erleichtern und gleichzeitig die Umweltauswirkungen minimieren.

Um den Wiedereinsatz des Modulgehäuses zu ermöglichen, bestehen jedoch praktische Herausforderungen, die insbesondere mit der Demontage der Batterien zusammenhängen. In vielen Batteriemodellen werden Schweißverbindungen eingesetzt, die eine Demontage erschweren und dadurch das Risiko von Beschädigungen an Komponenten erhöhen können. Ein Lösungsansatz für diese Problematik stellt ein Design-for-Disassembly-Ansatz dar, der unter anderem eine modulare Bauweise von Batteriemodulen vorsehen könnte, um so eine einfache und beschädigungsfreie Demontage zu ermöglichen. Alternativ können schwer lösbare Verbindungen, wie Schweiß- oder Gussverbindungen, durch Schraubverbindungen ersetzt werden, um die Demontage weiter zu vereinfachen. Aktuelle Designtrends von LIB stehen allerdings im Gegensatz zu diesen Ansätzen, da sie primär auf die Optimierung von Reichweite, Gewicht und Kosten abzielen, um so die Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Praxistauglichkeit von LIB zu maximieren. Ein Beispiel hierfür ist der Cell-to-Pack-Ansatz, bei dem die Zellen direkt in das Batteriepack integriert werden, ohne zuvor in separaten Modulen zusammengefasst zu werden. So werden Komponenten auf Modulebene komplett vermieden und der verfügbare Einbauraum wird optimal genutzt. Beim Cell-to-Chassis-Ansatz hingegen werden die Zellen direkt in das Fahrzeugchassis eingebaut, was eine noch effizientere Raumnutzung ermöglicht (Hettesheimer et al. 2023). Solche Designansätze bieten zwar Vorteile wie höhere Energiedichten und geringere Produktionskosten, stehen jedoch im Widerspruch zu den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft. Insbesondere erschweren sie eine beschädigungsfreie Demontage und beschränken nicht nur die Reparaturfähigkeit, sondern auch das Repurposing. Dies schränkt das Wiederverwendungspotenzial ein und kann zu Performance-Einbußen führen, da einzelne Komponenten nicht gezielt ausgetauscht oder aufbereitet werden können (Prenner et al. 2024).

In Szenario 2 wird zusätzlich zur Wiederverwendung der Batteriezellen auch das BMS erneut eingesetzt. Dies spiegelt sich insbesondere in den Kategorien ET_fw, EP_fw, HT_nc und ET_m wider, in denen der relative Beitrag des Repurposing Prozesses um etwa 10 % reduziert wurde. In den übrigen Wirkungskategorien wurden nur geringe Veränderungen verzeichnet. Allerdings führte die Wiederverwendung des BMS zu einer deutlicheren Reduktion der Recyclinggutschriften in den Wirkungskategorien ET_fw, EP_fw, HT_nc und ET_m. Konkret lagen die Reduktionen der Gutschriften zwischen 21 % und 28 % im Vergleich zum Basisszenario.

Im Vergleich zum FL-BESS konnten mit dieser Strategie in 14 von 16 Wirkungskategorien Einsparungen erzielt werden. In den Kategorien ET_fw und ET_m zeigte das SL-BESS jedoch höhere Umweltauswirkungen. Die Auswirkungen in diesen Kategorien waren um 22 % bzw. 16 % höher als beim FL-BESS. Dies ist auf die geringeren Recyclinggutschriften des BMS zurückzuführen, die durch die angewandte Allokationsmethode bedingt sind, wobei insbesondere die zurückgewonnenen Edelmetalle ausschlaggebend sind. In den übrigen Kategorien lagen die Einsparungen zwischen 3 % und 59 %, wobei die höchsten Einsparungen erneut in MD verzeichnet wurden. Die geringsten Einsparungen von 3 % bzw. 7 % wurden in den Kategorien HT_nc und EP_fw festgestellt, was ebenfalls auf die reduzierten Recyclinggutschriften zurückzuführen ist. Die höchsten Gutschriften hingegen wurden in den Kategorien MD, TA, PCOF_hh, PCOF_ec und PMF verzeichnet und lagen zwischen 48 % und 50 %. In diesen Kategorien war die Reduktion der Recyclinggutschriften durch die Allokationsmethode vergleichsweise gering, wodurch deutliche Umweltvorteile erzielt werden konnten. Wie bereits in ähnlichen Studien festgestellt wurde (Cusenza et al. 2019; Wilson et al. 2021), zeigt sich auch hier ein signifikanter Einfluss der Allokationsmethode auf die Ergebnisse. Ein alternativer Ansatz zur Lösung der Multifunktionalität wäre eine Systemerweiterung, bei der sowohl die Anwendung im Fahrzeug als auch im SL-BESS berücksichtig wird. Eine weitere Möglichkeit stellt die Verwendung der Circular Footprint Formula (CFF) (EU4Environment 2024) dar, die einen umfassenden methodischen Rahmen bietet, jedoch aufgrund der Vielzahl zu berücksichtigendem Parameter eine hohe Komplexität aufweist (Malabi Eberhardt et al. 2020). Insgesamt zeigt sich, dass es klarer Leitlinien und harmonisierter Vorgehensweisen zum Umgang mit der Multifunktionalität von LIB in LCAs bedarf (Schulz et al. 2020).

Für eine Weiternutzung des BMS in SL-BESS im praktischen Kontext müssen verschiedene Herausforderungen berücksichtigt werden. Eine zentrale Hürde besteht darin, dass das BMS sensible Daten zur Batterieleistung, Alterung und weiteren wichtigen Batteriediagnoseparametern enthält, die im Besitz der OEMs sind und für diese von strategischer Bedeutung sind. SL-BESS Anbieter haben häufig keinen Zugriff auf diese Daten, was den Wiedereinsatz des BMS erheblich erschwert. Darüber hinaus erfordert der Einsatz des BMS in einem BESS eine Neukonfiguration der Software, die ebenfalls durch den fehlenden Zugang zu den entsprechenden Softwarekomponenten eingeschränkt wird. Eine mögliche Lösung liegt in der Etablierung von Kooperationen zwischen OEMs und SL-BESS-Anbietern. So könnten SL-BESS-Anbieter Zugriff auf die BMS-Software erhalten und diese an die spezifischen Anforderungen von SL-BESS anpassen (Börner et al. 2022). Eine weitere Option wäre die Integration einer Reset-Funktion, wie sie in der EU-Batterieverordnung vorgeschlagen wird. Diese Funktion gewährleistet die Wahrung der Datenvertraulichkeit durch das Löschen sensibler Informationen, während gleichzeitig die Wiederverwendung des BMS in neuen Anwendungen ermöglicht wird. Ein zusätzliches Hindernis bei der Wiederverwendung des BMS könnte neben der Unkenntnis der Batterievorgeschichte (zu Alterung und Schäden) auch dessen eigene verbleibende Lebensdauer sein. Sollte die Funktionalität oder Zuverlässigkeit nicht mehr ausreichend gegeben sein, muss das BMS in jedem Fall ausgetauscht werden.

Szenario 3 umfasst die Wiederverwendung aller Batteriekomponenten, einschließlich der Batteriezellen, des Modulgehäuses und des BMS. In den Kategorien ET_fw, EP_fw, HT_nc und ET_m wurden ähnliche Ergebnisse wie in Szenario 2 festgestellt. Der Beitrag des Repurposing-Prozesses zu den Gesamtauswirkungen wurde im Vergleich zum Basisszenario um 11 % und 13 % reduziert, während die Recyclinggutschriften um 22 % bis 27 % verringert wurden. In der Kategorie HT_c zeigte sich ein vergleichbares Muster, mit einer Reduktion des Repurposing-Prozesses um 24 % und einer Verringerung der Recyclinggutschriften um 14 %.

Verglichen mit dem FL-BESS weist das SL-BESS in den Kategorien ET_fw und ET_m höhere Umweltauswirkungen von 20 % bzw. 14 % auf. Diese fielen etwas geringer aus als in Szenario 2, was auf die zusätzlichen Einsparungen durch die Wiederverwendung des Modulgehäuses zurückzuführen ist. Ähnlich wie in Szenario 2 zeigten die Kategorien HT_nc und EP_fw die geringsten Einsparungen mit 7 % und 10 %, während die Kategorien MD, TA, PCOF_hh und PCOF_ec sowie PMF die höchsten Einsparungen aufwiesen. Ein wesentlicher Unterschied zu Szenario 2 zeigt sich in der Kategorie HT_c, in der die Einsparungen deutlich gesteigert werden konnten. Im Vergleich zum Basisszenario erhöhten sich die Einsparungen hier um 26 %, was auf die Wiederverwendung des Modulgehäuses zurückzuführen ist. In den restlichen Kategorien wurden ebenfalls höhere Umweltvorteile im Vergleich zum Basisszenario festgestellt, allerdings in etwas geringerem Ausmaß.

Insgesamt zeigt sich, dass in 12 von 16 Wirkungskategorien die Wiederverwendung aller Komponenten die höchsten Umweltvorteile bietet. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung geeigneter Repurposing-Strategien, um die Umweltperformance von SL-BESS zu optimieren. Die Umsetzung solcher Strategien ist jedoch mit diversen Herausforderungen verbunden und erfordert daher eine Anpassung aktueller Batterie-Designpraktiken. Um die Kreislauffähigkeit von LIB zu erhöhen, sollten Repurposing-Strategien oder andere Kreislaufwirtschaftsstrategien (Potting et al. 2017) bereits in der Designphase von LIBs berücksichtigt werden. So empfiehlt die EU-Batterieverordnung beispielsweise die Entwicklung von Standards für Design- und Montagetechniken, die ein Repurposing erleichtern. Solche Standards könnten Batterieherstellern als Orientierung dienen, um LIB über ihre Erstnutzung hinaus möglichst effizient nutzen zu können. Damit diese Standards praktikabel sind, ohne die Designfreiheit zu stark einzuschränken, ist es wichtig, in deren Entwicklung die zentralen Stakeholder, wie OEMs, SL-BESS-Anbieter, Forschungsinstitutionen und politische Entscheidungsträger:innen, einzubeziehen.