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Kann die Energie- und Verkehrswende ohne Recycling nachhaltig sein?

Steinbeis-Experten beraten bei Investitionen ins Batterie-Recycling

Schon seit den frühen 1980er-Jahren stehen Umweltschutz, Energiewende und Kreislaufwirtschaft zunehmend im Fokus gesellschaftspolitischer Veränderungen in Europa. Mit dem Kyoto-Protokoll 1997 setzte der globale Umbau der Energieproduktion ein. Heutzutage führen Entwicklungen wie Industrie 4.0, Big Data, künstliche Intelligenz und E-Mobilität zu einem immer größeren Einsatz von Elektrizität als Energiequelle, sowohl direkt als auch über Batteriespeicherung. Allerdings sind dazu oft zusätzliche Investitionen notwendig. Die Experten der Steinbeis Consulting Mergers & Acquisitions GmbH bringen Kapitalgeber und Kapitalnehmer zusammen.

Weltweit wurden 2020 rund 37.000 Megatonnen CO2 emittiert, wobei auf Deutschland ca. 739 Megatonnen entfallen. Neben dem rasanten Ausbau der erneuerbaren Energien und der einhergehenden Dekarbonisierung in der Stromproduktion in den letzten 20 Jahren steht seit etwa fünf Jahren insbesondere die Verkehrswende im Vordergrund von Veränderungen. Die umfangreichere Angebotspalette der OEMs, kombiniert mit substanziellen staatlichen Förderungen, führte in den vergangenen beiden Jahren zu einer starken Nachfrage nach E-Autos (EV). Letztes Jahr wurden weltweit 3,24 Millionen davon verkauft, was 4,2 % des Gesamtabsatzes ausmachte.[1] In Europa wurden 2020 ca. 1,4 Millionen Plug-in Hybrid (PHEV)- und EV-Fahrzeuge verkauft, ähnlich viele konnten in China abgesetzt werden.

Auf Deutschland entfielen 2020 rund 400.000 Fahrzeuge mit Batterieleistungen zwischen 35 kWh bis 95 kWh, was einer jährlichen Gesamtnachfrage von ca. 25 GWh Speicherkapazität entsprechen dürfte. Weltweit wird die durchschnittliche Batterieleistung mit 50 kWh pro EV etwas niedriger liegen und somit zu einer Batteriegesamtnachfrage von 162 GWh im Jahr 2020 geführt haben. Je nach Szenario zur Elektromobilität wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung bis 2030 mit einem sechsfachen und bis 2050 mit einem 30-fachen Wachstum im Vergleich zu 2020 in der Batterienachfrage gerechnet. Folglich kann ein kontinuierlicher Anstieg der jährlich in den Umlauf kommenden EVs auf 2,5 bis 3 Millionen Fahrzeuge ab 2030 erwartet werden.

BMBF-Verbundvorhaben Fab4LiB – Szenarien für die globale Entwicklung der Elektromobilität (Quelle: Fab4Lib 2019). In der Grafik ist der projizierte Bedarf für zwei Szenarien dargestellt. Das „2DS“-Szenario verfolgt ein 2-Grad-Ziel bis 2100 bezüglich der Erderwärmung, hervorgerufen durch die Emission von Treibhausgasen. Das „B2DS“-Szenario verfolgt die Klimaneutralität im Energiesektor bis zum Jahr 2060, um den künftigen Temperaturanstieg bis 2100 auf 1,75 °C zu begrenzen.

 

Recycling von Batterien – und was dabei problematisch ist

Während bisher (nicht aufladbare) Primärbatterien den Hauptanteil in der Batterieherstellung ausmachten, wird sich dies kurzfristig sehr schnell hin zu Akkus (Sekundärbatterien) verlagern. Damit einhergehend werden sich Batterietechnologie und Komponenten sowie deren Rohstoffe stark verändern. Neben Lithium und Kobalt sind insbesondere Rohstoffe wie Kupfer, Nickel oder auch Aluminium beim Recycling von Interesse. Bevor ein Akku dem Recycling zugeführt wird, soll eine Zweitanwendung (Second Life) als stationärer Speicher für Stromabnehmer, wie zum Beispiel Kraftwerke, Industriebetriebe oder Privathaushalte, zum Einsatz kommen. Sinkt die Leistungskapazität eines Akkus im EV unter 80 %, ist dieser dort wenig alltagstauglich und muss ersetzt werden. Second Life-Projekte sind erst seit kurzer Zeit in der Umsetzung und die Erfahrungswerte lassen derzeit noch nicht erkennen, wie groß die Nachfrage nach stationären Speichern wirklich sein wird, da vor dem Einsatz eine Aufbereitung und Umrüstung stattfinden muss. Das Recycling der Batterien aus EV wird daher eher kurz- bis mittelfristig ein großes Problem hervorrufen.

 

Batterie-Lebenszeit-Modell der P3 Energy and Storage GmbH (Quelle: P3 Energy and Storage GmbH; Westfälische Wilhelms-Universität Münster Institut für Wirtschaftsinformatik)

 

Lithium-Ionen-Batterien können einerseits pyrometallurgisch aufbereitet werden, um die wiedergewonnenen Komponenten beziehungsweise Rohstoffe erneut im Rohstoffveredelungs-Prozess einzusetzen. Oder sie erfahren eine hydrometallurgische Aufbereitung, um Komponenten einer Materialproduktion zuzuführen. Direkt rezyklierte Batterien werden in der Produktion neuer Batterien verwendet beziehungsweise in Second Life-Speichern eingesetzt.

 

Quelle: L. Gaines, 2020: Profitable Recycling of Low-Cobalt Lithium-Ion Batteries Will Depend on New Process Developments

 

In der automobilen Primär-Anwendung sind bis zu 4.000 Ladezyklen beziehungsweise maximal zehn Jahre Nutzungsdauer möglich. In der darauffolgenden Second Life-Anwendung werden bis zu 4.000 Ladezyklen beziehungsweise weitere maximal zehn Jahre Nutzungsdauer erwartet. Danach müssen die Batterien endgültig in ihre Bestandteile zerlegt und aufbereitet oder rezykliert werden. Die Effizienz dieses Recyclings liegt bei rund 65 %, abhängig von den verschiedenen Komponenten (Stahl, Kupfer, Aluminium, Kobalt, Nickel, etc.) und dem jeweiligen Recycling-Pfad (stoffliche oder thermische Verwertung). Folglich haben Rohstoffpreise einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Recyclings von EV-Batterien und Schwergewichte der Chemie-, Rohstoff-, Versorgungs- und Kreislauf-Industrie sind in Teilgebieten der Wertschöpfungskette aktiv.

Großkonzerne richten sich neu aus

Eine bemerkenswerte Entwicklung in der Neuausrichtung bei Großkonzernen stellt die Planung von VW dar, in das Recycling von eigenen EV-Batterien einzusteigen. Im Recycling-Werk Salzgitter werden derzeit rund 1.200 Tonnen pro Jahr aufgearbeitet. Ziel ist es, 97 % aller Rohstoffe wiederzuverwenden. Angesichts der massiven Produktionsausweitung bei EV- und Speicher-Herstellern, verdeutlicht diese Ausrichtung von VW die unumkehrbare Notwendigkeit, Kapazitäten im Lithium-Ionen-Batterie-Recycling möglichst bald aufzubauen und in größere Dimensionen zu führen. Eine nachhaltige Energie- und Verkehrswende ist ohne Ausbau der Recycling-Kapazitäten sowohl politisch als auch gesellschaftlich kaum vermittelbar und wird solche OEMs mittel- und langfristig in Erklärungsnöte bringen.

 

Eigene Darstellung: Daten von https://tradingeconomics.com/commodities, vom 15.06.2021

 

Steinbeis-Experten bringen Investoren und Unternehmen zusammen

Eine Marktkonzentration im Bereich des Batterie-Recyclings ist aktuell noch kaum vorhanden, da dieses Segment stark fragmentiert ist. Neben Großkonzernen, wie zum Beispiel VW, BASF, Veolia, Glencore, Fortum oder Umicore, sind etwa fünf weitere mittelgroße Marktteilnehmer bundesweit sowie unzählige, regionale Anbieter in diversen Recycling-Gebieten von EV-Speichern tätig. Letztere dürften aufgrund notwendiger Skaleneffekte auf operativer Ebene bezüglich der nachhaltigen Erfüllung technischer (gesetzlicher) Prämissen mit erheblichen Investitionen konfrontiert werden. Dies führt kurz- bis mittelfristig zu attraktiven Wachstumsstrategien, sowohl entlang der wichtigsten Wertschöpfungsstufen für das Recycling von EV-Batterien als auch bei Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus in diesem Segment. Die stark ansteigende Nachfrage nach EV und Speicherleistungen, gepaart mit den notwendigen Entwicklungen im Batterie-Recycling (Beteiligungs- beziehungsweise Konsolidierungspotenzial im Bereich mittlerer und regionaler Anbieter), eröffnet Chancen zur Umsetzung erfolgreicher „Buy and Build“- und Markteintrittsstrategien.

Steinbeis M&A mit seinen 15 Partnern im gesamten Bundesgebiet kooperiert mit strategischen Investoren in den Bereichen Anlagenbau und Batterieherstellung, um den technologischen und wirtschaftlichen Konsolidierungs- und Konzentrationsprozess aktiv zu gestalten. Auf diese Weise werden Investoren und Unternehmen auf Kapitalsuche zusammengebracht. Die Steinbeis-Experten begleiten ihre Kunden von Anfang an und tragen zu der erfolgreichen Projektumsetzung von der Konzeptionierung bis zum Closing bei.