Wie nachhaltig sind Speichersysteme wirklich? Lithium-Ionen-Akkus unter der Lupe

E-MOBILITÄT | NACHHALTIGKEIT | STROMSPEICHER

Die Zukunft ist elektrisch, daran zweifelt keine der regierenden Parteien. Um endlich aus dem Zeitalter fossiler Brennstoffe auszubrechen, benötigen wir mehr grünen Strom. So können wir elektrisch fahren und heizen, ohne Emissionen zu produzieren und werden unabhängiger von Gas. Akkus sind für die Elektrifizierung unerlässlich. Jedoch geraten sowohl Stromspeicher für Zuhause als auch Akkus der E-Mobilität immer häufiger in die Kritik. Rohstoffe werden nicht nachhaltig genug abgebaut, Speicher leisten nicht lange genug ihre Dienste und können im Anschluss nicht ordnungsgemäß entsorgt werden — soweit die Vorurteile. In diesem Artikel möchten wir diese einmal genauer unter die Lupe nehmen und die Frage beantworten: Wie nachhaltig sind Stromspeicher und Lithium-Batterien wirklich?

Übersicht
  • Lithium-Batterien und ihre Rohstoffe
  • Batteriepass, Recycling & Lieferkettengesetz
  • Stromspeicher in Kombination mit Photovoltaik
  • Fazit: Wie nachhaltig sind Stromspeicher wirklich?
 

Lithium-Batterien und ihre Rohstoffe

Es gibt verschiedene Arten von Batterien: Die bekanntesten sind Lithium-Ionen-, Natrium-Ionen-, Blei- oder Redox-Flow-Akkus. Die meisten Batterien die wir heutzutage verwenden, wie etwa im Smartphone, Stromspeicher oder E-Auto, sind Lithium-Akkus. Durch ihre kompakte Effizienz haben sie sich auf dem Markt durchgesetzt. Unter den Lithium-Akkus gibt es verschiedene Technologien, sehr häufig wird Lithium in den Li-Ion-Akkus mit Kobalt oder Mangan kombiniert. Für Stromspeicher im Haus ist LiFePO₄ die am häufigsten genutzte Technologie. Diese Art der Batterie nutzt Lithium in Kombination mit Eisenphosphat zur Speicherung, Abgabe und Aufnahme von Energie. Bei einem Lithium-Kobalt-Akku, wie in Smartphones oder einigen E-Autos, kommt dabei Kobalt zum Einsatz. Lithium-Akkus sind besonders wegen dem Abbau der Rohstoffe im Kongo und in Chile in die Kritik geraten. Jedoch führt auch genau diese öffentliche Debatte zu mehr Transparenz und Fairness in der Branche und einer aktiven Suche nach Alternativen. So kommen bereits in vielen E-Autos Batterien frei von Kobalt zum Einsatz, beispielsweise durch Unternehmen wie Tesla oder BYD. Auch gewöhnliche Verbrennungsmotoren sind übrigens nicht frei von Konfliktrohstoffen; so enthält der Katalysator eines gewöhnlichen Autos mit Verbrennungsmotor zum Beispiel Platin, Palladium und Rhodium. Der Stromspeicher im eigenen Haus ist durch LiFePO₄-Technologie komplett kobaltfrei. Unsere Stromspeicher kommen also ganz ohne Kobalt aus. Aber warum sind Lithium und Kobalt nun so umstritten? Das Problem der sogenannten Konfliktrohstoffe liegt in ihrer Gewinnung.
 
 

Lithium

Ein großer Teil des weltweiten Lithium-Bedarfs wird durch die Salzseen in Chile und Bolivien gedeckt. In Chile kam es aufgrund der unkontrollierten Förderung immer wieder zu Protesten, denn die Grundwasserspiegel in der Atacama-Wüste sinken. Die indigenen Völker der Atacama-Wüste benötigen das Süßwasser jedoch für Land, Leben und spirituelle Rituale. In der Wüste ist das Wasser heilig. Aufgrund des Wassermangels in der Region wurde der weitere Abbau durch neue Unternehmen nach dem Regierungswechsel vorerst gestoppt, das Lithium muss kontrollierter gefördert werden. Lithium gibt es auch in vielen anderen Ländern – so entwickelt sich derzeit Australien zu einem der Hauptversorger. Auch in Deutschland könnte bald Lithium abgebaut werden. Schätzungen zufolge befinden sich im Thermalwasser des Rheingrabens bis zu 15 Millionen Tonnen Lithium. Diese sollen auf klimafreundliche Weise zu Tage gebracht werden um Zero Carbon Lithium zu produzieren. In Brandenburg entsteht bis 2024 eine Fabrik zur Herstellung von batteriefähigem Lithiumhydroxid und die Förderung der Rohstoffe im Oberrheintal soll 2025 beginnen. Deutschland könnte damit zum größten Lithium-Lieferanten der EU werden.
 
 

Kobalt

60% der weltweiten Kobaltvorräte befinden sich in der Demokratischen Republik Kongo. Dort wird Kobalt häufig in illegalen Minen unter lebensgefährlichen Bedingungen abgebaut und nicht selten kommt dabei auch Kinderarbeit zum Einsatz. Durch die Instabilität des Landes wird der Kobalthandel teils von radikalen Milizen und Korruption kontrolliert. Allerdings hat sich in den letzten Jahren durch gesellschaftlichen Druck viel geändert. Verschiedene Gruppierungen von Unternehmen, Zivilbevölkerung und NGOs haben Entwicklungsprojekte gestartet. So etwa die Initiative Cobalt for Development von BMW, BASF, SDI, Samsung und Volkswagen. Gemeinsam mit Bergbau, Regierungsbehörden und zivilgesellschaftlichen Organisationen sorgt die Initiative für die Einhaltung von Gesetzen, die Verbesserung der Gesundheits- und Sicherheitsbedingungen, das Umweltmanagement sowie das wirtschaftliche und soziale Wohlergehen. Und das trifft den Nagel auf den Kopf: Kobalt zu fördern kann viel Wohlstand in den Kongo bringen, wenn der Abbau in Minen umweltschonend, frei von Kinderarbeit und unter menschlichen Arbeitsbedingungen durchgeführt wird. Diese Voraussetzungen galten bereits für den Anbau von Kakao, Kaffee und Bananen. Die Einhaltung wird mittlerweile durch Fairtrade Labels kontrolliert. Und damit kommen wir zum nächsten Punkt: dem Batteriepass.
 
 

Batteriepass, Recycling & Lieferkettengesetz

Bis Ende 2022 ist im Rahmen des Projekts IDcycLiB ein Batteriepass geplant. Mithilfe dieses Gütesiegels sollen Anteile und Herkunft der Rohstoffe, Erklärung zum CO₂ -Fußabdruck, sowie Informationen zu Recycling für Batterien ab 2 kWh Speicher erfasst werden. Ziel ist dabei vor allem das Erleichtern des Recycling-Prozesses, denn Lithium-Ionen-Akkus können zu etwa 90% wiederverwertet werden — das enthaltene Kobalt sogar bis zu 98%. Daneben wird der Batteriepass für weitaus mehr Transparenz und Kontrolle sorgen, da Hersteller die Herkunft der Materialien verantworten müssen. Darüber hinaus hat die Bundesregierung 2021 ein Lieferkettengesetz entworfen, wodurch größere deutsche Unternehmen bald gezwungen sind, Menschenrechte und Umweltvorgaben in ihren Lieferketten weltweit einzuhalten. Damit sollen Kinderarbeit, unfaire Löhne, sowie umweltschädliche und menschenunwürdige Arbeitsbedingungen in der Lieferkette eliminiert werden. Das Gesetz wird am 1. Januar 2023 in Kraft treten. Mehr Transparenz und Verantwortung in der Batteriebranche werden die Nachhaltigkeit von künftigen Produkten mehr und mehr zum Standard machen.
 
 

Stromspeicher in Kombination mit Photovoltaik

Ein Batteriespeicher kann sich in vielen Fällen sehr lohnen, da dieser den Grad der Unabhängigkeit und die CO₂ -Ersparnis maximiert. So kann man auch klimafreundlichen Grünstrom genießen, wenn die Sonne nicht scheint und bezieht keinen Graustrom aus dem Netz. Wir arbeiten mit den Speichersystemen von BYD, einem der größten Batteriehersteller weltweit. Die BYD Battery-Box wurde in Kombination mit dem Fronius Gen24 Wechselrichter durch die Stromspeicher-Inspektion 2022 der HTW Berlin zum vierten Mal in Folge zum effizientesten Speichersystem ernannt. Daher ist das auch die Kombination, die wir in unseren Speichersystemen verwenden. Neben Lithium-Eisenphosphat-Akkus, arbeitet BYD auch an neuen Technologien die gänzlich auf den Einsatz von Konfliktrohstoffen verzichten. Durch ein System von regelmäßigen Lieferketten-Audits prüft BYD klimafreundliche und menschenwürdige Arbeitsbedingungen ihrer Zulieferer und meldet Entwicklungen seit 2017 in jährlichen CSR Reports.
 
 

Fazit: Wie nachhaltig sind Stromspeicher wirklich?

Um die Nachhaltigkeit von Stromspeichern genauer festzuhalten, haben Forscher den Energy Stored On Invested (ESOI) Wert entwickelt. Dieser Wert setzt die zur Produktion nötige Energie ins Verhältnis zur Speicherleistung. Inzwischen ist der ESOI Wert von durchschnittlichen Lithium-Ionen-Stromspeichern bereits bei 18. Das bedeutet, dass der Akku 18-mal so viel Energie erzeugt, wie durch Produktion und Abbau verbraucht wurde. Das ist also eine recht positive Klimabilanz, sofern der Akku für die Speicherung von Solarstrom genutzt wird. Schon bald wird der Batteriepass für eine vereinfachte Wiederverwertung der Rohstoffe sorgen. Bereits jetzt werden Batterien aus Elektroautos als Stromspeicher für Photovoltaikanlagen in Privathaushalten weiterverwendet, was die Nachhaltigkeit weiter erhöht. So können Lithium-Ionen-Akkus in eine Kreislaufwirtschaft gebracht werden, wo Rohstoffe mit sehr geringen Verlusten wiederverwertet werden. Damit ist die Kombination von Solaranlage und Stromspeicher der klare Gewinner in Sachen Klimabilanz. Besonders nachhaltig ist es, wenn man den gespeicherten Solarstrom auch zum Heizen verwendet. Denn was sind die Alternativen? Öl? Gas? Kohle? Die Zukunft von Lithium-Akkus wird stetig nachhaltiger und weniger abhängig von Konfliktrohstoffen. Die positive Entwicklung des Marktes zu mehr Transparenz und Recycling, sowie neuen sauberen und günstigen Batterietechnologien wird den Umstieg auf erneuerbare Energien weiter erleichtern und stets mehr Menschen unabhängig machen.
 
Warum genau eine Solaranlage in Kombination mit einem Stromspeicher so nachhaltig ist und sich für schlaue Rechner auch wirtschaftlich noch richtig lohnt, erfahren Sie in diesem Blog.
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