Lithium und Kobalt: Bremsen Rohstoff-Engpässe das Elektroauto aus?

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Lithium und Kobalt: Bremsen Rohstoff-Engpässe das Elektroauto aus?

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Trotz Rohstoff-Engpass: Autokonzerne wollen schon bald Millionen Elektroautos bauen.

von Stefan Hajek

Egal ob Daimler, BMW, der Volkswagen-Konzern oder Elektro-Pionier Tesla: Die Autokonzerne wollen schon bald Millionen Elektroautos bauen. Doch sie ignorieren einen gefährlichen Engpass: Batterierohstoffe.

Detroit Auto Show, eine Modellneuvorstellung jagt die andere. So weit, so normal. Dass das hier alles gar nicht normal verläuft, zeigt ein Blick auf die Bühne des Volkswagen-Konzerns. Dort fährt dieses Jahr nicht irgendein neues, laut gurgelndes PS-Monster vor. Stattdessen rollt ein merkwürdig blinkendes, gelb-weißes Elektroauto herein. Stolz präsentiert VW-Verkaufsvorstand Jürgen Stackmann diesen Sinneswandel auf vier Rädern: „The future is electric.“

Der ID Buzz, ein rein elektrischer Bus, soll anknüpfen an die große Vergangenheit der VW-Busse und zeigen, dass der Konzern Zukunft kann. Er ist Teil von VWs „Roadmap E“. Dabei wird VW von 2025 an 50 reine Elektroautomodelle anbieten; 2030 sollen alle 300 Modelle des Konzerns E-Motoren haben. Und ähnlich sind die Pläne vieler Autobauer: 2019 will Daimler-Chef Dieter Zetsche die ersten vollelektrischen Mercedes EQ vom Band laufen lassen. Ab 2020 will er „jährlich eine wachsende sechsstellige Zahl“ E-Autos verkaufen. BMW möchte bis 2025 25 elektrifizierte Modelle anbieten. E-Autobauer Tesla will ab 2018 eine halbe Million Batterieautos pro Jahr bauen.

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Damit das klappt und ausreichend reichweitenstarke Antriebstechnik für die Millionen neuen Elektroautos zur Verfügung steht, bauen die Batteriezellenhersteller Samsung, Panasonic, LG Chem und BYD derzeit eine Akkufabrik nach der anderen. Doch es gibt einen Flaschenhals, den die Konstrukteure und Manager bisher unterschätzen: Einige der Rohstoffe für die Batteriezellen könnten schon bald empfindlich knapp werden.

Technische Hintergründe zu Akkus

  • Die Batterie

    Eine Batterie hat die Aufgabe, beim Aufladen möglichst viele Elektronen aufzunehmen und diese mit möglichst wenigen Verlusten zu speichern. Beim Entladen gibt sie die Elektronen dann wieder ab, um mit diesem Strom zum Beispiel einen Elektromotor oder ein Handy zu betreiben.

  • Der Akku

    Im Akku übernehmen die sogenannten Lithium-Ionen diese Speicheraufgabe: Diesen Atomen fehlt ein Elektron. Daher sind sie elektrisch positiv geladen. Beim Aufladen strömen negativ geladene Elektronen in den Akku und sammeln sich in einem dichten Geflecht aus dem leitfähigen Kohlenstoff Graphit. Dorthin wandern dann auch die positiv geladenen Lithium-Ionen. Jedes von ihnen bindet ein Elektron – man könnte auch sagen, dass jedes Ion ein Elektron festhält, um die Ladungsneutralität zu gewährleisten. Beim Entladen des Akkus verlassen die Elektronen das Graphit nach und nach wieder. Damit wandern auch die positiv geladenen Lithium-Ionen aus dem Graphit-Netzwerk heraus. Später kann der Ladezyklus dann von neuem beginnen.

  • Neue Akkus

    Je mehr Lithium-Ionen in einen Akku hineinpassen, umso mehr Elektronen und damit Energie können auf gleichem Raum gespeichert werden. Daher arbeitet Bosch schon länger unter anderem daran, den Graphit-Anteil zu reduzieren oder ganz auf das Graphit zu verzichten. Dies würde die Energiedichte des Akkus deutlich steigern. Das scheint jetzt dem Start-up Seeo, das Bosch gekauft hat, gelungen zu sein.

Zwar liegt genug davon in der Erdkruste. Doch die Bergbauindustrie ist auf den Nachfragesog durch Millionen von E-Autos nicht vorbereitet. Die Exploration, Erschließung und Produktion von Nickel, Kobalt und Lithium verschlingt Milliarden, dauert viele Jahre und ist mit extremen Risiken verbunden. Alternative Akkutechnologien werden noch jahrelang nicht marktreif sein. Und chinesische Akkuhersteller haben den Markt für die Rohstoffe so gut wie leer gesaugt. Bisher ist kein Plan erkennbar, wie die Autoindustrie den Rohstoffmangel kurzfristig beheben will. Und das hat fatale Folgen: Der Durchbruch des Elektroautos könnte einige Jahre länger auf sich warten lassen.

Wachstumspläne hängen vor allem an der Batterie

Alle Wachstumspläne der Autoindustrie in Sachen E-Mobilität hängen am Ende an einer Komponente: reichweitenstarke Batterien. Und das millionenfach. Es ist ein völlig neuer Markt, der dort entsteht. Möglich machen sollen ihn neue Fabriken für Lithium-Ionen-Akkus. Tesla fährt mit Panasonic gerade die erste Gigafactory in Nevada hoch. Giga nennt man die Riesenbatteriewerke, weil sie mehr als eine Gigawattstunde (eine Million Kilowattstunden, KWh) Akkukapazität pro Jahr produzieren. In Nevada sollen ab 2019 Akkus mit einer Speicherkapazität von 35 Gigawattstunden (GWh) jährlich vom Band laufen: genug für eine halbe Million Tesla oder eine Million durchschnittliche E-Autos.

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Quelle: dpa

Doch das ist ein Klacks im Vergleich zur Akkuproduktion, die China aufbaut: Das Land plant gleich mehrere Riesenfabriken; insgesamt werden sie ab 2021 mehr als 121 GWh Lithium-Ionen-Akkukapazität jährlich ausspucken; das reicht für 1,5 Millionen Tesla Model S oder fast 14 Millionen Toyota Prius.

Auch in Deutschland soll nach dem Willen von Politik und Autoindustrie endlich eine Gigafactory entstehen: Das Start-up TerraE will bis 2028 an zwei Standorten 34 GWh Akkukapazität fertigen. „Die technische Planung steht“, sagt TerraE-Chef Holger Gritzka. Zur Finanzierung hat er ein Konsortium mit 18 Konzernen gebildet; 2019 will Gritzka die ersten 1,5 GWh von Deutschland aus produzieren.

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