IEA HEV TCP Task 40: Kritische Rohstoffe für Elektrofahrzeuge

Der IEA HEV TCP Task 40 "Critical Raw Materials for Electric Vehicles" greift den Bedarf nach aktuellen Informationen zur zukünftigen Versorgung mit kritischen Rohstoffen für Elektrofahrzeuge auf. Ziel von Task 40 ist eine integrierte Analyse, die die zukünftige Entwicklung in Form von Szenarien von Elektrofahrzeugflotten in Regionen und weltweit berücksichtigt, ebenso Technologieentwicklungen im Bereich von Batteriesystemen, primäre und sekundäre Rohstoffpotentiale und die Entwicklung von Recyclingtechnologien für Elektrofahrzeuge. Potentielle gesamthafte ökologische und soziale Auswirkungen der Rohstoff- und Batterieproduktion werden bewertet.

Die kritischen Rohstoffe, die in Task 40 bewertet wurden, sind Nickel, Kobalt, Lithium, Graphit, Phosphat sowie Seltene Erden für Elektromotoren.

Bei den Batterietechnologien wird erwartet, dass Nickel-Kobalt- und Lithium-Eisen-Phosphat-Batterietechnologien bis 2030 dominant bleiben werden. Neue Technologien wie Natrium-Ionen- oder Festkörperbatterien werden erst nach 2030 größere Marktanteile gewinnen.

Die Szenarien für die Entwicklung der globalen Elektrofahrzeugflotte ergeben ca. 3.000 bis 4.300 GWh Batteriekapazität im Jahr 2030, was dem 5- bis 8-fachen des Batterieabsatzes im Jahr 2022 entspricht. Die globalen Batterieproduktions-kapazitäten müssten bis 2030 um das Zwei- bis Dreifache steigen. In Europa müssten die Produktionskapazitäten von heute ca. 35 GWh um das 30-fache auf 1.300 GWh steigen, was eine echte Herausforderung für die Skalierung darstellt.

In einem Szenario mit einem hohen Anteil von Nickel-Kobalt-Batterien würde es zu einem Versorgungsdefizit bei Nickel und Kobalt kommen. Unabhängig von der Kathodenchemie sind Versorgungsdefizite bei Lithium und Graphit wahrscheinlich. Graphit könnte durch synthetisches Graphit ersetzt werden. Der Phosphatbedarf in Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien wird aus globaler Sicht nicht zu einem Versorgungsdefizit führen. Seltene Erden als magnetische Metalle können durch den Einsatz von induktiven Elektromotoren mit Nicht-Permanent-Magneten ersetzt werden.

Das Batterierecycling ist ein zentrales Element der Versorgung mit kritischen Rohstoffen, insbesondere in Europa. Die Hydrometallurgie ist die Technologie, die am ehesten eine Kreislaufwirtschaft in diesem Bereich ermöglicht. Großtechnische Recyclinganlagen für Nickel-Cobalt-Batterien werden voraussichtlich Ende der 2020er Jahre zur Verfügung stehen, großtechnische Recyclinganlagen für Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien werden aus wirtschaftlichen Gründen erst nach 2030 zur Verfügung stehen.

Die Ökobilanz von Batterien identifiziert die wichtigsten Lebenszyklusphasen und Prozesse, welche die Treibhausgasemissionen im Lebenszyklus von Batterien beeinflussen. Dabei handelt es sich um die Kathoden- und Anoden-Herstellung, die Herstellung der Gehäuse für Module und Packs, den Energiebedarf und Energiemix für die Zellproduktion sowie die metallurgische Technologie für das Recycling.

Weitere Publikationen

• Internationaler Task-Report
• Stakeholder Workshop in Austria (15. Dezember 2022)

China, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Korea, Niederlande (Leitung), Norwegen, Österreich, Schweden, Spanien, USA

DI Martin Beermann
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft
Institut LIFE für Klima, Energiesysteme und Gesellschaft
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