Wechselakkus oder Ladesäulen?

Wie lässt sich E-Mobilität ressourcenschonend ausbauen?

27. Juli 2022, 11:40 Uhr | Irina Hübner
Sind Elektroautos wirklich klimafreundlich?
© OpenClipart-Vectors | Pixabay

Was ist besser für Umwelt und Akzeptanz? Ladesäulen, an denen E-Fahrzeuge dezentral geladen werden, oder Elektro-»Tankstellen«, wo leere gegen volle Akkus ausgetauscht werden? Ein Forschungsprojekt beschäftigt sich mit dieser Frage.

Im Projekt KreislaufAkkus nehmen das Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA) der RWTH Aachen und das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) die für den Rohstoff- und Energieverbrauch kritischste Fahrzeugkomponente in den Blick: die Antriebsbatterie.

Die Wissenschaftler:innen vergleichen Wechselakkusysteme mit vollintegrierten Batteriesystemen, also solchen mit fest eingebauten Akkus. In dem durch das Bundeswirtschafts- und Klimaschutzministerium sollen die ökologische Wirkung und Kreislaufeigenschaften sowie soziale und ökonomische Aspekte der verschiedenen Ladeinfrastrukturen bewertet werden.

Batterierohstoffe recyceln

»Batterien werden aus wertvollen Ressourcen hergestellt. Daher ist es hochrelevant, die Ressourcen effizient einzusetzen, Komponenten lange im System zu halten und die Rohstoffe nach der Nutzung durch Recycling wieder in den Kreislauf zurückzuführen«, erklärt Energieexperte Jan Wiesenthal vom IÖW. Das heißt, dass in allen Phasen des Batterielebens eine Weiter- oder Wiederverwendung mitgedacht wird und Batterien schon bei der Herstellung entsprechend konzipiert werden.

»Der Markt für Elektrofahrzeuge wird in den nächsten Jahren stark wachsen. Daher braucht es jetzt Antworten auf die Frage, welches Batteriesystem am besten zu den drängenden Zielen der Energie- und Ressourcenwende passt. Denn daraus ergeben sich grundlegende Richtungsentscheidungen für den Aufbau der Ladeinfrastruktur.«

Fest verbaute Batterien im Trend

Derzeit liegt der Fokus bei der E-Mobilität auf vollintegrierten Batterien, die im Fahrzeug an Ladesäulen geladen werden. Hierbei sind allerdings noch nicht alle Hemmnisse geklärt, die ein schnelles Wachstum des Markts für Elektrofahrzeuge behindern:

Wie lassen sich etwa wechselseitige Abhängigkeiten lösen zwischen der Wirtschaftlichkeit der Ladesäulenerrichtung und der Anzahl von E-Fahrzeugen im Straßenverkehr? Wie können hochverdichtete Städte mit knappen Flächen ein ausreichendes öffentliches Ladesäulenangebot gewährleisten, sodass auch Menschen ohne eigene Ladesäule, bereit sind auf ein E-Fahrzeug umzusteigen? Auch haben die Autofahrer:innen weiterhin Bedenken hinsichtlich Reichweite und Ladegeschwindigkeit und es braucht Konzepte, um eine Überlastung des Stromnetzes durch gleichzeitiges und schnelles Laden zu verhindern.

Wechselakkus: Missing Link der Mobilitätswende?

Als ein möglicher Lösungsbeitrag gelten Wechselakkus. Diese können, anders als fest verbaute Batterien, in kurzer Zeit entnommen und durch vollgeladene Akkus getauscht werden. Für die Nutzenden hat dies den Vorteil, dass es schnell geht. Ladezeit und tatsächliche Nutzung des Fahrzeugs können voneinander entkoppelt und das Stromnetz so entlastet werden.

Tauschbare Akkus können auch für die Ressourceneffizienz einen positiven Effekt haben, denn ihre Lebensdauer ließe sich durch ein gesteuertes und schonenderes Laden erhöhen. Auch würde die Lebensdauer der Fahrzeuge unabhängig von der des Akkus. Ungeklärt sind allerdings noch zentrale Fragen wie die benötigte Anzahl an Batterien, Anforderungen an die Fahrzeugkonstruktion und Notwendigkeiten bei der Standardisierung. Zudem werden bei diesem Ansatz im gesamten System mehr Fahrzeugbatterien benötigt, die für den Wechsel bereitstehen.

Jetzt die wisseschaftliche Basis für effiziente Akkusysteme schaffen

Damit Wirtschaft und Politik diese wegweisenden Richtungsentscheidungen treffen können, muss nun wissenschaftlich fundiertes Orientierungswissen geschaffen werden, das aufzeigt, wie die Rohstoffe von Akkus in einem Ressourcenkreislauf geführt werden können und wie die Systeme dafür designt sein müssen. Auch müssen mögliche Rahmenbedingungen für verschiedene Akkusysteme entwickelt werden, damit strategische Diskussionen über fest verbaute Akkus versus Tauschsysteme überhaupt erst ermöglicht werden.

Hierfür vergleicht und bewertet das Projekt KreislaufAkkus mit enger Einbeziehung von Praxisakteuren und unter Berücksichtigung sozialer Aspekte vollintegrierte und Wechselakkusysteme hinsichtlich ihrer ökologischen Wirkungen, Ressourcenintensität und Kreislaufeigenschaften sowie technischer und ökonomischer Umsetzbarkeit.

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