05.11.2018 - 13:00

Wie nachhaltig ist die eigene Energieversorgung? - Recycling, Ökobilanz und Rohstoffeinsatz bei Stromspeichern

IN DER KATEGORIE TECHNOLOGIE

Über 100.000 Stromspeicher stehen mittlerweile in deutschen Haushalten. Der größte Teil von ihnen ist in den letzten 2 - 3 Jahren dazugekommen. Angesichts der immer stärkeren Verbreitung stellt sich die Frage: Was geschieht eigentlich mit einem Stromspeicher, wenn er das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat? Denn für die meisten Menschen gehört zu einer nachhaltigen Energieversorgung auch ein nachhaltiger Umgang mit Ressourcen. Für uns bei sonnen ist dieser Gedanke selbstverständlich, daher hier ein Überblick dazu.

     1. Lange Lebensdauer schont Ressourcen

Wer sich für eine sonnenBatterie entscheidet, entscheidet sich für eine der aktuell langlebigsten Batterietechnologien, nämlich für Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4). Unsere eigenen Dauertests aber auch unabhängige Studien kommen zu dem Ergebnis, dass LiFePO4-Batterien deutlich langlebiger sind als andere Batterietechnologien wie NMC (Lithium Nickel Mangan Cobalt) oder NCA (Lithium Nickel Cobalt Aluminium).

So garantiert sonnen 10.000 Ladezyklen, d.h. die Akkus können 10.000-mal voll be- und entladen werden. Das ist ungefähr 25-mal mehr als bei einem Smartphone-Akku oder 5-mal mehr als bei einem Elektroauto. Was länger hält und damit seltener erneuert werden muss, braucht auch weniger Ressourcen.

      2. Rücknahme von gebrauchten Batterien

Wegen der langen Lebensdauer liegt eine Rücknahme gebrauchter Speicher-Akkus für deren Besitzer also noch in weiter Ferne. Trotzdem lohnt sich ein kurzer Blick auf die heutige Situation, denn die Rücknahme von gebrauchten Lithium-Ionen-Akkus ist gesetzlich klar geregelt und wird es auch in Zukunft sein.

Wichtigste Grundlage ist in Deutschland das Batteriegesetz (BattG), das festlegt, wer für die Rücknahme der Batterien verantwortlich ist. sonnen ist also gesetzlich verpflichtet, ausgediente Batterien wieder zurückzunehmen.

In der Praxis wird das so aussehen, dass der Installateur die Batterie deinstalliert und dann entweder selbst dem Entsorgungsprozess zuführt oder das über sonnen gemacht wird. Ein Entsorgungspartner ist zum Beispiel das Gemeinsame Rücknahmesystem, kurz GRS. Die meisten Menschen kennen das von den grünen Behältern im Supermarkt, in die man gebrauchte Batterien entsorgen kann.

Speicherbesitzer müssen sich in Deutschland also weder Gedanken machen, auf ausgedienten Akkus sitzen zu bleiben, noch dass die Energiespeicher unsachgemäß entsorgt werden.

      3. Recycling von Lithium-Ionen-Akkus

Wer sich heute eine sonnenBatterie zulegt, kann sich relativ sicher sein, dass später der größte Teil der verwendeten Ressourcen wiederverwendet werden kann und damit in einem Kreislauf bleibt. Warum? Weil das Recycling der Akkus eine immer wichtigere Rolle spielt und sich die Technik stark weiterentwickelt hat. Da die Akkus der sonnenBatterie für eine Lebensdauer von 15 – 20 Jahre ausgelegt sind, wird das Recycling zu diesem Zeitpunkt auf industriellen Standardprozessen basieren, welche den größten Teil der heute verwendeten Rohstoffe wieder nutzbar machen können.

Moderne Anlagen wie etwa von der Redux Recycling GmbH in Bremerhaven können heute schon über 10.000 Tonnen Lithium-Ionen-Akkus pro Jahr recyceln. Die Rückgewinnungsquote erreicht bereits 70 Prozent, d.h. dass 70 Prozent der Ausgangsstoffe wiederverwendet werden können. Auch das belgische Unternehmen Umicore kann rund 7.000 Tonnen Li-Ionen-Batterien im Jahr recyceln. Das entspricht rund 250 Millionen Smartphone-Akkus oder 35.000 Akkus von Elektrofahrzeugen.

Besonders wertvolle Rohstoffe beim Recycling sind z.B. Kupfer und Aluminium, die als Leiter oder Gehäuse von Akkus verwendet werden. Den größten Anteil machen jedoch die so genannten Aktivmaterialien aus, also Anode und Kathode. Je nach Material, kommen hier unterschiedliche Stoffe zur Verwendung. Häufig sind es Kobalt, Mangan oder Nickel. Bei den Lithium-Eisenphosphat-Akkus, die sonnen einsetzt, ist es Eisen.

Und das Lithium? Der Anteil des Lithiums liegt bei ca. 1 – 1,5 % des Gewichts eines Akkus, macht also nur einen sehr geringen Teil der verwendeten Materialien aus. Aufgrund dieser kleinen Menge war es bisher schlicht zu unwirtschaftlich, das Lithium zu recyceln. Aufgrund der immer höheren Nachfrage ändert sich das gerade, so dass es immer sinnvoller wird, das Lithium wieder zurückzugewinnen. Technisch ist das mittlerweile möglich, das zeigen zahlreiche Projekte wie EcoBatRec oder NEW-BAT. Umicore kann es nach eigenen Angaben bereits heute schon in einem industriellen Prozess extrahieren.

Eine entscheidende Rolle wird hier die Automobil-Industrie spielen, bei der  weitaus größere Mengen gebrauchter Akkus anfallen, die aber eine deutlich kürzere Lebensdauer als Heimspeicher haben. Da in den nächsten Jahren allein dadurch immer größere Mengen gebrauchte Lithium-Ionen-Akkus anfallen, werden auch automatisch die Prozesse wirtschaftlicher, wodurch auch die Rückgewinnungsquoten konstant steigen.

      4. Konsequenter Verzicht auf Kobalt

Stellt sich noch die Frage, wie nachhaltig die verwendeten Materialien von Lithium-Ionen-Akkus heute sind. Ein Rohstoff wird dabei besonders kontrovers diskutiert: Kobalt. Das Metall steckt in den meisten Akkus von Smartphones, Notebooks oder Elektroautos, da es deren Energiedichte erhöht. Rund zwei Drittel der jährlichen Produktion stammen jedoch aus dem Kongo. Begriffe wie Kinderarbeit, Sklaverei und massive Umweltzerstörung werden immer wieder in diesem Zusammenhang genannt.

Auch wenn Kobalt in unserer Welt tatsächlich unverzichtbar ist, kann man trotzdem seinen Einsatz minimieren. Das machen wir bei sonnen. Aus unserer Sicht ist es für einen Heimspeicher nicht so wichtig, dass er eine möglichst hohe Energiedichte erreicht. Sicherheit, Langlebigkeit und Nachhaltigkeit sind für uns wichtiger. Unsere Lithium-Eisenphosphat-Akkus enthalten daher kein Kobalt und unterscheiden sich damit von den meisten anderen Akkus am Markt.

      5. 0,125 kg Lithium vs. 1.200 kg Kohle

Aber auch der Abbau von Lithium ist in der Vergangenheit immer wieder thematisiert worden, z.B. was den hohen Wasserverbrauch in trockenen Ländern wie Chile betrifft.

Wie weiter oben bereits beschrieben, macht Lithium den kleinsten Teil der Rohstoffe in einem Akku aus, nämlich nur 1 – 1,5 Prozent. Es ist zwar unverzichtbar, allerdings werden nur geringe Mengen benötigt.

Wird Lithium in Akkus für einen Batteriespeicher oder für ein Elektroauto verwendet, ersetzt es jedoch auch andere Rohstoffe. Ein Haushalt kann sich mit einer PV-Anlage und einem Speicher überwiegend mit selbst erzeugtem Solarstrom versorgen. Der Akku sorgt also dafür, dass weniger Kohle, Uran, Öl oder Gas für die Energiegewinnung benötigt wird und dass die Abhängigkeit von diesen Brennstoffen geringer wird. Der Abbau all dieser Rohstoffe sorgt für gewaltige Umweltschäden, ihre Nutzung befeuert den Klimawandel. Und sie sind Auslöser für zahlreiche bewaffnete Konflikte.

Die Frage ist jetzt: Verschiebt sich mit einer eigenen Energieversorgung aus PV-Anlage + Speicher das Problem nur von der einen in die andere Tasche? Spare ich auf der einen Seite zwar Rohstoffe, die auf der anderen Seite aber woanders wieder hergenommen werden?

Und jetzt kommt der entscheidende Punkt: Im Gegensatz zur Nutzung von Solarstrom, bei denen Ressourcen für einen bestimmten Zeitraum nur einmal benötigt werden, müssen Brennstoffe wie Kohle oder Öl ununterbrochen zur Verfügung stehen. Die Fördermengen und die damit verbundenen Eingriffe in die Natur und Klima sind also um ein Vielfaches höher, als beim Silizium für Solarzellen oder beim Lithium für Stromspeicher.

Dazu eine vereinfachte Rechnung: Ein Batteriemodul von sonnen wiegt ca. 25 kg und hat eine Kapazität von 2 Kilowattstunden (kWh). Bei einem Gewichtsanteil von 1 % stecken also rund 250 g Lithium in diesem Modul. Für eine Kilowattstunde Speichervermögen sind somit rund 125 g Lithium notwendig. Durchschnittlich werden die sonnenBatterien beim klassischen Eigenverbrauch rund 250-mal im Jahr be- und entladen. Für 250 kWh gespeicherten Solarstrom sind also 125 g Lithium notwendig. Für die gleiche Menge konventionell erzeugten Strom braucht es rund 30 kg Steinkohle im Jahr! Rechnet man das auf die 10.000 Ladezyklen der sonnenBatterie hoch, wären das 1.200 kg Steinkohle, die in der Zeit gefördert werden müssten. Theoretisch braucht es also nur 0,01 Prozent der Menge Lithium, um dieselbe Menge Energie mit Kohle zu nutzen.

In dieser Rechnung nicht enthalten sind die weiteren Schritte wie der Transport von Steinkohle etwa aus Kolumbien nach Deutschland, der schlechte Wirkungsgrad der Kraftwerke oder die gesundheitlichen Auswirkungen bei der Verbrennung von Kohle.

Mit der steigenden Recyclingquote für Lithium oder andere Batterierohstoffe wird diese Rechnung noch ungünstiger für die konventionellen Energieträger.

Lithium selbst ist entgegen weitverbreiteter Annahmen auch zu Genüge auf der Erde vorhanden. Selbst aus dem Meereswasser ließe es sich gewinnen. Größter Lithiumproduzent ist heute Australien. Durch die steigende Nachfrage werden aber auch Förderstätten interessant, die früher nicht bekannt oder schlicht nicht attraktiv genug waren. So soll ab 2019 zum Beispiel Lithium auch im Erzgebirge abgebaut werden.

      6. CO2-Bilanz von Stromspeichern innerhalb des ersten Jahres positiv

Aus Sicht der Nachhaltigkeit stellt sich zum Schluss noch eine Frage: Wie lange braucht ein Heimspeicher eigentlich, um die CO2-Kosten seiner Produktion wieder auszugleichen? Hier zeigt eine Studie der Hochschule Landshut, dass sich ein Li-Ionen-Speicher nach rund 8 Monaten ökologisch amortisiert, d.h. er hat mehr CO2 gespart, als für seine Produktion benötigt wurden.

Und noch ein Fakt zum Schluss: Mit seiner Produktion in Wildpoldsried, kann sonnen hier CO2-neutral produzieren. Das Allgäuer Energiedorf erzeugt siebenmal mehr saubere Energie als die Menschen verbrauchen und ist dafür schon vielfach ausgezeichnet worden.

      7. sonnens nachhaltiger Ansatz

sonnen ist sich seiner Verantwortung für eine nachhaltige Energieversorgung bewusst und unternimmt viele Schritte, um nicht nur die Energiewelt zu verändern, sondern auch so ressourcenschonend wie möglich vorzugehen. Der konsequente Verzicht auf Kobalt oder Nickel sind ein Teil davon. Aber auch die besonders langlebige Batterietechnologie. Dafür müssen nicht nur weniger Ressourcen verbraucht werden, sondern sie gibt der Industrie auch Zeit, die existierenden Recycling-Prozesse weiterzuentwickeln und damit den Anteil der nochmal nutzbaren Rohstoffe zu erhöhen. Aufgrund der Ökobilanz und der Vermeidung von fossilen Brennstoffen lohnt sich ein Invest in eine eigene Energieversorgung mit einem Stromspeicher bereits heute für die Menschen, die Umwelt und das Klima.