Veröffentlicht am: 23. 11. 2023
Tausche den Benzintank gegen eine EV-Batterie
2022 war ein rekordverdächtiges Jahr für den Verkauf von Elektrofahrzeugen (EV), und auch 2023 hat sich die Entwicklung nicht verlangsamt, und es ist auch nicht zu erwarten, dass dies in den kommenden Jahren der Fall sein wird. Es ist klar, dass die Gesellschaften auf der ganzen Welt die Elektromobilität als die Zukunft des Straßenverkehrs begrüßen.
Dennoch ist die Elektromobilität für viele noch eine ungewohnte Erfahrung, und besonders für neue Fahrer von Elektrofahrzeugen kann der Gedanke, den Benzintank gegen eine Batterie auszutauschen, entmutigend sein. Dieser Leitfaden soll Klarheit über jede einzelne Batterie schaffen: ihre Lebensdauer, Kosten, Umweltauswirkungen und sogar ihr Gewicht. Dieser Leitfaden bietet einen Überblick über alles, was Sie wissen müssen.
Wie lange hält die Batterie eines Elektroautos?
Eine der größten Sorgen der Autofahrer in Bezug auf Elektroautos ist die Langlebigkeit der Batterie – in unserer Studie „Mobilitätsmonitor 2022“ gaben 33 Prozent der potenziellen Elektroautofahrer an, dass dies ein wesentliches Anliegen sei. Kürzlich fand das Green Finance Institute heraus, dass 62 % der Autofahrer, die angaben, kein gebrauchtes Elektroauto zu kaufen, Bedenken hinsichtlich der Batterielebensdauer äußerten. Im selben Bericht gab die Mehrheit der Händler an, dass die Batterielebensdauer eines der Hauptanliegen der Verbraucher im Zusammenhang mit gebrauchten E-Fahrzeugen ist.
Die EV-Batterie wird Ihr Elektroauto überdauern
Elektroauto-Batterien sind von Anfang an so konstruiert, dass sie widerstandsfähig und langlebig sind. Derzeit wird geschätzt, dass die meisten Elektroauto-Batterien zwischen 15 und 20 Jahre halten, bevor sie ausgetauscht werden müssen. Im Vergleich dazu beträgt die durchschnittliche Lebenserwartung eines herkömmlichen Autos derzeit nur 12 Jahre, so dass Elektroauto-Batterien wahrscheinlich das Fahrzeug, in dem sie eingebaut sind, überleben werden.
Es wird geschätzt, dass Elektroautos durchschnittlich 2,3 Prozent ihrer Batteriekapazität pro Jahr verlieren. Mit anderen Worten: Wenn Sie heute ein Elektroauto mit einer Reichweite von 240 km kaufen, werden Sie nach fünf Jahren nur noch 27 km Reichweite haben. Insgesamt wird davon ausgegangen, dass E-Fahrzeuge zwischen 100.000 und 200.000 Meilen (160.000 km – 320.000 km) halten, bevor die Batterie ausgetauscht werden muss. Denken Sie auch daran, dass die meisten Hersteller eine 8-Jahres-Garantie oder eine Laufleistung von 160.000 km anbieten, so dass Sie gegen unerwartete Defekte oder frühzeitige Ausfälle geschützt sind.
Aber sind die Batterien von Elektroautos nicht aus demselben Material wie die Batterien von Smartphones hergestellt?
In gewisser Weise ja. Aber es steckt mehr dahinter.
Wie die meisten Unterhaltungselektronikgeräte verwenden auch E-Akkus die Lithium-Ionen-Technologie, um Energie zu speichern und wieder abzugeben. Im Vergleich zu anderen Batterietypen haben Lithium-Ionen-Batterien eine hohe Energiedichte, d. h. sie können eine große Menge an Energie in einem bestimmten Gewicht speichern.
Aber zu einer EV-Batterie gehört mehr als nur Lithium-Ionen.
Die Batterie eines Mobiltelefons beispielsweise ist eine Verbraucherbatterie, d. h. sie ist für eine maximale Laufzeit bei niedrigen Kosten optimiert. Außerdem ist sie viel kleiner.
Eine EV-Batterie wird nach Industriestandards hergestellt und ist auf Langlebigkeit ausgelegt. Ein großer Unterschied besteht darin, wie die Energie genutzt wird.
Im Gegensatz zu Ihrem Telefon oder Laptop bestehen E-Akkus aus Tausenden einzelner Lithium-Ionen-Zellen und verfügen über eingebaute Schutzmechanismen, die vor Alterung und Verschleiß schützen.
Nachdem ein Mobiltelefon aufgeladen wurde, kann die gespeicherte Energie vollständig genutzt werden, bis der Akku leer ist. Mit anderen Worten: Der Nutzer hat vollen Zugriff auf die gespeicherte Energie.
Heutzutage verfügen E-Fahrzeuge über ein fortschrittliches Batteriemanagementsystem, das auch als BMS bezeichnet wird. Dieses intelligente System steuert jeden Aspekt des Ladens und Entladens der Batterie, schützt die Batteriezellen und sorgt dafür, dass Sie über Jahre hinweg genügend Reichweite haben.
Das BMS kann einen Teil der Kapazität reservieren, um die Batterie zu schützen, und die Energie umverteilen, um sicherzustellen, dass die Zellen gleichmäßig genutzt werden. Es kann den Ladevorgang auch an die Wetterbedingungen anpassen, indem es beispielsweise den Ladevorgang bei extrem kaltem oder warmem Wetter verlangsamt oder ganz stoppt, um die Batteriezellen zu schützen.
Wie kann man die Lebensdauer der Batterie eines Elektrofahrzeugs verlängern?
Wie jedes andere Produkt wird auch diese Batterie irgendwann nicht mehr optimal funktionieren.
Obwohl die Fortschritte in der Batterietechnologie die Langlebigkeit von Elektrofahrzeugen erhöht haben, ist es wichtig, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um die Batterieleistung zu erhalten und zu optimieren. Hier sind 3 praktische Tipps, um die Lebensdauer Ihrer Batterie zu verlängern:
- Minimieren Sie das tägliche Aufladen: Vermeiden Sie das tägliche Aufladen Ihres E-Fahrzeugs, um die Batterie zu schonen.
- Halten Sie die Ladung bei 20-80%: Laden Sie Ihr Fahrzeug nur dann zu 100 Prozent auf, wenn Sie es für lange Fahrten benötigen.
- Verwalten Sie den Ladezustand für die Lagerung: Halten Sie bei langfristiger Lagerung den Ladezustand der Batterie zwischen 25 % und 75 %.
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2. Woraus bestehen die Batterien von Elektrofahrzeugen?
Elektroauto-Batterien bestehen in der Regel aus Tausenden von wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Zellen, die miteinander verbunden sind und das Batteriepaket bilden. Neben Lithium enthalten sie auch verschiedene seltene oder schwer zu extrahierende Materialien wie Nickel, Kobalt, Mangan und Graphit.
Obwohl man Lithium-Ionen-Batterien mit Elektroauto-Batterien in Verbindung bringt, gibt es noch eine Reihe anderer Batterietypen, die für den Betrieb von Elektroautos verwendet werden können. Nickel-Mangan-Kobalt- (NMC) und Nickel-Metallhydrid-Batterien (Ni-MH) beispielsweise waren in den Anfängen der Elektrofahrzeuge sehr beliebt und werden auch heute noch in einigen Hybridmodellen verwendet.
Aber auch Lithium-Ionen-Batterien bestehen nicht ausschließlich aus Lithium. Wie andere Batterien auch, haben Lithium-Ionen-Zellen eine positiv geladene Kathode und eine negativ geladene Anode. Erstere besteht in der Regel aus einer Mischung aus Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan, während die Anode in der Regel aus Graphit gefertigt ist.
Das Akkupaket befindet sich in einem Stahl- oder Aluminiumgehäuse, das die einzelnen Zellen zusammenhält und Schutz vor mechanischen Beschädigungen bietet.
Verschiedene Typen von EV-Batteriezellen
In der Praxis sind sie jedoch in Module unterteilt, die jeweils aus Hunderten oder sogar Tausenden von Einzelzellen bestehen. Diese Zellen können unterschiedliche Formen haben, und es gibt drei Haupttypen, die derzeit auf dem Markt sind.
- Zylindrische Zellen: Sie gehören zu den billigsten und am einfachsten herzustellenden Zellen, können aber im Vergleich zu anderen Zelltypen in ihrer Leistung etwas eingeschränkt sein.
- Prismatische Zellen: Sie benötigen weniger Material für das Gehäuse, können aber oft mehr Energie speichern und liefern eine höhere Leistung in einem kleineren Gehäuse.
- Pouch-Zellen: Sie befinden sich in einem weichen Kunststoffgehäuse und sind daher sehr vielseitig für verschiedene Formate einsetzbar. Allerdings ist ihr Gehäuse an sich zerbrechlich und erfordert einen zusätzlichen Schutz gegen mechanische Stöße.
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3. Wie viel kostet eine EV-Batterie?
Die Batterie ist bei weitem die teuerste Komponente eines Elektroautos. Wie viel eine Batterie kostet, hängt von ihrer Größe, der Leistung, die sie aufnehmen kann, und dem Hersteller ab. Im Durchschnitt kosten EV-Batterien derzeit zwischen 10.000 und 12.000 Dollar.
EV-Batterien sind auf eine Reihe seltener oder schwer zu gewinnender Metalle und Mineralien angewiesen, die über Lithium hinausgehen. Dazu gehören Nickel, Kobalt, Mangan und Graphit sowie Stahl und Aluminium für das Gehäuse. Die Beschaffung dieser Materialien, vor allem in den Mengen, die für die Herstellung einer EV-Batterie benötigt werden, ist nicht billig und macht in der Regel den Löwenanteil der Kosten einer EV-Batterie aus.
Wer stellt EV-Batterien her?
Etwa 70 Prozent der Produktion von Elektroauto-Batterien konzentriert sich auf China, aber auch die USA, Japan und Korea haben einen großen Anteil am Markt. Während die USA und die EU investieren, um ihre heimische Batterieproduktion zu steigern, wird China wahrscheinlich bis mindestens 2030 der führende Hersteller von EV-Batterien bleiben.
CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited), ein chinesisches Unternehmen, hält beispielsweise rund 34 % des gesamten Marktanteils für Elektroautobatterien.
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- Sind EV-Batterien schlecht für die Umwelt?
Die Frage, ob Elektroautos besser oder schlechter für die Umwelt sind als Autos mit Verbrennungsmotor, wird seit der Markteinführung der ersten Elektroautos diskutiert.
Kurz gesagt: Elektroautos sind viel besser als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.
Elektrofahrzeuge und ihre Batterien sind ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft des Verkehrswesens, da sie eine saubere und umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Autos mit Verbrennungsmotor darstellen. Der Betrieb von E-Fahrzeugen auf der Straße führt zu deutlich weniger Treibhausgasemissionen, da keine Auspuffgase entstehen.
Dennoch gibt es immer noch Auswirkungen auf die Umwelt. Der größte Teil dieser Auswirkungen entsteht bei der Herstellung der Batterie und der Gewinnung der dafür benötigten Rohstoffe. Schauen wir uns die Umweltauswirkungen der Herstellung von E-Auto-Batterien an.
Umweltauswirkungen der Batterieproduktion
Elektroauto-Batterien bestehen aus vielen seltenen und schwer zu gewinnenden Materialien, den so genannten Seltenen Erden (REE), wie Lithium, Kobalt und Mangan. Wir haben die Umweltauswirkungen des Abbaus jedes dieser Materialien hier ausführlicher untersucht. Die politischen Entscheidungsträger und Branchenführer haben die Pflicht, die Arbeitsbedingungen beim Abbau und bei der Herstellung von Batterien zu verbessern, und arbeiten an der Verbesserung der gesamten Batterieproduktion und des Lebenszyklus.
Milliarden statt Millionen
In einem unserer REVOLUTION Podcasts sprachen wir mit Julia Poliscanova, Senior Director of Vehicles & e-mobility Supply Chains bei Transport & Environment (T&E). Und haben sie zum Thema Bergbau befragt.
„Ich glaube, wenn die Leute heute das Wort Elektroauto hören, denken sie wahrscheinlich an ein Bergwerk, und das ist so ungerecht.“ – Julia Poliscanova
Wussten Sie, dass wir jedes Jahr unglaubliche 15 Milliarden Tonnen Kohle, Erdöl und Erdgas fördern, um unseren traditionellen Mobilitätsbedarf und die derzeitige Wirtschaft zu decken?
Demgegenüber stehen etwa 7 Millionen Tonnen Metalle, die für Elektrofahrzeuge benötigt werden, pro Jahr. Und Prognosen zeigen, dass wir bis 2050 selbst bei einer weit verbreiteten Einführung von Elektrofahrzeugen 30 bis 40 Millionen Tonnen dieser Materialien pro Jahr benötigen werden.
Zur Verdeutlichung: Eine Milliarde ist gleich eine Milliarde.
Aber hier ist der Unterschied, der vielleicht am wichtigsten ist:
Der Kraftstoff für den Verbrennungsmotor eines Autos – das Benzin, der Diesel – ist, wenn er verbrannt ist, für immer verschwunden. Die Gewinnung von Ressourcen ist also ein laufender Kostenfaktor.
In unserer Podcast-Folge betonte Julia, dass die für die Elektromobilität benötigten Rohmetalle einen einzigartigen Vorteil bieten – sie sind Kapitalkosten. Sobald sie abgebaut und in die E-Mobilitäts-Technologien integriert sind, tragen sie dazu bei, dass man jahrelang emissionsfrei fahren kann, was die Notwendigkeit eines ständigen Abbaus verringert.
Natürlich ist es wichtig, während der gesamten Reise einen verantwortungsvollen Ansatz zu verfolgen und verantwortungsvolle Recyclingpraktiken anzuwenden. Ethische Beschaffung und Rückverfolgung sind von größter Bedeutung. Vom Kohlenstoff-Fußabdruck bis zur Beseitigung von Zwangsarbeit müssen Batterien in ihrer gesamten Lieferkette ethische Praktiken einhalten, die sogar bis zum Bergbau reichen.
Ein neues Gesetz für nachhaltigere, kreislauffähige und sichere Batterien
Im Juli 2023 verabschiedete das Europäische Parlament neue Vorschriften für Batterien. Damit werden die Nachhaltigkeitsvorschriften für Batterien und Altbatterien verschärft. Die Verordnung wird den gesamten Lebenszyklus von Batterien regeln – von der Herstellung bis zur Wiederverwendung und zum Recycling – und sicherstellen, dass sie sicher, nachhaltig und wettbewerbsfähig sind.
„Die Idee ist also, dass unabhängig davon, woher die Batterie kommt, eine digitale Rückverfolgung der Lieferkette mit der Batterie verbunden sein muss.“ – Julia Poliscanova
Sie gewährleistet erstmals umfassende Umweltschutzmaßnahmen über den gesamten Lebenszyklus von Batterien – von der Beschaffung der Rohstoffe über die Produktion bis hin zum Recycling.
Wussten Sie, dass die Auswirkungen der EU-Batterieverordnung nicht nur auf Europa beschränkt sind? Weltweit produzierte Batterien müssen strenge ökologische und ethische Kriterien erfüllen, um eine nachhaltige Zukunft für alle zu gewährleisten.
Der Aufstieg der LFP-Batterien
Glücklicherweise wenden sich die Hersteller von Elektrofahrzeugen zunehmend von Materialien wie Kobalt ab und suchen nach nachhaltigeren Alternativen. Eine solche Technologie, die sich immer größerer Beliebtheit erfreut, ist Lithium-Eisenphosphat (LFP oder Li-FP), bei dem Kobalt durch Eisen ersetzt wird, das ungiftig und ethisch einfacher zu beschaffen ist.
Viele chinesische Hersteller haben sich bereits für LFP-Batterien entschieden, und auch westliche Autohersteller fangen an, diese Technologie zu übernehmen. Tesla zum Beispiel produziert bereits die Hälfte seiner Autos mit kobaltfreien LFP-Batterien.
Die Umweltauswirkungen von Elektroauto-Batterien während ihrer Lebensdauer
Während ihrer 15- bis 20-jährigen Lebensdauer tragen Elektroautos dazu bei, enorme Mengen an Treibhausgasemissionen zu vermeiden. Ein typisches Elektroauto erreicht nach etwa 33.000 km Fahrleistung die gleiche Emissionsmenge wie ein Auto mit Verbrennungsmotor.
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- Sind Elektroauto-Batterien recycelbar?
Auch bei bester Pflege und Wartung kommt irgendwann der Punkt, an dem die Batterien eines Elektroautos nicht mehr für den Antrieb eines Fahrzeugs geeignet sind. Zum Glück gibt es viele Möglichkeiten, ältere EV-Batterien wiederzuverwenden, aufzuwerten und zu recyceln.
Recycling von EV-Batterien
Dank neuer Techniken können bis zu 95 Prozent der Rohstoffe einer Batterie zurückgewonnen werden, lange nachdem sie ihre ursprüngliche Lebensdauer in Ihrem Fahrzeug überschritten hat. Zu diesem Zweck werden die Batterien zerkleinert und die verbleibenden Materialien entweder durch Hitze oder verschiedene chemische Lösungen getrennt, um die entsprechenden wertvollen Substanzen zu extrahieren.
Aber auch vor dem Recycling kann eine Elektroauto-Batterie noch ein zweites Leben haben, lange nachdem das Fahrzeug nicht mehr fährt.
Wiederverwendung und Upcycling alter EV-Batterien
Auch wenn sie nicht mehr für den Betrieb von Autos geeignet sind, behalten alte Elektroauto-Batterien einen erheblichen Teil ihrer ursprünglichen Kapazität – laut Nissan bis zu 60-70 Prozent. Dies eröffnet viele Verwendungsmöglichkeiten in weniger energieintensiven Anwendungen, z. B. als Stromspeicher für das Stromnetz, für Haushalte oder Unternehmen.
So hat unser Partner The Mobility House 148 alte Nissan-Leaf-Batterien verwendet, um eine 3-Megawatt-Speicherlösung für die Johan-Cruijff-Arena in Amsterdam zu schaffen, die dazu beiträgt, die Spitzen des Energiebedarfs bei Veranstaltungen zu decken.
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Wie viel wiegt eine EV-Batterie?
Im Durchschnitt wiegen Elektroauto-Batterien etwa 454 kg, also 1.000 Pfund. Wie schwer ein Elektroauto und seine Batterie sind, hängt stark vom jeweiligen Fahrzeug ab. Manche Batterien wiegen nur ein paar hundert Kilogramm, während andere über 900 kg wiegen können (2.000 Pfund).
Wodurch wird das Gewicht einer EV-Batterie bestimmt?
Eine typische E-Auto-Batterie enthält 8 Kilogramm Lithium, 14 Kilogramm Kobalt und 20 Kilogramm Mangan, wobei dies je nach Modell stark variieren kann.
Insgesamt machen die einzelnen Batteriezellen etwa 60 bis 75 Prozent des Gesamtgewichts einer Batterie aus, die restlichen 25 bis 40 Prozent entfallen auf das Batteriegehäuse, die Kabel und die Wärme- und Batteriemanagementsysteme (TMS und BMS).
Auswirkungen des Batteriegewichts auf die Fahreigenschaften
Das zusätzliche Gewicht von etwa 500 Kilogramm bei einem Elektroauto wirkt sich nicht nachteilig auf das Fahrverhalten aus. Tatsächlich sind Elektroautos (
) in der Regel stabiler und fahren sich oft besser als ihre mit Benzin betriebenen Pendants.
Das zusätzliche Gewicht trägt dazu bei, den Schwerpunkt des Fahrzeugs zu senken, wodurch es auf rutschigen Straßen oder in engen Kurven viel stabiler wird. Dadurch wird auch die Sicherheit der Insassen erheblich verbessert, da die Gefahr eines Überschlags bei einem Unfall minimiert wird.
Fortschritte in der Batterietechnologie und leichte Materialien
Zwar sind Elektroautos im Durchschnitt schwerer als Autos mit Verbrennungsmotor, aber das wird nicht mehr lange der Fall sein.
Materialien wie Magnesium- und Aluminiumlegierungen, Karbonfasern und Polymerverbundwerkstoffe können das Gewicht des Fahrzeugs um bis zu 50 Prozent reduzieren und so den Energieverbrauch senken und die Effizienz steigern.
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Erfahren Sie mehr über das Laden von Elektrofahrzeugen
Elektrofahrzeuge sind für viele eine neue Erfahrung, und im Vergleich zum bekannten Benzintank wirken EV-Batterien oft fremd und ungewohnt. Ob es nun um ihre Kosten, ihr Gewicht, ihre Umweltauswirkungen oder ihre Recyclingfähigkeit geht – wir hoffen, Ihnen mit den obigen Ausführungen einen umfassenden Überblick über Elektrofahrzeugbatterien gegeben zu haben.
Wenn Sie gerade Ihr erstes Elektroauto gekauft haben oder den Kauf eines solchen Fahrzeugs in Erwägung ziehen, sollten Sie einen Blick in unseren ausführlichen Leitfaden werfen, um alles zu erfahren, was Sie über das Laden von Elektrofahrzeugen wissen müssen.
