Herausforderungen der ökobilanziellen Bewertung von Kreislaufwirtschaftsansätzen für Elektrofahrzeugbatterien

Die Energiewende – einschließlich der Transformation des Mobilitätssektors – erfordert neue Technologien, von denen viele mit einem steigenden Bedarf an kritischen Rohstoffen einhergehen. Ansätze aus der Kreislaufwirtschaft (engl. Circular Economy) können zu einer höheren Ressourcenproduktivität sowie zu neuen Wertschöpfungsmöglichkeiten führen.

Sollen kreislaufwirtschaftliche Ansätze mithilfe der Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment – LCA) hinsichtlich ihres Umwelteinsparpotenzials bewertet werden, besteht eine Vielzahl an methodischen Herausforderungen. Im Rahmen der vorliegenden Analysen werden diese Herausforderungen am Beispiel von Lithium-Ionen-Traktionsbatterien aus Elektrofahrzeugen verdeutlicht.

Teilen (Sharing) und Wiederverwendung (Second-Life) werden als zwei technisch machbare zirkuläre Ansätze für Traktionsbatterien identifiziert. Während ihres ersten Lebenszyklus im Fahrzeug kann die Traktionsbatterie beispielsweise durch Vehicle-to-Grid (V2G) für das Lastmanagement genutzt werden, wobei Speicherkapazität und -leistung zwischen dem Fahrzeughalter und einem Unternehmen geteilt werden (vgl. Abbildung). Darüber hinaus kann die Lebensdauer der Traktionsbatterie verlängert werden, indem die gebrauchte Batterie nach ihrem Lebensende im Fahrzeug in stationären Anwendungen zum Beispiel als Photovoltaik-Hausspeicher eingesetzt wird.

Basierend auf einem Literaturüberblick wurden die folgenden wesentlichen Herausforderungen für die Ökobilanzierung von Second-Life- und Sharing-Konzepten für Elektrofahrzeugbatterien identifiziert:

• Die Funktion und die Lebensdauer des Speichersystems sind abhängig vom Batteriealterungsprozess und damit vom Lastprofil und dem Ladezustand.
• Aufgrund einer zeitlichen Verzögerung muss die zukünftige Entwicklung des Entsorgungsprozesses einbezogen werden.
• Die Emissionen müssen zwischen verschiedenen Funktionen (Mobilität und Energiesystemdienstleistung) aufgeteilt werden.
• Im Falle einer Systemerweiterung ist ein Verständnis des Energiesystems erforderlich, um die substituierten Technologien zu bestimmen.

Die Fallstudie zu V2G für das industrielle Spitzenlastmanagement zeigt, dass die Auswirkung von V2G auf die CO₂-Emissionen des Unternehmens im analysierten Fall gering ist. Die Methode der Emissionsbilanzierung (marginaler vs. durchschnittlicher Ansatz) hat jedoch einen wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis.

Es lässt sich festhalten, dass im Falle einer folgenorientierten Ökobilanz von Energietechnologien Systemeffekte mithilfe der Energiesystemmodellierung berücksichtigt werden können. Darüber hinaus ist für die ökobilanzielle Bewertung von zirkulären Ansätzen ein prospektiver Ansatz erforderlich, da zeitliche Verzögerungen insbesondere für Second-Life-Anwendungen eine wichtige Rolle spielen.

Weitere Informationen:

• Ressourcensicht auf die Energiezukunft