Voll unter Strom – Schlüsseltechnologie Akku
2,90 Meter lang, 182 PS stark – mit mehr als 100 Kilometer pro Stunde schießt der aus Karbon gefertigte Wasserscooter über die Wasseroberfläche. Kein ohrenbetäubendes Motorengeheul ist zu hören, nur die Gischt und ein leises Surren – denn das futuristisch anmutende Gefährt wird nicht durch einen herkömmlichen Verbrennungsmotor angetrieben. Es fährt rein elektrisch.
Neue mobile Anwendungen
Schwere Nutz- und Agrarfahrzeuge, Kräne, Transporter, aber auch Energiespeicher im gewerblichen und privaten Einsatz – leistungsstarke Akkus, meist Lithium-Ionen-Batterien (auch Li-Ion-Batterien), finden immer häufiger ihren Weg in Anwendungen, die bisher Verbrennungsmotoren vorbehalten oder schlichtweg nicht in der Breite verfügbar waren. Zudem führt der technologische Fortschritt hinsichtlich Leistungsstärke, Abmessungen und Gewicht dazu, dass auch ganz neue Anwendungen wie in Drohnen oder bei der Energiespeicherung in Häusern möglich werden.
Treiber: Transformation
Diese Entwicklung wird durch den energetischen Transformationsprozess verstärkt. Durch den verpflichtenden Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger stehen fast alle Unternehmen vor enormen Herausforderungen. Dies betrifft ihre Produkte und Dienstleistungen, aber auch ihre Maschinen, Werkzeuge, Infrastruktur, Gebäude oder Prozesse bis hin zu Logistik und Mobilität von Beschäftigten.
Viele Unternehmen stehen vor der Herausforderung, erstmalig Lösungen mit Batteriezellen zu entwickeln oder mit Akkus umzugehen. Von der nachhaltigen Supply Chain, dem Design, über die Fertigung und Logistik bis hin zu Reparatur und Recycling – jeder Schritt muss unter der Berücksichtigung von Sicherheits- und Umweltaspekten neu gedacht werden. Mit seinen umfangreichen Dienstleistungen im Bereich der Energiespeicher bietet DEKRA die passenden Services entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
Das Umweltrisiko minimieren
Die massive Zunahme der Nachfrage nach Akkus birgt zahlreiche Herausforderungen in Bezug auf Nachhaltigkeit. Neben der Nutzungsphase an sich lassen sie sich in drei Kategorien einteilen: Rohstoffe, Produktion und Recycling.
Rohstoffgewinnung
Im Jahr 2022 wurden weltweit rund 130.000 Tonnen Lithium gefördert. Das Leichtmetall ist ein Hauptbestandteil von Lithium-Ionen-Akkus. Bis zum Jahr 2030 soll sich der Bedarf auf rund 316.000 bis 550.000 Tonnen pro Jahr erhöhen. Das Wachstum veranschaulicht eindrucksvoll, vor welchen Herausforderungen Unternehmen bei der Beschaffung ausreichender Mengen Lithium stehen. Und dabei ist Lithium nicht allein – auch der Bedarf nach Kobalt, Nickel und anderen seltenen Metallen wird rapide steigen. Für die steigende Nachfrage muss gewährleistet werden, dass der Abbau dieser Rohstoffe weder umweltbelastend noch sozial unverantwortlich ist.
Produktion
Die Herstellung erfordert eine erhebliche Menge an Energie und erzeugt Treibhausgasemissionen. Akkus werden derzeit in vielen Ländern hergestellt. Die Anforderungen an den Schutz der Umwelt und der Beschäftigten bei der Herstellung sowie die Kontrolle der Einhaltung von Standards sind dabei sehr unterschiedlich ausgeprägt. Die langen Transportwege zur Herstellung und zum Vertrieb verursachen zusätzlich erhebliche Mengen an CO2-Emissionen.
Recycling
Schließlich ist auch das Recycling beziehungsweise die Rückführung in den Wertstoffkreislauf eine Herausforderung. Viele Akkus enthalten gefährliche Chemikalien und Metalle, die bei unsachgemäßer Entsorgung die Umwelt und die Gesundheit von Menschen gefährden können. Weltweit werden die meisten Akkus und Batterien derzeit nicht recycelt, sondern enden als Abfall in Deponien oder werden verbrannt.
Reduce, reuse, recycle
Um diesen Herausforderungen zu begegnen, führen ambitionierte Gesetze in zahlreichen Ländern und Wirtschaftszonen zu einer konsequenten Umsetzung der Kreislaufwirtschaft in Bezug auf die Herstellung, Nutzung und Wiederverwendung von Akkus und ihren Bestandteilen. Der steigende Bedarf kann nicht abgedeckt werden, wenn gleichzeitig nicht auch die Rückführung der genutzten Ressourcen in den Wirtschaftskreislauf gewährleistet wird. Der Ressourcenverbrauch muss reduziert, die Lebensdauer der Akkus so weit wie möglich erhöht und alte Energiespeicher recycelt werden.
- Redesign: Technologische Weiterentwicklungen oder Designanpassungen verringern den Ressourcenverbrauch.
- Verlängerung der Lebensdauer: Reparatur und Wiederaufbereitung von Batterien (Reuse) erhöhen die Lebensdauer.
- Recycling: Eine hohe Recycling-Quote führt seltene Metalle wieder in den Wirtschaftskreislauf zurück und verhindert Materialverlust.
Sicher und nachhaltig über den gesamten Wertschöpfungsprozess hinweg
Um die Belastungen für die Umwelt und den Planeten so gering wie möglich zu halten, muss der Umstieg auf Energiespeicher wie Akkus und Batterien nach dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft erfolgen. Auf diesem Weg begleitet DEKRA alle Akteure auf der gesamten Wertschöpfungskette von Rohstofflieferanten über Produzenten bis zu Recyclingunternehmen:
Abbau von Lithium, Kobalt, Nickel, Kupfer und Co.:
Die meisten Akkus enthalten Lithium, Kobalt, Nickel und andere seltene Metalle. Der Abbau dieser Rohstoffe kann umweltbelastend und sozial unverantwortlich sein. Um die Belastungen zu minimieren, bewerten oder prüfen die Expertinnen und Experten von DEKRA die Einhaltung von Arbeits-, Sicherheits- und Umweltstandards beim Abbau der Rohstoffe in der Lieferkette und über Ländergrenzen hinweg und bei Bedarf auch vor Ort. Durch die sich verschärfenden rechtlichen Anforderungen in den meisten Weltregionen wird eine verlässliche Überprüfung der gesamten Supply Chain für die Hersteller und Systemintegratoren von Batteriezellen immer wichtiger.
Planung und Fertigung:
Wie können Energiespeicher noch effizienter und effektiver werden? Durch den Einsatz neuer Materialien wie in Natrium-Ionen-Batterien können Ressourcen eingespart und Umweltbelastungen reduziert werden. Alle Dienstleistungen werden auch entwicklungsbegleitend angeboten, aber auch im Rahmen von Homologation, Zertifizierung und Qualitätssicherung beziehungsweise Marktüberwachung. Das Spektrum für Batterieprüfungen ist sehr breit und umfasst alle Baustadien: von der einzelnen Zelle über Batteriemodule bis hin zu kompletten Batterie-Packs. Auch der Produktionsprozess selbst muss den geltenden Arbeits-, Sicherheits- und Umweltstandards gerecht werden.
Transport und Lagerung:
Egal ob Brandschutz oder der Schutz vor dem Austritt gesundheits- und umweltschädlicher Stoffe – auch beim Transport und der Lagerung von Batteriezellen steht das Thema Sicherheit an oberster Stelle. Je nach Leistung und Zustand der Batterie ergibt sich ein erhöhtes Risiko. Besonders der Transport über den Luftverkehr ist kritisch. Deshalb bieten die Expertinnen und Experten von DEKRA passgenaue Beratung und Schulungen zum Transport und Lagerung an und führen auch Vor-Ort-Begehungen der Lagerstätten durch.
Nutzung:
Auch während der gesamten Nutzungsdauer von Batteriezellen müssen Arbeits-, Sicherheits- und Umweltstandards eingehalten werden. Ziel ist es, die Nutzungsdauer zu erhöhen, um einen sicheren und nachhaltigen Gebrauch zu gewährleisten. DEKRA bietet ein breites Spektrum an Leistungen für die Prüfung von Energiespeichern über ihren gesamten Lebenszyklus und der dazugehörigen Infrastruktur an.
Reparatur und Wiederverwendung:
Gebrauchte Akkus für einen neuen Zweck zu nutzen, birgt enormes Potenzial zur Einsparung von Ressourcen. Jedoch muss auch hier gewährleistet sein, dass die gebrauchten Batteriezellen kein Risiko für Mensch und Umwelt darstellen. Hier ist Expertenwissen gefragt, um zu beurteilen, ob der Akku weiterverwendet werden kann oder ob er als beschädigt gilt und entsorgt werden muss.
Recycling und Rückführung in den Wertstoffkreislauf:
Der Recycling-Prozess für Lithium-Ionen-Batterien ist ein energieintensiver Prozess, der ein hohes Maß an technischem Know-how erfordert. Auch hier muss gewährleistet werden, dass der Recycling-Prozess so sicher und nachhaltig wie möglich abläuft und der Recycling-Anteil gemäß der Vision „Zero Waste“ so hoch wie möglich ausfällt.