Batterien von E-Autos: Kreislauf statt Einbahnstrasse

Bei Mercedes-EQ haben Batterien mehr als ein Leben. Sie werden mindestens 30 Jahre lang im Einsatz sein: zuerst in einem oder mehreren Fahrzeugen, dann als Ökostromspeicher und am Ende als rezyklierter Rohstoff. 

28. April 2021

Von Zürich aus planen die Experten von «The Mobility House» das zweite Leben von Autobatterien. Das Unternehmen, an dem auch die Mercedes-Benz Group AG beteiligt ist, stellt aus ausgemusterten Hochvoltbatterien Speicherlösungen für Industrie- und Gewerbekunden her – etwa für Strom, der aus erneuerbarer Energie gewonnen wird. Doch vor dem zweiten Leben hat jede in einem Mercedes-EQ eingesetzte Batterie natürlich ein erstes. Darum also schön der Reihe nach.

Es zählt das Gesamtbild 

Es ist kein Geheimnis: Bei der Herstellung eines vollelektrischen Fahrzeugs entstehen aufgrund der verbauten Lithium-Ionen-Batterien heute noch mehr CO₂-Emissionen als bei der Produktion eines konventionellen Verbrenners. Beim Thema CO₂ zählt aber die Gesamtbilanz. Erst die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus der Batterien – also Produktion, Nutzungsdauer, Second-Life sowie Recycling – ergibt ein realistisches Bild. Diesen gesamtheitlichen Ansatz verfolgt Mercedes-Benz in der «Ambition 2039», mit der die Transformation zur klimaneutralen Mobilität seit 2019 konsequent vorangetrieben wird: «Reduce – Reuse – Recycle.» Schon bis 2030 soll der Einsatz primärer Ressourcen beim Antriebsstrang und der Batterie um 40 Prozent gegenüber aktuellen Elektro- und Hybridfahrzeugen reduziert werden.

Standards für nachhaltige Rohstoffbeschaffung

Die Beschaffung von Rohstoffen für die Batterieproduktion wird immer wieder kontrovers diskutiert. Mit dem «Human Rights Respect System» hat Mercedes-Benz einen Ansatz entwickelt, Risiken und Menschenrechtsverletzungen in der Lieferkette zu erkennen und zu minimieren. Ein externes Auditunternehmen kontrolliert die Kobaltlieferketten der Batteriezellen-Lieferanten nach OECD-Standards.

Mercedes-Benz bezieht Kobalt und Lithium ausschliesslich aus auditierten Quellen und ist Wegbereiter für den ersten branchenübergreifenden Bergbaustandard «Standard for Responsible Mining» der «Initiative for Responsible Mining Assurance» (IRMA). Bei der neuesten Generation von Batteriezellen reduziert Mercedes-Benz den Kobaltanteil bereits auf weniger als 10 Prozent und will in Zukunft durch innovative Technologien mit neuen Materialzusammensetzungen ganz auf Materialien wie Kobalt verzichten.

Hochvoltbatterie made in Deutschland

Für Mercedes-Benz gehört das Batterie-Know-how ganz klar zur Kernkompetenz. «Wir werden unseren Kunden in Zukunft mehr als zehn reine Elektropersonenwagen anbieten. Die Batterien dafür produzieren wir selbst und sehen darin einen wichtigen Erfolgsfaktor im Zeitalter der Elektromobilität», erklärt Markus Schäfer, Vorstandsmitglied der Mercedes-Benz Group AG (Konzernforschung) und Mercedes-Benz Cars Chief Operating Officer.

Mercedes-Benz Cars betreibt mittlerweile neun Batteriefabriken an sieben Standorten auf drei Kontinenten. Seit September 2019 bezieht Daimler CO₂-neutral produzierte Batteriezellen. Möglich macht das eine Nachhaltigkeitspartnerschaft mit dem chinesischen Partner Farasis Energy. Das Lieferantennetzwerk leistet einen beachtlichen Teil der Wertschöpfung und ist somit von entscheidender Bedeutung für das Gelingen der «Ambition 2039». «Durch den Bezug CO₂-neutral produzierter Batteriezellen können wir deutlich mehr als 30 Prozent am CO₂-Fussabdruck der Gesamtbatterie künftiger Fahrzeugmodelle einsparen», erklärt Schäfer weiter.

Ökostrom macht das Fahren erst richtig grün

Ein grosser Teil des CO₂-Fussabdrucks eines Elektrofahrzeugs entsteht in der Nutzungsphase. Es kommt also sehr darauf an, mit welchem Strom die Batterie geladen wird. Deshalb hat Mercedes-Benz Anfang 2021 Green Charging eingeführt, das unseren EQ- oder Plug-in-Hybrid-Kundinnen und -Kunden an allen über 200 000 öffentlichen Ladepunkten von Mercedes me Charge in Europa grünes Laden ermöglicht. Wir sorgen dafür, dass jeweils eine äquivalente Strommenge aus erneuerbaren Energien ins Stromnetz eingespeist wird, wie zuvor bezogen wurde.

Zum Glück ist Ökostrom in der Schweiz auch ohne Green Charging reichlich verfügbar. Rund zwei Drittel des Stroms schöpft die Schweiz aus erneuerbaren Energiequellen. Ebenfalls auf Öko-Nummer sicher geht, wer das EQ-Modell zuhause lädt – mit zertifiziertem Ökostrom des lokalen Stromanbieters.
 

Frischzellenkur für ein langes, langes Leben

Mercedes-Benz Kundinnen und Kunden wird beim Kauf eines EQ-Modells ein Batteriezertifikat ausgehändigt. Es garantiert zum Beispiel beim EQC eine einwandfrei funktionierende Hochvoltbatterie bis zu einer Laufzeit von 8 Jahren oder einer Laufleistung von 160 000 Kilometern. Treten innerhalb dieses Gewährleistungszeitraums Schäden oder Funktionsstörungen auf, baut der Händler die defekte Batterie aus und ersetzt sie kostenlos. 

Und was passiert mit einer ausgebauten Batterie? Sie erhält eine «Frischzellenkur». Beim sogenannten Remanufacturing handelt es sich um einen Wiederaufbereitungsprozess, bei dem nicht mehr funktionstüchtige Batteriezellen ersetzt werden. So lässt sich die Batterie weiter nutzen und der Akku bleibt – eingesetzt in mehreren Fahrzeugen – rund 20 Jahre lang im Einsatz. 
 

Bis dato hat das Mercedes-Benz Remanufacturing-Team in Mannheim über tausend ausgemusterte Batterien aus Elektro- und Plug-in Hybrid-Modellen für den erneuten Einsatz in Elektrofahrzeugen aufbereitet. Weil der Bedarf an der Wiederaufbereitung von Batterien stark steigen wird, plant Mercedes-Benz auch ein Remanufacturing-Werk in China. 

Das zweite Leben erstklassiger Batterien 

Was passiert mit Lithium-Ionen-Batterien nach ihrem automobilen Leben? Mercedes-Benz arbeitet seit einiger Zeit mit Partnern wie dem Schweizer Unternehmen «The Mobility House» zusammen, um Afterlife-Konzepte für die Akkus zu entwickeln.

Mit einer Restkapazität von etwa 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung eignet sich eine ausgemusterte Fahrzeugbatterie besonders gut für einen weiteren Einsatz als Energiespeicher im Stromnetz. Die Experten von «The Mobility House» geben den Akkus mindestens zehn weitere Lebensjahre. 

Industrieller und privater Einsatz

Der Einsatz von sogenannten Second-Life-Batterien ist interessant – sowohl für die Industrie zur konstanten Energieversorgung und für den Ausgleich von Verbrauchsschwankungen als auch im privaten Bereich zur Speicherung von selbst erzeugter Solar- oder Windenergie.

In Frankreich, Deutschland und den Niederlanden gibt es gigantische Energiespeicheranlagen. Einer der grössten Second-Life-Batteriespeicher mit 1024 Daimler-Batterien steht in Lünen und hält eine Energiemenge bereit, die dem täglichen Strombedarf von 2300 Haushalten entspricht. 

Und auch in der Schweiz sind ausgediente Lithium-Ionen-Batterien im Second-Life-Einsatz. Die Staubernbahn im Kanton St. Gallen etwa wird mit Solarstrom betrieben, der in solchen Akkus zwischengespeichert wird.

Recyclingverfahren: schmelzen oder schreddern 

Zwei Leben sind für eine Batterie von Mercedes-EQ nicht genug. Mit heutigen Recyclingverfahren lassen sich bereits bis zu 96 Prozent aller Bestandteile einer Batterie in den Produktkreislauf zurückführen, was ein Third-Life ermöglicht. Während beim Schmelzverfahren die Metalle durch Hitze voneinander getrennt werden, gibt es mit der Schreddervariante eine energieärmere Alternative. Dabei werden die Batterien unter Stickstoff zu feinem Pulver geschreddert und mechanisch voneinander getrennt. Durch einen chemischen Prozess werden die einzelnen Metalle wie Kobalt, Lithium, Mangan und Nickel herausgelöst und zurückgewonnen. Diese Sekundärrohstoffe reduzieren die CO₂-Emissionen bei der Produktion neuer Lithium-Ionen-Akkus um 40 Prozent.