Visualisiert: Was kosten Batterien für Elektrofahrzeuge?

Aug 16, 2023

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Die Kosten für einen Akku eines Elektrofahrzeugs (EV) können je nach Zusammensetzung und Chemie variieren.

In dieser Grafik verwenden wir Daten von Benchmark Minerals Intelligence, um die unterschiedlichen Kosten von Batteriezellen in beliebten Elektrofahrzeugen darzustellen.

Einige Besitzer von Elektrofahrzeugen sind überrascht, wenn sie die Kosten für den Austausch ihrer Batterien feststellen.

Je nach Marke und Modell des Fahrzeugs können die Kosten für einen neuen Lithium-Ionen-Akku bis zu 25.000 US-Dollar betragen:

Der Preis eines Batteriepakets für Elektrofahrzeuge kann von verschiedenen Faktoren wie Rohstoffkosten, Produktionskosten, Verpackungskomplexität und Stabilität der Lieferkette beeinflusst werden. Einer der Hauptfaktoren ist die chemische Zusammensetzung.

Graphit ist das Standardmaterial für die Anoden der meisten Lithium-Ionen-Batterien.

Normalerweise ändert sich jedoch die Mineralzusammensetzung der Kathode. Es umfasst Lithium und andere Mineralien wie Nickel, Mangan, Kobalt oder Eisen. Diese spezifische Zusammensetzung ist ausschlaggebend für die Kapazität, Leistung, Sicherheit, Lebensdauer, Kosten und Gesamtleistung der Batterie.

Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA)-Batteriezellen haben einen durchschnittlichen Preis von120,3 $pro Kilowattstunde (kWh), während Lithium-Nickel-Kobalt-Mangan-Oxid (NCM) einen etwas niedrigeren Preis hat112,7 $ pro kWh . Beide enthalten erhebliche Nickelanteile, was die Energiedichte der Batterie erhöht und eine größere Reichweite ermöglicht.

Zu geringeren Kosten gibt es Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP), deren Herstellung günstiger ist als die auf Kobalt und Nickel basierenden Varianten. LFP-Batteriezellen haben einen durchschnittlichen Preis von98,5 $ pro kWh . Sie bieten jedoch weniger spezifische Energie und eignen sich eher für Elektrofahrzeuge mit normaler oder kurzer Reichweite.

Im Jahr 2021 wurde der Batteriemarkt von NCM-Batterien mit einem Marktanteil von 58 % dominiert, gefolgt von LFP und NCA mit jeweils 21 %.

Mit Blick auf das Jahr 2026 wird sich der Marktanteil von LFP voraussichtlich nahezu verdoppeln und 38 % erreichen.

NCM wird voraussichtlich 45 % des Marktes ausmachen und NCA wird voraussichtlich auf 7 % zurückgehen.

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Diese Grafik von Wood Mackenzie zeigt, wie sich der Nickel- und Lithiumabbau abhängig von den verwendeten Prozessen erheblich auf die Umwelt auswirken kann.

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Die Produktion von Lithium (Li) und Nickel (Ni), zwei wichtigen Rohstoffen für Batterien, kann zu sehr unterschiedlichen Emissionsprofilen führen.

Diese Grafik von Wood Mackenzie zeigt, wie sich der Nickel- und Lithiumabbau abhängig von den für die Gewinnung verwendeten Verfahren erheblich auf die Umwelt auswirken kann.

Nickel ist ein entscheidendes Metall in der modernen Infrastruktur und Technologie und wird hauptsächlich in Edelstahl und Legierungen verwendet. Aufgrund seiner elektrischen Leitfähigkeit eignet sich Nickel auch ideal zur Erleichterung des Stromflusses in Batteriezellen.

Heutzutage gibt es zwei Hauptmethoden des Nickelabbaus:

Aus Lateritvorkommen, die überwiegend in tropischen Regionen vorkommen. Dabei handelt es sich um einen Tagebau, bei dem große Mengen Erde und Abraum abgetragen werden müssen, um an das nickelreiche Erz zu gelangen.

Aus Sulfiderzen, wobei Erzvorkommen, die Nickelsulfidmineralien enthalten, unter Tage oder im Tagebau abgebaut werden.

Obwohl Nickellaterite 70 % der weltweiten Nickelreserven ausmachen, produzierten magmatische Sulfidvorkommen in den letzten 60 Jahren 60 % des weltweiten Nickels.

Im Vergleich zur Lateritgewinnung emittiert der Sulfidabbau in der Regel weniger Tonnen CO2 pro Tonne Nickeläquivalent, da er weniger Bodenstörungen mit sich bringt und einen kleineren physischen Fußabdruck hat:

Die Nickelgewinnung aus Lateriten kann erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben, wie z. B. Abholzung, Zerstörung von Lebensräumen und Bodenerosion.

Darüber hinaus enthalten Lateriterze häufig einen hohen Feuchtigkeitsgehalt, sodass energieintensive Trocknungsprozesse erforderlich sind, um sie für die weitere Gewinnung vorzubereiten. Nach der Gewinnung erfordert die Verhüttung von Lateriten einen erheblichen Energieaufwand, der größtenteils aus fossilen Brennstoffen stammt.

Obwohl der Sulfidabbau sauberer ist, bringt er andere Umweltprobleme mit sich. Bei der Gewinnung und Verarbeitung von Sulfiderzen können Schwefelverbindungen und Schwermetalle in die Umwelt freigesetzt werden, was bei unsachgemäßer Handhabung möglicherweise zur Entwässerung von Säureminen und zur Verunreinigung von Wasserquellen führen kann.

Darüber hinaus ist der Abbau von Nickelsulfiden aufgrund ihrer Hartgesteinsbeschaffenheit in der Regel teurer.

Lithium ist der Hauptbestandteil wiederaufladbarer Batterien, die in Telefonen, Hybridautos, Elektrofahrrädern und Speichersystemen im Netzmaßstab zu finden sind.

Heutzutage gibt es zwei Hauptmethoden zur Lithiumgewinnung:

AusSole Dabei wird lithiumreiche Sole aus unterirdischen Grundwasserleitern in Verdunstungsteiche gepumpt, wo Sonnenenergie das Wasser verdampft und den Lithiumgehalt konzentriert. Die konzentrierte Sole wird dann weiterverarbeitet, um Lithiumcarbonat oder -hydroxid zu extrahieren.

Hardrock Bergbau oder Gewinnung von Lithium aus Mineralerzen (hauptsächlich Spodumen), die in Pegmatitvorkommen vorkommen. Australien, der weltweit führende Lithiumproduzent (46,9 %), gewinnt Lithium direkt aus Hartgestein.

Die Solegewinnung wird typischerweise in Ländern mit Salzseen wie Chile, Argentinien und China eingesetzt. Sie gilt im Allgemeinen als kostengünstigere Methode, kann jedoch Auswirkungen auf die Umwelt haben, wie z. B. den Wasserverbrauch, die mögliche Kontamination lokaler Wasserquellen und die Veränderung von Ökosystemen.

Der Prozess stößt jedoch weniger Tonnen CO2 pro Tonne Lithiumcarbonat-Äquivalent (LCE) aus als der Bergbau:

Beim Bergbau wird das Erz gebohrt, gesprengt und zerkleinert, gefolgt von der Flotation, um lithiumhaltige Mineralien von anderen Mineralien zu trennen. Diese Art der Gewinnung kann Auswirkungen auf die Umwelt haben, wie z. B. Bodenbeeinträchtigungen, Energieverbrauch und die Entstehung von Abfallgestein und Rückständen.

Um die Nachhaltigkeit der Batterielieferkette sicherzustellen, sind umweltbewusste Praktiken bei der Gewinnung und Verarbeitung von Nickel und Lithium unerlässlich.

Dazu gehört die Umsetzung strenger Umweltvorschriften, die Förderung der Energieeffizienz, die Reduzierung des Wasserverbrauchs und die Erforschung saubererer Technologien. Kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsbemühungen, die sich auf die Verbesserung der Extraktionsmethoden und die Minimierung der Umweltauswirkungen konzentrieren, sind von entscheidender Bedeutung.

Melden Sie sich bei Wood Mackenzies Inside Track an, um mehr über die Auswirkungen einer beschleunigten Energiewende auf Bergbau und Metalle zu erfahren.

Wir untersuchen die CO2-Emissionen von Elektro-, Hybrid- und Verbrennungsfahrzeugen anhand einer Analyse ihrer Lebenszyklusemissionen.

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Nach Angaben der Internationalen Energieagentur ist der Transportsektor stärker auf fossile Brennstoffe angewiesen als jeder andere Wirtschaftszweig. Im Jahr 2021 war es für 37 % aller CO2-Emissionen aus Endverbrauchssektoren verantwortlich.

Um Einblicke in den Beitrag verschiedener Fahrzeugtypen zu diesen Emissionen zu erhalten, visualisiert die obige Grafik die Lebenszyklusemissionen von Fahrzeugen mit Batterie-Elektro-, Hybrid- und Verbrennungsmotor (ICE) anhand des Pathway Report von Polestar und Rivian.

Lebenszyklusemissionen sind die Gesamtmenge an Treibhausgasen, die während der gesamten Existenz eines Produkts, einschließlich seiner Herstellung, Verwendung und Entsorgung, emittiert wird.

Um diese Emissionen effektiv vergleichen zu können, wird eine standardisierte Einheit namens Tonnen CO2-Äquivalent (tCO2e) verwendet, die verschiedene Arten von Treibhausgasen und ihr globales Erwärmungspotenzial berücksichtigt.

Hier finden Sie einen Überblick über die Lebenszyklusemissionen mittelgroßer Elektro-, Hybrid- und Verbrennungsfahrzeuge im Jahr 2021 in jeder Phase ihres Lebenszyklus, basierend auf tCO2e. Diese Zahlen gehen von einer Nutzungsphase von 16 Jahren und einer Laufleistung von 240.000 km aus.

Auch wenn es nicht überraschend ist, dass batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) die niedrigsten Lebenszyklusemissionen der drei Fahrzeugsegmente aufweisen, können wir aus den Daten auch einige andere Erkenntnisse ziehen, die auf den ersten Blick vielleicht nicht so offensichtlich sind.

Auf dem Weg zu einer CO2-neutralen Wirtschaft können batterieelektrische Fahrzeuge eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der globalen CO2-Emissionen spielen.

Trotz des Fehlens von Abgasemissionen ist es jedoch gut festzustellen, dass viele Phasen des Lebenszyklus eines BEV immer noch recht emissionsintensiv sind, insbesondere wenn es um die Herstellung und die Stromerzeugung geht.

Die Förderung der Nachhaltigkeit der Batterieproduktion und die Förderung der Einführung sauberer Energiequellen können daher dazu beitragen, die Emissionen von BEVs noch weiter zu senken, was zu einem stärkeren Umweltschutz im Transportsektor führt.

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