Akkubasierte Reichweite und Lebensdauer sind die wahrscheinlich kritischsten Punkte bei der Entscheidung pro oder contra Elektroauto. Doch was wäre, wenn es Akkus gäbe, in denen mehr Lebensdauer steckt als in den anderen Komponenten des Autos?
Zwischen traditionellen Verbrennungsmotoren und rein elektrischen Antrieben gibt es zahlreiche technische Unterschiede – die letztlich auch für die bessere Umweltbilanz der „Stromer“ verantwortlich sind. Der Akku ist dabei jedoch letztlich das, womit ein wichtiger Teil der Elektromobilität steht und fällt. In der Diskussion beherrscht zwar meist die Reichweite (also die Akkukapazität) das Thema, in der Praxis auf der Straße hat jedoch die Lebensdauer des Energiespeichers eine nicht minder große Bedeutung – denn Akkus dieser Größe und Leistungsdichte sind nicht eben billig; manche Experten stellen deshalb die berechtigte Frage, ob der Akku der wichtigste Grund sein könnte, der den Weiterbetrieb eines in die Jahre gekommenen Stromers unwirtschaftlich macht.
Der Grund dafür ist, dass mit den bisherigen Techniken die Akkukapazität mit jeder Aufladung etwas abnimmt. In einer großangelegten Feldstudie fand der ADAC heraus, dass aktuell etwa 200.000 Kilometer möglich sind, bevor die Kapazität auf 70 Prozent des Originalwertes sinkt. Allerdings gibt es kaum ein anderes Feld, an dem derzeit so stark und erfolgreich geforscht wird, wie Akkutechnologie. In Fachkreisen macht deshalb bereits die Rede von „Million Miles“ oder „Millionen Kilometer“ Akkus die Runde. Doch was hat es damit auf sich und wie ließe sich so etwas erreichen? So viel sei bereits verraten: Es handelt sich um deutlich mehr als nur schnödes „Werbesprech“.
Akkutechnologien
Die Akkus heutiger Elektrofahrzeuge sind zumeist Lithium-Ionen-Akkus, wobei verschiedene chemische Grundstoffe innerhalb des Akkus verwendet werden. Wer heute ein Auto kauft, bekommt darauf eine Garantie von acht Jahren beziehungsweise 160.000 Kilometer – ein Garantiestandard, auf den sich ein Großteil aller Autohersteller geeinigt hat.
In der Realität hat jedoch nicht zuletzt der bereits erwähnte ADAC festgestellt, dass E-Auto-Akkus wesentlich länger halten, bei viel geringerer Degradation. Hierzu sei erklärt, dass Elektromobilität in der heutigen Form noch relativ jung ist, sodass Experten erst allmählich damit beginnen, vor allem die Langzeitdaten detaillierter zu betrachten.
Diese Daten, die die Experten analysiert haben, haben gezeigt, dass es tatsächlich eher zweifelhaft ist, dass ein E-Auto aufgrund eines völlig degradierten Akkus von der Straße genommen wird. Dies ist höchstens der Fall bei E-Fahrzeugen, die für geschäftliche Zwecke genutzt werden, wie z.B. Lieferwagen und Taxis; bei Stromern für Privatkunden ist es jedoch sehr unwahrscheinlich, weil hier einfach nicht genügend Kilometer, respektive Ladezyklen zusammenkommen.
Die aktuellen Fragen rund um die Akkus sind:
- Wie lange wird der Akku halten?
- Wie werden die Ladekapazität und die Reichweite mit der Zeit abnehmen?
Das sind Fragen, die sich jeder Käufer eines Elektroautos stellen wird, wenn er in ein Elektrofahrzeug investiert. Ein Akku, der über eine Million Kilometer hält und höchstwahrscheinlich das Auto selbst überlebt, wird diese Fragen zweifellos beantworten. Sogar mit einer Garantiezeit von 500.000 Kilometern wird er lange genug halten, um diejenigen zu beruhigen, die sich Sorgen machen, den Akku alsbald für teures Geld ersetzen zu müssen – in Deutschland beispielsweise liegt das Durchschnittsalter von Fahrzeugen bei 9,8 Jahren, verschrottet wird typischerweise mit etwa 18 Jahren und 300.000 Kilometern.
Neben den angesprochenen Lithium-Ionen-Akkus setzen die Hersteller derzeit auch große Stücke auf Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA) oder Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) für PKWs aufgrund ihrer höheren Energiedichte – ein wesentlicher Faktor, wenn man bedenkt, wie weit ein Elektrofahrzeug mit einer einzigen Ladung fahren kann.
Das potenzielle Problem bei Kobaltbatterien sind jedoch die hohen Kosten des Metalls und die enormen Umweltkosten, die durch den Abbau entstehen. Es wird prognostiziert, dass die Kosten für das Metall steigen werden, und auch die Nachfrage wird in den nächsten zehn Jahren zunehmen. Um dieses Problem anzugehen, gibt es mehrere Programme, um die Akkus zu recyceln; wenn diese aber eine halbe oder eine Million Kilometer halten sollen, wird dies möglicherweise erst in zehn bis zwanzig Jahren geschehen. Es gibt jetzt Forderungen, dass die Akkus viel früher als die erwartete Lebensdauer recycelt werden sollen.
Eine andere Lösung besteht darin, nach anderen Materialien zu suchen und die Forschung in der Akkutechnologie voranzutreiben. Hier ist das Unternehmen Contemporary Amperex Technology (CATL) derzeit stark involviert. CATL arbeitet an einem Lithium-Eisenphosphat-Akku (LFP), der die Herstellkosten senken und die Batteriedichte und -sicherheit erhöhen soll. CATL hat an dieser Technologie zusammen mit seiner Cell-to-Pack-Technologie gearbeitet – eine Plattform die mehrere Dutzend Einzelkomponenten umfasst.
Wer führt dieses Rennen an?
Angesichts derartiger Entwicklungssprünge haben bereits einige Hersteller von E-Mobilität bereits die bevorstehende Serienreife eines „Millionen-Meilen“-Akkus angekündigt. Im Mai 2020 veröffentlichte etwa General Motors (GM) eine entsprechende Erklärung. Und nicht nur das, GM arbeitet an der nächsten Generation der Akkutechnologie, etwa kobaltfreie Elektroden, Festkörperelektrolyte und ultraschnelles Laden.
Im März 2020 stellte GM das Akkusystem Ultium vor, um Tesla Konkurrenz zu machen. GM taufte das 2,3 Milliarden Dollar teure Akkuprojekt in Kooperation mit LG Chem auf den Namen Ultium Cells LLC. Es verfolgt den Zweck, Wege zur Senkung der Akku-Herstellkosten in E-Autos zu senken, indem in Rohstoffminen investiert wird und die Metallkosten durch Partnerschaften auf der Veredelungsstufe absichert werden.
Elektro-Pionier Tesla strebt hingegen an, die Lebensdauer der in deren Kfz verbauten Akkus zu verdoppeln. Das wären dann eine Million Meilen, statt einer halben Millionen. Dieses Projekt wird von CATL geleitet, die Akkus für Tesla und Volkswagen herstellen.
Dritter im Bunde ist der asiatische Hersteller Lexus. Er gibt für sein neues Modell UX300e aktuell schon eine Garantie für eine Lebenszeit von zehn Jahren oder eben einer Million Kilometer.
CATL geht jedoch nun noch einen Schritt weiter und produziert eine Batterie, die 16 Jahre oder 1,24 Millionen Meilen durchhält. Die Idee dahinter ist nicht nur, die Abfallentsorgung der Batterie am Ende ihrer Lebensdauer zu reduzieren, sondern auch ein Batterie-Recycling-System zu implementieren. Es wird vorgeschlagen, dass die Batterien zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht werden können, was die Kosten für den Besitz eines brandneuen Elektroautos senken würde.
Wann kommen die eine Millionen-Meilen-Akkus auf den Markt?
Auch wenn die Technologie „fast marktreif“ ist, wird es wohl noch einige Jahre dauern, ehe derartige Millionen-Akkus zum vorherrschenden Standard für Elektroautos werden. Nicht ganz unbeteiligt daran sind die aktuellen Akku-Lieferverträge und -Bestellungen, die noch abgearbeitet werden müssen – hierbei handelt es sich oft um langfristige Verträge mit großen Volumina. Außerdem muss bedacht sein, dass sich die meisten Autohersteller trotz aller Forschungsanstrengungen immer noch in der Übergangsphase zwischen Verbrennungsmotoren und Stromern befinden; kaum ein Hersteller ist derzeit so konsequent wie Tesla. Last but not least muss auch bedacht werden, dass es einen großen Unterschied ausmacht, ob ein Akku unter kontrollierten Bedingungen die Millionen erreicht oder ob er dies auch im normalen Alltag auf der Straße vermag.
Überdies dürfte es auch deshalb noch etwas dauern, weil längst nicht jeder Kunde derartige Maximalleistungen benötigt. Ein Akku, der für so viele Kilometer und Ladezyklen gut ist, wird zunächst primär von Flotten, Taxis, Lieferdiensten benötigt – eben typische „Kilometersammler“. Erst wenn solche Abnehmer versorgt sind, wird das Thema auch für private Autofahrer interessant – die bis dahin allerdings auch so darauf vertrauen können, dass schon jetzige Akkus ein normales Autoleben ohne größere Probleme erreichen.
