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Akku-Herstellung : Die Gewissensfrage

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Mittels Kinderarbeit werden im Kongo teure Rohstoffe wie Kobalt und Kupfer abgebaut – später wichtige Bestandteile eines Autoakkus. Bild: AFP

Zu Lithium-Ionen-Akkus gibt es vorerst keine Alternative. Da die Herstellung umstritten und besonders energieaufwendig ist, sollte der Akku deshalb nicht zu groß ausfallen.

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          Reichweite scheint das wichtigste Kriterium für den Kauf eines Elektroautos zu sein, für manche gar das einzige. Die Lithium-Ionen-Akkus in aktuellen Elektroautos bunkern zwischen 35 und 100 Kilowattstunden elektrische Energie. Wie weit man damit kommt, hängt nicht nur vom eigenen Fahrverhalten ab, sondern auch von einer Reihe technischer Fragen.

          Die Batteriezellen selbst machen dabei überraschenderweise keinen allzu großen Unterschied: Es gibt sie in runder, prismatischer oder auch beutelähnlicher Form. Immer aber bestehen sie aus zwei Elektroden, nämlich einer Kathode und einer Anode. Beide Vorrichtungen kann man sich als Parkhaus für Lithium-Ionen vorstellen. Wird eine externe Stromquelle angelegt, also das Auto an der Steckdose vom Motor oder der Brennstoffzelle geladen, parken die Lithium-Ionen um, von der Kathode zur Anode. Beim Entladen läuft es gerade andersherum, die Elektronen verlassen die Batterie dann wieder in Richtung Antrieb.

          Jede Menge umstrittene Bodenschätze

          Wie viel Strom mit diesem Prinzip geladen werden kann, hängt davon ab, wie viel Platz die Lithium-Ionen in den Parkgaragen finden – und damit von der Materialmischung jener Stoffe, welche die Ionen binden. Auf der Anodenseite ist das in Serienfahrzeugen immer Graphit, also Kohlenstoff in einer definierten Kristallstruktur. Auf der Kathodenseite kommt fast immer eine Verbindung von Nickel, Mangan und Kobalt zum Einsatz.

          In einem aktuellen Lithium-Ionen-Akku der Größenordnung von rund 50 Kilowattstunden stecken etwa zehn Kilogramm Mangan, elf Kilo Kobalt, 32 Kilo Nickel und mehr als sechs Kilogramm Lithium. In künftigen Akkugenerationen wird es zwar möglich sein, den Gehalt des umstrittenen Kobalts zu halbieren, dafür steigt der Nickelanteil sogar etwas an. Immer an Bord ist zudem mehr als ein Zentner Graphit. So viel Material will zunächst gewonnen, transportiert, aufbereitet und dann in einem langwierigen Verfahren zu Zellen verarbeitet werden.

          Der Umwelt zuliebe den kleineren Akku

          Die Zellen müssen wiederum zu Modulen gebündelt, kontaktiert und in einem gekühlten und gegen Crash geschütztem Gehäuse zusammengeführt werden. Das hat zur Folge, dass in jedem Akku ziemlich viel Energie steckt. Für die Produktion eines vergleichsweise kleinen Akkus mit 35 Kilowattstunden Energiegehalt, das zeigen Berechnungen von Volkswagen, wird ungefähr so viel Energie aufgewendet, wie für alle anderen Bestandteile eines E-Golfs. Selbst wenn diese Energie – was weltweit heute nicht der Regelfall ist – ausschließlich aus regenerativen Quellen hergestellt wird, spricht die Umweltbilanz also dafür, den kleinstmöglichen Akku zu wählen.

          35 Kilowattstunden können schon völlig ausreichen, wenn man nur 20 Kilometer zur Arbeit pendelt und für den Familienurlaub ohnehin ein anderes Fahrzeug nutzt. Zwar wird man in der Praxis den im Prospekt angegebenen Verbrauchswert genauso wenig einhalten wie bei einem Fahrzeug mit Benzin- oder Dieselmotor. Ermittelt werden Strom- und Treibstoffverbrauch nämlich im selben Fahrzyklus auf einem Rollenprüfstand. Damit sind sie untereinander vergleichbar. Eigene Messungen mit Testfahrzeugen zeigen, dass man im Schnitt mit 20 Kilowattstunden ein kompaktes Fahrzeug rund 100 Kilometer bewegen kann, auch wenn die Klimaanlage läuft. Jeden Tag vor der eigenen Haustür aufzuladen schadet übrigens dem Akku nicht, auch wenn entsprechende Mythen immer wieder durch das Netz geistern. Lithium-Ionen-Akkus weisen keinen Memo-Effekt auf. Tatsächlich nimmt die Kapazität über der Zeit langsam ab, aber dafür ist viel maßgeblicher, wie oft das Auto mit sehr hoher Ladeleistung an der Autobahn getankt wird.

          An Lithium führt noch kein Weg vorbei

          Wunderbatterien sind trotz energisch betriebener Forschung in nächster Zeit nicht zu erwarten, auf absehbare Zeit bleiben deshalb Lithium-Ionen-Zellen das Maß aller Dinge. Es scheint möglich, die Energiedichte auf Zellebene – also ohne Kontaktierung, Kühlung und Verpackung – von aktuell etwa 180 auf 250 Wattstunden je Kilo zu steigern. Fast die doppelte Strommenge soll eines Tages in Lithium-Schwefel-Akkus zu transportieren sein. Dieser Zelltyp befindet sich jedoch noch im Laborstadium und wird, falls überhaupt, erst Ende des Jahrzehnts ins Geschehen eingreifen. Für das Hier und Heute gilt: Je kleiner der Akku, desto reiner das Gewissen.

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