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Batterien von Elektroautos
Um die Vorgehensweise der Europäischen Union besser zu verstehen, müssen wir zu den Grundlagen zurückkehren: Woraus bestehen Batterien von Elektrofahrzeugen?
Es war einmal das Elektroauto
Autos sind ein großer Vorteil für den Menschen: Sie ermöglichen es uns, uns fortzubewegen und für Milliarden von Menschen auf der Welt ist es ein Fortbewegungsmittel, das es ihnen ermöglicht, zur Arbeit zu kommen, ihre Einkäufe zu erledigen und nicht auf öffentliche Verkehrsmittel angewiesen zu sein, die in einigen Teilen der Welt oft nicht vorhanden sind. Aber alles hat seinen Preis. Und Autos haben einen doppelten Preis: oftmals sehr hohe Wartungskosten und vor allem Treibhausgasemissionen, die mit dem Verbrennungsmotor verbunden sind. Unser Lebensstil und unsere Beziehung zum Auto waren nicht mehr tragbar, so dass eine Alternative gefunden werden musste, die es ermöglicht, sich weiterhin frei zu bewegen und dabei weniger Schadstoffe zu produzieren. Hier kommt das Elektroauto ins Spiel: Es ermöglicht uns, uns fortzubewegen, ohne CO2 in die Atmosphäre zu blasen.
Im Gegensatz zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor stößt ein Elektrofahrzeug kein CO2 aus und besteht aus viel weniger Teilen, was seine Wartung einfacher macht.
Das Herzstück eines Elektroautos ist die Batterie. Batterie. Im Gegensatz zu den Batterien der meisten Autos, die hauptsächlich zum Starten des Motors und zum Betrieb von Zubehör wie Radio oder Klimaanlage verwendet werden, ist die Batterie eines Elektroautos für den gesamten Betrieb zuständig. Wichtiger noch, sie treibt den Elektromotor an - oder genauer gesagt, sie treibt einen Controller an, der wiederum den Elektromotor antreibt - daher muss sie leistungsstark und langlebig genug sein, um den Fahrer mit einem Minimum an Aufladung dorthin zu bringen, wo er hin will. Elektroautos, die lange Zeit als zu teuer galten, werden zunehmend erschwinglich. Elektroautos sind nicht nur für mehr Menschen erschwinglich geworden, sondern es wird nun auch ein noch größerer Wettbewerb erwartet, der die Preise und Kosten senken wird.
Die Funktionsweise von Batterien
Eine Batterie ist ein Gerät, das chemische Energie speichert und diese chemische Energie in Elektrizität umwandelt. Eine Batterie besteht aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen, von denen jede aus zwei Halbzellen oder Elektroden besteht. Eine der Halbzellen, die sogenannte negative Elektrode, ist mit winzigen, negativ geladenen subatomaren Teilchen überladen, den sogenannten Elektronen. Die andere, die sogenannte positive Elektrode, weist einen Mangel an Elektronen auf. Wenn die beiden Hälften durch einen Draht oder ein elektrisches Kabel verbunden sind, fließen die Elektronen von der negativen zur positiven Elektrode. Diesen Elektronenfluss nennen wir Elektrizität. Die Energie dieser sich bewegenden Elektronen kann genutzt werden, um eine Aufgabe zu erfüllen - zum Beispiel einen Motor anzutreiben. Wenn die Elektronen auf die positive Seite wechseln, verlangsamt sich der Fluss allmählich und die Spannung der von der Batterie erzeugten Elektrizität sinkt. Wenn sich auf der positiven Seite genauso viele Elektronen befinden wie auf der negativen Seite, wird die Batterie als "tot" betrachtet und ist nicht mehr in der Lage, Strom zu produzieren.
Elektronen werden durch chemische Reaktionen erzeugt, und es gibt viele verschiedene chemische Reaktionen, die in den auf dem Markt erhältlichen Batterien verwendet werden. Zum Beispiel erzeugen die bekannten Alkaline-Batterien, die in Taschenlampen und TV-Fernbedienungen verwendet werden, Elektrizität durch eine chemische Reaktion, an der Zink- und Manganoxid beteiligt sind. Die meisten Alkalibatterien werden als Einwegbatterien betrachtet. Sobald sie tot sind, sind sie nutzlos und sollten recycelt werden. Autobatterien hingegen müssen wiederaufladbar sein, so dass sie nicht ständig ausgetauscht werden müssen. In einer wiederaufladbaren Batterie wird elektrische Energie verwendet, um die negativen und positiven Hälften der elektrochemischen Zellen umzukehren, wodurch der Elektronenfluss wieder in Gang gesetzt wird.
Wie funktioniert eine Batterie für ein Elektroauto?
Bleibatterien
Die Automobilhersteller haben drei Arten von wiederaufladbaren Batterien identifiziert, die sich für den Einsatz in Elektroautos eignen. Diese Typen sind Bleibatterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Lithium-Ionen-Batterien.
Bleibatterien wurden 1859 erfunden und sind die älteste Form von wiederaufladbaren Batterien, die noch verwendet werden. Sie werden seit dem 19. Jahrhundert in allen Arten von Autos, einschließlich Elektroautos, verwendet. Bleiakkumulatoren enthalten in der Regel eine milde Schwefelsäurelösung in einem offenen Behälter. Der Name leitet sich von der Kombination aus Bleielektroden und Säure ab, die zur Erzeugung von Elektrizität in diesen Batterien verwendet wird. Der Hauptvorteil von Bleiakkumulatoren ist, dass sie nach vielen Jahren der Nutzung gut verstanden werden und ihre Herstellung kostengünstig ist. Allerdings produzieren sie während des Gebrauchs gefährliche Gase und wenn die Batterie überladen ist, besteht Explosionsgefahr.
Nickel-Cadmium-Batterien
Nickelbatterien wurden in den späten 1980er Jahren kommerziell genutzt. Sie haben eine hohe Energiedichte - d.h. eine große Energiemenge kann in einer relativ kleinen Batterie verpackt werden - und enthalten keine giftigen Metalle, so dass sie leicht zu recyceln sind.
Lithium-Ionen-Batterien
Lithium-Ionen-Batterien, die in den frühen 1990er Jahren auf den Markt kamen, haben eine sehr hohe Energiedichte und sind weniger anfällig als die meisten Batterien, ihre Ladung zu verlieren, wenn sie nicht verwendet werden - eine Eigenschaft, die als Selbstentladung bezeichnet wird. Aufgrund ihres geringen Gewichts und ihres geringen Wartungsaufwands werden Lithium-Ionen-Batterien häufig in elektronischen Geräten wie Laptops verwendet. Einige Experten sind der Meinung, dass Lithium-Ionen-Batterien die perfekte wiederaufladbare Batterie sind und dass dieser Batterietyp die beste Lösung ist, um den Markt für Elektrofahrzeuge derzeit anzukurbeln. Nahezu alle neuen Fahrzeuge auf dem Markt werden von Lithium-Ionen-Batterien angetrieben: Renault Zoe, Kia Niro EV, Nissan Leaf....
Eine Variante der Lithium-Ionen-Batterien, die so genannte Lithium-Ionen-Batterie, ist die so genannte Lithium-Ionen-Polymer-Batteriekönnte sich ebenfalls als wertvoll für die Zukunft der Elektrofahrzeuge erweisen. Diese Batterien könnten möglicherweise billiger in der Herstellung sein als Lithium-Ionen-Batterien; derzeit sind Lithium-Ionen-Polymer-Batterien jedoch prohibitiv teuer.
Nun, da wir wissen, wie Batterien für Elektroautos funktionieren, wollen wir uns damit befassen, woher die Materialien kommen, aus denen diese Batterien bestehen und wie sie hergestellt werden.
Der weltweite Markt für Batterien für Elektroautos
Um die Ziele des Batterie-Airbus besser zu verstehen, müssen wir uns den weltweiten Batteriemarkt ansehen. Der weltweite Markt für Batterien für Elektrofahrzeuge (EV) wurde 2017 auf 23 Mrd. USD geschätzt und soll bis 2025 auf 84 Mrd. USD anwachsen.
Ein schnell wachsender Markt
In den letzten Jahren haben sich die Verbraucher immer häufiger für Elektrofahrzeuge oder Plug-in-Hybride entschieden. Hierfür gibt es mehrere Gründe: Elektrofahrzeuge benötigen keinen Kraftstoff (Benzin oder Diesel) und haben geringere Wartungskosten, was die Ausgaben der Verbraucher möglicherweise reduziert. Darüber hinaus führt das wachsende Bewusstsein der Verbraucher dazu, dass sie sich für umweltfreundlichere Fahrzeuge entscheiden.
Laut Avere, wächst der Markt für Elektrofahrzeuge stetig: Im Juni 2019 stieg die Zahl der Zulassungen in Frankreich um + 46%.
Das Wachstum des Marktes für Batterien für Elektrofahrzeuge wird durch die steigende Nachfrage nach emissionsfreien Fahrzeugen, die sinkenden Produktionskosten für Batterien und das wachsende Bewusstsein für den Klimawandel auf globaler Ebene angetrieben.
Dieser Markt stellt ein großes, aber bislang ungenutztes Potenzial für europäische Batteriehersteller und Autohersteller sowie für die europäische Wirtschaft im Allgemeinen dar. Derzeit wird der Markt für Batterien für EVs von Akteuren aus nur drei Ländern dominiert, die alle in Asien liegen: China, Japan und Korea. Im Jahr 2018 wurden weniger als 3 % der gesamten weltweiten Nachfrage nach Batterien für EVs von Unternehmen außerhalb dieser drei Länder vergeben und nur 1 % von europäischen Unternehmen.
China dominiert den Rohstoffmarkt
In China haben die Lithiumproduktionsanlagen einen Hauch von Ölraffinerien. Innerhalb weniger Jahre sind chinesische Unternehmen zu den weltweit größten Produzenten von Lithium geworden, einem Leichtmetall, das ein wichtiger Rohstoff für Batterien ist. Sie haben Minen von Australien bis Südamerika aufgekauft und bauen in China Fabriken zur Herstellung von Lithiumchemikalien und -batterien.
Als jüngstes Beispiel für Chinas Fähigkeit, enorme Kapitalmengen in schnell wachsende Industrien zu lenken, produzierte das Land im April mehr als 60% des weltweiten Lithiums, während die USA laut Benchmark Mineral Intelligence weniger als 1% produzierten.
Die Dominanz Chinas in der Lieferkette für Elektroautos hat in einem Handelskrieg, der Washington und Brüssel beschäftigt, zunehmend Besorgnis ausgelöst, da beide befürchten, von der nächsten industriellen Revolution verdrängt zu werden. Anfang Mai legten zwei US-Senatoren, Lisa Murkowski und Joe Manchin, einen überparteilichen Gesetzentwurf vor, der die US-Produktion von wichtigen Mineralien wie Lithium ankurbeln soll.
Dies war jedoch nicht immer der Fall.
Jahrhunderts waren die USA der größte Lithiumproduzent, aber die Kings Mountain Mine in North Carolina wurde in den 1980er Jahren aufgrund der Konkurrenz aus Chile geschlossen. Danach wurde der Markt von einigen Akteuren dominiert, die als die "Big Three" bekannt sind: SQM aus Chile, das vom Schwiegersohn des ehemaligen Diktators des Landes, Augusto Pinochet, kontrolliert wurde, und die US-amerikanischen Produzenten Albemarle und FMC. Im Jahr 2015 übernahm Albemarle den konkurrierenden US-Hersteller Rockwood und im vergangenen Jahr teilte FMC seine Lithiumaktivitäten in eine separate Einheit auf, LiventDie Gesellschaft wurde in New York notiert.
Dies stellt ein Problem für die europäischen Hersteller dar.
Da die Möglichkeiten zur Versorgung mit Batterien in Europa begrenzt sind, haben die europäischen Automobilhersteller ihre Versorgung bislang weitgehend durch langfristige Vereinbarungen mit asiatischen Produzenten gesichert. Einige führende europäische OEMs haben z.B. bislang zusätzliche Investitionen in die Zellproduktion ausgeschlossen und sich nur auf F&E und Verpackung konzentriert. Nissan besitzt derzeit eine Fabrik in Sunderland, Großbritannien, versucht aber, diese zu veräußern. Volkswagen gab kürzlich bekannt, dass es 1 Mrd. EUR in eine Fabrik zur Herstellung von Batteriezellen investieren wird, die es in Partnerschaft mit SK Innovation in Deutschland entwickelt.
Wenn europäische Autohersteller sich dafür entscheiden, die Batterien nicht selbst zu produzieren und die Versorgung in der Nähe ihrer europäischen Fabriken nicht sicherstellen können, könnten sie gegenüber konkurrierenden Herstellern im Nachteil sein, die näher gelegen und besser in der Lage sind, die Versorgung mit Batterien sicherzustellen, wenn die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen steigt. Daher kann es lukrative Möglichkeiten für Batteriehersteller geben, die ihre Anlagen zur richtigen Zeit am richtigen Ort errichten.
Um auf dem Markt für Elektrofahrzeuge wettbewerbsfähig zu bleiben, muss Europa seine eigenen Batterien für Elektroautos entwickeln.
EU will einen "Batterie-Airbus", um die Technologie für Elektroautos voranzutreiben
Und dem großen Einfluss Chinas in diesem Sektor entgegenwirken.
Bereits 2017, auf dem 30. Internationalen Elektrofahrzeug Symposium & Exhibition in Stuttgart, sagte der für Energie zuständige Vizepräsident der Europäischen Kommission, Maros Sefcovic, dass "Europa als Ganzes bei allen großen Revolutionen der Vergangenheit im Verkehrsbereich - Eisenbahn, Verbrennungsmotoren, Luftfahrt - an der Spitze stand. Ich bin überzeugt, dass die europäische Automobilindustrie den Weg für den weltweiten Übergang zu einer sauberen und vernetzten Mobilität ebnen kann. Ich bin sicher, dass Europa der Kontinent der intelligenten und sauberen Automobilinfrastruktur werden kann. Wir sind besser als jeder andere Teil der Welt ausgestattet, um diesen Quantensprung zu schaffen. Wir müssen zusammenarbeiten, um dies zu erreichen.
Dieser Wunsch wurde Ende 2019 mit einer öffentlichen Unterstützung in Höhe von 3,2 Mrd. Euro für die Entwicklung eines "Batterie-Airbus" in die Tat umgesetzt.
Das Ziel des Batterie-Airbus ist klar: die asiatischen Länder einzuholen und Europa wieder einen Wettbewerbsvorteil in dieser neuen Mobilitätsrevolution zu verschaffen.
Die Europäische Kommission gab grünes Licht für den Batterie-Airbus. Das Projekt wird von sieben EU-Mitgliedstaaten - Belgien, Finnland, Frankreich, Deutschland, Italien, Polen und Schweden - getragen, mit einer Gesamtfrist bis 2031. Es wird erwartet, dass das Projekt zusätzliche private Investitionen in Höhe von 5 Milliarden Euro anziehen wird.
Das "wichtige Projekt von gemeinsamem europäischem Interesse" (Piiec) wird das Ergebnis der Zusammenarbeit mehrerer Sektoren sein: Automobil (BMW), Chemie (BASF oder Solvay), aber auch mehrere kleinere europäische Unternehmen.
Die zukünftig entwickelten Batterien werden sicherer und umweltfreundlicher sein. Es wird auch daran gearbeitet, ihre Lebensdauer zu erhöhen und die Ladezeiten zu verkürzen.
Jetzt wissen Sie alles über den Airbus der Batterien. Sollten Sie noch Fragen haben, können Sie uns gerne unter [email protected] kontaktieren.
