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Wie können wir die Elektromobilität nachhaltiger gestalten? Four circular business models for the reverse logistics of EV batteries

Dies ist eine erweiterte Version des Artikels, der ursprünglich auf dem Mobility Innovation Marketplace des EIT veröffentlicht wurde .

Die Revolution der Elektromobilität braucht ihren eigenen ‚Treibstoff‘ – Millionen von Batterien, die aus Tonnen von knappen Rohstoffen bestehen. Glücklicherweise kann dieser Treibstoff, anders als Öl, im Kreislauf gehalten werden. In diesem Artikel untersucht Piotr Grudzień, Spezialist für Kreislaufwirtschaft bei Bax Battery, einige Beispiele dafür, wie innovative Batterieunternehmen durch Kreislaufwirtschaft Wert schaffen. Er stützt sich dabei auf Erkenntnisse aus erster Hand von den Partnern des BatteReverse-Projekts.

Alle vorgestellten Geschäftsmodelle haben eines gemeinsam: Sie nutzen die Kraft der Zusammenarbeit, um die Nutzung von EV-Batterien zu optimieren.

– Piotr Grudzień, Spezialist für die Zirkularität von Batterien

Allein im Jahr 2030 wird Europa vor der Aufgabe stehen, über neun Millionen Elektrofahrzeuge zu produzieren, für die Batterien mit etwa einer Million Tonnen kritischer Rohstoffe wie Kobalt, Nickel, Mangan und Lithium benötigt werden. Diese seltenen Metalle, die überwiegend außerhalb Europas beschafft und verarbeitet werden, stellen eine große Herausforderung für die Lieferkette der Automobilindustrie dar, ebenso wie die effiziente und sichere Behandlung der anfallenden Batterieabfälle. Man schätzt, dass im Jahr 2030 mehr als 300.000 Tonnen Batterien gesammelt und recycelt werden müssen. Aber wie kann dies effizient und sicher geschehen? Das Projekt BatteReverse, eine von der EU finanzierte Initiative, die 2023 ins Leben gerufen wurde, widmet sich der Verbesserung der Rückwärtslogistik von EV-Batterien durch die Entwicklung neuer Technologien, die Optimierung bestehender Prozesse und den Aufbau innovativer Kooperationen.

Im Rahmen des Projekts hat Bax mehr als 150 wichtige Unternehmen in Europa kartiert und über 20 Stakeholdertypen analysiert, wie in der Abbildung links dargestellt.

Da die Rückwärtslogistik noch nicht standardisiert ist, entwickeln sich die Prozesse und Rollen innerhalb der Unternehmen weiter. Dies schafft einen dynamischen Raum voller Möglichkeiten sowohl für etablierte industrielle Akteure wie Erstausrüster (OEMs) und Recycler als auch für neue Marktteilnehmer wie Start-ups, die sich auf Datenmanagementlösungen oder Second-Life-Batterieprodukte konzentrieren. Die folgenden vier Geschäftsbeispiele zeigen, wie diese wichtigen Akteure mit anderen Unternehmen zusammenarbeiten, um die Kreislauffähigkeit von Batterien zu verbessern und gleichzeitig Kosten zu senken und Gewinne zu erzielen.

Keine Batterie sollte verschwendet werden – Beschaffung von Batterien für ein zweites Leben bei Škoda Auto

Das einleitende Bild veranschaulicht, dass Batterieabfälle nicht nur nach der Nutzung anfallen. Derzeit sind die meisten Batterien, die behandelt werden müssen, solche, die während der Produktionsphase weggeworfen werden. Das liegt vor allem daran, dass die meisten Elektroauto-Batterien noch auf den Straßen unterwegs sind und es in der Regel 10 bis 15 Jahre dauert, bis sie das Ende ihrer Lebensdauer erreichen. Das gilt auch für Škoda Auto, einen Automobilhersteller, der relativ neu in der Massenproduktion von Elektrofahrzeugen ist. Wie andere Elektroautohersteller stellt auch Škoda fest, dass ein gewisser Prozentsatz seiner Batterien während der Qualitätssicherungs- und F&E-Prozesse als ungeeignet eingestuft wird. Diese Batterien erfüllen zwar nicht die Standards für Neufahrzeuge, haben aber oft noch eine beträchtliche Lebensdauer (über 70%), was sie für alternative Verwendungszwecke, wie z.B. stationäre Speichersysteme, interessant macht.

Aus diesem Grund schließt der OEM Vereinbarungen mit verschiedenen Integrationspartnern, um die Möglichkeiten der zweiten Lebensdauer von Batterien zu erforschen. Pilotprojekte haben gezeigt, dass die Kapazität der Batteriezellen in stationären Systemen nur um etwa 2 % pro Jahr abnimmt, was die Lebensdauer der Batterien auf bis zu 15 Jahre verlängern könnte. Dieser Ansatz reduziert den Kohlenstoff-Fußabdruck, der mit dem gesamten Lebenszyklus von Batterien verbunden ist, erheblich.

Aus der Sicht von Škoda Auto bedeutet jede Batterie, die einem zweiten Leben zugeführt wird, nicht nur eine Reduzierung oder Verschiebung der Recyclingkosten, sondern auch eine potenzielle Einnahmequelle. Dies geschieht durch Vereinbarungen mit Unternehmen, die Batterien wiederverwenden, oder mit Kunden, die Lösungen für die Energiespeicherung suchen, wie z.B. Anbieter von Ladestationen und Energieversorger. Für diese Kunden ist es wichtig, dass diese Batterien direkt vom Hersteller bezogen werden.

Škoda Auto verfügt über umfassendes Wissen über den Gesundheitszustand (State-of-Health, SoH) und die Historie jeder Batterie, wodurch die Zuverlässigkeit und Rückverfolgbarkeit der Herkunft der Batterie gewährleistet wird. Sobald diese Batterien ihr zweites Leben erfüllt haben, können sie nach den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft recycelt werden, so dass ihre Rohstoffe für die Produktion neuer Zellen zurückgewonnen werden können.

Maximierung der Lebensdauer von Batterien: Flottenüberwachung von Bib Batteries

Die Wahl der effektivsten Strategie für ausgediente E-Mobilitätsbatterien ist nicht immer einfach. Bib Batteries, ein französisches Unternehmen, hat eine datengesteuerte Lösung für dieses Problem entwickelt. Ihr Algorithmus bewertet den Restmarktwert von Batterien und ermöglicht es ihnen, den Betreibern von Batterieflotten die beste Lösung anzubieten: Reparatur, Zweitverwertung oder Recycling. Dieses System umfasst ein digitales Register, mit dem Techniker die Batterien der Flotte über QR-Codes scannen und verwalten können. Dies erleichtert die Meldung von Zwischenfällen und liefert spezifische Anweisungen für Reparatur, Second-Life-Anwendungen oder Recycling. Manager erhalten Einblicke durch Dashboards, die Batteriemetriken, Betriebsanforderungen und Finanzindikatoren anzeigen, sowie durch Tools zur Organisation des Batterietransports und zur Verfolgung der wirtschaftlichen Abschreibung von Batterien.

Das Wertversprechen von Bib Batteries konzentriert sich auf die Minimierung der Kosten von Fahrzeugbetreibern, indem es sie bei der Überwachung und Optimierung ihrer Batterieflotten sowie bei der Aufrechterhaltung effizienter Wartungs- und Kreislaufwirtschaftsverfahren unterstützt. Das Unternehmen bietet in der Regel eine kostengünstigere Alternative zum reinen Recycling an, die es Betreibern und Herstellern ermöglicht, den Cashflow zu erhalten und gleichzeitig die Batterien verantwortungsvoll zu entsorgen. Derzeit sind die meisten Kunden von Bib Batteries Mikromobilitätsanbieter, aber das französische Start-up-Unternehmen erweitert seine Dienstleistungen auch auf EV-OEMs.

Die Hauptstärke des Geschäftsmodells von Bib Batteries liegt in seinem Netzwerk von Partnern, die in der Lage sind, Batterien zu transportieren, zu reparieren und wiederzuverwenden. Ergänzt wird dies durch die firmeneigenen Algorithmen, die die Batteriedaten analysieren können. Bib Batteries führt ein monatliches Abonnementmodell ein, bei dem die Kunden auf der Grundlage der Anzahl der Batterien in ihrer Flotte bezahlen. Dies sorgt für eine beständige Einnahmequelle. Darüber hinaus generiert das Unternehmen Einnahmen durch Provisionen, die es durch die Vermittlung von Transaktionen zwischen verschiedenen Unternehmen erzielt, z.B. durch den Verkauf von Altbatterien an Wiederverwerter.

Ein zweites Leben für gebrauchte EV-Batteriemodule: Wiederverwendung bei betteries AMPS

Die Wiederverwendung von verbrauchten Elektroauto-Batterien hat sich zu einem eigenständigen Geschäftsmodell entwickelt, und viele innovative Start-ups sind in ganz Europa entstanden. Während sich die meisten auf Nachproduktionsbatterien konzentrieren, wie die von Škoda Auto, nehmen nur wenige die komplexere Herausforderung von Nach-Gebrauchs-EV-Batterien in Angriff.

Ein solches Beispiel ist das Berliner Start-up-Unternehmen betteries AMPS. Dieses Unternehmen hat sich auf die Entwicklung zertifizierter, kreislauffähiger, mobiler, modularer und vielseitig einsetzbarer Energiespeichersysteme spezialisiert, die als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen, mit umweltschädlichen Brennstoffen betriebenen Generatoren dienen.

betteries AMPS bezieht hauptsächlich gebrauchte EV-Akkus von der Renault-Gruppe. Diese Akkus werden in der Refactory, dem Wiederaufbereitungszentrum von Renault in der Nähe von Paris, in Batteriemodule zerlegt. Anhand ihrer verbleibenden Kapazität werden die Module sortiert und in modulare Bausteine, die betterPacks, umgewandelt. Sobald die Module zusammengebaut und mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet sind, werden diese Energiesysteme mit einer digitalen Geschäftsplattform verbunden, die die Nachverfolgung von Anlagen und das Energiemanagement erleichtert.

Das Haupteinsatzgebiet für die Second-Life-Produkte von betteries AMPS sind abgelegene Gebiete, die eine saubere und zuverlässige netzunabhängige Stromversorgung benötigen, wie Entwicklungsländer, die Film- und Beleuchtungsindustrie, Festivals und Baustellen. Die Kunden schätzen die Umweltvorteile dieser Second-Life-Lösungen, ihre Benutzerfreundlichkeit und die Möglichkeit, die Module zu überwachen und zu verwalten. Wiederverwertungsunternehmen wie betteries AMPS stehen jedoch oft vor der Herausforderung, eine kontinuierliche Versorgung mit gebrauchten EV-Batterien sicherzustellen. Der Aufbau von Partnerschaften mit großen OEMs, Flottenbetreibern, Reparaturwerkstätten und Demontagebetrieben ist daher entscheidend für den Erfolg eines jeden Second-Life-Batteriegeschäfts.

Umwandlung von Altbatterien in handelsübliche Materialien: Recycling bei TES

Wenn alle anderen Kreislaufoptionen für E-Fahrzeuge ausgeschöpft sind, ist Recycling der letzte Schritt, um Sekundärrohstoffe für die Produktion neuer Batterien zu gewinnen. Dieser Prozess, der von Recyclern wie dem BatteReverse-Partner TES durchgeführt wird, ist in zwei Schritte unterteilt: Vorbehandlung und hydrometallurgisches Recycling. In der Vorbehandlungsphase des Recyclings von Elektroauto-Batterien wird die Batterie zur Sicherheit entladen, manuell geöffnet und die Module werden entnommen. Die verbleibenden Komponenten werden sortiert und recycelt, wobei wiederverwendbare Module auf der Grundlage ihres Gesundheitszustands (SoH) bewertet werden. Module, die als nicht wiederverwendbar eingestuft werden, werden weiter entsorgt und aussortiert und dann zu feinen Stoffen verarbeitet. Diese Stoffe werden dann in Form einer schwarzen Masse in Stahl, Kunststoffe und aktive Materialien getrennt. Diese schwarze Masse wird dann zu einer anderen Anlage zur hydrometallurgischen Behandlung transportiert. Diese Behandlung umfasst eine Reihe von Teilprozessen wie Schaumflotation, Auslaugung, Extraktion, Ausfällung und Kristallisation, um die schwarze Masse in wertvolle Materialien wie Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan zu trennen.

TES betreibt ein dienstleistungsorientiertes Geschäftsmodell mit zusätzlichen Wertschöpfungsmöglichkeiten. Die Kunden zahlen für die Recycling-Dienste und erhalten so eine vorhersehbare Einnahmequelle. Ergänzt werden die Einnahmen durch Wertzuwächse aus dem Verkauf von wiederverwerteten Teilen und recycelten Materialien, die mit größeren, strategischen Kunden geteilt werden. Einige andere Recyclingunternehmen verlassen sich in erster Linie auf den Verkauf von schwarzer Masse oder Sekundärrohstoffen, ein Modell, das von der weltweiten Nachfrage und den Marktpreisen für Batteriematerialien abhängig ist.

Um die Rentabilität dieser Geschäftsmodelle zu erhöhen, müssen die Recyclingprozesse mehrere Engpässe überwinden. Die Demontage des Akkupacks ist sehr zeit- und arbeitsintensiv. Deshalb erforschen wir bei BatteReverse die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter, um den Prozess zu automatisieren. Ein weiteres Problem ist der begrenzte Umfang der Operationen.

Die Zahl der Recyclinganlagen in Europa wächst, aber sie reicht immer noch nicht aus, um die schnell wachsende Menge an Batterieabfällen zu bewältigen, was dazu führt, dass ein erheblicher Teil der schwarzen Masse nach Asien geschickt wird. Es müssen mehr hydrometallurgische Anlagen in Europa eingesetzt werden, um unnötige Logistik zu vermeiden und den Kohlenstoff-Fußabdruck der Batterieaufbereitungsprozesse zu minimieren.

Der Wert der Zusammenarbeit: das größte Netzwerk für Experten der Batteriekreislaufwirtschaft

Alle oben vorgestellten Geschäftsmodelle haben eines gemeinsam: Sie nutzen die Kraft der Zusammenarbeit, um die Nutzung von EV-Batterien zu optimieren. Da wir die Bedeutung dieser wertvollen Verbindungen erkannt haben, haben wir die BatteReverse Community gegründet – das größte Netzwerk von Experten im Bereich der Kreislaufwirtschaft für Batterien. Auf der Plattform können Unternehmen, Forscher und politische Entscheidungsträger die drängendsten Fragen der Rückwärtslogistik diskutieren, bewährte Verfahren austauschen und neue Kooperationen eingehen. Das BatteReverse-Team veröffentlicht regelmäßig die wichtigsten Nachrichten und Einblicke in die damit verbundenen politischen, marktbezogenen und technologischen Entwicklungen. Die Mitglieder der Community haben die Möglichkeit, sich in speziellen Themenbereichen auszutauschen und sich während unserer Short Circuit-Webinarreihe zu vernetzen. Wenn Sie es bis zum Ende des Artikels geschafft haben, sollten Sie sich uns anschließen und zu diesen wichtigen Gesprächen beitragen.

Erfahren Sie mehr über die Arbeit des Batterieteams

Wir helfen der Batterie-Wertschöpfungskette und der Automobilindustrie bei der Umsetzung innovativer Lösungen und Geschäftsmodelle, um den Wert von Batterien für die Elektromobilität zu maximieren und gleichzeitig ihren ökologischen Fußabdruck zu minimieren. Nehmen Sie Kontakt auf, um mehr zu erfahren:
batteries@baxcompany.com

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