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Seit mehreren Jahren dreht sich die Entwicklung von Elektroautos um die Verfügbarkeit von Lithium für die Herstellung effizienter Batterien. Derzeit findet jedoch eine technische Entwicklung statt, die sowohl den Markt als auch das angespannte Machtverhältnis verändern könnte, das im Wettlauf um das Mineral entstanden ist.

Natrium-Ionen-Batterien auf Basis von Kochsalz stehen laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Batteriezellforschung und -produktion (FFB) kurz vor der industriellen Massenproduktion. Dies könnte eine Chance für Europa sein, seine Position im globalen Wettbewerb um Batterien und wichtige Rohstoffe zu verbessern.

„Natrium-Ionen-Batterien werden bereits produziert und weisen eine ordentliche Leistung auf“, sagt Rickard Arvidsson, Dozent für Umweltsystemanalyse an der Technischen Hochschule Chalmers im schwedischen Göteborg.

In der Forschung laufen derzeit mehrere Entwicklungsprojekte, die dazu beitragen könnten, Europa bei den für die Batterien der Zukunft benötigten Mineralien unabhängiger zu machen. Dies wäre möglich, da Natrium an mehreren Orten auf dem Kontinent in großen Mengen vorkommt. Abbauorte sind Zechstein (Deutschland), Kłodawa (Polen), Twente (Niederlande) sowie das britische Cheshire.

„Es ist generell sinnvoll, Massenprodukte auf reichlich vorhandene Ressourcen in der näheren Umgebung zu stützen, damit man sich im besten Fall selbst versorgen kann, was in diesem Fall möglich sein könnte“, so Arvidsson.

Der entscheidende strategische Vorteil der Natrium-Ionen-Technologie liegt nicht in einer überlegenen Energiedichte – hier hinkt die Technologie noch hinterher –, sondern in der Vereinfachung der Rohstoffbasis. Natrium ist das siebthäufigste Element in der Erdkruste und kommt fast überall auf der Erde in praktisch unbegrenzten Mengen vor, hauptsächlich als Bestandteil von gewöhnlichem Kochsalz. Der Rohstoff ist weit verbreitet und kann vergleichsweise einfach gewonnen werden.

In einer Natrium-Ionen-Batterie übernehmen Natrium-Ionen die Funktion, die in Lithium-Ionen-Batterien Lithium-Ionen übernehmen. Doch auch das Anodenmaterial Hartkohle kann innerhalb der EU hergestellt werden. Laut Arvidsson seien die Batterien kostengünstiger zu produzieren und böten eine bessere Kältebeständigkeit. Zudem lässt sich Aluminium als Stromkollektor verwenden. Das bringe weitere Kostenvorteile, da Lithiumzellen teureres Kupfer erforderten.

Forscher der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) haben Natrium-Ionen-Batterien mit Lithium-Ionen-Batterien von Tesla verglichen. Die Ergebnisse haben in der Branche Aufmerksamkeit erregt, da viele überzeugt sind, dass die Leistung und die Fertigungsqualität der Natrium-Ionen-Batterien im Vergleich zu den etablierten Lithium-Ionen-Batterien bereits recht wettbewerbsfähig sind.

Uwe Sauer ist einer der führenden deutschen Forscher auf dem Gebiet der Batterietechnik und der elektrochemischen Energiespeicherung und arbeitet an der RWTH. Er führt aus, dass China eine herausragende Position in diesem Bereich einnimmt, da sich das Land frühzeitig in der Wertschöpfungskette für Lithium-Batterien positioniert hat. Hingegen seien europäische Unternehmen aufgrund von Bürokratie, Trägheit und falscher Ausrichtung ins Hintertreffen geraten. „China war klug genug, schnell weltweit Vereinbarungen zu schließen, um die Kontrolle über die Wertschöpfungsketten zu erlangen“, sagt Sauer gegenüber Epoch Times.

Die Lithiumproduktion konzentriert sich auf wenige Länder – Australien, Chile und China. Fast die gesamte australische Produktion gelangt zur Weiterverarbeitung per Schiff nach China. Das verschafft China einen strukturellen Einfluss auf die globale Batterie-Wertschöpfungskette.

Die EU-Kommission betrachtet Chinas Dominanz über Teile der Rohstoff- und Batteriekette als strategisches Problem. In China werden heute rund 85 Prozent der weltweit produzierten Lithium-Ionen-Batterien hergestellt – eine zentrale Technologie für die Elektrifizierung des Verkehrssektors in Europa. Der globale Batteriemarkt wuchs im vergangenen Jahr um 20 Prozent auf 150 Milliarden Dollar. Damit hat sich Chinas Bedeutung für die grüne Wende weiter erhöht.

In ihrer Rede zur Lage der EU 2022 stellte Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen fest, dass China die globale Verarbeitungsindustrie kontrolliert. „Fast 90 Prozent der seltenen Erden und 60 Prozent des Lithiums werden in China verarbeitet“, sagte sie seinerzeit.

In der Rede kündigte sie auch eine EU-Verordnung über kritische Rohstoffe (European Critical Raw Materials Act) an. Ziel ist es, eine europäische Wertschöpfungskette vom Bergbau über die Aufbereitung bis zum Recycling aufzubauen. Die EU-Kommission und die Internationale Energieagentur (IEA) heben dabei das Recycling und die Wiederverwendbarkeit von Lösungen für Batterien und Mineralien als einen Weg hervor, die Abhängigkeit Europas zu verringern und die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. So soll bis 2030 mindestens 25 Prozent des jährlichen Bedarfs der EU an kritischen Rohstoffen durch Recycling gedeckt werden.

Als weitere Möglichkeit zur Verringerung der Abhängigkeit verweist die Kommission auch auf die schwedischen Mineralvorkommen. Schweden ist eines der wichtigsten Bergbauländer der EU und verfügt über Kobalt, Graphit und verschiedene Seltene Erden. Ein verstärkter Abbau könnte sowohl Einnahmen als auch Arbeitsplätze schaffen, insbesondere in dünn besiedelten Gebieten.

Auch die Grünen befürworten inzwischen einen Ausbau des Bergbaus in Schweden. Hauptargument ist dabei, dass dies neben einer Verringerung der Abhängigkeit von Rohstoffen auch für die Klimawende erforderlich sei. In einem Interview mit „Affärsvärlden“ sagte die wirtschaftspolitische Sprecherin der Grünen, Janine Alm Ericson, dass man „wahrscheinlich“ weitere Bergwerke eröffnen müsse. Diese müssten dann aber stets einer Umweltverträglichkeitsprüfung unterzogen werden.

Der Abbau von Salz gilt als weniger umweltschädlich im Vergleich zum Abbau von Kupfer, Lithium oder Kohle. Beim sogenannten Lösungsabbau wird Wasser in das Salzlager gepumpt, wo sich das Mineral auflöst. Die konzentrierte Salzlösung wird dann nach oben gepumpt. Wenn Salzlake austritt, können die Chloridwerte im Grundwasser, in Gewässern und auf landwirtschaftlichen Flächen stark ansteigen.

Rickard Arvidsson sieht große Chancen in der Natrium-Ionen-Technologie. Politik und Industrie müssten sich nun rasch entscheiden, um von den genannten Vorteilen auch zu profitieren, zumal auch China begonnen hat, auf diese Technologie zu setzen. Die Entwicklung wird vor allem von Herstellern wie CATL und BYD vorangetrieben. Im vergangenen Februar stellten CATL und Changan Automobile einen Pkw vor, der als das weltweit erste seriengefertigte Elektroauto mit Natrium-Ionen-Batterie beschrieben wurde. Die Batterie hat eine Kapazität von etwa 45 Kilowattstunden und soll laut der chinesischen CLTC-Messung eine Reichweite von bis zu 400 Kilometern bieten.

Die Batterien erreichen 175 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg). Das liegt auf dem niedrigeren Leistungsniveau moderner Lithium-Ionen-Batterien vom Typ LFP. Das Modell Changan Nevo A06 soll auf der Naxtra-Batterie von CATL basieren und noch in diesem Jahr auf den Markt kommen.