Vier Millionen E-Fahrzeuge – doch wie entsorgt man die Batterie?

Die Lithium-Ionen-Technik steckt in Elektroautos, E-Bikes und Smartphones: Welche Vor- und Nachteile sie hat.

Der ausgebrannte Tesla in Österreich: Das Wiederentzünden eines scheinbar gelöschten Lithium-Akkus ist auch noch nach Tagen möglich. Foto: Georg Köchler (Zoom.Tirol)

Der ausgebrannte Tesla in Österreich: Das Wiederentzünden eines scheinbar gelöschten Lithium-Akkus ist auch noch nach Tagen möglich. Foto: Georg Köchler (Zoom.Tirol)

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Die Ytterøyningen ist eine kleine Fähre, die im Westen von Norwegen den Auto- und Passagiertransport besorgt. Wie immer mehr Fähren, Schlepper und Fischerboote, die in den empfindlichen Fjordgewässern verkehren, ist sie mit einem elektrischen Antrieb ausgerüstet. Energiespeicher ist ein Paket von Lithium-Ionen-Akkus. Am Abend des 10. Oktober kam es auf dem Schiff zu einem kleinen Brand, der schnell gelöscht war. Der Fall schien erledigt. Doch am anderen Morgen gab es auf dem Schiff plötzlich eine Explosion, die schwere Schäden verursachte. Mehrere Helfer, die giftige Brandgase eingeatmet hatten, mussten verarztet werden.

Nach dem Brand die Explosion: die Fähre Ytterøyningen. Foto: PD

Dass Lithium-Ionen-Akkus von Handys explodierten, ist schon vorgekommen, die Fluggesellschaften haben längst mit Vorschriften für die Passagiere reagiert. Auch E-Autos und E-Bikes sind schon in Flammen aufgegangen, so zum Beispiel im Mai 2018 auf der Autobahn A 2 beim Monte Ceneri. Erst kürzlich machte ein Fall in Österreich Schlagzeilen, weil dort offenbar niemand wusste, wie ein aus­gebrannter Tesla zu entsorgen sei. Dass auch eine gelöschte Lithium-Batterie sehr brisant ist, weiss man ebenfalls. Die Unfalluntersuchungsbehörde NTSB der USA hat etwa einen Fall vom 8. Mai 2018 beschrieben, bei dem Feuer im Unfallfahrzeug sogar zweimal neu ausbrach, einmal beim Abtransport und dann auf dem Werkhof.

Gelöscht und doch gefährlich

Die Feuerwehren kennen das Problem. «Für die Feuerwehr erfordert jeder Fahrzeugbrand ein spezifisches Vorgehen», sagt Urs Bächtold, der Direktor des Schweizerischen Feuerwehrverbandes. Ob Benzin, Diesel, Erdgas, Flüssiggas, Hybrid, Elektro oder Wasserstoff, jede Antriebsart hat ihr eigenes Verhalten. «Die Unterscheidung ist mittlerweile gar nicht mehr so einfach, weil es Dutzende verschiedene Automodelle mit Hybrid- oder Elektroantrieb gibt, die nicht alle entsprechend gekennzeichnet sind», sagt Daniel Junker, Fahrzeugexperte bei der Baloise-Versicherung. Auch Hybrid­fahrzeuge sind zunehmend mit Lithium-Akkus ausgerüstet.

Während Benzin- und Dieselautos zwar brennen, aber nicht explodieren, kann eine Lithium-Ionen-Batterie sehr wohl explodieren. Urs Bächtold weist darauf hin, dass das Wiederentzünden eines scheinbar gelöschten Lithium-Akkus auch noch nach Tagen möglich ist. Der Fall der norwegischen Fähre beweist es. Das Löschen ist bei einem E-Auto schwierig, es genügt nicht, den Zutritt von Sauerstoff zu unterbinden. «Die Elemente im positiven Pol der Batterie enthalten einen hohen Sauerstoffanteil, wodurch eine eigentliche Löschung kaum möglich ist», sagt Urs Bächtold. Es ist sehr viel Wasser nötig, um zu kühlen und die Kettenreaktion zu stoppen, die eine Zelle nach der anderen erfasst. Das aber ist kaum möglich, weil die Batterien oftmals schwer zugänglich sind.

Äusserst schwierig zu löschen: der brennende Tesla. Foto: Georg Köchler (Zoom.Tirol)

Wenn die Batterie eines Elektrofahrzeugs defekt ist, kommt früher oder später eine Auto­abbruchfirma zum Zug. Die Lithium-Batterien müssen sehr sorgfältig gehandhabt und längere Zeit überwacht werden. Bereits eine kleine undichte Stelle kann chemische Reaktionen auslösen, die zu einem schwer kontrollierbaren Brand führen.

Bruno Meier, Spezialist für die Batterieentsorgung beim Recyclingunternehmen Thommen Group, muss auch dem Transport alter Akkus grosse Aufmerksamkeit widmen. Eingesetzt werden Spezialcontainer mit integrierter Löschanlage, für den Camion gelten die Regeln des Gefahrguttransports.

Der Ladevorgang bei einer Batterie ist potenziell gefährlich und sollte nicht etwa unüberwacht in der Wohnung stattfinden.

Die modernen Lithium-Batterien seien im Prinzip nicht gefährlicher als Benzin und Dieselöl, versichern Fachleute. Zwischenfälle sind selten, aber dann oft schwerwiegend. Es könnten bald mehr Probleme auftauchen, wenn die absolute Anzahl der Geräte weiter so stark zunimmt wie heute. Das Joint Research Center, die Forschungsorganisation der EU-Kommission, schreibt, weltweit seien gut vier Millionen Elektrofahrzeuge in Betrieb, in den nächsten zehn Jahren könnte sich der Bestand je nach Szenario auf 50 bis 200 Millionen vergrössern.

Eine massive Förderung der E-Fahrzeuge könnte den Anteil der E-Fahrzeuge, der heute weltweit nur 0,3 Prozent der gesamten Flotte ausmacht, markant erhöhen. Bis zum Jahr 2030, so rechnen die Forscher, könnte sich der Preis eines Batterie­pakets halbieren, was die Verbreitung der E-Fahrzeuge weiter antreiben würde.

Lithium-Ionen-Akkus liefern nicht nur Antriebsenergie in Personenwagen, Bussen und Kleinflugzeugen, stark zugenommen hat der Akku-Einsatz bei den Zweirädern. In der Schweiz war 2018 jedes dritte verkaufte Velo ein E-Bike, 111'000 Stück wurden verkauft, 27 Prozent mehr als im Vorjahr, bei den E-Mountainbikes betrug der Zuwachs sogar 50 Prozent. Entsprechend zugenommen hat die Verbreitung der Lithium-Ionen-Akkus bei den Konsumentinnen und Konsumenten. Der Ladevorgang ist potenziell gefährlich und sollte beispielsweise nicht unüberwacht in der Wohnung stattfinden. Unfälle sind bereits passiert. Vorschriften für die sichere Lagerung der Lithium-Ionen-Pakete gibt es für den Handel keine.

Recycling erst auf Papier

Der Zuwachs der E-Fahrzeuge dürfte, mit einer Verzögerung von einigen Jahren, eine Flut von ausgedienten Akkus zur Folge haben. Ein Recyclingproblem werde es nicht geben, schreibt die Abteilung Technologie und Gesellschaft der Empa. Die richtige Lösung muss allerdings erst noch gefunden werden. Fachleute der Empa und der Stiftung Auto-Recycling prüfen seit diesem Frühjahr die Systeme in anderen Ländern und arbeiten an einer Strategie für die Schweiz.

Viele Fragen sind noch offen. Wieweit können alte Akkus repariert oder für weitere Anwendungen genutzt werden? Muss die Schweiz eigene Recycling­kapazitäten aufbauen? Decken die zurückgewonnenen Rohstoffe die Kosten für die Verwertung, oder braucht es eine Entsorgungsgebühr? Lithium wird beispielsweise derzeit gar nicht zurückgewonnen, der Rohstoff ist zwar nicht unbegrenzt vorhanden und könnte in den nächsten Jahrzehnten knapp werden, die Gewinnung ist aber viel billiger als das Recycling.

Die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie hat dieses Jahr drei Forschern den Nobelpreis für Chemie eingebracht. Seit die erste 1991 auf den Markt kam, hat sie einen Fächer von Produkten ermöglicht, etwa das allgegenwärtige Smartphone und viele andere elektronische Gadgets, die unser Leben verändert haben.

In der Zukunft sollen Lithium-Batterien vermehrt auch ortsfest eingesetzt werden, vor allem als Puffer bei Produktionsschwankungen alternativer Stromerzeugung wie etwa der Windenergie. Für ein Velo genügt ein kleiner Akku. Sollen grosse Passagierschiffe mit Batteriestrom fahren, müssen sehr viel mehr Zellen eingebaut werden als bei der bescheidenen Ytterøyningen. Damit sich keine Katastrophe anbahnt, müssten die Batterien für professionelle Einsätze künftig mit Kühlsystemen ausgerüstet werden, die ein Überhitzen verhindern.

Kein Ende der Entwicklung

Für Akira Yoshino, einen der drei Nobelpreisträger, ist die Entwicklung noch lange nicht am Ende. Als Batterie für Laptops und ähnliche Geräte sei der Lithium-Ionen-Akku heute «ideal», sagte er in einem Interview. Für den Antrieb von Autos dagegen werde es noch etwa fünf Jahre dauern bis zum Idealzustand. Grundsätzlichen Entwicklungsbedarf sehen die Elektrochemiker nach wie vor bei der Brandsicherheit. Die Batterie kann sehr viel Energie speichern und muss entsprechend sicher sein. Das Thema liess deshalb manche Idee scheitern.

Die feuersichere Lithium-Batterie wäre möglich, wenn der Elektrolyt, durch den die Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode und umgekehrt wandern, ein Festkörper wäre. Heute ist es eine leicht brennbare Flüssigkeit, Festkörper-Elektrolyten sind noch nicht praktikabel. Möglich wäre auch ein Ersatz des künftig wohl kostspieligeren Lithiums durch das in grossen Mengen verfügbare billige Natrium.

In der Lithium-Ionen-Batterie werden auch noch weitere Elemente genutzt, die Industrieforscher erproben laufend neue Rezepte. Die Vielfalt der Produkte, es gibt Hunderte von Ausführungen, erschwert das Recycling. Doch die Lithium-Technik hat so viele Vorteile, dass sie sich weiterhin verbreiten wird.

Erstellt: 04.12.2019, 09:13 Uhr

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