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Studie zur Elektromobilität

Entwicklung für Rohstoffbedarfe und Treibhausgasminderung

14. Dezember 2023, 9:20 Uhr | Iris Stroh

Der Markthochlauf von Pkw mit Elektroantrieb zeigt einen steilen Anstieg der Neuzulassungen bis zum Jahr 2030. Bereits bis 2025 müssen sich die Neuzulassungen von BEV gegenüber dem Jahr 2020 fast verzehnfachen, um das Ziel von 15 Millionen vollelektrischen Pkw im Bestand bis zum Jahr 2030 zu erreichen. Nach 2030 wird der Zuwachs moderater bis die Neuzulassungen von BEV ab 2035 in dem Szenario konstant bei 3,2 Mio. Fahrzeugen pro Jahr. bleiben.

Fahren künftig mehr E-Pkws und -Lkws in Deutschland, steigt der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien stark an. Der Löwenanteil der Batteriekapazität entfällt auf die Elektro-Pkws, zwar brauchen E-Lkws größere Batterien, aber ihre Stückzahlen sind im Vergleich zu den Pkw viel geringer.

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Dennoch: Weil im Straßengüterverkehr mit vergleichsweise wenigen Fahrzeugen sehr viele Kilometer pro Jahr gefahren werden, ist der Klimaschutzbeitrag elektrischer Lkw sehr hoch. Insgesamt können so die jährlichen Treibhausgasemissionen durch den Rückgang der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor bis 2035 um 75 Prozent gegenüber 2020 sinken.

Eine aktuelle Studie des Öko-Instituts im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) analysiert den Rohstoffbedarf bei einer stärkeren Verbreitung der Elektromobilität erstmals insgesamt für den Pkw- und Lkw-Bereich einschließlich der benötigten Infrastruktur und nimmt dabei insbesondere die Verfügbarkeit von Schlüsselrohstoffen in den Fokus.

Batteriekapazitäten und Strombedarf

Die Studie geht von einem deutlichen Anstieg an benötigten Antriebsbatterien aus: Betrug die Batteriekapazität für neue Elektrofahrzeuge – Pkw und Lkw – im Jahr 2020 noch 15 Gigawattstunden (GWh), könnten es 2030 bereits 210 GWh und im Jahr 2035 sogar 270 GWh pro Jahr sein. 2035 entfallen lediglich 12 Prozent der insgesamt benötigten Batteriekapazität auf schwere Last- und Sattelzüge.

Für die Studie wurde ein ambitioniertes Wachstum der E-Fahrzeuge angenommen, um die Rohstoffseite besonders sensibel abbilden zu können. Auch der Strombedarf steigt bei einem dementsprechend nahezu vollständig elektrifizierten Pkw- und Lkw-Verkehr. Da E-Lkw besonders viele Kilometer pro Jahr zurücklegen und der Güterverkehr auf der Straße im gewählten rohstoffsensitiven Szenario auch künftig deutlich wächst, haben sie einen höheren Anteil am zusätzlichen Strombedarf im Vergleich zum Bedarf an Batteriekapazität. In der Gesamtrechnung leisten sie jedoch einen robusten Beitrag zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und damit zur Minderung der Treibhausgasemissionen.

»Die Ergebnisse der Studie zeigen die Relevanz schwerer Nutzfahrzeuge für die Erreichung der Klimaschutzziele im Verkehrssektor«, schlussfolgert Dr. Katharina Göckeler, Expertin für das Nutzfahrzeugsegment des Bereichs Ressourcen & Mobilität. »Ein moderater Mehrbedarf an Antriebsbatterien und Elektromotoren zahlt sich für den Klimaschutz rasch aus, insbesondere, wenn der Trend zu mehr Güterverkehr auf der Straße anhält.«

Rohstoffbedarf und Rohstoffverfügbarkeit

Bei den Rohstoffen dominieren natürlich auch die Pkws den zukünftigen Bedarf im Vergleich zu den Lkws. Dies gilt für das benötigte Lithium ebenso wie für weitere Schlüsselrohstoffe der Antriebsbatterien sowie für Permanentmagnete und Seltene Erden für die Elektromotoren. Die benötigten Rohstoffe für die Herstellung der Ladeinfrastruktur, Oberleitungssysteme, Umspannwerke sowie Erneuerbare-Energien-Anlagen sind im Vergleich zu den Rohstoffen für Fahrzeugkomponenten wie Lithium-Ionen-Batterien, Elektromotoren und Brennstoffzellen zwar nicht marginal, aber insgesamt von geringerer Relevanz.

So steigt der Lithiumbedarf für Batterien in neu zugelassenen Fahrzeugen in Deutschland von gut 1.000 Tonnen Lithium im Jahr 2020 auf rund 25.000 Tonnen im Jahr 2035. Ab 2035 bleibt die Nachfrage auf einem stabilen Niveau oder geht leicht zurück. Auch bei anderen Schlüsselmaterialien wie Nickel, Kobalt oder Graphit wächst der Rohstoffbedarf vor allem bis 2035. Denn im gewählten Szenario sind zu diesem Zeitpunkt bereits fast alle neuen Fahrzeuge elektrisch unterwegs, sogar schwere Nutzfahrzeuge.

Recycling und Diversifizierung der Lieferketten

Hier wird die Rolle des Recyclings aus den Ergebnissen deutlich: Bei konsequenter Umsetzung der kürzlich in Kraft getretenen EU-Batterieverordnung könnten im Jahr 2040 rund 27 Prozent des Lithium- und sogar 45 Prozent des Kobaltbedarfs durch das Recycling von Batterien gedeckt werden.

»Eine Diversifizierung der Lieferketten für Schlüsselrohstoffe und -komponenten inklusive der Hebung von Recyclingpotenzialen sind wichtige Garanten für eine resiliente und nachhaltige Versorgung der stark wachsenden Zulieferindustrie für die Elektromobilität«, meint Dr. Matthias Buchert, Leiter des Bereichs Ressourcen & Mobilität. Zwar bestehen bei den Schlüsselrohstoffen keine physischen Knappheiten an sich, aber die genannten Strategien helfen, auch temporäre Engpässe und Preisausschläge zu begrenzen.

Hintergrund zu den untersuchten Szenarien

Die Studie legt die Pläne der Bundesregierung zugrunde, nach denen bis zum Jahr 2030 rund 15 Millionen vollelektrische Pkw auf deutschen Straßen fahren sollen. Ab 2035 sollen nach Vorgabe der EU nur noch emissionsfreie Pkw und leichte Nutzfahrzeuge innerhalb der EU neu zugelassen werden. In Summe bleiben die Neuzulassungen von Pkw ab dem Jahr 2035 konstant.

Die Szenarien für die zukünftige Entwicklung für Lkws basieren auf Modellrechnungen im Forschungsprojekt »StratES: Strategie für die Elektrifizierung des Straßengüterverkehrs«.