Jan 13 2022 84 mins 6
Shownotes
Hausmeisterei
Recycling & Substitution
Recycling
Großtechnische Anlagen vorhanden
Automobilindustrie arbeitet Gerüchten zufolge auch an eigenen Standards um das Recycling und den Rückbau zu vereinfachen
Mögliche Techniken
In der Studie alles nochmal genauer beschrieben, grob:
- Mechanische Vorbehandlung (Schreddern)
- Lösungsmittel Behandlung
- Kalzinierung
LI Extraktionsmethoden:
- Pyrometallurgisch
- Hydrometallurgisch
- Elektrochemisch
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2021/ma/d1ma00216c
-> Direct Recycling könnte sinnvoll sein, da hier Materialien aus der Batterie direkt wieder verwendet werden, aber noch in einem frühen Entwicklungsstadium
https://www.nature.com/articles/s43246-020-00095-x.pdf
BASF baut Recyclinganlage für ausgediente Batteriezellen in Schwarzheide (Ost Deutschland)
VW in Salzgitter
Gigafactory des schwedischen StartUp Northvolt
Auch Tesla will recyceln und hat angekündigt zukünftig besser recycelbare Akkus zu verbauen
STEP Szenario der IEA relevant (https://www.iea.org/reports/world-energy-model/stated-policies-scenario-steps)
-> Recycling
Second use von Akkus könnte Recycling drastisch nach hinten verschieben (Economies of scale), auch wenn das eig sinnvoll ist
Im Best Case könnten durch das Batterierecycling 20–23% des kumulierten Bedarfs für Lithium bis 2050 gedeckt werden (8%
für Li metal),
26–44% for Co,
22–38% for Ni
Wer hier weitere in die Tiefe gehen will:
https://www.nature.com/articles/s43246-020-00095-x.pdf
Red Wood Materials -> Ehm Tesla Angestellter der den Aufbau von Recycling Kapazitäten anstrebt
https://www.redwoodmaterials.com/
Substitution
Gradle et al 2015 -> Substituierbarkeit von 41 auf einer Skala 0-100 wobei 100 schlecht ist -> Li Vergleichsweise gut
-> Bei Akkus gibt es einige Technologien die hier je nach Einsatzgebiet möglich sind
-> So gut wie alle nicht Akku Einsatzgebiete substituierbar
Natrium Ionen Zellen
Was bedeutet die Natriumionenzelle von CATL für die Batterielieferkette? Das chinesische Unternehmen CATL stellte auf seiner Online-Veranstaltung Tech Zone seine Natrium-Ionen-Batterietechnologie der ersten Generation sowie seine
AB-Batteriepack-Lösung vor.
Natrium-Ionen-Zellentechnologie eine nachhaltige Alternative zum volatilen Rohstoffmarkt bieten kann, der die Lithium-Ionen-Batterieindustrie bestimmt.
Natrium-Ionen-Batterie ähnlich wie eine Lithium-Ionen-Batterie, aber durch die Verwendung von Natrium anstelle von Lithium ist sie eine potenziell kostengünstigere Alternative.
Genaue Angaben zur Zusammensetzung wurden nicht gemacht, aber CATL wird …
Nickel-Cadmium
LI Ionen Akkus eig Substitut für Nickel Cadminum
https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021.pdf
Brennstoffzelle
Video von Harald Lesch von 2019
damals H2 doppelt so teuer wie Stromer
Die Technologie die am stabilsten und resilientesten ist?
-> Wasserstoff könnte gespeichert werden
- Brennstoffzelle altert nicht -> Stimmt nicht, Brennstoffzelle altert auch -> Erzielbare Leistung sinkt, produziert weniger Spannung -> Wasserhaushalt der Membran -> Membran nutzt ab -> Nutzt nach 8.000 Betriebsstunden circa ab, 400.000 km
- Ineffizienzt -> Stimmt nicht ganz -> H2 zu Energie Umwandlung (25% der Energie “landet am ende im Antrieb”)
-> Beim Akku kein Verlust, da keine Energieumwandlung
-> Aber effizienter als Diesel
-> Heizen im Winter H2 minimal besser, da Abwärme
- Teure Materialien
- 8-10 Gram PGM Brennstoffzelle
- Autokatalysator circa 8 gr
-> Weit verbessert! Legierungen die komplett auf PGm verzichten
- Brennstoffzellen vermeiden die Nutzung von Ressourcen für Akkus
-> Da die Brennstoffzellen stabil arbeiten wollen Akkus im Auto -> Im grunde beides E-Autos
-> Optimierung von E-Autos optimiert auch indirekt H2 Autos!!
Mercedes hat circa 1 Mrd Euro in die Entwicklung von H2 gesteckt
- Ineffizient, da Wirkungsgrad niedrig
-> Brennstoffzelle über 60% Wirkungsgrad
-> Elektrolyse könnte überschüssige Energie aus PV und Wind aufnehmen (okay Akkus auch, aber H2 vermutlich besser speicherbar, transportierbar)
Brennstoffzellen LKWs -> jede verlorene Minute kostet Geld -> H2 Infrastruktur die dann auch von Autos genutzt werden könnten
https://www.youtube.com/watch?v=9ZuRamCqj1
Breaking Lab hat ne gute Übersicht erstellt:
https://www.youtube.com/watch?v=ElbgnYH-jnc
=> @Martin check for wirkungsgrad
Aussage wird im Video nicht ganz klar -> Nicht nachvollziehbar
Urban Mining
Coole Übersicht über die Potentiale (Waste, In Stock, Placed on market)
http://www.urbanmineplatform.eu/composition/batteries/elements
Handel & Weltmarkt
Unterteilung des Handels
Zwischenprodukte:
- Lithium Hydroxide monohydrate
- Lithium Carbonate
und
- Konzentrate (Spodumen)
Eine Übersicht über die gesamten Spezifikationen für den Börsenhandel (Reinheit, usw.)
Bereits im Jahr 2015 war Deutschland weltweit fünftgrößter Nettoimporteur von Lithiumkarbonat.
gehört das nnicht zu förderung?
Mitte der 80er
Seit 1984 wird Lithium im Solebetrieb aus dem Salar de Atacama in Chile gewonnen.
Ende 1995 kostet eine Tonne Lithiumkarbonat real rund 3.000$.
Zwischen 1995 und 2000 wächst das Lithiumangebot der kostengünstigen Solevorkommen,
2000 rum
sodass der reale Preis Anfang 2000 bis auf unter 2.700 $/t fällt.
Mitte der 90er
1996 tritt der weltweit größte Lithiumproduzent SQM in den Markt ein,
1998 beginnt die Lithiumsoleförderung in Argentinien, wodurch die Preise wettbewerbsfähiger werden.
2005–2009: Die wachsende weltweite Nachfrage nach Lithium, besonders für Batterien, führt zu einem stetigen Preisanstieg. Dieser Nachfrageanstieg wurde in diesem Ausmaß nicht von der Industrie antizipiert, sodass etablierte Produzenten nicht in der Lage sind, die Nachfrage in vollem Umfang zu befriedigen. Gleichzeitig führt der hohe Preis vermehrt zu Investitionen in den Ausbau neuer Kapazitäten. Der reale Preis steigt von rund 3.050 $/t auf 6.600 $/t und damit um mehr als das Doppelte an.
2010: Infolge des starken Nachfragerückgangs 2009 (Weltwirtschaftskrise) sinkt der Preis für Lithiumkarbonat Anfang 2010.
2009 sind die Verkaufszahlen für lithium enthaltende Produkte runter gegangen
Verkaufszahlen für Lithium sind um 15-42% gefallen -> Einige Minen wurden geschlossen
Andere Quelle sagt, dass neue Projekte aufgemacht wurden und daher der Preisverfall entstanden ist
Quelle: Materials critical to the energy industry
Insgesamt Weltwirtschaftskrise 2008 / 2009 hier viele Preisfluktuationen bei Industriemetallen
Neueste Preisdaten der DERA zeigen enormen Preisanstieg in den letzten Monaten (2021)
Preise lithiumhaltige Spodumenkonzentrat seit Jahresanfang fast versechsfacht.
Preise für batterietaugliches Lithiumhydroxid gleichen Zeitraum fast 300 % gestiegen.
2018 Preise für Lithiumkarbonat, Lithiumhydroxid und Spodumen schon einmal Rekordstände.
Beginnenden Boom der Elektromobilität.
Durch hohe Preise viele neue Projekte auf den Markt und Erweiterung der bestehenden Kapazitäten -> massiven Überangebot an Lithium
-> sinkende Preise einige Lithiumproduzenten kürzen Produktion oder stellten ein.
-> reduziertere Angebot & starken Erholung der chinesischen und einem raschen Wachstum der europäischen Nachfrage nach Elektrofahrzeugen -> steigenden Preisen.
Schweinezyklus
Der australische Lithiumproduzent Pilbara Minerals erreichte in einer Auktion am 26. Oktober ein Rekordergebnis von 2.350 US$ die Tonne Spodumeeeeeeen (5,5 % Lithiumoxid).
Vor zwölf Monaten lag der Spodumenpreis unter 400 US$/t.
Lithium-Ionen-Batterien (LIB) für Elektrofahrzeuge Export von China im ersten Halbjahr 2021 gegenüber dem Vorjahreszeitraum um ca. 66 % gestiegen.
Lagerbestände in China für batterietaugliches Lithiumkarbonat sind im August gegenüber dem Vorjahrsmonat um über 90 % gesunken, die für Lithiumhydroxid um rund 66 %.
Lieferketten für Batterierohstoffe sind von den Energiebeschränkungen und Produktionskürzungen in China betroffen gewesen. Da die Kathodenfertigung einen hohen Energieeinsatz erfordert (10.000 — 12.000 kWh pro Tonne Nickelreiche NMC-Kathode), ist diese potenziell von den energiebedingten Kürzungen betroffen. Zuletzt mussten Kathodenproduzenten im September die Produktion einstellen oder drosseln.
Trend: Die hohe Nachfrage nach LIB und die gesunkenen Lagerbestände für batterietaugliche Lithiumverbindungen haben auch weiterhin das Potenzial, die Preise hoch zu halten. Unklar ist weiterhin, wie sich zukünftige Energierationierungen auf die Lieferkette für LIB auswirken werden.
Sehr spannende Quelle die sich mit den Auswirkungen von Preisschocks und dem Zusammenhang zwischen Produktion und Preis auseinander setzt in den Shownotes
Automotive Powerpacks
Kosten für Automotive Powerpacks, US Dollar pro kwh
1995 – 6745
2019 – 156
https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/evolution-of-li-ion-battery-price-1995-2019
Investments in Lithium Abbau
Keine Investment Empfehlung!
Investments sind nötig
z.B. 2017 recht hohe Investments (wir erinnern uns, hohe Preise)
Danach wieder Preisbewegung nach unten -> Investments gehen zurück, insgesamt hohe Volatilität
Hohe Volatilität gut für Spekulanten (wenn es hier einen nennenswerten Terminmarkt gäbe), aber schlecht für Minenbetreiber
Wo wir schon bei Spekulation sind, ich hab meine Masterarbeit darüber geschrieben, ihr könnt ja mal auf Twitter oder per Wire schreiben, ob ich meine Ergebnisse mal vorstellen soll.
Ansonsten Hinweis warum Hedding sinnvoll ist
Nachfrage
Nachfrage Schätzungen 2050
Xu et al. (0.6–1.5 Mt)
Weil et al. (1.1–1.7 Mt)
Hao et al. (0.65 Mt),
Deetman et al. (0.05–0.8 Mt)
Ziemann et al. (0.37–1.43 Mt)
https://www.nature.com/articles/s43246-020-00095-x.pdf
Versorgungsrisiken
bereits drüber gesprochen
For Li and Co, demand could outgrow current production capacities even before 2025.
https://www.nature.com/articles/s43246-020-00095-x.pdf
Aber Produktion von EV hat weit aus weniger teile als internal combustion engine
-> Vertikale Integration -> Ein größerer und etablierter Hersteller -> Bereits von der Fertigungslinie bis zur Lithium Mine
Aber 6x höherer Mineralien Aufwand
Szenario, das die Ziele des Pariser Abkommens erfüllt, steigt der Anteil der sauberen Energietechnologien an der Gesamtnachfrage in den nächsten zwei Jahrzehnten auf fast 90 % für Lithium.
Elektrofahrzeuge und Batteriespeicher haben bereits Unterhaltungselektronik als größten Lithiumverbraucher abgelöst
IEA hat SDS Szenario für den Rohstoffverbrauch gerechnet um das Paris Abkommen Ziel (1,5 Grad) zu erreichen
-> Vervierfachung des Mineralienbedarfs für für saubere Energietechnologien bis 2040
-> Lithium wächst am schnellsten, mit einem Anstieg der Nachfrage um das 40-fache im SDS bis 2040,
-> gefolgt von Graphit, Kobalt und Nickel (etwa 20-25 Mal).
-> Kupferbedarf für Stromleitungen im gleichen Zeitraum mehr als verdoppelt
Quelle: IEA – World Energy Outlook Special Report – The Role of Critical World Energy Outlook Special Report Minerals in Clean Energy Transitions
Benchmark Mineral
Zahlen
Laut Bloomberg EV Outlook 2021
LI Battery Pack Preise sind zwischen 2010 und 2020 um 89% auf 137 USD pro kwh gefallen
-> Materialeinkauf wird weiter eine große rolle spielen, aber neue chemische und verarbeitungsverfahren und das optimierte Packungsdesign sollten für weitere fallende preise sorgen
-> 2020 alleine um 13% gefallen
15 Länder und 31 Städte und Regionen haben den verkauf von Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor eingeschränkt / verboten
Bis 2050 werden schätzungsweise 5.500 bis 8.500 TWh durch EVs mehr verbraucht
Volle Elektrifizierung aller Straßenfahrzeuge würde circa 25% des weltweiten Energiebedarfs in 2050 erfordern
https://about.bnef.com/electric-vehicle-outlook/
Der Markt für Lithium-Ionen-Batterien hat das Potenzial, zwischen 2021 und 2025 um 58,05 Milliarden USD zu wachsen, und die Wachstumsdynamik des Marktes wird sich mit einer CAGR von 32,65% beschleunigen.
Schätzungen der DERA von 2017 lauteten da noch anders
Falls sich der Lithiummarkt vergleichbar zu dem wahrscheinlicheren Angebotsszenario 1 entwickelt (Nachfragewachstum 9,2 % jährlich), ist davon auszugehen, dass sich bis 2025 ein Angebotsüberschuss von ca. 7.900 t Lithium ergeben wird. Bei einem jährlichen Nachfragezuwachs von 7,3 % ergibt sich in diesem Angebotsszenario ein Überschuss von rd. 20.450 t. So hohe Überschussmengen führen wahrscheinlich zu einer zeitlich verzögerten Umsetzung einzelner Projekte bzw. Skalierung der Produktion, um einer Erosion des Preisniveaus entgegenzuwirken. Sollte die Nachfrage jedoch mit 12,8 % zunehmen, ergibt sich im Jahr 2025 ein Defizit von rd. 22.740 t. Diese Situation könnte zu erheblichen Preis- und Lieferrisiken führen.
Investments in Lithium
LithiumThe top-performing commodity of 2021 rose 437%
Beste Performance -> Fossile Brennstoffe, da OPEC-Ölförderkürzungen
2020 Preise für Energierohstoffe eher auf niedrigen Niveau, da der globale Transportverkehr zum Erliegen kam.
Die Nachfrage nach Lithium lag 2021 zum ersten mal über dem Angebot
Laut S&P Global wird sich der Gap noch vergrößern
Daher ist der Preis für Lithium insgesamt um circa 486% auf 43k US Dollar pro Tonne gestiegen TradeEconomics
Auf Platz 2 war übrigens wegen des schlechten Wetters und geringer Ernten in Brasilien Kaffee
https://tradingeconomics.com/commodities
https://tradingeconomics.com/commodity/lithium
Das weltweite Angebot soll dieses Jahr laut S&P Global um 55 % höher sein als 2020.
Laut Internationalen Energieagentur wird die Lithiumnachfrage bis 2040 jedoch um das 40-fache ansteigen müssen, um den Bedarf einer Wirtschaft zu decken, die noch stärker als heute auf Batterien angewiesen sein wird, sowohl für Elektrofahrzeuge als auch für die Energiespeicherung im großen Maßstab.
Dieses Angebot kann wahrscheinlich durch die bestehenden weltweiten Reserven gedeckt werden, und Investoren in China und anderswo investieren Milliarden in neue Lithiumminen.
Das Problem ist, dass die Lithiumproduktion heute extrem wasserintensiv ist und oft die gleichen zerstörerischen Abbaupraktiken wie bei der Kohle verwendet werden. Und obwohl die Preise für Elektroautobatterien im Allgemeinen sinken, könnte Lithium diese Preise in die Höhe treiben, wenn es so teuer bleibt. Es gibt zwar neue, weniger umweltschädliche Abbaumethoden, aber bei so hohen Preisen haben die Batterieentwickler einen größeren Anreiz, Technologien zu entwickeln, die Lithium ganz umgehen.
https://qz.com/2109227/lithium-was-the-hottest-commodity-of-2021/
EV Umweltsünden Mythos (schon behandelt?)
Kritik an EVs
- Batterieproduktion ist Umweltschädlich
Gute Meta Studie zum Thema Life Cycle Analyse zum Energieverbrauch und THG
Emissionen von LI Ionen Batterien Produktion
150-200 kg CO2/kWh
Model S Tesla -> Nur für Akku 17 t CO2 und 18.000 kWh Energie für die Produktion
Strom fürs Fahren, abhängig vom Ländermix / gekauftem Strom
Zum Vergleich: 8l Diesel / 100km -> 80.000 km
-> Andere E-Fahrzeuge oft nur halbso großer Akku
-> Tesla sagt, dass der Strom ausschließlich aus Erneuerbaren kommt -> Bilanz deutlich besser
ABER! 1,5kWh für die Herstellung von 1 Liter Diesel! Ist oben in der Bilanz nicht mit dabei
-> Pumpen (Pipeline), Transport, Tankstelle usw. nicht mit eingerechnet, sehr hohe weitere Emissionen und Kosten! (Allein der Betrieb der Südeuropäischen Pipeline circa 100 GWh pro Jahr, Elektroauto circa 2.200 kWh pro Jahr -> 45.000 EVs theoretisch betreibar)
(FunFact: Martin arbeitet ja in diesem Bereich, und fast überall wo klimaneutral oä drauf steht werden die vorgelagerten Schritte in der Wertschöpfung “vergessen”, Scope 1,2,3)
- Die Rohstoffgewinnung für die Batterie zerstört die Natur
Bereits ja vorher erwähnt, Absinken des Wasserspiegels
- Zu hoher Energieaufwand beim Aufladen
Einige Model-Rechnungen gehen von einer gleichzeitigen Ladung an einer Schnelllade Säule (350kW) aus (Harald Lesch, z.B. Rechnet mit 1.000.000 gleichzeitig angeschlossenen Autos, die außerdem 150.000 km pro Jahr fahren)
-> Wie wahrscheinlich ist das? Wie wahrscheinlich ist es, dass 1.000.000 Autos gleichzeitig Tanken und geht das? Eher langsames Laden z.B. über die Nacht oder beim Arbeitgeber auf dem Parkplatz
-> 150.000 km pro Jahr eig auch eher unwahrscheinlich, zumindest für (private) PKWs
-> EON hat z.B. bereits bestätigt, dass sie mit keinen Problemen rechnen
Gutes Video von BreakingLab
Studie Wie umweltfreundlich sind Elektroautos? vom BMU
https://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Pools/Broschueren/elektroautos_bf.pdf
-> Ergebniss E-Auto über den gesamten Lebenszyklus weitaus besser und prognostiziert, dass die Umweltauswirkungen bis 2030 weiter sinken
Je nachdem wie viel man fährt kann es schon sein, dass ein Diesel weniger CO2 emittiert, aber umso regenerativer die Stromherstellung wird, desto besser schneidet EV ab
14 Seiten Liste wo Li Akkus drin sein könnten:
https://www.gefahrgut-online.de/fm/3576/Lithiumbatterien_allgemein_Geraeteliste.pdf
Zukunft
Nach aktuellem Stand stellen neue Projekte in Australien und Argentinien sowie die geplanten Kapazitätserweiterungen in Australien die wichtigsten Eckpfeiler der Förderung von Lithium im Jahr 2025 dar. Auf diese beiden Länder entfallen etwa 67 % der für das Jahr 2025 geplanten zusätzlichen Produktionskapazitäten.
Abschluss
Infos zu Kobalt -> Wichtiger Rohstoff für Akku Herstellung
ZDF: Kobaltabbau: So schmutzig ist die saubere Elektroauto Zukunft | ZDFinfo Doku
https://www.youtube.com/watch?v=cmeFsYSHuXE
Am ZSW in Ulm arbeiten Forscher am Thema Kobaltfreie Akkus
Mit ganz viel Glück können wir in einer der nächsten Episode zum Thema Kobalt auch hier jemanden interviewen.
