Sind wir im goldenen Zeitalter der Batterien angekommen? Le Monde-Bericht

Sind wir im goldenen Zeitalter der Batterien angekommen? Le Monde-Bericht

Angespornt durch den Aufstieg des Elektroautos befindet sich die Industrie der Energiespeicherbatterien mitten in einer Revolution, bei der es nicht nur um den Transport geht. Le Monde- Artikel

Die Batteriefabrik ähnelt eher einem pharmazeutischen Labor als einer Automobilmontage. Der Pilotstandort Nersac bei Angoulême liegt einen Kilometer Luftlinie vom Ufer der Charente entfernt. Das Gebäude (24.000 Quadratmeter) wird von einem riesigen Dach aus Sonnenkollektoren mit Strom versorgt. Im Inneren tragen fast 200 Mitarbeiter weiße Overalls, Mützen, Masken und Handschuhe.

Hier testet die Automotive Cells Company (ACC) die Produktionsprozesse von Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos, mit dem Ziel, drei derzeit im Bau befindliche riesige Fabriken, „Gigafactories“, nach der vom amerikanischen Tesla verbreiteten Terminologie, auszustatten: eine in Frankreich, in Douvrin (Pas-de-Calais), eine in Deutschland, in Kaiserslautern, und eine in Italien, in Termoli.

Der Standort Nersac wurde nicht zufällig gewählt. Es gehört Saft, einem historischen Batteriehersteller, der 2016 Teil von TotalEnergies wurde. Vor drei Jahren stieg Saft in den Autobatteriesektor ein, indem es mit den Herstellern Stellantis und Mercedes-Benz und mit Unterstützung der Franzosen und Deutschen das Unternehmen ACC gründete. Die Fabrik ist mit achtundvierzighundert Meter langen Induktionsöfen ausgestattet, die die berühmte „Tinte“ erhitzen, eine pulverförmige Legierung aus Kobalt-, Mangan- und Lithiumoxiden, die auf Aluminiumfolie „gedruckt“ wird, um eine Reihe von Kathoden zu bilden, eine davon die beiden Elektroden der Batterie. Die andere, die Anode, besteht aus auf einem Kupferblech abgeschiedenem Graphitpulver. Auf diese chemische Phase folgt eine mechanische Phase, die darin besteht, die Elektroden entsprechend den Abmessungen der gewünschten Zelle zu schneiden, und eine abschließende elektrische Phase, die darin besteht, die Zelle zu aktivieren.

Ein Schock für den Arbeitsmarkt

Das ACC ist in voller Entwicklung. Das Unternehmen stellt jeden Tag eine Person in Nersac ein und sein 2021 eröffnetes F&E-Zentrum im Raum Bordeaux beschäftigt bereits über 600 Mitarbeiter. Ein Symbol für die blitzschnelle Beschleunigung in der Welt der Batterien. Die elektrische Batterie wurde sicherlich im 19. Jahrhundert vom italienischen Physiker Alessandro Volta erfunden. Doch das angekündigte Ende des Verbrennungsmotors, das die Europäische Union im Namen des Kampfes gegen die Erderwärmung für 2035 ankündigt, sorgt nun für eine regelrechte Revolution in der Stromwelt.

„Es ist eindeutig das Auto, das den aktuellen Boom antreibt“, bemerkt Christophe Pillot, Direktor von Avicenne Energy, einem Beratungsunternehmen, das sich seit den frühen 1990er Jahren auf diesen Sektor spezialisiert hat. Die Daten sprechen für sich: Die Verbreitung von Elektroautos wird in den nächsten zehn Jahren zu einem jährlichen Wachstum der Batterieproduktion von 30 % führen, ohne dass diesem Szenario etwas entgegenstehen könnte, da es in dieser Phase keine Ersatzenergie gibt.

Die von der Automobilindustrie favorisierte Lithium-Ionen-Technologie, die Ende des 20 Megawattstunden), der Rest verteilt sich auf Blei-Säure-, Nickel-Metallhydrid- und Lithium-Polymer-Batterien. Während im Jahr 2000 Lithium-Ionen-Akkus ausschließlich für Laptops, Telefone und andere elektronische Geräte verwendet wurden, werden 2021 71 % des Marktes auf Elektrofahrzeuge entfallen.

Mechanisch ist das Automobil eine schockierende Beschäftigung. Laut Avicenne Energy schafft die Umstellung auf vollelektrische Fahrzeuge „einen enormen Gewinn“ in den Bereichen Chemie, Robotik, Batteriereparatur, Recycling usw. Es werden mehrere zehntausend Stellen benötigt“, sagt Pillot und zwingt die Autoindustrie zu einer Zwangsumstellung und einem Stellenabbau. Die Herstellung eines Elektroautos würde 40 % weniger Arbeit erfordern als die Herstellung eines Benzinautos.

Skateboards und Zahnbürsten

Alkaline-Zellen, Akkumulatoren, Batterien … Laut Avicenne Energy wird der Weltmarkt für Stromspeicher bis 2021 135 Milliarden Dollar (125 Milliarden Euro) wert sein. Und er ist noch nicht zu Ende. Nach Schätzungen von Reuters wollen Autohersteller auf allen Kontinenten bis 2030 1,2 Billionen Dollar in diesen Sektor investieren. Und die Preise fallen bereits: Die Internationale Energieagentur stellt fest, dass sich der Preis pro Kilowattstunde einer Lithium-Ionen-Batterie zwischen 2013 und 2013 halbiert hat 2022, im weltweiten Durchschnitt.

Viele Sektoren werden davon profitieren: Mobilität außerhalb des Autos (Roller, Fahrräder, Tretroller, Skateboards usw.) und Elektronik (Telefone, Computer, Tablets, vernetzte Objekte wie Smart Meter oder Satelliten), aber auch drahtlose Haushaltsgeräte wie Zahnbürsten, Staubsauger, Fernbedienungen, Alarmanlagen oder tragbare Heimwerker- und Gartengeräte (Bohrmaschinen, Rasenmäher, Kettensägen usw.). Auch das Transportwesen (Züge, U-Bahnen und Flugzeuge) und die Industrie mit ihren Hebe- und Baumaschinen sind betroffen. Gleiches gilt für alle Tätigkeiten, die bei Netzausfall Pufferbatterien benötigen (Krankenhäuser, Rechenzentren). Und alle stationären Geräte im Zusammenhang mit erneuerbaren Energiequellen, die Strom speichern müssen (Windparks, Photovoltaikparks, neue Straßenbeleuchtung mit Solarmodulen, mit Solarmodulen ausgestattete Häuser usw.)

Ein weiterer Umbruch ist die geografische Neuverteilung des Marktes. „Trommeln waren eine asiatische Spezialität. Für ihren Bedarf wollen europäische und amerikanische Autohersteller ihre Lieferanten in der Nähe ihres Heimatortes haben“, erklärt Pillot. Um aufzuholen, was auch eine Frage der Souveränität ist, will Europa bis 2030 23 % der Weltproduktion liefern, gegenüber 7 % im Jahr 2020. Dutzende von Batteriefabrikprojekten wurden angekündigt. Insbesondere die von asiatischen Produzenten, die sich auf dem alten Kontinent niederlassen. Dies ist der Fall bei dem chinesischen Unternehmen Contemporary Amperex Technology Co. Limited, den koreanischen Unternehmen Samsung und LG sowie dem japanischen Unternehmen Panasonic.

Gleichzeitig treten lokale Player auf wie Freyr in Norwegen, Italvolt in Italien und Volvos Partner Northvolt in Schweden, der seit Ende 2021 Europas größte Batteriefabrik betreibt. de-France mit drei im Bau befindlichen „Gigafactories“: in Douai (Norden) innerhalb der Renault-Sparte „Electricity“ die von Envision AESC, einem chinesischen Konzern, der vor fünf Jahren das Batteriegeschäft von Nissan übernommen hat (Produktionsstart Ende 2024). ); In Dünkirchen (Norden) Verkor, ein Start-up, das 2020 in Grenoble gegründet und von Finanzinvestoren und Unternehmen unterstützt wird, darunter Renault (Start-up Mitte 2025); schließlich in Douvrin (Pas-de-Calais), in der Nähe von Béthune, ACC, wo Ende 2023 die ersten Batteriezellen und -module vom Band rollen werden. Ein 800-Millionen-Euro-Projekt, das von der Europäischen Union gefördert wird aufgrund seiner strategischen Bedeutung für Europas Wettbewerbsfähigkeit“, sagt Yann Vincent, CEO von ACC. Unsere Roadmap prognostiziert, dass wir bis 2030 120 Gigawattstunden produzieren können – das entspricht den Batterien von 2,5 Millionen Fahrzeugen in der Größe eines Peugeot 208 oder eines Opel Corsa.

Auf den Batterien „the race is on“

Gleichzeitig mit der Schaffung der Industrie macht die Technologie Sprünge und Grenzen. Saft hat zum Beispiel Pionierarbeit bei der „All-Solid“-Batterie geleistet, bei der der flüssige Elektrolyt (die Substanz, die die elektrische Ladung leitet) durch eine harte Verbindung ersetzt wird, wodurch sich die Energiedichte bis zum Ende des Jahrzehnts verdoppeln kann. Der technologische Kampf wird in erster Linie um die Kathode geführt“, sagt Olga Kergaravat, Ingenieurin für strategische Metalle bei der französischen Agentur für den ökologischen Übergang (ADEME). Jeder hat das schicksalhafte Datum 2035 vor Augen, das das Ende der thermischen Fahrzeuge in Europa markieren wird. Das Rennen hat begonnen!

Während die positive Elektrode (Anode) der Batterie normalerweise aus Graphit besteht, lässt die negative Elektrode (Kathode) mehrere Möglichkeiten zu. Tesla hat sich für die Technologien von Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA), aber auch für Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) und Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) entschieden; seine Konkurrenten bevorzugen nur letzteres. Die Komplexität des Angebots führt zu veränderten Anteilen der verschiedenen Komponenten.

„Derzeit haben NMCs ein 6-2-2-Verhältnis, 60 % Nickel zu 20 % Mangan und 20 % Kobalt. Kobalt, das in Europa kaum verfügbar und immer teurer wird, treibt die aufstrebende Industrie in Richtung 8-1-1 und könnte sogar zu 9-0,5-0,5 führen, um den Anteil von Kobalt zu reduzieren und den von Nickel zu erhöhen“, sagt Frau Kergaravat . Der Wegfall von Kobalt ist jedoch nicht absehbar, da dieser Bestandteil entscheidend zur Sicherheit und Langlebigkeit der Batterie beiträgt. Und dann wird die Zunahme der zu produzierenden Batteriemenge absolut gesehen zu einem Volumenwachstum führen, wodurch die Versorgungsfrage offen bleibt.

„Ein ganzes Ökosystem zum Aufbauen“

Laut Ademe wird der Sektor nur überleben, wenn „Player-Synergien“ zwischen Batterieherstellern, Chemikern und Recyclern geschaffen werden. Der Produktion vorgelagert versucht ACC beispielsweise, sich Metallkäufe mit der belgischen Gruppe Umicore zu sichern, und hat gerade eine Vereinbarung mit Stellantis und der australischen Firma Vulcan unterzeichnet, die Lithium durch Filtern der Sole (Wasser dreimal salziger als Meer) produzieren wird. aus dem für Geothermie (Energieerzeugung durch Erdwärme) genutzten Untergrund im Elsass. Das französische Unternehmen Imerys plant, nach dem Umbau einer Kaolinmine in Allier Lithium abzubauen.

Nachgelagert ist auch die Recyclingindustrie aktiv. Oran (ex-Cogema) hat die Eröffnung einer Fabrik in Bessines-sur-Gartempe (Haute-Vienne) angekündigt. Auch der französische Bergbaukonzern Eramet ist in Zusammenarbeit mit Suez am Start. Die Wette ähnelt der von Veolia, die einen Demonstrator – ein Gerät zur Bewertung der Machbarkeit einer technischen Innovation – in Dieuze (Moselle) hat und in Lunéville (Meurthe-et-Moselle) eine Anlage baut: Sie besteht nicht nur beim Entfernen der Kunststoff-, Stahl- und Kupferkomponenten und aller Verbindungen aus der Batterie, dann beim Schneiden und Zerkleinern der Module, um eine schwarze Masse zu erhalten, aber auch bei der Veredelung durch Hydrometallurgie, um die strategischen Materialien für die Herstellung wiederverwendbar zu machen von neuen Batterien. „Es muss ein ganzes Ökosystem aufgebaut werden, das Partnerschaften mit Akteuren schafft, die es nicht gewohnt sind, diese Art von Material zu produzieren“, betont Jean-François Nogrette, General Manager von Veolia France, zuständig für Sonderabfall.

Nach den neuesten von Ademe gesammelten Daten wurden im Jahr 2020 1,57 Milliarden Batterien und Akkumulatoren mit einem Gewicht von 273.000 Tonnen auf dem französischen Markt in Verkehr gebracht. „Den größten Anteil hat der Automotive-Bereich mit Blei-Säure-Batterien für Starter und Beleuchtung. Antriebsbatterien werden in etwa zehn Jahren wiederverwertet“, beobachtet Frédéric Hédouin, Generaldirektor von Corepile, einer der beiden Umweltorganisationen, zusammen mit Screlec-Batribox, verantwortlich für die Sammlung in Frankreich.

Die Herausforderung nähert sich der Geschwindigkeit eines Meteoriten. Zwischen 2010 und 2021 wurden in Europa 5,7 Millionen Autos mit Lithium-Ionen-Batterien verkauft. „Dies entspricht 2 Millionen Tonnen Batterien, die derzeit im Umlauf sind“, rechnet Frédéric Salin, kaufmännischer Leiter von Snam, einem führenden Recycler, vor. Mit einer Verarbeitungskapazität von 10.000 Tonnen pro Jahr, darunter 1.200 Tonnen Lithium-Ionen-Batterien an zwei Standorten, Saint-Quentin-Fallavier (Isère) und Viviez (Aveyron), plant Snam, seine Automobilkapazität innerhalb von zwei Jahren zu verfünffachen. Und das wird überhaupt nicht reichen. Frisch aus der Wiege kommt die Branche voll auf ihre Kosten.

(Auszug aus der Pressemitteilung von eprcommunication)


Dies ist eine Übersetzung eines Artikels, der am Sat, 21 Jan 2023 06:51:03 +0000 im italienischen Blog Start Magazine unter der URL https://www.startmag.it/energia/rivoluzione-industria-batterie/ veröffentlicht wurde.