E-Auto-Batterie-Kosten

Was ist eine E-Auto-Batterie?

Die wiederaufladbare Batterie, der Akku, ist eines der zentralen Bauteile des Elektroautos – neben dem Elektromotor, der Kühlung und der Elektronik (Leistungselektronik, Ladegerät, Batteriemanagement-System, etc.).

Die Funktion der Batterie ist es, die elektrische Energie zu speichern. Die Energie kommt aus zwei Quellen: Hauptsächlich extern über das On-Board-Ladegerät aus der Ladestation; sowie intern aus der Energierückgewinnung.

Wesentlich bestimmt wird von der Batterie darüber hinaus auch der Preis des Elektroautos. Der Akku ist die mit Abstand teuerste Einzel-Komponente des E-Antriebs – und daran wird sich auf absehbare Zeit nichts ändern. Aber: Die Preise für E-Auto-Akkus sind in den letzten zehn Jahren um rund 80 Prozent gesunken.

Das naheliegende Ziel der Preisentwicklung ist die Marke von 100 Euro pro kWh Batteriekapazität: damit wäre die Preisparität zu Autos mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren erreicht.

Wie viel kostet eine E-Auto-Batterie?

▶ Preisentwicklung bei Lithium-Ionen-Akkus

Wird ein Produktionsgut in immer größerer Menge hergestellt, sinken die Stückkosten: so will es das Gesetz der Massenproduktion. Neben den positiven Skaleneffekten werden die Kosten für eine Produktionseinheit auch durch technische Fortschritte reduziert; vor allem zu Beginn gibt es eine steile Lernkurve.

Die Batterien in gegenwärtigen Elektroautos sind nahezu ausnahmslos Lithium-Ionen-Akkus. Die Speichertechnologie wird seit Anfang 1990 eingesetzt, damals noch vorrangig in Produkten der Konsum-Elektronik (Videokameras, Digitalkameras, etc.).

In der Autoindustrie ist die Technologie vergleichsweise jung, d.h. es gilt noch ein großes Entwicklungspotential auszuschöpfen – bei der Speichertechnologie wie der Herstellung.

Wie rasant der Fortschritt ist, zeigt die Entwicklung der Produktionskapazitäten und Preise in den letzten Jahren:

▶ 2018 gab es weltweit knapp 40 große Batterie-Produktionsstätten mit einer Kapazität von ca. 230 GWh (eine Gigawattstunde ist eine Milliarde Kilowattstunden).

▶ Bis 2028 soll sich deren Zahl nahezu verdoppeln und die Produktionskapazität auf rund 2.000 GWh verzehnfachen; andere Szenarien gehen bereits für 2025 von einer doppelt so hohen Kapazität aus.

Was kostet der Tausch eines Akkus?

Noch teurer wird es, wenn die Batterie einmal komplett getauscht werden muss. Während der Garantiezeit für den Akku übernimmt die Kosten der Hersteller: wenn die Garantiebedingungen einhalten wurden (Wartungsintervalle eingehalten, keine Umbauten, keine Tiefentladung, etc.). Sonst müssen die Kosten selbst getragen werden.

Für einen Kompletttausch werden derzeit – je nach Hersteller – zwischen 7.000 bis 38.000 Euro fällig: am günstigsten ist der Tausch bei Smart und Honda, am teuersten bei Mercedes-Benz, Hyundai und Volvo. Die meisten Defekte lassen sich aber mit einer Reparatur – dem Tausch eines oder mehrerer Module – beheben; sie ist ungefähr so teuer wie ein Motorschaden. Schäden an der Batterie sind zum Glück aber auch ebenso höchst selten.

Preisentwicklung

▶ Große Preisunterschiede

Bei der Detailanalyse der Marktpreise zeigt sich, dass es bei den gegenwärtigen Lithium-Ionen-Akkus erhebliche Preisunterschiede gibt: je nachdem wo sie hergestellt werden und auf welche Technologie sie setzen.

Bei der Technologie sind es in erster Linie die eingesetzten Aktivmaterialien der Kathode (positiver Pol der Batterie), die die Li-Ionen-Akkus günstiger oder teurer werden lassen. Zurzeit sind drei Aktivmaterial-Kombinationen gängig:

• Nickel-Mangan-Kobalt (NMC)

• Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA)

• Eisenphosphat (LFP)

Akkus mit einer Lithium-Eisen-Phosphat-Kathode waren 2021 um rund 30 Prozent günstiger als NMC-Akkus.

Der niedrigere Preis und die vorübergehende Rohstoffknappheit bei Nickel und Kobalt stoßen gegenwärtig eine Verschiebung an: hin zu einem verstärkten Einsatz von Eisenphosphat.

Manche Marktanalysten gehen für 2023 von einem Marktanteil der LFP-Batterien von über 40 Prozent aus; insbesondere auch in der Kombination mit Magnesium (LMFP), die noch höhere Energiedichten ermöglicht.

Günstige Herstellung in China

▶ Europa hinkt (noch) hinterher

Ein weiterer Grund für diese Verschiebung ist die Herkunft der LFP-Akkus. Sie werden vorrangig in China produziert, zum Beispiel für Tesla, aber auch für BMW. In China sind die Ausbauziele für die Batterieproduktion besonders ambitioniert – wobei der Anteil an der weltweiten Produktion bereits 2016 bei 26 Prozent lag. Weitere wichtige Produktionsstandorte waren bzw. sind die USA mit 32 Prozent, Japan mit 24 und Südkorea mit 12 Prozent (jeweils 2016).

Europa lag bzw. liegt mit rund 6 Prozent weit dahinter – ein Rückstand, der sich auch beim Kostenvergleich zeigt.

Ende 2021 waren Lithium-Ionen-Akkus, die in Europa produziert wurden, um ca. 60 Prozent teurer als jene, die aus China kommen.

Die Preise von Akkus aus den USA liegen um ca. 40 Prozent über jenen aus China.

Ökologische sowie standort- und geopolitische Überlegungen führen in Europa aber gerade zu einem Umdenken. Bis 2028 soll der globale Anteil der in Europa produzierten E-Auto-Batterien auf rund 17 Prozent steigen. Als Vorteile einer Produktion in Europa gelten neben einer geringeren Abhängigkeit gefestigte Lieferbeziehungen und die räumliche Nähe zu den Abnehmern. Dem stehen mögliche Standort-Nachteile durch die höheren Herstellungskosten gegenüber. Allerdings sind rund 70 bis 80 Prozent der Gesamt- Material- und Anlagenkosten, d.h. weitgehend standortunabhängig. Die in Europa höheren Lohn- und Stromkosten tragen deutlich weniger zu den Gesamtkosten bei.

Die höheren Stromkosten in Europa sind jedoch eine gut investiert: in eine bessere Nachhaltigkeit und eine bessere CO2-Bilanz der Batterieproduktion. In China werden bei der Stromproduktion im Mittel derzeit über 1.000 Gramm CO2 pro kWh frei; in Deutschland sind es nur noch rund 450 Gramm.

Ausblick

▶ Preise fallen, Kapazität und Lebensdauer steigen

Eine kräftige Preisreduktion erwarten sich die Batteriehersteller überdies von neuen Batterietechnologien. Sie versprechen deutlich höhere Energiedichten, höhere Lebensdauern und einen erheblich geringeren Energie- bzw. Materialaufwand. Die aussichtsreichsten Kandidaten sind gegenwärtig:

Festkörperbatterien

• Die erwartete Energiedichte kann bis zu 500 Wh/kg (zurzeit 110 bis 150 Wh/kg) betrage. Bisher hapert es bei den Batterien mit festen Elektrolyten aber an der Zyklenfestigkeit.

Metall-Schwefel-Batterien

• Schwefel ist günstig und reichlich vorhanden, die Batterie können theoretisch eine Energiedichte von über 800 Wh/kg erreichen.

Metall-Luft bzw. Metall-Sauerstoff-Batterien

• Hier wird der Strom über eine Reaktion von Sauerstoff und Metall erzeugt. Der Sauerstoff könnte idealerweise direkt aus der Luft gewonnen werden.