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Allgemein

Das Potenzial für mehr Effizienz in der EV-Batterie-Produktion

By 5. July 2022July 25th, 2022One Comment

In der Produktion gibt es mehrere Gründe, weshalb die Kosten unerwartet höher werden. Es können Maschinen kaputtgehen, sodass schlimmstenfalls die gesamte Produktion stillsteht. Außerdem können die Materialkosten steigen und somit die Kosten der gesamten Produktion erhöhen, wie etwa die Lithium-Preise, die in einem Zeitraum von 5 Jahren von ursprünglichen $9100/t auf bis zu $73.000/t anstiegen. Ein weiteres Beispiel hierfür sind auch die Gaspreise in Deutschland, die sich von durchschnittlichen 7,06 Cent im Jahr 2021 auf durchschnittliche 12,21 Cent pro kWh im Januar 2022 erhöhten. 

Ein weiterer Faktor ist der Ausschuss. Anders als z.B. die Materialkosten kann man diesen allerdings direkt beeinflussen, weshalb die Ausschussquote bei der Gewinnmaximierung besondere Relevanz hat. In manchen Bereichen ist der Ausschuss bereits recht überschaubar, wie zum Beispiel dem Verfahren des Alu-Spritzgusses, wobei die Ausschussquote bei ca. 1,2 % liegt (basierend auf der Aussage eines Industrieexperten auf der EUROGUSS 2022). In anderen Bereichen, wie etwa der Produktion von EV-Batterien, liegt diese aber noch bei durchschnittlichen 5 – 10 %. Das bedeutet signifikante Verluste, verursacht durch Ausschuss in der Produktion. 

 

Die finanziellen und die Umweltkosten

Der Deal zwischen dem Batteriehersteller CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited) und Tesla über insgesamt 45 GWh an LFP Batterien, soll hierfür mal als Beispiel dienen.  Die von Tesla georderten 45 GWh sollen in der Produktion für insgesamt rund 800.000 Autos ausreichen, wobei ein Tesla insgesamt 4 Batteriemodule benötigt. Insgesamt müssen für 800.000 Teslas also 3.2 Millionen Batteriemodule produziert werden. Wenn man hier jetzt die niedrigste durchschnittliche Ausschussquote von 5 % anwendet, ergibt das einen Gesamtausschuss von 168.421 Batteriemodulen, mit einer Gesamtkapazität von 2.368.420 kWh. Von einem durchschnittlichen Preis von 80 $/kWh ausgehend, ergibt das einen Ausschuss mit dem Marktwert von ca. 189.500.000 $, alleinig durch diesen Deal. 

Runtergerechnet wurden pro Tesla ca. 236,5 $ in den Ausschuss, nur durch die Batterieproduktion investiert.

Mal ganz von den finanziellen Aspekten abgesehen, lässt sich auch der größte Teil der von  E-Autos ausgehenden CO₂ Belastung auf ihre Produktion zurückverfolgen, davon 30 – 60 % auf die Produktion von nur der Batterie. Die Menge an ausgestoßenem CO₂ variiert je nach Produktionsstandort und dem Ausbau von erneuerbaren Energien an diesem. Dennoch entstehen während der Produktion von einer E-Auto-Batterie zwischen 61 und 106 kg CO₂ pro kWh. Demnach werden im Verlauf von nur dem Tesla-CATL Deal ca. 144,4 Tonnen CO₂ alleine für den Ausschuss in die Luft gepustet. Da helfen leider auch die recht weit entwickelten Recyclingverfahren nicht, die es Tesla inzwischen erlauben, rund 92 % der alten Batterien zu recyceln.

 

Zusammenfassung

Durch eine ineffiziente Produktion mit einer zu hohen Ausschussquote entstehen also sehr hohe Kosten sowohl für die Produzenten als auch die Umwelt. Auch wenn die Technik dazu noch nicht vollständig ausgereift ist, ist es doch sehr deutlich, was für einen Nutzen ein System zur automatischen Qualitätskontrolle und Datenanalyse hätte, das entstehende Produktionsfehler im Vorhinein erkennen und zur rechtzeitigen Beseitigung dieser beitragen kann. Damit könnte die Ausschussquote auf ein absolutes Minimum reduziert werden (ähnlich wie das Predictive Maintenance schon bei den Stillstandszeiten schafft).

 

Quellen

$9100/t Lithium in 2017

$73.000/t Lithium in 2022

12,21 – 7,06 cent/kWh von 2021 bis 2022 in Deutschland

5 % Defektrate

Tesla CATL Deal

Tesla Batterieaufbau

Batteriepreise

30-60% des bei der Produktion ausgestoßenen CO₂s für die Batterieproduktion

61-106 Kg CO₂ pro kWh

92 % Recycling bei Tesla

(Photo by Simon Kadula on Unsplash)

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