Im Blickpunkt: Batterien - Schlüsselfaktor einer CO2 - armen Wirtschaft

Batterien sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Als Energiespeicher zur Stromversorgung von Smartphones, Uhren, Taschenlampen oder Laptops sind sie unverzichtbar, weil sie eine bequeme mobile Nutzung dieser Geräte ermöglichen. Wir betrachten Batterien als Selbstverständlichkeit – und sind geradezu „aufgeschmissen“, wenn ein batteriegetriebener Wecker mal nicht klingelt oder der Akku des Handys leer ist. Und obwohl Batterien derart alltäglich für uns sind, ist den wenigsten Menschen die zentrale Funktion bewusst, die sie im Kampf gegen den Klimawandel, im künftigen Energiesystem und beim Übergang zu einer klimaneutralen Wirtschaft in der EU bis 2050 übernehmen können.

Der Energiespeicherung wird angesichts der schwankenden Ergiebigkeit von erneuerbaren Energiequellen eine tragende Rolle bei der Eindämmung des Klimawandels zukommen. Die nächste große Herausforderung besteht deshalb darin, nachhaltige und wettbewerbsfähige Lösungen für die Energiespeicherung zu entwickeln. Bei den Bemühungen der politischen Entscheidungsträger/innen der EU um ehrgeizigere Ziele für die Verringerung der Treibhausgasemissionen sind Batterien stetig in den Vordergrund der Diskussion gerückt, und zwar nicht nur wegen der rasanten Entwicklung der E-Mobilität, sondern auch aufgrund ihres Potenzials zum Ausbalancieren von Angebot und Nachfrage im Elektrizitätssystem.

Saubere Energie und Wettbewerbsfähigkeit

Batterien sind die Speichertechnologie mit den höchsten Wachstumsraten und entscheidend für das Erreichen des EU-Ziels einer Senkung der Treibhausgasemissionen um 55 % bis 2030.

Im Energiesektor erleichtern Speichertechnologien nahezu 40 Systemfunktionen, darunter Stromerzeugung, ‑übertragung und ‑verteilung, und sie begünstigen in Privathaushalten, Gewerbegebäuden und Industrieanlagen EU-weit die Eigenversorgung durch Solaranlagen und andere erneuerbare Stromquellen. Im Bereich der erneuerbaren Energien ist der Beitrag von Batterien besonders wichtig, da Sonne und Wind naturgemäß keine jederzeit verfügbaren Quellen mit konstanter Energieausbeute sind. Batterien können Strom speichern und so die nachts, bei Windstille oder Bewölkung auftretenden Phasen ohne Energiegewinnung aus Wind und Sonne überbrücken.

Im Verkehrssektor dürfte der Anteil batteriebetriebener Fahrzeuge rasant steigen. Bereits heute sind Elektroautos im Hinblick auf die Gesamtkosten mit Benzinfahrzeugen vergleichbar. In der Anschaffung können Elektroautos zwar relativ teuer sein, im Betrieb sind sie jedoch günstiger, da Strom weniger kostet und niedriger besteuert ist als Benzin. Zudem sind Elektrofahrzeuge wartungsärmer. Der Unterschied zwischen Verbrennern und Elektroautos beim Kaufpreis eines Neuwagens wird sich voraussichtlich noch in diesem Jahrzehnt einebnen. Dies dürfte den Kfz-Markt revolutionieren. Neben ihrer Verwendung im Verkehr bieten Elektrofahrzeuge auch zusätzliche Vorteile für die Besitzer von Solaranlagen und belohnen entsprechende Investitionen von privaten, gewerblichen oder öffentlichen Photovoltaik-Nutzern mit niedrigeren Stromrechnungen. Im Prinzip kann Strom aus den Batterien geparkter Autos in Stoßzeiten mit hohen Strompreisen auch für den häuslichen Bedarf genutzt oder sogar gewinnbringend ins Netz eingespeist werden.

Unter Gesichtspunkten des Wettbewerbs ist die Batterieherstellung zunehmend von strategischem Interesse für die Wirtschaft und Gesellschaft der EU. Aus diesem Grund unterstützt und finanziert die EU mehrere Initiativen zur Förderung von Innovationen in der Batterietechnik und ihrer Marktakzeptanz. Bislang waren die verbreitetsten Batterien herkömmliche Blei-Säure-Batterien. Diese dienten vorwiegend zum Anlassen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor oder als Reserve zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung im Falle unvorhergesehener Ausfälle. Die EU hat auf diesem Markt eine starke Position inne, doch infolge des technologischen Fortschritts, sich wandelnder Bedürfnisse und des Booms der Elektromobilität sind nun Lithium-Ionen-Batterien in den Vordergrund gerückt.

Bis vor Kurzem waren nur zwei europäische Unternehmen – Saft aus Frankreich (jetzt Teil des Total-Konzerns) und VARTA aus Deutschland – stark auf Nischenmärkten für Lithium-Ionen-Batterien (z. B. Hörgeräte, Anwendungen in der Raumfahrt) vertreten. Kein europäisches Unternehmen produzierte Lithium-Ionen-Batterien für Massenmärkte; dieser Teil des EU-Marktes wurde von asiatischen Herstellern beherrscht. Diese Situation ändert sich jedoch. Immer mehr Unternehmen bauen Fabriken für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien in Europa:

• Northvolt mit Sitz in der EU erbaut Europas größte Gigafabrik für Lithium-Ionen-Batteriezellen in Schweden und plant eine weitere Gigafabrik in Deutschland.
• Ein von Total und dem Automobilkonzern PSA (Peugeot, Citroen, DS, Opel und Vauxhall) gegründetes Gemeinschaftsunternehmen wird in Frankreich und Deutschland Anlagen zur Serienfertigung von Batterien errichten.
• VARTA plant den weiteren Ausbau der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien in Deutschland und an anderen Standorten.

Gleichzeitig treiben asiatische Unternehmen wie LG Chem, Samsung SDI, CATL und SK Innovation sowie der US-Gigant Tesla extrem ehrgeizige Projekte in verschiedenen EU-Ländern voran.

EU-Maßnahmen im Bereich Batterien

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Der Startschuss für die EU-Industriepolitik im Bereich Batterien fiel 2017, als die Europäische Kommission das Konzept der Europäischen Batterie-Allianz mit Beteiligung von EU-Ländern und Akteuren aus der Industrie vorstellte. Im Mai 2018 wurde ein strategischer Aktionsplan für Batterien angenommen, der den gesamten Prozess vom Hersteller bis zum Endverbraucher abdeckt. Seit Herbst 2019 vereint die Investitionsplattform der Europäischen Batterie-Allianz Interessenträger entlang der gesamten Batteriewertschöpfungskette, um Transaktionen zwischen Beteiligungsunternehmen und Investoren zu beschleunigen.

Zahlreiche unterschiedliche Projekte entlang der Kette, darunter Schnellladestationen, werden von der Europäischen Investitionsbank, der Fazilität „Connecting Europe“ der Europäischen Kommission und dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung finanziert.

Zur Abstimmung der von der EU im Bereich der Batterieforschung und -innovation unternommenen Anstrengungen wurde 2019 die Europäische Technologie- und Innovationsplattform Batteries Europe ins Leben gerufen. Diese Forschungs- und Innovations-Koordinierungszentrale der Europäischen Batterie-Allianz ist das Herzstück der gesamten batteriebezogenen Forschung in Europa. Batteries Europe bringt Batterie-Experten aus Forschung und Industrie sowie nationale und regionale Vertreter/innen zusammen, die gemeinsam unmittelbare Forschungsprioritäten setzen und eine strategische Forschungsagenda festlegen.

Batteries Europe gewährleistet eine kontinuierliche Kommunikation und Koordinierung zwischen den verschiedenen batteriespezifischen Forschungsnetzen, -projekten und -initiativen innerhalb der EU und bereitet detaillierte Forschungs- und Innovationsfahrpläne für verschiedene Segmente der Batterie-Wertschöpfungskette vor.

Dem dringendsten Forschungs- und Innovationsbedarf begegnet die EU durch zwei mit mehreren Milliarden Euro dotierten wichtigen Vorhaben von gemeinsamem europäischem Interesse (Important Projects of Common European Interest – IPCEI), an denen 12 EU-Länder sowie Dutzende von Unternehmen und Forschungseinrichtungen in der gesamten EU beteiligt sind.

Förderung durch die EU – Horizont 2020 und Horizont Europa

Forschung und Innovation werden zwar traditionell vorwiegend von Unternehmen und aus nationalen Haushalten finanziert, die finanzielle Förderung durch die EU wirkt jedoch oftmals als Katalysator und stellt Verbindungen zwischen verschiedenen Akteuren in der gesamten EU her.

Im Zuge des Forschungsrahmenprogramms Horizont 2020 wurden rund 500 Mio. EUR für die Batterieforschung bereitgestellt. Seit 2018 konzentrieren sich alle Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen in Bezug auf Batterien im Rahmen von Horizont 2020 auf ein einziges Arbeitsprogramm. Die Planung der Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen im Rahmen von Horizont 2020 trägt den unterschiedlichen Bedürfnissen der verschiedenen Verkehrsträger und des Energiesektors sowie unterschiedlichen Zeithorizonten Rechnung. Im Unterschied zu batteriespezifischen IPCEI geht Horizont 2020 auch auf die längerfristige Perspektive ein, insbesondere im Rahmen der Initiative Battery 2030+.

Neben den speziell auf Batterien ausgerichteten Projekten im Rahmen von Horizont 2020 besteht eine Reihe von Vorhaben zur Förderung innovativer Methoden der Batterieintegration im Energie- und Verkehrssektor. Beispielsweise beziehen Projekte für intelligente Energiesysteme Batterien auf Erzeugungs-, Übertragungs-, Verteilungs- und Endverbraucherebene ein; sie werden im Rahmen der BRIDGE-Initiative gebündelt.

Der Nutzen von Horizont 2020 wird, auch wenn zwischenzeitlich das Jahr 2021 angebrochen ist, noch mehrere Jahre lang anhalten, da viele Projekte noch andauern bzw. überhaupt erst anlaufen müssen. Außerdem beginnt in diesem Jahr das neue 7-jährige EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation (2021-2027) Horizont Europa. Im Rahmen des Arbeitsprogramms für Klima, Energie und Mobilität wird es die technologische Führungsrolle der EU im Bereich Batterien und Batterieanwendungen noch nachdrücklicher unterstützen.

Zusätzlich zu den offenen Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen leistet die EU mit ihren von der Gemeinsamen Forschungsstelle der Kommission betriebenen modernen Forschungslabors in Petten (Niederlande) und Ispra (Italien) einen direkten Beitrag zur batteriebezogenen Forschung und Innovation.

Nachhaltige Wertschöpfungskette bei Batterien

Die Vorteile der Elektrifizierung können nur dann voll ausgeschöpft werden, wenn die Wertschöpfungskette bei Batterien nachhaltiger wird. Im Dezember 2020 schlug die Europäische Kommission eine Modernisierung der EU-Rechtsvorschriften über Batterien im Sinne der Kreislaufwirtschaft vor. Ein wichtiges Ziel dieser Änderungen besteht darin, neue Vorschriften festzulegen, die sicherstellen, dass die Herstellung von Batterien möglichst geringe Umweltauswirkungen verursacht und dass die dabei eingesetzten Materialien unter strikter Einhaltung aller sozialen und ökologischen Standards gewonnen wurden. Batterien müssen langlebig und sicher sein, und am Ende ihrer Lebensdauer sollten sie wiederaufbereitet oder recycelt und neuen Verwendungen zugeführt werden, damit Wertstoffe in die Wirtschaft zurückfließen.

Als nächsten Schritt bereitet die Kommission derzeit Maßnahmen zur Verwirklichung eines aktualisierten Klimaschutzziels für das Jahr 2030 vor: die Verringerung der Treibhausgasemissionen um netto 55 % gegenüber dem Stand von 1990. Diese Maßnahmen sind im EU-Klimazielplan für 2030 detailliert aufgeführt und umfassen Folgendes:

• ein ehrgeizigeres Ziel für erneuerbare Energien bis 2030
• strengere CO₂-Emissionsnormen für Pkw
• Überarbeitung der Rechtsvorschriften über die Infrastruktur für alternative Kraftstoffe
• neue Vorschriften zur Energiebesteuerung

Dadurch wird die Nachfrage nach Speicheranlagen, insbesondere Batterien, weiter steigen. Die Kommission hat ferner zahlreiche Initiativen in den Bereichen Rohstoffe, Kompetenzen sowie Aus- und Fortbildung auf den Weg gebracht.

Andere Lösungen für die Energiespeicherung

Neben Batterien gilt Wasserstoff als Schlüsseltechnologie für das Erreichen von Klimaneutralität bis Mitte des Jahrhunderts. Die EU und die europäische Industrie widmen daher der Wasserstofftechnologie große Aufmerksamkeit.

Wasserstoff eignet sich zur Energieversorgung in Sektoren, in denen Elektrizität keine Option ist, also z. B. für den Antrieb von Schiffen oder schweren Nutzfahrzeugen im Fernverkehr. Er ermöglicht eine langfristige Speicherung und kann zum Ausgleich variabler Energieströme aus erneuerbaren Quellen eingesetzt werden. In einem integrierten Energiesystem kann Wasserstoff die Dekarbonisierung von Industrie, Verkehr, Stromerzeugung und Gebäuden in ganz Europa unterstützen. Die im Juli 2020 angenommene Wasserstoffstrategie der EU bietet Perspektiven, wie dieses Potenzial durch Investitionen, Regulierung, die Schaffung von Märkten sowie Forschung und Innovation ausgeschöpft werden kann.

Im Rahmen der Programme Horizont 2020 und Horizont Europa unterstützt die EU auch andere Speichertechnologien, darunter Pumpspeicherkraftwerke und thermische Speicherung.

Die EU-Vorschriften über erneuerbare Energien und die Gestaltung des Strommarkts sind technologieneutral und erstrecken sich auf sämtliche (d.h. vorhandene, neu entstehende und noch zu entwickelnde) Speicherformen. Dies wird im Idealfall weitere Forschungen und den Einsatz anderer Speicherarten wie Superkondensatoren, Schwungräder, Druckluftspeicher und kryogene Energiespeicherung fördern.

Die erfolgreiche Entwicklung von Batterien und Speicherkapazitäten in der EU verbindet zwei wichtige Prioritäten der EU, den europäischen Grünen Deal (zur Unterstützung der Energiewende) und den digitalen Wandel. Ziel ist es, dank der fortschreitenden Digitalisierung die qualitativ bestmöglichen Speicherkonzepte und Nutzeranwendungen zu entwickeln.

Weiterführende Links

Energiespeicherung (GD Energie)

Wasserstoff (GD Energie)

Energiespeicherung (GD Forschung)

Industrieallianzen (GD Binnenmarkt, Industrie, Unternehmertum und KMU)