Zukünftige Batteriekosten: Der Erfolg der Mobilitäts- und Energiewende hängt davon ab
Seit Jahren gibt es bei den Kosten von Batterien einen deutlichen Abwärtstrend. Diese Entwicklung ist wichtig, da Batterien als zentrale Bauteile den Großteil der Kosten von Elektrofahrzeugen und stationären Energiespeichern ausmachen. Heute sind diese Produkte noch nicht vollständig wettbewerbsfähig und weitere Batteriekostenreduktionen sind erforderlich, damit eine ökonomisch tragfähige Wende zur Kohlendioxid-neutralen Gesellschaft gelingen kann. Für eine Weichenstellung durch die Politik und Industrie sind möglichst exakte Batteriekostenvorhersagen notwendig. Wissenschaftliche Kostenprognosen für Batteriesysteme kommen zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Für das Jahr 2030 errechneten sie eine Spanne von unter 100 bis über 400 Dollar pro Kilowatt-Stunde. Diese Unsicherheit stellt eine große Herausforderung für die Planbarkeit politischer Unterstützungsmaßnahmen für die Elektromobilität oder für die profitable Gestaltung künftiger Produktportfolios von Fahrzeugherstellern dar.
Ein institutsübergreifendes Forscherteam der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster hat nun im Fachmagazin „Energy & Environmental Science“ eine vergleichende Studie von Batteriekostenvorhersagen aus dem vergangenen Jahrzehnt veröffentlicht. Untersucht wurden mehr als 50 wissenschaftliche Publikationen, die sich mit den Kosten von Lithium-Ionen-, Feststoff-, Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Batterien beschäftigen. Die Vergleichsstudie stellt resultierende Kosten gegenüber und konsolidiert die wissenschaftliche Meinung in einen Kostentrend.
Wissenschaft erwartet weiter sinkende Batteriekosten
Die Ergebnisse zeigen eine übergreifende Erwartung weiter sinkender Batteriekosten, auch unter pessimistischen Rohstoffpreisszenarien: „Lithium-Ionen-Batterien haben ihre Kostengrenze noch nicht erreicht. Die Regression der Systemkostenerwartungen zeigt eine Reduktion auf 70 Dollar pro Kilowatt-Stunde bis 2050 – etwa eine Halbierung gegenüber heutigen Marktpreisen“, erklärt Lukas Mauler vom Institut für betriebswirtschaftliches Management am Fachbereich Chemie und Pharmazie der WWU sowie Porsche Consulting GmbH und federführend bei der veröffentlichen Analyse. Die Wissenschaft erwarte vor allem durch fortschrittliche Batteriematerialien wie Hochenergie- und Hochvolt-Kathodenmaterialien zusätzliche Kostenpotenziale gegenüber heute. Weiterhin unterstreichen die Studien das Potenzial für Post-Lithium-Ionen-Technologien, die heute noch nicht ökonomisch wettbewerbsfähig sind.
Die Bewertung von Batteriekosten hat viele Dimensionen
Je nach Forschungsfrage der untersuchten Publikationen fließen andere Treiber von Batteriekosten in die Bewertung ein. Prof. Dr. Jens Leker, Leiter des Instituts für betriebswirtschaftliches Management, erklärt: „Neben der Batterietechnologie fließen in die Kostenprognosen eine Vielzahl weiterer Kriterien ein. Diese reichen vom Produktionsprozess über Fabrikstandort und -größe bis hin zu Rohstoffpreisszenarien. Ein erheblicher Teil der Vorhersagevarianz kann auf diese Annahmen zurückgeführt werden.“ Die vorliegende Studie brächte die notwendige Transparenz, um Vorhersageergebnisse fachlich beurteilen zu können. Zudem sei ein Wegweiser enthalten, der Forschern erlaube schnell geeignete Studien zu finden und Zusammenhänge besser zu verstehen.
Die detaillierten Ergebnisse der vergleichenden Studie zu Batteriekostenvorhersagen sind als Übersichtsartikel in der Fachzeitschrift der Royal Society of Chemistry „Energy & Environmental Science“ erschienen. Die Autoren sind: Lukas Mauler, Dr. Fabian Duffner, Prof. Dr. Wolfgang G. Zeier (Institut für Anorganische und Analytische Chemie) sowie Prof. Dr. Jens Leker (Institut für betriebswirtschaftliches Management im Fachbereich Chemie und Pharmazie).
Originalpublikation
Lukas Mauler, Fabian Duffner, Wolfgang G. Zeier, Jens Leker (2021): Battery cost forecasting: A review of methods and results with an outlook to 2050. Energy & Environmental Science (2021/08/02), 1754-5692, DOI: 10.1039/D1EE01530C