Wiederverwendung und Recycling von Elektrofahrzeugbatterien mit Blockchain.

Ausgangslage.

Die Produktion und der Verkauf von Elektrofahrzeugen haben in den letzten Jahren rasant zugenommen. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur stieg ihre Zahl von 2020 bis 2023 von 3,12 Millionen auf 14,65 Millionen, mit jährlichen Wachstumsraten zwischen 41 % und 101 %. Bis 2030 könnten 80 Millionen Elektrofahrzeuge erreicht werden, und die Marktdurchdringung könnte bei 50 % aller Fahrzeuge liegen.

Diese weit verbreitete Verwendung von Elektrofahrzeugbatterien führt zu Millionen Tonnen Batterieabfällen. Elektrofahrzeugbatterien enthalten kritische und gefährliche Stoffe, die schädliche Auswirkungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit haben. In letzter Zeit ist das Recycling von Elektrofahrzeugbatterien effizienter geworden, aber die Sammlung von Batterien in vielen Ländern ist noch nicht effizient.

Werden Elektrofahrzeugbatterien nicht ordnungsgemäß entsorgt und das wertvolle Metall wiederverwendet, führt dies zu einer irreversiblen Umweltverschmutzung und Ressourcenverschwendung. Aufgrund der hohen Kosten des Recyclings und anderer Probleme ist das Recycling ausgedienter Elektrofahrzeugbatterien jedoch sehr aufwendig. Batteriehersteller, Elektrofahrzeug-Hersteller und Batterieverkäufer in der Industriekette sind noch nicht bereit, sich am Recyclingprozess zu beteiligen.

Viele Besitzer von Elektrofahrzeugen interessieren sich nicht für den Verbleib ausgedienter Batterien, und auch die Recycler haben aufgrund der hohen Kosten zu kämpfen. Derzeit werden in China, auf das mehr als 60 % der weltweiten Produktion und des Verkaufs von Elektrofahrzeugen entfallen, nur 30 % bis 40 % der ausgedienten Elektrofahrzeugbatterien auf normalem Wege recycelt. Daher ist es dringend erforderlich, beim Recyclingprogramm für ausgediente Elektrofahrzeugbatterien in Bezug auf Technologie und Management einen Durchbruch zu erzielen.

Wiederverwendung und Recycling von Elektrofahrzeugbatterien.

Die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien steigt weltweit rasant an. Mit dieser steigenden Nachfrage geht die dringende Notwendigkeit einher, den Lebenszyklus dieser Elektrofahrzeugbatterien transparent zu gestalten und zu optimieren. Leistungsstarke Batterien sind eine Kernkomponente von Fahrzeugen mit erneuerbaren Energien betrieben werden. Sie haben eine typische Leb.ensdauer von 8 bis 10 Jahren. Das bedeutet, dass in den nächsten Jahren eine beträchtliche Anzahl von Batterien ausgemustert werden wird. Der weltweite Markt für das Recycling von Elektrofahrzeugbatterien wird Schätzungen zufolge bis 2030 mehr als 1 Billion Wattstunden betragen. Gelingt es nicht, diese Batterien effektiv zu recyceln und wiederzuverwenden, führt dies zu einer erheblichen Verschwendung von Ressourcen und einer erheblichen Umweltverschmutzung. Daher ist es dringend notwendig, Wege für ein vollständiges und effizientes Recycling und eine Wiederverwendung von verbrauchten Elektrofahrzeugbatterien zu finden.

Lebenszyklus und Recycling.

Der Lebenszyklus und das Recycling hängen weitgehend vom Grad des Verfalls der Batteriekapazität ab. Wenn die verbleibende Kapazität der Batterie auf 60-80 % sinkt, kann für das sogenannte „Second-Life“ eingesetzt werden. Liegt die Restkapazität zwischen 20 und 60 % der ursprünglichen Kapazität, kann die Batterie in einzelne Batterien zerlegt werden, die in Reihe oder parallel für stationäre Speicher verwendet werden können. Fällt die Restkapazität unter 20 %, sollte die Batterie verschrottet und zerlegt werden, um die internen Batterieteile zu erhalten. In diesem Fall muss die Recycling-Methode die Rückgewinnung seltener Metalle sicherstellen.

Ein innovativer Ansatz ist die Blockchain-Technologie.

Blockchain wurde bekannt durch deren Verwendung bei Kryptowährungen und ist eine relativ neue Technologie. Man kann sich Blockchain als dezentrales Hauptbuch vorstellen, das Transaktionen auf sichere, transparente und manipulationssichere Weise aufzeichnet. Die Technologie eignet sich also für Branchen, die auf komplexe Lieferketten und strenge regulatorische Anforderungen angewiesen sind.

Die Blockchain-Technologie stützt sich auf mehrere unabhängige Knoten, um ihr verteiltes Datenbanksystem aufrechtzuerhalten, das alle Arten von Daten im Rahmen von Transaktionen sicher speichern und die gemeinsame Nutzung von Daten mit hoher Sicherheit realisieren kann. So können die Informationen nicht gefälscht oder verfälscht werden, und intelligente Verträge können automatisch ausgeführt werden. Aufgrund der oben genannten Eigenschaften kann die Blockchain den Grad des Vertrauens zwischen den beiden Seiten der Transaktion effektiv verbessern und das Risiko von Transaktionen zwischen Unternehmen vermeiden, wodurch die Komplexität und die Kosten von Transaktionen reduziert werden.

Vorteile der Blockchain-Technologie.

Blockchain bietet Vorteile wie Dezentralisierung, Offenheit, Transparenz und kryptografischen Schutz. Gleichzeitig kann Blockchain die Manipulation von Informationen über Elektrofahrzeugbatterien verhindern. Die Blockchain-Technologie kann genutzt werden, um die Rückverfolgbarkeit der Kapazität von Elektrofahrzeugbatterien mit abnehmendem Nutzungsgrad und die Wiederverwertbarkeit von erneuerbaren Energien zu erreichen. Dies kann durch die Implementierung von intelligenten Verträgen, Konsensmechanismen, Zeitstempeln und anderen relevanten Technologien erreicht werden. Der Einsatz der Blockchain-Technologie kann damit das Vertrauen zwischen Recyclern und Verbrauchern stärken. Mit der Blockchain-Technologie können alle Verkaufs- und Recyclinginformationen von Elektrofahrzeugbatterien in einer geschlossenen Lieferkette aufgezeichnet werden. Die Informationen können anhand des Zeitstempels im Block zurückverfolgt werden, um Transparenz und Informationsaustausch zu gewährleisten. Es sind jedoch gemeinsame Anstrengungen zwischen Herstellern, Importeure, Einzelhändler, Zwei- und Drittverwerter nötig um Lieferketten in eine Kreislaufwirtschaft zu integrieren. Die Verwendung der Blockchain-Technologie für Lebenszyklen von Elektrofahrzeugbatterien ist auf eine starke regulatorische Unterstützung für die Einrichtung von Rückverfolgungsmechanismen und die Gewährleistung eines rechtzeitigen, wahrheitsgemäßen und genauen Hochladens von Rückverfolgungsinformationen angewiesen.

Herstellung.

Die Einführung der Blockchain-Technologie durch die Hersteller von Elektrofahrzeugbatterien hat zwei Hauptvorteile. Erstens ermöglicht sie es, die verbleibende Kapazität und ihre Recyclingfähigkeit eindeutig zu identifizieren. Investitionen in Ressourcen und technologische Lösungen seitens der Hersteller sind nötig, um die Offenheit, Transparenz und Dezentralisierung von Daten zu ermöglichen. In der Vorwärtslieferkette produzieren die Hersteller neue Elektrofahrzeugbatterien aus neu eingekauften Rohstoffen oder aus recycelten Materialien, die aus entsorgten Elektrofahrzeugbatterien stammen. Die in der Blockchain-Technologie enthaltenen Produktionsinformationen gehen dann über den Fahrzeughersteller an den Einzelhandel und so an die Verbraucher weiter.

Second Life.

Auch bei der Zweitverwendung von Elektrofahrzeugbatterien kann die Blockchain-Technologie weitere Daten über den Zustand der Batterie aufnehmen. Die Zweitnutzung von Batterien kann die Gesamtbetriebskosten von Elektrofahrzeugen senken und die Nutzung natürlicher Ressourcen verbessern. Die Zweitnutzung kann je nach Restkapazität (Charakterisierung) und Anwendungen von OEM-Ersatzpacks bis hin zur stationären Energiespeicherung reichen.

Recycling.

In der umgekehrten Lieferkette recyceln Einzelhändler und Drittrecycler Elektrofahrzeugbatterien. Die am Recycling von Elektrofahrzeugbatterien beteiligten Unternehmen können so Zeit und Kosten sparen. Die Technologie der intelligenten Verträge kann die Transaktionsgeschwindigkeit erhöhen. Die Recycling-Unternehmen verkaufen dann die rückgewonnenen Rohstoffe an Produzenten und Batteriehersteller weiter. Auch diese Transaktionen werden in die Blockchain der Kreislaufwirtschaft integriert.

Lebenszyklus und Blockchain für eine neue Kreislaufwirtschaft.

Blockchain könnte einen großen Einfluss auf die Batterieindustrie haben. Denn Blockchain hat das Potenzial, jedes Ereignis im Lebenszyklus einer Batterie festzuhalten wie zum Beispiel der Herstellung von Zellen, der Fahrzeugmontage, des Fahrzeugbesitzes, des Batterieservices, der Zweitnutzung und des Recyclings. So eingesetzt könnte Blockchain das Informationsmanagement rund um die primäre und sekundäre Nutzung, den Transport und das Recycling von Batterien zu verbessern.

Eine Blockchain-Anwendung könnte die Basis der Kreislaufwirtschaft bei Elektrofahrzeugbatterien sein. Informationen über Elektrofahrzeugbatterien werden als unveränderliche Datensätzen registriert, um mehr Sicherheit, Datenschutz und Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten. Durch die Validierung der Sammlung und des verantwortungsvollen Recyclings von Elektrofahrzeugbatterien wird die Versorgung mit wichtigen Metallen und Mineralien für die kommenden Jahre sichergestellt.

Die Wertschöpfungsketten von Elektrofahrzeugbatterien bieten ideale Rahmenbedingungen für eine Kreislaufwirtschaft. Mit Blockchain und IoT lassen sich wertvolle Produkte und Materialien viel kostengünstiger als in der Vergangenheit nachverfolgen. Die Möglichkeiten des Recyclings von wertvollen Materialien und deren Rückführung in die Produktionsprozesse werden dabei wesentlich verbessert. In einer Kreislaufwirtschaft werden Materialien von der Gewinnung über die erste Verwendung und die Wiederherstellung bis hin zum Rückbau und zur Wiederverwendung nachverfolgt.

Am 17. August 2023 trat die neue Batterieverordnung der EU offiziell in Kraft. Die Verordnung legt Anforderungen an die Recyclingquoten von Schlüsselmaterialien in Energie- und Industriebatterien fest, die in Zukunft im Europäischen Wirtschaftsraum verkauft werden sollen.

Ab dem Jahr 2035 soll die Mobilität auf Elektrofahrzeugen basieren. Im Visier ist jetzt schon ein verbessertes Lebenszyklusmanagement von Batterien. Hersteller von Elektrofahrzeugen haben die Notwendigkeit erkannt, Lithium-Ionen-Batterien abzubilden (nicht zu verschrotten), damit sie für die Energiespeicherung wiederverwendet oder zur Metallrückgewinnung recycelt werden können.

Weltweit ist der Recyclingmarkt für Lithium-Ionen-Batterien gewachsen ist jedoch kleinteilig, dezentralisiert und unorganisiert. Viele veraltete Recycling-Methoden müssen dringend reformiert werden. Die Blockchain-Technologie könnte das Potenzial haben, die Kosten zu senken und die Effizienz einer Kreislaufwirtschaft in der Batterieindustrie zu etablieren.

Mit der Blockchain-Technologie könnten nachgelagerte Recyclingunternehmen mit zuverlässigen Batteriedaten versorgt werden, wodurch die Inspektionskosten gesenkt und eine bessere spätere Nutzung gewährleistet würden. Ein Batteriemanagementsystem mit Hilfe von Blockchain könnte Daten einer einzelnen Batteriezelle einschließlich Leistungspegel, Lade- und Entladezyklen sowie Batteriezustand, sicher aufzeichnen um diese dann Recyclingunternehmen zur Verfügung stellen. Die Blockchain-Technologie kann den gesamten Lebenszyklus von Batterien, einschließlich des Produktionsdatums und der Nutzungshistorie, genau aufzeichnen kann und so eine unveränderliche Historie liefern, die sich positiv auf den Umlauf, die Nutzung und das Recycling von Batterien auswirkt. Eine Kreislaufwirtschaft basiert auf Vernetzung und einer große Anzahl von Transaktionspartnern sowie grosse Datenmengen. Blockchain hat das Potenzial, Vertrauensprobleme zu lösen und statistische Daten aus Massendaten zu generieren.

Volvo – erste europäische Elektrofahrzeuge mit Blockchain in Lieferketten für Batterien.

Der schwedische Premium-Automobilhersteller Volvo Cars stellt mit der vollständigen Rückverfolgbarkeit aller zur Batteriefertigung verwendeten Materialien sicher, dass elektrifizierte Volvo Modelle guten Gewissens gefahren werden können. Volvo leistet damit Pionierarbeit und strebt als weltweit erster Automobilproduzent maximale Transparenz an.

Rückverfolgbarkeit in Lieferketten.

Volvo ist sich bewusst, dass die Lieferketten der für Batterien verwendeten Rohstoffe komplex und mit ökologischen, sozialen und Governance-Risiken verbunden sind. Deshalb hat sich Volvo für eine Blockchain-Lösung entschieden. Denn die Rückverfolgbarkeit ist eine Voraussetzung für den Aufbau verantwortungsbewusster Lieferketten. Mit Blockchain kann Volvo Zulieferer in der Lieferkette identifizieren, ihre Leistung bewerten und gute, umweltfreundliche Praktiken fördern.

Verantwortungsvolle Beschaffung von Batterien.

Volvo hat sich zu einer verantwortungsvollen Beschaffung von Batterien verpflichtet. Mit Hilfe der Blockchain-Technologie kann das in Batterien verwendete Kobalt über seine gesamte Lieferkette hinweg, von der Mine bis ins Fahrzeug nachverfolgt werden. Der Einsatz von Blockchain-Technologie wurde dann auf die Lieferketten von Lithium und Nickel sowie auf die Kohlenstoffemissionen in der Batterielieferkette ausgeweitet. Volvo führt ein Prüfprogramm durch, um sicherzustellen, dass Zulieferer in den Lieferketten von Kobalt, Lithium und Nickel die relevanten Standards und Rahmenbedingungen einhalten.

Volvo Blockchain Batterien.

 

Disclaimer / Abgrenzung

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