Von Nachhaltigkeit zu sprechen gehört zum guten Ton – doch bleibt dabei oft oberflächlich. Denn im Kern geht es darum, Mindestbedingungen menschenwürdigen Lebens auf diesem Planeten dauerhaft zu sichern.¹ Unsere Energieversorgung, der Einsatz von Batteriespeichern, technologische Innovationen und unternehmerisches Handeln sind an diesem Leitbild auszurichten. Dem fühlen wir uns verpflichtet: als Entwicklungspioniere, begeisterte Unternehmer und als Bewohner dieser Erde.

Mehr als eine Worthülse

Nachhaltige Entwicklung ist der ambitionierte Versuch, zwei zentrale Herausforderungen unserer Zeit zusammenzudenken: den Schutz der natürlichen Lebensgrundlagen auf der einen Seite, wirtschaftliche Entwicklung für menschenwürdige Lebensbedingungen auf der anderen.² Denn das eine ist ohne das andere nicht zu haben: Armut und Hunger führen zu Umweltzerstörung, zerstörte Lebensgrundlagen zu elenden Lebensumständen. Dies vor Augen, verpflichtete sich die Weltgemeinschaft auf der Rio-Konferenz 1992 zu „sustainable development", einem globalen Leitbild, an dem sich politisches, zivilgesellschaftliches und unternehmerisches Handeln ausrichten sollte.³

Das Nachhaltigkeitsleitbild ist im Grunde optimistisch: Es ist möglich, die natürlichen Lebensgrundlagen zu bewahren und zugleich menschenwürdige Lebensbedingungen für alle zu schaffen. Allerdings sind wir noch immer weit davon entfernt.⁴ Dazu trägt auch die Verwässerung des Leitbilds in der gesellschaftlichen Debatte bei. Nicht alles, was vage mit Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft „zu tun hat", ist nachhaltigkeitsrelevant. Nicht jede wirtschaftliche Entwicklung ist nachhaltig, nur weil sie Arbeitsplätze oder Wirtschaftswachstum schafft. Was kurzfristig nützlich erscheint, kann sich längerfristig als Nachhaltigkeitsproblem erweisen. Was auf den ersten Blick überzeugt, kann bei genauerer Betrachtung enttäuschen.

Sich an Nachhaltigkeit orientieren heißt also: so zu handeln, dass die natürlichen Lebensgrundlagen und menschenwürdige Lebensbedingungen zugleich gesichert werden können. Falls die Handlungsoptionen hierfür nicht reichen: nach besseren Optionen zu suchen. Gravierende Probleme zu lösen, ohne dadurch neue Probleme zu schaffen. Und bei alledem einen kritischen Geist zu bewahren.

Die Energiewende hin zur Nachhaltigkeit

Unsere Energieversorgung geht mit gravierenden Nachhaltigkeitsproblemen einher: Endliche fossile Ressourcen, in Jahrmillionen gebildet, werden innerhalb von Jahrzehnten ausgebeutet und unwiederbringlich verbraucht. Ihre Gewinnung und Nutzung bedrohen die natürlichen Ökosysteme, insbesondere das Klimasystem und die biologische Vielfalt. Und auch die sozialen Folgen, wenngleich nicht im Mittelpunkt der Debatte, sind beträchtlich. Deshalb ist eine Energiewende hin zur Nachhaltigkeit eines der wichtigsten Projekte gegenwärtiger Politik.⁵ Der Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energiequellen, von einer zentralen zu einer dezentralen Energieversorgung, von Verbrennungs- zu Elektromotoren markiert nicht nur Grundpfeiler dieses Projekts, sondern auch die Größe der anstehenden Herausforderung.

Denn Sonne und Wind, die wichtigsten erneuerbaren Energiequellen, liefern elektrischen Strom nicht stetig, sondern in Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen. Zwar ergänzen sich sonnen- und windreiche Zeiten im Jahresgang, und Phasen mit einer niedrigen Gesamt-Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen sind kurz. Gleichwohl bleibt die Herausforderung bestehen, zwischen einer fluktuierenden Stromerzeugung auf der einen Seite und dem Stromverbrauch in Industrie, Haushalten und Verkehr auf der anderen Seite zu vermitteln.

Batteriespeicher für die Energiewende

Hier kommen Batteriespeicher ins Spiel. Sie können Strom speichern, wenn er im Überschuss produziert wird, und ihn wieder zur Verfügung stellen, wenn die Produktion schwächelt. Und sie können elektrische Energie für mobile Anwendungen zugänglich machen, die – anders als etwa der Schienenverkehr – nicht an das Stromnetz angebunden werden können. Zudem sind Batteriespeicher leicht skalierbar, verfügen über eine hohe Energieeffizienz sowie kurze Reaktionszeiten und haben ein breites Spektrum von teils weniger bekannten Anwendungen ↗, die auf vielfältige Weisen zu einer nachhaltigen Energieversorgung beitragen können. Deshalb gelten sie als zentrales Element für das Gelingen der Energiewende.⁶

Dabei muss im Blick behalten werden, dass auch Batterien Energie und Rohstoffe verbrauchen – bei heutiger Technologie in ganz erheblichem Ausmaß. Zwar treten bei der Batterienutzung nur geringe Speicherverluste von Strom auf, der Energie- und Ressourcenbedarf bei der Batterieproduktion jedoch ist beträchtlich. Hinzu kommt, dass die Akkus am Ende ihrer Lebenszeit umweltgerecht entsorgt werden müssen. All dies bedeutet eine große technologische, politische und wirtschaftliche Herausforderung, denn die für die Energiewende erforderlichen Speichermengen sind immens: Allein die Batteriekapazität, die für eine weitgehende Elektrifizierung der deutschen PKW-Flotte ↗ mit ihren 47 Millionen Fahrzeugen erforderlich ist, dürfte bei weit über 1.000 GWh liegen.

Die Batterie-Massenproduktion von heute kann sich somit als gigantisches Ressourcen- und Entsorgungsproblem von morgen erweisen: Um ein Nachhaltigkeitsproblem zu lösen, wäre ein neues geschaffen worden. Stattdessen müssen auch Batteriespeicher strengen Nachhaltigkeitskriterien genügen. Nur so kann eine echte Energiewende gelingen.

Die Nachhaltigkeitsfalle der Batteriealterung

Nachhaltigkeit hat viele Facetten – auch im Bereich der Batteriespeicher. Vielfach kommen etwa kritische Rohstoffe (z. B. Kobalt) zum Einsatz, die unter inakzeptablen Bedingungen gewonnen werden und deren Verfügbarkeit nicht langfristig sichergestellt ist. Dreh- und Angelpunkt der Nachhaltigkeit von Akkus ist jedoch die Batteriealterung. Bei heutigen Lithium-Ionen-Akkus ist spätestens nach wenigen tausend Ladezyklen das Ende ihrer Nutzbarkeit erreicht. Der alte Akku muss durch einen neuen ersetzt werden, der wiederum unter erheblichem Energie- und Ressourcenaufwand produziert werden muss.

Die Bedeutung der Batteriealterung für Nachhaltigkeit geht jedoch über das Offensichtliche hinaus. Wie schnell Batterien altern, hängt ganz wesentlich von der Ladegeschwindigkeit ab: Langsames Laden schont den Akku, schnelles Laden treibt dessen Alterung voran. Da Schnellladung jedoch zugleich entscheidend für den Nutzungskomfort ist, wird in der Praxis versucht, das Dilemma durch Überdimensionierung der Batterie zu lösen. Denn eine batterieschonende Schnellladung ist durchaus möglich – allerdings nur innerhalb eines engen Ladestand-Korridors. Vergrößert man die Batterie, so vergrößert sich auch die Kapazität des Ladestand-Korridors, die sodann komfortabel schnell geladen werden kann.

Dieser Zusammenhang lässt sich als Nachhaltigkeitsfalle der Batteriealterung bezeichnen: Batteriealterung ist die Wurzel nicht nur der Kurzlebigkeit, sondern auch der Überdimensionierung herkömmlicher Batterien, wie sie aktuell im Bereich der Elektromobilität zu beobachten ist. Sie bestimmt maßgeblich, wie viel Akku pro Anwendungsfall tatsächlich benötigt wird.

Ökobilanzierung: Ein Muss für Batteriespeicher

Die Energiewende hin zur Nachhaltigkeit braucht Batteriespeicher, die dem Nachhaltigkeitsleitbild ebenfalls genügen. Dabei gilt: Die erforderliche Bewertung von Batterien ist nicht einfach, da es – wie immer bei Nachhaltigkeitsbewertungen – um verschiedene Gesichtspunkte und um bisweilen nicht offensichtliche Folgen geht. Allerdings gibt es Methoden, die helfen, umfassende und zugleich transparente Bewertungen vorzunehmen.

Eine zentrale Rolle spielt hierbei die Methode der Ökobilanzierung. Sie analysiert sämtliche Stoff- und Energieströme, die mit der Herstellung, Nutzung und Entsorgung eines Produkts einhergehen – über dessen gesamten Lebenszyklus hinweg.⁷ So werden auch Rohstoffbedarfe und Umweltfolgen transparent und quantifizierbar, die auf den ersten Blick leicht übersehen werden. Am Beispiel des Produkts „Batteriespeicher": Nicht nur die Nutzung der Batterie geht mit relevanten Folgen (z. B. Energieverlusten) einher, sondern auch Produktion und Entsorgung. Nicht nur die Stoff- und Energiebedarfe bei der eigentlichen Batteriezellfertigung sind von Bedeutung, sondern auch bei vorgelagerten Prozessen wie Rohstoffgewinnung und -transport.

Dreh- und Angelpunkt jeder Ökobilanz ist die funktionelle Einheit, auf welche ihre Aussagen bezogen werden. Um Vergleiche sowohl zwischen unterschiedlichen Batterietechnologien als auch zwischen verschiedenen Speicheransätzen (z. B. Wasserstroff) zu ermöglichen, bietet sich als Bezugsgröße die effektiv zwischengespeicherte Kilowattstunde (kWh_eff) an. Dabei handelt es sich um die Energiemenge, die der Speicher für eine tatsächliche Nutzung insgesamt zwischenspeichern kann – über seine gesamte Lebensdauer hinweg. Bislang sind Ökobilanzen von Batteriespeichern nicht Standard. Das muss sich ändern, denn nur so lässt sich der optimale Mix an Speichertechnologien für die Energiewende auf einer ganzheitlichen Basis bestimmen.

Nachhaltige Batterien sind auch wirtschaftlich ein Gewinn

Die Nachhaltigkeitsfalle der Batteriealterung hat auch eine wichtige ökonomische Konsequenz. Vergleicht man einen herkömmlichen Akku mit einem technologisch fortschrittlichen, echt schnellladefähigen Speicher, so muss ersterer für denselben Nutzungskomfort deutlich größer dimensioniert werden als letzterer. Gängige Preisvergleiche, die auf „Euro pro kWh Kapazität" abstellen, werden diesem Zusammenhang nicht gerecht. Der herkömmliche Akku mag auf die kWh bezogen günstiger erscheinen – bezogen auf die tatsächlich nötige Speichergröße allerdings sind neue Technologien aufgrund der geringeren Menge benötigter kWh schon bei den Anschaffungskosten wettbewerbsfähig. Hinzu kommt freilich der ökonomische Vorteil, den die Langlebigkeit eines Batteriespeichers bereits für sich genommen mit sich bringt.

Es zeigt sich: Ökologische und preisliche Vorteilhaftigkeit fallen zusammen, wenn die Nachhaltigkeitsfalle der Batteriealterung vermieden wird. Und der verbreiteten Meinung, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit seien Gegensätze, wird der Boden entzogen.

Der Grüne Feststoffakku. Unser Beitrag zur Energiewende