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Technologische Entwicklung

Steigende Nutzung von Elektrofahrzeugen wird Rohstoffnachfrage steigern

23. Apr 2019
Aneeka Gupta, Associate Director of Research


Im vergangenen Jahr übertrafen die Verkaufszahlen von Elektrofahrzeugen die Durchdringungsrate von 2,3 % in der Automobilbranche.  Strengere Emissionsvorschriften und größere Fortschritte bei Batterietechnologien fördern die Nutzung von Elektrofahrzeugen. Dies könnte sich günstig auf die Nachfrage nach Rohstoffen wie Nickel und Kupfer auswirken.

 

Weiterentwicklung der Batterietechnologie

 

Lithium-Ionen-Batterien sind wegen ihrer hohen Energiedichte die am häufigsten verwendeten Batterien in Elektrofahrzeugen. Diese Batterien enthalten diverse chemische Zusammensetzungen, die verschiedene Kombinationen von Anoden- und Kathodenmaterialien verwenden. Die fünf fortschrittlichsten Technologien, die derzeit in Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden, sind: Lithium-Mangan-Oxid (LMO), Lithium-Cobalt-Oxid (LCO), Nickel-Cobalt-Aluminium (NCA), Nickel-Mangan-Cobalt (NMC) und Lithium-Eisen-Phosphat (LFP). Einige davon, wie zum Beispiel NCA und NMC, zählen zudem zu den am meisten verbreiteten Technologien. Dies wird in Abbildung 1 verdeutlicht.  

 

Abbildung 1: Die fünf am meisten verbreiteten Batterietechnologien auf Lithium-Basis: 

Quelle: Boston Consulting Group (BCG). Stand: Dezember 2018. 

 

Die oben genannten Lithium-Ionen-Technologien können anhand von sechs Dimensionen miteinander verglichen werden: Sicherheit, Lebensdauer, Leistung, spezifische Energie, spezifischer Strom und Kosten. Sicherheit ist bei Weitem das wichtigste Kriterium für Lithium-Ionen-Batterien. Batteriehersteller sind mit dem ständigen Konflikt zwischen Kosten und Sicherheit konfrontiert, weil keine einzelne Technologie bei allen sechs Dimensionen gut abschneidet. Die NCA-Technologie bietet eine hohe Leistung, ist aber mit Sicherheitsproblemen verbunden. Die LFP-Technologie punktet bei der Sicherheit, belegt aber bei der spezifischen Energie einen schlechten Platz. Bei den Batterietechnologien wurden zwar enorme Fortschritte erzielt, aber es gibt keine Technologie, die bei allen sechs Dimensionen gut abschneidet. Forscher, die an Batterietechnologien arbeiten, bemühen sich immer noch, die richtige chemische Zusammensetzung zu finden, die bei allen sechs Dimensionen optimale Ergebnisse erzielt.   

 

Nickelnachfrage wird durch wechselnde Zusammensetzung von Batterien unterstützt

 

Vor dem Jahr 2017 setzten Hersteller vor allem auf eine NMC-Batterie mit gleichen Anteilen von Nickel, Cobalt und Mangan (im Verhältnis von 1:1:1). Nun ändern Batteriehersteller die Zusammensetzung dieser Metalle und bevorzugen einen höheren Nickelanteil. Ein höherer Nickelanteil bietet den Vorteil, dass in den Batterien über lange Strecken mehr Energie bereitgestellt wird und die Batterien ein geringeres Gewicht aufweisen.  Die Lebensdauer dieser Batterien ist allerdings kurz.

 

Abbildung 2: Bevorzugung höherer Nickelanteile in der NMC-Batterie  

 

NMC: Nickel-Mangan-Cobalt, NCA: Nickel-Cobalt-Aluminium, LCO: Lithium-Cobalt-Oxid, LFP: Lithium-Eisen-Phosphat. Quelle: Vale, WisdomTree. Stand: Dezember 2018. 

 

Darüber hinaus reduzieren höhere Nickelanteile auch die Abhängigkeit der Batteriehersteller von Cobalt. Der Großteil des weltweit verfügbaren Cobalts wird in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut. Wegen der politischen Instabilität in dem Land und menschenrechtlicher Fragen im Zusammenhang mit Kinderarbeit unterliegt ein erheblicher Teil der weltweiten Cobaltlieferungen einem Risiko. 

  

Abbildung 3: Entwicklung von Batterietechnologien zugunsten eines höheren Nickelanteils 

 

Quelle: WisdomTree. Stand: Dezember 2018.

 

Laut Roskill und Benchmark Mineral Intelligence (BMI) werden bereits NMC-Batterien mit höheren Nickelanteilen und Verhältnissen von 5:2:3 und 6:2:2 eingesetzt. Hersteller arbeiten zudem daran, NMC-Batterien mit einem Verhältnis von 8:1:1 auf den Markt zu bringen. Da die Anforderungen bezüglich Staub, Feuchtigkeit und Verunreinigung bei NMC-Batterien mit einem Verhältnis von 8:1:1 jedoch äußerst strikt sind, waren die Bemühungen zur kommerziellen Nutzung dieser Batterien bisher vergeblich. Es wird erwartet, dass NMC-Batterien mit einem Verhältnis von 8:1:1 bis 2020 einen erheblichen Anteil am Markt für Elektrofahrzeuge erobern werden. Dies wird von der folgenden Grafik zum Anstieg der Nachfrage nach Nickel untermauert.     

 

Abbildung 4: Erwartete Nickel-Nachfrage wird von der Kommerzialisierung der NMC-Batterien angekurbelt

 

LCO: Lithium-Cobalt-Oxid, LMO: Lithium-Mangan-Oxid, NCA: Nickel-Cobalt-Aluminium, NMC: Nickel-Mangan-Cobalt, LFP: Lithium-Eisen-Phosphat. 

Quelle: McKinsey, WisdomTree. Stand: September 2018. 

Prognosen sind kein Maßstab für zukünftige Ergebnisse und Anlagen jeglicher Art unterliegen Risiken und Unsicherheiten.

 

Kupfer-Nachfrage wird durch Wachstum der Infrastruktur für Elektrofahrzeuge unterstützt

 

Bei Kupfer geht der Anstieg der Nachfrage darauf zurück, dass für ein Elektrofahrzeug mehr Kupfer benötigt wird als für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Ein herkömmliches Fahrzeug erfordert 23 kg Kupfer, ein rein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug hingegen fast 83 kg Kupfer. Das heißt, dass im Vergleich zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor fast 20 bis 60 kg mehr Kupfer verbraucht werden. Für einen rein batteriebetriebenen Elektrobus werden je nach Batteriegröße voraussichtlich nahezu 224 bis 369 kg Kupfer benötigt. Kupfer wird aber nicht nur für das Fahrzeug selbst gebraucht, sondern auch für die Stromerzeugung, das Stromnetz und die Ladestationen. Die Kupfer-Nachfrage ist zum größten Teil zu fast 73 % auf die Fahrzeuge zurückzuführen, zu weiteren 13 % auf die Stromerzeugung für die Netzinfrastruktur und zu 4 % auf den Netzspeicher. Laut der International Copper Association (ICA) wären weitere 100.000 Tonnen Kupfer erforderlich, um die 40 Millionen zusätzlichen Ladestationen auszustatten, die zur Förderung der weltweiten Verbreitung von Elektrofahrzeugen benötigt werden würden. 

 

Abbildung 5: Kupferverbrauch nach Fahrzeugart

 

Quelle: International Copper Association, WisdomTree. Stand: September 2018.

 

Fundamentaldaten unterstützen Kupfer und Nickel 

 

Der Hype rund um Elektrofahrzeuge hat dazu geführt, dass kleinere Elemente wie Lithium und Cobalt in den vergangenen paar Jahren eine stärkere Preisentwicklung verzeichneten als Grundmetalle wie Kupfer und Nickel. 2018 entwickelten sich die Preise für Kupfer und Nickel trotz günstiger Fundamentaldaten wegen der Unsicherheit bezüglich der Handelskriege schwach. Laut den International Study Groups wird 2019 erneut ein Angebotsdefizit bei Kupfer und Nickel bestehen. Seit Beginn dieses Jahres haben Industriemetalle wie Kupfer und Nickel erheblich zugelegt. Zu verdanken war dies der Deeskalation des Handelskriegs zwischen den USA und China. Der langfristige Ausblick für Nickel und Kupfer wird unserer Ansicht nach von den günstigen Fundamentaldaten und der stärkeren Nachfrage der Elektrofahrzeughersteller gefördert.   

 

Abbildung 6: Angebotsdefizit bei Metallen 

 

Quelle: International Copper Study Group (ICSG), International Nickel Study Group (INSG), International Lead and Zinc Study Group (ILZSG), WisdomTree. Stand: November 2018. 

Prognosen sind kein Maßstab für zukünftige Ergebnisse und Anlagen jeglicher Art unterliegen Risiken und Unsicherheiten.

 

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