Entwicklung eines Modells zur Steuerung und Bewertung der Stoff- und Informationsflüsse in einer Advanced Circular Economy am Beispiel der Lithium-Ionen-Traktionsbatterie

Im Zuge der Dekarbonisierung des Verkehrssektors rücken Rohstoffe wie Cobalt, Lithium, Nickel, Mangan oder Graphit verstärkt in den Fokus. Drei dieser fünf Rohstoffe werden durch die Europäische Union als kritisch eingestuft, weil sie zum einen als wirtschaftlich wichtig angesehen werden und zum anderen ein hohes Risiko an Versorgungssicherheit mit sich bringen. Insbesondere die Zirkularität bzw. die Kreislaufwirtschaft von Produkten, Komponenten oder Rohstoffen verspricht in diesem Zusammenhang eine größere Rolle zu Teil werden zu lassen. Gerade im Hinblick auf ökonomische, ökologische oder soziale Dimensionen hat die Kreislaufwirtschaft gegenüber dem klassischen Wirtschaften der Linearen Wirtschaft Vorteile.
Um die Komplexität der Wertschöpfungskette einer an Bedeutung gewinnenden Technologie wie die der elektrisch betriebenen Fahrzeuge beschreiben, modellieren, analysieren zu können, um nach diesen Erkenntnissen handeln zu können, bedarf es nicht minder komplexer Simulationsmodelle zur Erreichung dieser Ziele. Hierzu wurde ein Simulationsmodell auf Basis der Methode System Dynamics zur Berechnung und Darstellung für die Entwicklung der Batterierohstoffe Cobalt, Lithium, Nickel und Mangan in Europa zwischen den Jahren 2010 und 2050 entwickelt. Neben den Fahrzeugklassen PKW, LCV, Busse und LKW ist der Fokus auf die zwei Antriebskonzepte BEV und PHEV sowie die Verwendung verschiedener Zellchemien bzw. Rohstoffzusammensetzungen der Batterien gelegt, deren Marktanteile sich über die Zeit verändern. Darüber hinaus ist ein Augenmerk auf die unterschiedlichen Strategien der Circular Economy gelegt. Insbesondere der letzte Punkt ist von Bedeutung, da eine Entscheidung, welche heute getroffen wird, aufgrund der Langlebigkeit der Batterie negative Effekte auf die gesamte Wertschöpfung haben kann. Das Modell und die Ergebnisse der Arbeit haben daher die primäre Absicht, Handlungsempfehlungen für Entscheidungsträger zu liefern. Da unzureichende Informationen und der fehlende Informationsfluss zwischen allen Marktteilnehmern als grundsätzliches Defizit zur Erreichung der Ziele identifiziert wurde, ist der Einbezug dieser in die Modellierung sowie die Ergebnisse ein zentrales Ziel.
Eine Betrachtung der Wertschöpfungskette der LIB mittels des SD-Ansatzes und unter Einbezug verschiedener Informationen bietet verschiedene Optionen, die es ermöglichen, heutige Entscheidungen qualitativ zu bewerten, unerheblich ob marktwirtschaftliche oder politische. Die Arbeit bietet dafür zahlreiche Ergebnisse sowohl zur generellen Entwicklung der LIB sowie der betrachteten Rohstoffe als auch im Bezug zu der in Kraft getretenen Batterie Direktive und deren wichtigsten Instrumente der Recyclingeffizienz, stoffliche Verwertungsquoten sowie Rezyklateinsatzquoten. Das vorliegende Modell bietet somit eine hervorragende Basis, um es um weitere ökonomische, ökologische und soziale Dimensionen zu erweitern und eine fortlaufende Optimierung der zirkulären Wertschöpfungskette zu erforschen und zu entwickeln.