Das (mögliche) Problem mit dem Lithium

Wohl kaum ein Bereich ist seit einigen Jahren so stark in Diskussion, wie das Thema um die E-Mobilität. Es gibt viele Befürworter, zu denen ich selbst immer schon gehörte. Es gibt aber auch viele Gegner. Hier wollen wir mal beschreiben, woher große Teile des Lithium herkommen, wofür es benötigt wird, und warum der Abbau aktuell noch nötig ist – um einen echten umweltgerechten Umschwung zu ermöglichen. Ein Vorteil für alle Menschen. Eine echte Win-Win Situation.


Man kann sich ruhig auf dem Kopf stellen. Es wird sich aber dennoch nichts ändern. Wie auch? Wenn es so einfach wäre, würden wir alle auf dem Kopf stehen – nur um z.B. das Wetter zu ändern. Oder die Umwelt. So läuft das aber nun mal nicht. Denn die Dinge entwickeln sich so, wie sie sich entwickeln müssen. Und darum kann man – dies nur am Rande – auch als einzelne Person nicht viel ändern, wenn man sein eigenes Verhalten ändert. Es kann höchstens als Vorbild für andere Menschen dienen. Bestenfalls. Das ist auch ganz okay soweit. Das ist auch so beim Riesenthema „Lithium“ und „Kobalt“. Auf der einen Seite ein Problem. Auf der anderen Seite aber auch eine (riesige) Chance, ein Vorteil für alle Menschen, für die ganze Umwelt, eine echte Win-Win Situation. Wir müssen es nur richtig machen!

Die industrielle Revolution

Um 1850 begann sie mit Dampfmaschinen, welche mühselig über ein Feuer und einen Wasserkessel angeheizt wurden – übrigens ähnlich altmodisch, wie heute noch die Atomkraftwerke funktionieren. Die Technik der Dampfmaschinen ist schön anzusehen. Wirklich keine Frage. Ich finde die Dinger auch ganz okay. Und das ist nicht ironisch gemeint. Aber der Wirkungsgrad ist einfach zu schlecht. Darum haben wir diese Dampfmaschinen nicht mehr. Eigentlich logisch, oder? Die Dinge entwickeln sich nun mal weiter. Und das ist doch auch völlig okay. Oder wollen wir Stillstand? Heute noch so leben, wie vor einigen hundert Jahren? Ehrlich? Na dann herzlichen Glückwunsch. Ich bin da wirklich total tolerant. Wer heute noch so leben möchte, wie vor hunderten von Jahren, soll das gerne tun. Habe ich kein Problem mit. Jeder soll tun und lassen, was er/sie/es möchte. Für mich ist das aber leider nichts. Ich bin Techniker, und liebe die Technik. Auch wenn die nicht immer liebenswert ist.

Pexels Foto Nr. 3976320, Windturbinen
Pexels Foto Nr. 3976320 von Kervin Edward Lara, Windturbinen, Windkraft.
Es nützt alles nichts. Dampfmaschinen sind schön anzusehen, haben aber einen total miesen Wirkungsgrad. Darum gibt es die heute nicht mehr. Und genauso ist es bei Verbrennermotoren. Auch eine schön anzusehende Technik, aber auch mit vielen komplexen Teilen, und mit einem extrem schlechten Wirkungsgrad. Darum gibt es diese Motoren bald nicht mehr. Wir können auch die gefährlichen Atomkraftwerke, und die umweltschädlichen Kohlekraftwerke, welche beide! einen sehr schlechten Wirkungsgrad haben auf Dauer nicht mehr einsetzen. Die Lösung kann nur eine intelligente Verbindung zwischen der Alternativen Energieerzeugung aus Photovoltaik (Sonnenlicht) und Windkraft (Luftdruckunterschiede), gekoppelt mit einer umweltverträglichen Speichertechnik sein. Denn E Motoren in E Autos haben zwar einen genialen Wirkungsgrad von über 90%, aber der Strom muss ja auch irgendwo herkommen. Und das ist gar nicht so schwer, versprochen! Denn so viel Strom ist das gar nicht.
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Jeder Mensch braucht Lithium. Wirklich!

Haben Sie ein Smartphone, einen Notebook, oder andere Kleingeräte? Dann haben Sie darin auch einen Lithiumakku. Ist einfach so. Doch wo kommt das Lithium her, wie wird es abgebaut, welche Umweltschäden können entstehen?

Und wofür braucht man Kobalt?

Heutige Akkus (Stand 2021) brauchen neben Lithium auch Kobalt, und zwar jeweils in etwa rund 10 kg pro Autoakku. Doch der Kobaltabbau ist ebenfalls wie der Lithium Abbau nicht gerade sauber. Abgebaut wird der Kobalt zum Beispiel im Afrikanischem Kongo. Rund 20% findet jedoch mehr oder weniger illegal statt. Die Arbeitsbedingungen sind einfach nur schlecht, und hier sterben auch immer wieder Menschen. Das hier auch die verbotene Kinderarbeit an der Tagesordnung steht, ist klar. Der Mindestlohn im Kongo (am Tag wohlgemerkt!) liegt bei lächerlichen 4,- Euro. Auch wenn es im Kongo für dieses Geld viel mehr Gegenwert gibt, als im Europäischem Raum; es bleibt eine lächerliche Schande. Wir wollen hier keinesfalls einzelne Länder oder deren Menschen schlecht machen. Dies liegt mir schlicht fern. Fakt ist aber, dass die Chinesischen Firmen im Kongo den Hauptabnehmer für Kobalt darstellen. Immerhin wird in China rund 80% Kobalt aufbereitet, und somit ist China ein Monopolist. Hier sollte erheblich mehr Transparenz sein! Der Kobalt darf nur von Erwachsenen Menschen angeliefert werden. Ob jedoch Kinder diesen Kobalt abgebaut haben, stört hier niemandem. Offenbar stört sich daran die (deutsche) Autoindustrie auch nicht so sonderlich. Wie sonst ist zu erklären, dass es kaum Standards für den Kobalt- und Lithium Abbau gibt? Die (deutsche) Autoindustrie tut auch hier so, als sei alles in bester Ordnung; wir produzieren die schönen sauberen E-Autos, und sagen auch; ja, der Abbau der Rohstoffe für die Akkus ist auch sauber. Aber genau das ist Stand 2021 noch immer nicht der Fall. Muss das denn wirklich sein? Muss man leben nach dem Motto; nach mir die Sintflut? Wir sterben doch eh bald, sollen unsere Kinder es richten. Nein, so geht das nicht! Ich persönlich, Jürgen Blumenkamp, bin klarer Befürworter der E Mobilität. Aber bitte nicht auf dem Rücken der Ärmsten der Armen.

Wo wird Kobalt aktuell (Stand 2021) abgebaut?

Jährlich rund 90.000 Tonnen stammen aus dem afrikanischem Kongo, welcher nach China exportiert wird. Das erheblich größere Russland fördert nur 5.900 Tonnen. Es folgen Kanada mit 3800 Tonnen, Kuba mit 4900 Tonnen, Australien mit 4700 Tonnen.

Lithium aus Puna, Argentinien, Süd Amerika

Auf dem südamerikanischem Kontinent, in der Gegend von Chile hat sich im Laufe von millionen von Jahren auf der rund 1800km langen Hochebene zwischen zwei Gebirgsketten viel Lithium angesammelt, denn hier gibt es eine sogenannte Höhlenwüste.

Puna, Argentinien, Süd Amerika
Photo by Pixabay, Puna, Argentinien, Südamerika
Die Hochebene in Argentinien, wo das Lithium abgebaut wird.

Eine geologisch aktive Region auf der Erde

Es brodelt, Vulkanismus und Trockenheit, hier gibt es tonnenweise Lithium. Die Wüstensonne hat über Jahrmillionen die Salzseen eingedampft, und so die Minerale konzentriert. Früher hat man hier nur das Salz abgebaut. Heute wird die Sole (Flüssigkeit) angezapft. In einem Liter dieser Soleflüssigkeit, die wie Wasser aussieht, ist rund 1 Gramm Lithium enthalten. Die Menge für einen heutigen (Stand 2021) Smartphoneakku. Für einen heutigen E-Auto Akku braucht man aber noch rund 10000 Liter, also dann rund min. 10 kg Lithium. Eines der möglichen Probleme ist also der hohe Wasserverbrauch. Auch wenn Wasser vielleicht nicht wirklich verbraucht wird, weil es ja ein Kreislauf ist, so ergibt sich dennoch eine (zumindest vorübergehende) Verlagerung von Wassermengen. Hier gibt es auch eine Industrie, welche das Lithium abbaut. Die Livent Mine ist hier führend. Doch genau dieses Unternehmen möchte keine Interviews geben. Schade eigentlich. Aktuell werden hier rund 6000 Tonnen Lithium abgebaut. Diese Menge reicht für rund 500000 E-Auto Akkus. Die Produktion soll jedoch erheblich gesteigert werden.

Das Abbauprinzip

Ansich muss man „nur“ die Soleflüssigkeit in einem (flachen) See pumpen. Dann verdunstet durch die Sonne die (große Menge) Flüssigkeit, die ja auch Wasser enthält, aber eben auch das Lithium. Übrig bleibt nach einigen Monaten ein ca. 5%iges Lithiumkonzentrat. Leider fehlt das Wasser jetzt an manchen Stellen, denn es ist ja in die Wolkenschicht aufgestiegen. Darunter leiden auch die Landwirte, die ja dann ihre Pflanzen nicht mehr optimal bewirtschaften können. Fakt ist offenbar, dass die Region sowieso sehr regenarm ist. Die Gegner des Abbaus sagen, dass der Abbau des Lithium zum absenken des umliegenden Grundwasserspiegels führt. Die Befürworter sagen; nein, der Abbau ist ein abgeschlossenes System, und hat keinen oder kaum Einfluss auf den umliegenden Grundwasserspiegel. Fakt scheint zu sein, dass der Abbau von Lithium viel Wasser (Süßwasser) in Anspruch nimmt.

Eine Chance für Argentinien?

Generell ist der Lithiumabbau durchaus ein lohnendes Projekt, welche für Argentinien durchaus wirtschaftlich interessant sein kann. Der Abbau von Lithium ist übrigens im Vergleich zum Abbau von Kupfer (oder auch Gold) immer noch erheblich sauberer, und umweltfreundlicher. Auch der energieaufwand ist einigermaßen okay, denn die meiste Energie liefert ja die Sonne beim trocknen der Soleflüssigkeit über einige Monate. Auch dies spricht – ganz allgemein – dafür, zukünftig viel mehr alternative Energie zu nutzen, also Techniken, welche die Energie der Sonne und Ihre Folgeenergien (Wind) nutzen. Denn die Sonne und der Wind schicken keine Rechnung. Ist doch praktisch, oder? Aber dies wollen offenbar viele Menschen nicht wahrhaben, und ignorieren dies.

Die (allgemeine) Industriealisierung

So lange wir die Erde bevölkern, brauchen wir auch Rohstoffe. Wir müssen nur aufpassen, dass wir dabei nicht die Umwelt zu sehr belasten. Denn schon das oberste Gericht hat gerade in 2021 klar gestellt; jedes Land, auch Deutschland hat die Pflicht, die Umwelt zu schützen, und vorausschauend zu planen. Denn unsere Kinder und Enkel wollen hier auch noch leben können auf dieser Erde – ohne im Sommer unendlich schwitzen zu müssen, oder von Überschwemmungen heim gesucht zu werden. Ein weiteres Problem ist auch die Umweltflucht. Dies führt zu Einwanderungen fremder Menschen, auch in Deutschland, einfach weil die Menschen in Ihren Regionen aufgrund der Trockenheit nicht mehr leben können. Mal ehrlich, wem kann man so eine Flucht verübeln? Wir hier in Deutschland würden doch auch auswandern in andere Länder, wenn uns hier das Leben unmöglich gemacht wird. Hier fehlt also schlicht das Verständnis für andere Menschen, was ganz allgemein vermutlich das größte Problem ist. Fakt ist aber auch, dass wir nicht auf Dauer mit Verbrennermotoren (die alte Knattertechnik) durch die Gegend fahren können. Wir können auch nicht mit riesigen Schornsteinen in Kohlekraftwerken die Luft (und auch die Lebewesen) verpesten. Denn das ist auch keine Lösung.

Die Lösung? Der Skandal?

Das größte Problem beim Lithiumabbau ist vermutlich der eigentliche Abbau in den Minen. Denn hier gibt es praktisch keine Kontrollen. Die Firmen lassen aktuell ja nichtmal Reporter in Ihre Produktionen reinschauen. Dies alleine „stinkt“ zum Himmel. Hier muss viel mehr Druck von der Allgemeinheit ausgeübt werden. Und dieser Druck wird kommen, keine Frage. Denn man kann sich nicht auf Dauer ducken. Irgendwann kriegt man einen auf dem Deckel. So müssten sich alle Akkuhersteller, welche ja immer noch das Lithium brauchen für Ihre Akkus, zusammen tun, und knallharte Standards durchsetzen. Aber da haben die aktuell wohl noch kein großes Interesse dran. Schade, sehr schade 😦 Aber dieser Punkt des Interesses wird noch kommen!

Vielen Dank sagt Jürgen Blumenkamp für Ihre Lesegeduld. Hier noch ein paar Links zum Thema „Lithium“, und zum angesprochenen Umwelturteil.

Wikipedia, Abbau von Lithium.

Das oben angesprochene Oberste Gericht zu Umwelturteil.

(Smartphone) Akku ständig leer. Ursachen und Lösungen.

Wenn der (Smartphone)Akku ungewöhnlich schnell leer ist, er also keinesfalls einen (Arbeits)Tag durchhält, kann das verschiedene Gründe haben. Ich liste hier mal alle möglichen Gründe auf. Fluchen hilft übrigens nicht weiter 🙂


Es ist schon nervig. Man hat sich an die moderne Technik (Smartphone) gewöhnt, und erwartet wie selbstverständlich eine Ladezeit von fast leer auf voll innerhalb von 10 Minuten – und das der Akku dann auch den ganzen Tag durchhält. Sowas ist heute noch nicht möglich, zumindest nicht was die Ladezeit angeht. Da die Entwicklung nicht stehen bleibt, sind sehr kurze Ladezeiten und mehrtägige Nutzungszeiten wohl schon bald möglich…

Lipo Akku Ladestand
Pixabay, Nr. 1688883. Wenn der Akku vom Smartphone einfach nicht durchhalten will, gefühlt nur wenige Stunden hält, so kann das (abstellbare) Ursachen haben… Fluchen hilft aber leider nicht weiter 🙂
Das Problem; der Akku wird schnell leer. Aber warum, um alles in der Welt?

Die Gründe

Smartphone Akkus werden zwar immer leistungsfähiger. Aber der Stromverbrauch der Geräte steigt oft schneller als die Akkus leistungsfähiger werden; zunächst brauchen die modernen Smartphones immer mehr Strom, weil sie bessere Displays haben, schnellere Prozessoren, mehr und umfangreichere Anwendungen (Apps) installiert sind, und leistungsfähigere Betriebssysteme (z.B. Apple iOS oder Google Android) im Einsatz sind. Auch wenn es hier und da (Strom)Optimierungen gibt, ist die Aufgabe eines Akkus nicht immer einfach. Ein Akku ist kein Tank, den man mal eben mit „Sprit“ befüllen kann, sondern ein komplexes chemisches Bauteil – dessen Leistung von vielen Faktoren abhängig ist. Ich habe hier mal einige Hinweise zur optimalen Nutzung gegeben, die sich an der aktuellen Wissenschaft orientieren.

Akkutemperatur

Ein Akku besteht vereinfacht aus zwei Elektroden welche in einem Dielektrikum (eine chemische Schicht) stecken. Eine herkömmliche Batterie (z.B. nicht aufladbare Zelle, Knopfzelle, Micro, Mignon) gibt bei einer Aufwärmung plötzlich wieder halbwegs Energie frei. Dies liegt daran, dass eine erhöhte Temperatur die chemischen Prozesse beschleunigt. Tatsächlich kann man sogar herkömmliche (Alkali-Mangan) Batterien, welche nicht aufladbar sind, dennoch mit geeignetem Ladegerät/Auffrischer einige Male wieder recht gut „beleben“. Bei einem Li-Ion Akku ist die Temperatur sehr wichtig. Große Akkus (z.B. in E Autos, oder in Hausspeichern) werden sogar aktiv temperiert. Zu hohe und zu niedrige Temperaturen sind ein Prolem. Die Temperatur des Akkus sollte generell zwischen 15 und 25 Grad Celsius liegen.

Akku richtig lagern (bei Nichtnutzung)

Die Lagertemperatur sollte im Bereich von ca. 15 bis 20 Grad Celsius liegen. Akkus sollten bei einer bekannten Lagerung über Monate nicht im Vollzustand gelagert werden, sondern max. zu 80 % aufgeladen werden. Nach ca. 4 Wochen sollte der Ladezustand kontrolliert werden, und ggf. erneut auf max. 80% nachgeladen werden.

Akku Schnellladung

Die Akkuentwicklung geht weiter. Aber es handelt sich um chemische Prozesse beim aufladen. Und diese können (heute) noch nicht beliebig beschleunigt werden. Beim sehr schnellen aufladen wird der Akku zwar schneller voll, hat oft aber nicht die gleiche Ausdauer, wie beim „normal-schnellen-laden“. Und der Akku wird auch wärmer, was aber nur bedingt ein Problem ist. Darum sollte ein Akku – auch wenn er schnellladefähig ist – idealerweise nicht (sehr) schnell geladen werden. Der Ladevorgang sollte – Stand 2020 – bei einem Li-Ion (Lithium Ionen) Akku, welcher heute üblicherweise in einem Smartphone zum Einsatz kommt, nicht schneller als rund 1 Stunde – eher weniger schnell – erfolgen. Dies schont den Akku. Wie gesagt, die Akkus werden auf Dauer immer leistungsfähiger, und können sicher demnächst auch problemlos schneller geladen werden. Der Wirkungsgrad eines üblichen Li-Ion Akkus liegt bei gut 80%.

Akku ist nicht gleich Akku

Es versteht sich von selbst, dass der Akku eines günstigen Smartphone, welches (Stand 2020) neu rund 150,- Euro kostet, niemals so hochwertig sein kann, wie der Akku eines Luxus-Smartphones, z.B. ein Apple iPhone der neuesten Generation, oder z.B. ein hochwertiges Google Pixel. Gründe für eine schnelle Akkuentladung kann aber auch ein verbrauchter oder gar defekter Akku sein. Gute Akkus halten bei guter Benutzung leicht mehr als 3 Jahre. Viele Li-Ion Akkus halten sogar 10 Jahre und länger. Freilich ist die speicherbare Energiemenge reduziert nach rund 10 Jahren, zum Beispiel auf 80% der ursprünglichen Kapazität. Auch der Innenwiderstand geht hoch. Die heutigen Li-Ion Akkus haben eine typische Lebensdauer von min. 1000 Zyklen. Der Akku kann also min. 1000 mal entladen werden. Der Zyklus bezieht sich also auf das entnehmen der gesamten Ladeenergie. Diese muss aber nicht auf einmal entnommen werden. Sie darf zwischendurch auch nachgeladen werden. Ist der Akku zu 80% gefüllt, und wird bis 30% entladen, dann ist das 1/2 Zyklus.

Wie lädt man einen Li-Ion Akku richtig?

Bei einem hochwertigen Smartphone spielt es (eigentlich) keine Rolle, ob Sie den Akku erst laden, wenn er schon ziemlich leer ist, oder ob Sie ihn schon aufladen, wenn noch 70% verfügbar ist. Ebenfalls spielt es (eigentlich) keine Rolle, ob der Akku mit 2 C schnell, oder mit 1 C (1 C = 1 x Capazität/Kapazität = eine Stunde von fast leer bis voll) normal schnell geladen wird. Aber einfache Smartphones haben nicht immer eine intelligente Ladeelektronik. Hinzu kommt der nicht so hochwertige Akku. Was man aber immer tun kann, wenn es Ladehemmungen gibt; gerade bei einfachen Smartphones und einfachen Akkus sollte man den Akku nicht auf 100% aufladen, sondern nur auf max. 90%. Tatsächlich gibt es zum Beispiel bei Apple iPhones eine Abschaltautomatik, welche bei 80% den Ladevorgang stoppt. Weiter sollte man das Smartphone nicht ständig am Ladeanschluss belassen, nur um zu erreichen, dass der Akku dann „jederzeit“ voll ist. Genau das ist leider akkuschädlich. Aber auch der Start der Ladung sollte nicht unter 20% Ladestand liegen. Denn zu tief entladene Akkus nehmen auch Schaden. Der Batterieforscher Tobias Placke vom MEET (Münster Electrochemical Energy Technology) begründet dieses engere Fenster der Akkunutzung mit einer geringeren Belastung aller Akkukomponenten. Einen Memory-Effekt tritt übrigens bei Li-Ion Akkus nicht auf.

Auch die Anwendungen sind ein Problem

Wer z.B. viele Anwendungen neben den sowieso schon im Betriebssystem enthaltenen installiert, und diese auch so konfiguriert, dass ständig in Echtzeit Benachrichtigungen gemeldet werden, sorgt so schon dafür, dass viel mehr Strom aus dem Akku bezogen werden muss. Die Folgen sind ein schnell entladener Akku. Stellen Sie bei den unbedingt benötigten Anwendungen also ein, wie diese sich verhalten sollen, zum Beispiel der Benachrichtigungen betreffend. Idealerweise sollten Sie die Anwendung sogar beenden, wenn Sie sie nicht benötigen. Weiter können Sie auch unnötige Funktionen (die nicht immer benötigt werden) ausschalten. Das kann z.B. ein WLAN Empfang sein, oder der Bluetooth Kontakt, oder die Hotspot Funktion. Ebenfalls können Sie beim Smartphone den sog. Energiesparmodus aktivieren. Hier muss aber beachtet werden, dass u. U. einige Funktionen beim deaktivieren zu anderen Funktionseinschränkungen führen. Diese Maßnahmen können sich aber dennoch lohnen. Denn ist einfach genial, wenn man auch ein älteres Smartphone problemlos vom frühen Morgen bis zum späten Abend nutzen kann.

Wenn Sie die obigen Hinweise beachten, werden Sie schon am nächsten Tag bei Ihrem Smartphone beobachten, dass der Akku deutlich länger hält – nämlich locker bis zum späten Abend.

Vielen Dank für das Lesen, Ihr/Euer Jürgen Blumenkamp.

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