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Führt die Elektromobilität zum Kupfer-Engpass?

| Redakteur: Kristin Rinortner

Laut einer Untersuchung von IDTechEx wird die Einführung von elektrischen Traktionsmotoren in Straßenfahrzeugen in den nächsten zehn Jahren zu einem deutlichen Anstieg der Kupfernachfrage führen. Reichen dafür die weltweiten Kupfervorräte eigentlich aus?

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Elektromotoren: Durch die international immer stärkere Elektrifizierung von Fahrzeugen steigt die Kupfernachfrage deutlich.
Elektromotoren: Durch die international immer stärkere Elektrifizierung von Fahrzeugen steigt die Kupfernachfrage deutlich.
(Bild: ECI)

Die von der International Copper Association (ICA) in Auftrag gegebene Studie IDTechEx (2020) zeigt, dass bis zum Jahr 2030 mehr als 250.000 t Kupfer pro Jahr als Teil der Wicklungen in elektrischen Fahrmotoren in Elektrofahrzeugen auf der Straße verwendet werden.

Die globale Untersuchung ergab einen deutlichen Anstieg der Kupfernachfrage, da die internationalen Automärkte auf dem Weg zu einer immer stärkeren Elektrifizierung voranschreiten. Der Kupfereinsatz schwankt zwischen den verschiedenen Arten von elektrischen Fahrmotoren; die überwiegende Mehrheit verwendet aber Kupfer. Motoren werden daher in den nächsten zehn Jahren ein bedeutender Einsatzbereich für Kupfer sein.

Elektromotoren mit drei Mal höherem Kupfereinsatz

Im Durchschnitt enthält ein Elektrofahrzeug fast drei Mal so viel Kupfer wie ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Schon allein der Lithium-Ionen-Akkumulator besteht zu rund 18% aus Kupfer, da stets die Kathode aus Aluminium und die Anode aus Kupfer als Trägermaterial aufgebaut werden.

Bild 1: Der Kupfergehalt schwankt bei den verschiedenen Typen von elektrischen Traktionsmotoren, Kupfer kommt jedoch bei der großen Mehrheit der Motoren zum Einsatz.
Bild 1: Der Kupfergehalt schwankt bei den verschiedenen Typen von elektrischen Traktionsmotoren, Kupfer kommt jedoch bei der großen Mehrheit der Motoren zum Einsatz.
(Bild: ICA)

Gemäß der Studie ist die größte Zunahme des Kupfergebrauchs im Bereich der bei elektrifizierten Fahrzeugen neu hinzukommenden Komponenten – dem Antriebsenergiespeicher, dem Elektromotor, dem Hochvoltbordnetz, der Leistungselektronik etc. – zu erwarten.

Zwar ist der Kupfergehalt bei den verschiedenen Typen von elektrischen Traktionsmotoren recht unterschiedlich, doch Kupfer kommt bei der großen Mehrheit der Motoren zum Einsatz: Drehfeld-Asynchronmotoren (ACIM) und elektrisch erregte Synchronmotoren (WRSM) weisen einen höheren Kupfergehalt auf, da Kupfer sowohl im Stator als auch im Rotor vorhanden ist.

Bild 2: Der Nachfrageanstieg nach Kupfer folgt der Entwicklung des globalen Automobilmarktes.
Bild 2: Der Nachfrageanstieg nach Kupfer folgt der Entwicklung des globalen Automobilmarktes.
(Bild: ICA)

Der Anstieg der Kupfernachfrage folgt damit der Entwicklung des globalen Automobilmarktes, auf dem reine batterieelektrische Autos voraussichtlich den größten Marktanteilsgewinn auf Kosten von Verbrennungsmotoren und Hybridfahrzeugen erzielen werden. Bis 2030 wird der Anteil von Elektro- und Plug-in-Hybridautos rund 19% des Gesamtmarktes ausmachen und bis 2040 voraussichtlich auf 72% steigen.

Auch wenn sich die Nachfrage nach verschiedenen elektrischen Fahrmotoren ändert, wird Kupfer in den kommenden Jahren ein grundlegendes Material für den globalen Automobilmarkt bleiben.

Die Nachfrage ist gedeckt – auch dank Recycling-Kupfer

Dabei ist die Verfügbarkeit des Metalls entgegen allen Befürchtungen langfristig gesichert: Derzeit werden die weltweiten Kupfervorräte auf 830 Mio. t geschätzt (US Geological Survey [USGS], 2019), und der jährliche Kupferbedarf beträgt 28 Mio. t.

USGS-Daten zufolge sind seit 1950 im Durchschnitt immer 40 Jahre Kupfervorkommen und über 200 Jahre Ressourcen verfügbar, darunter Reserven, entdeckte und potenziell rentable Lagerstätten und unentdeckte Lagerstätten, die auf der Grundlage vorläufiger geologischer Untersuchungen vorhergesagt wurden.

Diese Kupferressourcen belaufen sich auf insgesamt 5.000 Mio. t (USGS, 2014 & 2017). Außerdem werden bereits jetzt rund 35% des weltweiten Bedarfs mit recyceltem Kupfer gedeckt – Tendenz steigend. Eine Verknappung von Kupfer und damit eine Ausbremsung der E-Mobilität ist also nicht zu befürchten.

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