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Projekt

Fraunhofer-Institut für
System- und Innovationsforschung ISI

Kupfer für Zukunftstechnologien - Nachfrage und Angebot unter besonderer Berücksichtigung der Elektromobilität

In Zeiten von Ölknappheit und Klimawandel stehen Elektroantriebe in Fahrzeugen für eine emissionsarme und energieeffiziente Lösung zum Schutz der Umwelt und des Klimas. Kupfer spielt bei der Herstellung von Elektroautos eine besondere Rolle, denn der Rohstoff wird für die Antriebsmotoren und ihre Verbindung mit dem Akkumulator benötigt. Das Ziel der Bundesregierung, bis 2020 eine Million E-Fahrzeuge auf den Markt zu bringen, erhöht die Nachfrage nach bestimmten Rohstoffen, darunter Kupfer, Neodym und Nickel. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert in dem Projekt „Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität (FSEM)“, ob die geologische Verfügbarkeit dieser Rohstoffe ausreicht, um den gewünschten Ausbau der Elektromobilität zu ermöglichen. Ziel der Untersuchung ist, Versorgungsengpässe auszumachen und geeignete Ausweichstrategien zu entwickeln. Die Untersuchung von Kupfer zeigt, für diesen Rohstoff sind weltweit ausreichende geologische Vorkommen vorhanden. Die Wissenschaftler empfehlen trotzdem vorsorglich, das hohe Recyclingniveau in Deutschland zu halten und es in anderen Regionen der Welt anzuheben.

Die Analyse untersuchte die Inanspruchnahme der geologischen Ressourcen von Kupfer bis 2050. Dabei wurden alle Kupferapplikationen einbezogen, wobei der Elektromobilität besondere Beachtung geschenkt wurde. Die Kupfernachfrage wird durch die Entwicklung der Elektromobilität nur wenig beeinflusst. Selbst wenn Bau und Nutzung von Elektrofahrzeugen stark zunehmen, beansprucht dieser Sektor im Jahre 2050 nicht mehr als 21 Prozent der Kupfernachfrage. Bei moderateren Wachstumsannahmen sogar nur 14 Prozent. Die geologischen Vorräte Kupfer sind ausreichend, um die Nachfrage nach Kupfer in allen Anwendungsbereichen in den nächsten Jahrzehnten zu decken. Die geopolitischen Risiken sind hier vergleichsweise gering, weil die Rohstoffvorkommen auf viele Länder verteilt sind. Die geologische Verfügbarkeit von Kupfer wird somit den Ausbau der Elektromobilität und die Entwicklung der Weltwirtschaft auf absehbare Zeit nicht behindern.

Allerdings werden die mit der heute verfügbaren Technik wirtschaftlich abbaubaren Kupferreserven Mitte der 30er Jahre des 21. Jahrhunderts erschöpft sein. Dann müssen neue Vorkommen erschlossen werden, deren Abbau höhere Kosten verursacht. Dies wird nicht ohne Auswirkungen auf den Kupferpreis bleiben. Die Erschließung neuer Minen muss in den nächsten zehn bis 15 Jahren angegangen werden, um eine störungsfreie Versorgung der Weltwirtschaft mit Kupfer sicherzustellen.

Es gibt darüberhinaus noch eine Reihe von Möglichkeiten, das Angebot an Kupfer in Zukunft auszubauen und dabei die geologischen Vorkommen zu schonen. An erster Stelle steht hier der Ausbau des weltweiten Recyclings und die Nutzung des gewonnen Sekundärkupfers. Zwar haben Deutschland und andere Industrieländer bereits hohe Einsatzquoten von Sekundärkupfer erreicht, in den Entwicklungsländern sind jedoch noch große Potentiale vorhanden. Ein Know-how-Transfer kann Recyclingmaßnahmen in diesen Ländern unterstützen.

Ein weiteres Mittel, auf Versorgungsstörungen zu reagieren, ist der Ersatz von Kupfer durch andere Rohstoffe. So könnte Kupfer beispielsweise in Elektromotoren und Kabel durch Aluminium ersetzt werden. Dies verschlechtert allerdings die Energieeffizienz gravierend und konterkariert die Anstrengungen zum Klimaschutz. Eher in Frage kommt in der Telekommunikation der Umstieg auf Glasfaserkabel für Datenleitungen oder die drahtlose Übertragungstechniken. Kupferrohre in der Wasserversorgung können durch Kunststoff- oder verzinkte Stahlrohre, in Wärmetauschern je nach Anwendung durch Edelstahl, Titan oder Aluminium ersetzt werden.

Das Fraunhofer ISI wird demnächst weitere Rohstoffe für die Elektromobilität analysieren, darunter Neodym für Hochleistungsmagnete in Elektromotoren sowie Kobalt und Nickel für Kathodenwerkstoffe von Lithium-Ionen-Akkumulatoren.

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