Die stetig steigende Nachfrage nach Batterietechnologien und ihre weit verbreitete Anwendung werfen Bedenken hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit, Sicherheit und Effizienz auf. Immer wieder werden Batterien z. B. wegen ihres hohen Energieverbrauchs bei der Herstellung, der Verwendung kritischer Materialien, des leicht entflammbaren Elektrolyten oder ihrer geringen Reichweite kritisiert. Um diese Nachteile zu überwinden, werden neue Batterietechnologien entwickelt, die wiederum eine vorausschauende Bewertung der potenziellen Umweltauswirkungen, z. B. durch Ökobilanzen, erfordern. Die Ökobilanz ist eine standardisierte Methode zur Bewertung der Umweltauswirkungen eines Systems, eines Produkts oder einer Dienstleistung über den gesamten Lebenszyklus hinweg, angefangen bei der Rohstoffgewinnung bis hin zum Nutzungsende. Bei der Durchführung von Ökobilanzen werden alle Stoff- und Energieströme, die in ein System eintreten und aus diesem austreten, in einer Sachbilanz erfasst und in mögliche Umweltauswirkungen (z. B. Treibhauspotenzial, Versauerung) umgerechnet.

Allerdings kommt hier das Collingridge-Dilemma zum Tragen: In den frühen Entwicklungsphasen (TRL 1-4) neuartiger Technologien können die Ergebnisse einer umfassenden Ökobilanz den größten Einfluss haben, da eine größere Gestaltungsfreiheit besteht. Daher ist es zwingend erforderlich, potenzielle Umweltauswirkungen so früh wie möglich prospektiv zu erfassen. Gleichzeitig beeinträchtigen das Fehlen und die Ungewissheit von Input-Output-Daten über die innovative Technologie und ihre zukünftige Nutzungsphase die Robustheit der Ergebnisse und schränkt die Entscheidungsunterstützung stark ein. Obwohl die Ökobilanz eine standardisierte und bewährte Methode ist, fehlt es, insbesondere für Batterien, an Ansätzen zur Durchführung prospektiver Ökobilanzen.

Dabei stellen die Ungewissheiten über Funktionsweise und Rahmenbedingungen der neuen Technologie, Ungewissheiten über zukünftige externe Entwicklungen, begrenzte Verfügbarkeit und mangelnde Qualität von Sachbilanzdaten eine große Herausforderung dar. Sofern Bestandsdaten verfügbar sind, repräsentieren diese meist eine Produktion im Labormaßstab. Doch Prozesse auf Laborebene unterliegen größeren Unsicherheiten und Schwankungen, was sich in einem geringen Durchsatz niederschlägt. Dem gegenüber steht die industrielle Produktionsebene, die durch ihre Effizienzorientierung gekennzeichnet ist. Ihr Ziel ist es, eine bestehende und ausgereifte Technologie unter bereits bekannten Parametern in maximaler Menge zu minimalen Kosten zu produzieren. Der im Labormaßstab ermittelte Energie- und Materialverbrauch ist folglich um ein Vielfaches höher als auf industrieller Ebene, was letztlich zu höheren Umweltauswirkungen führt. Um die Aussagekraft der Ergebnisse der Ökobilanz zu steigern, müssen die Ergebnisse des Labormaßstabs skaliert werden. Dies stellt eine weitere Herausforderung dar, da es bislang keine etablierte Skalierungsmethode für Bestandsdaten neu entstehender Batterietechnologien gibt.

Daher ist die zentrale Frage dieser Dissertation, wie die Robustheit und Zuverlässigkeit von prospektiven Ökobilanzen für neu entstehende Batterietechnologien in frühen Entwicklungsphasen (TRL < 4) erhöht werden kann.

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