Umweltbilanz von Elektroautos

Elektroautos fahren emissionsfrei, sind jedoch in ihrer Herstellung nicht CO2-neutral

Durch den Dieselskandal und etliche schockierende Berichte zu Abgasen und Feinstaubausstoß werden herkömmliche Verbrennungsmotoren in jüngerer Zeit zunehmend kritisch betrachtet. Großstädte leiden immer mehr unter der hohen Luft- und Lärmverschmutzung und genau an diesem Punkt kommen Elektroautos ins Spiel. Sie versprechen die umweltfreundliche Alternative zum Auto mit Verbrennungsmotor zu sein und punkten mit effizienten Motoren und abgasfreiem Fahren. Doch wie umweltfreundlich sind Elektroautos tatsächlich?

Um dieser Frage auf den Grund gehen zu können, muss der gesamte Lebensweg des Elektroautos betrachtet werden: die Herstellung der Bauteile für Fahrzeug und Batterie, die Wartung und schließlich auch die Entsorgung. Auch die Produktion des Treibstoffs, also des Stroms, mit dem die Elektroautos betrieben werden, spielt eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der Umweltbilanz. Um die Ergebnisse besser einordnen zu können, wird im Folgenden jeweils ein Vergleich zwischen Elektroautos und herkömmlichen Pkw gezogen.

Der Ressourcenbedarf von Elektroautos

Der Materialbedarf für Elektroautos ist zunächst niedriger als der von herkömmlichen Pkw. Viele Teile, die zum Bau des Verbrennungsmotors gebraucht werden, fallen beim Elektroauto schlicht weg. Hinzu kommt jedoch der Lithium-Ionen-Akku, der den Elektromotor der E‑Autos antreibt. Besonders hoch in der Kritik steht die Produktion dieser Akkus. Zur Herstellung werden unter anderem die seltenen Rohstoffe Lithium und Kobalt benötigt. Beide Rohstoffe werden unter unökologischen und ethisch fragwürdigen Bedingungen hauptsächlich in Südamerika und in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut und haben unter diesen Bedingungen erstmal einen negativen Einfluss auf die Umweltbilanz der Elektroautos.

Die große öffentliche Debatte über die Gewinnung der seltenen Rohstoffe zeigt jedoch bereits seine Wirkung: Namhafte deutsche Automobilhersteller wie BMW und Daimler verkündeten im Jahr 2019 auf Kobalt aus dem Kongo verzichten zu wollen und die Lieferketten strenger zu kontrollieren. Marktführer Tesla macht bereits vor, wie es noch besser geht, und hat den Kobaltanteil seiner Batterie beim Model 3 bereits von den bisher üblichen 12 bis 14 Prozent auf 2,8 Prozent verringert. In Zukunft könnte dieser Anteil sogar auf null Prozent zurückgehen.

Die meisten Hersteller sind zudem bemüht, den CO­2-Ausstoß in der Produktion möglichst gering zu halten, und setzen dafür auf erneuerbare Energien und Kompensationsmaßnahmen. VW verspricht beispielsweise Klimaneutralität beim Bau seiner Elektroautos bis 2050.

Verglichen mit herkömmlichen Pkw ist der CO2-Ausstoß bei der Herstellung von Elektroautos bedingt durch die aufwendige Akkuproduktion zunächst höher. Jedoch ist kaum eine andere Branche derzeit so sehr um ein grünes Image bemüht wie die Elektroauto-Branche. Die bereits ergriffenen Maßnahmen zeigen einen Trend in Richtung Ökologie und Nachhaltigkeit, der sich in den kommenden Jahren voraussichtlich noch verstärken wird, sodass die Umweltbilanz von Elektroautos sich zunehmend verbessern wird.

Wie grün Elektroautos tatsächlich sind, zeigt die Umweltbilanz

Fahren im Elektroauto – Woher kommt der Strom?

Elektroautos haben keinen Auspuff und produzieren während ihrer Nutzung auch kein CO2 oder andere Treibhausgase. Damit punkten sie vor allem in Großstädten, wo die Luftverschmutzung am größten ist. Kein Auspuff – kein CO2? Ganz so einfach ist es leider nicht. Denn für die Umweltbilanz ist nicht nur entscheidend, ob Emissionen bei der direkten Nutzung entstehen, sondern auch, wie hoch die Emissionen für die Energiegewinnung des Treibstoffs sind. Man muss also ebenfalls den Ausstoß der Kraftwerke betrachten, die den Strom für die Akkus der E‑Autos zur Verfügung stellen.

Deutschlands Energie setzt sich aus einem Strommix zusammen. Der Strom wird aus Kohle- und Atomkraft, aber zunehmend auch aus erneuerbaren Energien gewonnen. Derzeit kommen in Deutschland etwa 47,5 Prozent (Stand 2019) des Stroms aus erneuerbaren Energien wie Wind- und Wasserkraft sowie biogenen Brennstoffen. Dieser Anteil wird in den kommenden Jahren voraussichtlich weiter steigen, sodass sich Elektromobilität zunehmend umweltfreundlich gestalten könnte. Bei der Gewinnung fossiler Brennstoffe für Diesel- oder Benzinfahrzeuge wird bereits jetzt deutlich mehr CO2 ausgestoßen als für die Stromerzeugung für E‑Autos.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Effizienz der verschiedenen Motoren. Während bei Verbrennungsmotoren sowohl zum Beschleunigen als auch zum Bremsen Treibstoff verbrannt wird, verbraucht der Elektromotor lediglich beim Beschleunigen Strom. Beim Bremsen wird dem Akku wieder Energie zugeführt, wodurch die Art des Treibstoffverbrauchs bei E‑Autos deutlich umweltfreundlicher ist als die von Autos mit Brennstoffmotoren.

Dass sich das rechnet, verdeutlicht die untenstehende Abbildung: Der CO2-Ausstoß von Elektrofahrzeugen durch Fahrbetrieb und Energiebereitstellung ist deutlich geringer als der von Benzinern und Dieselfahrzeugen. Und dieser Trend wird sich bis zum Jahr 2025 noch verstärken. Aus der Abbildung lässt sich jedoch auch ablesen, dass Elektroautos durch Produktion, Wartung und Entsorgung mehr CO2 produzieren als Autos mit Verbrennungsmotor. Vergleicht man nun jedoch die zu erwartenden CO2-Werte über den gesamten Lebenszyklus, schneidet das Elektroauto noch immer besser ab: Ein E‑Auto, welches im Jahr 2025 zugelassen wird, wird über seine Lebensdauer dank erneuerbarer Energien und Motoreffizienz insgesamt 40 Prozent weniger CO2-Emissionen verursachen als ein benzinbetriebenes Auto.

Abbildung: CO2-Emissionen in Gramm pro Fahrzeug-Kilometer
Quelle: „Wie umweltfreundlich sind Elektroautos? Eine ganzheitliche Bilanz“ (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU)), 2019

Info

Privat können Besitzer von E‑Autos zu einer positiven CO2-Bilanz ihres Elektroautos beitragen, indem sie Ökostrom beziehen oder ihr Fahrzeug direkt über eine Wandladestation und Solarzellen auf dem Hausdach aufladen.

Flüsterleise unterwegs: Elektroautos

Vor allem im Bereich der Geräuschentwicklung können Elektroautos Punkte sammeln. Weil Elektromotoren weitaus leiser arbeiten als Verbrennungsmotoren, kann vor allem im niedrigen Geschwindigkeitsbereich durch den Einsatz von E‑Autos die Lärmbelastung gemindert werden. Ab etwa 25 km/h überwiegen die Rollgeräusche der Reifen die Motorengeräusche, wodurch der Vorteil der E‑Autos vor allem beim Anfahren im Verkehr und in Wohngebieten entscheidend ist. Vor allem bei Nutzfahrzeugen wie Bussen, Müllfahrzeugen oder Postautos, welche vorwiegend im Stadtgebiet eingesetzt werden, könnte so die Lärmbelastung niedrig gehalten werden.

AVAS – die künstlichen Fahrgeräusche

Seit dem 1. Juli 2019 schreibt die Europäische Union (EU) für alle neu typisierten Elektro- und Hybridfahrzeuge ein akustisches Fahrzeug-Warnsystem (AVAS) vor. Bis zu einer Geschwindigkeit von 20 km/h müssen die Autos ein Geräusch von sich geben, das Rückschlüsse auf das Fahrverhalten erlaubt. Fahrvorgänge wie Abbremsen oder Beschleunigen müssen also klar hörbar sein. Ab Juli 2021 ist das Geräusch für alle Elektro-Neuwagen verpflichtend. Die künstlichen Fahrgeräusche sollen die Verkehrssicherheit der Elektroautos erhöhen und andere Verkehrsteilnehmer und vor allem blinde und sehbehinderte Menschen warnen. Derzeit muss das Geräusch noch dauerhaft gespielt werden, die Forschung arbeitet jedoch bereits an einer Sensorik, die den Ton nur dann erzeugt, wenn tatsächlich Gefahr besteht und andere Verkehrsteilnehmer gewarnt werden müssen. Durch diese Maßnahme könnte die Lärmbelastung auf Dauer erheblich gesenkt und das Wohlbefinden von Anwohnern und ansässigen Wildtieren gesteigert werden. So oder so sollen die künstlichen Motorengeräusche deutlich angenehmer klingen als die von Verbrennungsmotoren.

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Der Akku – Was passiert nach der Nutzungsdauer?

Im Laufe der Zeit und je nach Nutzungsintensität verlieren Lithium-Ionen-Akkus Kapazität. Darunter leidet die Reichweite des E‑Autos, sodass der Akku irgendwann ausgetauscht werden muss. Die seltenen und schwer beschaffbaren Rohstoffe, welche im Akku verbaut sind, können jedoch nicht einfach im Hausmüll entsorgt und bisweilen nur bedingt recycelt werden. Doch ein ausrangierter Akku muss nicht zwingend auf dem Müll landen. Ausrangierte Akkus haben in der Regel noch eine gute Kapazität, eben nur nicht gut genug für den Fahrbetrieb. Alternativ können sie als externer Speicher weiterverwendet werden. Audi macht dies vor und nutzt in seinem Werk in Ingolstadt einen stationären Speicher aus 700 zusammengeschalteten Akkus. Der Mix aus alten und neuen Akkus dient als Speicher für die am Werk gewonnene Solar- und Windenergie, welche dann wiederum für die Produktion genutzt wird.

Auf diese Art können ausrangierte Akkus durchaus weitere 10 bis 12 Jahre genutzt werden. Aber auch das sogenannte „Second Life“ endet irgendwann und spätestens dann sollte an Recycling gedacht werden. Forscher auf der ganzen Welt arbeiten an verschiedenen Verfahren, um die ausgedienten Akkus zu recyceln und die enthaltenen wertvollen Rohstoffe weiterverwenden zu können.

Das belgische Unternehmen Umicore recycelt Batterien, indem es sie verbrennt und anschließend zermahlt. So können Nickel, Kobalt und Kupfer aus der Batterie wiedergewonnen und weiterverwendet werden. Die Rohstoffe Lithium, Aluminium, Graphit sowie das Elektrolyt gehen jedoch bei diesem Prozess verloren. Umicore forscht weiter an Recycling-Verfahren und ist bemüht, alle Rohstoffe in den Kreislauf zurückführen zu können.

Einen anderen Ansatz verfolgt das deutsche Unternehmen Duesenfeld. In einem unter Stickstoff gesetzten Schredder werden die Lithium-Ionen-Akkus in ihre Bestandteile zerlegt. Mit diesem System können bis zu 96 Prozent der Bestandteile einem neuen Kreislauf zugeführt werden und der CO2-Ausstoß der Produktion neuer Akkus verringert sich um 40 Prozent im Vergleich zu einem vollständig neu hergestellten Akku.

Eine weitere Möglichkeit Akkus zu recyceln wird derzeit in der Schweiz erforscht und verfolgt den Ansatz, die Akkus in ihre Einzelteile zu zerlegen. Dies wird mit Hilfe eines Wassertanks und Schockwellen erreicht. So können beispielsweise auch Gehäuseteile wiederverwendet werden.

Info

Ein Elektroauto allein macht noch keinen Klimaschutz: Auf die Umweltbilanz eines E‑Autos haben natürlich noch einige bisher nicht genannte Aspekte Einfluss: Die Art des Elektroautos hat Einfluss auf seine Klimafreundlichkeit. Ein großer SUV verbraucht mehr Strom als ein kleiner Mittelklassewagen und belastet die Umwelt dadurch im Vergleich stärker. Wer sein Elektroauto möglichst umweltfreundlich nutzen möchte, sollte darauf achten, Ökostrom zu tanken, und sein Fahrverhalten anpassen. Schnelles Fahren und Beschleunigen kostet beim Elektrofahrzeug ebenso wie beim Verbrennungsmotor mehr Kraftstoff und hat dadurch einen schlechteren Einfluss auf die Ökobilanz. Wer also seine eigene Umweltbilanz aufbessern möchte, der kann bereits im Kaufprozess und auch im Unterhalt und durch die Fahrweise seines Elektroautos ökologische und nachhaltige Entscheidungen treffen.

Fazit

Herkömmlicher Pkw oder Elektroauto – Was ist umweltfreundlicher? – Vergleicht man die Lebenszyklen von Elektroautos und herkömmlichen Pkw, verursacht das Elektroauto bei der Herstellung zunächst mehr Treibhausgase als das herkömmliche Auto. Sobald das E‑Auto allerdings verkauft und auf den Straßen unterwegs ist, amortisieren sich diese Werte bei einer jährlichen Fahrleistung von etwa 15.000 Kilometern im Jahr schon nach etwa 3 Jahren. Und auch die kritisch betrachtete Entsorgung der Akkus dürfte den Elektroautos dank Weiterentwicklung in der Akkutechnologie, Second-Life-Anwendungen und stetig verbesserten Recycling-Verfahren in Zukunft nicht mehr zur Last fallen. Betrachtet man den gesamten Lebensweg, überzeugt das Elektroauto also mit einer durchaus positiven Umweltbilanz.

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