Elektroautos - eine nachweislich umweltfreundliche Alternative?

Immer mehr Menschen überlegen mittlerweile, auf ein E-Auto umzusteigen. In Deutschland beabsichtigen dies etwa 40% derjenigen, die sich ein neues Auto zulegen möchten.
Viele Menschen betrachten E-Autos als umweltfreundliche und unkomplizierte Alternative zu Verbrennungsmotor-Autos – hauptsächlich, da sie während des Betriebs keine Treibhausgase ausstoßen. Doch sind E-Autos tatsächlich so viel umweltfreundlicher als Autos anderer Antriebsart und welche Pros und Contras bringen E-Autos umwelttechnisch mit sich?

Deutschlandtrend

Bis 2030 sollen 15 Millionen Elektroautos in Deutschland genutzt werden, doch dieses Ziel der Bundesregierung scheint hinsichtlich der derzeitigen Zahlen schon jetzt beinahe unmöglich zu erreichen. Am 1. Januar 2023 rollten ungefähr eine Millionen zugelassene E-Autos über Deutschlands Straßen – von insgesamt rund 50 Millionen zugelassenen Autos. Dazu kommen übrigens etwa 865.000 Plug-In-Hybride, doch alles in allem geht der Umstieg vom Verbrenner auf den Elektromotor deutlich langsamer vonstatten als gewünscht.

Die Gründe sind vielschichtig. Obwohl viele Deutsche, die ein neues Auto in Betracht ziehen, sich für ein E-Auto interessieren, gibt es dennoch Bedenken hinsichtlich der Lebensdauer und der Ladesituation. Viele Menschen glauben, dass eine verbesserte Ladestellen-Infrastruktur notwendig ist, um E-Autos attraktiver zu machen.

Bisher teilen sich rund 23 E-Autos – plus Hybride – eine öffentliche Ladestation. Ein Wert, der gar nicht mal so unmöglich erscheint, doch die Unterschiede innerhalb Deutschlands variieren stark. Während in der Stadt Emden etwa 5,9 E-Autos auf eine öffentliche Ladesäule zusammenkommen, sind es in Offenbach schon 116,9 E-Autos pro Ladepunkt.
Auch setzt die deutsche Autoindustrie immer noch stark auf Verbrenner und besonders mit einem Blick auf andere Länder lässt sich feststellen, dass diese einen riesigen Vorsprung bei der Herstellung von Elektroantrieben besitzen.

In Deutschland muss also noch viel geschehen, damit E-Autos ihren Platz als wirkliche Alternative zu Verbrennungsmotor-Autos einnehmen können. Abgesehen davon, dass es für eine tatsächliche Verkehrswende noch einige weitere Bemühungen braucht als nur ein weiteres Antriebssystem für Autos – So müssten beispielsweise eigentlich auch andere Alternativen wie ein Ausbau des ÖPNV-Netzwerks und Projekte zur Förderung von Radwegen vorangebracht werden.

Wie viele E-Autos werden wohl in Zukunft Deutschlands Straßen befahren? Copyright: Foto von Michael Fousert auf Unsplash

Ökobilanz

Einer der wichtigsten Punkte in Bezug auf die tatsächliche Nachhaltigkeit von Elektroautos, ist die Ökobilanz – also die Untersuchung der Autos auf ihre Umweltverträglichkeit. Sie kann von verschiedenen Faktoren abhängen, darunter zum Beispiel die Art der Stromerzeugung, die Herstellung der Batterien, die Lebensdauer des Fahrzeugs und die Gesamtbetriebskosten. Zusätzlich ist die Ökobilanz ist ein sich stetig wandelnder Wert, der sich aus unzähligen Faktoren zusammensetzt und sowohl von der technischen Entwicklung als auch des Standes der Forschung abhängig ist.
So kann ein realistisches Fazit zur Umweltverträglichkeit von Elektroautos beispielsweise nur dann gezogen werden, wenn der komplette Lebenszyklus eines Fahrzeugs – also alle Faktoren von der Beschaffung der Rohstoffe, über die Herstellung, die Gebrauchszeit und schlussendlich die Entsorgung – miteinbezogen wird. Wir nehmen einige der Faktoren genauer unter die Lupe:

Lebensdauer

Entgegen der weit verbreiteten Meinung, der Einsatz von E-Autos würde nur positive Auswirkungen auf die CO2 Bilanz haben, ist zu bedenken, dass auch, wenn E-Autos CO2 nicht direkt auf unseren Straßen ausstoßen, dennoch Emissionen z.B. bei der Herstellung entstehen. Laut dem ADAC kann der nachteilige “CO2-Rucksack”, wie die CO2-Bilanz von Elektroautos auch genannt wird, von batteriebetriebenen Fahrzeugen (BEV) im Vergleich zu Autos mit Verbrennungsmotor erst nach etwa 50.000-100.000 Kilometern ausgeglichen werden. Alle E-Autos starten also erst einmal mit einer negativen CO2-Bilanz, die durch die anhaltende Nutzungsdauer langsam ausgeglichen werden kann. Ein Elektroauto als Zweitauto rentiert sich den Angaben des ADACs demnach nicht, denn der Lebenszyklus eines Zweitautos bemisst meist nur etwa 50.000 Kilometer würde somit nicht genügend CO2 einsparen, um den Malus, mit welchem das E-Auto startet, auszugleichen.

Dabei ist auch die Frage nach der allgemeinen Lebensdauer von Elektroautos grundsätzlich noch nicht hinreichend geklärt. In früheren Studien wurde diese auf etwa 150.000 Kilometer geschätzt, nach neueren Angaben liegt der Wert jedoch bei 500.000 Kilometern – wobei aber mit fortschreitendem Alter stark mit einer abnehmenden Leistung des Akkus zu rechnen ist. Angaben wiederum, die von der Autoindustrie getätigt werden, sprechen von etwa 250.000 Kilometern Reichweite. Eine gehörige Diskrepanz, die zur Verunsicherung vieler potentieller Käufer beitragen dürfte.

Gewicht

Ein gern übersehener Faktor zur Ökobilanz eines E-Autos ist das Gewicht so eines Fahrzeugs. Betrachtet man die Entwicklung des Automarkts weltweit, so tendieren viele Hersteller zu immer größeren und dementsprechend auch schwereren Autos – auch in der Herstellung von Elektroautos. Unglücklicherweise führt dieser Trend zu einer höheren Umweltbelastung durch die Fahrzeuge. Große und schwere Autos erzeugen nämlich deutlich mehr Reifenabrieb auf den Straßen und erfordern mehr Benzin respektive Strom, was bei Elektroautos wiederum schwerere Batterien erfordert und dazu führt, dass E-Autos teilweise sogar mehr wiegen als vergleichbare Verbrenner-Modelle.

Der beim Fahren entstehende Reifenabrieb auf der Straße ist gerade deshalb ein Umweltrisiko, da er sowohl für Rückstände von Mikroplastik als auch für die Verursachung von Feinstaubemissionen sorgt. Besonders die Feinstaubwerte, verursacht durch Lithium-Ionen-Batterien, sind bedenklich. So kommt es, dass paradoxerweise kleinere und leichtere Autos, welche mit Diesel angetrieben werden, hinsichtlich ihrer Ökobilanz besser abschneiden als schwere Elektroautos.

Um die Ökobilanz zuverlässig bestimmen zu können, muss man sich auch mit der Art des Stroms auseinandersetzen mit dem das Auto angetrieben wird. Copyright: Foto von CHUTTERSNAP auf Unsplash

Der Strommix

Von größter Bedeutung für die Ökobilanz ist auch die Herkunft des Stroms, der die Fahrzeuge antreibt.
Wer sein E-Auto an öffentlichen Ladestationen befüllt, der "tankt" mit größter Wahrscheinlichkeit einen Strommix und keinen Strom, der ausschließlich nachhaltig erzeugt wurde.
Momentan setzt sich dieses Stromgemisch zu etwa 48% aus erneuerbaren Energien und 52% aus konventionellen Energieträgern zusammen. Konventionelle Energieträger gelten als die Hauptverantwortlichen für den CO2-Ausstoß in der Autoindustrie.

Der Anteil an Strom im Strommix, der in Kohlekraftwerken hergestellt wird, lag im Jahr 2021 noch bei 30,2%. Allerdings wird bei der Verstromung von Kohle so viel CO2 freigesetzt wie bei keinem anderen Rohstoff – etwa hundertmal mehr Kohlendioxid-Äquivalente gehen auf die Kappe von Kohlekraftwerken, als es bei der Stromerzeugung durch Wind und Wasserkraft der Fall wäre! Wird das Auto mit dem aktuellen deutschen Strommix betankt, so muss ein Kleinwagen in etwa 60.000 Kilometer fahren, um in Sachen Ökobilanz besser als ein Verbrenner dazustehen – etwa doppelt so weit, als es mit einer Ladung durch reinen Ökostrom der Fall wäre.

Obwohl festgesetzt wurde, bis 2030 einen Anteil von 65% erneuerbaren Energiequellen im Strommix zu erreichen, erscheint es gegenwärtig eher zweifelhaft, ob dieses Ziel auch erreicht werden kann. Das liegt vor allem daran, dass der Ausbau erneuerbarer Energien bislang nur schleppend voranschreitet.
Laut Umfrage eines dänischen Softwareherstellers bereuen zudem über die Hälfte der E-Autobesitzer (53%, um genau zu sein) den Wechsel zum strombetriebenen Fahrzeug – aus Kostengründen. Dabei ist ausschlaggebend, ob man sein Fahrzeug zu Hause lädt oder nicht. Wer auf die häusliche Stromversorgung durch beispielsweise eine Photovoltaikanlage setzt, der zahlt in der Regel deutlich weniger als jemand, der den Strom aus öffentlichen Ladestellen bezieht. Zuhause Laden kann also den Geldbeutel und die Umwelt schonen und zu einer tatsächlich besseren Ökobilanz beitragen.
Fährt ein E-Auto nämlich durch ausschließliche Nutzung von regenerativen Energien, so schneidet es in allen Werten und Wagenklassen besser als ein Auto mit Verbrennungsmotor ab – und das schon ab einer Laufleistung von 20.000-30.000 km.

Rohstoffe

Beschaffung

Auch wenn E-Autos einerseits durch den Verzicht auf fossile Brennstoffe mutmaßlich umweltfreundlicher sind, so führt andererseits die Beschaffung von Rohstoffen bei ihrer Herstellung zu einer hohen Umweltbelastung. Zu den benötigten Ressourcen zählen insbesondere Lithium (für Lithium-Ionen-Batterien), Seltene Erden (z.B. Neodym und Dysprosium, die für den Elektromotor entscheidend sind) und das Metall Kobalt. Alle diese Rohstoffe und ihre Beschaffung sind aber mit speziellen Umweltrisiken verbunden.

1. Seltene Erden

Unglücklicherweise ist die Gewinnung Seltener Erden nicht nur ein sehr komplexes Unterfangen, sondern aufgrund ihrer chemischen Komplexität auch in großem Maße umweltbelastend. Zum einen ist ein hoher Einsatz von Chemikalien notwendig, um Seltene Erden zu gewinnen, zum anderen ist damit auch ein immenser Energieaufwand verbunden. Als Nebenprodukt entstehen radioaktive Abfälle, die ein erhöhtes Umweltrisiko darstellen.
Nebenprodukt für die Gewinnung eine Tonne Seltener Erden sind:
- 40 bis 110 Tonnen freigesetztes CO2
- bis zu 1,4 Tonnen radioaktive Abfälle
- rund 2.000 Tonnen Reststoffe
- etwa 1.000 Tonnen mit Schwermetall versetztes Abwasser

2. Lithium

Pro Batterie für ein Mittelklasse-E-Auto werden ungefähr 5-8 Kilogramm Lithium benötigt – für Oberklasse-Fahrzeuge beinahe das Doppelte.
Leider ist der Abbau von Lithium mit einer großen Menge an Wasserverbrauch verbunden.
Etwa ein Drittel der weltweiten Lithiumreserven befinden sich in Salzseen in Chile, Bolivien oder Argentinien. Um das Lithium herauszuarbeiten, wird Sole aus der Tiefe dieser Seen an ihre Oberfläche gepumpt und in weiteren Becken verteilt. Hierbei verdunstet ein Teil des Wassers, wobei sich der Lithiumgehalt schließlich auf etwa 6% konzentriert, bevor es dann schlussendlich durch verschiedene Chemikalien herausgelöst wird. Während dieses Vorgangs verdunsten pro Tonne Lithium ganze 400.000 Liter Wasser. Umgerechnet auf den tatsächlichen Gebrauch von Lithium in der Autoindustrie bedeutet das, dass pro Akku eines Elektroautos etwa 4.000-5.000 Liter Wasser verdunsten.
Infolgedessen sind der sinkende Grundwasserspiegel, eine zunehmende Versalzung von Süßwasser und das Austrocknen von Lagunen in den betroffenen Gegenden zu verzeichnen. Sogar der Rückgang mancher Vogelpopulationen wird auf den hohen Wasserverlust zurückgeführt.

3. Kobalt

Betrachtet man die Beschaffung eines weiteren Rohstoffs, welcher für die Produktion von E-Autos notwendig ist, so stößt man bei der Gewinnung von Kobalt neben ökologischen Risiken besonders auf soziale und ethisch problematische Förderbedingungen.
Die Demokratische Republik Kongo gilt als das weltweit größte Förderland für Kobalt. Etwa 100.000 dort ansässige Menschen sind im so genannten Kleinstbergbau tätig – darunter auch Kinder.
Die Produktion von E-Autos, die für uns so vielversprechend klingen, bietet leider für die Menschen, die an der Produktion durch die Förderung von Kobalt beteiligt sind, bei weitem keine fairen und gewinnbringenden Arbeitsbedingungen. Die Arbeiter:innen leiden unter unglaublich schlechten Arbeitsbedingungen, die sich insbesondere durch das Fehlen ausreichender Schutzkleidung, unzählige Unfälle und nicht zuletzt durch die viel zu niedrigen Löhne für die anstrengende und gefährliche Arbeit zeigen.
Bisher gibt es noch keine Regelung aus Wirtschaft und Politik, die sich mit der Gewinnung von Rohstoffen unter fairen Arbeitsbedingungen beschäftigt.

Die Chemetall Foote Lithium Operation in Clayton Valley, zur Produktion von Lithium. Copyright: Doc Searls from Santa Barbara, USA, Chemetall Foote Lithium Operation, CC BY 2.0

Recycling

Die Haltbarkeit des Akkus ist im Hinblick auf den Umweltschutz von entscheidender Bedeutung, da die Umweltauswirkungen von E-Autos bei jedem Batteriewechsel verschlechtert werden und davon abhängen, wie mit den ausgemusterten Batterien umgegangen wird. Nach etwa 10 Jahren Laufzeit sinkt die Leistung eines Akkus auf etwa 80% – mit fallender Leistung im Verlaufe der Nutzungsdauer.

Wie also erfolgt die Entsorgung der bereits genannten Rohstoffe und was passiert mit den Batterien der Fahrzeuge, wenn sie ihre effiziente Lebensdauer erreicht haben?

Theoretisch könnten die verwendeten Metalle durchaus wiederverwendet werden. Umwelttechnisch gesehen würde dies einen erheblichen Vorteil gegenüber der Verwendung fossiler Brennstoffe bieten, da diese, wie der Name schon sagt, durch Verbrennung "entsorgt" oder verbraucht werden und schädliche Emissionen erzeugen.

Die Wiederverwertung der für E-Autos benötigten Metalle wäre ein wichtiger Schritt zur Integration der Autoindustrie in die in Deutschland angestrebte Kreislaufwirtschaft.
Viele Unternehmen streben inzwischen effiziente Recyclingmethoden für Rohstoffe wie z.B. Lithium, Kobalt und Nickel an – wobei es für ein gelungenes Angebot fürs Recycling zunächst wichtig wäre, die Sammelquote der verbrauchten Batterien zu erhöhen.
So gibt es inzwischen sogar Unternehmen, die sich speziell auf das Recyclingn dieser Stoffe spezialisiert haben und mit einer Recyclingquote von über 80% werben. Tesla gab 2021 sogar an, dass bis zu 92% der Rohstoffe aus alten Batterien wiederverwendet werden könnten.
Neodym-Magnete, die zu den Seltenen Erden gehören, gelten mit einer Recyclingrate von etwa 96% nach dem Recycling als praktisch neu.Auch gibt es die Möglichkeit, ausrangierte Akkus von Elektroautos zu Hause oder anderweitig als stationäre Stromspeicher (z.B. für Photovoltaikanlagen) zu verwenden. Nur weil die Akkus also vielleicht nicht mehr für fahrtüchtige E-Autos geeignet sind, heißt es noch lange nicht, dass sie das Ende ihrer Lebenszeit erreicht haben und der Rohstoff nicht noch irgendwo anders Verwendung finden kann.

Es sind offensichtlich noch nicht alle Herausforderungen im Zusammenhang mit E-Autos ausreichend angegangen worden, allerdings ist zu beachten, dass die Forschung und Entwicklung von E-Autos, insbesondere im Bereich der Elektromotoren, ständigen Veränderungen und Neuerungen unterliegt. Es ist kaum möglich, neuere Modelle mit älteren E-Autos zu vergleichen, da einige Elektromotoren, wie die in den Modellen Model S und Model X von Tesla, Renault Zoe und Audi e-tron quattro, mittlerweile keine Seltenen Erden mehr benötigen.Mit fortschreitender Forschung erhofft man sich auch in diesen Bereichen weitere Methoden, um eine absolut nachhaltige Lösung garantieren zu können.

Fazit zur Ökobilanz

Im Hinblick auf die gesamte Ökobilanz lässt sich feststellen, dass auch, wenn E-Autos schon jetzt als klimafreundlicher als Autos mit Verbrennungsmotoren angesehen werden, es dennoch in vielen Bereichen noch großen Verbesserungsbedarf gibt und es von immenser Wichtigkeit ist, verschiedene Faktoren und den gesamten Lebenszyklus von Elektroautos und deren Produktionsteilen miteinzubeziehen.
Grundsätzlich scheint es, als würde die Ökobilanz durch die Herstellung neuerer Modelle im Laufe der Jahre stets besser werden. Zwar finden sich aber auch immer wieder fehlerhafte oder veraltete Studien zur Ökobilanz, da es, wie bereits erwähnt, Unmengen an Themenbereichen und Facetten zu berücksichtigen gibt, doch ebenso gilt es beachten, dass die Autoindustrie immer weitere Fortschritte in der effizienten Herstellung langlebiger und umweltverträglicher Autos erzielt.
Immer mehr Forschung fließt in effizientere Herstellungsprozesse der Autos und umweltschonendere Technologien, sodass sich auch hier in den nächsten Jahren hoffentlich noch einiges tun wird. Wer ein E-Auto richtig einsetzt, kann damit tatsächlich eine 20-30% bessere Ökobilanz einfahren als mit dem Verbrenner. Aber – Auto bleibt halt Auto – am nachhaltigsten ist und bleibt es doch, wenn ihr zu Fuß, mit dem Fahrrad oder den Öffis unterwegs seid!

(Hier geht es zu weiteren umweltschonenden Konzepten wie dem Lastenfahrrad.)

Wer sich übrigens für weitere Statistiken E-Autos betreffend interessiert, kann hier vorbeischauen: