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Karlsruhe E-Mission statt Emission - KIT-Professor klärt auf: Wie umweltfreundlich sind Elektroautos wirklich?

Beim Thema Elektroautos sind nicht nur die Batterien polarisierend. Geringe Reichweite und lange Ladezeiten sind genauso oft genutzte Argumente wie dringend erforderlicher Umweltschutz. Doch wie umweltschonend sind E-Autos eigentlich wirklich? ka-news.de spricht mit einem Nachhaltigkeitsforscher vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT), um diese Frage zu beantworten.

Wer regelmäßig die Hauptverkehrspunkte der Fächerstadt abklappert, dem wird es wohl kaum entgangen sein: Die Zahl der Elektroautos ist zuletzt signifikant angestiegen und mit ihnen die Diskussionen, wie sinnvoll, wie notwendig, wie umweltschonend die Stromvehikel denn nun eigentlich seien.

Knapp jeder siebte neu zugelassene Wagen hatte 2020 einen E-Antrieb unter der Haube.
Knapp jeder siebte neu zugelassene Wagen hatte 2020 einen E-Antrieb unter der Haube. | Bild: Sven Hoppe/dpa

Mit dem Ziel einer klaren und einfachen Antwort wendet sich ka-news.de mit dieser Frage an den Experten für nachhaltige Energietechnologien Marcel Weil, den Forschungsgruppenleiter des Instituts für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse am KIT. "Eine klare und einfache Antwort gibt es bei diesem eher komplexen Thema nicht", so Marcel Weil zu Beginn des Gesprächs. Man müsse im Bezug auf Elektroautos und ihrem Beitrag zur Umweltschonung sehr viele Faktoren berücksichtigen.

Nur eine Frage des Motors?

Dies beginne schon, wenn man die Umweltbilanzen zwischen Elektroautos und Verbrennungsmotoren  überhaupt vergleichen wolle. Ein legitimer Vergleich könnte nämlich nur zwischen Autos ähnlicher Fahrzeugklasse hergestellt werden. "Ein Porsche sollte nicht mit einem Mini verglichen werden", wie Weil erklärt.

Marcel Weil (51), Forschungsgruppenleiter „Forschung für nachhaltige Energietechnologien am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse" (ITAS) des Karlsruher Instituts für Technik (KIT).
Marcel Weil (51), Forschungsgruppenleiter „Forschung für nachhaltige Energietechnologien am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse" (ITAS) des Karlsruher Instituts für Technik (KIT). | Bild: KIT

Zusätzlich sei die Frage der Nachhaltigkeit und Umweltschonung nicht immer eine Frage des Motors. Die Beschaffenheit des Autos selbst - wie Weil berichtet - könne über die Frage der Umweltfreundlichkeit entscheiden.

"Auch bei E-Autos gibt es Trends, die nicht wirklich umweltfreundlich sind", so Weils Auffassung, "E-Fahrzeuge, die groß, die schwer und die PS-stark sind, die also eine hohe Leistung und einen hohen Roll- und Luftwiderstand haben, verbrauchen sehr viel Energie und sind damit nicht nachhaltig." 

"Kritische Rohstoffe"

Natürlich wären leistungsstarke Autos auch mit höherer Umweltbelastung während ihrer Produktion verbunden. An sich erscheint die Herstellung der E-Fahrzeuge gerade in Hinsicht auf die Akkus, als beliebtes Streitthema zwischen Befürwortern und Kritikern.

Und tatsächlich wirkt die Akkuherstellung auf den ersten Blick alles andere als nachhaltig: "Die Batteriezelle eines E-Autos ist ein Hightech-Produkt", so Weil, "ein Produkt, das nur unter bestimmten Bedingungen wie etwa stark klimatisierten Räumen hergestellt werden kann." Insofern entstehe durchaus eine hohe Energiebelastung.

Problematisch sei auch das Material, aus dem sich die Energieträger letztendlich zusammensetzen: "Bisher werden bei aktuellen Elektro-Fahrzeugen die Lithium basierten Batterien aus Kobalt, Nickel, Mangan (für die Kathode,  Grafit für die Anode und nennenswerte Mengen an Kupfer für die Stromsammler, hergestellt"

"Ein ökologischer Rucksack"

Der kritische Status entstehe einerseits aufgrund der toxischen Wirkung, die einige dieser Rohstoffe auf ihre Umwelt entfalten. Andererseits wegen ihrer ungünstigen Verfügbarkeit: "Kobalt zum Beispiel wird fast nur im Kongo abgebaut und muss erst einmal nach Europa transportiert werden", sagt Weil.

Eine große Hürde sei dabei der Transport selbst. Genauso liege eine schwerwiegende Problematik darin, "dass der Kongo als eine politisch instabile Republik gilt, sodass der Import des Kobalts nur sehr bedingt als gesichert gelten kann. Auch die Arbeitsbedingungen beim Abbau sind eher fraglich."

Das von Amnesty International zur Verfügung gestellte Bild zeigt Kinder, die in einer Kobaltmine Steine sortieren.
Das von Amnesty International zur Verfügung gestellte Bild zeigt Kinder, die in einer Kobaltmine Steine sortieren. | Bild: Amnesty International/Amnesty International/Afrewatch/dpa

Auch das Lithium würde laut Weil nicht in Europa, sondern in Südamerika und Australien abgebaut. Von dort aus werde es nach China verschifft und dort weiterverarbeitet, bevor es schließlich, den Asiatischen Kontinent entlang, seinen Weg in die Werkshallen Europas fände.

Aufgrund der toxischen Wirkung der Materialien, ihrer problematischen Verfügbarkeit und ihrem langen Transportwegen entstünde bei jedem Elektroauto ein sogenannter "ökologischer Rucksack." Dies bezeichnet eine umweltschädigende Vorbelastung, die jedes Elektroauto durch seine Herstellung mit sich trägt - wie einen Rucksack eben.

"Neuere Technologien werden äußerst kritisch beäugt"

"Aus diesen Gründen wird die Herstellung der Batteriezellen durchaus zurecht kritisiert", meint der Nachhaltigkeitsforscher. Allerdings müsse man die Kritikpunkte auch in Perspektive setzen: "Die Lithium-Batterien haben einen deutlich geringeren schädlichen Impact auf die Umwelt als beispielsweise Cadmium – oder Blei-basierte Batterien."

Diese seien "deutlich toxischer für die Umwelt und werden auch teilweise in Drittländer exportiert und mit einfachsten Methoden recycelt oder entsorgt. Dennoch werden sie seit Jahren und Jahrzehnten akzeptiert und ernten erstaunlich wenig Kritik. Neuere Technologien wie eben Lithium-Batterien für Elektrofahrzeuge werden hingegen äußerst kritisch beäugt", so Weils Einschätzungen.

Ein Umstand, den der Forscher bisweilen bedaure. Auf der einen Seite deshalb, da das Karlsruher Institut für Technologie mit Hochtouren an "der nächsten Generation von Energiespeicher, den sogenannten Post Lithium-Batterien, die auf gut und reichlich verfügbaren Rohstoffen wie Magnesium, Natrium oder Aluminium basieren arbeitet." Auf der anderen Seite, da das eigentliche umweltschonende und nachhaltige Potenzial eines Elektroautos erst in seiner Nutzungsphase wirksam wird.

"Break-even Point" - Das Paradoxon des Elektroautos

Es sei unumstößlich, dass ein E-Auto während seiner Nutzungsphase keine CO2-Emissionen abgebe, so Weil. Würde man so ein E-Auto also lange und weit genug fahren, so hätte man ab einem bestimmten Punkt so viele Emissionen eingespart, dass der ökologische Rucksack ausgeglichen wäre.

"Diesen Punkt bezeichnen wir als Break-even Point. Es ist der Moment, ab dem das E-Fahrzeug durch seine Nutzung im Gesamtergebnis umweltfreundlicher wird als ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor", wie Weil weiter ausführt.

Bild: andreas160578@pixabay.com

Wann dieser Break-even Point erreicht ist "variiert stark von Fahrzeug zu Fahrzeug. Es existiert aber ein ungefährer Wertebereich, der zwischen ca. 20.000 bis -im Extremfall- 80.000 Kilometern liegen kann." Sobald ein Auto diese Kilometerzahl überschritten hat, könne man es also als klimaschonend bezeichnen. "E-Fahrzeuge werden dann umweltfreundlicher, wenn sie viel und häufig genutzt werden", fasst Weil zusammen. 

"Wir dürfen die Energiewende nicht weiter hinauszögern"

Natürlich gäbe es bei diesem Konzept Einschränkungen. Beispielsweise müsse man auch daran denken, was nach der Nutzungsphase eines E-Autos aus dessen Akku wird. Dieser solle nicht entsorgt, sondern "in einem anderen Bereich weitergenutzt werden", schlägt Weil vor.

Einem anderen Ansatz nach sei ein E-Auto immer nur so nachhaltig wie der Strom, den es nutzt: "Würden die Ladestationen mit einem hohen Kohlestromanteil betrieben, so wird der Break-even Point des E-Fahrzeugs erst sehr viel später erreicht", betont Weil.

Stau auf der A5 bei Malsch: Auf keiner der beiden Spuren ist eine Rettungsgasse gebildet!
Bild: Polizei Karlsruhe / Joachim Zwirner

"Auch aus diesem Grund können wir es uns nicht leisten, die Energiewende noch weiter zu verzögern. Wir können keine nachhaltige Mobilität erreichen, wenn wir keine nachhaltige Energie zur Verfügung stellen", fügt er hinzu.

"Nicht nur austauschen sondern auch reduzieren"

Zusätzlich hinge die Nachhaltigkeit der E-Mobilität nicht nur von der Stromversorgung, sondern auch vom Verhalten ihrer Nutzer ab.  "Man sollte nicht einfach jeden Verbrenner durch ein E-Fahrzeug ersetzen." Dies würde nur eine Massenproduktion an Energiezellen nach sich ziehen, der langfristig auch eine Umweltgefährdung bedeutete.

"Viel eher müssten weniger Fahrzeuge pro Kopf genutzt werden. Würden sich beispielsweise mehrere Haushalte ein E-Fahrzeug teilen, wäre der Break-even Point schneller erreicht und es gäbe insgesamt weniger Belastung durch das Herstellen und Entsorgen der Batterien und des gesamten Fahrzeuges", so Weil. "Nicht nur austauschen, sondern auch reduzieren", sei sein Konzept von Nachhaltigkeit.

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Kommentare (25)
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  •   wurzelsau
    (523 Beiträge)

    16.06.2021 01:08 Uhr
    Energie muss übertragen werden.
    Um zusätzliche Energie zur Aufladung von E-KFZ zur liefern sind die Stromnetze, gerade im "Hausversorgungsbereich" meist nicht ausgelegt, sie sind lediglich für Haushaltsversorgung konzipiert. Dieses technische Problem wird leider meist unter den Tisch gekehrt. Zudem gibt es für Bewohner in vor allem in urbanen Bereichen Probleme, an eine Ladestation zu kommen. Könnte noch zig weiter Fakten aufzählen....
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  •   mikado46
    (240 Beiträge)

    14.06.2021 19:36 Uhr
    Autobahn : Bild Polizei Karlsruhe
    Von drei Fahrspurern, ist in jeder Fahrtrichtung die rechte Fahrbahn zu 100% von LKW befahren.
    Die mittlere Spur zu 50% von LKWs, wqs den Verkehrsfluss auch nicht beschleunigt.
    Für die PKW bleibt die dritte Spur, wo bei der Verkehrsdichte bestimmt nicht 120 gefahren werden kann.
    Annalenas Traum, die Höchstgeschwindigkeit auf AB zu drosseln, und somit die Welt zu retten, dürfte wohl im Reich der Kobolde entstanden sein.
    Den Güterverkehr überwiegend auf die Schiene zu verlagern, dürfte auch Probleme bereiten.
    Viele Güter wandern von der Produktion direkt in den LKW, der dann unter Zeitdruck zum Kunde
    fährt, weil die Teile dort sofort in den Produktionsprozesse eingesetzt werden.
    Ich habe nichts gegen eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die mir garrantiert, von Basel nach Hamburg
    durchgehend mit 120 km/h zu fahren.
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  •   Gaensebluemchen
    (599 Beiträge)

    14.06.2021 16:18 Uhr
    Einen Vorteil…
    … sehe ich ja, obwohl ich Fan von ordentlichen Motoren bin: wir werden unabhängiger von Ölstaaten.
    Nur muss der Strom natürlich auch erzeugt werden und dann ist es ziemlich doof, Atomstrom aus Frankreich oder Kohlestrom aus Polen zu ziehen, wenn unsere Wind- und Sonnenkraftwerke gerade mal Pause machen…
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  •   santana
    (1326 Beiträge)

    14.06.2021 16:39 Uhr
    @Gaensebluemchen
    "wir werden unabhängiger von Ölstaaten."
    Das stimmt zwar, dafür werden wir abhängig von den Ländern, von denen z.B. Lithium, Kobalt usw. herkommen.
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  •   Gaensebluemchen
    (599 Beiträge)

    14.06.2021 18:17 Uhr
    Im Moment ja …
    … aber die Batterieentwicklung läuft rasant und es werden Alternativen für diese Stoffe erforscht.
    Dagegen war die Verbrenner Entwicklung eine müde Dampflok…
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  •   Mondgesicht
    (2634 Beiträge)

    14.06.2021 16:06 Uhr
    Merke:
    Für die Batterien braucht es Kobalt und keine Kobolde. Gruß an die Kanzlerkandidatin.
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  •   Chris23
    (689 Beiträge)

    14.06.2021 18:31 Uhr
    Kobalt
    Ja der großteil des Kobalt wird momentan für Batterien verwendet, das schleißt aber deine Handys, dem Akku Schrauber, dem Laptop mit ein ... Dann schau dir aber mal dem Katalysator eines Wagen an dort ist Cer, palladium und Platin aus dem Kongo drinne. Tankst du Diesel? Der wird mit Kobald entschwefelt.

    Kobalt ist zwar eine 'seltene erde' aber nicht selten, könnte man also auch an vielen anderen Orten abbauen.

    Auch der großteil des in Kongo geförderten Kobalds (ca. 80%) wird relativ kontrolliert abgebaut, von schweizer und chinesischen Konzernen die sich dem markt teilen. Man darf da keine tollen Arbeitsrechte erwarten, aber zumindest um die Kinder kommt man rum
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  •   ordnungshueter
    (188 Beiträge)

    14.06.2021 12:35 Uhr
    viele vorteile
    ich mach seit 25 jahren carsharing: jahre meines lebens hab ich KEINEN parkplatz gesucht, hab 2 ! halbe getrunken, hab meine bewegung, hab VIEL geld gespart, muss das teil nicht putzen, hab immer das passende fahrzeug...
    aber bitte nicht weitersagen, sonst wird's eng
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  •   Kraichgauer80
    (228 Beiträge)

    14.06.2021 18:42 Uhr
    In der Stadt
    geht das bestimmt gut und macht Sinn, zumal man mit den öffentlichen Verkehrsmitteln auch flexibel ist. Bei uns auf dem Land sieht die Welt schon anders aus. Bei uns, und ich wohne in keinem Dorf, gibt es nicht mal ein Angebot. Mit der Stadtbahn kommt man in in die Stadt, aber dann zum Industriegebiet mit Bus, wenn man stundenlang unterwegs sein will geht das. Fahrgemeinschaften, wenn die Leute in unterschiedlichen Arbeitsstellen arbeiten, wird dann auch schwierig zu koordinieren. Deshalb liebe ich meine Freiheiten mit dem eigenen Auto. Mal sehen was die Zukunft bringt. Was natürlich stimmt, bestimmt 90% der Fahrten wären mit einem E-Auto abzudecken. Bei jedem sind die Voraussetzungen anders und nicht pauschal zu lösen.
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  •   AhmedDerAufklärer
    (504 Beiträge)

    15.06.2021 15:20 Uhr
    Have
    a look in die Schweiz - dort geht es auch mit dem qualitativ hochwertigen ÖV. Sogar auf dem Land.
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