Sauber sind nur die Kleinen – Seite 1

So sauber Elektromobilität auf den ersten Blick scheinen mag: Sie ist es bei Weitem nicht. Im Betrieb sind elektrische Fahrzeuge zwar emissionsfrei, darüber muss man nicht streiten. Und wenn man Strom aus erneuerbaren Quellen nutzt, ist auch der klimafreundlich. Doch der Betrieb ist nur eine Komponente, die man braucht, um den kompletten CO2-Fußabdruck von Elektroautos zu bestimmen.

Wie klimafreundlich sind elektrisch betriebene Fahrzeuge also wirklich? Forscher vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg haben die komplette Rechnung aufgemacht und in einer Studie die Klimabilanz von Batterie- und Brennstoffzellen-E-Autos untersucht. Dabei berücksichtigten sie Herstellung, Betrieb und Entsorgung der Fahrzeuge.

Ein zentraler Punkt in ihrer Untersuchung war die Reichweite – oder Batteriekapazität – der Autos. Achim Schaadt, Leiter der Abteilung Thermochemische Prozesse am Fraunhofer-Institut, war an der Studie beteiligt. Er sagt: "Eine wichtige Erkenntnis aus dem Vergleich war, dass Fahrzeuge mit kleinen Batterien für kurze Reichweiten sauberer sind als die Brennstoffzelle." Bei mehr als 250 Kilometern Reichweite und in der Fahrzeugklasse SUV habe allerdings die Brennstoffzelle die bessere Klimabilanz. Der entscheidende Grund dafür ist der wesentlich größere CO2-Rucksack, den batterieelektrisch betriebene Autos in dieser Fahrzeugklasse durch die Produktion der großen Akkus tragen. 

Beide Technologien für die Verkehrswende

250 Kilometer Reichweite: Die Strecke ist mit einer rund 50 Kilowattstunden starken Batterie zu schaffen – hier liegt also der Wendepunkt für die Frage, ob batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge oder Brennstoffzellenautos klimafreundlicher sind. Damit zeigt die Studie auch: Man braucht beide Technologien, damit die Verkehrswende gelingt.

Was sie außerdem noch zeigt: Unter bestimmten Umständen sind Autos mit Verbrennungsmotoren im Betrieb derzeit sogar umweltfreundlicher als E-Autos. Wird etwa der derzeitige deutsche Strommix zugrunde gelegt, muss ein Fahrzeug mit einer 90-Kilowattstunden-Batterie etwa 150.000 Kilometer fahren, um weniger Treibhausgasemissionen auszustoßen als ein Dieselfahrzeug. Elektroautos wie der Porsche Taycan oder der Audi e-tron, die beide eine höhere Batteriekapazität haben, belasten die Umwelt daher ähnlich stark wie Verbrenner.

Heikle Rohstoffgewinnung

Die Fraunhofer-Studie ist allerdings nur bedingt belastbar, denn sie berücksichtigt nicht die gesamte Wertschöpfungskette elektrischer Fahrzeuge. Die aber ist entscheidend, um unterschiedliche Fahrzeugarten zu bewerten. In der Fraunhofer-Betrachtung fehlen beispielsweise mögliche CO2-Reduktionen durch alternative Rohstoffe für die Herstellung der Akkus oder das Recycling der Batterien – denn ein zweites Leben kann die Ökobilanz von Elektroautos deutlich verbessern.

Auch Elektromobilität braucht Rohstoffe. Wie ökologisch kann ihre Gewinnung sein? Und reichen die Vorkommen, um die Versorgung auch bei wachsender Nachfrage zu gewährleisten? Mit diesen Fragen hat sich Thinkstep befasst, ein Beratungs- und Softwareunternehmen mit Schwerpunkt Ökobilanzierung, in einer Studie im Auftrag der Landesagentur für neue Mobilitätslösungen und Automotive Baden-Württemberg. Eine umfassende Umweltbilanz der Rohstoffgewinnung erstellen die Thinkstep-Autoren zwar nicht, aber dennoch ergänzt ihre Studie die des Fraunhofer-Instituts um einen wichtigen Punkt.

Sechs kritische Rohstoffe für E-Autos

Ein zentrales Ergebnis: Sechs Materialien, aus denen E-Autos gemacht sind – egal ob batterieelektrisch oder mit Brennstoffzellen betrieben –, müssen als kritisch eingestuft werden, weil sie eine zentrale Bedeutung für die Verkehrswende haben, aber zugleich nur begrenzt verfügbar sind und im Zweifel auch nur schwer zu ersetzen wären. "Das Versorgungsrisiko und die Folgenschwere eines Versorgungsengpasses sind hoch", sagt Aline Hendrich, Analystin für Energie und Mobilität bei Thinkstep.

In Zahlen ausgedrückt: Würde ein Viertel aller Fahrzeuge weltweit batterieelektrisch oder mit Brennstoffzelle fahren, das wären rund 240 Millionen, dann würde die Menge der vorhandenen Rohstoffe reichen. Sie reicht allerdings nicht, wenn ein Viertel der jährlich weltweit produzierten Autos und damit etwa 18 Millionen Fahrzeuge mit diesen beiden Technologien ausgestattet würden. "Dazu müssten die jährlichen Abbaumengen von Lithium, Kobalt, Platin und Dysprosium stark erhöht werden", sagt Hendrich.

In einer Brennstoffzelle wird Platin für den Katalysator gebraucht, in einem Akku die anderen fünf Materialien. Für sich genommen ist jeder Rohstoff unterschiedlich zu bewerten, was seine Verfüg- oder Substituierbarkeit betrifft. Kobalt zum Beispiel wird größtenteils in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut – kommt es dort zu Lieferengpässen, kann man nur schwer ausweichen. Kupfer dagegen kommt in vielen Ländern vor. Weil man aber zur Produktion von E-Autos alle Rohstoffe gleichermaßen benötigt, stuft Thinkstep die Verfügbarkeit insgesamt als problematisch ein.

Recycling und Ökostrom

Falls im Abbau und in der Aufbereitung der Rohstoffe Ökostrom verwendet wird, verbessert das die Umweltbilanz der Elektrofahrzeuge deutlich. Das Recycling der Rohstoffe hat denselben Effekt. "Die Sekundärherstellung der Materialien ist technisch möglich, und die CO2-Emissionen sind geringer", sagt Hendrich. Wenn komplette Batteriefahrzeuge recycelt und daraus neue Fahrzeuge aufgebaut werden, kann das aktuell bis zu einem Drittel Kohlendioxid vermeiden. Damit ist das Einsparpotenzial durch Recycling geringer als bei einem Verbrenner, doch der Wert könnte sich in Zukunft durch energieeffiziente Recyclingtechniken noch verbessern. Grundsätzlich lassen sich alle sechs kritischen Rohstoffe recyceln. Technische Prozesse dafür sind entwickelt, allerdings teilweise fürs Labor und noch nicht im industriellen Maßstab.

Die Krux an der Thinkstep-Studie ist jedoch: Sie lässt den Preis für die Rohstoffe außer Acht. Bei stark steigender Nachfrage ist aber von einem deutlichen Preisanstieg auszugehen.

Zusammengenommen lassen sich drei Erkenntnisse aus den beiden Studien gewinnen:

  • Auch die Elektromobilität ist abhängig von natürlichen und mengenmäßig begrenzten Stoffen der Erde – so wie Verbrennungsmotoren mit Öl fahren, brauchen Elektroautos Rohstoffe für Batterien und Brennstoffzellen.
  • Große Elektroautos belasten das Klima mindestens ebenso sehr wie Verbrenner – wenn die PS-Leistung nicht auf ein vernünftiges Maß schrumpft, bringt die Verkehrswende dem Klima nichts.
  • Die Herstellung von Elektroautos ist klimaschädlicher als die von Verbrennern, erst nach etwa 150.000 Kilometern sind sie ein Fortschritt. Damit Elektroautos dem Klima nutzen, müssen sie also sehr viel gefahren werden, doch das erhöht das Verkehrsaufkommen stark. Ein Paradox.

Besser, als sich ein Elektroauto zu kaufen, ist es wohl fürs Klima, mit relativ sauberen Verbrennern deutlich weniger zu fahren als heute. Dem Klima ist wenig geholfen, wenn man Autos elektrifiziert, aber sonst weitermacht wie bisher.