Wie grün sind Elektroautos? Elektroautos haben die höchste Effizienz von 73%.
Der Klimawandel ist ganz einfach eine existenzielle Bedrohung für die meisten Lebewesen auf unserem Planeten - auch und vor allem für das Leben der Menschen. Dies sagte António Guterres, der Generalsekretär der Vereinten Nationen. Er steht nicht alleine da. Vom IPCC bis zur NASA, dem WWF oder dem CDP - all diese wichtigen Organisationen sind sich über die Auswirkungen des Klimawandels einig und setzen sich dafür ein, diesen zu bekämpfen.
Vom Verlust des Meereises und dem Anstieg des Meeresspiegels bis hin zum Auftreten von Extremereignissen wie Wirbelstürmen, Dürren oder starken Hitzewellen - die Dimension dessen, was wir hier bekämpfen, lässt sich kaum leugnen. Und es wird noch mehr kommen, wenn wir den Temperaturanstieg von 2° Celsius erreichen.
In dem Bemühen, diese Folgen zu minimieren, haben Wissenschaftler untersucht, was die Hauptursachen für den Klimawandel sein könnten. Sie fanden heraus, dass Treibhausgase wie Kohlendioxid, Methan oder Distickstoffoxid und Aerosole die Atmosphäre verändern und den Planeten stärker gefährden.
Der
Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) wies darauf hin, dass
von den neunundvierzig CO2-Äquivalenten, die 2010 in die Atmosphäre gelangten,
14 % durch Verkehrsmittel freigesetzt wurden. Und obwohl dies bereits eine
große Zahl ist, sind dabei noch nicht einmal die Co2-Auswirkungen von
ergänzenden Aktivitäten wie der Herstellung von Fahrzeugen oder der Abnutzung
von Straßen berücksichtigt.
CO2-Emissionen des Verkehrs
72 %
von Autos
10% von
Flugzeugen
Da Autos 72 % der CO2-Emissionen in diesem Sektor ausmachen - gefolgt von Flugzeugen mit 10 % - ist der Markt für Elektroautos gewachsen und scheint eine gute Lösung zur Bekämpfung des Klimawandels zu sein. Aber ist es wahr, dass Elektroautos keine Emissionen haben?
Gesamtenergie-Effizienz im Vergleich:
73% Elektroautos
22% Autos mit Wasserstoffmotor
13% Autos mit Verbrennungsmotor
Autos mit einem Verbrennungsmotor bringen also nur 13% der Ausgangsenergie auf die Strasse. Bei Wasserstoffmotoren sind es gerade mal 22%. Elektroautos haben jedoch eine Effizienz von 73%.
Das heisst monetär ausgerechnet - von 1 Schweizer Franken werden bei einem Verbrenner für den eigentlichen Zweck des Autos, nämlich das Fahren nur gerade mal 13 Rappen genutzt:
1 Franken Ausgangsenergie:
73 Rappen für Fahrt mit einem Elektroauto
22 Rappen für Fahrt mit Autos mit einem Wasserstoffmotor
13 Rappen für Fahrt mit Autos mit einem Verbrennungsmotor
Der Verbrennungsmotor ist so gesehen eine gigantische Wertvernichtungs-Maschine.
Aber - sind Elektroautos nicht nur effizienter sondern auch emissionsfrei?
Kurz gesagt nein: Auch Elektroautos haben Emissionen - aber sie sind grüner. Auch Plug-in-Autos haben immer noch Auswirkungen auf die Umwelt. Experten sind sich zwar weitgehend einig, dass Plug-in-Fahrzeuge klimafreundlicher sind als herkömmliche Fahrzeuge, aber je nachdem, wie sie aufgeladen und hergestellt werden, können sie dennoch ihre eigenen Umweltauswirkungen haben.
Auf der ganzen Welt fördern Regierungen und Autohersteller Elektrofahrzeuge als Schlüsseltechnologie zur Senkung des Ölverbrauchs und zur Bekämpfung des Klimawandels. General Motors hat angekündigt, bis 2035 keine neuen benzinbetriebenen Autos und leichten Nutzfahrzeuge mehr verkaufen zu wollen und auf batteriebetriebene Modelle umzusteigen. In dieser Woche erklärte Volvo, dass das Unternehmen noch schneller vorgehen und bis 2030 eine vollelektrische Modellreihe einführen will.
Doch während sich Elektroautos und -lastwagen immer mehr durchsetzen, stellt sich eine Frage immer wieder neu: Sind sie wirklich so umweltfreundlich wie angepriesen? Sind Elektroautos wirklich grüner und umweltfreundlicher? Sie scheinen eine großartige Lösung zur Bekämpfung des Klimawandels zu sein, und es heißt sogar, dass sie keine Emissionen haben. Aber sind sie es wert? Stimmt es, dass sie für den Planeten unschädlich sind?
Der grundlegende Unterschied zwischen konventionellen, thermisch betriebenen Autos und Elektroautos liegt im Prozess der Umwandlung von potenzieller (gespeicherter) Energie in kinetische Energie (Bewegung). Bei Wärmekraftfahrzeugen ist diese Energie in chemischer Form gespeichert und wird durch eine chemische Reaktion im Motor freigesetzt.
Bei Elektroautos hingegen wird die Energie zwar auch in chemischer Form gespeichert, aber dank der Lithium-Ionen-Batterien elektrochemisch und ohne Verbrennung freigesetzt. Das bedeutet, dass während der Fahrt kein Kraftstoff verbrannt wird und somit keine Luftverschmutzung durch CO2 entsteht. Außerdem sind sie effizienter als fossile Autos. Ist dies also ein klarer Gewinn für die Elektrobewegung? Sind Elektroautos und -fahrzeuge umweltfreundlicher?
Nicht
unbedingt. Oder besser gesagt, nicht immer. Wenn die Energiequelle für den
Antrieb dieser Autos nicht aus Sonnenkollektoren, Windturbinen oder sogar aus
Atom- oder Wasserkraft stammt, sind ihre CO2-Emissionen viel höher. Wenn der
Strom, mit dem die Autos aufgeladen werden, aus der Verbrennung fossiler
Brennstoffe stammt, spielt es keine Rolle, dass die Autos während der Fahrt
keine Schadstoffe ausstoßen, da diese Schadstoffe bereits in einem weit
entfernten Kraftwerk freigesetzt wurden.
Es kommt darauf an, wie der Strom erzeugt wird.
Im Großen und Ganzen verursachen die meisten heute verkauften Elektroautos deutlich weniger Treibhausgasemissionen als die meisten mit Benzin betriebenen Fahrzeuge. Vieles hängt jedoch davon ab, wie viel Kohle verbrannt wird, um diese Plug-in-Fahrzeuge aufzuladen. Und die Stromnetze müssen noch viel, viel sauberer werden, bevor Elektrofahrzeuge wirklich emissionsfrei sind.
Eine Möglichkeit, die Auswirkungen verschiedener Fahrzeugmodelle auf das Klima zu vergleichen, bietet ein interaktives Online-Tool von Forschern des Massachusetts Institute of Technology, die versucht haben, alle relevanten Faktoren einzubeziehen: die Emissionen, die bei der Herstellung der Autos und bei der Produktion von Benzin und Diesel anfallen, wie viel Benzin herkömmliche Autos verbrauchen und woher der Strom zum Aufladen von Elektrofahrzeugen kommt.
Wenn man davon ausgeht, dass Elektrofahrzeuge ihren Strom aus dem durchschnittlichen Stromnetz beziehen, das in der Regel eine Mischung aus fossilen Brennstoffen und erneuerbaren Kraftwerken umfasst, dann sind sie fast immer viel umweltfreundlicher als herkömmliche Autos. Auch wenn die Herstellung von Elektrofahrzeugen aufgrund ihrer Batterien emissionsintensiver ist, sind ihre Elektromotoren effizienter als herkömmliche Verbrennungsmotoren, die fossile Brennstoffe verbrennen.
Ein vollelektrischer Chevrolet Bolt zum Beispiel wird während seiner Lebensdauer durchschnittlich 189 Gramm Kohlendioxid pro gefahrenen Kilometer ausstoßen. Im Gegensatz dazu produziert ein neuer benzinbetriebener Toyota Camry schätzungsweise 385 Gramm Kohlendioxid pro Meile. Ein neuer Ford F-150 Pickup, der noch weniger kraftstoffsparend ist, erzeugt 636 Gramm Kohlendioxid pro Meile.
Aber das ist nur ein Durchschnittswert. Andererseits kann der Bolt, wenn er an einem kohlelastigen Stromnetz aufgeladen wird, wie es heute noch meist der Fall ist, sogar etwas schlechter für das Klima sein als ein modernes Hybridauto wie der Toyota Prius, der mit Benzin fährt, aber eine Batterie nutzt, um seine Kilometerleistung zu erhöhen.
Beim Fahren eines Elektroautos werden heute (noch), wo im Jahr etwa 62,7 % der Energieerzeugung auf fossilen Brennstoffe basiert, wahrscheinlich mehr CO2 in die Atmosphäre freigesetzt als in Island, wie die Erzeugung der Energie fast ausschließlich auf Wasserkraft, Erdwärme und Sonnenenergie beruht.
Es wird erwartet, dass der europäische Netzmix von 300 g CO2-Äq/km im Jahr 2015 auf 200 g CO2-Äq/km im Jahr 2030 und 80 g CO2-Äq/km im Jahr 2050 zurückgehen wird. Gehen wir von einem Szenario aus, in dem die Autos zu 100 % mit erneuerbaren oder sauberen Energien betrieben werden. Könnten wir dann sagen, dass Elektroautos keine Emissionen haben?
Der Zyklus der Herstellung eines Autos beginnt mit der Gewinnung von Rohstoffen, ihrer Veredelung, ihrem Transport und ihrer Verarbeitung zu verschiedenen Komponenten, die dann zum Auto selbst zusammengebaut werden. Dieser Prozess ist bei konventionellen und elektrischen Autos weitgehend identisch. Nach Angaben der Union of Concerned Scientists verursachen Elektroautos am Ende des Herstellungsprozesses jedoch mehr Kohlenstoffemissionen.
Warum ist das so? Weil Elektroautos Energie in großen Batterien speichern. Je größer die Batterien sind, desto größer ist ihre Reichweite. Das verursacht hohe Umweltkosten. Dies liegt daran, dass diese Batterien aus Seltenen Erden wie Lithium, Nickel, Kobalt oder Graphit bestehen, die nur unter der Erdoberfläche vorkommen und daher von Bergbauaktivitäten mit sehr umweltschädlichen Prozessen abhängen. Deshalb ist die Frage, ob Elektroautos umweltfreundlicher sind oder nicht, nicht einfach zu beantworten.
Laut der Chinesischen Gesellschaft für Seltene Erden fallen bei der Gewinnung von 1 Tonne Seltene Erden 75 Tonnen saure Abfälle (die nicht immer ordnungsgemäß behandelt werden) und 1 Tonne radioaktive Rückstände an. Trotz dieser Probleme mit der Umweltverschmutzung brauchen wir uns laut Forschung keine Sorgen um die Verfügbarkeit dieser Seltenen Erden zu machen, und für Lithium gibt es Daten, nach denen die weltweiten Reserven für die nächsten 185 Jahre ausreichen, selbst wenn sich der Elektroauto-Markt verdreifacht, so die Deutsche Bank. Auch Kobalt, Graphit und Nickel scheinen sich in einer komfortablen Situation zu befinden, da die Nachfrage in den nächsten Jahren weit von den Reserven der Erde entfernt sein dürfte. Auch wenn es so aussieht, als würde alles gut gehen, sollten wir die negativen Umweltauswirkungen der Seltene-Erden-Förderung nicht vergessen.
Abgesehen vom Gewicht der Seltenen Erden ist auch die Energie, die für die Herstellung der Batterien verwendet wird, für fast die Hälfte der Umweltauswirkungen verantwortlich, da der Großteil dieser Energie nicht aus kohlenstoffarmen Quellen stammt. Die Prognosen zeigen jedoch, dass sich die Stromerzeugung verbessert und mehr erneuerbare Energiequellen in das Netz eingespeist werden, was dazu beitragen würde, den ökologischen Fußabdruck beim Bau dieser Batterien zu verringern.
Andererseits hat auch die Entwicklung von Systemen zur Nutzung erneuerbarer Energien Auswirkungen, die wiederum Energie und Seltene-Erden-Förderung verbrauchen. Letztendlich sollten wir vernünftig sein, und trotz ihres anfänglichen ökologischen Fußabdrucks werden die Auswirkungen von Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu herkömmlichen Autos innerhalb von 6 bis 16 Monaten durchschnittlicher Fahrzeit mit sauberer Energie ausgeglichen.
Ab 16 Monaten Fahrtzeit sind Elektroautos, mit sauberer Energie getankt, grüner
als Benziner.
Von diesem Zeitpunkt an sind Elektroautos eine bessere Öko-Alternative zu herkömmlichen Autos, bis ihre Batterie das Ende ihres Lebenszyklus erreicht hat. Doch wie geht es weiter? Die gute Nachricht für Elektrofahrzeuge ist, dass die meisten Länder jetzt darauf drängen, ihre Stromnetze zu sanieren. In den Vereinigten Staaten haben die Energieversorger in den letzten zehn Jahren Hunderte von Kohlekraftwerken stillgelegt und sind auf einen Mix aus emissionsärmerem Erdgas, Wind- und Sonnenenergie umgestiegen. Infolgedessen, so haben Forscher herausgefunden, sind auch die Elektrofahrzeuge im Allgemeinen sauberer geworden. Und sie werden wahrscheinlich noch sauberer werden.
Der
Grund, warum reine Elektrofahrzeuge eine attraktive Lösung für das Problem des
Klimawandels darstellen, ist, dass, wenn wir unsere Netze kohlenstofffrei
machen können, die Fahrzeugemissionen sehr, sehr stark zurückgehen. Das gilt
aber nicht für Hybridfahrzuge. Selbst die besten Hybride, die Benzin
verbrauchen, werden immer eine Grundlinie von Emissionen haben, die sie nicht unterschreiten
können.
Rohstoffe können doch problematisch sein.
Wie viele andere Batterien sind auch die Lithium-Ionen-Zellen, die die meisten Elektrofahrzeuge antreiben, auf Rohstoffe wie Kobalt, Lithium und Seltene Erden angewiesen, die mit schwerwiegenden Umwelt- und Menschenrechtsproblemen in Verbindung gebracht wurden. Kobalt hat sich als besonders problematisch erwiesen.
Bei der Gewinnung von Kobalt fallen gefährliche Abfälle und Schlacken an, die in die Umwelt gelangen können, und Studien haben ergeben, dass in den umliegenden Gemeinden eine hohe Belastung durch Kobalt und andere Metalle besteht, insbesondere bei Kindern. Die Gewinnung der Metalle aus ihren Erzen erfordert außerdem ein Verfahren, das als Schmelzen bezeichnet wird und bei dem Schwefeloxid und andere schädliche Luftverschmutzungen freigesetzt werden können.
Und bis zu 70 Prozent des weltweiten Kobaltangebots werden in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut, ein erheblicher Teil davon in unregulierten "handwerklichen" Minen, in denen Arbeiter - darunter viele Kinder - das Metall nur mit Handwerkzeugen und unter großem Risiko für ihre Gesundheit und Sicherheit aus der Erde holen, warnen Menschenrechtsgruppen.
Das weltweite Lithium wird entweder in Australien oder in den Salzseen der Andenregionen Argentiniens, Boliviens und Chiles abgebaut, wo große Mengen Grundwasser zum Abpumpen der Salzlaugen verwendet werden, wodurch den indigenen Bauern und Hirten das Wasser entzogen wird. Das für die Herstellung von Batterien benötigte Wasser hat dazu geführt, dass die Herstellung von Elektrofahrzeugen etwa 50 Prozent wasserintensiver ist als die von herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Die in China konzentrierten Lagerstätten seltener Erden enthalten oft radioaktive Stoffe, die radioaktives Wasser und Staub freisetzen können.
Kein Kobalt mehr in Batterien?
Autohersteller und andere Hersteller haben sich verpflichtet, handwerklich hergestelltes Kobalt aus ihren Lieferketten zu verbannen und Batterien zu entwickeln, die weniger oder gar kein Kobalt mehr enthalten. Diese Technologie befindet sich jedoch noch in der Entwicklung, und die weite Verbreitung dieser Minen bedeutet, dass diese Verpflichtungen nicht realistisch sind", sagte Mickaël Daudin von Pact, einer gemeinnützigen Organisation, die mit Bergbaugemeinden in Afrika zusammenarbeitet.
Stattdessen,
so Mickaël Daudin, müssen die Hersteller mit diesen Minen zusammenarbeiten, um
ihren ökologischen Fußabdruck zu verkleinern und sicherzustellen, dass die
Bergleute unter sicheren Bedingungen arbeiten. Wenn die Unternehmen
verantwortungsbewusst handelten, wäre der Aufstieg der Elektrofahrzeuge eine
große Chance für Länder wie den Kongo, sagte er. Aber wenn sie es nicht tun,
setzen sie die Umwelt und das Leben vieler Bergleute aufs Spiel".
Recycling könnte besser sein.
Da frühere Generationen von Elektrofahrzeugen das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, ist es eine Herausforderung, eine Anhäufung von Altbatterien zu verhindern.
Die meisten der heutigen Elektrofahrzeuge verwenden Lithium-Ionen-Batterien, die auf gleichem Raum mehr Energie speichern können als die ältere, weit verbreitete Blei-Säure-Batterietechnik. Doch während 99 Prozent der Blei-Säure-Batterien in den Vereinigten Staaten recycelt werden, liegt die geschätzte Recyclingrate für Lithium-Ionen-Batterien bei etwa 5 Prozent.
Experten
weisen darauf hin, dass Altbatterien wertvolle Metalle und andere Materialien
enthalten, die zurückgewonnen und wiederverwendet werden können. Je nach
Verfahren können beim Batterierecycling auch große Mengen an Wasser verbraucht
oder Luftschadstoffe freigesetzt werden.
Wohin gehen die Batterien von Elektroautos? Werden sie auf umweltfreundliche Weise recycelt?
Laut einer Studie des International Council of Clean Transportation (ICCT) werden in den USA 99 % der Blei-Säure-Batterien der mit fossilen Brennstoffen betriebenen Autos recycelt. Dies gilt nicht für Lithium-Ionen-Batterien, die eine sehr spezifische Mischung chemischer Komponenten und geringe Mengen an Lithium enthalten, was sie nicht zu einer attraktiven Marktchance macht. Auf dem EU-Markt wurden 2011 beispielsweise nur 5 % des Lithiums gesammelt, der Rest wurde entweder verbrannt oder auf Mülldeponien entsorgt (was Elektroautos keineswegs umweltfreundlicher macht), da die Rückgewinnung durch hydrometallurgische Verfahren weder preislich noch regulatorisch gerechtfertigt war.
Doch je mehr Batterien es gibt, da der Markt für Elektroautos wächst, desto interessanter wird es, herauszufinden, wie man sie recyceln oder die seltenen Erden zurückgewinnen kann. Die Chancen stehen also gut, dass sich eine starke Recyclingindustrie für diese Batterien entwickelt und die Elektroautos umweltfreundlicher werden.
Zweitverwendung der Autobatterien als
Hausbatterie?
In der Zwischenzeit könnte eine andere Lösung darin bestehen, diese Batterien wiederzuverwenden und ihnen ein zweites Leben zu geben, da sie in der Lage sind, das Stromnetz von Gebäuden zu unterstützen und Energie aus Wind- oder Solarstromquellen zu speichern. Dies würde auch dazu beitragen, die Umweltauswirkungen auszugleichen, die durch die Herstellung der Batterien entstehen, da sie sich über einen längeren Zeitraum hinweg amortisieren.
Autobatterien kann ein zweites Leben in Speicher- und anderen Anwendungen gegeben werden. Bei Autos verringert sich die Reichweite, wenn die Batterie weniger als 80 Prozent ihrer Kapazität hat. Aber das ist kein Hindernis für die stationäre Speicherung".
Verschiedene Autohersteller, darunter Nissan und BMW, haben die Verwendung alter Elektrofahrzeugbatterien als Netzspeicher erprobt. General Motors hat erklärt, dass es seine Batteriepakete mit Blick auf die Zweitverwendung entwickelt hat. Doch es gibt Herausforderungen: Die Wiederverwendung von Lithium-Ionen-Batterien erfordert umfangreiche Tests und Nachrüstungen, um sicherzustellen, dass sie zuverlässig funktionieren.
Wenn sie richtig eingesetzt werden, könnten gebrauchte Autobatterien jedoch noch ein Jahrzehnt oder länger als Reservespeicher für Solarenergie verwendet werden.
Fazit
Nein, Elektroautos sind keine emissionsfreien Fahrzeuge. Es ist so, dass sie zwar während der Fahrt kein CO2 ausstoßen, aber möglicherweise in drei anderen Phasen: bei der Herstellung, der Energieerzeugung und am Ende ihres Lebenszyklus. Im ersten Fall ist der notwendige Abbau der Seltenerdmetalle, die in den Batterien verwendet werden, sehr energieaufwendig und umweltschädlich.
Wenn das Auto mit Energie aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe angetrieben wird, wird bei der Energieerzeugung immer noch CO2 in die Atmosphäre freigesetzt, und zwar nicht aus dem Auspuff, sondern aus einem weit entfernten Kraftwerk. Das Recycling von Batterien ist nach wie vor ein teurer und langwieriger Prozess, und die meisten Batterien werden noch nicht recycelt.
Trotzdem werden Lösungen entwickelt, um Elektroautos umweltfreundlicher und nachhaltiger zu machen. Und obwohl es noch Raum für Verbesserungen gibt, ist es auch so, dass Elektroautos in ihrer heutigen Form über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg im Allgemeinen umweltfreundlicher sind als herkömmliche Autos mit fossilen Brennstoffen, insbesondere wenn sie mit sauberem Strom betrieben werden. Einige Länder haben dies bereits erkannt und fördern deshalb das Wachstum des Marktes für Elektroautos, vor allem durch steuerliche Vergünstigungen, die die Autos wirtschaftlich wettbewerbsfähiger machen. Tatsächlich setzen Länder wie Norwegen, Deutschland oder Costa Rica gleichzeitig verstärkt auf erneuerbare Energien und setzen Fristen für das Ende der konventionellen Autos auf ihren Straßen.
Aber sind Elektrofahrzeuge letztendlich die Lösung für unser Nachhaltigkeitsproblem im Bereich der Mobilität? Wir rennen, um den Temperaturanstieg von 2° Celsius zu vermeiden und die schlimmen Folgen des Klimawandels zu verhindern. Aber ist das Verhindern des Schlechten dasselbe wie das Planen für das Beste?
Nach Prognosen der Vereinten Nationen werden im Jahr 2050 68 % der Weltbevölkerung in städtischen Gebieten leben, so dass auch Probleme wie Verkehr, Parken und hoher Verbrauch in den Griff zu bekommen sind. Die Wahrheit ist, dass der öffentliche Nahverkehr eine bessere Option ist als der Individualverkehr, wenn wir unseren CO2-Fußabdruck verringern wollen.
Sollten wir uns also nicht eher darum kümmern, den öffentlichen Nahverkehr neu zu erfinden? Gleichzeitig sagen einige Wissenschaftler, dass die gemeinsame Nutzung von Autos, Motorrädern oder Fahrrädern die nächste Stufe in der Entwicklung der Mobilität sein wird, wobei neue Geschäftsmodelle bereits entwickelt werden.