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Elektroautos

Viel Potential, geringe Erfolge

Infoseite - 3 August, 2011
Als Elektroauto wird jenes Automobil beschrieben, das, im Unterschied zu Fahrzeugen mit Hybridantrieb oder herkömmlichen Verbrennungsmotoren, von einem Elektromotor angetrieben wird, der seine elektrische Energie rein über wiederaufladbare Akkumulatoren beziehungsweise nicht-wiederaufladbare Batterien bezieht.

Von den Fahrzeugherstellern werden Elektroautos als grüne Heilsbringer für den Verkehrsbereich angepriesen, die eine „emissionsfreie“ Fortbewegung auf der Straße ermöglichen. Diese Argumentation wird auch gerne von politischer Seite übernommen, die den Kauf von Elektroautos im Sinne des Klimaschutzes durch Förderungen ankurbeln will. Was sich in eigentlich sehr vielversprechend anhört, weist bei genauerer Betrachtung jedoch erhebliche Mängel auf.

 

Eine Technologie in den Kinderschuhen

BlueMotion wird von VW als spritsparende Technologie verkauft.

© Fred Dott / Greenpeace

Die Entwicklung des Elektroautos befindet sich bis dato noch in ihren Kinderschuhen. Einerseits haben Elektromotoren schon ein Leistungsniveau erreicht, das dem von herkömmlichen Kraftfahrzeugen in nichts nachsteht und in vielen Angelegenheiten sogar überlegen ist. In diesem Zusammenhang sind vor allem der höhere Wirkungsgrad, die Drehmoment- und Leistungscharakteristik sowie die nahezu lokale Emissionsfreiheit hervorzuheben. Andererseits stößt die Entwicklung von konkurrenzfähigen und ökonomisch-tragbaren Energiespeichern jedoch regelmäßig an technische Grenzen. Aus diesem Grund können die Akkumulatoren oder Batterien von Elektroautos als deren Herzstück beschrieben werden, mit dem der Erfolg steht und fällt.

Für den Betrieb des Elektromotors wird die benötigte Energie in Form von Energiespeichern im Automobil mitgeführt. Diese gibt es in vielerlei Ausführungen wie beispielsweise Bleiakkumulatoren, Natrium Nickel Chlorid Batterien – den sogenannten Zebrazellen – oder den gegenwärtig vorherrschenden Lithium-Ionen Akkumulatoren, kurz Li-Ion-Akkus genannt. Letztere haben sich über die Jahre gegen ihre Konkurrenz durchgesetzt, da sie im Gegensatz zu den anderen eine höhere Leistungsdichte und eine geringere Selbstentladung (immun gegenüber dem Memory-Effekt) aufweisen. Trotz ihrer positiven Eigenschaften für den Betrieb von Elektroautos konnte mit ihnen bis dato jedoch auch kein Durchbruch erzielt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die gängigen Akkus gegenwärtig zirka 16 kWh umfassen, mit denen ungefähr eine Distanz von lediglich 100 Kilometern zurückgelegt werden kann.

Abgesehen davon, dass die Reichweite von Elektroautos im aktuellen Jahr 2012 noch zu wünschen übrig lässt, ist der CO2 - Ausstoß durch "Graue Energie" von Li-Ion-Akkus, also die Energiemenge, die für Herstellung, Transport, Lagerung, Verkauf und Entsorgung eines Produktes benötigt wird, zu beachten. Die Ökobilanzen von Elektroautos, welche unter anderem auch entscheidend von der Qualität der Akkus und dem Nutzungsverhalten des Fahrers bzw. der Fahrerin abhängig sind, ergeben je nach Studie von unterschiedlichen Forschungsinstituten einen indirekten CO2 - Ausstoss von 50 -140 kg pro Kilowattstunde Akkukapazität. So ist der Beitrag der indirekten Emissionen durch die Akku-Herstellung pro gefahrenen Kilometer heutzutage etwa nur dann vernachlässigbar, wenn die Akkus recht klein sind, die Lebensdauer der Akkus groß ist und das Elektroauto sehr viel genützt wird.

 

CO2 Emissionen durch konventionellen Strom

Einen weiteren wichtiger Aspekt bezüglich der Energieversorgung des Elektromotors stellt die Aufladung der Akkumulatoren dar. Diese können prinzipiell an jede (private) Steckdose angeschlossen und aufgeladen werden, wobei das Strom-Tanken an sogenannten (öffentlichen) Elektro-Tankstellen mit konventionellem Strom am gebräuchlichsten ist. Genau diese Tatsache lässt die grüne Idee hinter den Elektroautos zu einem Etikettenschwindel verkommen, denn der konventionelle Strom in Österreich ist alles andere als emissionsfrei. Dieser geht zu einem erheblichen Anteil auf fossile Energieträger zurück und wird zusätzlich durch Atomstrom, der durch Importe des europäischen Strom-Mix über europäischen Strombörsen nach Österreich gelangt, ergänzt. Wie sich das auf die Emissionsbilanz von Elektroautos auswirkt wird in Tabelle 1 ersichtlich.  Man sieht, dass Elektroautos, die mit konventioneller Elektrizität betrieben werden, weniger, aber trotzdem erheblich CO2-Emissionswerte wie herkömmliche Diesel-/Benzin-PKWs aufweisen, da auch die herkömmliche Herstellung von Elektrizität CO2 Emissionen erzeugt. Daher sind Elektroautos erst grün, wenn der Strom für den Betrieb der Autos ausschließlich aus zu 100 Prozent erneuerbaren Energien erzeugt wird. Anderenfalls kann nur von einem Marketing-Gag der Automobile-Konzerne gesprochen werden, um ihren Firmenprofil ein umweltbewussten  Anstrich zu verpassen.

Tab. 1: CO2-Emissionsvergleich | Quellen: [1], [2], [3], [4]

 

Verknappende Rohstoffe - kein Recyclingsystem

Trotz der noch ungeklärten Frage der Stromherkunft und der noch nicht vollständig ausgereiften  Energiespeicher-Technologie gehen die ersten Elektroauto-Modelle einiger Automobile-Konzerne schon in naher Zukunft (Stand Juli 2011) serienmäßig in den Verkauf. Im Sinne des Umweltschutzes müssten jedoch noch einiges in Bezug auf die Inhaltsstoffe der Batterien und Akkus geklärt werden.

In diesen sind nämlich seltene Metalle und Erze enthalten, die aufgrund ihrer großen Nachfrage – unter anderem für andere grüne Technologien wie beispielsweise Photovoltaik – sowie natürlicher Förderrestriktionen verknappen werden. Da die Nachfrage in den kommenden Jahren stetig zunehmen wird, wird es zwangsläufig zu Engpässen kommen, wodurch ein Umdenken in Richtung Recycling der Metalle unumgänglich wird. Anstatt immer mehr Mengen abzubauen und wertvolle Rohstoffe nach dem Primärgebrauch verschrotten zu lassen, könnten Emissionen eingespart und Schäden durch den Abbau verringert werden. Zusätzlich würde der Schrottexport in den globalen Süden auch abnehmen (vgl. oeko.de).

 

Kobalt, Lithium und „seltene Erden“

Konkret sind mit diesen sogenannten kritischen Metallen vor allem Kobalt, Lithium und alle Metalle die unter den Sammelbegriff ´“seltene Erden“ fallen, gemeint. Allesamt stellen eine wichtige Komponente von Li-Ion-Akkus dar und werden jedes Jahr zu Tausenden Tonnen abgebaut. Die globalen Kobalt -Reserven belaufen sich gegenwärtig auf ungefähr 7 Mio. t (Stand 2007). Im selben Jahr wurden weltweit zirka 62.000 t davon abgebaut – der Großteil in der Demokratischen Republik Kongo (48%) sowie in Australien (20%) und Kuba (14%). Als Folge der steigenden Nachfrage (siehe Abbildung 1) entwickelte sich auch der Preis für Kobalt seit 2002 in die Höhe. Zahlte man 2002 noch 17 USD für einen Kilogramm, wurden 2007 schon 66 USD verrechnet (vgl. unep.fr).

Das weltweite Lithium-Vorkommen wird zurzeit auf ca. 4,1 Mio. t (Stand 2008) geschätzt, wobei die größten Reserven in Chile (73%) und China (13%) zu finden sind. Im Jahr 2007 wurden ca. 25.000 t – der Großteil in Chile (38%) und Australien (22%) – abgebaut.  Ähnlich der Nachfrage nach Kobalt kam es auch bei Lithium zu einem Preisanstieg, jedoch auf niedrigerem Niveau. Die zukünftige Nachfrage nach Lithium kann anhand Abbildung 2 abgelesen werden.

Neben Kobalt und Lithium werden auch die Metalle der sogenannten „seltene Erden“ zu jenen kritischen Metallen gezählt, die zur Herstellung von Akkus und Batterien für Elektroautos benötigt werden. Diese werden weltweit – die größten Reserven befinden sich in China, den Commonwealth-Staaten und den USA – auf ein Vorkommen von 88 Mio. t (Stand 2007) geschätzt, wobei der Großteil des jährlichen Abbaus (Stand 2007: 124.000 t) in China (95%) stattfindet. Die Frage nach dem Preisanstieg kann bei der Gruppe der „seltenen Erden“ nicht pauschal beantwortet werden, da die verschiedenen Metalle auch unterschiedlichen Preisen unterliegen. Wie bei Kobalt und Lithium ist auch bei den „seltenen Erden“ in Zukunft eine starke Zunahme der Nachfrage (siehe Abbildung 3) anzunehmen.

 

Lösungen? Ökostrom und Recycling der Akkus

Um von einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Lösung für den Verkehrsbereich sprechen zu können müssen zwei grundlegende Fragen geklärt werden. Zum einen muss der Strom für den Betrieb der Elektroautos ausnahmslos aus zu 100 Prozent erneuerbaren Energien erzeugt werden. Dafür dürfen jedoch nicht bestehende Ökostrom-Anlagen herangezogen werden, sondern neue müssten entstehen. Ein Ausbau der erneuerbaren Energien ist somit der einzige Weg um den Betrieb von Elektroautos emissionsfrei zu gestalten. Deshalb muss die Bundesregierung durch die Novellierung des Ökostromgesetzes den Anteil der Stromerzeugung aus Wind, Sonne, Erdwärme, Biomasse, Deponie-, Klär- und Biogas sowie Ablauge bis 2020 auf 25 Prozent des Bruttoinlandsstromverbrauchs anheben. Denn nur wenn der Ökostrom Vorrang bekommt, werden Elektroautos zu einer ernstzunehmenden Alternative für den Individualverkehr.

Neben der Frage der Stromherkunft muss zusätzlich auch das Recycling der Akkus und Batterien bedacht werden. Es muss eine ökologisch und sozial tragbares System entwickelt werden, das zurzeit jedoch noch nicht gefunden wurde. Es gibt zwar Forschungsprojekte, welche die Rückgewinnung von Lithium und anderen Materialien zum Ziel haben. Diese können bis dato jedoch noch keine wirklichen Erfolge vorweisen. Solange ein solches Recycling-System nicht gefunden wurde, kann das Elektroauto nicht ohne umweltrelevante Bedenken in den Straßenverkehr entlassen werden.  Denn solange die Batterien und Akkus nicht recycelt werden, verknappen deren wertvollen Inhaltsstoffe immer schneller, was einen Anstieg der Rohstoffpreise, sowie in weiterer Folge der Elektroautos selbst, zur Folge haben wird.

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