Fakten zu Klimaschutz und Elektromobilität

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Inhaltsverzeichnis

Kann Elektromobilität einen Umwelt- und Klimaschutzbeitrag leisten?

Um diese Frage drehen sich viele Diskussionen wenn es um die Elektromobilität geht. Immer wieder liest man, dass Elektrofahrzeuge einen viel größeren Schaden für das Klima und die Umwelt anrichten, als etwa Autos mit Benzin- und Dieselmotoren.

Aber was ist an diesen Behauptungen dran? Wir fragen die Wissenschaft und versuchen anhand von Fakten diese Behauptung zu beleuchten.

Dabei betrachten wir die Produktion eines Elektrofahrzeugs ebenso wie den alltäglichen Betrieb. Aber auch was passiert, wenn ein Elektrofahrzeug entsorgt werden muss. Aber fangen wir von vorne an. Wo kommen die Rohstoffe her und welchen Einfluss haben diese auf die Umwelt?

„Kobalt, Lithium und Seltene Erden“, diese Namen fallen immer wieder, wenn es um die Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen geht. Kobalt und Lithium finden sich in den Batterien, sogenannte Seltene Erden wie Neodym mitunter in den Elektromotoren. Lassen Sie uns im Folgenden daher ebenfalls einen genaueren Blick auf diese Stoffe werfen, sowie ihre Herkunft und Eigenschaften beleuchten.

Rohstoffe für E-Auto-Akkus: Die Wahrheiten zum Streitthema

Die Vorwürfe, das E-Auto sei ein Rohstofffresser verstummen nicht und der Abbau für die Batterien wird oft kritisiert. Aspekte, die man über das Streitthema wissen sollte, haben wir hier zusammengetragen.

Dass die Rohstoffe oftmals nicht verloren sind, wenn diese für den Bau einer Fahrzeugbatterie verwendet werden, zeigt das Kapitel ‚Recycling‘.

Rohstoff: Kobalt

Kobalt ist ein ferromagnetisches Schwermetall, das relativ häufig vorkommt. Das weltweite Vorkommen wird auf etwa 25 Millionen Tonnen (t) geschätzt. 2016 wurden 125.000 t gefördert. Durch die Elektromobilität wird das Abbauvolumen bis 2025 voraussichtlich auf etwa 155.000 t steigen.

Die wichtigste Lagerstätte befindet sich im afrikanischen Kupfergürtel. Ein 800 km langer Streifen entlang der Grenze zwischen der Demokratischen Republik Kongo und Sambia.

Kobalt ist ein Nebenprodukt aus der Förderung von Kupfer, Nickel, Silber, Eisen oder Uran. 61 % des Kobalts sind dabei ein Nebenprodukt aus der Kupfergewinnung, 37 % stammen aus der Nickelgewinnung. Nur 2 % des Kobalts werden primär abgebaut.

Die Kobaltgewinnung findet hauptsächlich industriell statt. Etwa 15 bis 20 % stammen aus Kleinbergbau. Gerade dieser Kleinabbau ist wegen Kinderarbeit und Finanzierung von bewaffneten Konflikten in der Kritik. Auf der anderen Seite ist er eine wichtige Einnahmequelle für die dort lebende Bevölkerung von 100.000 bis 150.000 Menschen.

Laut Amnesty International sind die dort arbeitenden Jugendlichen zwischen 15 und 17 Jahre alt und dürfen laut kongolesischer Gesetzgebung gewisse Arbeiten verrichten.

Für die Zellchemie in einem Tesla Model 3 mit einer 50 Kilowattstunden (kWh)-Batterie benötigt man etwa 4,5 kg Kobalt. Bei der Batterie eines BMW i3 sind es ungefähr 20 kg. Kobalt findet sich jedoch nicht nur in Akkus, sondern auch in Superlegierungen, Hartmetallen und Farbstoffen für Keramik sowie Glas wieder.

Viele Hersteller versuchen inzwischen auf den kritischen Rohstoff Kobalt in der Zellchemie zu verzichten. So hat Tesla 2018 bekannt gegeben, gemeinsam mit Panasonic, den Kobaltanteil in den Zellen von 8 auf 2,8 % zu senken. Inzwischen gibt es bereits Fahrzeuge, die vollständig kobaltfreie Akkus einsetzen.

Rohstoff: Lithium

Wenn es um Lithium geht, werden vor allem häufig zwei Aspekte genannt: Zum einen reiche das weltweite Lithium nicht aus, um genügend Akkus zu bauen, zum anderen wird gerne die Zahl von 21.000.000 Litern oder 21.000 Kubikmeter (m³) Wasser angeführt, die täglich für den Abbau von Lithium benötigt würden. Dabei wird die größte Menge an Lithium durch klassischen Bergbau gewonnen.

Hauptabbaugebiete für Lithium sind die Atacama-Wüste an der Pazifikküste zwischen Peru und Chile, sowie Regionen in Australien. 2018 wurden in Australien 58.800 t Lithium abgebaut, während die Lithiumgewinnung aus Chile nur 17.000 t betrug.

Salar de Atacama ist der See aus dem das Wasser für die Lithiumgewinnung entnommen wird. Er liegt in der kaum bewohnten Atacama Wüste, und erhält jährlich Zuflüsse von ca. 52 Millionen (Mio.) m³ Wasser durch oberirdische, 90 Mio. m³ durch unterirdische Zuflüsse, plus weitere ca. 30 Mio. m³ durch Niederschläge. Zusammen also etwa 172 Mio. m³ im Jahr, das sind pro Tag etwa 470.000 m³ bzw. 470 Mio. Liter.

Davon werden jährlich 27 Mio. m³ für landwirtschaftliche Bewässerung abgezweigt und 145 Mio. m³ verdunsten jedes Jahr. Des Weiteren ist die Förderung von Kaliumchlorid momentan der Hauptgrund für die Wasser- und Verdunstungsbecken. Kaliumchlorid ist nichts anderes, als das Streu-
salz, was wir im Winter auf unsere Straßen streuen. Das Lithium fällt dabei als Nebenprodukt ab, es ist nicht der Hauptgrund der Verdunstung.

Nebenbei sollte auch noch erwähnt werden, dass dieses Wasser aufgrund seines extrem hohen Salz- und Mineraliengehalts als Trinkwasser für den Menschen völlig ungeeignet ist. Von daher kann man auch nicht von der Verschwendung von möglichem Trinkwasser sprechen.

Lithium ist kein seltener Rohstoff und wird übrigens auch für die Glas- und Keramikproduktion benötigt. Dieses Element ist praktisch in allen Gesteinen in Spuren vorhanden. Kein Wunder also, dass Lithium nicht nur in Deutschland entdeckt wurde.

Diese Vorkommen lassen sich, wie auch in Australien, über den klassischen Bergbau fördern. Deutschland deckt seinen Bedarf an Lithium bislang jedoch vollständig über Importe. Experten schätzen, dass bis 2028 jährlich rund 1,6 Mio. t Lithium für Akkus notwendig sind.

Die Förderung von Erdgas und Erdöl durch Fracking und der Abbau von Teersanden zur Ölgewinnung brauchen ebenfalls große Mengen Wasser. Durch den Zusatz von Chemikalien ist das Wasser danach unbrauchbar und muss deponiert werden.

Da es wenig sinnvoll ist, das eine Übel mit einem anderen auszutreiben, setzen sich Hersteller für eine nachhaltigere Förderung von Lithium ein.

Zudem werden Geothermieanlagen zur Gewinnung erprobt. Recycling ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, wenn es um Lithium geht.

Seltene Erden

Anders als oft behauptet, befinden sich in den Batterien keine sogenannten „Seltenen Erden“. Die Seltenen Erden sind die chemischen Elemente der dritten Nebengruppe des Periodensystems (mit Ausnahme des Actiniums) und der Lanthanoide. Insgesamt umfasst die Gruppe 17 Elemente.

Der berühmteste Vertreter dieser Gruppe ist sicher Neodym, das als Neodym-Eisen-Bor-Legierung für starke Permanentmagnete verwendet wird. Neben zahlreichen anderen Anwendungen findet sich das Neodym aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften in Generatoren (Windkraftanlagen), medizinischen Geräten (Kernspintomographen) und auch in Elektromotoren – von kleinen Festplattenmotoren bis hin zu leistungsstarken Elektroauto-Motoren.

Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagneten sind die stärksten Magnete der Welt. Motoren mit solchen Magneten zeichnen sich durch eine höhere Effizienz aus, als Motoren ohne solche.

Mit dem gleichen Energieeinsatz, kann man so mehr Bewegung erzeugen, respektive weiter fahren. Gefördert wird Neodym zu über 90 % in China, das 2011 die Umweltauflagen für den Abbau verschärft hat. In den Vereinigten Staaten und Australien werden derzeit Minen reaktiviert, denen das Öko-Institut akzeptable Umweltschutzsysteme bescheinigt. Die Rohstoffe in den Dauermagneten verbrauchen sich nicht.

So lassen sie sich am Ende ihres Nutzungszyklus wiederverwenden. Nicht alle Hersteller benutzen Permanentmagnet-Motoren, sondern setzen auf Motoren, die die Magnetfelder ausschließlich über stromdurchflossene Kupferwicklungen erzeugen.

Mobilitätswende braucht eine zentrale Energiewende

In den sozialen Medien kursieren zahlreiche Bilder, die Elektrofahrzeugen vorwerfen, sie hätten ihren Auspuff lediglich an das nächste Kohlekraftwerk ausgelagert. Mit dem Strom aus der Steckdose seien elektrische Fahrzeuge viel schmutziger als ein Fahrzeug mit Dieselmotor. Das Elektro-Auto sei, wenn überhaupt, nur lokal emissionsfrei.

Es stimmt natürlich, dass die Herkunft des Stroms einen wesentlichen Einfluss auf die Umweltbilanz eines Elektroautos hat. Stammt der Strom aus Kohle, Öl und Gas ist nur wenig gewonnen. Glücklicherweise steigt weltweit der Anteil der erneuerbaren Energien am Strom-Mix.

Daher gilt:
Die Mobilitätswende funktioniert nur gemeinsam mit einer Energiewende.

Deutschland hat seine Vorreiterrolle in Sachen Energiewende längst verloren. Andere Länder haben uns schon lange überholt und sind uns inzwischen weit voraus.

Hierzulande blockieren vor allem die Braun- und Steinkohlekraftwerke den Wandel zu erneuerbaren Energien. Doch selbst mit dem relativ schmutzigen deutschen Strom ist das Elektrofahrzeug aufgrund seiner Effizienz längst deutlich im Vorteil. Zudem wird der Strom-Mix auch in Deutschland immer sauberer.

Debatten über die emissionsfreie Zukunft der Antriebstechnologie

In Debatten um neue Antriebstechniken kommt oft der sogenannte CO2-Rucksack der Batterie eines Elektroautos aufs Tapet. Regelmäßig wird hier eine Studie aus Schweden erwähnt, die angeblich 2017 nachgewiesen haben soll, dass die Produktion der Elektroauto-Batterie viel mehr Kohlenstoffdioxid (CO2) produziere als ein Verbrennungsmotor in über 100.000 km ausstoße. Obwohl diese falsche Interpretation der sogenannten Schweden-Studie andauernd widerlegt wurde, hält sich das Vorurteil hartnäckig.

Ziel der Studie war es eigentlich herauszufinden, wie eben jener CO2-Rucksack bei der Produktion der Batterie effizient reduziert werden könne. Denn das Problem ist, dass die Batteriezellen-Produktion sehr viel elektrische Energie benötigt. Problematisch ist es da natürlich, wenn der Strom zur
Produktion der Batteriezellen aus fossilen Kraftwerken stammt.

Legt man ein Worst-Case-Szenario an und rechnet ausschließlich mit Strom aus besonders schmutzigen Kohlekraftwerken, berücksichtigt weder Second-Life- noch Recycling-Anwendungen, ist der CO2-Rucksack der Elektroautobatterie tatsächlich ein ernstes Problem.

Die Studie aus Schweden hat hier – neben ihrer hundertfach falschen Rezeption – ein Bewusstsein für dieses Problem geschaffen. Denn der Nachteil des hohen Stromverbrauchs der Batterieproduktion kann zu ihrem Vorteil werden. Wenn erneuerbare Energien zum Einsatz kommen. Dann schrumpft der CO2-Rucksack der Batterie auf einen Bruchteil zusammen. Viele Hersteller setzen daher bei der Zellproduktion auf Strom aus erneuerbaren Quellen. So wird die Tesla Gigafactory in Nevada mit Strom aus Wasser, Sonne und Wind betrieben. In der Folge sinken die CO2-Äquivalente bei der Batteriezellenproduktion.

Nahmen die Forscher in der ersten Studie 2017 noch ein CO2-Äquivalent von 150 bis 200 kg pro Kilowattstunde (kWh) an, lag diese Spannbreite zwei Jahre später bei 61 bis 146 kg CO2-Äquivalent pro kWh. Wobei die 146 kg ebenfalls ein Extremausreißer sind.

Was bedeuten aber 61 kg CO2-Aquivalent pro produzierte kWh? Bei einem typischen Kleinwagen mit einer 50 kWh-Batterie wären das gut drei Tonnen CO2.

Nehmen wir beispielsweise den Opel Corsa. Dieser kommt mit seiner Batterie mit einem CO2-Rucksack von idealerweise gut drei Tonnen auf die Straße. Ein Corsa mit Benzinmotor stößt pro 100 km knapp 16,3 kg CO2 aus (dabei ist der CO2-Ausstoß für die Förderung, Raffinierung und den Transport des Kraftstoffs nicht mit eingerechnet, diese betragen weitere 4,85 kg). Nach weniger als 15.000 km wäre der elektrische Corsa also seinen CO2-Nachteil gegenüber dem Benziner los (vorausgesetzt er wird mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen betrieben). Letztlich kann diese Rechnung nur einen groben Überblick geben und ist am Ende eine Milchmädchenrechnung. Zu viele Faktoren spielen hier eine Rolle. Da das Elektroauto aus deutlich weniger Komponenten besteht und weniger Wartungs- und Unterhaltungsaufwand hat, fallen für die Produktion und den Betrieb weniger CO2-Äquivalente an.

Die Produktion fossiler Kraftstoffe erzeugt ebenfalls CO2-Äquivalente durch Förderung, Raffinierung und Transport. Hier ist es schwierig an genaue Zahlen zu kommen, man kann aber annehmen, dass es zwischen 25 und 30 % zusätzliche Emissionen sind.

Von der Quelle bis zum Tank wären es beim oben genannten Beispielfahrzeug also nicht 16,3 kg CO2 pro 100 km, sondern etwa 21 kg. Der Einsatz von erneuerbaren Energien kann zwar auch hier den CO2-Rucksack des Kraftstoffs reduzieren, jedoch deutlich weniger als bei der Batterieherstellung. Am Ende wird Kraftstoff immer noch in sehr ineffizienten Maschinen verbrannt. Pro Liter verbranntem Benzin oder Diesel entsteht immer die gleiche Menge CO2. Das ist einfache Chemie und lässt sich nicht beeinflussen.

Bei der Batterieherstellung gibt es neben dem Ökostrom noch weiteres Verbesserungspotential. Neue Techniken ermöglichen sogenannte Trockenanoden. Dabei entfällt der sehr energieaufwendige Trocknungsprozess der Anoden – ein enormes Einsparpotential. Übrigens senkt diese Technik auch den Wasserverbrauch bei der Batteriezellenproduktion um ein Vielfaches.

Second-Life-Anwendungen können die Lebensdauer einer Elektroautobatterie enorm verlängern. Dadurch sinkt zwar nicht direkt der CO2-Ausstoß bei der Produktion, aber auf der einen Seite erfüllt das ausgestoßene CO2 länger einen Nutzen (Kompensationszeit) und auf der anderen Seite müssen weniger Batterien für andere Anwendungen wie Netzspeicher hergestellt werden.

Das Recycling der Batteriezellen am Ende ihres Lebenszyklus kann die CO2-Äquivalente weiter senken, da Rohstoffe in einem Kreislauf wiederverwendet werden können und dadurch weniger CO2 anfällt, als wenn die Rohstoffe neu geschürft und veredelt werden müssten. Wie groß das Potential genau ist, kann man heute aufgrund geringer Markt-Erfahrungswerte schwer sagen.

Die Haltbarkeit und geringe Menge an anfallenden Elektroautobatterien zum Recycling ermöglichen heute noch keine Verwertbarkeit im großindustriellen Maßstab und Stil.

Technologieoffenheit und wichtige Aspekte im E-Mobilitätsdiskurs

Bei der Diskussion um die Elektromobilität wird immer wieder von Technologieoffenheit gesprochen. Damit ist gemeint, dass man sich bei der Forschung und Entwicklung nicht nur auf eine Technologie konzentrieren soll, sondern auch alternative Innovationen berücksichtigen sollte.

Am häufigsten werden dabei Brennstofzelle, Biofuels und eFuels genannt. Doch können diese Technologien das gleiche, ähnliches oder gar besseres für unsere Umwelt leisten?

Brennstoffzelle

Das Brennstoffzellenauto ist im Prinzip ein Elektroauto. Der Strom zum Fahren stammt nicht nur aus einer Batterie, sondern aus der Reaktion von Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zu Strom, Wasser und Wärme. Den Wasserstoff muss das Fahrzeug in einem Tank mitführen. Den Sauerstoff nimmt sich die Brennstoffzelle aus der Luft. Aus dem Auspuff kommt nur Wasser (H2O). Ein weiteres Nebenprodukt ist Wärme. Und hier sind wir schon bei einem Nachteil der Brennstoffzelle.

Das Brennstoffzellenauto hat im Vergleich zum batterieelektrischen Auto einen deutlich geringeren Wirkungsgrad. Wasserstoff kommt auf der Erde nicht in elementarer Form vor und muss daher anders gewonnen werden. Heutzutage stammt Wasserstoff hauptsächlich aus gefracktem Erdgas und anderen fossilen Energieträgern. Mittels der Elektrolyse lässt sich aus Strom und Wasser, Sauerstoff und Wasserstoff gewinnen. Nicht nur die Gewinnung von Wasserstoff braucht viel Energie. Wasserstoff lässt sich nur stark verdichtet transportieren. Da Wasserstoff sehr flüchtig ist, braucht es zur Lagerung und zum Transport spezielle Behältnisse.

Am Ende liegt der Gesamtwirkungsgrad eines Brennstoffzellenfahrzeugs viel zu niedrig. Selbst mit Ökostrom hergestelltem Wasserstoff braucht es deutlich mehr Energie als ein Elektroauto, um einen Kilometer zurückzulegen. Auch Wasserstoffautos brauchen Batterien, um den Strom aus der Brennstoffzelle zu puffern. Zudem sollte aus Ökostrom hergestellter Wasserstoff als Energiespeicher für die Strom- und Wärmeproduktion deutlich sinnvoller eingesetzt werden.

Biofuels

Es klingt verlockend und attraktiv: CO2, welches bei der Verbrennung frei wird, haben die Pflanzen bei ihrem Wachstum bereits eingespeichert. Doch bei genauerer Betrachtung spricht ziemlich viel dagegen, aus pflanzlicher Biomasse Brennstoffe für unsere Fahrzeuge zu gewinnen.

Das Problem der Biokraftstoffe ist, dass sie aus stärkehaltigen Pflanzen gewonnen werden. Das sind zum Beispiel Zuckerrohr, Zuckerrüben, Weizen, Mais, Wald- und Restholzabfälle oder Palmöl. Und genau hier liegt die Krux begraben. Die Gewinnung von Biokraftstoffen steht teilweise in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion.

In einer zweiten Generation versuchen Biofuels auf Lebensmittel zu verzichten. Statt der Frucht nutzen die Raffinerien dann pflanzliche Abfallprodukte, die nicht für die Nahrungsmittelproduktion verwendet werden können. Alternativ forscht man an der Gewinnung von Kraftstoffen aus Algen und Bakterien.

Das Problem mit dem schlechten Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren bleibt auch beim Biosprit bestehen. Aktuell liegt der Gesamtwirkungsgrad gerade mal bei um die zehn Prozent und ist damit noch alles andere als wirtschaftlich oder nachhaltig. Nachhaltig erzeugte Biokraftstoffe können dennoch eine wichtige Rolle spielen.

eFuels

Mithilfe von Strom lassen sich gasförmige oder flüssige Kraftstoffe herstellen. Am Beginn des Prozesses steht die Gewinnung von Wasserstoff mittels Elektrolyse. Also dem Aufspalten von Wasser mit Hilfe von elektrischem Strom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Damit hat man einen universellen Rohstoff für Kraftstoffe. Der andere wesentliche Bestandteil ist Kohlenstoff.

Bei der Erzeugung von eFuels gewinnt man den Kohlenstoff durch die Aufspaltung von Kohlenstoffdioxid (CO2) in Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O2). Dieser Prozess ist wie die Wasserstoffgewinnung sehr energieaufwendig. Nun können Wasserstoff und Kohlenstoff zu Methan (CH4) reagieren. Zu Flüssigkraftstoffen wie Benzin und Diesel ist es nur ein paar energieintensive Schritte weiter.

Leider ist keiner dieser Schritte wirklich energieeffizient. Um Benzin aus Strom zu gewinnen braucht es so viel Energie, dass eine Produktion von eFuels für Autos in Deutschland überhaupt nicht möglich wäre. Dabei müssen eFuels zwingend mit regenerativem Strom hergestellt werden. Alles andere hätte eine katastrophale CO2-Bilanz, die weit schlechter als bei fossilen Brennstoffen wäre.

Und auch eFuels landen am Ende in einem Verbrennungsmotor mit seinem bescheidenen Wirkungsgrad. Von der Quelle bis zum Rad liegt der Wirkungsgrad bei eFuels – wenn sie aus regenerativen Strom gewonnen werden – bei etwa zehn Prozent. Das bedeutet mit der gleichen Primärenergie kann ein batterieelektrisches Auto mehr als die siebenfache Strecke zurücklegen.

Das ist aber kein Grund, Wasserstoff, Biofuels und eFuels komplett vom Tisch zu wischen. Nur für den Antrieb von normalen Pkw, sind diese Technologien im Moment keine Alternative.

Wenn von Technologieoffenheit gesprochen wird, geht das nur, wenn man den Blick über das Auto hinauswirft. Denn für andere Anwendungen können die drei Alternativen durchaus sinnvoll sein. Gerade bei Anwendungen, die auf absehbare Zeit nicht mit Batterien zu lösen sind. Etwa im Schwerlastverkehr oder im Schiffs- und Flugverkehr.

Unter dem Strich bleibt nichts anderes übrig, als den Pkw-Verkehr zu elektrifizieren und die Energiewende weiter voran zu treiben um schnellstmöglich 100 % Energie aus erneuerbaren Quellen zu bekommen. Das löst auch das Problem mit dem CO2-Rucksack der Fahrbatterie.

Diese Transformationsprozesse müssen gleichzeitig ablaufen. Wir können nicht erst warten, bis unser Strom zu 100 % aus erneuerbaren Quellen kommt, bevor wir die Mobiltätswende angehen können. Zumal Energie- und Mobilitätswende gegenseitig aufeinander angewiesen sind und sich wechselseitig beschleunigen können.

orange / grün = Elektroauto, lila = Brennstoffzelle, grau = fossile Verbrenner

Mit Strom in die mobile Zukunft: So verhält es sich mit den Kapazitäten

Wenn morgen alle Neufahrzeuge plötzlich elektrisch fahren, reicht die vorhandene Stromkapazität dafür überhaupt aus? Ja!
Denn zum einen wird es noch viele Jahre dauern, bis alle Pkw wirklich elektrisch fahren, zum anderen ist der Mehrbedarf an Strom überschaubar.

Wären alle 47 Millionen Pkw in Deutschland Elektroautos, würden, je nach Modellrechnung, zehn bis 20 % mehr Nettostromerzeugung benötigt. Schon heute produzieren wir zehn Prozent mehr Strom, als wir brauchen, welcher in unsere Nachbarländer exportiert wird.

Ein Zubau von zehn Prozent Stromerzeugung ist auch aus erneuerbaren Quellen darstell- und machbar. Zudem der nicht unerhebliche Stromverbrauch für den Transport und die Verarbeitung von Rohöl wegfallen würde.

Wenn wir auf Wasserstoff oder eFuels setzen, wäre der Mehrbedarf an Strom so hoch, dass wir wieder auf den Import von Energie aus kritischen Ländern angewiesen wären. Hier können die Elektroautos einen weiteren Vorteil ausspielen. Sie brauchen nicht nur für ihren Erfolg die Energiewende, sie tragen auch zum Erfolg der Energiewende bei. Denn viele Elektroautos können zum einen als gigantischer dezentraler Stromspeicher dienen. Zum anderen können sie dann Strom aus dem Netz abnehmen, wenn die Produktion die Nachfrage übersteigt.

Die durch die Elektromobilität angetriebenen Weiterentwicklungen bei der Batterietechnologie helfen auch bessere und günstigere Stromspeicher für überschüssigen Öko-Strom zu bauen. Außerdem kommen hier auch die ausgedienten Batterien aus alten Elektrofahrzeugen ins Spiel.

Recycling-Aspekte: Wohin mit dem ganzen Elektroschrott?

Wie bereits beim Rucksack der Batterie erwähnt, ist eine Batterie nach dem Leben im Pkw keinesfalls Schrott und die Zeitspanne, bis sie ausgemustert wird, ist relativ hoch. Heute geht man davon aus, dass eine Fahrbatterie in einem Elektrofahrzeug etwa 750.000 bis 1,5 Millionen km bei einem Tesla Model S 100 oder etwa 300.000 bis 600.000 km bei einem Hyundai IONIQ elecric mit 28 Kilowattstunden (kWh) Akku hält. Danach hat sie nur noch 70 bis 80 % ihrer ursprünglichen Speicherkapazität (1500 bis 3000 Vollladezyklen).

Eine Batterie darf aber nicht einfach auf dem Schrottplatz landen. Das wäre ökologisch aber auch ökonomisch ziemlich unsinnig.

Eignet sich eine Batterie nicht mehr für ein Fahrzeug, ist sie weder kaputt noch wertloser Schrott. Vielmehr lässt sich eine solche Batterie für andere Anwendungen weiterverwenden.

Nehmen wir eine Batterie mit 50 kWh Speichervermögen. Bei 70 % Restkapazität kann sie immer noch 35 kWh speichern. Eine technische Überholung (Refurbish) kann diesen Wert noch steigern. Genug, um für andere Anwendungen höchst attraktiv zu sein. So lassen sich mehrere gebrauchte Fahrzeugbatterien zu großen Stromspeichern zusammenschließen. Diese können dann Strom aus erneuerbaren Energien speichern und als Puffer für Stromnetze oder auch Schnellladestationen dienen. Man geht davon aus, dass die Batterien hier noch um die zehn Jahre lang ihren Dienst verrichten können.

Dann ist es Zeit für das Recycling. Denn anders als bei fossilen Treibstoffen, verbraucht ein Elektrofahrzeug seine Rohstoffe nicht. Am Ende des Batterielebens findet sich also immer noch die gleiche Menge an Rohstoffen in der Batterie, wie beim Bau.

Viele arbeiten schon heute daran, die Recyclingverfahren für Fahrzeugbatterien zu optimieren, um die Rohstoffe in einem wirklichen Kreislauf zu halten. Dies ist ökonomisch und ökologisch sinnvoll.

Risiken durch den Verkehr: Lärmwirkung, Feinstaub und Stickoxide

Der Verkehr hat vielfältige Auswirkungen auf unseren Lebensraum. Neben den gesundheitlichen Auswirkung nimmt auch die für den Verkehr genutzte Bodenfläche stetig zu.

Unabhängig von der Gefahr durch den Klimawandel sind wir in unseren Städten Lärm, Feinstäuben und Stickoxiden ausgesetzt. Diese stellen zuvorderst eine Gesundheitsgefahr für den einzelnen Menschen dar. Elektromobilität kann durch ihren Technologieansatz somit auch lokal für eine Verbesserung der Umwelt sorgen.

Lärmwirkung

Lärm wirkt als Stressfaktor auf den menschlichen Organismus. Unabhängig davon, ob der Mensch schläft oder wach ist. Eine chronische Lärmbelastung führt zu einer beschleunigten Alterung des Herz-Kreislaufsystems. Bei besonders lautem dauerhaftem Lärm – wie an einer viel befahrenen Hauptstraße – besteht sogar ein erhöhtes Infarktrisiko. Zudem erhöht Lärm das Risiko an Depressionen zu erkranken.

Dauerhafter Verkehrslärm kann krank machen. Entlang von stark befahrenen Straßen ist das Gesundheitsrisiko deutlich höher als in ruhigen Gebieten. Schlafstörungen, Bluthochdruck und mangelnde Konzentrationsfähigkeit vor allem bei Kindern sind weitere Folgen von dauerhaftem Lärm. Gerade in Ballungsräumen werden diese gesundheitsbelastenden Beeinträchtigungen verstärkt hervorgerufen. Verkehrslärm stellt laut WHO, nach der Luftverschmutzung, das zweitgrößte umweltbedingte Gesundheitsrisiko in Europa dar. Mehr als zwei Drittel der Bevölkerung fühlen sich durch Verkehrslärm belästigt. Lärm ist damit die am stärksten wahrgenommene Umweltbelastung. Die Quellen sind vielfältig: Straßen-, Bahn- und Flugverkehr, Parkplätze, Industrie- und Freizeitanlagen.

Zwar entstehen auch bei Elektrofahrzeugen Abroll- und Windgeräusche, diese tragen aber nicht so weit wie Motorenlärm. Manche Elektroautos geben hohe Pfeiftöne von sich, die als ebenfalls besonders störend wahrgenommen werden können, sind aber ansonsten geräuschlos. Daher muss ein Elektrofahrzeug bei einer Geschwindigkeit von 10 km/h ein 50 Dezibel (dB) lautes künstliches Geräusch erzeugen, bei 20 km/h sind mindestens 56 dB vorgeschrieben. Ein Pkw mit Verbrennungsmotor verursacht dagegen beim Vorbeifahren einen Durchschnittswert zwischen 70 und 90 dB. Ohne extra eingebauten Sound verursachen langsam fahrende Elektroautos im Schnitt etwa 35 dB Lärm.

Legale und illegale Manipulationen an Abgasanlagen, hochtouriges Fahren, abruptes Anfahren und schnelles Beschleunigen steigern bei Verbrennungsmotoren die Lärmbelastung hingegen erheblich.

Feinstaub

Feinstäube sind Partikel die kleiner als 10 Mikrometer (μm) groß sind. In der Fachsprache spricht man von PM10. Noch kleinere Partikel sind gerade mal 2,5 μm (PM2,5) oder 0,1 μm (PM0,1) groß.

Solch kleine Partikel können über die Lunge bis weit in unseren Organismus vordringen und dort schwere Schäden anrichten. Die Folgen reichen von Atemwegsreizungen bis hin zu Schlaganfällen und Herzinfarkten.

Verkehrsbedingte Stickstoffoxide sind insbesondere für die sommerliche Ozonbildung und die Feinstaubbelastung der Luft mitverantwortlich.

PM2,5 und PM0,1 Feinstäube entstehen vor allem durch Verbrennungsprozesse. PM10 Feinstäube stammen im Verkehr vorwiegend aus dem Abrieb von Kupplung, Bremsen und Reifen. Da es in einem Elektroauto keinen Verbrennungsmotor und auch kein Getriebe mit einer Kupplung mehr gibt, fallen diese Feinstaubquellen weg.

Ein Elektrofahrzeug kann durch die Rekuperation zudem weitgehend kontaktlos bremsen. So entstehen erheblich weniger Feinstäube oder Partikel durch Bremsabriebe.

Der Verkehr ist laut Umweltbundesamt für bis zu 19 % (PM2.5) des Feinstaubs verantwortlich. Der Rest entfällt unter anderem auf Industrie, Abfall, Landwirtschaft und die Kamine von privaten Haushalten.

Auch wenn es unmöglich ist, Personen durch die Gegend zu bewegen, ohne dass dies Auswirkungen auf die Umwelt hat, fahren wir bei individualverkehr bedingten Fahrzeugen in Zukunft besser elektrisch als mit fossilen Brennstoffen.

Auch E-Autos mögen aufgrund der Fahrzeugherstellung aktuell noch nicht perfekt für die Umwelt sein, aber weniger schädlich sind sie allemal vorallem im Betrieb. Durch den nicht vorhandenen Verbrennungsmotor, die nicht vorhandene Kupplung und das elektrische Bremsen erzeugen Elektroautos kaum Feinstaubemissionen. Damit tragen Sie zur Verbesserung der Luftqualität bei, was dem Gesundheitsschutz zu Gute kommt.

Stickoxide

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein farbloses, giftiges Gas und reagiert an der Luft schnell zu Stickstoffdioxid (NO2). Stickstoffdioxid wiederum ist ein rotbraunes, giftiges Gas mit stechendem Geruch.

In der Regel entstehen Stick(stoff)oxide (NO und NO2) nicht natürlich, sondern hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen, vor allem in Diesel-Motoren. Das strengriechende, farblose und giftige Gas hat dabei nicht unerhebliche Auswirkungen auf unsere Gesundheit. Menschen mit Atemwegserkrankungen wie Asthma sowie Kinder und Senioren sind besonders anfällig für Stickoxide.

NO2 ist schwerer als Luft und reichert sich daher primär in Bodennähe an, so dass die Konzentrationen, denen Kinder ausgesetzt sind, deutlich höher sind, als die in zwei bis drei Metern Höhe erhoben Messwerte.

Pflanzen bekommen gelbe und schwarze Flecken, ihr Wachstum verringert sich, weil die Nährstoffaufnahme im sauren Boden gehemmt ist.

NO2 reizt die Atemwege und Schleimhäute. Langfristig schränkt eine hohe NO2-Belastung auch die Leistungsfähigkeit des Herzens ein. Mit speziellen Katalysatoren lassen sich die Stickoxide in den Dieselabgasen großteils unschädlich machen.

Das Verfahren ist jedoch aufwendig und teuer. Viele Hersteller hatten ihre Autos so manipuliert, dass diese Abgasreinigung nicht richtig funktioniert. Teilweise in mutmaßlich betrügerischer Absicht, teilweise durch die Ausnutzung von Gesetzeslücken (Thermofenster).

Von 1994 bis 2012 hat die durch den Verkehr verursachte NO₂-Belastung in Baden-Württemberg um 63 % abgenommen. Trotzdem liegt die Belastung der Atemluft mit NO2 in vielen Städten noch weit über dem Grenzwert von 40 Mikrogramm (μg) pro Kubikmeter Luft.

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