Umweltbilanz E-Autos: So gut ist sie wirklich

Ein Blick in den Akku eines E-Autos

Sie ist das Herz eines E-Autos und beeinflusst nicht unerheblich seine Umweltbilanz – die Batterie. Ohne sie bewegt sich nichts, sie ist Energiespeicher für den Ladestrom, Impulsgeber für den Motor und entscheidendes Kriterium für die Reichweite des Autos. 

• Wie sieht es im Inneren des Akkus aus?
• Welchen Einfluss hat die Batterie auf die Klimabilanz des Fahrzeugs?

Das haben wir uns genauer angeschaut.

Der Akku: leistungsstark und sicher 

Den Akku-Pack eines Elektroautos darf man sich nicht als einheitliches Bauteil vorstellen. Er besteht vielmehr aus zahlreichen Modulen mit mehreren Batteriezellen, die miteinander verschaltet sind. So bringt die Batterie die notwendige Leistung für den Fahrzeugantrieb auf die Straße. 

Die wichtigsten Anforderungen sind neben einer hohen Energie- und Leistungsdichte die Funktionsfähigkeit und die Sicherheit. Die eigentliche Batterie ist daher mit einem Gehäuse aus Materialen ummantelt, die robust, schwer entflammbar und möglichst leicht sind. Auch LANXESS entwickelt eigene Lösungen für die Automobilindustrie.

Lithium bringt die Energie

Am weitesten verbreitet sind Lithium-Ionen-Akkus. Warum Lithium? Der Strom, der zum Antrieb des Motors und weiterer Aggregate wie Lenkung, Bremsgerät, Heizung, Klimaanlage und Bordcomputer benötigt wird, ist nichts anderes als ein Fluss von Elektronen.

Das Alkalimetall hat eine für die Batterie wichtige Eigenschaft: Es gibt seine Elektronen sehr leicht in den Stromfluss ab und hat eine geringe Eigenmasse. Im Wesentlichen gilt die Formel: je mehr Lithium in den Batterieelektroden, desto höher die Kapazität. Zudem nutzen sich Lithium-Ionen-Akkus beim Auf- und Entladen verhältnismäßig wenig ab.

Lithium-Gewinnung bei LANXESS

Auch LANXESS ist im Bereich der Lithium-Gewinnung aktiv. Gemeinsam mit dem kanadischen Unternehmen Standard Lithium führen wir derzeit eine Studie zur Wirtschaftlichkeit und technischen Machbarkeit der industriellen Produktion von batteriefähigem Lithiumcarbonat durch. Eine entsprechende Anlage könnte in einem unserer Werke in den USA entstehen. In diesem fördert LANXESS aktuell Sole zur Herstellung von Bromprodukten. Standard Lithium bringt in die Kooperation ein innovatives Verfahren zur Extraktion von hochreinem Lithium aus der Sole ein. Ergebnisse der Studie erwarten wir noch in diesem Jahr.

Wie groß ist die CO₂-Bilanz einer Batterie?

Elektrofahrzeuge gelten als klimaschonend. Schließlich werden zum Antrieb des Motors keine fossilen Energieträger wie Benzin oder Diesel verbrannt. Damit entfallen auch die Kohlendioxid-Emissionen. 

Betrachtet man jedoch nur den Produktionsprozess fällt die Umweltbilanz des E-Autos im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor nach Angaben des Bundesumweltministeriums erst einmal schlechter aus. 

Gründe dafür sind unter anderem:

• Ein großer Teil der Batterien kommt derzeit aus Asien. Dort ist der Anteil der Kohle-Stromerzeugung deutlich größer als in Deutschland.
• Es werden mehr Rohstoffe benötigt, unter anderem größere Mengen Kobalt, Kupfer und Nickel. Aber die Förderung dieser Rohstoffe ist energieaufwendig, mit hohen Umweltlasten verbunden und teilweise auch ethisch problematisch. 
• Auch bei Vorprodukten wie Stahl, Aluminium oder Kunststoff entstehen aufgrund der hohen Energie große Mengen CO₂.

Nur 20 Prozent des Energieaufwands entstehen tatsächlich für Verarbeitung und Montage.

Das E-Auto verlässt die Fabrik also mit einem größeren „CO₂-Rucksack“ als ein Verbrenner. 

Vergleich CO₂ Emissionen „Stromer“ vs. konservative Fahrzeuge

Über den gesamten Lebenszyklus gesehen, fällt die Klimabilanz des E-Autos im Vergleich zu Fahrzeugen mit Benzin- oder Dieselmotor jedoch positiv aus. Beim Fahrbetrieb und bei der Energiebereitstellung fällt deutlich weniger Kohlendioxid an. Dies gleicht die schlechtere CO₂-Bilanz des Elektrofahrzeugs bei Produktion, Wartung und Entsorgung mehr als aus.

Laut dem Bundesumweltministerium erzeugt ein „Stromer“ schon heute gegenüber einem Benziner 30 Prozent weniger Klimagase. Im Vergleich zu einem Dieselfahrzeug sind es 23 Prozent. Mit dem geplanten Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland in den kommenden Jahren wird sich dieser Vorteil weiter vergrößern.

Was kann man bei der Umweltbilanz des E-Autos verbessern?

Bei der Batterie-Produktion gibt es Potenzial zur Verbesserung der Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen. Hierbei spielt nach Angaben des schwedischen Umweltinstituts IVL und des Fraunhofer Instituts für System und Innovationsforschung (ISI) insbesondere der Einsatz erneuerbarer Energien bei der Herstellung eine wichtige Rolle. Diese sind aktuell noch gering ausgeprägt, nehmen aber immer mehr zu. 

Zudem wird an weiteren Technologien gearbeitet, die umweltschonender sind. Aktuell gibt es beispielsweise erste vielversprechende Pilotprojekte für den Einsatz von kombinierten Lithium- und Natrium-Ionen-Batteriesystemen für Elektrofahrzeuge. Diese wären ressourcenschonender, weil sie ohne Kobalt und Nickel auskommen.

Welchen Einfluss haben Recyclingverfahren? 

Hinsichtlich eines nachhaltigeren Einsatzes von Rohstoffen bei der Batterieproduktion werden Recyclingverfahren immer wichtiger. Hierbei spielen gesetzliche Verwertungsquoten eine zentrale Rolle. So gilt bereits seit 2016 für die Mitgliedstaaten der Europäischen Union für die Verwertung von Lithium-Ionen-Akkus eine Mindestsammelquote von 45 Prozent. Das ISI sieht allerdings noch weiteres Potenzial für die Verwertung der in den Batterien enthaltenen Wertstoffe.

Der Beitrag, den die Automotiv-Industrie für den Klimaschutz leisten kann, liegt also auf der Hand: Es ist der weitere Ausbau der Elektromobilität in Kombination mit konsequenter Anwendung von Methoden der Kreislaufwirtschaft. Laut einer Studie des World Economic Forum und der Unternehmensberatung Accenture bietet sich allein dadurch das Potenzial pro Mitfahrendem und Kilometer, die CO₂-Emissionen bis 2030 um bis zu 75 Prozent zu reduzieren.