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Sind Elektroautos umweltfreundlicher als herkömmliche Autos? Wie werden die Batterien produziert? Und was passiert nach ihrem Leben im Elektroauto? Landen sie bloß in der Mülltonne? In diesem Blog informieren wir Sie über den tatsächlichen Lebenszyklus einer Batterie – und was die Zukunft bringen wird.

Die Nutzung von Elektroautos ist schon heute ökologischer als das Fahren von Autos mit Verbrennungsmotoren – auch wenn Batterieproduktion und -entsorgung derzeit noch mit Problemen einhergehen. Bei einer reinen Nutzung üblichen Ökostroms ist die Umweltbilanz der Antriebstechnologien bereits nach 30.000 gefahrenen Kilometern ausgeglichen. Selbst bei Bezug des aktuellen deutschen Strommixes (ca. 35 % Kohlestrom) liegt die Grenze bei nur 50.000 km. Danach ist die Nutzung des Elektrofahrzeugs deutlich umweltfreundlicher, da sie u. a. keine direkten CO2– oder NOx-Emissionen erzeugt. Auch die weltweite Forschung zu Recycling und alternativen Energiespeichern zeigt: Elektrofahrzeuge haben großes Zukunftspotenzial.

Batterien in Elektrofahrzeugen sind extrem energieeffizient. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad eines Diesel- oder Benzinfahrzeugs beträgt ungefähr 35 %, der eines Brennstoffzellenfahrzeugs 60 % und der eines Elektrofahrzeugs ganze 95 %. Außerdem haben batteriebetriebene Fahrzeuge eine deutlich geringere Störanfälligkeit und Materialabnutzung.

Offiziell haben Batterien in einem Elektroauto das Ende ihres Lebens nach 7 bis 10 Jahren erreicht. In Wahrheit ist zu diesem Zeitpunkt die Leistungsfähigkeit lediglich auf 70 bis 80 % der ursprünglichen Kapazität reduziert. Deshalb werden schon heute sogenannte Second-Life-Anwendungen für Batterien – für das Leben nach dem Tod – umgesetzt. Ausgemusterte Batterien können als stationäre Energiespeicher verwendet werden. Zu großen Paketen gebündelt können sie beispielsweise als Zwischenspeicher in Gebäuden für Schwankungen erneuerbarer Energiequellen dienen. Laut Aussagen der Daimler AG ist ein wirtschaftlicher Betrieb im stationären Bereich noch mindestens 10 Jahre möglich.

Doch was passiert dann? Lithium-Ionen-Batterien können nicht recycelt werden? Weit gefehlt. Aktuell gibt die Bundesregierung eine Recyclingfähigkeit von mindestens 50 % vor. Aber die Ziele der Industrie sind noch viel ambitionierter: Eine finnische Technologie des Unternehmens Crisolteq erzielt zum Beispiel schon heute für Lithium-Ionen-Batterien eine Recyclingfähigkeit von über 80 %. Im Jahr 2020 geht eine Recyclinganlage von VW in Salzgitter in Betrieb. Dort können pro Jahr tausende Batterien wiederaufbereitet werden. Langfristig ist es das Ziel, 97 % aller Rohstoffe zu recyceln.

Die Emissionen der Produktion von Batterien sind vom Herstellungsort abhängig und schwanken deshalb stark. Wichtig für die Umweltfreundlichkeit ist, dass die dafür verwendete Energie aus erneuerbaren Quellen stammt. Dies ist aktuell besonders bei Produktionsorten in Frankreich und Norwegen der Fall.

Laut einer Studie des ADAC fallen bei der Produktion von Elektrofahrzeugen (inkl. Batterie) derzeit mehr als doppelt so hohe CO2-Emissionen an als bei Benzinern oder Dieselautos. Diese Mehremissionen werden jedoch – wie bereits erwähnt – während der Nutzung der Fahrzeuge kurz- bis mittelfristig amortisiert. Dies wird durch die vollständige Verwendung von Ökostrom beschleunigt.

Die Produktion der aktuell in allen Elektrofahrzeugen eingebauten Lithium-Ionen-Batterien erfordert eine große Menge Rohstoffe. Die Hauptelemente – Lithium und Kobalt – zählen zu den sogenannten Seltenen Erden. Im Vergleich zum Smartphone (2 bis 3 Gramm) werden für E-Auto-Batterien mehrere Kilogramm benötigt. Das Problem der Seltenen Erden ist, dass die weltweiten Reserven begrenzt sind und ihr Abbau negative ökologische Auswirkungen haben kann. Sie befinden sich außerdem zu einem großen Teil in politisch instabilen Regionen. Besonders in Chile verschlechtert der Lithium-Abbau durch Wasserverknappung die Lebensbedingungen der dort lebenden Menschen. Am umweltfreundlichsten wird der Rohstoff derzeit in Island abgebaut.

Wer nun die Auffassung vertritt, der Kauf eines Elektroautos trage zu Kinderarbeit und Umweltverschmutzung bei, sollte sich über den Prozess der Erdölförderung zum Antrieb konventioneller Fahrzeuge informieren. Dort sind die Auswirkungen auf Mensch und Natur weitaus schlimmer.

Damit nicht noch mehr Seltene Erden abgebaut werden müssen, ist es besonders wichtig, dass die Recyclingquote der Batterien steigt. Eine weitere Option liegt in der Entwicklung alternativer Batteriesysteme. Da es sich dabei um ein sehr gewinnbringendes Feld handelt, wird dazu aktuell intensiv weltweit geforscht. Derzeit gibt es bereits zahlreiche vielversprechende Ansätze und Entwicklungen.

Die Natrium-Ionen-Batterie – auch Post-Lithium-Batterie oder Salzwasser-Batterie genannt – benötigt für die Produktion keine Seltenen Erden. Natrium kommt 1000mal häufiger auf der Erde vor als Lithium und kann einfacher abgebaut werden. Weitere Vorteile sind ein geringeres Gewicht, ein günstigerer Preis und eine größere Sicherheit. Bis zur Marktreife sind jedoch noch technische Verbesserungen und Materialoptimierungen notwendig.

Ebenso werden Magnesium-Ionen-Batterien erforscht. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien ermöglicht die Verwendung von Magnesium eine noch höhere Energiedichte und damit eine größere Leistungsfähigkeit. Außerdem sind sie – genau wie Natrium-Ionen-Batterien – sicherer und weisen kaum Störungen oder Kurzschlüsse auf. Darüber hinaus sind sie die bisher umweltfreundlichste Variante: Magnesium kommt auf der Erde sogar 3.000mal häufiger vor als Lithium und hat zudem eine gute Recyclingfähigkeit. Größte Herausforderung dieser Batterietechnologie ist die Lebensdauer, die noch stark verlängert werden muss, damit sie im alltäglichen Gebrauch verwendet werden kann.

Neben diesen Batteriesystemen wird an vielen weiteren Erfolg versprechenden Speichermedien geforscht. Beispiele sind die Redox-Flow-Batterie, die eine sehr hohe Lebensdauer aufweist, oder die Flourid-Ionen-Batterie, die zehnmal leistungsfähiger ist als eine Lithium-Ionen-Batteire.

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