T&E Studie: Stromer brauchen weniger Rohstoffe als Verbrenner

Noch immer wird der Rohstoffbedarf von Elektroautos kritisch gesehen. Eine Studie von Transport & Environment (T&E), einer Dachorganisation von nichtstaatlichen europäischen Umweltorganisationen, sieht die E-Autos über den gesamten Lebenszyklus deutlich im Vorteil, was die CO2-Bilanz angeht.

Die Akkuproduktion wird nicht nur bei BMW immer rohstoffärmer und effizienter. | Foto: BMW
Die Akkuproduktion wird nicht nur bei BMW immer rohstoffärmer und effizienter. | Foto: BMW
Gregor Soller

Mittlerweile gibt es diverse Studien und Untersuchungen der Fahrzeughersteller, die belegen, dass Elektroautos über die Lebenszeit eine bessere CO2-Bilanz einfahren als Verbrenner. Doch ihr „Rucksack“ wiegt aufgrund der in den Akkus verbauten Rohstoffen sehr schwer. So attestiert eine von ADAC, ÖAMTC und FIA in Auftrag gegebene Studie zu den geschätzten Triebhausgasemissionen und dem Primärenergieverbrauch in der Lebenszyklusanalyse von Pkw-basierten Verkehrssystemen Mittelklassefahrzeuge erst am Ende ihres Lebenszyklus einen CO2-Vorteil gegenüber Diesel-Fahrzeugen. Ähnlich argumentiert Mazda beim MX-30, der sich nur dank seines kleinen Akkus gegenüber dem Mazda 3 Skyactiv-Diesel einen Vorsprung herausfährt. Der auch dann knapp erhalten bleibt, wenn der Akku nach 160.000 Kilometern getauscht würde. Nach wie vor gelten vor allem die Batterien als Rohstofffresser, in denen teils Seltene Erden verbraucht werden.

Die Akkutechnik entwickelt sich stark weiter – und das verringert die CO2-Emissionen in der Produktion

Dass Elektroautos im Betrieb CO2-seitig besser sind, liegt vor allem am viel höheren Wirkungsgrad der E-Maschinen, die über 90 Prozent liegen, während selbst die besten Verbrenner kaum die 50-Prozent-Marke knacken können. Doch auch die Gesamtbilanz der E-Autos wird immer besser: So ermittelt eine Studie des Fraunhofer-Instituts für Innovations- und Systemforschung von 2019, die unter dem Titel "Die aktuelle Treibhausgasemissionsbilanz von Elektrofahrzeugen in Deutschland" 2019 veröffentlicht wurde, das ein in Deutschland gekauftes elektrisches Batteriefahrzeug (BEV) über seine durchschnittliche Nutzungsdauer von 13 Jahren eine deutliche Treibhausgas-(THG)-Einsparung aufweise. Dabei ermittelte Fraunhofer eine Einsparung von 28 Prozent gegenüber einem Oberklasse-Diesel und bis zu 42 Prozent, wenn man einen kleinen Stromer mit einem benzingetriebenen Kleinwagen vergleicht, und das, wenn man dem Strommix in Deutschland zugrunde liegt. Allerdings geht Fraunhofer davon aus, dass „die in der Vergangenheit bereits erreichte deutliche Senkung der Treibhausgasemissionen bei der Stromerzeugung auch künftig weiter fortgesetzt wird". Doch auch hier kalkuliert man vorsichtig und argumentiert, dass man diese Annahme nur "gemäß den politisch gesetzten Zielen der Bundesregierung sowie von verschiedenen wissenschaftlichen Studien prognostiziert". Tatsächlich sinkt die CO2-Bilanz bei der Stromerzeugung in Deutschland seit Jahren.

Knackpunkt Rohstoffe: Benzin wird verbrannt und erzeugt CO2 – aber den Akku kann man komplett recyceln!

Interessant wird es bei der T&E-Studie beim Rohstoffverbrauch von Elektroautos und Verbrennern. Hier bezieht T&E nämlich die Erzeugung und Verbrennung von Benzin oder Diesel komplett in die Bilanz mit ein. Denn der Verbrenner wandelt den „Rohstoff Erdöl“ unwiederbringlich in Abgas um. Beim Elektroauto verlieren die Batterien über die gesamte Lebensdauer eines Autos an Speicherkapazität und müssen definitiv ersetzt werden. Wobei auch der Verbrennungsmotor über einen so langen Zeitraum nicht frei von Verschleiß und teilweisem Ersatzbedarf bleibt. Die Akkus haben danach im Idealfall ein zweites Leben in einem Stationärspeicher und ihre Rohstoffe können dank geschlossener Recyclingkreisläufe zu großen Teilen wieder als Rohstoff für die Herstellung neuer Akkus genutzt werden. Zum Recycling-Zeitpunkt war der Akku aber schon zwischen zehn und 15 Jahren im Auto, entsprechende Second-Life-Anwendungen können seine Lebensdauer nach einer Einschätzung von Nissan bis auf 25 Jahre verlängern. Dazu kommt die Tatsache, dass die Akkus meist so ins Auto eingebaut sind, dass sie einfach ausgebaut werden können und bei Bedarf auch in Teilen reparabel sind.

Neue Techniken und erste Rückläufer werden den Rohstoffbedarf reduzieren

Zwar steigt mit der wachsenden Nachfrage an E-Autos auch der Bedarf an Rohstoffen. Gleiches galt übrigens auch für Smartphones, nur schien sich daran niemand zu stören. Doch das lässt sich laut der T&E-Studie ebenfalls in den Griff bekommen, da neue Technologien weniger Rohstoffe und viel weniger bis gar keine Seltenen Erden pro produzierter Kilowattstunde mehr benötigen. So schätzt T&E, dass der Bedarf an Lithium von 2020 bis 2030 um die Hälfte fällt (von 0,10 kg/kWh auf 0,05 kg/kWh). Der Bedarf des „Sorgenkindes“ Kobalt soll gar um 75 Prozent zurückgehen (0,03 kg/kWh statt 0,13 kg/kWh), indem die Akkuhersteller verstärkt auf Nickel setzen, dessen Bedarf entsprechend weniger sinken dürfte – von 0,48 kg/kWh auf 0,39 kg/kWh. Ein Argument der Studie ist auch, dass sich die Akkus künftiger aus anderen, weniger kritischen Rohmaterialien zusammensetzen werden. So arbeiten die Batteriehersteller vor allem an der Reduktion teurer Rohstoffe und Seltener Erden. Auch diese Entwicklung wird anhalten.

Entscheidend ist eine weiter steigende Recyclingquote

Außerdem gehen die Autoren der Studie von steigenden Wiederverwertungsquoten aus: Gesetzentwürfe der EU sähen vor, künftig 90 Prozent des Lithiums (aktuell 70 Prozent) sowie 98 statt wie bislang 95 Prozent des Kobalts und Nickels aus alten Batterien für die Produktion neuer Akkus zu nutzen. Dadurch sinken die Quoten neu einzubringenden Materials. So würde die Menge des Lithiums, das nicht wiederverwendet wird, um den Faktor drei sinken, bei Nickel, Kobalt und Kupfer wäre es 2,5 mal weniger. Allerdings haben mit dem Hochlauf der Batterieelektrik auch ambitionierte Recycling-Ziele bis 2035 eine vorübergehend überschaubare Reduktion des Bedarfs an Primärrohstoffen zur Folge. Laut er Studie käme man dann auf nur sechs Prozent weniger Lithium, zwei Prozent weniger Kobalt und ein Prozent weniger Nickel. Das liegt auch daran, dass bis dahin noch etliche Akkus, die jetzt in Autos kommen, noch im Auto oder Sekundärspeicher im Einsatz sein könnten und die ganzen Recyclingkreisläufe erst etabliert werden müssen. Andererseits ist davon auszugehen, dass in der Zukunft immer mehr Akkus zum Recyceln zur Verfügung stehen, doch bis zur Marktsättigung die Nachfrage nach E-Autos weiter stark steigen dürfte.

Mit Recycling gibt es keine Probleme bei der Rohstoffversorgung

Laut T&E gibt es genug Rohstoffe: Allein die europäischen Lithium-Reserven würden für etwa 200 Millionen E-Autos bis 2030 reichen – allerdings nur für 20 Millionen ohne Recycling. Kein Problem gibt es bei Nickel: Das Nickel reichte für 17 Milliarden E-Auto-Batterien (300 Millionen ohne Recycling) und Kobalt für 500 Millionen – allerdings nur für 10 Millionen ohne Recycling. Um diese Zahlen greifen zu können: In Europa waren 2017 erstmals mehr als 250 Millionen Pkw zugelassen. 2019 wurden insgesamt knapp 1.250.000 Autos neu zugelassen, in den USA pendelt die Zahl zwischen 16 und 17 Millionen Einheiten, allerdings inklusive Light Trucks und Pick-ups.

Was bedeutet das?

Der Akkurucksack der künftigen Elektrofahrzeuge wird kleiner und der Strommix grüner. Trotzdem hängt vor allem von Letzterem ab, wie groß die Effizienz der batterieelektrischen Fahrzeuge sein wird. Darum variieren die Ergebnisse über die Effizienz von Stromern in den verschiedenen Studien. Gern vernachlässigt wird aber der Aufwand der Rohölgewinnung und -verarbeitung beim Verbrenner samt der Tatsache, dass sich just dieses Rohöl im wahrsten Sinne des Wortes in Luft auflöst. Zumal die schwache Effizienz der Verbrennungsmotoren nur noch mit Mühe zu steigern ist.

Zwar brauchen die Akkus zur Erzeugung tatsächlich sehr viel Energie, die einen Großteil des besseren Wirkungsgrades wieder aufzehrt, doch die lassen sich recyceln, während das Öl nach „Verbrauch“ einfach weg ist, respektive nicht weg ist, nur woanders: Als klimaschädliches CO2 in der Atmosphäre. Entsprechend liegt es jetzt am Strommix und an der Akkuherstellung, hier die Bilanz der Stromer weiter zu verbessern – und im Gegensatz zum Verbrenner, der hier in den letzten 135 Jahren riesige Fortschritte machte, die jetzt aber weitgehend ausgereizt sind, haben Akkus und Elektrofahrzeuge diese Potenziale noch vor sich!

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