Elektromobilität und Nachhaltigkeit – sind E-Autos wirklich grüner?

Elektromobilität: Wir müssen Elektroautos grüner machen!
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Elektroautos fahren ohne direkten Schadstoffausstoß, Elektromobilität ist daher  nur in ihrer unmittelbaren Umgebung grün. In Sachen Nachhaltigkeit bleibt bei der Elektromobilität auch 2019 noch reichlich Entwicklungsbedarf.

Mit Modellen wie dem neuen Tesla 3, dem BMW i3 oder E-Flitzern und E-SUVS von Porsche, Mercedes, Opel und Audi sind mittlerweile auch Fahrspaß und Komfort in der Elektromobilität angekommen. Auch die Preise sinken, so sind neue Elektroautos schon ab rund 20.000 Euro zu haben.

Selbst Harley Davidson, altehrwürdiger Hersteller von zweirädrigen Donnerbalken, bastelt an einem Elektro-Motorrad, das Mitte 2019 erwartet wird.

Leider sind Elektroautos modernen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor oder Hybrid-Autos noch in mancher Hinsicht unterlegen, vor allem, was die Reichweite betrifft. Das verhindert ihren endgültigen Durchbruch. Viel muss noch (weiter)entwickelt werden – und auch in Sachen Nachhaltigkeit hat das Elektroauto noch Tuning nötig.

Elektromobilität: Elektrisch ist oft nur der Zweitwagen

Es beginnt damit, dass die Mehrzahl der Elektroautos – anders als vielleicht erwartet – nicht in Ballungszentren angeschafft wird, sondern in Klein- und Mittelstädten. Das fand das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in der Studie „Erstnutzer von Elektrofahrzeugen in Deutschland“ (siehe: Wer fährt Elektroautos?) aus dem Jahr 2015 heraus.

Eine Ursache dafür ist der schlechtere Ausbau des öffentlichen Personennahverkehrs in kleineren Städten und auf dem Land, was viele Menschen, die dort leben, zum Besitz eines eigenen Pkw nötigt. In Großstädten ist eher das Gegenteil der Fall.

„Wer den ÖPNV für seinen Weg in die Arbeit nutzt, wird vermutlich weniger auf ein Straßenfahrzeug und damit auch weniger auf ein Elektrofahrzeug umsteigen“, meint Ina Frenzel, die die DLR-Studie mit drei Kolleginnen durchgeführt hat.

Die Elektromobilität wartet noch auf gute Elektro-Kleinstwägen - hier der Renault Twizy
Die Elektromobilität wartet noch auf gute Elektro-Kleinstwägen: Hier ein Renault Twizy. (Foto: Renault)

Das DLR fand auch heraus, dass die überwiegende Zahl der privat genutzten E-Autos in Deutschland zur Kategorie Klein- bzw. Kleinstwagen vom Format Renault Twizy oder Smart EQ (von Daimler-Benz) gehört.

Problematisch daran: Solche Klein(st)fahrzeuge dienen – wie früher Mopeds oder Roller – vor allem als zusätzliche Fahrzeuge. Die Besitzer, deren Kaufmotiv laut Ines Frenzel ein „besonderes Interesse an innovativer Fahrzeugtechnologie“ ist, haben also häufig noch eine konventionelle Karosse in der Garage stehen – zusätzlich zum neuen Elektrofahrzeug.

Schon hier muss man also mit der Frage nach der Nachhaltigkeit von Elektromobilität beginnen: Weil viele Stromer nur als Zweitwagen genutzt werden, müsste man eigentlich auch die Herstellung und die Benutzung des Hauptautos (Benzin oder Diesel) in die Nachhaltigkeitsbilanz von Twizy, Smart EQ oder Nissan Leaf einrechnen. Und auch die ist nicht makellos.

Halbes Kilo Seltene Erden pro Hybrid-Elektroauto

Autos mit Elektromotor schonen die Umwelt dort, wo sie gefahren werden. Leider bedeutet das nicht, dass es um ihre Nachhaltigkeit so gut bestellt ist, dass jeder bedenkenlos zugreifen sollte.

Es hakt und zwickt noch in zwei Bereichen: Erstens ist die Herstellung extrem ressourcenintensiv (siehe: Elektroauto-Rohstoffe werden knapp) und daher alles andere als nachhaltig. Zweitens ist bei der Elektromobilität der Treibstoff ein zentrales Thema.

Schon die Fertigung elektrischer Autos ist aufwendig. Der Antriebsstrang gilt als höchst problematisch, so Jörg Grotendorst, Geschäftsführer von Siemens eCar Powertrain: „Die momentan verwendeten Elektromotoren brauchen die sogenannten Seltenen Erden, etwa Neodym oder Dysprosium. Diese lassen sich nur schwierig gewinnen und verarbeiten.“ Grotendorst, unter dessen Führung man an neuen Antriebs- und Ladekonzepten forscht, erklärt, dass der Abbau der Seltenen Erden die Umwelt massiv schädigt.

„Für einen Hybridmotor wird beispielsweise je nach Leistung rund ein halbes Kilo an Seltenen Erden aufgewendet“, so Grotendorst. Diese Erden, die eigentlich Metalle sind und in Kleinstmengen in der Natur vorkommen, stellen ein besonderes Nachhaltigkeitsproblem dar: Will man an sie herankommen, braucht es mehrere hundert Arbeitsschritte. Bei jedem Schritt muss sehr viel Energie eingesetzt werden, auch fallen dabei große Mengen an giftigen, häufig sogar radioaktiven Rückständen an.

Elektromobilität basiert noch auf Seltenen Erden und hat hier ein Problem mit der Nachhaltigkeit
Elektromobilität basiert noch auf Seltenen Erden und hat deshalb ein Nachhaltigkeitsproblem. (Foto: Siemens)

Eine weitere Achillesferse bei der Nachhaltigkeit von Elektromobilität ist die Batterie der Fahrzeuge. „Beim Herstellungsprozess der Batterien, der rund 30 Prozent der Klimabilanz des Elektroautos ausmacht, wird extrem viel Energie verbraucht – etwa, um flüssige Werkstoffe auf Folie aufzubringen und zu trocknen“, so Florian Büngener, Pressesprecher bei Fiat Chrysler Automobiles.

Vom Institut für Energie- und Umweltforschung (IFEU) in Heidelberg weiß man, dass bei der Herstellung eines 24-Kilowattstunden-Stromspeichers für das Elektroauto Nissan Leaf rund drei Tonnen CO2 anfallen. Außerdem müssen in der Regel die Akkus im Laufe des Autolebens ausgetauscht werden – auch das schadet der Umweltbilanz der Elektromobilität.

Elektromobilität und Nachhaltigkeit: Zuverlässige Berechnungen fehlen

Weil die Autoindustrie derzeit nicht nur die Elektromobilität weiterentwickelt, sondern auch an anderen Antrieben arbeitet und auch Otto- bzw. Dieselmotoren längst noch nicht ausgedient haben, verlangsamt sich allerdings auch der Weg der Stromer in Richtung Nachhaltigkeit.

„Der Verbrennungsmotor hat noch Potential, er wird ökologisch immer effizienter“, sagt dazu Florian Büngener von Fiat, „aber mit der Zeit wird sich der Elektroantrieb durchsetzen.“ Denn der klassische Verbrennungsmotor kann zwar tatsächlich sparsamer werden, aber eben nie ohne fossilen Kraftstoff auskommen.

Wie ressourcen- und damit umweltschonend speziell Fahrzeuge, die ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben werden, im Vergleich dazu sind, lässt sich noch nicht zuverlässig sagen. An den großen Untersuchungen, etwa der des VCD (Verkehrsclub Deutschland), nehmen die reinen Elektrofahrzeuge mangels Verbreitung von Automobilen und öffentlichen Ladesäulen noch nicht teil. Bei Überprüfungen der Nachhaltigkeit bleibt die Elektromobilität oft außen vor.

Andere Tests vergleichen mangels identischer Voraussetzungen meist Äpfel und Birnen. Außerdem werden bei den Verbrauchswerten von Otto-, Diesel- oder Hybridfahrzeugen bekanntermaßen mit legalen Mitteln die Verbrauchswerte durch die Hersteller und damit der Schadstoffausstoß so geschönt, dass auf den ersten Blick selbst dicke SUV ziemlich grün wirken (siehe: Die Öko-Tricks der Autoindustrie).

Unabhängige Wissenschaftler versuchen daher, die Frage nach der Nachhaltigkeit eines Elektroauto seriös zu beantworten. So simulieren Forscher von der University of Minnesota den Verkehrsalltag von Elektroautomobilen und rechnen dabei auch die spezifische Herstellung der Antriebsaggregate und der Batterien in ihr Modell mit ein. Ihr Ergebnis ist klar: Je grüner der Strom, desto mehr spricht für die Elektromobilität.

Elektromobilität braucht grünen Strom

Doch noch sind die erneuerbaren Energien nicht so stark vertreten, wie sie sein müssten: Von den 272,5 Terawattstunden Strom, die im ersten Halbjahr 2015 in Deutschland erzeugt wurden, entfällt laut der aktuellen Studie des Fraunhofer Instituts für solare Energiesysteme ISE nur rund ein Drittel (94,6 TWh) auf Ökostrom aus Sonnenenergie, Windkraft, Biomasse oder Wasserkraft. Der Rest verteilt sich auf Kohle, Gas und Atomstrom.

Das heißt aber auch: Je besser wir die erneuerbaren Energien ausbauen, desto mehr Nachhaltigkeit kann und wird am Ende beim Elektroauto geben können. Hersteller wie Toyota oder BMW wittern bei der Umgestaltung des Energiemarktes bereits Chancen für ihr Unternehmen, für die Elektromobilität und für die von ihnen angebotenen Stromer: BMW entwickelt beispielsweise in den Vereinigten Staaten einen Solar-Carport, der den Besitzer eines i3 oder i8 unabhängig von Energiekonzernen und der Art des Stroms macht.

Solar-Carports sollen Elektroautos betanken und für mehr Nachhaltigkeit in der Elektromobilität sorgen.
Solar-Carports sollen Elektroautos betanken und für mehr Nachhaltigkeit in der Elektromobilität sorgen. (Foto: BMW)

„Mit dem Solar-Carport Concept haben wir einen holistischen Ansatz gewählt: Nicht nur das Fahrzeug selbst, sondern auch die Energieversorgung ist nachhaltig“, so Tom Allemeier, Projektverantwortlicher bei BMW Group Designworks USA. „Wir entwickeln eine neue Generation von Carports, in denen auf leichte und transparente Weise Energie gewonnen wird.“

Allemeier verweist auf Energieautarkie und auf die BWM-i-Wallbox, eine trendige Wandladestation für den Hausgebrauch: „Diese führt zu einer weiteren Optimierung der Ökobilanz unserer i-Modelle, sie liefert auch eine Auswertung der letzten Ladevorgänge, aus der der jeweilige Anteil von Solar- und Netzstrom hervorgeht.“

In eine ähnliche Richtung gehen Solar-Straßen & Solar-Teppiche.

Der Elektromobilität gehört die Zukunft

An den Verbesserungen von Antrieb und Batteriesystem wird weltweit geforscht. Bei Siemens und in anderen Firmen arbeitet man zum Beispiel an Motoren, die ganz ohne Seltene Erden auskommen. Und der japanische Konzern Sekisui Chemical entwickelt derzeit eine Batterie, deren Energieaufwand bei der Produktion um 60 Prozent geringer ausfallen soll als bisher üblich. Solche Entwicklungen kommen mittelfristig auch dem Elektroauto zugute.

Hersteller wie Google machen mit Projekten wie dem selbstfahrenden Elektroauto Druck auf die Branche.
Hersteller wie Google machen mit Projekten wie dem selbstfahrenden Elektroauto Druck auf die Branche. (Foto: Google)

Außerdem erhöhen sich sukzessive auch die Reichweiten der Energiespeicher, was den Einsatz von E-Fahrzeugen in allen Bereichen der Mobilität ermöglichen soll. Die Japaner sprechen von 600 Kilometern, die mit einer Füllung zurücklegbar sein sollen. Bei Tesla sind die Batterien angeblich schon heute für eine Gesamtlaufleistung von 200.000 Kilometern und mehr konzipiert.

Ohne Infrastruktur keine Nachhaltigkeit

Für mehr Nachhaltigkeit auch beim Thema Elektroauto sorgen künftig laut Florian Büngener von Fiat und Jörg Grotendorst von Siemens sogenannte Smart Grids bzw. intelligente Stromnetze. So entwickelte die TU München gemeinsam mit BMW und anderen Partnern ein Energiespeicherhaus in Hallbergmoos bei München. Seit Januar diesen Jahres wohnt eine vierköpfige Familie in dem Gebäude, nutzt die üblichen Elektrogeräte, fährt einen BMW i3 und sorgt via Photovoltaik sowie einem innovativen Speichersystem für Effizienz und Unabhängigkeit.

Aber das ist nur der Anfang: In nicht allzu ferner Zukunft sollen intelligente Vernetzungen speziell in den wachsenden Metropolen für Nachhaltigkeit sorgen: Denn dann werden nicht nur – wie in Hallbergmoos – Wohnbereich und Fahrzeug, sondern auch alle Orte, an denen sich Menschen aufhalten, miteinander verknüpft: Supermarkt, Fußballstadion, Flughafen, Open Air, Schule oder Unternehmen – man überträgt sich gegenseitig den nicht benötigten Strom, gewinnt ihn bei Bedarf wieder zurück und produziert keine Überkapazitäten (siehe: Selbstfahrende Autos).

Elektroautos spielen dabei eine große Rolle, so Jörg Grotendorst: „Sie werden in der Lage sein, Energie nicht nur zu speichern, sondern bei Bedarf an das Smart Grid auch wieder abzugeben. Im Zusammenspiel mit erneuerbaren Energien werden sie so ihr ganzes Potenzial für den Klimaschutz entfalten.“

Das Smart Grid verbindet Stromerzeuger und -verbraucher – auch Elektroautos.
Das Smart Grid verbindet Stromerzeuger und -verbraucher – auch Elektroautos. (Bild: TÜV)

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