Ökobilanz von Elektroautos: Wie nachhaltig sind E-Autos wirklich?

Es wird zunehmend zum Glaubenskrieg: Sind Elektroautos nun nachhaltiger als Benzin-, Diesel-, Gas-, eFuel-Pkw – oder nicht? Die Studienlage zur Ökobilanz ist überraschend eindeutig.

Die Frage nach der Nachhaltigkeit von Elektroautos ist wichtig: Nur wenn wir darauf eine überzeugende Antwort haben, ergibt es Sinn, wenn wir als Land unsere Schlüsselindustrien elektrisch umbauen. Und nur dann werden einzelne, wirkungsbewusste Autofahrer:innen beim Autokauf die anfallenden Mehrkosten tragen wollen. 

Die gute Nachricht: Es gab nie wirklich Zweifel daran, dass bei Betrachtung der klimaschädlichen Emissionen die Elektroautos klimafreundlicher sind als fossil betriebene Autos. Die bessere Nachricht: Bei neuerer und noch eingehender Betrachtung zeigt sich, dass das weiterhin stimmt und sich die Ökobilanz von E-Autos sogar noch verbessern wird.

Ökobilanz Elektroautos: besser, aber nicht perfekt

In Deutschland verursacht der Verkehrssektor 20 Prozent aller Treibhausgas-Emissionen. Deswegen ist es sinnvoll, auch hier nach Alternativen zu suchen – und Elektroautos sind derzeit die beste Alternative, so die neueste Studie des UBA.

Die Fakten in Kürze:

• Ein neues Elektroauto reduziert die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu einem neuen Verbrenner über die gesamte Lebensdauer um fast die Hälfte.
• Die „Stromer“ nützen dem Klimaschutz tatsächlich auch mehr als Pkw mit alternativen eFuel- oder Wasserstoff-Antrieben.
• E-Autos fahren weniger klimaschädlich als sogar gebrauchte Fossil-Fahrzeuge.

Dass Elektroautos von Vorteil für das Klima sind, steht schon jetzt fest. Dieser Vorteil fällt aber umso stärker ins Gewicht, 

• je grüner der Strom ist, mit dem sie betankt werden,
• je kleiner die Autos und ihre Batterien sind,
• je mehr erneuerbare Energien für die Produktion von Autoteilen genutzt werden,
• je intensiver der Stromer gefahren wird und
• je mehr das E-Auto als Ersatz, nicht als Ergänzung zu Fossilen gefahren wird. 

Auch die Nachteile sollen nicht verschwiegen werden:

• Wenn wir zu viel über Elektroautos als Lösung sprechen, sprechen wir womöglich zu wenig über neue Mobilitätskonzepte. Denn ein Blick in die Städte zeigt: Es reicht nicht, das Auto zu verändern, wir müssen Verkehr generell neu denken.
• Die reine Herstellung von Elektroautos ist derzeit klimaschädlicher als die Herstellung von fossil betriebenen Autos. Dieser Nachteil verschwindet erst im Betrieb durch die im Vergleich klimaschonendere Nutzung: Je länger der Elektrische fährt, desto besser ist seine Klimabilanz.
• Stromer sind klimafreundlicher, aber deswegen keineswegs „umweltfreundlich“. Sie benötigen viele Rohstoffe, ohne dass wir dafür schon die nötige Kreislaufwirtschaft etabliert hätten. Flächenversiegelung durch Strassen und Mikroplastik-Emissionen durch den Reifenabrieb sind mindestens ebenso problematisch wie bei Verbrennern.
• Wie viel Elektroautos zum Klimaschutz beitragen, das hängt auch vom Nutzungsverhalten und der Bauweise ab. Mit panzerschweren SUVs elektrisch über Autobahnen zu rasen nützt der Umwelt weniger als mit elektrischen Pkw normaler oder kompakter Größe gemäßigt zu fahren.

Unsinnige Mobilität bleibt unsinnig, auch wenn sie elektrisch betrieben wird. Elektroautos befreien uns nicht von der Notwendigkeit, unseren Mobilitäts-Lifestyle zu überdenken und zu verändern. Derzeit können vor allem Sharing-Modelle die Zahl der Fahrzeuge und damit den Umweltschaden der gesamten Mobilität reduzieren. 

Motor und Batterie schwächen die Nachhaltigkeit von E-Autos

Zum Problem für Produktion, Ökobilanz und Preis von E-Autos, aber auch von E-Bikes und Windkraftanlagen werden die Rohstoffe für die Motoren bzw. Generatoren. So sind Elektromotoren zwar einfach zu bauen, für die Permanentmagnete benötigt man aber Seltene Erden wie Neodym, Dysprosium, Praseodym und Terbium.

Diese sogenannten Seltenerdmagnete sind keineswegs selten oder knapp, auch wenn der Name das nahelegt. Sie sind jedoch teuer in der Förderung und nicht in jedem Land zu haben – sie gelten daher in der EU als „kritische Rohstoffe“ (EUR-Lex).

Vor allem aber lassen sie sich nur mit hohem energetischen Aufwand gewinnen und belasten das Klima. Beim Abbau in Minen werden oft Gifte eingesetzt oder fallen als Abfallprodukte an. Auch kommen sie mit „geopolitischen Herausforderungen”, anders gesagt: Von den Ländern, die diese Rohstoffe haben, wollen wir uns eigentlich nicht abhängig machen.

Die derzeit wichtigste Schwachstelle des Elektroautos ist aber die Batterie:

• Derzeit verschlingt die Produktion von Batterien viele Rohstoffe und viel Energie. Das sorgt für einen sehr hohen CO2-Fußabdruck.
• Den Rohstoff Lithium zu gewinnen verursacht viele Umweltschäden, Details im Beitrag zu Lithium. Und die Förderung von Kobalt geht nicht selten mit Menschenrechtsverletzungen einher, lies mehr dazu hier: Kobalt.
• Wie der Fußabdruck einer Batterie genau aussieht, ist stark abhängig von regionalen Produktionsbedingungen, einschließlich des in der Produktionsregion und der Lieferkette verwendeten Strommixes.

Gerne führen Elektrifizierungsgegner die Akku-Probleme als Argument gegen E-Autos an. Sie tun dabei oft so, als hätten fossil betriebene Autos solche Probleme nicht. Stimmt – deren Problem lautet „Erdöl”, das mit größtem Umweltschaden gefördert und häufig aus Konfliktregionen importiert wird.

Je länger es fährt, desto nachhaltiger ist das Elektroauto

Der VDI gibt den Anteil der Batterie an den produktionsbedingten Treibhausgasemissionen eines batterieelektrischen Antriebsstrangs mit derzeit 83 Prozent an. Selbst wenn diese Zahl manchen etwas hoch gegriffen scheint: Es ist also vor allem die einmalige Herstellung des Akkus, wegen der ein Elektroauto das Klima belastet.

Während seiner Nutzungsphase passiert das dann aber kaum noch: Daher ist das Elektroauto je nach Schätzung, Autogröße und Fahrweise nach etwa 60.000 (ifeu) bis 90.000 (VDI) gefahrenen Kilometern unterm Strich eben doch klimafreundlicher als Verbrenner. Wobei vor allem die VDI-Schätzung im Nachgang teils sehr kritisch als übertrieben pessimistisch betrachtet wurde. So geht etwa das ifeu bei Stadt-Elektroautos mit kleineren Akkus von zum Beispiel 45.000 km aus (dem steht wiederum entgegen, dass viele der real gekauften Elektrofahrzeuge eher groß sind), eine Lebenszyklusanalyse (LCA) der Joanneum Research Forschungsgesellschaft in Graz laut ADAC von 45.000 bis 60.000 km (wiederum für „Golfklasse-Autos“).

Selbst bei pessimistischer Betrachtung gilt also: Je länger ein Batterie-Elektrisches Auto (BEV) fährt, desto weniger schadet es dem Klima. Je länger hingegen ein fossil betriebenes Autos fährt, desto mehr Klimaschaden richtet es an.

Daher sind gebrauchte Fossil-Pkws nicht umweltfreundlicher als neue elektrische. Das ifeu schaute sich das näher an und fand heraus: „Die Entscheidung für ein neues Elektroauto spart gegenüber einem neuen Verbrenner über den Lebensweg etwa 48 Prozent Treibhausgasemissionen“, und: „Für das Klima ist es sogar besser, den Umstieg vorzuziehen als hinauszuzögern“.

Elektroautos werden zwangsläufig nachhaltiger

Oft wird in der Diskussion um Elektroautos vergessen, dass wir seit über 100 Jahren massiv Autos auf Basis von fossil betriebenen Motoren bauen. Im Vergleich dazu spielten Elektrofahrzeuge außerhalb spezieller Anwendungen lange Zeit keine Rolle. Das bedeutet, dass in ihnen noch viel Entwicklungspotential steckt. 

Die Ökobilanz von E-Auto-Batterien läßt sich verbessern

Trotz Batterie sind Elektroautos unterm Strich heute schon deutlich weniger klimaschädlich als fossile Autos. Zugleich geht auch hier die Entwicklung weiter – fünf Beispiele:

• Batterierecycling soll wertvolle Rohstoffe aus benutzten Autobatterien zurückgewinnen. Es wird noch nicht massiv betrieben, weil frisch gewonnenes Lithium derzeit noch billiger ist als recyceltes. Allerdings hat die EU strenge Vorschriften für das Recycling verabschiedet (EuroParl) mit Quoten bis 2031 von zum Beispiel 80 Prozent bei Lithium, 95 Prozent bei Kobalt.
• Feststoffbatterien sollen in absehbarer Zeit flüssige Elektrolyte ablösen und Akkus preiswerter, kleiner, langlebiger und sicherer machen.
• Natrium-Ionen-Batterien kommen ohne seltene Stoffe aus, das soll vor allem Lithium überflüssig machen. Chinesische Autobauer setzen das bereits ein.
• Lithium kann auch umweltfreundlicher gewonnen werden. Unter der Leitung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) testet ein Forschungsverbund gerade erstmals, wie man Lithium aus Geothermie-Tiefenwässern in Norddeutschland gewinnen könnte. Dort wäre der Rohstoff dann ein Nebenprodukt der Energiegewinnung. Ein spannendes Projekt ist auch Vulcan Energie, die gerade erst ein „Zero Carbon Lithium„-Projekt für klimaneutrales Lithium gestartet haben. 
• Wichtig vor allem: Mit welcher Energie werden Batterien produziert? Laut einer beispielhaften Studie der Uni Trier aus dem Jahr 2020 können Elektrofahrzeuge bei der Nutzung von Photovoltaik für die Batterieproduktion ihre Klimabelastung (verglichen mit Akkus, die mit Kohlestrom gebaut wurden) um 69 Prozent senken.

Ein spannende Orientierungshilfe könnte künftig der Batteriepass sein. Eine Information nach Art der EU-Energieverbrauchskennzeichnung soll unter anderem den THG-Fußabdruck, Arbeitsbedingungen in der Rohstoffgewinnung, Recyclinganteil und andere Informationen bereitstellen. Bislang ist das noch ein Pilotprojekt, aber es könnte helfen, den Wettbewerb um die Nachhaltigkeit von Akkus zu fördern.

Seltene Erden werden seltener benötigt

Auch die Seltenen Erden der Elektromotor-Permanentmagneten müssen kein Problem bleiben: Tesla verwendet bereits in einigen Modellen neuartige Induktionsmotoren, die ohne Seltenerdmagnete auskommen. Noch effizienter sind sogenannte Synchron-Reluktanzmotoren, die ebenfalls keine Seltenen Erden benötigen.

Die Renault Group will mit einer eigenen Entwicklung ganz ohne Seltene Erden auskommen. Das Regensburger Unternehmen ZF hat einerseits Systeme für Magnet-Recycling entwickelt, andererseits einen sogenannten „fremderregten Synchronmotor“. Der FSM kommt ohne Seltenerdmagnete aus, die Produktion weist deswegen einen nahezu halbierten Produktions-Fußabdruck auf.

Elektroautos sind so nachhaltig wie die Energie, die sie nutzen

Elektroautos sind lokal emissionsfrei, das heißt: Dort, wo sie fahren, stoßen sie keine Treibhausgase aus. Aber natürlich fallen Treibhausgase bei der Stromgewinnung an, in Deutschland aufgrund des Strommixes auch Kohle-Emissionen. Auch das wird gerne gegen E-Autos ins Feld geführt, um weiter für das fossile Antriebsmuseum zu argumentieren. Es ist aber natürlich Unsinn – eher ein guter Grund, die Energiewende zu beschleunigen.

Korrekt ist: Im Betrieb ist das E-Auto umso klimafreundlicher, je regenerativer es betankt wird. In Deutschland ist der Strommix bei inzwischen 56 Prozent regenerativen Energien angekommen, bis 2030 sollen es 80 Prozent sein. Das bedeutet, dass die Ökobilanz von Elektroautos über ihre gesamte Laufzeit gesehen beinahe von selbst noch deutlich besser werden wird.

Das bedeutet aber auch, dass derzeit 44 Prozent des Stromes noch mit fossilen Energieträgern oder Atomkraft erzeugt werden. Einzelne Autofahrer:innen haben es natürlich selbst in der Hand und können heute schon auf Ökostrom-Betankung umstellen. Viele der namhaften Ökostrom-Anbieter offerieren längst spezielle Autostrom-Tarife. Ausdrücklich einen Auto-Ökostromtarif zu wählen, hilft selbst bei konventionellen Stromanbietern, den persönlichen CO2-Fußabdruck zu reduzieren. 

Das Märchen von „lokal emissionsfrei“: Problem Reifenabrieb

E-Autos sind lokal emissionsfrei insofern, als sie selbst kein CO2 oder andere klimaschädliche Gase ausstoßen. Aber: Über den Reifenabrieb tragen sie zu den Feinstaub-Emissionen bei. Ein Nebenproblem? Keineswegs!

Die Emissionen durch Reifen sind riesig: Das UK-Unternehmen Emissions Analytics ging 2022 davon aus, dass die Verschmutzung durch Reifenabrieb 1.850-mal schlimmer ist als die durch Abgasemissionen. Nun gibt es gegen Abgas-Emissionen Vorschriften – gegen Reifen-Emissionen nicht. 

Während Abgase vor allem in der Luft landen, landet der Abrieb in Boden und Gewässern und ähnelt dabei anderem Mikroplastik. Besonders problematisch: Autoreifen bestehen derzeit aus komplexen Kunststoffen, die zahlreiche Chemikalien enthalten, die mit dem Abrieb in die Umwelt gelangen. 

Auch hier ist es wieder Unsinn, ausgerechnet damit gegen Elektroautos zu argumentieren – denn Verbrenner tun das genauso. Wahr ist aber, dass Elektroautos im Durchschnitt etwas schwerer sind als normale Autos und der Abrieb mit dem Gewicht steigt – die naheliegende Lösung wäre einmal mehr, eben keine großen und schweren, kleine und günstige Elektroautos zu fahren.

Weitere Lösungen für den Reifenabrieb:

• Auch Recycling fließt bereits in die Reifenproduktion ein, aber auch abbaubare Materialien, um die Umweltbelastung des Abrieb-Mikroplastiks zu reduzieren.
• Einige Hersteller arbeiten an der Verwendung von (teils FSC-zertifiziertem) Naturkautschuk für die Reifen. Das würde zum Beispiel den Anteil an Erdöl reduzieren.
• Andere verwenden Holz- und Reishülsenabfälle oder Maisstroh, um daraus synthetischen Kautschuk zu produzieren, ebenfalls ohne Erdöl.
• Oft geht es auch darum, den Rollwiderstand der Reifen zu reduzieren. Das spart Kraftstoff genauso wie Strom.

An nachhaltigen Reifen arbeiten unter anderem Continental, Goodyear, Michelin und Pirelli. Das Problem wird immerhin wahrgenommen, auch wenn hier derzeit eher noch Versprechungen für die Zukunft dominieren.

Fazit: Elektroautos sind nachhaltiger

Die Studien zur Nachhaltigkeit von Elektroautos werden immer besser. Sie betrachten die Pkw heute durch die Brille eines Life-Cycle-Assessments (LCA), das den gesamten Entstehungs- und Lebenszyklus berücksichtigt.

Am Ende dieser Betrachtungen wird immer klarer: Elektroautos sind bei typischem Nutzungsverhalten nachhaltiger als fossil betriebene Pkw. Und: Dieser Umstand wird sich noch weiter zugunsten von Elektroautos verschieben, je nachhaltiger die Energieversorgung in Deutschland gestaltet wird.

Das bedeutet nicht, dass Elektroautos „umweltfreundlich“ sind. Die Sprache stellt uns hier ein Bein, denn eigentlich müsste es stets „weniger umweltschädlich“ heißen, aber das ist so wahr wie es eben auch umständlich ist. Dennoch muss klar sein: Elektroautos sind umweltfreundlicher im Vergleich zu Verbrennern, aber auch im Vergleich zu angeblichen „Brücken-Technologien“ wie eFuels.

Doch auch das E-Auto kann nachhaltiger werden. Zum einen, indem die Politik die Automobilindustrie weiterhin dazu anhält, die Umweltschädigung durch Autos dort zu reduzieren, wo sie wesentlich ist … etwa bei Batterie, Karosserie, Reifen und Elektronik. Zum anderen durch die Konsument:innen, die sich für leichtere, kleinere Automobile entscheiden oder in urbanen Regionen, die das schon zulassen, ganz auf (E-)Autos verzichten und öffentliche Verkehrsmittel nutzen. Und nicht zuletzt brauchen wir für die nahe Zukunft gänzlich neue Mobilitätskonzepte, mit denen wir insgesamt unseren Verkehrsbedarf verringern.

FAQ: Elektroautos und Nachhaltigkeit

Das Thema Nachhaltigkeit beim Elektroauto ist komplex und auch im Wandel. In diesem Abschnitt versuchen wir, aktuelle Fragen zu beantworten.

Sind Elektroautos nachhaltiger als Autos mit E-Fuels und Brennstoffzellen?

In einer der neuesten Betrachtungen des Umweltbundesamtes von 2024 werden verschiedene Antriebsarten miteinander verglichen. Die Frage war: Welche Antriebsarten helfen, gesetzte Klimaziele zu erreichen?

Das Ergebnis laut UBA: Batterie-Elektrische Vehikel (BEV) haben in Sachen Klima die Nase vorn, auch vor Brennstoffzellen- (FCEV) und vor eFuel-Autos (ICE).

Das Problem: Selbst wenn Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe aus erneuerbaren Energien gewonnen werden, lassen sie sich nur mit einem geringen Wirkungsgrad nutzen. Anders gesagt: Man muss bei reinen Elektroautos einfach viel weniger Strom investieren, um die gleiche Strecke fahren zu können wie bei Wasserstoff- und E-Fuel-Autos.

Swiss eMobility stellt das in seinem Faktenblatt 2023 schön anschaulich dar. Eine etwa vier Fußballfelder große Photovoltaikanlage kann demnach entweder 

• 1600 rein elektrische Pkw betreiben – oder 
• 600 Pkw mit grünen Wasserstoff, oder 
• 250 Pkw mit eFuels aus EE. 

Hätten wir verschwenderisch viel Energie aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung, etwa weil wir schon viel früher auf EE umgestellt hätten, dann und nur dann wären diese alternativen Treibstoffe sinnvoll. Es passt ins Bild, dass diejenigen, die seit Jahren erneuerbare Energien verhindern, jetzt davon schwadronieren, sie besonders ineffizient einsetzen zu wollen.

Davon unbenommen gibt es spezielle Einsatzgebiete, wo synthetische, aus EE gewonnene und daher klimaneutrale Brennstoffe sinnvoll und notwendig sind. Und in einer mittelfernen Zukunft mit sehr viel überflüssiger erneuerbarer Energie sind Power-to-Liquid- bzw. Power-to-Gas-Kraftstoffe durchaus denkbar.

Sind Gas-Autos nachhaltiger als Elektroautos?

Nein. Gas-Autos bewegen sich laut UBA zwischen Diesel und Hybrid-Elektrischen, sind also weniger klimaschädlich als Benziner und Diesel-Pkw. Letztlich sind es immer noch Fossil-Verbrenner. Theoretisch sind sie mit Biogas betankbar, in der Praxis existiert aber ein großer Wettbewerb um nachhaltiges Gas und dieses ist andernorts teils wichtiger.

Sind Hybridautos nachhaltiger als Verbrenner?

Es hängt davon ab, wie man sie fährt. Werden Hybridautos vor allem für kurze Strecken und dabei rein elektrisch genutzt, sind sie nachhaltiger als rein fossile Autos, so eine Fraunhofer-Studie von 2022 (EFI). 

Hybride sind aber nur bei bestimmungsgemäßer Nutzung gut. So urteilt der VDI zu Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen: „Bei nicht bestimmungsgemäßer Nutzung zeigt die Studie die höchsten THG-Emissionen der verglichenen Antriebsarten.“ Hybride können also sogar dreckiger sein als Verbrenner.

Wie können E-Autos nachhaltiger werden?

Der Wechsel hin zu Elektromobilität ist gut, noch besser ist, wenn neue E-Autos nachhaltiger gebaut werden als frühere Generationen. Und das geht auch:

• Den größten Anteil am ökologischen Fußabdruck eines Elektroautos hat die Herstellung der Batterien. Um ihre Ökobilanz zu verbessern, sind neue Werkstoffe und Techniken nötig.
• Je größer die Batterie, desto größer ihr Fußabdruck: Jede:r kann dafür sorgen, dass das eigene E-Auto nachhaltiger ist – durch die Entscheidung für ein kleineres Modell. Fakt ist leider: Der Trend zum fetten SUV setzt sich auch beim E-SUV fort. Es ist also weniger das E-Auto, das verbessert werden müsste – sondern das Autokauf-Verhalten. 
• Großen Einfluss auf das Klima hat der Stahl, der im Auto verbaut wird. Die Kaufentscheidung könnte künftig auch den Produktionsstandort des Autos berücksichtigen – Deutschland zum Beispiel bemüht sich, mit Hilfe von Energie aus Wasserstoff klimaneutralen, „grünen Stahl“ zu produzieren.
• Weil die Produktion beim Elektroauto den größten Impact hat, ist es wichtig, sie insgesamt auf eine klimaneutrale Fertigung umzustellen. Das verbessert seine Ökobilanz. Bestrebungen gibt es teils schon. Neue EU-Regulierungen zur Berichtspflicht des unternehmerischen Fußabdrucks werden zweifellos mehr Transparenz in die Unternehmen bringen und im Rahmen des Wettbewerbs zu schrittweisen Verbesserungen führen.
• Nicht zuletzt betonen viele Studien, dass der Umweltvorteil von Elektroautos sich vor allem bei hoher Gesamtnutzungsdauer zeigt. Sprich: Bei E-Autos gilt noch mehr, was auch bei Verbrennern schon galt, nämlich dass Car-Sharing-Systeme die Auslastung pro Auto erhöhen, ihre Ökobilanz verbessern und die Zahl der insgesamt benötigten Autos reduzieren.

Außerdem gilt: Wer das Elektroauto als zusätzliches Zweitfahrzeug nutzt, der schadet der Umwelt. Sinnvoll sind E-Autos nur, wenn sie statt Verbrenner gefahren werden.

Mitarbeit: Sven C. Schulz, Patrick Freiwah

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