Wissenschaft reflektiert: Was kann Wissenschaft?

Ein studentisches Projekt am ZiWiS

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Nachhaltigkeit von Elektrofahrzeugen heute

Immer mehr beschäftigen wir uns im Alltag mit dem Thema Nachhaltigkeit. Viele leben bewusster und achten verstärkt auf die Umwelt und den Einfluss, den jede:r von uns auf eben diese hat. In vielen Bereichen des täglichen Lebens hat sich einiges geändert, um ein bewussteres und nachhaltigeres Leben zu erzielen. Ein Aspekt ist die Fortbewegung im Alltag. Zunehmend wird der öffentliche Nahverkehr genutzt[1] und es gibt Möglichkeiten für Car Sharing: So nahmen 2020 rund 2,9 Mio. Deutsche das Angebot von 228 Anbietern in Anspruch.[2] Sobald man aber in Gebiete außerhalb von großen Ballungsräumen kommt, ist es immer noch schwer, überall mit dem Bus oder der Bahn hinzukommen. Meist fehlen Verbindungen oder die Taktung ist zu gering.

Viele Menschen sind also immer noch auf ihr eigenes Fahrzeug angewiesen. Ein eigenes Auto bedeutet auch ein Stück Freiheit, keine Abhängigkeit von Familie, Freund:innen oder festen Fahrtzeiten öffentlicher Verkehrsmittel. Man kann zu jeder Zeit überall hinfahren und leicht auch größere Sachen transportieren. Autos sind heutzutage per se nichts Besonderes mehr, etwa jede:r zweite hat eins. Auch mehrere Autos in einer Familie sind heute kein seltenes Bild mehr, so waren zum 1. Januar 2020 47,7 Millionen PKW in Deutschland zugelassen. Der Großteil dieser Fahrzeuge fährt mit Verbrennungsmotoren: 65,9% waren Benziner und 31,7% Diesel. Abgesehen von den Ressourcen und der Energie, die für die Herstellung der Autos benötigt werden –die unterscheiden sich nicht wesentlich zwischen E-Auto und Verbrenner – bringen Fahrzeuge mit konventionellem Antrieb vor Allem ein Problem mit sich: Emissionen.[3] Diese schaden der Umwelt, wodurch es zunächst dem Nachhaltigkeitsgedanken widerspricht, ein eigenes Auto zu haben. Denn es wäre erstmal ein einfacher Weg, zum Umweltschutz beizutragen und stattdessen das Fahrrad oder den Bus zu nehmen. Das ist aber, wie bereits eingangs erwähnt, nicht immer möglich. Es ist also die Frage, wie man das Auto so umweltfreundlich wie möglich produzieren und nutzen kann, ohne dabei an Komfort zu verlieren.

Elektromotor als Alternative zum herkömmlichen Verbrennungsmotor

Hierzu sind im Laufe der letzten Jahre unterschiedliche Ansätze entstanden. Einerseits werden natürlich auch Verbrennungsmotoren weiterentwickelt und werden immer schadstoffärmer. Andererseits sind aber auch alternative Antriebsarten auf dem Vormarsch, wie zum Beispiel Elektro- oder Wasserstoffmotoren. Dieser Text soll sich damit beschäftigen, wie nachhaltig insbesondere Elektroautos überhaupt sein können.

Ein Elektromotor bietet gegenüber Verbrennungsmotoren viele Vorteile im alltäglichen Leben: Er ist deutlich leiser und stößt keine Abgase aus. Dadurch wird vor allem in Innenstädten die direkte Umgebungsluft deutlich weniger belastet. Dennoch müssen Elektroautos viele Kilometer fahren, bis sie den sogenannten „break-even point“ erreichen, also den Punkt, an dem die gesamte Umweltbilanz besser wird als bei vergleichbaren Diesel- oder Benzinfahrzeugen. Für die Gesamtbilanz werden viele Faktoren betrachtet, darunter unter Anderem während der Nutzungsphase die gesamte Fahrleistung und der Verbrauch, während der Herstellungsphase aber auch Energiedichte (also das Verhältnis von Energie zu Volumen) und Zellchemie der Batterie.

In der Golfklasse ist dieser Punkt bei ca. 60.000 km im Vergleich zu einem Benziner erreicht, bei 80.000 km auch im Vergleich zu einem Diesel. Wichtig hierbei ist aber das Einsatzgebiet zu unterscheiden. Im Extremfall, dass beide Fahrzeuge nur auf der Autobahn fahren, müssen 150.000km gefahren werden, bis ein Elektrofahrzeug einen Vorteil im Vergleich zu einem Diesel erreicht. Kleine Stadtfahrzeuge hingegen sind bereits ab 40.000 km besser in der Umweltbilanz.[4] Warum dies so ist, werden wir im Folgenden gleich erläutern.

Hybridfahrzeuge seien hier kurz noch erwähnt, werden aber im Weiteren nicht mehr betrachtet. Sie sind etwa in der Mitte von Verbrennern und Elektrofahrzeugen einzuordnen. Es hängt aber sehr von der tatsächlichen Nutzung ab – wenn ein Hybrid vorrangig mit Benzin oder Diesel fährt, hat er nur zusätzlichen Ballast von der Batterie und dem Elektromotor. Er hat somit eine schlechtere Bilanz im Vergleich zu einer starken Nutzung des alternativen Antriebs.

Emissionsprobleme des Elektromotors

Was aber verursacht die Emissionen, wenn das Auto selbst keine ausstößt? Im Wesentlichen sind hier zwei Faktoren wichtig: Die Produktion des Autos – hierbei insbesondere die des Akkus – und die Produktion des Stroms, mit welchem das Auto fährt.

Bei der Produktion von Batterien wiederum sind zwei Aspekte entscheidend: Zum einen werden viele seltene Materialien benötigt, wie etwa Lithium und Aluminium. Die Gewinnung dieser Materialien ist oft mit negativen ökologischen Konsequenzen verbunden, wie beispielsweise bei Lithium. Dieses wird durch Verdunsten von Grundwasser in dazu angelegten Seen gewonnen, da es nur gebunden in Salz vorkommt. Das Grundwasser geht dadurch lokal verloren und Trinkwasser wird kontaminiert, etwa durch das Vermischen mit salzhaltigem Wasser.[5]

Zum anderen ist die Verarbeitung der Materialien sehr energieintensiv. Um die Kathoden und Anoden für die Batterien an Trägermaterialien zu binden, sind große Hitze und sterile Bedingungen notwendig. Da die Herstellung unter Anderem in südamerikanischen Ländern erfolgt, die ihren Strom hauptsächlich aus fossilen Energiequellen beziehen, entsteht so ein hoher CO2-Ausstoß.[6]

Dies ist auch das zweite Problem in Bezug auf die Produktion des Stroms, welchen das Auto während der alltäglichen Benutzung verbraucht. In Deutschland wird immer noch ca. die Hälfte der Energie aus Erdgas, Steinkohle und Braunkohle gewonnen.[7] Hierbei entstehen über 200 Millionen Tonnen CO2 jedes Jahr.[8]

Der Umstieg auf neue Antriebsarten wie den Elektromotor ist sicherlich ein Schritt in die richtige Richtung. Allerdings ist es (noch) nicht die ultimative Lösung – ein wirklicher Vorteil entsteht erst nach vielen gefahrenen Kilometern.

Damit dieser Vorteil gegenüber konventionellen Verbrennungsmotoren weiter verbessert und früher erreicht werden kann, muss die Energie zu einem Großteil (bzw. im Idealfall vollständig) aus Wind- und Sonnenkraft entstehen und die Batterieproduktion sauberer werden. Damit tatsächlich auch die gesamte Umweltbelastung durch den Autoverkehr reduziert werden kann, muss auch die reine Stückzahl von Elektrofahrzeugen steigen. Es ist also eine Technik mit viel Potential, die aber noch einen langen Weg der Entwicklung und Optimierung vor sich hat. Bis dahin kann jede*r das eigene Fahrverhalten kritisch in Frage stellen und nach Möglichkeit vielleicht einige Kilometer mit dem Auto einsparen und etwa mit dem Fahrrad fahren.

 

Wie ist es mit Euch? Wie kommt Ihr von A nach B?

-Verfasst von Felix Thomas-

 

 

[1] Statistisches Bundesamt (2019): Statistisches Jahrbuch, Transport und Verkehr; URL: https://www.destatis.de/DE/Themen/Querschnitt/Jahrbuch/jb-transport-verkehr.pdf?__blob=publicationFile

[2] ADAC (2021): Carsharing-Statistik: Corona-Krise bremst 2020 das Wachstum; URL: https://www.adac.de/news/carsharing-statistik-2020/

[3] Kraftfahrtbundesamt (2020): Der Fahrzeugbestand im Überblick am 1. Januar 2020 gegenüber dem 1. Januar 2019; URL: https://www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Bestand/Jahresbilanz/b_jahresbilanz_inhalt.html

[4] Agora Verkehrswende (2019): Klimabilanz von Elektroautos. Einflussfaktoren und Verbesserungspotenzial.

[5] Susanne Götze (2019): Kehrseite der Energiewende; URL: https://www.deutschlandfunk.de/lithium-abbau-in-suedamerika-kehrseite-der-energiewende.724.de.html?dram:article_id=447604

[6] IEA (2019): Anteil Erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch in Südamerika in den Jahren 1990 bis 2017, URL: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/153877/umfrage/erneuerbare-energien-energieverbrauch-in-suedamerika-seit-1990/

[7] BDEW (2020): Bruttostromerzeugung in Deutschland nach Energieträger in den Jahren 2000 bis 2020; URL: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/156695/umfrage/brutto-stromerzeugung-in-deutschland-nach-energietraegern-seit-2007/

[8] Umweltbundesamt (2020): Höhe der CO2-Emissionen durch die Stromerzeugung in Deutschland in den Jahren 1990 bis 2019; URL: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/38893/umfrage/co2-emissionen-durch-stromerzeugung-in-deutschland-seit-1990/

 

Ein Kommentar zu “Nachhaltigkeit von Elektrofahrzeugen heute

  1. Tim Stengel sagt:

    Die Idee der Elektromobilität ist dahingehend eine interessante Technologie, als dass es meinen Gedanken unterstützt, dass der Klimawandel mithilfe neuer, innovativen Technologie bekämpft werden sollte, als mit unpragmatischer Verbotspolitik.

    Das Aufzeigen der Sphären Stadt-Land ist dabei natürlich wichtig, wie du es auch gemacht hast. Ich lebe beispielsweise in einer kleinen Gemeinde in Baden-Württemberg, in der es de facto keine Mobilitätsinfrastruktur gibt. Das Auto ist hier, abgesehen vom Fahrrad und den eigenen Füßen das einzige Werkzeug, um von A nach B zu kommen. Ein Fan von der Elektromobilität an sich bin ich leider trotzdem nicht.

    Die Herstellung der Batterien ist jenseits dessen, was eine nachhaltige Entwicklung gewährleisten soll und die Infrastruktur ist schlichtweg fehlend. Vor allem in örtlichen Gegenden. Ich bin mir unsicher, ob Deutschland das in einer notwendigen Zeit umsetzen kann, wo doch selbst der Breitbandausbau weit gefehlt ist. Ich glaube aber zeitgleich, dass es notwendig ist, die Menschen mit neuer Technologie zu sensibilisieren, um klar zu machen, dass der Verbrennungsmotor definitiv nicht die einzige Option ist.

    Eine Alternative wäre zum Beispiel der Wasserstoffantrieb. Wenn du davon Ahnung hast, kannst du vielleicht mal beschreiben, was der aktuelle Forschungsstand ist, und ob es in der mittleren Frist eventuell sinnvoll wäre ?

    Ich bin froh, dass du die E-Mobilität auch nicht als DIE Lösung darstellt, wie sie gerade ist. Das ist sie nämlich leider nicht. Trotzdem war es ein sehr interessanter Blogeintrag. Vielen lieben Dank dafür. 🙂

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