CO2-Bilanz von Elektroautos (Batterie): Studien

Verschiedenen Studien zufolge ist die CO2-Bilanz von Elektroautos schon heute klimafreundlicher als Fahrzeuge mit Benzin- oder Dieselmotoren – vorausgesetzt, man betrachtet den gesamten Lebenszyklus. Auch der Rohstoffverbrauch der Stromer soll demnach geringer sein, als der von Verbrennern. Und: Die EU-Kommission schlägt neue Regeln für "grüne" Batterien vor. Dieser Artikel wurde am 22.07.2021 aktualisiert.

Sauberkeitsvergleich zwischen Elektro und Verbrenner: Studie

In einer Studie aus Juli 2021 geht hervor, dass Elektroautos mittlerweile noch viel emissionsarmer als noch vor ein paar Jahren sind und damit ihren Sauberkeits-Vorsprung gegenüber des Verbrenners ausbauen. Besagte Studie hat das unabhängige International Council on clean Transportation (ICCT) durchgeführt, welches 2015 Mit-Aufdecker des VW-Abgasskandals war. Das ICCT hat bei der Studie vom Juli 2021 den gesamten Lebenszyklus von der Fertigung 2021 bis ins Jahr 2038 betrachtet. Dabei wurde auch der zukünftige Strommix in Betracht gezogen, den die EU für die nächsten Jahre anvisiert. Ein Elektroauto der europäischen Kompaktklasse dürfte demnach 66 bis 69 Prozent weniger CO2 freisetzen, als ein vergleichbares Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Das liegt neben dem sich stetig verbessernden Stromix vor allem am Fortschritt bei den Fertigungsmethoden der Hersteller. Im Jahr 2030 erwartet die Studie, dass der Ausstoß von Treibhausgasen bei Elektroautos sogar um etwa 75 Prozent unter denen von Verbrennern liegt. Grundsätzlich hängen die Ergebnisse aber auch stark von den gefahrenen Kilometern ab: Das ICCT geht beispielsweise von 243.000 Kilometern über die gesamte Lebenszeit aus und rechnet ohne vorzeitige Akku-Wechsel. Mehr zum Thema: Vor- und Nachteile von Elektroautos

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Studie zu CO2-Bilanz und Nachhaltigkeit von Elektroautos

Dass die CO2-Bilanz von Elektroautos über die gesamte Lebensdauer klimafreundlicher ist als die von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, haben bereits einige namhafte Studien belegt. Für hitzige Diskussionen sorgt jedoch immer wieder die Nachhaltigkeit von E-Autos im Hinblick auf die verwendeten Rohhstoffe wie Kobalt, Lithium, Kobalt und Nickel. Denn für deren Abbau werden teilweise große Mengen an Grundwasser benötigt und auch die Arbeitsbedingungen sind menschenrechtlich durchaus fragwürdig. Nun hat die Organisation Transport & Environment (T & E), ein Zusammenschluss von Umweltverbänden mit Verkehrsschwerpunkt auf europäischer Ebene, den Rohstoffverbrauch von Elektroautos und Verbrennern verglichen. Dabei betrachten die Expert:innen vor allem einen Aspekt, der allzu häufig nicht in entsprechende Berechnungen einbezogen wird: Beim Verbrennen von Kraftstoffen wie Diesel und Benzin entsteht CO2, das später ausgestoßen wird, wobei auch mit Erdöl ein wertvoller Rohstoff in Abgas verwandelt wird und als CO2 zur Luftverschmutzung beiträgt. Batterien von Elektroautos verschleißen dagegen erst über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs und kommen anschließend eventuell noch in anderen Bereichen zum Einsatz ("second life") oder werden recycelt, so dass die in den Akkus enthaltenen Rohstoffe wieder nutzbar werden. Den Berechnungen von T & E zufolge verbraucht ein Auto mit Verbrennungsmotor über den gesamten Lebenszyklus gesehen im Durchschnitt 17.000 Liter (entspricht 12.500 Kilogramm) Benzin oder 13.500 Liter (entspricht 11.340 Kilogramm) Diesel. Derweil verwendet – nicht verbraucht – ein Elektroauto über die ganze Lebenszeit lediglich 160 Kilogramm Metallrohstoff, die durchschnittlich in den Zellen einer Batterie stecken.Und: Beim Recycling blieben lediglich 30 Kilogramm Metall zurück, die nicht wiederverwendet werden können, so die Autor:innen der Studie. Zudem gehen sie davon aus, dass mit fortschreitender Entwicklung der Technologie auch immer weniger Rohstoffe pro produzierter Kilowattstunde benötigt werden. Das würde den Bedarf an Metallen für die Batterieproduktion also noch weiter sinken lassen. 

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CO2-Bilanz von Elektroautos: EU-Kommission will "grüne" Batterien

Die EU-Kommission will für umweltfreundlichere Batterien in der EU sorgen und hat dazu Anfang Dezember 2020 entsprechende Regeln vorgeschlagen. In diesem Zuge könnte sich auch die CO2-Bilanz von Elektroautos verbessern. Ziele sind eine umweltschonende Herstellung und längere Lebensdauer der Batterien sowie die Einhaltung sozialer und ökologischer Standards bei der Gewinnung wichtiger Rohstoffe wie Lithium oder Kobalt. Diese Stoffe sollen am Ende eines Batterielebens zudem stärker recycelt werden. Dem Vorschlag zufolge soll es ab 2026 Mindeststandards zur Leistungsfähigkeit und Lebensdauer sowohl für haushaltsübliche Batterien als auch für Industriebatterien geben. Ab Juli 2024 wäre demnach eine CO2-Bilanz für wiederaufladbare Batterien für Industrie und Elektrofahrzeuge notwendig, die später einen bestimmten Wert nicht überschreiten dürfte. Zudem sollen größere Batterien von Elektroautos künftig vollständig gesammelt werden. Darüber hinaus ist für bestimmte neue Batterien ab 2030 ein Mindestmaß recycelter Komponenten vorgesehen. Darüber hinaus soll auch die Weiterverwendung von E-Auto-Batterien als stationäre Energiespeicher verstärkt werden. Außerdem sollen große Batterien künftig dank eines "Batteriepasses" nachverfolgbar sein. Laut Umweltkommissar Virginijus Sinkevicius würden der wachsende Markt und die Regeln zur Nutzung effizienterer Technologien führen und verstärktes Recycling würde Kosten senken. Deshalb rechne er auch nicht damit, dass sich die Batterien durch die Regelungen für Endkunden verteuern würden. Aus dem Europäischen Parlament kam Zustimmung, aber auch Kritik für den Vorschlag der EU-Kommission. Für Anna Cavazzini von den Grünen weist die Strategie mit Recyclingzielen und Grenzwerten für CO2-Emissionen in die richtige Richtung. Sie forderte allerdings verbindlichere Regelungen zur Durchsetzung von Menschenrechten bei der Rohstoffgewinnung. Auch Angelika Niebler von der CSU nannte es "grundsätzlich positiv, dass die EU-Kommission neue Vorschriften für Nachhaltigkeit, Haltbarkeit und Wiederverwertung von Batterien vorschlägt". Sie warnte allerdings, "übertriebene Ansprüche" könnten sich auf die Wettbewerbsfähigkeit auswirken und Importe bremsen.

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Studien zur CO2-Bilanz von Elektroautos

• 2020: Die CO2-Bilanz von Elektroautos ist über die gesamte Lebensdauer gesehen niedriger als die eines vergleichbaren Verbrenners. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie der Technischen Universität Eindhoven, über die Spiegel Online zuerst berichtete. Das Novum der Studie: Ein angepasster Wert für das CO2-Äquivalent für die Produktion einer Kilowattstunde Batteriekapazität. Ältere Studien beriefen sich hierbei auf 175 Kilogramm CO2-Äquivalent. Ein Wert aus dem Jahre 2017, der mittlerweile als überholt gilt. Bereits 2019 wurde der Wert, der einer schwedischen Studie entstammt, auf 85 Kilogramm korrigiert. Die Autoren der Eindhovener Studie gehen sogar von einem Mittelwert von 75 Kilogramm CO2-Äquivalent pro Kilowattstunde Batteriekapazität aus. Der Wert basiert auf veröffentlichten Daten von Tesla. Im Vergleich zu Verbrennern ergibt sich so ein deutlich positiveres Bild beim CO2-Ausstoß von Elektroautos. Pro Kilometer verursacht ein Tesla Model 3 65 Prozent weniger CO2 als ein vergleichbarer Mercedes C 220 d. Den Nachteil der energieintensiven Produktion des E-Autos hat man laut der Studie bereits nach 30.000 Kilometern egalisiert. Auch die Laufzeit eines Elektroautos korrigierte man nach oben. Während ältere Studien davon ausgingen, dass die Batterie 150.000 Kilometer durchhält, geht man nun davon aus, dass moderne Batterien eine Laufzeit von mehr als 500.000 Kilometern haben werden. Für die Studie nahm man demnach einen realistischen Wert von 250.000 Kilometern. Doch auch die neueste Studie ist nicht frei von Kritik, wie Christian Bauer, Umweltsystemwissenschaftler am Paul-Scherrer-Institut, gegenüber Spiegel Online äußerte. Der Emissionsfaktor für den Strommix sehe mit 250 Gramm pro Kilowattstunde zu optimistisch ausgelegt. 400 Kilogramm seien realistischer. Dennoch würde sich an der Kernaussage der Studie, dass Elektroautos eine bessere CO2-Bilanz haben, nichts ändern, so der Forscher.

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• 2019: EIn ähnliches Bild zur CO2-Bilanz von Elektroautos zeichnete bereits eine Studie des Fraunhofer-Instituts für System und Innovationsforschung (ISI), über die der "Spiegel" Ende Januar 2020 berichtete. Demnach ist die Herstellung eines Batteriefahrzeugs deutlich energieintensiver: Die Treibhausgasemissionen bei der Herstellung sind laut Studie je nach Energiequelle, -effizienz, Produktion und Batteriegröße um 70 und bis zu 130 Prozent höher als bei der Herstellung von Benzinern oder Dieseln. Allerdings sollen heute angeschaffte Stromer diesen Nachteil über die gesamte Lebensdauer im realen Betrieb ausgleichen können und am Ende 15 bis 30 Prozent weniger CO2 ausstoßen, als vergleichbare Verbrenner. Und: Zukünftig soll sich diese Bilanz noch weiter verbessern. Dabei wurde für Kleinwagen eine Lebensdauer von 150.000 Kilometern angesetzt, bei Mittelklassemodellen waren es 180.000 Kilometer, bei Oberklassefahrzeugen 220.000 Kilometer. Zudem wurden laut ISI Herstellung der Betrieb mit dem deutschen Strommix und der geplante Verlauf der Energiewende mit einberechnet. Als Problem haben die ISI-Forscher allerdings Autos mit großen Akkus und einer Batteriekapazität von über 80 Kilowattstunden und Fahrleistungen von 8000 bis 9000 Kilometern pro Jahr ausgemacht. Diese haben laut Studie eine kaum bessere CO2-Bilanz als vergleichbare Verbrenner. Auch das weltweite Vorkommen der zur Batterieproduktion verwendeten Rohstoffe wie Lithium, Kobal, Nickel, Mangan und Grafit deckt laut ISI den prognostizierten Bedarf – selbst dann, wenn die Nachfrage durch andere Anwendungen parallel steigen würde. Zudem gehen die Forscher:innen davon aus, dass vor allem Kobalt und Nickel künftig zu über 90 Prozent aus alten Batterien zurückgewonnen werden kann.
  

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• 2019: Eine Studie vom Heidelberger Institut für Energie und Umweltforschung (Ifeu) hat im Auftrag der Organisation Agora Verkehrswende die CO2-Bilanz von Elektroautos untersucht. Dabei wurden von den beteiligten Forscher:innen nicht nur eigene Modellierungen vorgenommen, sondern auch 23 bereits vorhandene Untersuchungen zur Klimabilanz von E-Autos ausgewertet. Das Ergebnis: Elektroautos haben schon heute einen deutlichen Klimavorteil gegenüber vergleichbaren Fahrzeugen mit Diesel- oder Ottomotor. Für den Basis-Vergleich wurden etwa ein E-Auto mit 35-kWh-Batterie und einem Verbrauch von 16 kWh pro 100 Kilometer sowie ein vergleichbarer Benziner (5,9 Liter pro100 Kilometer) und ein Diesel (4,7 Liter pro 100 Kilometer) herangezogen. Nach einer Fahrtstrecke von 150.000 Kilometern bei gemischtem Fahrprofil seien die Emissionen der gesamten Lebensdauer 24 Prozent geringer als die von Benzinern und 16 Prozent geringer als die von Dieselfahrzeugen. Grund dafür sei vor allem, dass batterie-elektrisch angetriebene Fahrzeuge während der Fahrt kein Gramm CO2 ausstoßen. Dafür entstehen laut Ifeu-Studie aber umso mehr Emissionen an anderen Stellen – etwa bei der energieintensiven Batterieproduktion und der Herstellung des Fahrtstroms. Würde hier vermehrt auf erneuerbare Energien gesetzt, könne der Klimavorteil von Elektroautos gegenüber Verbrennern nach 150.000 Kilometern bis 2030 sogar auf etwa 40 Prozent verdoppelt werden. Selbst dann, wenn auch Benzin- und Diesel-Pkw gleichzeitig effizienter werden.
  

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• 2019: Die Autor:innen eines Beitrags für die ARD-Reihe "Die Story im Ersten" bestätigen das Ergebnis, dass die CO2-Bilanz von Elektroautos durch die Produktion der Batterie erheblich beeinträchtigt ist. Bei der Herstellung eines E-Autos würden demnach doppelt so viele Umweltschäden verursacht, wie bei der Herstellung eines vergleichbaren Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor. Das liege vor allem an Rohstoffen wie Lithium und Kobald, die zur Produktion der Batterien für Elektroautos benötigt werden und in ihren Abbauregionen für erhebliche Umweltschäden sorgen, hieß es in der ARD-Doku.

• 2019: Eine ähnliche Bilanz zog die schwedische Studie des IVL Swedish Environmental Research Institute, für die die Autoren die Produktion der für Elektroautos so wichtigen Lithium-Ionen-Batterien untersucht haben. Ihre Studie zeigt, dass bei der Herstellung je Kilowattstunde (kWh) Speicherkapazität zwischen 150 und 200 Kilogramm Kohlendioxid-Äquivalente entstehen. Diese Ergebnisse stützt auch die Studie des Heidelberger Ifeu-Instituts. Doch die Forscher gehen noch einen Schritt weiter und zeigen gleich die Verbesserungspotenziale auf: Demnach könne der CO2-Ausstoß bei der Batterieherstellung durch effizientere Herstellungsprozesse, höhere Energiedichte, verbesserte Zellchemie und CO2-ärmeren Strom bei der Herstellung bis 2030 halbiert werden – und so sogar auch steigende Batteriekapazitäten ausgleichen. Das gelte vor allem dann, wenn die Zellfertigung auch in EU-Staaten etabliert würde, wo der Strommix CO2-ärmer ist als in den bisherigen Herstellungsländern wie China, Japan, Korea und den USA.
  

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Antriebsenergie beeinflusst maßgeblich CO2-Bilanz

Die wichtigste Einflussgröße auf die CO2-Bilanz von Elektroautos ist laut der oben genannten Ifeu-Studie die Antriebsenergie. Und der Strom, mit dem Elektroautos in Deutschland heute fahren, wird noch zu 50 Prozent aus Kohle und Erdgas erzeugt. Der Vorteil von E-Autos gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren könne demnach nur weiter wachsen, wenn hier zunehmend auf erneuerbare Energien zurückgegriffen würde. Für den Basisfall seiner Studie unterstellt das Heidelberger Ifeu-Institut zunächst, dass die Energiewende in Deutschland so fortgeführt wird, wie von der Bundesregierung geplant. Würde jedoch nur noch reiner Solarstrom zum Antrieb von E-Autos verwendet, läge ihr Klimavorteil gegenüber vergleichbaren Diesel- und Benzinfahrzeugen nicht mehr zwischen 24 und 16, sondern bei rund 50 Prozent. Daher sei es zum einen notwendig, dass die Bundesregierung die Dekarbonisierung im Stromsektor weiter vorantreibt. Gleichzeitig solle aber auch der Stromverbrauch von Elektroautos verringert und ihre Effizienz über entsprechende politische Rahmenbedingungen gefördert werden – schließlich müsse auch Strom, der aus Wind und Sonne erzeugt wird, sparsam verwendet werden. Zudem sprechen sich die Forscher:innen des Ifeu-Instituts dafür aus, mehr Transparenz zur Klimabilanz der Batterien von E-Autos zu schaffen. Da hier in kurzen Zeiträumen große Fortschritte gemacht werden, könne es ansonsten dazu kommen, dass veröffentliche Klimabilanzen einen veralteten Stand der Technik reflektieren. Und nicht zuletzt hänge die CO2-Bilanz von Elektroautos auch von der Art der Nutzung ab: Eine Mobilitätswende, die Carsharing, Ridesharing und Ridepooling beinhaltet, sei demnach ebenso unerlässlich. Denn einige Fachleute vermuten auch, dass der Einsatz von Elektroautos einen problematischen "Rebound"-Effekt haben könnte. Damit ist gemeint, dass etwas letztlich zum Gegenteil des ursprünglich mit der Maßnahme Beabsichtigten führt. Für diesen Fall hieße das: Ein Konsument nutzt das E-Auto, das er als umweltfreundlich empfindet und relativ teuer bezahlt hat, öfter, als er einen konventionellen Pkw nutzen würde. Fahrten mit dem Rad oder dem öffentlichen Nahverkehr würden dann durch Fahrten mit dem Elektroauto ersetzt.

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Kritik an Ifo-Studie zur Klimabilanz von Elektroautos

Elektroautos sind klimaschädlicher als Diesel – das behauptet eine Studie des Kölner Physikprofessors Christoph Buchal, die Anfang 2019 vom Ifo-Institut veröffentlicht wurde. Demnach belasteten Elektroautos das Klima um elf bis 28 Prozent mehr als ein Dieselfahrzeug. Grund sei der erhöhte C02-Ausstoß, der bei der Herstellung der Akkus anfällt. Die Tatsache, dass E-Autos von der europäischen Politik als "Zero-Emission"-Fahrzeuge eingestuft werden, empfinden die Autor:innen der Studie als Täuschung. Nach Meinung der Forscher:innen seien methan-betriebene Ottomotoren die klimafreundlichste Alternative, um die ehrgeizigen CO2-Ziele der EU-Kommission umzusetzen. Doch bereits kurz nach Veröffentlichung wuchs die Kritik an der ifo-Studie. Unter anderem wurde den Autor:innen vorgeworfen, dass die Messwerte der untersuchten Dieselfahrzeuge im Labor und nicht auf der Straße erhoben worden seien. Darüber hinaus sei der Energieaufwand, der bei der Gewinnung und Herstellung von Dieseltreibstoff anfalle, nicht berücksichtigt worden. Auch, dass ein Tesla Model 3 mit 487 PS (in der Performance-Version mit 75-kWh-Akku) mit einem verhältnismäßig schwachem Mercedes C220 Diesel mit lediglich 194 PS verglichen wurde, weckte Zweifel an der Studie.

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