Mit dem Elektromobil in die Zukunft fahren – sind Lithium-Ionen-Batterien ein sauberer Ersatz für schmutzige Verbrennungsmotoren?

Die Batterie von Elektroautos.

Mit dem Elektromobil in die Zukunft fahren – sind Lithium-Ionen-Batterien ein sauberer Ersatz für schmutzige Verbrennungsmotoren?
Kategorie
Klimaschutz
Letztes Update
23/11/2018

Seit Jahren machen sich Wirtschaft und Politik Gedanken darüber, wie die Mobilität der Zukunft aussehen soll. Umweltschonender soll sie sein – das ist das vorrangige Ziel. Auf Treibstoffe, die aus fossilen Quellen stammen und deren Verbrennung extreme Emissionen verursachen, soll verzichtet werden. Diesel-Fahrverbote werden durchgesetzt. Zudem sind die natürlichen Vorkommen von Erdöl, Erdgas und Kohle irgendwann erschöpft. Dennoch soll die Mobilität; ob nun privat oder beruflich; nach Möglichkeit so bequem bleiben wie gewohnt. Aber ist das wirklich möglich? Ist Elektromobilität die saubere Lösung, für die sie angepriesen wird, oder werden Probleme lediglich verlagert?

Nach Angaben des Kraftfahrzeug-Bundesamtes gab es Anfang 2018 rund 54.000 Elektroautos und im Laufe des Jahres rund 24.600 weitere auf bundesdeutschen Strassen. Emissionsarme Mobilität ist wichtig in Zeiten des Klimawandels und daher sind die zahlreichen Neuzulassungen sicher ein Schritt in die richtige Richtung. Verglichen mit den Zahlen der Autos mit Verbrennungsmotoren relativiert sich diese Entwicklung jedoch schnell.

Stromquelle von Elektromobilität ist entscheidend

Noch sind Elektromotoren nicht wirklich ausgereift und ihre tatsächliche Einsparung an schädlichen Emissionen ist umstritten. In Ländern wie Frankreich, die auf Atomstrom setzen, werden E-Autos sicher emissionsärmer gefahren als in Deutschland- wobei hier die Frage nach der Sicherheit und der Entsorgung des strahlenden Abfalls bleibt. Auf regenerative Quellen wie Wind- und Wasserkraft können bisher nur wenige Länder in Skandinavien setzen. In Frankreich und Grossbritannien dürfen ab 2040 nur noch Autos mit Elektromotoren verkauft werden. Chinesische Grossstädte, die weltweit am meisten unter Smog zu leiden haben, möchten in naher Zukunft einen Großteil des öffentlichen Personennahverkehrs auf E-Mobilität umstellen.

In Peking fahren bereits mehr als 14.000 Elektrobusse. Bis zum Ende des Jahres sollen auch in Shenzhen nur noch E-Busse fahren. Das Problem, dass bei Grossfahrzeugen dieser Art die Batterien mehr Platz benötigen als für die Fahrgäste zu Verfügung steht, ist zwar mittlerweile gelöst, nicht aber die nach wie vor umstrittene Ökobilanz und die Frage, wie eine solche Busflotte regelmäßig und dauerhaft mit Strom versorgt werden kann. Auf Hamburgs Strassen sollen künftig ebenfalls 60 Elektrobusse ihre Arbeit aufnehmen.

Nicht allein durch den Abgasskandal fordert Deutschland ein Ausstiegsdatum für den Diesel und später auch den Benziner. Weitere europäische Staaten sollen nachziehen. Die Umweltschutzorganisation Greenpeace fordert den Ausstieg bis zum Jahr 2025. Sollte es bis dahin gelungen sein, regenerative Stromquellen zu nutzen und Elektrobatterien umweltschonender herzustellen und zu entsorgen, so ist dies sicher ein grosser Schritt auf dem Weg, unseren Planeten und unser eigenes Überleben zu sichern.

Bei einer Laufzeit von zehn Jahren weist ein Kleinwagen eine bessere Ökobilanz auf als ein Tesla.

Ein E-Auto ist nur so sauber, wie der Strom produziert wurde, mit dem es fährt. Elektrizität aus Windkraft und Sonnenenergie reicht nicht annähernd aus, um den weltweiten Energiebedarf zu decken. Fährt also ein Auto mit Strom, der aus Kohle hergestellt wurde, so ist dieses Auto letztendlich nicht sauberer als ein Benziner. Zur Zeit Ist ein Wagen mit einem Spritverbrauch zwischen fünf und 7 Litern auf 100 Kilometern sauberer als ein E-Fahrzeug.

Wann ist die Ökobilanz positiv?

Eine Studie des Deutschen Automobilclubs ADAC stellte dagegen fest: wenn ein Elektroauto mehr als 150'000 km gefahren ist, ist seine Ökobilanz besser als die eines herkömmlichen Autos; selbst dann, wenn der benötigte Strom nicht aus rein regenerativen Quellen stammt, sondern aus dem Strommix deutscher Stromseen. Ein Kompromiss sind die Hybridfahrzeuge, bei denen über einen Starter-Generator beim Antrieb Energie erzeugt wird.

Aber nicht die Herkunft des Stroms allein macht E-Autos bisher zu fragwürdigen Alternativen. Ein weiteres, im doppelten Sinne des Wortes schwerwiegendes Problem, stellen die Batterien dar.

Elektromobilität: Die Batterie – zu schwer, zu teuer, zu umweltbelastend

Je schwerer ein Auto, desto höher sein Energiebedarf. Dabei spielt es keine Rolle, ob der Wagen selbst, seine Insassen, die Ladung oder die Batterie auf die Waagschale drücken. Während ein herkömmlicher Kleinwagen bei geringer Beladung jedoch energiesparend gefahren werden kann, so ist dies bei einem Elektrofahrzeug nicht der Fall. Die Batterie, mit der es betrieben wird, wiegt alleine zwischen 200 und 300 Kilo - so viel wie mehrere Erwachsene.

Hohes Gewicht

Das hohe Gewicht ist aber nur das eine Problem. Hergestellt werden die Speicher aus Rohstoffen wie Lithium und dem Schwermetall Kobalt. Sollten nach dem Ende der Verbrennungsmotoren Millionen von Elektroautos die Strassen bevölkern, so stellt sich unweigerlich die Frage: Woher stammen diese Rohstoffe, welche Mengen stehen zur Verfügung und wann werden sie verbraucht sein? Wie problematisch ist der Abbau? Ebenso wichtige Fragen sind: wie werden die Altbatterien entsorgt? Sind Sie recyclefähig?

Zur Zeit werden fast ausschliesslich Lithium-Ionen-Akkus in Elektroautos eingesetzt. Ihr Vorteil liegt auf der Hand: Sie verfügen über eine extrem hohe Energiedichte und können viele Male aufgeladen werden. Einmal vollgetankt verursacht die Fahrt mit einem E-Auto keinerlei Emissionen. Die Vorteile täuschen allerdings keineswegs über die gravierenden Nachteile hinweg. Erste Ansätze für ein umweltschonendes Recyceln der Batterien gibt es zwar, aber bis lang keine entsprechenden Kapazitäten.

Beim heutigen Stand der Technik reicht die Speicherkapazität der Batterien nicht aus, um im Verkehr wirklich effizient eingesetzt zu werden. Als Privatauto werden E-Autos oft als Zweitwagen für kurze Wege genutzt. Eine Reichweite von 200-300 km ist schlichtweg für den modernen Anspruch an ein Auto zu wenig. Das E-Auto ist damit bisher keine adäquate Alternative zum Benziner oder Diesel.

Schmutzige Arbeit für ein sauberes Gewissen

Bei der Produktion der Batterien entstehen nicht nur enorme Mengen von CO2-Emissionen, sondern auch diverse Gifte und Feinstaub. Ein weiteres Problem ist der Abbau der Rohstoffe. Wie so oft wird auch hier der Wohlstand der westlichen Welt auf dem Rücken von Entwicklungsländern ausgetragen. Kobalt kommt zum grössten Teil aus dem Kongo. Abgebaut wird das Erz von den Ärmsten der Armen unter menschenunwürdigen und gesundheitsschädigenden Bedingungen. Das kobalthaltige Gestein wird in der Regel von Kindern gefördert, gewaschen und sortiert. Bis zu 30.000 Kinder unter 15 Jahren sind schätzungsweise im Kongo in den Minen beschäftigt. Die Arbeit ist anstrengend und gefährlich. Pro Jahr kommen rund 100 Arbeiter in den Kleinstbergwerken durch abrutschende Hänge oder einstürzende Schächte zu Tode.

Einen Anspruch auf Schadensersatz oder ausreichende medizinische Versorgung haben sie in der Regel nicht. Zudem ist der Kongo ein von Bürgerkrieg und Korruption heimgesuchtes Land.

Bedarf an Akkus steigt

Lithium-Kobaltdioxid-Akkus haben eine besonders hohe Energiedichte und sind für die Herstellung von Batterien für Elektrofahrzeuge unverzichtbar. Der weltweite Bedarf an Kobalt könnte allein durch die steigende Nachfrage nach Lithium-Ionen-Akkus bis zum Jahr 2030 im Vergleich zum Jahr 2006 um mehr als das dreifache steigen. Die Minenarbeiter haben wenig vom Gewinn, den ausländische Abnehmer einstreichen. Für sie ist die schmutzige, lebensgefährliche Arbeit oft die einzige Möglichkeit sich selbst und ihre Familien zu ernähren.

Nicht viel besser sieht es in Chile aus, dem Land mit den grössten Lithiumvorkommen der Welt. Der Atacama-Salzsee inmitten einer der trockensten Gegenden der Erde gehört zum sogenannten "Lithium-Dreieck" zwischen Bolivien, Argentinien und Chile. Hier leiden besonders indigene Völker unter dem Abbau. In Chile ist das Wassermanagement ausschliesslich in privater Hand. Der Staat vergibt die Rechte zur Nutzung von Wasser an Unternehmen, welche den Einwohnern den Zugang zu Wasser verwehren.

Kobalt und Lithium – sinnvolle Alternativen für fossile Brennstoffe?

Auf 25 Millionen Tonnen werden die weltweiten Kobalt-Reserven geschätzt. Die wichtigsten Lagerstätten des Schwermetalls befinden sich im Süd-Ost-Kongo (etwa 74.000 Tonnen stammen aus dem von Bürgerkrieg geschüttelten Land. Das entspricht etwa zwei Dritteln der Weltproduktion) und in Sambia. Weitere Vorkommen sind in Marokko, Kuba, den USA, Kanada, Australien und Russland. 120 Millionen Tonnen könnten in der Erdkruste auf dem Grund des Pazifiks, des Atlantiks und des Indischen Ozeans vorkommen.

Theoretisch gibt es zunächst Reserven in ausreichender Menge. Sollten in Zentralafrika, das eh schon unter politisch instabilen Verhältnissen leidet, Veränderungen eintreten, so könnte sich dies beim Rohstoff-Preis empfindlich bemerkbar machen. Schon jetzt ist der Preis im Vergleich zu Ende 2016 um knapp 50 % gestiegen. 6.000 Tonnen (etwa 5 % der jährlichen Weltproduktion) haben verschiedene Investoren in Erwartung auf schnelle Preissteigerungen zusammengekauft. Der Hauptgrund ist der weltweite Trend zu E-Mobilität.

Wo lagern die grössten Vorkommen?

Das zu den Leichtmetallen zählende Element Lithium findet seine Verwendung in der Chemie, der Metallverarbeitung, in Handys (ebenso wie Kobalt), in Mineralwasser, in der Medizin und bei der Herstellung von Batterien. Gewonnen wird der seltene und daher wertvolle Rohstoff in der Regel aus natürlichen Salzseen. Mit etwa 7,5 Millionen Tonnen verfügt Chile über die weltweit grössten Vorkommen, gefolgt von China mit 3,2 Millionen Tonnen. In Südamerika führt Argentinien mit 2 Millionen Tonnen, Brasilien verfügt über 48.000 Tonnen. In Australien lagern etwa 1,5 Millionen Tonnen, in Portugal 60.000 Tonnen. In den USA  lagern 38.000 Tonnen, in Simbabwe 23.000 Tonnen.

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