Ökobilanz Elektromobilität: Batterien sind nicht der Heilsbringer, aber Teil der Lösung

Die Herkunft des Stroms und die Produktionsbedingungen der Batterie sind die beiden entscheidenden Faktoren bei der Frage nach der Nachhaltigkeit von Elektrofahrzeugen. Wir wollten wissen, wie es tatsächlich um deren Ökobilanz steht und haben dazu beim Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI nachgefragt.

Wir sprechen mit Dipl.-Ing. Claudius Jehle. Er leitet seit 4 Jahren die Gruppe „Elektrische Speichertechnik“ am Fraunhofer IVI und ist Experte im Bereich von Batteriesystemen. Dabei verantwortet er die Entwicklung von Batterie- und Fahrzeug-Diagnosesystemen, vor allem im Nutzfahrzeugbereich. Seine Forschung setzt damit eine lange Tradition des Instituts fort.


Dipl.-Ing. Claudius Jehle
„Wir sind zwar nicht die Einzigen, die sich mit Elektromobilität beschäftigen, aber dafür forschen wir schon lang auf diesem Gebiet. Vor mehr als 10 Jahren haben wir die ersten eigenen elektrischen Versuchsfahrzeuge in Betrieb genommen. Wir beraten deutsche Städte und Verkehrsbetriebe dahingehend, auf welchen Linien sich der Einsatz von Elektrobussen lohnt. Auch wenn wir einen klaren Fokus auf Nutzfahrzeuge legen, werden wir in Zukunft verstärkt mit Pkw zu tun haben. Gemeinsam mit 10 Mitarbeitern erforschen wir ganz praktisch Diagnosesysteme von Batterien“, beschreibt Herr Jehle seine Tätigkeit.

Die Batterie: Das einzige und wichtigste Verschleißteil

Die Diagnose von Batteriesystemen ist deswegen von so großer Bedeutung, weil der Energiespeicher das letzte noch verbliebene Verschleißteil eines Elektroautos darstellt – und mit Abstand auch das größte. Warum das so ist, fasst er wie folgt zusammen: „Abgesehen von den Reifen fallen Ölwechsel weg, eine Abgasanlage existiert nicht und das Bremsen wird zu einem Großteil vom Motor selbst übernommen. Im Gegensatz dazu verliert die Batterie im Laufe der Zeit an Kapazität und verschleißt somit. Gleichzeitig ist sie die teuerste Einzelkomponente des Fahrzeugs mit einem Anteil von 30 bis 40 Prozent des Kaufpreises.“

All dies ist Grund genug, sich mit der Entwicklung von Systemen zur Verschleißdiagnose zu beschäftigen. Doch nicht nur mit dem Ende der Lebensdauer einer Batterie kennt sich Jehle aus. Auch ihre Produktion spielt in seiner Forschungstätigkeit eine Rolle und damit die Ökobilanz von Elektromobilität. Auf Seiten des Elektroautos sind 2 Faktoren relevant: Woher kommt der Strom und wie „grün“ ist die Batterie.

Strom und Batterie bestimmen die Ökobilanz von Elektroautos

„Beim Strom ist die Rechnung relativ einfach. Wenn man sein Elektroauto mit Ökostrom auflädt, dann fährt auch das Elektroauto grün. Wer hingegen Kohle- oder Atomstrom einsetzt, tut nur auf den ersten Blick etwas für sein Gewissen. Bei der Batterie muss vor allem auf die Herkunft der Einzelelemente geachtet werden. Denn sie ist ein chemisches System, das aus Rohstoffen wie Kobalt, Lithium, Nickel oder Mangan besteht. Nickel und Mangan sind in der Gewinnung weniger problematisch. Lithium hingegen wird unter schwierigen Bedingungen in zum Teil instabilen Ländern gewonnen. Daran könnte sich in Zukunft jedoch etwas ändern. Denn in Sachsen wurden signifikante Vorkommen entdeckt und es gibt Bestrebungen, dieses Potential auch auszuschöpfen. Kobalt wird hingegen zu einem Großteil in Erzlagerstätten in der Demokratischen Republik Kongo gefördert. Dass es fast ausschließlich dort vorkommt, ist eine Laune der Natur. Hinzu kommt, dass es unter höchst bedenklichen Bedingungen geschürft wird“, beschreibt Claudius Jehle die Faktoren, die in die Betrachtung der Ökobilanz einfließen.

Hintergrund Demokratische Republik Kongo

Die Demokratische Republik Kongo ist der zweitgrößte Staat Afrikas. Er verfügt über eine ressourcenreiche Natur. Neben Holz, Wasserkraft und fruchtbaren Böden sind vor allem die Bodenschätze von großer Bedeutung. Dennoch ist der Kongo ein armes Land. Geprägt vom Bergbau leben weite Teile der Bevölkerung unterhalb der Armutsgrenze. Bis heute wird das Land von Ausbeutung und Gewalt beherrscht. Das Land liegt wirtschaftlich am Boden und das Recht des Stärkeren ist immer noch das bestimmende.

 

Auf den Umgang mit den Ressourcen kommt es an

Für die Ökobilanz bedeute dies, dass nicht das bei der Produktion erzeugte CO2 das Problem ist, sondern die Rohstoffgewinnung. Batterien sind daher prinzipiell nicht ökologisch einwandfrei. „Alles hat seinen Preis“, bringt es Jehle auf den Punkt. Grund genug, die Rückgewinnung der eingesetzten Rohstoffe stärker ins Auge zu fassen. Denn Batterien sind nicht die alleinige Lösung, aber ein wichtiger Teil davon. Daher stellt sich die Frage, wie mit alten und defekten Batterien umgegangen wird. Für Claudius Jehle steht fest: Batterierecycling ist Herausforderung und Chance zugleich. Die aktuellen und zukünftigen Ansätze zum optimalen Einsatz der nötigen Ressourcen kennt er auch:
„Die Entsorgung von Batterien wird eine entscheidende Rolle spielen. Vor allem Sachsen ist da seitens der Industrie bereits sehr gut aufgestellt. Der Erfolg dieses Prozesses macht einen entscheidenden Teil des Ressourcenkreislaufs aus. Die Umsetzung beginnt allerdings jetzt erst, daher kann man noch nicht sagen, wie hoch der recyclebare Anteil ist.“

Vergleiche sind möglich, wenn der Rahmen stimmt

Wenn man nun auf die gesamte Ökobilanz blickt, gerät der Vergleich mit konventionellen Verbrennungsmotoren in den Fokus. Schließlich soll die Belastung der Umwelt durch einen alternativen Antrieb geringer ausfallen. Aber können Diesel und Benziner überhaupt mit Elektroautos in Relation gebracht werden oder vergleicht man Äpfel mit Birnen?

„Nein, das sind nicht Äpfel und Birnen. Die verschiedenen Antriebe kann man durchaus sehr gut vergleichen. Die Frage ist nur, wo sich die Bilanzgrenze befindet, d.h. in welcher Entfernung man beginnt. Nimmt man den Impact des Kobaltabbaus mit in die Rechnung auf? Gleiches beim Verbrennungsmotor: Bezieht man die Herkunft und Produktion des Stahls mit ein? Geht man der Frage nach, wo die Legierungen herkommen?“ Punkte, die für Jehle bei der Betrachtung der Ökobilanz in Betracht gezogen werden sollten.

Birnen und Äpfel - Ökobilanz umschalten

Auch das Szenario der Fahrt ist entscheidend

Er ist überzeugt davon, dass es in Zukunft nicht die eine Lösung geben wird. Anders als bisher werden somit viele verschiedene Antriebsvarianten und -kombinationen nebeneinander existieren. Jeder Antrieb wird sich für manche Szenarien eignen und manche nicht. Die Elektromobilität sieht er daher als Chance, insbesondere für den Innenstadtverkehr.

„Zusätzlich dazu gehört der betrachtete Anwendungszweck zu den wichtigen Einflussfaktoren. Antriebssysteme, die auf fossilen Energieträgern oder Wasserstoff basieren, werden für mittlere und lange Strecken (über 200 km) zum Einsatz kommen. Batterie-elektrische Antriebe eignen sich hingegen vorrangig für kurze Strecken und können dort ihr Potential voll ausschöpfen. Gleichzeitig werden auch Hybridsysteme, zumindest als Brückentechnologie, an Bedeutung hinzugewinnen“, resümiert Jehle.

Die Ökobilanz von Elektroautos wird sich in Zukunft weiter verbessern. Mit optimiertem Ressourceneinsatz und einem größeren Teil an wiederverwendeten Rohstoffen, können Batterien nachhaltiger produziert werden. Daneben werden Batterien auch immer besser. Kollegen von Claudius Jehle forschen an anderen Fraunhofer-Instituten in Dresden an neuen Batterietechnologien. Damit können Herstellungskosten gespart und giftige Produktionsmittel überflüssig gemacht werden. Zeit braucht der Wandel dennoch. „Man kann nicht erwarten, dass schon alles entwickelt ist“, gibt Claudius Jehle zu bedenken. Denn Umschalten ist ein Prozess und der Anfang ist gemacht.

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