Batterie betriebene Elektrofahrzeuge dürften für die Mobilität der Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Bisher war jedoch nicht bekannt, wie umweltverträglich Herstellung, Betrieb und Entsorgung der Antriebsbatterie sind. Forscher aus der Schweiz haben nun erstmals den ökologischen Fußabdruck für den gebräuchlichsten Typ, die Lithium-Ionen-Batterie, berechnet – mit überraschenden Ergebnissen.
Denn die Ökobilanz fällt deutlich geringer aus als befürchtet. Anders ausgedrückt: Maximal vier Liter Benzin pro 100 Kilometer darf ein herkömmliches Auto schlucken, um ähnlich umweltverträglich zu sein wie moderne Elektroautos, so die Wissenschaftler im Fachjournal „Environmental Science & Technology“.
Das Team vom Empa – Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt – untersuchte in seiner neuen Studie den Fußabdruck einer chemisch verbesserten und damit umweltverträglicheren Version des bei Elektro-Autos aktuell am häufigsten eingesetzten Typs von Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion).
Umweltbilanz von Batterien für Elektroautos
Batterie betriebene Elektroautos werden gerne als ideale Lösung für die Mobilität der Zukunft angepriesen, da sie beim Fahren keine Abgase produzieren. Als Energiespeicher haben sich Li-Ion-Akkus durchgesetzt, weil sie im Vergleich zu Bleiakkus und solchen mit Nickel-Metallhydriden (NiMH) leichter sind und mehr Energie speichern können.
Sie sind zudem praktisch wartungsfrei, kennen keinen Kapazitätsverlust bei häufiger Teilentladung (Memoryeffekt), haben eine geringe Selbstentladung und gelten als sicher und langlebig. Daher werden sie in vielen Produkten, beispielsweise Laptops, eingesetzt. Doch sind sie auch umweltfreundlich?
Elektro- versus Benzinauto
Forscher der Empa-Abteilung „Technologie und Gesellschaft“ wollten dies herausfinden. Sie berechneten den ökologischen Fußabdruck von mit Li-Ion-Akkus ausgestatteten Elektroautos, indem sie alle maßgeblichen Faktoren von der Produktion der Einzelbestandteile über die Betriebszeit bis zur Verschrottung des Fahrzeugs einbezogen. Die Daten für die Beurteilung der Akkus mussten dafür eigens erhoben werden.
Dabei trafen die Wissenschaftler bewusst ungünstige Annahmen: So wurde etwa nicht berücksichtigt, dass eine ausrangierte Fahrzeugbatterie durchaus noch stationär weiterverwendet werden kann. Die Daten für die Ökobilanzierung der restlichen Fahrzeugbestandteile stammen aus der von der Empa betreuten ecoinvent-Datenbank. Das untersuchte e-Fahrzeug entsprach in Größe und Leistung der Golfklasse, als Treibstoff diente Strom aus dem durchschnittlichen europäischen Strommix.
Als Vergleichsfahrzeug wurde ein neues Benzinauto – schadstoffarm nach Abgasnorm Euro 5 – eingesetzt, das im neuen Europäischen Fahrzyklus (NEDC) durchschnittlich 5,2 Liter auf 100 Kilometer verbraucht. Dieser Verbrauch ist wesentlich geringer als der europäische Durchschnitt: Das Fahrzeug gehört damit zu den Klassenbesten Benzinautos auf dem Markt.
Auf den Strom kommt’s an – weniger auf die Batterie
Die Studie zeigte nun aus Sicht der Forscher, dass der eigentliche Li-Ion-Antrieb des Elektroautos die Umwelt nur mäßig belastet – nur maximal 15 Prozent der Gesamtbelastung durch das Elektroauto entfallen auf die Batterie, durch deren Herstellung, Unterhalt und Entsorgung.
Die Hälfte davon wiederum – also rund 7,5 Prozent der Belastung – machen die Gewinnung und Herstellung der Batterierohstoffe Kupfer und Aluminium aus. Die Lithiumgewinnung schlägt dagegen nur mit 2,3 Prozent zu Buche. „Lithium-Ionen-Akkus sind also nicht so schlecht wie bisher angenommen“, sagt Dominic Notter, Mitautor der neuen Studie.
Strom aus Wasserkraft verbessert Ökobilanz
Anders sieht es dagegen nach Angaben der Wissenschaftler für den Betrieb des Elektromobils über eine erwartete Lebensdauer von 150.000 Kilometer aus: Die größte Umweltbelastung verursacht das regelmäßige Laden der Batterie, also der „Sprit“ des e-Autos. „Tankt“ man einen in Europa üblichen Strommix aus Atom-, Wasser- und Kohlekraftwerken, wird die Umwelt dreimal mehr belastet als durch den Li-Ion-Akku an sich.
Hier lohnt es sich, so die Forscher, Alternativen zu prüfen: Während Strom, der vollständig in Kohlekraftwerken produziert wird, die Ökobilanz nochmals um 13 Prozent mehr belasten würde, wird diese um 40 Prozent entlastet, wenn der Strom ausschließlich aus Wasserkraft stammt. Die Bilanz der Empa-Forscher: Ein Benzinauto müsste zwischen drei und vier Liter auf 100 Kilometer verbrauchen, um etwa gleich umweltfreundlich zu sein wie das untersuchte, mit europäischem Strommix aufgeladene Li-Ion-Elektroauto.
(idw – Empa – Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, 30.08.2010 – DLO)
