Sind E-Autos umweltfreundlich? Die Ökobilanz für Kritiker!

Elektroautos gelten als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Immer wieder hört man jedoch, dass E-Autos angeblich gar nicht so gut für die Umwelt sind und besonders die Produktion der Akkus die Klimabilanz negativ beeinflusst. In diesem Artikel werden wir mit Vorurteilen aufräumen, auf verschiedene Aspekte eingehen, die Auswirkungen auf Klimabilanz von Elektroautos haben und klären die Frage: Sind E-Autos wirklich umweltfreundlich?

Beim Thema Elektroauto und Umwelt gilt es stets unterschiedliche Bereiche zu untersuchen. Im Mittelpunkt stehen der Schadstoffausstoß (1.), die Herstellung des E-Autos (2.) und der Batterien (3.) sowie die Nutzungsdauer des Fahrzeugs (4.), das Recycling des Akkus (5.) und der genutzte Strommix (6).

Spoiler: E-Autos sind sie in der Gesamtbilanz umweltfreundlicher als Verbrenner.

• Sie erzeugen beim Fahren keine Emissionen oder Schadstoffe.
• Die Produktion von Fahrzeug und Akku führt anfangs zwar zu einem CO2-Rucksack, im Laufe eines Fahrzeug-Lebenszyklus wird die Klimabilanz des E-Autos aber nur besser.
• Geladen mit Öko-Strom aus Wind, Sonne und Wasserkraft sind Elektroautos laut BMUV besonders umweltfreundlich.

1. Schadstoffausstoß – Kein Auspuff, keine Abgase!

Die wohl offensichtlichsten Bauteile, die beim E-Auto fehlen, sind der Auspuff und der Tank. Ohne Verbrennungsmotor werden giftige Abgase weder erzeugt noch ausgestoßen. Da ein Stromer beim Fahren mit elektrischem Antrieb kein Kohlenstoffdioxid verursacht, ist er dem Verbrenner in Sachen Umweltfreundlichkeit auf dieser Ebene Meilen weit voraus.

Wieso ist das für die Bewertung hinsichtlich der Umweltfreundlichkeit von Elektroautos wichtig? Laut Umweltbundesamt wurden im Jahr 2022 allein im Verkehrssektor rund 148 Mio. Tonnen CO2-Äquivalente ausgestoßen. Das macht ca. 20 Prozent aller Treibhausgasemissionen in Deutschland. Der Verkehr ist der einzige Bereich, der seine Emissionen in den vergangenen Jahrzehnten kaum mindern konnte. In Folge des Bundes-Klimaschutzgesetzes (KSG) müssen diese bis zum Jahr 2030 auf 84 Mio. Tonnen sinken. Im Jahr 2045 soll Deutschland treibhausgasneutral sein. Für den Verkehr bedeutet das voraussichtlich die Reduktion der ausgestoßenen Emissionen auf Null. Ein Verbrenner wird diese Voraussetzung nie erfüllen.

2. So umweltfreundlich ist die Herstellung eines Elektroautos

Bleiben wir beim Thema Schadstoffe. Die Produktion von Elektroautos hat definitiv Umweltauswirkungen. Denn die eigentlichen Emissionen werden zum Beispiel bei der Gewinnung von Metallen wie Lithium und Kobalt für den Akku oder dem benötigten Energieaufwand bei der Fertigung von Bauteilen freigesetzt.

CO2 entsteht bereits bei der Herstellung von Fahrzeugen

Ein Auto besteht aus vielen Einzelteilen, die wiederum aus verschiedenen Materialien gefertigt werden. Dazu gehören beispielsweise Plastikteile im Innenraum, Reifen aus Gummi, Lederverkleidungen, Elektronik, Lacke und so weiter. Diese Komponenten werden von verschiedenen Zulieferern hergestellt, welche den CO2-Ausstoß in jedem einzelnen Produktionsschritt durch Energieverbrauch und Transportwege entsprechend erhöhen. Erst beim Autobauer werden die Teile final zusammengebaut. So entstehen 44 Prozent der gesamten CO2-Emissionen des Elektroautos bereits während der Produktion.

Durch eine Vereinfachung von Bauweisen, wie es beispielsweise Tesla bereits umsetzt, kann CO2 während des Fahrzeugbaus signifikant eingespart werden. Die Karosserie des amerikanischen Elektroauto-Riesen benötigt durch die Nutzung von Druckgussmaschinen weniger Einzelteile als die Konkurrenz – somit sind anstatt 70 nur noch vier Bauteile erforderlich. Ein vollständig funktionsfähiges Verbrennerauto besteht nicht selten aus über 1.400 verschiedenen Bauteilen, während in einem E-Auto nur ca. 15 Prozent davon verarbeitet sind. Je weniger Bauteile verarbeitet werden, desto weniger CO2 wird erzeugt.

3. Herstellung der Batterien – Ein Akku macht ein E-Autos nicht umweltfreundlicher

Die meiste Kritik beim Thema Umweltfreundlichkeit entsteht durch das Herzstück eines E-Autos – den Akku. Er ist die teuerste und umweltschädlichste Komponente und macht Laut BMWK rund 40 Prozent der Wertschöpfung eines Elektroautos aus. Gerne ist am Stammtisch die Rede von einem massiven CO2-Rucksack, den das E-Auto bereits mitbringt, bevor es seine ersten Kilometer fährt. Dabei wird aber häufig die Tatsache unter den Tisch fallen gelassen, dass sich dieser mit fortschreitender Nutzung amortisiert.

Der korrigierten Studie der schwedischen Umweltorganisation IVL zufolge kommen 61 bis 106 kg CO2-Äquivalente pro kWh Kapazität bei der Akku-Produktion zustande. Ursprünglich lag der Wert bei 17 Tonnen CO2 pro Batterie. Diese falsche Zahl ergab sich, weil die Basis der Studie ursprünglich ein in der Praxis unrealistischer 100 kW Akku war. Außerdem war die Zusammensetzung des Strommixes nicht bekannt.

Experten schätzen, dass die Herstellung von Batterien für Elektrofahrzeuge trotz korrigierter Werte etwa 50 Prozent mehr Energie benötigt als die Herstellung von Verbrennungsmotoren. Besondere Auswirkungen auf die Umwelt hat der zur Herstellung verwendete Strommix. Oft stammt dieser vermehrt aus fossilen Energieträgern und verursacht deshalb mehr CO2. Je nach Produktionsland hat das enorme Auswirkungen auf den CO2-Fußabdruck. Ein Großteil der Akkus wird aktuell in China produziert, wo der Strommix zur Hälfte aus Kohlestrom besteht. Das macht einen gewaltigen Unterschied. Hierzulande ist der Kohlestromanteil mit knapp 30 Prozent deutlich niedriger.

CO2-Rucksack belastet E-Auto nicht

Side Fact:
Es wird bereits an neuen Lösungen gearbeitet, die Elektroauto-Akkus leistungsstärker machen. Zudem sind richtiges Recycling und die Entwicklung von Alternativen ebenfalls wichtig. Bereits heute sind ausgediente Akkus als Stromspeicher für Solarenergie im Einsatz, was ihren Lebenszyklus deutlich verlängert.

Auswirkungen des Rohstoffeinsatzes beim Elektroauto

Die Beschaffung der Rohstoffe für die Produktion von Elektroautos hat einen erheblichen Einfluss auf die Umweltbilanz. Für die Akkus werden seltene Metalle wie Lithium, Nickel und Kobalt, welche nur in geringen Mengen verfügbar sind, benötigt. Das Problem ist zwar nicht neu, da sie für die Herstellung von Laptops, Smartphones & Co. ebenfalls gebraucht werden, aber Elektroauto-Akkus machen die Situation eben auch nicht besser. Der Abbau erfordert enorm viel Energie und Wasser, was wiederum den CO2-Rucksack des Akkus packt. Genau wie das Erdöl für Verbrenner ist der Abbau dieser Rohstoffe eine zusätzliche Belastung für unsere Umwelt. Besonders in der Kritik steht die Tatsache, dass die Rohstoffe meist aus Entwicklungsländern stammen, in denen die Arbeitsbedingungen und Umweltauflagen selten westlichen Standards entsprechen. Da der Abbau oft mit Entwaldung, Wasserknappheit oder Schäden an Ökosystemen einhergeht, hat er negative Auswirkungen auf die Region.

Diesen Aspekten sind sich die meisten europäischen Hersteller von E-Autos bewusst, daher gibt es auch positive Bestrebungen, dies zu verbessern. Um den Problemen entgegenzuwirken, arbeiten Regierungen, Unternehmen und Organisationen daran, den Rohstoffabbau nachhaltiger zu gestalten und die Arbeitsbedingungen in den Minen zu verbessern. Forschungsprojekte konzentrieren sich auf die Entwicklung von E-Auto-Batterien, die weniger Rohstoffe benötigen oder auf Rohstoffe verzichten, die besonders problematisch sind. Ein Beispiel hierfür ist die Forschung an Magnesiumbatterien. Auch das Recycling von alten Akkus führt dazu, dass deutlich weniger Rohstoffe abgebaut werden müssen.

Zwischenbilanz zur Herstellung von E-Autos

• Das reine Fahren eines Elektroautos verursacht keine Abgase oder Schadstoffe.
• Das meiste CO2 entsteht bei der Herstellung von E-Auto und Akku. Bereits hier wird ersichtlich, dass der verwendete Strommix Auswirkungen darauf hat, wie umweltfreundlich ein Auto sein Leben beginnt.
• Im Schnitt werden E-Autos ihren CO2-Rucksack dafür nach 30.000 Kilometer los – ab dann sind sie besonders umweltfreundlich und fahren je nach geladenem Strommix komplett CO2-neutral.

4. Nutzungsdauer – Die "Lebenserwartung" macht E-Autos umweltfreundlicher

Die Nutzungsdauer ist ein wichtiger Faktor für die Umweltbilanz von Elektroautos. Im Vergleich zum Verbrenner schneiden Elektroautos besser ab:

• E-Autos haben eine längere Lebensdauer, da sie generell weniger bewegliche Teile aufweisen, die verschleißen können und repariert werden müssen.
• Elektromotoren haben eine längere Lebensdauer als Verbrennungsmotoren und benötigen weniger Wartung, was zu einer längeren Nutzungsdauer führt.
• Außerdem können Batterien von Elektroautos wiederverwendet werden, was die Umweltbelastung weiter reduziert. Die Rede ist vom verlängerten Life-Cycle.

Life-Cycle der Elektroauto-Batterie

Das Leben einer Batterie kann über die Dauer mehrerer Life-Cycles erst richtig ausgenutzt werden. Je länger ein Life-Cycle ist, desto besser und nachhaltiger wurde der Akku letztlich genutzt. Für die E-Auto-Batterie gibt es zwei Phasen:

1. First Life: Während der Akku im Fahrzeug genutzt wird, spricht man vom sogenannten „First Life“. Je nach Hersteller kann die Lebensdauer eines E-Auto-Akkus variieren. Meist gewähren sie eine Mindestleistung von 70 Prozent nach 160.000 gefahrenen Kilometern. Im Schnitt spricht man von einer Lebensdauer von etwa 10 Jahren. Nach dieser Zeit sind sie jedoch nicht kaputt, sondern haben lediglich Ladekapazität eingebüßt.
2. Second Life: Insgesamt hat der Akku nun noch maximal 70 bis 80 Prozent seiner ursprünglichen Kapazität. Und die kann natürlich sinnvoll genutzt werden. Ausgediente Akkus sind ideale Zwischenspeicher für Windkraft- oder PV-Anlagen. In dieser Phase sind sie noch mal etliche Jahre in Benutzung und können die Gesamt-Nutzungsdauer verdoppeln.

Side Fact:
Im Rahmen einer Studie hat das ICCT (International Council on Clean Transportation) den CO2-Ausstoß von Fahrzeugen über ihr gesamtes Leben untersucht. Betrachtet wurden die vier weltweit stärksten Märkte Europa, USA, China und Indien – da hier 70 Prozent aller Autos verkauft werden. Das Ergebnis war, dass E-Autos in jeder Region pro Lebenszyklus deutlich weniger CO2 verursachen als Verbrenner. In Europa sind es im Schnitt 66 bis 69 Prozent, in den USA 60 bis 68 Prozent, in China 37 bis 45 Prozent und in Indien 19 bis 34 Prozent weniger.

Über das gesamte Leben hin betrachtet, verursacht ein Elektroauto im Vergleich zum Verbrenner also nur ca. 30 Prozent der Menge an CO2. Mit dem CO2-Rechner von Transport & Environment, einer europäischen Organisation für nachhaltigen Transport, können wir das selbst vorrechnen:

Ist das Ende des Second Life erreicht, können die Rohstoffe recycelt werden. Hohe Recyclingraten von Lithium-Ionen-Batterien sind zwar technisch möglich, bislang sind die meisten Akkus jedoch noch in Gebrauch. Aufgrund des vorerst geringen Bedarfs existieren aktuell noch wenige Recyclinganlagen. In Zukunft wird sich das ändern und dann lautet die Frage:

5. Recycling – Wohin mit dem Elektroauto-Akku? 

Irgendwann ist es selbst bei der langlebigsten Batterie soweit und sie hat ihren Soll erfüllt. Ein Elektroauto-Akku gehört aber nicht auf die Deponie, denn die Wiederverwertung ausgedienter Batterien ist deutlich besser als ihr Ruf. Im Gegensatz zu Verbrennern sind Teile der Rohstoffe recyclebar: Nickel und Kobalt zu ca. 90 Prozent und Lithium zu 25 bis 50 Prozent. Auch weitere Stoffe wie Aluminium, Stahl oder Kunststoffe stecken noch in den Akkus sowie Bestandteile von Platinen oder Kabeln – alles zentrale Materialien in der Wirtschaft, für die sich Recycling lohnt.

Beispiel: Das steckt im 400 Kilo Akku eines elektrischen VW (58 kW)

• 126 kg Aluminium
• 71 kg Grafit
• 22 kg Kupfer
• 12 kg Mangan
• 9 kg Kobalt
• 8 kg Lithium

Einige Hersteller und Recyclingunternehmen erforschen bereits, wie sich diese wertvollen Metalle möglichst effektiv wiedergewinnen lassen. Das Portal Sonderabfallwissen thematisiert zwei Verfahren: das thermische Aufschmelzen und das mechanische Schreddern.

1. Beim thermischen Aufschmelzen werden die Batteriezellen wie der Name bereits verrät, eingeschmolzen. Durch die unterschiedlichen Siedepunkte der einzelnen Elemente lassen sie sich so in mehreren Schritten voneinander trennen. Zuerst erhält man die Bestandteile Kobalt und Nickel fast vollständig zurück. Anschließend kann ein großer Teil des Lithiums aus der Schlacke gewonnen werden. Grafit und Alu lassen sich bei diesem Prozess leider nicht wiedergewinnen.
2. Beim mechanischen Schreddern werden die Module zerkleinert und das Mahlgut nach entsprechenden Fraktionen sortiert. So können die Rohstoffe Kupfer und Aluminium nahezu komplett wiedergewonnen werden. Insgesamt liegt die Recycling-Quote bei maximal 96 Prozent. Das niedersächsische Chemieunternehmen Duesenfeld, welches das Verfahren entwickelt hat, meint dazu, dass der CO2-Ausstoß bei der Akkuherstellung so um 40 Prozent gegenüber der Neuproduktion gesenkt wird.

Recycling reduziert den Bedarf an neuen Rohstoffen und minimiert die Umweltbelastung durch den Abbau und die Herstellung dieser Materialien. Das Recycling von Batterien ist aufgrund der unterschiedlichen Chemikalien und Materialien eine komplexe Aufgabe. Um die Umweltbelastung von Elektrofahrzeugen weiter zu reduzieren, müssen Unternehmen und Regierungen zukünftig den Fokus auf das Recycling von Batterien legen und sicherstellen, dass es ein effektives und nachhaltiges System zur Entsorgung von Elektrofahrzeugen gibt.

Zwischenbilanz zum Lebenszyklus eines E-Autos 

• Der E-Auto-Akku verursacht CO2 bei der Produktion, welches beim Verbrenner gar nicht erst anfällt. Die Fertigung erzeugt für beide Antriebsformen etwa gleich viel CO2.
• Je länger ein Elektroauto in Benutzung ist, desto umweltfreundlicher wird es. Über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs hinweg verursachen E-Autos nur ca. ein Drittel so viel CO2 wie ein Verbrenner – je nach Kontinent.
• Im Second-Life erfüllt der Akku eine neue Aufgabe und kann als stationärer Zwischenspeicher für Windkraft- oder PV-Anlagen genutzt werden.
• Recycling hilft im letzten Schritt dabei, noch ein letztes Mal CO2 einzusparen. Durch die Wiedergewinnung von wertvollen Metallen müssen diese nicht abgebaut werden. Das macht die Batterieherstellung zukünftig umweltfreundlicher.

6. Strommix - Ein relevanter Faktor für die Umweltfreundlichkeit von einem E-Auto

Die finale Umweltbilanz eines E-Autos hängt auch von der Herkunft des Stroms ab, mit dem das Fahrzeug betrieben wird. Wenn der Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind, Wasser oder Sonne stammt, sind die Emissionen beim Betrieb des E-Autos praktisch null. Falls jedoch der Strom aus Kohle- oder Gaskraftwerken stammt, sind die Emissionen plötzlich deutlich höher.

• Beim aktuellen Strommix können durch ein Elektroauto etwa 100 g Kohlendioxid pro gefahrenem Kilometer zustande kommen.
• Mit reinem Ökostrom wären es nur ca. 15 g Kohlendioxid je Kilometer.

Strommix in Deutschland 2022

Eine Studie des Fraunhofer Instituts kam zu dem Ergebnis, dass ein E-Auto mit einer 40 kWh Akku mindestens 52.000 Kilometer gefahren werden muss, um eine bessere Umweltbilanz als ein vergleichbarer Verbrenner zu haben – wenn man mit dem deutschen Strommix lädt. Ein Wert, den man in Deutschland durchschnittlich nach ca. 3 bis 4 Jahren erreicht. Wird nur Strom aus erneuerbaren Energien geladen, hat ein Elektroauto die Treibhausgasemissionen bereits nach 20.000 Kilometern kompensiert.

Strommix: Auswirkung auf die Umweltfreundlichkeit von E-Autos

Je nachhaltiger der geladene Strom beziehungsweise dessen Produktion, desto besser fällt also die CO2-Bilanz des E-Autos im laufenden Betrieb aus. Hier kommt es auf die Energiewende an, die die Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energiequellen vorsieht, um die Emissionen zu reduzieren. Jeder, der zum Beispiel privat zu Ökostrom wechselt, kann schon einen umweltschonenden Beitrag leisten. Darüber hinaus gibt es eine vertraglich festgelegte Ökostromquote an öffentlichen Normalladestationen in Deutschland. Diese beträgt mindestens 85 Prozent, in der gesamten EU müssen es 62 Prozent Grünstrom sein. Die Regelung für Schnellladesäulen besagt, dass man hier mit mindestens 75 Prozent Ökostrom laden kann.

Zusammenfassung: Sind E-Autos umweltfreundlich?

Insgesamt lässt sich sagen, dass Elektrofahrzeuge im Vergleich zu Verbrennungsmotoren wie Diesel- oder Benzinautos umweltfreundlicher sind. Obwohl die Rohstoffbeschaffung und die Herstellung von Batterien mit einigen Herausforderungen einhergehen, sind Elektrofahrzeuge über die gesamte Nutzungsdauer hinweg deutlich umweltfreundlicher. E-Autos können durch regenerative Energiequellen wie Wind- und Solarenergie angetrieben werden, was den CO2-Fußabdruck weiter reduziert.

So umweltfreundlich sind E-Autos: Alle Fakten im Überblick

• Ohne Auspuff und Verbrennungsmotor erzeugt ein E-Auto bei der Fahrt keine Abgase und muss diese auch nicht in seine Umgebung ausstoßen.
• Herstellung und Produktion von Elektroautos und dessen Bestandteile werden weiter verbessert, vor allem, was den Einsatz von Energie und Rohstoffen für die Akkus betrifft. Aber auch hier gibt es bereits sehr gute Ansätze durch Neuerungen in der Produktion und durch Recycling.
• Die Verwendung des Hauptschadstoffverursachers (der Akku) in mehreren Lebenszyklen kompensiert die anfangs schlechte CO2-Bilanz eines E-Autos. Die Tatsache, dass der Akku nach seiner Zeit als Batterie noch als stationärer Zwischenspeicher genutzt werden kann, macht das Elektroauto nachhaltig umweltfreundlich.
• Der Vergleich zwischen E-Auto und Verbrenner zeigt, dass die meisten Emissionen während der Nutzungsdauer entstehen. Insgesamt ist die Umweltbelastung geringer als durch Verbrenner, da Elektroautos während ihrer Nutzungsdauer im Schnitt nur ein Drittel so viel CO2 verursachen.
• Elektroautos sind so sauber wie der Strom, mit dem sie fahren. Beim aktuellen Strommix in Deutschland fährt das E-Auto zwar immer noch sauberer als ein Verbrenner, mit reinem Strom aus erneuerbaren Energiequellen hingegen wären Elektroautos noch umweltfreundlicher.