Plug-in-Hybride

Der Akku ist das Herz eines jeden Elektroautos und Kern von vielen Diskussionen. Die Batterie entscheidet nicht nur, wie weit und schnell du fährst, sondern auch wie umweltfreundlich das Fahrzeug ist. Zum Glück tut sich einiges in Sachen nachhaltigere Autobatterie.

von Tabatha

 

Warum E-Auto-Batterien nachhaltiger werden müssen.

Der Akku ist das Herz eines jeden Elektroautos. Es versorgt den Motor mit Energie und bestimmt die Fitness des Autos: Wie weit es fährt, wie schnell es fährt, wie lange das Laden dauert und vieles mehr. Wie die Batterie produziert wird, bestimmt außerdem zu einem Großteil, wie schnell du mit deinem Elektroauto wirklich klimafreundlicher unterwegs bist. 

 

Das steckt in den Akkus. 

In fast allen Elektroautos sind Lithium-Ionen-Akkus eingebaut. Sie haben sich bislang als beste Lösung entpuppt, weil Lithium als leichtes Metall große Energiemengen speichern kann. Aber was gut für den Fahrer ist, muss noch nicht gut für die Umwelt sein. Denn die Förderung der Rohstoffe Lithium und Kobalt, die auch in Elektroauto-Batterien verarbeitet sind, haben viele soziale, politische und ökologische Auswirkungen. 

 

Lithium.

Lithium wird größtenteils in den ausgetrockneten Salzseen Chiles, den sogenannten Salaren, abgebaut. Wenn das salzhaltige Wasser aus der Erdschicht in die Becken der trockenen Seen gepumpt wird, sinkt der Grundwasserspiegel, weil nach dem Abpumpen des Salzwassers Süßwasser nachströmt. So wird es zumindest vermutet. Denn die anliegenden Regionen leiden zunehmend unter extremer Trockenheit. Neben Faktoren wie dem Klimawandel oder dem Tourismus wird eben auch der Lithium-Abbau dafür verantwortlich gemacht.

 

Kobalt.

Kobalt, das in Lithium-Ionen-Batterien verarbeitet ist, um die Kathoden zu schützen, ist ein ebenso umstrittenes Material. Der Bedarf für E-Autos ist etwa 3.000-mal größer als für Smartphones oder Laptops. Die Förderung ist eine delikate Sache. Über die Hälfte der weltweiten Kobalt-Reserven liegen in der Demokratischen Republik Kongo. Laut Umweltbundesamt sind dort viele Ökosysteme durch den Abbau bedroht. Teilweise zerstört er fruchtbares Land, verschmutzt das Wasser und die Luft. Amnesty International prangert vor allem die Kinderarbeit an. Nach einem Bericht der Menschenrechtsorganisation schuften teilweise schon 7-Jährige bis zu 12 Stunden in den Minen, für einen Hungerlohn und unter katastrophalen Gesundheits- und Sicherheitsstandards. An dem Geschäft sollen sich lokale Milizen, illegale Zwischenhändler und ausländische Firmen bereichern.

Deshalb haben wir als Konsumenten auch immer die Aufgabe zu hinterfragen, wie die Dinge hergestellt werden. Dank Organisationen wie Amnesty International können Unternehmen heute kaum noch an der Öffentlichkeit vorbei produzieren. Das zwingt auch die Autohersteller zum Handeln und uns zum Mitdenken. Die Diskussion um die Elektromobilität hat es geschafft, die Kobalt-Problematik auf den Tisch zu bringen, die viele – wenn wir alle mal ehrlich sind – jahrelang bei anderen elektronischen Geräten oft nicht beachtet oder verdrängt haben.

>>> So können wir die Wirtschaft besser machen. 

 

Der Bedarf an Lithium und Kobalt steigt. 

Laut einer Studie von Fab4Lib und Öko-Institut werden die Autobauer im Jahr 2050 rund 1,1 Millionen Tonnen reines Lithium und etwa 800.000 Tonnen Kobalt für Elektroauto-Batterien benötigen. 2016 lag der Bedarf noch bei 10.000 Tonnen und Lithium und 20.000 Tonnen für Kobalt. Weil klar ist, dass der Rohstoffbedarf von E-Auto-Batterien steigt, versuchen die Autobauer ihre Batterien nachhaltiger zu bauen und ihre Lieferketten in den Griff zu bekommen. Ein paar Beispiele ...

11 Tipps für eine grüne Lieferkette

 

5 Ansätze für eine nachhaltigere E-Auto-Batterie.

1. Deutschland macht sein eigenes Lithium. 

Auch wenn der Zusammenhang zwischen der Trockenheit in Chile und dem Lithium-Abbau nicht ausreichend untersucht ist, haben einige Autobauer schon die Konsequenzen gezogen: Sie bestellen ihr Lithium nun vorwiegend aus dem Erzbergbau in Australien oder aus Marokko. Gleichzeitig sucht man nach Fördermöglichkeiten vor der eigenen Haustür. Lithium gibt es auch im Thermalwasser der tiefen Gesteinslagen im Oberrheingraben zwischen Frankfurt und Basel. Ein neues Verfahren, das am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt wurde, soll einen umweltschonenden Abbau möglich machen. Ohne dass schädliche Stoffe freigesetzt werden oder Thermalwasser verlorengeht – das Wasser wird einfach wieder in die unteren Schichten zurückgepumpt. Auch die Technik steht schon. Zur Lithium-Förderung könnten bestehende Geothermieanlagen zum Einsatz kommen, die bereits für die Strom- und Wärmegewinnung in der Region genutzt werden.

 
2. E-Auto-Batterien bekommen ein Nachhaltigkeitssiegel. 

Um es dem Käufer transparenter zu machen, wie ihr Elektroauto, vor allem die Batterie, hergestellt wurde, entwickelt die Global Battery Alliance (GBA) derzeit einen Batteriepass. Faktisch ist dies ein Nachhaltigkeitssiegel für E-Auto-Batterien. Der Pass schließt nicht nur Kinderarbeit aus, er ist ebenso ein Nachweis, dass beim Bau der Batterie und der Förderung der Rohstoffe Sicherheits- und Gesundheitsstandards eingehalten wurden. Außerdem gibt der Batteriepass Auskunft über den CO2-Ausstoß und den Wasserverbrauch auf bestimmten Wertschöpfungsstufen. Die Global Battery Alliance rechnet ab 2022 mit einer Marktreife des Siegels.

 
3. Hersteller arbeiten an Kobalt-reduzierten Akkus.

Andere Hersteller arbeiten daran, den Kobalt-Anteil in den Batterien zu reduzieren. Laut einem Bericht des Elektromobilität-Portals EFAHRER will etwa TESLA den Kobalt-Anteil in seinen Akkus auf ein Drittel reduzieren und sitzt bereits an neuen Akkus, die komplett ohne diesen Rohstoff auskommen sollen. 

 

4. Es gibt Alternativen zu Lithium und Kobalt. 

Zink-Luft-Batterie.

Eine Möglichkeit könnten wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien sein, wie sie zum Beispiel bei Hörgeräten zum Einsatz kommen. Vorteil der Batterien: Sie sind günstiger in der Produktion, können fast vollständig recycelt werden und sollen dreimal so viel Ladekapazität fassen wie Lithium-Ionen-Batterien. Außerdem können die Batterien mit der umgebenden Luft zusätzliche Energie erzeugen. Die Reichweite von Elektroautos würde sich damit stark erhöhen. Ein weiterer Vorteil der Zink-Luft-Batterien ist außerdem, dass ihr Memory-Effekt noch geringer ist als bei Lithium-Ionen-Batterien. Dies würde für eine längere Lebensdauer sorgen. Der Memory-Effekt beschreibt die abnehmende Ausdauer des Akkus. Man kennt das von alten Nickel-Cadmium-Akkus von beispielsweise iPods der ersten Generation. Wenn man ihn immer nur ein bisschen lud, aus Sorge er könnte unterwegs den Geist aufgeben, hat man letztlich nur dafür gesorgt, dass der Akku immer schneller leer wurde. Eine kommerzielle Nutzung der Zink-Luft-Batterien wird trotzdem noch eine Weile dauern. Grund: In der Batterie bleiben Zinkruckstände zurück, die für Kurzschlüsse sorgen könnten. Die Forschung sitzt dran. 

 

Natrium-Ionen-Akkus. 

Eine weitere Alternative sind Natrium-Ionen-Akkus. Da Natrium sowohl in der Erdkruste als auch im Meer in Form von Natrium-Ionen ausreichend vorhanden ist, wäre ihr Herstellung deutlich ressourcenschonender als die von Lithium-Ionen-Batterien. Spannend sind vor allem die Anoden in der Batterie. Laut einem Bericht von energyload können sie aus Biomasse hergestellt werden, etwa aus Holz, Maiskolben oder Erdnussschalen. Im Moment kommen die Natrium-Ionen-Akkus in ihrer Power nicht an klassische Lithium-Ionen-Akkus heran. Dafür sind nachhaltiger und auch günstiger. Außerdem könnten Hersteller von Lithium-Ionen-Akkus ihre Produktion auf Natrium-Ionen-Batterien anpassen.

 

Superbatterie von Innolith.

Jeder will die Superbatterie. Und das Schweizer Unternehmen Innolith behauptet, wirklich eine besonders leistungsstarke Batterie entwickelt zu haben. Sie schafft 55.000 Ladezyklen, brennt nicht und auch sie ist frei von exotischen Materialien wie Kobalt. Hinzu kommt eine Energiedichte von 1.000 Wh/kg – das ist vier Mal höher als alles, was derzeit auf dem Markt ist. Das soll durch den Umstieg auf anorganische Elektrolyte funktionieren. Bislang wurden nur organische Elektrolyte in Batterien genutzt. Diese bringen ein höheres Brandrisiko mit sich, sowie eine geringere Leistung. Indem Innolith auf anorganische Elektrolyte setzt, wird beides umgangen und eine höhere Energiedichte erreicht. Klingt doch gut – und ab wann gibt es diese Superbatterie? Laut Innolith soll sie in drei bis fünf Jahren (Stand 2020) bereit für die Massenproduktion sein. Ob diese Aussage verlässlich ist, wird in den Medien jedoch stark diskutiert. Erst Praxistests werden zeigen, ob die Superbatterie der versprochene Durchbruch sein wird.

 

5. Second Life Ansätze für E-Auto-Batterien.

Der Lebenszyklus einer Batterie ist nicht beendet, nur weil sie nicht mehr für ein Elektroauto genutzt werden kann. Im Gegenteil: Als Speicher kann sie weitere 10 Jahre eingesetzt werden, bevor sie recycelt wird. Erste Batterien von Elektroautos werden bereits im „Second Life“ als Stromspeicher genutzt, beispielsweise in einem Projekt von Vattenfall, BMW und Bosch. Durch diese Second-Life-Nutzung wird die gesamte Batterie nachhaltiger, denn sie durchlebt mehrere Lebenszyklen. Es wird also nicht nur daran gearbeitet, die Herstellung von Batterien umweltfreundlicher zu machen, sondern auch weitere Nutzungsmöglichkeiten zu erschließen, um ihr volles Potential auszuschöpfen.

 

Lebenszyklus eines Stromspeichers.

Und wie geht es nach dem Second Life weiter? Das Recycling von Batterien ist – gerade mit Hinblick auf die Ökobilanz von Elektroautos ein wichtiges Forschungsfeld. Es gibt bereits viele Ansätze für die Rückgewinnung der Rohstoffe. Mehr dazu findest du in unserem Artikel über das Recycling von Batterien, Stromspeichern und PV-Modulen.  

Mehr über das Recycling von E-Auto-Batterien erfahren

 

Wie du nachhaltiger mit dem E-Auto-Akku umgehst.

Nicht nur die Hersteller stehen in der Verantwortung, auch wir als Fahrer können dafür sorgen, dass die Akkus länger halten. Bislang ging man davon aus, dass Lithium-Ionen-Akkus, wie sie typischerweise in Elektroautos eingebaut sind, an die 150.000 Kilometer mitmachen. Inzwischen rechnet die Forschung mit einer Lebensdauer von bis zu 500.000 Kilometern. Wie lange der Akku letztlich hält, hängt von vielen Faktoren ab. Kleinere Batterien können frühzeitiger verschleißen, weil sie schneller heiß werden und mehr Ladezyklen benötigen. Andererseits hilft Ihr Leichtgewicht beim Energie sparen. Als Fahrer hast du folgende Möglichkeiten, die Lebensdauer deiner Elektroautobatterie zu erhöhen.  

  • Fahr den Lithium-Ionen-Akku nie komplett leer und lade ihn nicht maximal auf – empfohlen ist ein Ladestand zwischen 20 % und 80 %. 
  • Ist der Akku randvoll, dann lass das Elektroauto nicht stehen, sondern fahr gleich damit. 
  • Langsameres Laden ist auf Dauer besser als immer wieder der schnelle Shot an der Schnellladesäule. 
  • Lade-Apps helfen dir, den besten Ladezustand zu finden. 
  • Der Akku mag weder Hitze noch Kälte, sondern milde Temperaturen zwischen 15 und 25 °C. Bei extremen Temperaturen laufen die chemischen Prozesse in der Batterie nicht optimal. Such dir im Sommer ein schattiges, im Winter ein warmes Plätzchen. Lade im Winter das E-Auto, solange es noch vom Fahren warm ist. 
  • Vermeide starkes Beschleunigen und gib nicht immer so Gas – vor allem nicht, wenn der Akku noch kalt ist. 
  • Die Batterie sollte einmal Jahr zum Check. Die E-Werkstatt macht die Batterie schön sauber und behandelt sie mit dem richtigen Fett.  

 

Umweltbilanz der Elektroautos wird insgesamt besser. 

So hoch ist der CO2-Fußbadruck einer Elektroauto-Batterie.

Die Entwicklung der Batterien sorgt auch dafür, dass E-Autos die Verbrenner umwelttechnisch längst überholt haben. Eine Untersuchung an der Universität Eindhoven ergab, dass etwa ein Model 3 von Tesla die Treibhausgase, die bei der Produktion anfallen, nach rund 30.000 Kilometern durch emissionsfreies Fahren wettgemacht hat. Grund: Noch 2017 ging man davon aus, dass die Produktion einer Kilowattstunde Batteriekapazität 175 Kilogramm CO2-Äquivalente verursachte. Nach neuesten Berechnungen sind es wohl 100 weniger: nämlich 75 Kilo CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde Batteriekapazität.

Auch das Fraunhofer-Institut kommt zum Ergebnis, dass die Batterieproduktion mit immer weniger Treibhausgasemissionen verbunden ist. Bei einer 40-kWh-Batterie muss ein Elektroauto, das 2019 gekauft wurde, etwa 52.000 Kilometer fahren, um eine bessere Treibhausgasbilanz als ein Benziner zu haben. Und das wenn der herkömmliche Strommix geladen wird. Bereits mit dem Mix aus Kohle- und Ökostrom aus dem öffentlichen Netz liegen die Treibhausgase beim Fahren auf die gesamte Fahrtnutzungsdauer gerechnet 32 % unter den Verbrenner-Werten.

 

So stark verbessert Ökostrom die CO2-Bilanz eines E-Autos. 

Richtig positiv fällt die Sache aus, wenn konsequent Ökostrom geladen wird. Nach einer Berechnung von Transport & Environment verursacht ein mit Ökostrom geladenes E-Auto, dessen Batterie ebenso mit erneuerbarer Energie produziert wurde, in Deutschland rund fünfmal weniger CO2 als ein herkömmliches Auto. Am klimafreundlichsten ist man derzeit in Schweden unterwegs. Mit Ökostrom im Tank und einer Batterie, die im eigenen Land gefertigt wurde, verursachen dort E-Autos rund 80 % weniger Treibhausgase als Benziner und Diesel. Durchschnittlich verursachen die Elektroautos in Europa ca. 30 % weniger Treibhausgase als Verbrenner. 

Es bleibt also entscheidend, dass Ökostrom geladen wird. Wer darauf verzichtet, verschenkt die Chance, wirklich etwas zu verändern. Laut Fraunhofer-Institut können mit der richtigen Ladung – selbst bei hohen Batteriekapazitäten und einer schlechten CO2-Bilanz in der Batterie-Herstellung – die Treibhausgase schnell ausgeglichen werden. Bei einem Mittelklasse-Pkw mit einer 40-kWh-Batterie ist die CO2-Bilanz gegenüber einem Verbrenner mit Ökostrom schon nach 20.000 Kilometern positiv. Bei einem Oberklasse-E-Auto mit einer 120-kWh-Batterie sind die Treibhausgase nach 100.000 Kilometern ausgeglichen. Die Treibhausgaseinsparung liegt auf die Fahrtnutzungsdauer gerechnet beim Mittelklasse-Pkw bei 68 %, bei der Oberklasse bei 66 %.

>>> 9 Gründe, warum Elektroautos auf der Überholspur sind.

 

Die richtigen Ökostrom-Tarife für dein Elektroauto. 

Nur mit echtem Ökostrom ist man auch wirklich sauber unterwegs. Polarstern bietet dazu die passenden Tarife: Wirklich Autostrom für Fahrer, die eher Alltagsstrecken zurücklegen – und Wirklich Autostrom Plus für Vielfahrer. Der Ökostrom wird wirklich nachhaltig in einem bayerischen Fließwasserkraftwerk erzeugt und ist für seinen Energiewende-Nutzen mit dem Grüner Strom-Label zertifiziert und wird unter anderem von Öko-Test und Robin Wood empfohlen. Schau dir die Tarife an!

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