Mittwoch, 9. Oktober 2019

Elektromobilität und Nachhaltigkeit

Mobilität beeinflusst unser Leben enorm, sie gibt uns die Möglichkeit, uns frei zu bewegen und am gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Leben teilhaben zu können. Die Voraussetzung für eine optimal vernetzte Verkehrsstruktur und damit die Möglichkeit, mobil zu sein, sind gute Verkehrswege und eine Vielfalt an Verkehrsmitteln. (Vgl. Maxwill 2012) Allein in Deutschland werden insgesamt 3,2 Milliarden Kilometer täglich zurückgelegt. (Vgl. BMVI 2019)

Die Form, wie wir uns fortbewegen, hat erhebliche Folgen für die Umwelt, vor allem in Großstädten leiden die Einwohner unter den Folgen des Verkehrs. Aus diesem Grund ist nachhaltige Mobilität ein globales Ziel, da im Endeffekt nur eine nachhaltige Mobilität zu einer höheren Lebensqualität führen kann.

Gemeinden und Städte sowie die darin lebende Bevölkerung zeigen sich offen für Nachhaltigkeit. In den letzten Jahren hat sich in Bezug auf die Nutzung der öffentlichen Verkehrsmittel viel verändert. Vor allem die jüngere Bevölkerung nutzt Angebote wie Carsharing, bildet über das Internet Fahrgemeinschaften, nutzt öfter das Fahrrad oder nimmt statt dem Auto den Bus oder die Bahn. Dieser Wandel trägt zur sogenannten Verkehrswende bei, deren Ziel es ist, dass die Gesellschaft es schafft, auf eine Form der umweltfreundlichen Mobilität umzusteigen.

Die Verkehrswende hat allerdings noch lange nicht das gewünschte Stadium erreicht. Wie die Studie ,,Mobilität in Deutschland 2017‘‘ des Instituts für angewandte Sozialwissenschaft für das Bundesverkehrsministerium gezeigt hat, bleibt das Auto das dominierende Verkehrsmittel. Die meisten bevorzugen das Auto als individuelles Fortbewegungsmittel. Aus diesem Grund steht das Elektroauto besonders im Fokus, es stellt das Sinnbild der Verkehrswende dar. Denn momentan sind Elektrofahrzeuge die einzigen Antriebsformen, die nicht nur umweltschonend sind, sondern auch den gewohnten Fahrkomfort gewährleisten können.

Ziel dieser Arbeit ist es aufzuzeigen, ob Elektroautos eine Alternative zum Auto mit Verbrennungsmotor darstellen, wie nachhaltig diese tatsächlich sind beziehungsweise durch welche Faktoren sie es werden können. Im ersten Kapitel wird der Begriff ,,Elektromobilität'' definiert und verschiedene Formen des Elektroautos aufgeführt, das darauffolgende Kapitel wird sich mit der Geschichte des Elektroautos beschäftigen und welche Bedeutung diesem über die Jahre zugesprochen wurde. Das dritte Kapitel zeigt auf, wie es um die Ökobilanz der Elektroautos steht und wie nachhaltig diese sind. Kann Elektromobilität den Weg in eine ‚,saubere" Zukunft ermöglichen und welche Mittel sind dafür nötig?

Einführung in die Elektromobilität 

Was versteht man unter Elektromobilität?

Der Begriff ,,Elektromobilität″ umfasst jede Form des Personen- und Güterverkehrs durch Fahrzeuge, die mit Elektrizität angetrieben werden. Dazu gehören Elektrofahrräder und -motorräder, Elektroautos, Elektrobusse und streng genommen auch Eisenbahnen. Eine genaue Aufteilung gibt es seit 2006 im ,,Nationalen Entwicklungsplan zur Elektromobilität″ der Bundesregierung, dieser differenziert klar zwischen den verschiedenen Typen von Elektrofahrzeugen. (Vgl. Karle 2015, S.13) 

Der Elektro-PKW 

Ein Elektro-PKW wird in der Regel entweder von einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben, zu den Elektroautos werden allerdings auch Fahrzeuge gezählt, bei denen nicht nur ein Elektromotor vorhanden ist, sondern auch ein Verbrennungsmotor eingesetzt wurde. Wie bei allen Formen von Elektrofahrzeugen gibt es auch hier verschiedene Gruppen, in welche die jeweiligen Elektroautotypen eingeteilt werden können. (Vgl. Karle 2015, S.26) 

Reine Elektrofahrzeuge und Batterie elektrische Fahrzeuge (Battery Electric Vehicle) 

In Gang gesetzt werden Batterie elektrische Fahrzeuge mittels eines Elektromotors, einem wieder aufladbaren Akkumulator (Akku) und durch die Leistungselektrik/-elektronik. Als Motoren für die Elektroautos dienen Drehstrommotoren. Diese Motoren haben den Vorteil, dass sie Wirkungsgrade von über 90 % haben, das bedeutet, dass 90 % der zugeführten Energie wieder in nutzbare Energie umgewandelt werden kann. Die komplette Drehzahlsteuerung wird allein durch ein ,,Gas″-Pedal geregelt, das Fahrzeug kommt also ohne Schaltung aus.

Das Ganze nennt sich ,,One-Pedal Driving″ und macht ein Bremspedal nahezu überflüssig, denn der Elektromotor ist in der Lage, selbstständig für eine negative Beschleunigung zu sorgen. Zusätzlich ermöglicht das ,,One-Pedal Driving-System″ eine weitere Möglichkeit der Energieausnutzung, die sogenannte ,,Rekuperation″. Elektromotoren können, wenn sie aktiv mechanisch angetrieben werden, ihre Antriebsenergie in elektrische Energie umzuwandeln.

Die Bremsverzögerung des Autos wird so genutzt, dass die freigewordene kinetische Energie den Elektromotor mechanisch antreibt, somit funktioniert dieser einerseits als Bremse und andererseits als ein Generator der Strom erzeugt, um den Akku aufzuladen. Je schwerer das Fahrzeug ist, desto mehr Energie kann dem Akku zugeführt werden.

Reine Elektroautos, erhalten ihren Fahrstrom über Lithium-Ionen-Akkus, deren Spannung an die Elektromotoren angepasst wird, diese weisen also Spannungen von ungefähr 400 Volt auf. Für das Aufladen des Akkus wird ein Ladegerät benötigt, die dazu nötigen Stecker sind weitgehend vereinheitlicht worden, sodass Ladestationen von einer Vielzahl an Elektroautos genutzt werden können, unabhängig von dem Hersteller. (Vgl. Karle 2015, S.27) 

Hybridfahrzeuge, Hybrid Electric Vehicle (HEV) 

Hybridfahrzeuge bestehen aus zwei unterschiedlichen Energiewandlern und zwei verschiedenen Energiespeichern. Das bedeutet, dass ein Hybridelektroauto aus einem Verbrennungs- und einen Elektromotor zusammengesetzt sein kann. Als Energiespeicher werden entweder Benzin und ein Akku oder ein Akkumulator und Wasserstoff genutzt. Durch die Kombination von zwei Antriebskonzepten wird versucht, die Vorteile der beiden zu nutzen und gleichzeitig deren Nachteile weitgehend zu reduzieren. Durch den Verbrennungsmotor hat das Auto eine größere Reichweite und durch den Elektromotor ist, auch bei Hybridautos, das rein elektrische Fahren und die Rekuperation möglich, was erheblich zur Energieeffizienz des Autos beiträgt.

Somit können nicht nur Betriebskosten bei dem Fahrzeug reduziert werden, sondern auch der CO2-Ausstoß. Dieser ist allerdings durch den Verbrennungsmotor höher als bei einem rein elektrischen Auto. Diese Art von Elektrofahrzeug hat zusätzlich das Problem, dass durch das zusätzliche Gewicht, den zusätzlichen Bauraum und durch die Steuerung beider Antriebe ein viel höher Aufwand benötigt wird, damit das Zusammenspiel beider Systeme gewährleistet werden kann. (Vgl. Karle 2015, S. 30)

Plug-In-Hybride, Plug-In Hybrid Electric Vehicle

Bei Plug-In-Hybriden ist eine externe Ladung vorgesehen. Denn bei Plug-In-Hybriden werden Akkus eingesetzt, die aufgrund ihrer großen Kapazität nicht mehr intern aufgeladen werden können. Das hat aber den großen Vorteil, dass je nach Größe des Akkus auf kurzen Strecken Kraftstoffeinsparungen von über 50 % möglich sind. Allerdings wird bei dieser Bilanz nicht die externe Ladeenergie berücksichtigt. (Vgl. Karle 2015, S.30)

Brennstoffzellenfahrzeuge, Fuel Cell Vehicle (FCV) 

Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug dient die Brennstoffzelle nicht als Antrieb oder Energieträger des Autos, sondern Wasserstoff, er ist der eigentliche Energieträger des Fahrzeugs. Die Brennstoffzelle wird benötigt, um die im Wasserstoff chemisch gespeicherte Energie in elektrische umzuwandeln. (Vgl. Karle 2015, S.36) Brennstoffzellenfahrzeuge gelten als normale Elektrofahrzeuge, mit dem Unterschied, dass die Energie für den Akku nicht aus der Steckdose, sondern durch Wasserstoff, der sich im Fahrzeug befindet, bereitgestellt wird. Mit diesem Konzept kann eine Reichweite von über 500 km erreicht werden, bei längeren Strecken ist theoretisch auch Nachtanken von Wasserstoff möglich. Allerdings gibt es dafür noch keine entsprechende Infrastruktur. Hinzu kommt, dass es große Umwandlungsverluste gibt, bei denen fast 1/3 der umgewandelten Energie verloren geht. Verbunden mit dem momentanen Strom-Mix schneidet das Brennstoffzellenfahrzeug im Vergleich zum Elektroauto deshalb deutlich schlechter ab. Während das E-Auto pro 100 km einen Strombedarf von 15 kWh hätte, wären es beim Brennstoffzellenfahrzeug etwa 31 kWh. (Vgl. BMU 2016) 

Unterschiede zwischen konventionellem Kraftfahrzeug und Elektrofahrzeug 

Grundsätzlich unterscheiden sich Kraftfahrzeuge und Elektrofahrzeuge im Antrieb. Ein konventionelles Kraftfahrzeug wird durch einen Verbrennungsmotor angetrieben, während ein Elektrofahrzeug einen Elektromotor als Antrieb hat. Abgesehen vom bereits erwähnten Antriebsstrang mit Elektromotor wird beim E-Auto der konventionelle Kraftstofftank durch einen Akku ersetzt. (Vgl. Karle 2015, S.18)

Die Akkus von Elektroautos haben in der Regel ein Mehrgewicht von 250 Kilogramm. Dieses Gewicht kann aber effizient genutzt werden. Dadurch, dass die Akkus im Fahrzeugboden angeordnet werden, erzeugt man einen tieferen Schwerpunkt. Dadurch wird für mehr Fahrstabilität gesorgt. (Vgl. Karle 2015, S. 20)

Ob sich die beiden Automobilarten in ihrem Design unterscheiden, hängt von der jeweiligen Automobilfirma ab. Zum einen gibt es das sogenannte ,,purpose design″, hier entscheiden sich die Unternehmen dazu, ein neues und eigenständiges Fahrzeug zu entwickeln. Ein Beispiel dafür ist der Nissan Leaf. Bevorzugt man es aber, ein schon vorhandenes Design als Basis für die Entwicklung zu nutzen, ist vom "conversion design″ die Rede. Bekannte Beispiele für diese Designform sind die Automobilfirmen Daimler-Benz und Volkswagen. Das Praktische am ,,conversion design″ ist, dass es auch für die Fertigung von plug-in Hybriden genutzt werden kann. Auf langfristige Sicht ist allerdings das ,,purpose design″ das effizientere, da man im Gegensatz zum ,,conversion design″ viel freier in den Optimierungsmöglichkeiten des Fahrzeugs ist. (Vgl. Karle 2015, S.19)

Für die notwendigen Li-Ionen-Akkus der Stromer muss ein höherer Preis in Kauf genommen werden, in der Regel ist mit etwa 10.000 Euro mehr zu rechnen. Allerdings haben die Fahrzeuge durch den niedrigen Energieverbrauch deutlich niedrigere Betriebskosten. E-Autos haben bislang eine geringere Reichweite als Benzin- oder Dieselautos, diese beträgt etwa 150 km bis 250 km, trotzdem kommt man damit, vor allem in Städten, ohne Probleme einen Tag lang aus. Auf weiteren Strecken muss an Ladesäulen nachgeladen werden. Geht man von einem Akku mit 30–40 kWh Kapazität und dem aktuell schnellsten DC Ladesystem, dem CHAdeMO, aus, nimmt dieser Vorgang etwa 30 Minuten in Anspruch. (Vgl. Karle 2015, S. 23–24) 

Geschichte und Bedeutung der Elektromobilität

Seit der Internationalen Automobil-Ausstellung im Jahr 2013 hat das Thema Elektromobilität auch für private Nutzer an Bedeutung gewonnen. Auf der Ausstellung wurden Elektrofahrzeuge von BMW und VW vorgestellt, die deutlich gemacht haben, dass Elektrofahrzeuge keine Nischenprodukte mehr sind. (Vgl. Karle 2015, S. 5) Doch die Idee, mithilfe von Elektrofahrzeugen eine klima- und ressourcenschonende Mobilität zu realisieren, ist nicht neu, vielmehr ist sie eine wiederentdeckte Chance. Denn das Elektroauto ist genauso alt wie die Entwicklung des Automobils selbst. (Vgl. Horstmann, Döring 2018, S. 11) Welche Bedeutung dem elektrisch angetriebenen Automobil im Lauf der Zeit zugesprochen wurde und wieso es sich letztendlich nicht gegen Autos mit Verbrennungsmotor durchsetzen konnte, wird in diesem Kapitel thematisiert.

Die Jahre um 1900 werden als Zeit der technokulturellen Revolutionen gesehen. Die erste der beiden Revolutionen ist die Mobilitätsrevolution, die zweite ist die elektrische Revolution. Das Elektroauto gilt als Ergebnis dieser beiden Revolutionen. Die Elektrizität sollte das rußige Jahrhundert des Dampfes ablösen, da sie als kraftvolle und emissionsfreie Energie galt. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Automobile entwickelt, zu dieser Zeit wurde nicht nur am klassischen Ottomotor gearbeitet, einem Verbrennungsmotor, der heute noch zum Antrieb von Motorrädern oder PKW verwendet wird, sondern auch an Elektrofahrzeugen und das sogar erfolgreich. (Vgl. Horstmann, Döring 2018, S.20)

Anfang des 20. Jahrhunderts waren fast 40 % der Wagen in den USA Elektrofahrzeuge. Diese konnten sogar an Ladestationen aufgeladen werden. Der Boom ging auch in andere Länder über, bis 1912 hatten fast alle Industrienationen damit angefangen, Elektromobile herzustellen, es entwickelte sich zum Standard. Die E-Mobile galten als elegant und praktisch, es war keine Gangschaltung nötig, Benzin wurde natürlich nicht gebraucht, und der Motor konnte einfach per Knopfdruck gestartet werden. Einen Nachteil der E-Mobile konnte man aber nicht beheben: die Akkus der Autos schafften es trotz des großen Volumens nicht, lange Strom zu liefern.

1912 gelang es dem amerikanischen Erfinder Charles F. Kettering, einen Anlasser für Verbrennungsmotoren zu erfinden, der in die ersten Modelle des Cadillac-Benziners eingebaut wurde. Damit ließen sich Benziner ohne das bisher lästige Ankurbeln einschalten. Benziner galten somit als einfacher zu bedienen und hatten eine deutlich größere Reichweite als E-Mobile. (Vgl. Maxwill 2012)

Aufgrund steigender Preise seit den Ölkrisen (1973 und 1979) und zunehmender Umweltfolgen durch das Verkehrsmittel Automobil ging es in den 1960er und 1970er Jahren hauptsächlich darum, einen Wechsel des Antriebssystems in Gang zu setzen. (Vgl. Knie, Canzler 2011, S.102) Es schien so, als würde sich durch die Erfindung des Li-Ionen Akkus ein Durchbruch anbahnen. Die Firma Sony setzte diese erstmalig kommerziell im Jahr 1991 für Videokameras ein, heute sind die Akkus Standard in unseren Smartphones, Tablets, Notebooks usw. Dieser Akku hat den Vorteil, dass er eine hohe Energiedichte besitzt, es gibt keinen Memoryeffekt, die Selbstentladung ist gering und die Akkus können viele Ladezyklen mitmachen.

Ende der 1990er-Jahre wurde es dann wieder still um das Elektroauto. Alle Versuche, die Antriebsalternative wenigstens in einem kleinen Marktsegment zu etablieren, schlugen fehl. (Vgl. Karle 2015, S.18)

Die Firma TESLA brachte als eine der ersten eine neue Technik im Fahrzeugbereich in Serie. Damit Elektrofahrzeuge sich sowohl von den Kapazitäten als auch von der elektrischen Leistung her für jede Art der Kraftfahrzeuganwendung eignen konnten, bündelte das Unternehmen die Akkus zu größeren Paketen zusammen. TESLA erreichte mit dem Sportwagen Tesla Roadster 2006 einen neuen Meilenstein. Das Elektroauto war das erste E-Auto, welches sich für Autobahnfahrten und längere Strecken eignete. (Vgl. Karle, S.18)

2009 formulierte die Bundesregierung das Ziel, dass bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen fahren werden. Andere Staaten wie die USA, Japan, Frankreich oder China haben vergleichbare Ziele. (Vgl. Knie, Canzler 2011, S. 108) In Anbetracht der Klimakrise muss und wird die Geschichte des Elektroautos zukünftig noch weitere Höhepunkte erreichen, denn das Hauptziel des Pariser Klimavertrags ist es, bis zum Jahr 2050 einen CO2-neutralen Planeten zu haben. Deutschland strebt im Zuge dessen eine Treibhaus-Neutralität bis 2050 an, doch nicht nur Deutschland, sondern im Grunde alle Industrie- und Schwellenländer stehen derzeit vor der Herausforderung, die durch den Verkehr bedingten Schadstoffemissionen zu reduzieren. (Vgl. BMU 2016)

Weltweit gibt es etwa 5,6 Millionen Elektrofahrzeuge (Stand 2019), was 64 % mehr sind als 2018. In China fahren mit einer Anzahl von 2,6 Millionen E-Autos die meisten Elektroautos, danach folgen die USA mit 1,1 Million Elektroautos. (Vgl. ZSW 2017) 

Elektromobilität und Nachhaltigkeit 

Woher stammt der Strom für Elektrofahrzeuge? 

Zumindest in Industrieländern ist die Infrastruktur so weit ausgebaut, dass es möglich ist, Elektrofahrzeuge mit ,,Strom aus der Steckdose″ aufzuladen. Inwiefern das Fahren von Elektroautos die Umwelt schont oder belastet, hängt von den genutzten Energiequellen ab. Nicht ohne Grund sind erneuerbare Energien und die Elektromobilität ein konkretes Handlungsfeld des Europäischen Klima- und Energiepakets, welches vorgibt, dass bis 2020 mindestens 10 % des Stroms im Verkehrssektor erneuerbar sein muss. Primärquellen sind zum einen fossile Energiequellen, wie Kohle oder Erdöl/Erdgas, und zum anderen erneuerbare Energien wie Fotovoltaik, Wasserkraft, Energie aus Windrädern und Biomasse. (Vgl. Karle 2015, S. 137–138)

Elektromobilität kann nur zukunftstauglich werden, wenn die entsprechenden Elektrofahrzeuge mit Hilfe von erneuerbaren Energien betrieben werden. Denn diese Art der Stromerzeugung ist emissionsarm und schont die Ölressourcen. Elektrofahrzeuge tragen dazu bei, dass es in Zukunft mehr Strom aus nachhaltigen Quellen und ein stabileres Stromnetz geben wird. Grund dafür ist das sogenannte ,,Vehicle to Grid″-Modell. Solar- und Windenergie geht mit einer unregelmäßigen Stromproduktion einher, aus diesem Grund braucht es neue Speicheroptionen, damit überschüssige Energie nicht verloren geht. E-Fahrzeuge eignen sich, vor allem nachts, sehr gut als lokaler Speicher, der bei Bedarf Strom ans Netz abgeben kann. (Vgl. Canzler, Knie 2011, S. 113–114) 

Wozu braucht es neue Formen des Antriebs? 

Es führt keine Möglichkeit daran vorbei, von Erdöl als Energieträger wegzukommen, es braucht neue Antriebsformen. Denn der Klimawandel befindet sich derzeit in vollem Gange, weltweit leiden Regionen unter den Folgen. Verursacht wird der Klimawandel durch Kohlenstoffdioxid (CO2), das sogenannte Treibhausgas wird bei der Verbrennung von Kohle, Öl oder Gas freigesetzt und trägt zur Klimaerwärmung bei. Der Kraftfahrzeugverkehr trägt einen wesentlichen Teil zum CO2-Gehalt in der Atmosphäre bei, fast 15 % des weltweiten Kohlenstoffdioxid entsteht durch den Straßenverkehr.
Der Grund dafür ist, dass konventionelle Antriebe, im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen, nicht ohne Erdöl auskommen. (Vgl. Canzler, Knie 2011, S. 109)

Auch in den nächsten Jahren werden konventionelle Antriebe die Märkte dominieren, weswegen es sinnvoll ist, die Autos weiterhin zu optimieren. Dennoch bleibt Erdöl, ein endlicher Rohstoff, dessen Reserven, selbst bei Autos mit geringerem Verbrauch, nur noch gestreckt werden können. Das Erdöl wird zudem immer teurer, knapper und ist schwerer zu fördern.

Ökologische Vorteile des Elektroautos 

Die Lautstärke von Elektrofahrzeugen 

Lärm ist eine schwerwiegende und dennoch die am meisten unterschätzte Umweltbelastung. Abgesehen von Gehörschäden löst Lärm im Körper Stresshormone aus, die Diabetes, Fettsucht sowie Herz-Kreislauferkrankungen begünstigen. Weitere Folgen sind Schlafstörungen und psychische Beeinträchtigungen. (Vgl. Knoflacher 2009, S.96) Bei hohen Geschwindigkeiten kann man keine wirklichen Unterschiede zwischen Elektroautos und herkömmlichen Fahrzeugen feststellen. In der Lautstärke unterscheiden sich die Fortbewegungsmittel erst bei Geschwindigkeiten unter 25 km/h, da hier der Motor ausschlaggebend für den Lärmpegel ist. In Wohngegenden oder an Ampeln sind Elektroautos zwar leiser, haben aber nur ein geringes Lärmminderungspotenzial. Eine massive Lärmentlastung können Stromer in Bezug auf Nutzfahrzeuge wie Busse oder bei Motorrädern oder Mopeds erbringen, da diese Fahrzeuge überwiegend innerorts fahren und dort häufig abbremsen müssen. (Vgl. Gerhard 2018) 

Elektroantriebe sind vor Ort emissionsfrei 

Einer der problematischsten Stoffe, die durch Autos mit Verbrennungsmotor entstehen, sind Stickstoffdioxide (NO2). Vor allem in Städten, in denen es eine hohe Konzentration in der Atemluft gibt, leiden Menschen unter Bronchitis, Asthma oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Elektroautos können genau diesem Gesundheitsrisiko entgegenwirken. Da reine Elektrofahrzeuge keinen Auspuff besitzen, verursachen sie während des Fahrens keine Treibhausemissionen oder Feinstaub. Laut der CARB-Gesetzgebung, einer Regierungskommission aus Kalifornien, sind Elektrofahrzeuge als ,,Zero Emission Vehicle″ einzustufen. Bezogen wird sich hierbei aber nur auf die Emissionen vor Ort, man spricht hier von der ,,Tank to Wheel″ (vom Tank zum Rad)-Beurteilung, da die Energieherstellung nicht miteinbezogen wird. (Vgl. Karle 2015, S.21) 

Wie nachhaltig sind Elektrofahrzeuge wirklich? 

Genauso wie bei Autos mit Verbrennungsmotor muss bei der Bewertung der Klimaverträglichkeit von Elektrofahrzeugen der Ausstoß an Emissionen durch die Art der Strombereitstellung miteinbezogen werden, da es beim Klimawandel letztendlich keine Rolle spielt, wo die Emissionen entstehen, sondern wie groß diese insgesamt sind. Man spricht hier von der ,,Well-to-Wheel‘‘-Beurteilung (,,Quelle zum Rad‘‘). Zusätzlich fließen drei Faktoren in die Ökobilanz mit ein: die Herstellung, die Nutzungsphase des Autos und die anschließenden Möglichkeiten der Wiederverwertung der einzelnen Bestandteile. (Vgl. Karle 2015, S.22) 

Herstellung der Fahrzeuge 

Den größten Beitrag zum ökologischen Fußabdruck des Elektroautos leistet die Herstellung des Fahrzeugs. Während der Produktion entstehen 15-70 % mehr Emissionen, als bei der Herstellung eines konventionellen Autos. Der Anteil ist abhängig von der Größe des Autos. Während ein kompakterer Wagen wie der Nissan Leave mit ungefähr 30 kWh 1,5 Tonnen an CO2 erzeugt, sind es bei einem Tesla Modell S mit 100 kWh 6 bis 17.5 Tonnen CO2. (Vgl. Kristensson 2017)

Während der Stahlherstellung des Autos wird eine große Menge an Feinstaub freigesetzt. Die Menge an CO2, die dabei entsteht, ist allerdings kaum höher als bei herkömmlichen Autos. Die meisten Emissionen entstehen bei der Herstellung des Akkus, denn für die Akkus benötigt man vor allem Lithium, Kobalt, Grafit und Nickel. Die Gewinnung dieser Rohstoffe ist nicht nur gefährlich, sondern belastet die Umwelt stark. Pro Tonne gewonnenen Lithiums verdunsten beispielsweise 2.000 Tonnen Grundwasser. Dem entgegenwirken soll die Wiederverwertung von alten Antriebsbatterien, in Zukunft sollen 40 % des Bedarfs an Lithium durch Recycling gedeckt werden. Das Projekt ,,LithoRec II″ förderte hierfür zum Beispiel die Entwicklung einer recyclebaren Lithium-Ionen-Batterie. 

Auch in Bezug auf Ladezyklen und Leistungsfähigkeit gibt es deutliche Verbesserungen, die sich positiv auf die Klimabilanz der Fahrzeuge auswirkt. Ein positiver Aspekt ist zusätzlich, dass viele Hersteller Wert darauf legen, die CO2-Bilanz auch für die Produktion zu verringern. Beispielsweise konnte VW den Energieverbrauch von 2010 bis 2013 um 10 % verringern und garantiert, diesen bis 2050 um weitere 40 % zu drosseln. (Vgl. Stegmaier 2019) 

Nutzungsphase 

Wie viele Kilometer ein Elektroauto fahren muss, um den anfänglichen Nachteil auszugleichen, ist maßgeblich von zwei Faktoren abhängig, dem Volumen der Antriebsbatterie und vom jeweiligen Strom-Mix. In den USA legt der Durchschnittsbürger circa 20.000 km im Jahr zurück. Unter der zusätzlichen Betrachtung des Durchschnitts-Strommix in den USA, der zu 17,1 % aus erneuerbaren Energien besteht, lässt sich folgendes Ergebnis ermitteln. (Vgl. Kristensson 2017)

Allein durch den Herstellungsprozess liegt der CO2-Verbrauch eines Verbrenners bei circa                10 Tonnen an CO2, während es bei einem Elektroauto mit einer Akkuleistung von 30 kWh15,3 Tonnen sind und bei einer Akkukapazität von 100 kWh 27,7 Tonnen an CO2. Das E-Auto mit der Akkukapazität von 30 kWh würde schon nach 2 Jahren eine bessere Ökobilanz als das Auto mit Verbrennungsmotor aufweisen, bei dem 100 kWh Akku wären es 6 Jahre. (Vgl. U.S Department of Energy 2019) Der Strom-Mix kann von Ort zu Ort stark variieren, aus diesem Grund ist es auch wichtig, den Standort des verwendeten Stromers zu betrachten.

In einem Staat wie Idaho, mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien, würde das Elektroauto mit der niedrigeren Akkukapazität schon nach 1,1 Jahren weniger Emissionen als Benziner oder Diesel-Autos verbrauchen, bei einer Akkukapazität von 100 kWh wären es ungefähr 3,6 Jahre. Im Gegensatz dazu würde es in West Virginia, wo der Strom hauptsächlich aus Kohlekraftwerken stammt, bei der 30 kWh Akkukapazität 5,4 Jahre dauern und beim E-Auto mit 100 kWh Akkukapazität über 17 Jahre. (Vgl. Kristensson 2017)

Auch beim deutschen Strom-Mix, der zu circa 30 % aus erneuerbaren Energien besteht, schneidet das Elektroauto besser ab, selbst bei einem vergleichsweise sparsamem Dieselauto liegt der CO2-Vorteil des Elektrowagens bei 16 % und gegenüber einem Benziner sogar bei 27 %. Wenn erneuerbare Energie weiterhin gefördert werden, wovon man ausgehen kann, wird die Klimabilanz für Elektroautos noch um einiges besser werden. (Vgl. BMU 2019, S.7) 

Entsorgung und Wiederverwertung

Angesichts der Ressourcenknappheit spielt die Qualität der recycelten Akkubestandteile eine noch viel größere Rolle als nur die Anzahl der Teile, die wiederverwendbar sind, denn die aus dem Akku wiederverwendeten Ressourcen müssen batteriefähig bleiben. Laut Tesla und Umicore kann eine nachhaltige Rückverwertung zu einer Emissionsverringerung von bis zu 70 % führen. (Vgl. Romare, Dahllöf 2017) Bislang ist ein nachhaltiger Kreislauf von Antriebsbatterien zu teuer, da der Prozess aufgrund der Vielzahl an Inhaltsstoffen, welche die Demontage sehr kompliziert machen, zu aufwendig ist.

Hinzu kommt, dass es bislang keine vereinheitlichte Elektroautobatterie gibt, die den Vorgang vereinfachen könnte. Deshalb werden allein in Europa auch bis zu 30 % des Elektroschrotts inklusive des Akkus illegal exportiert. Tatsächlich ist es aber möglich, das Lithium in den Akkus sowie Metalle wie Nickel oder Kobalt nahezu vollständig und in batteriefähiger Qualität aus den Autobatterien zu gewinnen. Das Förderprojekt ,,LithoRec″-Recycling von Lithium-Ionen-Batterien″ arbeitet seit 2012 daran, die Lithium-Gewinnung zu vereinfachen und die Rückgewinnung immer effizienter zu gestalten. (Vgl. Becker 2018) 

Fazit 

Fokussiert man sich ausschließlich auf die Reichweite und den Antrieb, werden auch in den nächsten Jahren Autos mit Verbrennungsmotor den Markt dominieren. Tatsächlich sollte aber der Umweltschutz in Anbetracht des voranschreitenden Klimawandels vorranging sein. Selbst bei der Nutzung von Mix-Strom haben Elektroautos einen niedrigeren CO2-Verbrauch als Verbrenner. Doch damit Elektroautos keinerlei Belastung für die Umwelt darstellen, müssen die festgelegten Klimaziele auch tatsächlich umgesetzt werden. Ein Verbot von neuen Benzin- und Dieselautos könnte die Emissionen auf Dauer reduzieren, denn solange Elektrofahreuge und Autos mit Verbrennungsmotor gleichzeitig fahren, werden Emissionen nur minimal reduziert.

In Hinblick auf die Zukunft muss vorrausschauend gehandelt werden. Damit man in 30 Jahren nicht vor dem Problem steht, dass die Lithium-, Nickel- und Kobaltreserven, wie das Erdöl heutzutage, bald aufgebraucht sein werden. Es muss jetzt schon intensiv an Möglichkeiten des Recyclings gearbeitet werden.

Durch das Elektroauto allein wird der Straßenverkehr nicht klimaneutral, denn E-Fahrzeuge sind nur dann wirklich sinnvoll, wenn sie ausschließlich durch regenerativen Strom betrieben werden. Bislang konnte das Stromnetz noch nicht so weit ausgebaut werden, wie es nötig wäre, um Elektrofahrzeuge emissionsfrei fahren zu können, doch wie die Geschichte zeigt, konnten durch Druck immer wieder besondere Leistungen erbracht werden. (Vgl. Knie, Canzler 2011, S.113)

Elektromobilität zu fördern, bedeutet zusätzlich den Einstieg ins Zeitalter erneuerbarer Energien, so tragen die Fahrzeuge zusätzlich zum Umweltschutz bei. Anstatt immer nur das Referenzobjekt zu betrachten, muss klar sein, dass Elektromobilität ein sehr breites Spektrum an Möglichkeiten bietet. Durch Elektromobilität werden neue Dienstleistungen zu einem leistungsstarken Verbund zusammengeschlossen. Bus und Bahn können zum Beispiel mithilfe von E-Scooter oder Pedelecs erreicht werden. Jedes zusätzliche Angebot im öffentlichen Verkehr bedeutet mehr Flexibilität und kann so auch private Autobesitzer erreichen. Kostenbezogene Probleme können durch Carsharing gelöst werden und machen das Elektroauto für breite Kreise der Bevölkerung finanzierbar.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Elektroautos, solange sie immer weiter optimiert werden, eine zukunftsfähige Form der Mobilität darstellen, da sie die Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern möglich machen. Sie stellen eine Chance dar, auch in Zukunft die individuelle Mobilität zu bewahren und dabei auf die Mobilitätsbedürfnisse der Gesellschaft eingehen zu können. 

Literaturverzeichnis
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