Elektromobilität – Problem oder Lösung?

Elektromobilität – Problem oder Lösung?

Wo liegen derzeit noch die Probleme der Elektromobilität? Elektroautos haben einen schlechten Ruf betreffend der Ökobilanz. Ein weiters Problem der Elektromobilität ist nach wie vor die eingeschränkte Reichweite und, dass das Aufladen (Tanken) länger dauert als beim Benzin- oder Dieseltanken. Hingegen sind die laufenden Kosten bei Elektrofahrzeugen deutlich geringer: Bei einem E-Fahrzeug kann mit Kosten von rund € 3,60/ 100 km (bei Haushaltsstrom € 0,2/kWh) gerechnet werden. Ein Dieselfahrzeug hingegen verbraucht rund € 6/ 100 km (bei € 1/Liter).

1. Staus Quo der Elektromobilität:

Der Anteil der neu zugelassenen E-Pkw hat in Österreich in den ersten vier Monaten des Jahres 2020 einen neuen Rekordwert erreicht. 4,5 Prozent der Neuzulassungen fahren ausschließlich mit Strom. Bei den Bundesländern hat Vorarlberg mit 6,2 Prozent die Nase vorne[1].

Beim Gesamtbestand ist der Anteil der E-Pkw aber noch immer sehr niedrig: Insgesamt gab es mit Ende April 2020 in Österreich rund 32.200 reine E-Pkw. Das sind nur 0,6 % aller Pkw.

2. Können wir in Österreich den Strom für die Elektroautos produzieren?

Würden wir in Österreich alle Benzin und Dieselfahrzeuge durch Elektrofahrzeuge ersetzen, würde der gesamte Strombedarf um rund 20 % ansteigen. Ein zusätzlicher Strombedarf von rund 15 TWh ausschließlich für Elektromobilität wäre erforderlich.

Photovoltaik wird eine bedeutende Rolle bei der Erreichung der nationalen Klima- und Energieziele im Strombereich einnehmen. Um 15 TWh elektrische Energie aus PV zu erzeugen sind PV-Anlagen mit einer Leistung von 13.563 MWp erforderlich. Anmerkung: 2018 waren 1.438 MWp verbaut. Somit müsste sich die installierte PV-Leistung etwa verzehnfachen! Oder pro Jahr rund 1.200 MWp neu hinzukommen. Der aktuell erwartete Ausbau liegt derzeit bei etwa 250-350 MWp pro Jahr[2]. Aus dieser Studie geht hervor, dass sich bei den derzeitigen Rahmenbedingungen bis 2030 etwa weitere 4 TWh an Gebäuden (Dächer und Fassaden) in Österreich realisieren lassen. Das bedeutet, dass zusätzlich zu den Dachflächen noch Freiflächen erforderlich sind, um diese PV-Anlagen realisieren zu können.

Das oft strapazierte Argument, dass die Elektrofahrzeuge das Stromnetz zum Kippen bringen kann auch entschärft werden. Vorausgesetzt nicht alle Fahrzeuge wollen zeitgleich geladen werden Aber das ist auch bei Benzin und Diesel nicht der Fall! Würden alle ÖsterreicherInnen gleichzeitig alle ihre Haarföns in Betrieb nehmen, wäre das ebenfalls sehr belastend für das österreichische Stromnetz – aber auch das ist nicht der Fall. Dieses theoretische Problem kommt praktisch nicht vor.

Auch die Benzin – und Dieselherstellung (z.B. siehe Raffinerie der ÖMV) benötigt große Mengen an elektrischer Energie. Diese dann freiwerdende Kapazität könnte direkt für die E-Mobiltät eingesetzt werden.

3. Problem: Ökobilanz bei Elektroautos

Elektroautos haben einen schlechten Ruf betreffend der Ökobilanz. Zahlreiche Studien aus der jüngsten Vergangenheit behaupteten, dass Elektroautos schlechter für das Klima sind als Benzin- oder Dieselautos. Die meisten Studien haben mit veralteten Werten gerechnet, oder haben sehr spezielle Anwendungen verallgemeinert dargestellt. Hier wurde beispielsweise eine sehr große 100 kWh Batterie dargestellt (siehe „Schwedenstudie“). Diese Studien wurden aber nach und nach widerlegt und genau das Gegenteil behauptet.  Aber diese Entgegnungen gehen in der allgemeinen Wahrnehmung unter. In den Köpfen zurück bleibt die Erstbehauptung.

Ein weiteres Problem bei allen Studien ist die große Schwankungsbreite der Ergebnisse! Abhängig davon wer der Auftraggeber war und welche Annahmen zur Ausgangslage getroffen wurden, kommen unterschiedliche Ergebnisse zu Stande. Daher ist ein objektiver Vergleich der Studien nur schwer möglich und man muss sehr genau auf die Details achten.

Fakt ist, dass die Herstellung von Batterien einen ökologischen Rucksack verursachen, welcher erst im laufenden Betrieb wieder kompensiert werden kann. So verursacht die Herstellung des Autos (ohne Batterie) etwa 7 Tonnen CO2Äq. Die Herstellung der Batterie verursacht nochmals einen ökologischen Rucksack von 8-9 Tonnen CO2Äq..

Im laufenden Betrieb kommen die Vorteile der Elektromobilität zum Tragen. Erst entlang eines gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeuges entsteht ein ökologischer Vorteil. Entscheidet ist mit welchem Strom das Fahrzeug geladen wird. Bei 100 % erneuerbarem Strom kann das E-Fahrzeug klimaneutral betrieben werden.

Laut Umweltbundesamt verursachen E-Pkw in ihrer Gesamtbilanz inklusive Fahrzeug- und Batterieherstellung sowie Stromerzeugung pro Fahrzeugkilometer 110 Gramm CO2Äq, wenn der heimische Strom-Mix verwendet wird. Wird ausschließlich Strom aus erneuerbarer Energie getankt sinken die Emissionen um fast die Hälfte auf durchschnittlich 59 Gramm CO2Äq.

Diesel- und Benzin-Pkw verursachen mit durchschnittlich 248 Gramm CO2Äq rund fünfmal so hohe Emissionen.

Das bedeutet, dass ein Elektroauto welches ausschließlich mit erneuerbarem Strom „getankt“ wird, ab einer Kilometerleistung von 48.000 km ökologisch besser ist als ein Diesel- oder Benzinauto. Wenn das E-Auto mit konventionellem Strom (Österreichischer Strommix) gefahren wird, liegt dieser Grenzwert bei 65.000 km.

Aber auch hier muss berücksichtigt werden, dass die CO2-Belastung einer Batterie im Wesentlichen von der Produktion der Batterie abhängt, bzw. wie umweltfreundlich die Produktion erfolgt und wie groß die Batterie ist. Je kleiner die Batterie ist, desto besser ist der ökologische Rucksack. Große Strom- SUV sind betreffend der Umweltbilanz noch schlechter als Diesel SUV. Bei kleineren Fahrzeugen sind die Elektrofahrzeuge den benzin- und Dieselfahrzeugen überlegen.

Die o.a. Zahlen stellen aber nur eine Momentaufnahme dar. Die Produktionsprozesse der Industrie werden ständig verbessert. In einigen Jahren wird sich die Situation deutlich hin zum Elektroauto noch weiter verbessern.

Die Elektromobilität dient oft auch als Auslöser für eine Diskussion betreffend der Rohstoffverfügbarkeit und soziale Verträglichkeit unseres täglichen Lebens. Aber – die Elektromobilität ist nicht alleine für viele menschengemachte Probleme verantwortlich! Macht aber deutlich, dass viele unserer täglichen Gewohnheiten und der aufgebaute Luxus der westlichen Welt auf Kosten armer Länder und auf Kosten der Klimaverschmutzung basiert. Wenn die Elektromobilität hier als Transformator für eine klimaschonende und sozial gerechtere Zukunft dient, ist mir persönlich das sehr recht. Eines darf dabei aber nicht vergessen werden – Elektromobilität steht nur als Stellvertreter für viele andere Problembereiche unseres täglichen Lebens im Rampenlicht.

Die Batterie ist das Hauptproblem!

Wie oben angeführt ist das Hauptproblem betreffend der Ökobilanz eines Elektroautos die Batterie. Bei der Herstellung der Batterien entsteht eine Umweltbelastung. Eine 2019 erschienene Studie beziffert den CO2Äq -Ausstoß bei der Herstellung des am häufigsten verwendeten Akku-Typs (Lithium-Ionen Akku) auf etwa 61 bis 106 kg CO2Äq /kWh. Abhängig von verschiedenen Faktoren, wie z.B. dem Strommix für die Batterie-Herstellung liegt die Spanne laut einer älteren Studie sogar zwischen 38 und 356 kg CO2Äq /kWh. Hier gibt es noch ein enormes Verbesserungspotential um diese CO2-Emissionen bereits bei der Produktion zu reduzieren.

Was sind die problematischen Bestandteile der Batterie?

Ein weltweiter Wettkampf um die kostbaren Batterierohstoffe hat begonnen. Verschiedene Rohstoffe sind knapp, und ihr Abbau teilweise langwierig und heikel. Immer wieder wird in diesem Zusammenhang von einem Engpass der „Seltenen Erden“ gesprochen. Aber „Seltene Erden“ kommen in modernen Autobatterien gar nicht vor!

Lithium und Kobalt gelten als Schlüsselelemente der Elektromobilität und stecken in den Lithium-Ionen-Akkus.

Zahlreiche Forschungseinrichtungen suchen nach umweltschonenden und günstigeren Alternativen zu Lithium und Kobalt Eine Alternative sehen die Wissenschaftler hier in Batterien, die auf Natrium basieren. Natrium, kommt als Natriumchlorid oder Karbonat fast tausendmal so häufig in der Erdkruste vor und kann leichter und umweltschonender abgebaut werden als Lithium.

Vergleich: Ein Vergleich macht deutlich wie in der Öffentlichkeit Ressourcenknappheit diskutiert wird und wohin Verantwortlichkeiten verschoben werden:

  • Die Menge an Blei einer herkömmlichen 12 V- Autobatterie ist etwa gleich groß wie die Menge an Lithium welche in einer Lithium-Ionenbatterie eines üblichen Elektroautos benötigt wird.
  • Für 1 kg Rindfleisch wird gleich viel Wasser benötigt wie für die Herstellung einer E-Autobatterie. Forschungsprojekte arbeiten an der Lithiumgewinnung ohne Wasserbedarf. Bei der Rindfleischproduktion wird das nie der Fall sein!

Lithium: Es gibt grundsätzlich kein wirkliches Rohstoffressourcenproblem bei Lithium. Allerdings werden für den Lithiumabbau große Mengen Wasser benötigt. Allerdings wird hier kein Trinkwasser sondern ungenießbares Salzwasser eingesetzt. Für die Herstellung von einer Tonne Lithiumsalz werden zwei Millionen Liter Wasser benötigt.

Ausgetrocknete Salzseen in Bolivien sind derzeit die bedeutendste Lithiumquelle. Weitere große Lithiumvorkommen existieren auch noch in Chile, China, Argentinien und Australien.

Kobalt: Als weitaus kritischer bewerten Wissenschaftler die Kobaltreserven. Obwohl große Mengen in der Erde schlummern, ist die Verfügbarkeit vor allem geographisch begrenzt. So wird derzeit mehr als die Hälfte des weltweit geförderten Metalls in Minen zutage gefördert, die in Kongo liegen, einem seit Jahren von Bürgerkriegen zerrissenen Land. Ein soziales Problem stellt hier auch die Kobaltgewinnung durch die Kinderarbeit dar.

Auch hier wieder ein Vergleich: Kobalt wird aber auch in vielen anderen Bereichen der Industrie eingesetzt. Wer konsequent auf Kobalt verzichten will muss auch auf Lacke, das Fliegen mit Flugzeugen und auf konventionelle Stromerzeugung verzichten. Für viele dieser Technologien ist Kobalt für den Produktionsprozess erforderlich.

Herzlichst

Karl Puchas, Feldbach im Juli 2020

[1] Quelle: Statistik Austria, VCÖ 2020

[2] https://oesterreichsenergie.at/positionen-standpunkte/studie-photovoltaik-ausbau-in-oesterreich.html