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Forscher ermitteln Ökobilanz von Lithium-Ionen-Akkus für Elektroautos

Wie umweltverträglich die Herstellung, der Betrieb und die Entsorgung der Antriebsbatterie von Elektrofahrzeugen sind, war bislang nicht bekannt. Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)-Forschende haben nun erstmals den so genannten ökologischen Fußabdruck für die Lithium-Ionen-Batterie berechnet. Und der Fußabdruck fällt laut Angaben der Forscher geringer aus als befürchtet. In anderen Worten heiße das, dass ein herkömmliches Auto maximal vier Liter Benzin auf 100 Kilometer verbrauchen dürfe, um ähnlich umweltverträglich zu sein, wie moderne Elektroautos.

Die Umweltauswirkungen batteriebetriebener Autos mit denjenigen konventionell angetriebener Autos zu vergleichen, ist nicht einfach. Denn es ist nicht genau bekannt, wie stark Herstellung, Nutzung und Entsorgung der elektrischen Energiespeicher die Umwelt belasten. Nun hat ein Empa-Team die Ökobilanz von Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) genau untersucht. Betrachtet wurde eine chemisch verbesserte (laut Autoren umweltverträglichere) Version des bei solchen Fahrzeugen aktuell am häufigsten eingesetzten Typs. Die Studie zeigt, so der Empa-Bericht, folgendes: "Stammt der Strom nicht allein aus Wasserkraft, dann ist es, genau wie bei Autos mit konventionellen Verbrennungsmotoren, vor allem der Betrieb der Autos, der die Umwelt belastet - je nachdem, welcher Strommix für das Laden der Batterien benutzt wird. Die Li-Ion-Batterie selbst hat dagegen einen geringen Einfluss auf die Ökobilanz der Elektroautos - entgegen ursprünglicher Befürchtungen, die Herstellung der technisch aufwändigen Batterien könnte den Vorteil des Elektroantriebs wieder wettmachen."

Laut Forscher haben sich Li-Ion-Akkus als Energiespeicher durchgesetzt, weil sie im Vergleich zu Blei-Akkus und solchen mit Nickel-Metallhydriden (NiMH) leichter sind und mehr Energie speichern können. Wie umweltfreundlich diese Akkus aber nun sind, damit haben sich nun Forschende der Empa-Abteilung "Technologie und Gesellschaft" beschäftigt. 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 hätten die Forschenden bewusst ungünstige Annahmen getroffen: 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 (www.ecoinvent.org). 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 - nach Abgasnorm Euro 5 - eingesetzt, das im neuen Europäischen Fahrzyklus (NEDC) durchschnittlich 5,2 Liter auf 100 Kilometer verbraucht.

Die Studie zeigt, 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 (ATZonline berichtete über eine Studie zu Lithium-Vorkommen). "Lithium-Ionen-Akkus sind also nicht so schlecht wie bisher angenommen", sagt Dominic Notter, Mitautor der Studie, die soeben im Fachjournal "Environmental Science and Technology" publiziert wurde.

Anders sieht es dagegen für den Betrieb des Elektromobils über eine erwartete Lebensdauer von 150.000 Kilometer aus: Die größte Umweltbelastung verursacht das regelmäßige Laden der Batterie. Lade man einen in Europa üblichen Strom-Mix aus Atom-, Wasser- und Kohlekraftwerken, werde die Umwelt dreimal mehr belastet als durch den Li-Ion-Akku an sich, erklären die Forschenden. Hier lohne es sich, 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.

Daher lautet die Bilanz der Empa-Forschenden: Ein Benzinauto müsste zwischen drei und vier Liter auf 100 Kilometer verbrauchen, um etwa gleich umweltfreundlich zu sein wie das untersuchte, mit europäischem Strom-Mix aufgeladene Li-Ion-Elektroauto.
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