Sind Elektrofahrzeuge schlecht für die Umwelt?

Als die ersten Elektroautos auf den Markt kamen, war die Batterie, die den Elektromotor mit Energie versorgte, viel kleiner und weniger effizient als die Geräte, die heute in Elektroautos eingebaut sind.

Der Nissan Leaf beispielsweise kam 2010 mit einer 24-kWh-Batterie auf den Markt. Heutzutage sind Elektroautos viel fortschrittlicher und verfügen oft über größere Batterien mit einer enormen Kapazität - der Volkswagen ID 3 hat eine 77-kWh-Batterie, der Mercedes EQS SUV hat eine riesige 118-kWh-Einheit und der GMC Hummer EV hat 247-kWh.

Eine EV-Batterie ist der Batterie in Ihrem Telefon oder Laptop nicht unähnlich, nur dass sie viel größer und haltbarer ist und größeren Temperaturschwankungen standhält.

Ähnlich wie bei einem Smartphone verliert auch der Akku eines Elektroautos an Kapazität und erreicht schließlich das Ende seiner Lebensdauer. Allerdings ist diese Lebensdauer weitaus länger als die eines Smartphones; ein Akku eines Elektroautos hält normalerweise zwischen 10 und 20 Jahren.

Aber was passiert mit einer Elektroauto-Batterie, wenn sie das Ende ihres Lebenszyklus erreicht hat? Hier werfen wir einen Blick darauf, wie Elektroauto-Batterien hergestellt werden, welche Materialien sie verwenden, wie das Paket recycelt und wiederverwendet werden kann und ob sie wirklich so schlecht für die Umwelt sind, wie manche behaupten.

Woraus besteht eine EV-Batterie?

Die große Mehrheit der Elektroautos verwendet Lithium-Ionen-Batterien, die aus vier Hauptkomponenten bestehen: Kathode, Anode, Elektrolyt und Separator.

Diese Komponenten ermöglichen elektrochemische Reaktionen in der Batterie, die den Strom für den Elektromotor erzeugen, der die Räder antreibt.

Die Batterie eines Elektroautos ist jedoch nicht nur eine große Einheit. Sie besteht aus Hunderten von Zellen, die zu einem Modul gruppiert und dann zu einem Batteriesatz zusammengefügt werden.

Je mehr Zellen eine EV-Batterie hat, desto größer ist in der Regel ihre Kapazität und desto weiter kann sie mit einer Ladung fahren.

Ein BMW i4 beispielsweise verwendet eine 83,9-kWh-Batterie, die sich aus vier Modulen mit 72 Zellen und drei Modulen mit 12 Zellen zusammensetzt.

Neben Lithium werden in Elektroauto-Batterien auch teure Materialien wie Kobalt, Mangan und Nickel verwendet. Stahl und Aluminium werden häufig als Teil des Batteriegehäuses verwendet.  

Wie lange hält eine EV-Batterie?

Die Lebenserwartung einer EV-Batterie hängt von ihrer Größe und ihrem Typ ab, aber in der Regel sollte eine Lithium-Ionen-Batterie etwa 10-20 Jahre oder mindestens 200.000 km halten.

Man muss nicht lange suchen, um ein Elektroauto mit hoher Laufleistung zu finden, das weit über 200.000 km zurückgelegt hat. Tesla selbst gibt an, dass seine Batterien bis zu 250.000 km ohne Probleme durchhalten können.

Im Laufe der Zeit werden die Lithium-Ionen-Zellen in der Batterie nach Hunderten von Ladezyklen abgebaut. In der Tat kann eine EV-Batterie jedes Jahr bis zu 2 % ihrer Kapazität verlieren.

Und auch wenn sich eine nachlassende Batterieleistung nicht auf die Leistungsfähigkeit eines Elektrofahrzeugs auswirkt, so wird doch die Reichweite verringert.

EV-Ladepunkt

Es gibt viele Möglichkeiten, den Batterieverschleiß zu begrenzen: Das Aufladen auf 80 % ist für die meisten eine gängige Praxis, das ständige Aufladen auf 100 % führt zu einer schnelleren Entladung der Batterie.

Gleichstrom-Schnellladegeräte sind zwar praktisch zum schnellen Aufladen unterwegs, verursachen aber aufgrund ihrer höheren Ausgangsgeschwindigkeit auch einen höheren Verschleiß. Langsameres Laden, zum Beispiel mit einem 7-kW-Heimladegerät, ist besser für die Gesundheit der Batterie.

Der Erhalt der Batterie ist ebenfalls wichtig, denn der Austausch eines vollen Akkus ist teuer. Und je größer der Akku ist, desto teurer wird der Austausch.

Welche Umweltauswirkungen hat die Produktion von Elektroautobatterien?

Die Edelmetalle, die für die Herstellung von Elektroauto-Batterien benötigt werden, werden oft in komplexen und kostspieligen Verfahren abgebaut - und die Gewinnung von Materialien wie Lithium und Kobalt hat eine Reihe von Umweltauswirkungen.

Der Lithiumabbau ist ein sehr wasserintensiver Prozess, und einer Studie der Vereinten Nationen zufolge werden rund zwei Millionen Tonnen Wasser benötigt, um eine Tonne Lithium zu gewinnen.

In Ländern wie Chile, in denen Lithium häufig abgebaut wird, wird mehr als die Hälfte des Wassers in der Region für die Lithiumgewinnung verwendet.

Der Abbau von Metallen wie Nickel und Kobalt hat ebenfalls eine Reihe von Auswirkungen. In der Demokratischen Republik Kongo - wo täglich riesige Mengen Kobalt abgebaut werden - wurden Ökosysteme zerstört, der Boden wurde degradiert und die Luft- und Wasserverschmutzung hat stark zugenommen.

Die Nickelminen auf den Philippinen wurden geschlossen, um die durch das Verfahren verursachten Umweltschäden zu lindern.

Der gesamte Herstellungsprozess von Elektrofahrzeugen erzeugt ebenfalls große Mengen an CO2: Polestar hat herausgefunden, dass der Bau einer seiner 2 Limousinen 24 Tonnen CO2e (CO2-Äquivalente) verursacht, während ein verbrennungsmotorisch angetriebener Volvo XC40 während seiner Produktion 14 Tonnen CO2e erzeugt.

Wenn ein Elektroauto das Werk verlässt, verursacht es natürlich keine Auspuffemissionen, während ein Benzin- oder Dieselfahrzeug weiterhin CO2 produziert. Es ist jedoch zu beachten, dass ein E-Fahrzeug eine beträchtliche Strecke zurücklegen muss, um die bei der Produktion entstandenen Emissionen auszugleichen.

Kann eine Elektroauto-Batterie recycelt werden?

Die gute Nachricht ist, dass die meisten Materialien, die zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie verwendet werden, recycelt werden können und die Zellen im Inneren des Akkus für andere Zwecke wiederverwendet werden können.

Die Fahrzeughersteller sind in der Lage, bis zu 90 % der in den Batteriepacks enthaltenen Materialien zu recyceln. Metalle wie Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan können alle recycelt und nach ihrer chemischen Aufbereitung in der Batterieproduktion wiederverwendet werden.

Das Recyclingverfahren selbst ist kompliziert: Die Batterien müssen vollständig entladen werden, um Stromschläge bei der Zerlegung des Akkus zu vermeiden. Anschließend werden die Batterien geschreddert, um die enthaltenen Materialien zu trennen.

Abgesehen von den Materialien können die einzelnen Zellen auch recycelt und in anderen Bereichen eingesetzt werden. Jaguar zum Beispiel hat sich mit dem Generatorhersteller Pramac zusammengetan, um einen tragbaren Energiespeicher zu entwickeln, der mit gebrauchten I-Pace-Batterien betrieben wird. Die Zellen wurden aus I-Pace-Prototypfahrzeugen entnommen und dann in das Energiespeichersystem eingebaut.

Nissan verwendet auch alte Leaf-Batterien und stellt aus den Zellen tragbare Akkus her, mit denen kleine Geräte und Apparate betrieben werden können.

Warum ist das Recycling von EV-Batterien so wichtig?

Wie wir bereits erwähnt haben, ist der Abbau von Rohstoffen wie Nickel, Kobalt und Lithium äußerst umweltschädlich, ganz zu schweigen von den Kosten und der Komplexität.

Durch das Recycling einer Batterie und die Verwendung ihrer Materialien und Zellen für einen anderen Zweck wird der Bedarf an neuen Rohstoffen gesenkt. Durch das Recycling von Batterien werden nicht nur Materialien in den Kreislauf zurückgeführt, sondern auch die Auswirkungen auf die Umwelt verringert, da weniger Batterien auf Mülldeponien landen.

Regierungen und internationale Organisationen erkennen die Bedeutung des Batterierecyclings an und haben neue Vorschriften eingeführt, um die Nachhaltigkeit von Batterien zu verbessern.

So hat die Europäische Union im vergangenen Jahr angekündigt, dass die Hersteller von Elektroauto-Batterien ab 2027 90 % und ab 2031 bis zu 95 % des darin verwendeten Nickels und Kobalts zurückgewinnen müssen.

Außerdem müssen die Hersteller ab 2027 50 % des verbrauchten Lithiums zurückgewinnen, was sich bis 2031 auf 80 % erhöht.

Die Schlussfolgerung:

Die Produktion von Elektroautos ist für die Umwelt kostspieliger als der Bau eines herkömmlichen Benzin- oder Dieselfahrzeugs.

Über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs hinweg bedeutet die Abgasfreiheit eines Elektroautos jedoch, dass es weniger kumulative Emissionen verursacht, und diese können noch weiter reduziert werden, indem unsere Autos mit erneuerbarer Energie aufgeladen und mit effizienteren Herstellungsverfahren gebaut werden.

Und durch das vollständige Recycling von Elektroautos, einschließlich ihrer Batterien, können wir die potenziellen Auswirkungen, die sie nach ihrer Nutzungsdauer in einem Auto auf die Umwelt haben können, beseitigen.