„Batterien aus Elektrofahrzeugen sind eine ökologische Katastrophe.“
Autor/in: Studierender Wintersemester 2024/25
Ökobilanz von Batterien für Elektrofahrzeuge: Herstellung, Nutzung und Verwertung
Die Umweltauswirkungen von Batterien in Elektrofahrzeugen (EVs) werden häufig kritisch diskutiert. Eine genaue Bewertung erfordert eine Lebenszyklusanalyse, die die Phasen Herstellung, Nutzung, Zweitnutzung, Recycling umfasst. Diese umfassende Betrachtung ist entscheidend für eine fundierte Bewertung der Umweltbilanz von EV-Batterien. Der erste Schritt in diesem Kreislauf ist die Herstellung, die neben einem hohen Energieaufwand auch durch einen intensiven Rohstoffeinsatz gekennzeichnet ist.
Herstellung und Rohstoffeinsatz
EV-Batterien bestehen meist aus Lithium-Ionen-Zellen und können Zusammensetzungen von z. B. Lithium-Mangan-Oxid (LiMn2O4) oder Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (LiNi0,33Co0,33Mn0,33O2) haben. Ein typisches EV-Batteriesystem enthält dabei mehrere wertvolle Metalle, darunter Lithium (3,5 kg), Nickel (10,9 kg), Kobalt (10,9 kg) und Mangan (9,8 kg).[1, 2] Die Gewinnung dieser Rohstoffe, insbesondere von Lithium, ist energieintensiv und umweltbelastend. Der Prozess umfasst das Abpumpen von lithiumhaltigen Wasser (Brine), chemische Reinigungen und das Rösten mit Manganoxid, wobei Schadstoffe wie Feinstaub (PM10), Stickoxide (Nox) und Schwefeldioxid (SO2) freigesetzt werden.[2] Neben Metallen enthalten EV-Batterien auch komplexe Elektrolyte, die ein späteres Recycling erschweren. Die Herstellung selbst bleibt aufgrund des hohen Energie- und Rohstoffbedarfs ein wesentlicher Faktor für die Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen.[2]
Nutzung und Emissionseinsparungen
Während der Nutzung kompensieren Elektrofahrzeuge einen Großteil der Emissionen aus der Herstellung. Eine durchschnittliche EV-Batterie hat eine Lebensdauer von ca. 180.000 km oder 15 Jahren. Nach dieser Lebensdauer haben die Batterien noch etwa 70 % ihrer ursprünglichen Kapazität. Bei guter Wartung kann die Batterie auch länger genutzt werden.[3] Im Vergleich zu herkömmlichen Benzin- oder Dieselfahrzeugen verursachen Elektrofahrzeuge während ihres Einsatzes deutlich weniger Emissionen – rund 97 % weniger im Vergleich zu Benzinern und 70 % weniger im Vergleich zu Dieselfahrzeugen. Diese Einsparungen helfen, die Umweltbelastung durch die Herstellung auszugleichen. Der Nutzen einer Batterie endet jedoch nicht zwangsläufig mit der Fahrzeugnutzung.[4]
Zweitnutzung und Recycling
Nach der Nutzung in Fahrzeugen können EV-Batterien, deren Kapazität auf ca. 70 – 80 gesunken ist, als stationäre Energiespeicher genutzt werden. Diese „Second-Life“-Anwendungen unterstützen die Integration erneuerbarer Energien durch den Ausgleich von Schwankungen in der Energieerzeugung und verlängern die Nutzungsdauer der Batterien erheblich.[3] Nach der Zweitnutzung wird das Recycling wichtig, um wertvolle Metalle wie Lithium, Nickel und Kobalt zurückzugewinnen und die Umweltbelastung durch den Rohstoffabbau zu reduzieren. Das Recycling ist jedoch technisch komplex, da die Zell- und Materialzusammensetzungen stark variieren. Effiziente Verfahren sind oft kostenintensiv und bisher nur im Labormaßstab verfügbar, aber entscheidend für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft.[3]
Fazit: Ökobilanz und Potenziale
In der Gesamtbetrachtung zeigt die Ökobilanz, dass die Umweltvorteile von EV-Batterien die Belastungen aus Herstellung und Verwertung überwiegen können. Die Umweltbelastung eines Elektrofahrzeugs liegt langfristig deutlich unter denen eines Verbrenners.[3] Technologische Fortschritte bei Batterien und Recyclingverfahren sowie eine mögliche Stromversorgung aus erneuerbaren Energien könnten die Umweltbelastung weiter reduzieren. Die Einsparung von CO2-Emissionen und die Möglichkeit der Zweitnutzung zeigen, dass EV-Batterien trotz der Herstellungsemissionen langfristig einen Beitrag zur Umweltentlastung leisten können. Somit ist die Umweltbilanz von Elektrofahrzeugbatterien bei effizienter Nutzung und Recycling letztlich positiv.
Quellen:
[1] J. Diekmann, C. Hanisch, L. Froböse, G. Schälicke, T. Loellhoeffel, A.-S. Fölster, A. Kwade: Ecological Recycling of Lithium-Ion Batteries from Electric Vehicles with Focus on Mechanical Processes. Journal of The Electrochemical Society. 2016, 164 (1), S. A6184.
[2] D. A. Notter, M. Gauch, R. Widmer, P. Wäger, A. Stamp, R. Zah, H.-J. Althaus: Contribution of Li-Ion Batteries to the Environmental Impact of Electric Vehicles. Environ. Sci. Technol. 2010, 44 (17), S. 6550 – 6556
[3] C. Aichberger, G. Jungmeier: Environmental Life Cycle Impacts of Automotive Batteries Based on a Literature Review. Energies. 2020, 13 (23).
[4] P. K. Das, M. Y. Bhat, S. Sajith: Life cycle assesment of electric vehicles: a systematic review of literature. Environmental Science and Pollution Research. 2024, 31 (1), S. 73 – 89.