Graue Energie von Lithium-Akkus für Elektroautos

Was teuer ist, braucht meist viel graue Energie bei der Herstellung und produziert dabei Kohlendioxid. Das trifft auch auf Lithium-Akkus für Elektroautos zu, wie verschiedene Ökobilanzen gezeigt haben:

Ein Schweizer Forschungsinstitut hat eine Studie erstellt, die mir sehr umfassend und sachkundig erscheint. Es werden alle Schritte, die zur Herstellung eines Lithium-Akkus erforderlich sind, detailliert bewertet. In Summe ergibt sich ein Energiebedarf (ohne erneuerbarer Energie) von 912 MJ pro Kilowattstunde Akkukapazität und ein Kohlendioxid-Ausstoß von 53 kg/kWh.^[1] Dabei wurden bewusst ungünstige Annahmen getroffen (kein Recycling, keine verwertbaren Nebenprodukte) und auch das Kohlendioxid, das bei chemischen Reaktionen während des Produktionsvorgangs entsteht, mitgezählt. Die größten Umweltbelastungen ergeben sich durch das in dem Akku verwendete Aluminium und Kupfer. Die Gewinnung von Lithium aus Salzseen kostet hingegen relativ wenig Energie. Es werden überhaupt nur 7 g Lithium für 1 kg Lithium-Akku benötigt.^[2]
In einer österreichischen Studie wird, basierend auf den verbrauchten Materialien, der CO₂-Ausstoß auf 63 kg/kWh geschätzt. Auch hier tragen vor allem die in den Akkus verwendeten Nicht-Eisen-Metalle wie Aluminium und Kupfer zum Ergebnis bei.^[3]
Rolf Frischknecht von der Schweizer Ökobilanz-Firma "ESU-Services" errechnete anhand von Daten aus einem Umweltbericht der "Maxell Corp. Japan" 123 kg/kWh.^[4]
Das deutsche Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (IFEU) rechnet mit einem CO₂-Ausstoß von etwa 125 kg/kWh.
Eine schwedische Metastudie aus dem Jahr 2017 ergab sogar 150–200 kg/kWh.
Eine 2018 veröffentlichte Studie der Münchner Forschungsstelle für Energiewirtschaft ergab 106 kg/kWh.

Um zu sehen, ob die Werte plausibel sind, rechne ich mit der Faustformel 1 € = 1 kWh graue Energie. Ein Lithium-Akku, der 5000 € kostet, verbrauchte demzufolge 5000 kWh graue Energie bei der Herstellung. Wie viel Kohlendioxid dem entspricht, ist vom verwendeten Brennstoff abhängig. Wenn ich 300 g/kWh annehme (Kohle hat mehr, Gas und Öl weniger), ergibt sich bei einem Akku-Preis von 200 €/kWh ein Kohlendioxid-Ausstoß von 60 kg/kWh. Diese Größenordnung erscheint daher glaubwürdig.

Der Akku eines Elektroautos ist auf jeden Fall ein wesentlicher Faktor bei der Energieeffizienz und dem Kohlendioxid-Ausstoß von Elektroautos. Entscheidend ist, wie viele Kilometer mit dem Akku zurückgelegt werden:

Treibt der Akku das Elektroauto 150 000 km lang an, dann ergibt sich bei einer Kapazität von 20–60 kWh ein Kohlendioxid-Ausstoß zwischen 8 und 24 g/km, wenn ich mit obigen 60 kg/kWh rechne. Das ist beinahe vernachlässigbar.
Bei nur 50 000 km wären das aber schon 24–72 g/km, die zu den Emissionen bei der Erzeugung des getankten Stroms addiert werden müssen.

Bei einer Lebensdauer von 15 Jahren müssen immerhin 47 km pro Arbeitstag zurückgelegt werden, um auf 150 000 km zu kommen.

Mit Fortschritten bei der Akkufertigung dürften sich Energiebedarf und Emissionen pro Kilowattstunde verbessern, was aber dadurch kompensiert wird, dass die Akkukapazitäten in den neueren Elektroauto-Modellen entsprechend größer werden (2011 waren 20 kWh üblich, heute sind es 60 kWh).

Mein Fazit

Es bleibt dabei:

Wer ein Auto nur gelegentlich oder nur für kurze Strecken braucht, sollte dem Klima zuliebe kein Elektroauto kaufen!
Echte Umweltschützer, die viele unvermeidbare Autokilometer haben, sollten – wenn überhaupt – ein Elektroauto mit kleinem Akku kaufen. Das Elektroauto darf aber kein Zweitwagen sein, wenn ein Verbrenner eigentlich ausreichen würde (und natürlich sollen sie auch das Elektroauto möglichst oft stehen lassen, denn durch unnötige Fahrten wird die Umweltbilanz nicht besser).
Wer eine hohe Reichweite haben will, erreicht kaum eine gute Klimabilanz und bleibt besser beim Verbrenner. Der Nutzer müsste schon viele unvermeidbare Fernfahrten haben und sein herkömmliches Fahrzeug verkaufen, damit die vielen Tonnen Kohlendioxid, die bei der Akkuherstellung angefallen sind, kompensiert werden können.

Es wird nicht viele Fälle geben, wo Lithium-Akkus besser als Benzin oder Diesel abschneiden. Das ist nicht die große Lösung, die wir dringend brauchen!

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Quellen

[1]	Supporting Information to "Contribution of Li-ion batteries to the environmental impact of electric vehicles" (PDF), S. 35 (im PDF S. 36) – 31,2 GJ und 1,8 t CO₂-Äquivalente für einen Lithium-Akku, der lt. S. 2 (im PDF S. 3) eine Kapazität von 34 kWh hat.
[2]	Contribution of Li-Ion Batteries to the Environmental Impact of Electric Vehicles (PDF), S. 2, 5, 1 und 4
[3]	Joanneum Research und TU Graz: Quo vadis Elektroauto? (PDF, 4 MB), Materialanalysen im Kapitel 2.4, Tabelle auf S. 60 (im PDF S. 67), Diagramme auf S. 73 (im PDF S. 80) und Text auf S. 72 (im PDF S. 79) – Aus Gesamtemissionen von 1,25 t CO₂ lt. Diagramm und 20 kWh Kapazität lt. Tabelle ergeben sich 1250 kg/20 kWh = 63 kg/kWh.
[4]	Rolf Frischknecht: Königsweg oder Sackgasse? Das Elektroauto in der Ökobilanz (PDF, 3 MB), S. 12f. – Aus 130 Wh/kg und 16 kg CO₂-Äquivalenten pro Kilogramm Batterie folgt ein CO₂-Ausstoß von 16 kg/130 Wh = 123 kg/kWh.

Seite erstellt am 18.1.2012 – letzte Änderung am 24.2.2019

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