Der Redakteur | 13.09.2021 E-Auto: Welche Technologien werden in absehbarer Zeit serienfähig sein?

Zukunftsthema E-Auto: Von Reichweite über Brandgefahr bis zur Umweltbilanz - der Knackpunkt ist immer der Akku. Welche Technologien werden in absehbarer Zeit serienfähig sein? Und zwar von der Rohstoffgewinnung und Produktion über die Nutzung bis zum Recycling?

Tesla Model 3 an einer Ladesäule für E-Autos
E-Autos sind im Kommen. Doch welche Technologien gehen in Serie? Bildrechte: IMAGO / MiS

Rund um die E-Mobilität ist ein Glaubenskampf ausgebrochen, der leider auf allen Seiten nicht immer fair geführt wird. Alleine bei der Berechnung der Umweltbilanz gibt es so viele verschiedene Ansätze, dass ein Vergleichen der unterschiedlichen Studien kaum möglich ist.

Welchen Energiemix beispielsweise nehme ich, wenn ich die Klimabilanz eines E-Autos ausrechnen will? Also welchen Energiemix bei der Produktion, beim Betrieb und bei der wie auch immer gearteten Entsorgung. Welche "Entsorgung" ist eigentlich gemeint? Ist es der Ansatz, dass einer Autobatterie in einer stationären Windrad-Anlage zum Beispiel ein zweites und langes Leben beschert wird?

Oder ist es der Ansatz, dass die verwendeten Materialien nach dem "Hochofen-Prinzip" zurückgewonnen werden? Und wo steht dann der Hochofen und wie wird der beheizt? In China neben einem Kohlekraftwerk? Oder spätestens 2038 doch CO2-neutral bei uns? Oder geschieht die Rückgewinnung auf chemischen Weg? Oder ist das alles gar nicht das große Thema, weil alles ganz anders kommt?

Welche Batterien sind in E-Autos?

Leider überfordern uns Verbraucher die technisch-chemischen Details. Anode, Kathode, Elektrolyt und irgendwie wandern Elektronen in die eine Richtung und beim Laden in die andere. Auch sind aktuell viele Argumente schwer zu widerlegen, die da von Umweltbelastungen in den Rohstoff-Abbaugebieten sprechen, von unhaltbaren Arbeitsbedingen in den Kobalt-Bergwerken im Kongo bis hin zu Kinderarbeit oder von dem Kohlekraftwerk in China, mit dessen Strom die Saubermänner produziert werden.

Ein Mitarbeiter bei Continental fügt in der Produktion der Leistungselektronik für Elektrofahrzeuge ein Wechselrichter und ein 12-Volt-Netzteil für das Fahrzeugbordnetz zusammen.
Die Batterietechnik wird sich in den kommenden Jahren noch weiterentwickeln. Bildrechte: dpa

Auch wenn sich an vielen Punkten schon einiges getan hat. Und selbst in Deutschland streiten sich die Gelehrten derzeit, ob ein Batteriewerk in Brandenburg unsere Grundwasservorräte nicht doch überfordern könnte. Aber zur Gesamtbetrachtung gehört eben auch, dass wir mit der Entwicklung der Batterien noch nicht am Ende sind. Eher am Anfang.

Wir werden immer mehr Materialien sehen, die zum Beispiel das Element Kobalt reduzieren oder ganz darauf verzichten. Wir werden auf der Minuspolseite Elemente sehen wie Silizium, was gut verfügbar ist auf der Erde, mit dem Ziel, die Kapazität der Batterien zu steigern und die Kosten zu senken.

Christoph Neef, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung

Der Umbau der Industrienationen weltweit auf erneuerbare Energien wird letztlich auch die Akkuproduktion sauberer machen. Die Produktionsprozesse selbst müssen es natürlich auch werden, wobei wir da auch nicht so tun dürfen, als wäre hier nur der Akku ein Problem. Das meiste, das wir am Leib tragen und das irgendwann einmal gefärbt und genäht wurde, ist ähnlich befleckt.

Allerdings haben wir bei der Akkuproduktion die Chance, es in einem relativ frühen Stadium besser zu machen. Viele Hersteller sind hier auch dabei. Christoph Neef und seine Kollegen glauben trotzdem nicht an die revolutionäre "Zaubertechnologie", sondern eher an eine stufenweise, aber trotzdem signifikante Verbesserung bereits verfolgter Ansätze.

Lithium könnte bald der Vergangenheit angehören

Das könnte auch das Problem sein für die gern zitierte Zink-Luft Batterie. Die Idee klingt gut, aber nach Einschätzung der Fraunhofer-Wissenschaftler wird eine solche Batterie nicht das Auto der Zukunft flächendeckend antreiben. Lithium und Kobalt bekommen wir aber vielleicht trotzdem raus aus einem Großteil der Akkus.

Wer im Periodensystem der Elemente zu Hause ist, der weiß, dass Lithium und Natrium dicht beieinander liegen, weshalb man schon sehr weit ist mit dem Ansatz, das kritische Lithium durch das unkritische Natrium zu ersetzen. Vorteil hier: Man muss in der Produktion in den Fabriken nicht so viel ändern.

Auch Verbrenner fangen Feuer

Das ist bei dem Ansatz der Firma Innolith aus der Schweiz wohl etwas anders, die mit Hilfe eines Super-Elektrolyten unter anderem verhindern will, dass ein Akku brennen kann. Das ist auch so ein Thema, das uns Verbraucher ohnehin verunsichert, auch weil das mit dem Löschen schwierig ist, da die entsprechende Technik bei der örtlichen Freiwilligen Feuerwehr nicht verfügbar ist.

Doch hier verweist der ADAC beispielsweise auf das Phänomen, dass auch ein Verbrenner durchaus brennt und sich daraus die Frage ableitet, ob das Problem mit den brennenden E-Autos nicht künstlich vergrößert wird.

Ein Auto steht in Flammen
Pro Tag brennen in Deutschland 40 Verbrenner ab - es berichtet nur kaum einer darüber. Bildrechte: MDR/Hanns-Georg Unger

Jedes einzelne Elektroauto, das irgendwo in Brand gerät, ist etwas Neues und noch ein Meldung wert. Auf der anderen Seite: Von den Versicherern ist bekannt, dass pro Tag 40 konventionelle Autos brennen, das hat keinen Neuigkeitswert, das liest man maximal in den lokalen Medien.

Matthias Voigt, E-Mobilitäts-Experte ADAC

Auf den Strom kommt es an

Nun ist das Auto also produziert, sein Akku auch und das alles in fortschreitendem Maße umweltfreundlich. Dass dieser Weg vorgezeichnet ist, darüber sind sich viele Experten einig. Schließlich sind die Verbraucher weltweit aufgewacht und schauen genauer hin. Im Betrieb verbessert sich natürlich die Umweltbilanz mit jedem Prozentpunkt, den sich der Energiemix in Richtung regenerative Energien verschiebt.

Allerdings: Für das gute Gewissen mag das Buchen eines Ökostrom-Pakets beruhigend sein, technisch geht der Strom immer den bequemen, kürzesten Weg. Das heißt, physisch wirklich Ökostrom tanken aktuell die, die näher an einem Solarpark oder einen Windpark wohnen als an einem Kohlekraftwerk. Bei einem Strommix von 100 Prozent Öko ist das Thema allerdings dann durch. Bis dahin wird immerhin schon die Luft in den Innenstädten verbessert und eine Zukunftstechnologie durch die Erhöhung der Stückzahlen rentabel gemacht.

Die schräge Reichweitendiskussion

Mittlerweile sind auch viele Urängste im Alltagsbetrieb kleiner geworden. Praktiker sagen, dass man schon sehr viele Warnsignale des Autos ignorieren muss, um wirklich einmal stromlos stehen zu bleiben. Auch ist die Reichweitendiskussion eine ziemlich schräge, weil die Argumente oft mit Extremwerten bestückt sind. Bestenfalls möchte man, wie heute auch, zur Ostsee und wieder zurückkommen, als würde es dort keine "Tankmöglichkeit" geben.

Tatsächlich ist es aber so, dass die meisten Deutschen im Alltag im Schnitt 35 km täglich fahren, das sind Werte, die selbst ältere E-Autos mit bereits gealtertem Akku mühelos schaffen. Natürlich wird es im Winter nicht besser - was Dieselfahrer mit eingefrorenen Leitungen oder Filter bereits wissen - und natürlich ist der Wohnanhänger noch nicht des E-Autos bester Freund.

Es gibt noch relativ wenige Fahrzeuge mit einer adäquaten Anhängelast, um zum Beispiel mit einem Wohnanhänger zu fahren.

Matthias Voigt, E-Mobilitäts-Experte ADAC

Wir merken also: Das E-Auto ist vielleicht nicht für alle Anwendungsfälle geeignet, aber für viele. Das ist bei Hubschraubern und Flugzeugen aber auch so - oder bei Fahrrad oder Motorrad. Dafür gibt es mittlerweile genügend Ladepunkte mit einer ausreichenden Kapazität, um bei den ohnehin angeratenen Pausen noch einmal Strom nachzutanken.

Weniger Teile, weniger Pannen?

In der Pannenstatistik ist das E-Auto bisher auch nicht auffällig geworden und wenn, dann mit den Komponenten, die auch schon beim Verbrenner schwächeln, nämlich bei der Starterbatterie (die hier natürlich nur das Bordnetz betreibt) und den Reifen beispielsweise.

Ansonsten ist im E-Auto einfach weniger verbaut, das teuer kaputt gehen kann oder gewartet werden muss. Zahnriemen und Kopfdichtung, Abgasanlage inklusive aller Filter, Kühlung, Turbo usw. Es lohnt sich durchaus der Gang in einen Showroom, um einmal zu sehen, für wieviel Nix man eigentlich einen Haufen Geld hinblättert, besonders bei einem Auto aus amerikanischer Produktion.

Wo wird das E-Auto geladen?

Weitere Kinderkrankheiten der E-Mobilität wie die Thematik inkompatible Stecker haben sich mittlerweile erledigt, so der ADAC. Intelligente Ladesysteme wissen, wo sie stehen, die Ladezeiten an der Steckdose in der heimischen Garage sind mit denen an den Turbo-Schnelladesäulen wirklich nicht vergleichbar.

Überhaupt müssen wir uns von den Denkfehlern befreien, dass eine neue Technologie auch alle alten Gewohnheiten erhält. So werden wir mit einem E-Auto in Zukunft vielleicht eher selten an eine Tankstelle fahren und da Minuten unserer kostbaren Zeit vergeuden.

Ladekabel im Ladesteccker am Auto
Wie und wo werden wir in Zukunft das Elektroauto laden? Bildrechte: imago images/teamwork

In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, dass wir in den Anfangsjahren des Verbrenners das Benzin noch flaschenweise in der Apotheke erworben haben. Die Ladesäulen der sehr nahen Zukunft werden dort stehen, wo wir ladezeitengerecht verweilen. Also am Supermarkt, an Raststätten, auf Parkplätzen, in Firmen ...

Wir dürfen nicht vergessen, den größten Teil des Tages steht das Auto und könnte prima laden. Welche Anstrengungen hier unternommen werden seitens der Leitungsnetzbetreiber, das können Sie hier nachlesen.

Was passiert mit ausgedienten Batterien?

Nun haben wir es gewöhnlich gern versäumt, bei neuen Technologien auch das Ende zu bedenken. Das fällt uns gerade bei den Atomkraftwerken auf die Füße, die trotzdem Fans haben, die den Wahnsinn auch noch wegen der angeblich so klimafreundlichen Komponente fortsetzen wollen.

Diesen und ihren Kindern und Enkeln sei so etwa alle zehn Jahre eine Betriebsbesichtigung in einem sich im Rückbau befindlichen Atomkraftwerk empfohlen, um sich vom Schneckentempo des Abrisses überzeugen zu können. Spätestens dann, wenn der heimische Landkreis auch noch als optimales Endlager auserkoren wurde, ist die Freude ohnehin getrübt.

So gesehen ist es schon ein gewaltiges Plus, dass wir jetzt schon daran denken, wie unser Akku einmal beerdigt werden soll. Leider ist die Argumentation an dieser Stelle besonders interessengefärbt. Natürlich wäre es vorteilhaft, wenn wir durch standardisierte Konstruktionen dafür sorgen, dass das Entsorgen keine Probleme bereitet. Es ist aber eben nicht so, dass wir gerade in die nächste Endlager-Katastrophe schlittern, wie das von E-Auto-Gegnern immer gern behauptet wird. Das liegt ganz einfach daran, dass wir sehr viele recht ausgereifte Möglichkeiten haben, von denen wir noch gar nicht wissen können, welche sich am Ende durchsetzt.

Müllhalde
Endlager, Müllhalde oder Schornstein? Batterien sind zu wertvoll, um sie zu entsorgen. Bildrechte: Colourbox.de

Es wird sogar einen ziemlich spannenden Wettbewerb geben, prognostiziert Dr. Christoph Neef vom Fraunhofer-Institut. Das liegt auch an dem Materialrestwert von aktuell etwa 1.000 Euro, die ein alter Akku nach heutigem Stand noch haben dürfte. Das bedeutet - und das ist der erste große Pluspunkt - auf der Müllkippe in Afrika, wie unser Elektroschrott, wird ein Auto-Akku schon mal nicht landen.

Derzeit sind logischerweise erst wenige Akkus schrottreif, weshalb es auch kaum Entsorger gibt, die hier ein Geschäftsmodell entwickelt haben. Vieles ist Handarbeit und alleine deshalb schon wenig lukrativ. Das wird sich erst ändern, wenn wir Akkus in relevanter Zahl entsorgen müssen. Wird es quasi mit dem Hochofenprinzip geschehen, mit dessen Hilfe die edlen Materialien zurückgewonnen werden, oder sind es chemische Prozesse?

Christoph Neef glaubt eher an letzteres. Die Technologien gibt es auch schon und wir haben auch ausreichend Zeit, sie massentauglich zu machen und genau das wird auch passieren. Denn wir werden hier einen riesigen Schatz heben dürfen, den wir aktuell noch mühsam und teuer und zum Teil umweltschädlich einkaufen müssen.

Viele Akteure sehen das als Chance, gerade für Europa, weil wir eben auf die Primärrohstoffe, die wir für die Batterieproduktion brauchen, nicht selbst zugreifen können.

Christoph Neef, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung

Handel mit gebrauchten E-Autos könnte florieren

Im Klartext: Unsere alten Akkus werden in vielleicht 20 Jahren unsere willkommenen Rohstofflieferanten sein und nicht mehr die Bergwerke in China oder im Kongo. Mit viel effektiveren, günstigeren, umweltfreundlicheren "Abbaumethoden".

Wir tun also gut daran, unsere Altautos nicht mehr nach Osteuropa zu verkaufen, sondern zumindest in der Europäischen Union zu belassen und ganz egoistisch gedacht sogar in Deutschland. Und das wird auch passieren, glaubt Christoph Neef, schon alleine deshalb, weil sich vorher bei uns ein sehr lukrativer Gebrauchtwagenmarkt entwickeln wird.

Ein Kunde in einem Gebrauchtwagenzentrum
Der Handel mit gebrauchten E-Autos hat noch gar nicht begonnen. Bildrechte: IMAGO / Sven Simon

In der heutigen Argumentation wird ein Akku gern als ausgepowert angesehen, wenn er nur noch 80 Prozent seiner Kapazität erreicht. Das heißt schließlich auch, dass dann entsprechend die maximale Reichweite sinkt. Zum Beispiel von 500 auf 400 Kilometer. Aber mit den bereits beschriebenen Durchschnittswerten von 35 km täglicher Fahrtstrecke kann man selbst mit einer Akkukapazität von 50 oder 60 Prozent z.B. prima Thüringen bereisen, zur Arbeit fahren oder einkaufen.

Das heißt übrigens auch, dass die viel diskutierte Second-Life-Variante, nämlich Altbatterien stationär an Windkraftanlagen oder ähnlichem zu platzieren und als Zwischenspeicher zu nutzen, gar nicht zwingend ein Thema werden muss.

Wir gehen im Moment davon aus, dass der Wert der Batterie und der Wert dieses Zweitmarkt-Autos höher sind, als der Wert im Second-Life-Speicher.

Christoph Neef, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung

Bedeutet: Die Speicherbetreiber werden sich andere Batterien suchen müssen, bestenfalls Akkutechnologien vorantreiben, die heute schon als sehr umweltfreundlich angesehen werden, aber einem Auto zu wenig Kapazität bei zu viel Masse beziehungsweise Raum bringen.

E-Fuels: Synthetisches Benzin

Am Ende wird das Problem mit den mehr oder weniger ausgedienten Batterien marktwirtschaftlich geregelt. Das ist zumindest die nicht ganz von der Hand zu weisende Theorie der Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts.

Doch auch wenn sich damit die letzte große Hürde für den Durchbruch des E-Autos in Deutschland und darüber hinaus quasi in Luft auflöst, es gibt durchaus ernstzunehmende Player, die noch gar nicht richtig angefangen haben, mitzuspielen und sich - nebenbei bemerkt - mit ihrer Technologie von der Politik auch ein wenig im Stich gelassen fühlen. Die Rede ist von den Mineralölkonzernen und Tankstellen und sogenannten E-Fuels.

Wir finden, dass der ganze Zug in die falsche Richtung fährt. Über kurz oder lang wird das Elektroauto nicht das Auto sein, mit dem wir fahren werden. Zumindest nicht auf den großen Strecken.

Herbert Rabl, Tankstellen-Interessenverband

Hier werden gleichermaßen wirtschaftliche und ökologische Gründe angeführt, die durchaus nachvollziehbar sind. Denn während wir bei der E-Mobilität immer gern zuerst an den Individual- und Personenverkehr denken, sind da gleichzeitig noch ganz andere und viel schlimmere Klimaschädlinge unterwegs als unsere Pkw - nämlich Lkw, Containerschiffe, Kreuzfahrtschiffe oder Flugzeuge.

Hier wird es überall schwer, an eine flächendeckende Batterielösung zu glauben. Schon deshalb schaut die Mineralölbranche dem E-Treiben relativ gelassen zu und setzt auf eine Zukunft der sogenannten E-Fuels, also auf Kohlenwasserstoffe, die aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid künstlich erzeugt werden und zwar mit Hilfe von Sonne, Wind & Co. Bis zur Wirtschaftlichkeit sind es aber noch ein paar Meter.

Jeder Ozeandampfer wird in 50 oder 100 Jahren mit E-Fuels fahren und jedes Flugzeug wird mit E-Fuels fliegen. Weil man nur in dieser komprimierten Form die Energie in einen flüssigen Treibstoff hineinbekommt.

Herbert Rabl, Tankstellen-Interessenverband

Mehr Infos zu E-Mobilität

Quelle: MDR THÜRINGEN

Dieses Thema im Programm: MDR THÜRINGEN - Das Radio | Ramm am Nachmittag | 13. September 2021 | 15:40 Uhr

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