Ladestation statt Tankstelle, reine Luft statt Emissionsschwaden. Die Elektromobilität mit Lithium-Ionen-Batterien (LIB) hat viele Pluspunkte – und holt ebenso viele Kritiker auf den Plan. Dabei ist die Idee nicht neu:: „Wer heute nicht die E-Mobilität entwickelt und zur Marktreife führt, der wird in wenigen Jahren hintendran sein. Die Welt schläft nicht“, sagte Bundeskanzlerin Angela Merkel schon auf dem Elektromobilitätsgipfel im Jahr 2010.
Doch von der angestrebten Million Elektrofahrzeuge auf den deutschen Straßen bis 2020 sind nach aktuellen Zahlen des Kraftfahrt-Bundesamts bisher nur 137.000 erreicht. Was bedeutet das für die Zukunft der Elektromobilität? Und ist die Elektromobilität mit der umstrittenen Lithium-Ionen-Batterie wirklich die Zukunft?
Für Maximilian Fichtner besteht daran kein Zweifel: „Von der Performance her gibt es aktuell kein System, was das LIB-Modell schlagen kann“, sagt der stellvertretender Direktor am Helmholtz-Institut Ulm (HIU) und Sprecher des Batterieclusters POLiS.
In der „Modellstadt der Elektromobilität“ Bad Neustadt (Lkr. Rhön-Grabfeld) wird intensiv an Verbesserungs- und Weiterentwicklungsmöglichkeiten der Elektromobilität geforscht. Vor mittlerweile zehn Jahren initiierte das Team um Jörg Geier in der 15.000-Einwohner-Stadt die Forschung an Themen wie Ladetechnik, Batteriemanagement- oder Active-Balancing-Systemen. „Ob Tesla, Ford oder BMW: Alle haben in irgendeiner Form Technik aus Bad Neustadt in ihren Autos oder wurden durch Bad Neustädter Technik geprüft“, sagt Geier. In den vergangenen zehn Jahren seien in ortsansässigen Unternehmen 750 neue Arbeitsplätze im Bereich Elektromobilität entstanden.
Der Erfolg der E-Mobilität ist aber von Kritik überschattet. Vor allem die Umweltfreundlichkeit der Lithium-Ionen-Batterien und die Ressourcen werden hinterfragt. Kaufanreize soll die Kaufprämie für Elektrofahrzeuge bieten, die während der Corona-Krise auf 6000 Euro verdoppelt wurde - um aufzuholen. Denn lange Zeit schien es, als sei China in Sachen E-Mobilität unschlagbarer Vorreiter. 85 Prozent der Batterieherstellung finden in Asien statt, 45 Prozent der Automobilinvestitionen flossen 2019 nach China. Im Jahr 2018 waren in China 2,3 Millionen E-Autos auf den Straßen, in Europa der High Level Group der EU zufolge gerade mal 960.000..
Ist schon die Trendwende zum E-Auto in Sicht?
Überraschend ist jedoch: Laut einer Studie der Beratung Berylls Strategy Advisors stiegen die Verkaufszahlen von E-Autos in Deutschland zwischen 2018 und 2019 um 59 Prozent, in China schrumpften sie dagegen um vier Prozent. Ist also eine Trendwende in Sicht? Wenn, dann liegt es vor allem an den politischen Bemühungen, die Bürger für die Elektromobilität zu begeistern. Cluster-Sprecher Fichtner prognostiziert: „2030 werden wir auf deutschen Straßen überwiegend E-Autos sehen.“ Auch die internationale Energieagentur schätzt die Zahl der weltweit angemeldeten E-Autos bis 2025 auf 70 Millionen.
CO2-Bilanz besser als bei Benzinern
Die Elektromobilität gilt als zentrale Schlüsseltechnologie für ein sauberes Verkehrssystems. „Die Autos sind lokal umweltfreundlich und CO2-neutral; sie produzieren keine antriebsbedingten Luftschadstoffe“, so Modellstadt-Organisator Geier. Trotz der CO2-intensiven Produktion der Batterien verfügen E-Autos Berechnungen der Forschungsstelle für Energiewirtschaft zufolge über eine bessere Umweltbilanz im Vergleich zu gängigen Benzinern – ab etwa 50.000 gefahrenen Kilometern.
Kritik an Lithium-Ionen-Batterie
Die Herstellung der Batterien aber ist mit einem hohen Energiebedarf verbunden, die nötigen Rohstoffe werden teils unter fragwürdigen Bedingungen wie Kinderarbeit abgebaut, allen voran Kobalt. Laut Fichtner stecken in den Batterien aktuell nur noch zehn Prozent Kobalt im Durchschnitt, Tendenz sinkend: „In wenigen Jahren wird der Kobaltgehalt einer Kurbelwelle in Verbrennungsmotoren deutlich höher sein als in den Batterien für E-Autos.“
Eine These, die Geier bestätigt: „Elektronik enthält in Masse und Gewicht mehr Kobalt als alle E-Autos auf der Welt zusammen.“ Dennoch prognostiziert das Kölner Institut für Wirtschaft, dass die Kobalt-Nachfrage bis 2025 auf rund 225.000 Tonnen jährlich steigen könnte.
Ein weiteres Problem: das Lithium, ds überwiegend aus Salzseen in Südamerika gewonnen wird. Die Kritik, dass bei der Produktion Trinkwasser verschwendet würde, kann Chemiker und Batterie-Forscher Fichtner nicht versteht: Für einen 60 bis 65 Kilowattstunden-Akku würden zwischen 4000 und 5000 Liter Wasser gebraucht – genauso viel Wasser wie für die Herstellung von 250 Gramm Rindfleisch, einer halben Jeans oder zehn Avocados.
Lithium recyclen ist noch zu teuer
„Gerade mal ein einstelliger Prozentbereich des Lithiumoutputs geht in die Elektroautobatterie“, sagt auch Geier. Denn Lithium werde auch zur Herstellung von Aluminium, Glas, Keramik und Akkus eingesetzt und ist in modernen Smartphone-, Kamera- oder Laptopbatterien verbaut.
Doch die Ressource ist endlich. Recyceln sei in Deutschland noch zu kompliziert und nicht rentabel, so Fichtner. Im Unterschied zu Kobald lohnt es sich uch laut Karlsruher Institut für Technologie (KIT) derzeit weder ökonomisch noch ökologisch, Lithium aus den Batterien zu recyceln.
„Eine richtige Alternative für so eine weltumspannende Technik haben wir nur, wenn wir das Rohstoffproblem umfassend lösen“, sagt Fichtner. Geforscht wird daher aktuell an Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterie wie Festkörper-, Natrium-, oder Magnesiumbatterien. Oder auch Wasserstoff, der über Brennstoffzellen den Strom fürs E-Mobil liefert. „Die anderen Systeme robben sich immer weiter an das Lithium-System heran, aber es dauert noch“, so Forscher Fichtner. Noch gebe es bei der E-Mobilität keine wirkliche Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie.
Serie BioökonomieDieser Artikel ist Teil der Serie Bioökonomie, die in loser Reihenfolge erscheint. Beteiligt sind rund 200 Studierende der Universität Würzburg, der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt und der Macromedia-Hochschule Köln. Alle Texte finden Sie unter: www.mainpost.de/bioökonomieDas Projekt findet im Rahmen des "Wissenschaftsjahres 2020/21" statt und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Eine Multimediareportage der Studierenden finden Sie unter www.bioökonomie.info. Weitere Informationen gibt es unter www.wissenschaftsjahr.de.