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Quelle: picture alliance/Janine Schmitz/Zoonar/Mopic
Sind Elektroautos tatsächlich emissionsfrei? Wie umweltfreundlich sind sie? Noch immer wird viel über den Fußabdruck von E-Autos diskutiert.

Kein Auspuff, keine Abgase. Elektroautos fahren lokal emissionsfrei. So belasten sie die Luftqualität in der unmittelbaren Umgebung nicht. Doch sind Elektroautos damit die umweltfreundlicheren Autos? Dazu muss ihre gesamte Ökobilanz betrachtet werden. Wie viele CO2-Emissionen fallen über den gesamten Entstehungs- und Lebenszyklus des E-Autos an? Geht die Batterieproduktion wirklich so stark zulasten der Umwelt? Ab welcher Laufleistung überholt das Elektroauto den Verbrenner in Sachen Umweltbilanz?

Das Wichtigste in Kürze:

  • Der Strommix hat einen großen Einfluss auf die Ökobilanz von E-Autos.
  • Elektroautos fahren schon nach wenigen Jahren klimafreundlicher.
  • Die Hersteller senken die Emissionen bei der Batterieproduktion.

Wann sind reine Elektroautos klimafreundlicher als andere Antriebsarten?

Beim Vergleich einzelner Antriebsarten kommt es auf viele Faktoren an. Dazu gehören auch die Fahrzeugklasse sowie die Bauart. Denn große und schwere Fahrzeuge, wie beispielsweise Oberklasse-SUV, brauchen für alltags- und langstreckentaugliche Reichweiten Akkus mit höherem Energiegehalt. Deren Herstellung ist aktuell noch sehr energieintensiv, es fallen also hohe CO2-Emissionen an. Batterieelektrisch angetriebene Autos schleppen deshalb noch einen großen CO2-Rucksack mit sich herum.

Die FIA (Fédération Internationale de l’Automobile), der ADAC und der österreichische Automobilclub ÖAMTC hatten die Johanneum Research Forschungsgesellschaft in Graz 2018 erstmals damit beauftragt, eine Lebenszyklusanalyse der verschiedenen Antriebsarten zu erstellen. Seitdem wurde das Tool aber natürlich überarbeitet und auf den neuesten Stand gebracht. Bei den Berechnungen der Forschungseinrichtung werden alle über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs anfallenden Energieaufwendungen berücksichtigt.

Eine der Kernfragen hinter dem sogenannten LCA-Tool (life cycle assessment) ist, ab welcher Laufleistung Elektroautos im Vergleich zu anderen Antriebssystemen umweltfreundlicher unterwegs wären. Die Beispielrechnung bezog sich auf Kompaktwagen wie etwa den VW Golf mit um die 120 PS. Dabei wurde explizit zwischen dem aktuellen deutschen Strommix und dem Einsatz von reinem Grünstrom unterschieden. Die Gesamtlaufleistung hat Johanneum Research mit 240.000 Kilometern, also mit 16 Jahren à 15.000 Kilometern veranschlagt.

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Die Grundvoraussetzungen haben sich gebessert

Schon die erste Analyse zeigte ein gewisses CO2-Einsparpotenzial des reinen Elektroantriebs gegenüber dem klassischen Verbrenner. Selbst wenn man den Berechnungen den deutschen Strommix 2019 zugrunde legte, war das Elektroauto damals ab einer Laufleistung von 127.500 Kilometern klimafreundlicher als ein herkömmlicher Benziner unterwegs. Beim Diesel lag die Hürde allerdings bei 219.000 Kilometern, und an einem mit Erdgas betriebenen Auto kam das BEV (battery electric vehicle) über seinen gesamten Lebenszyklus gesehen überhaupt nicht vorbei.

Doch in der Zwischenzeit haben sich die Hintergrunddaten deutlich zugunsten der E-Mobilität geändert. Mittlerweile steht zum Beispiel mehr Strom aus regenerativen Quellen zur Verfügung, außerdem wird auch die Batterieproduktion immer klimafreundlicher.

Moderne Batterien sind für hohe Laufleistungen gewappnet

Dazu kommt, dass die Stromspeicher der aktuellen Generation deutlich länger halten. Der ADAC prüfte beispielsweise den Stromspeicher eines BMW i3 aus dem Jahre 2014 im Rahmen eines Langzeittests auf Herz und Nieren. Nach 100.000 Kilometern und fünf Jahren waren noch 86 Prozent der ursprünglichen Batteriekapazität verfügbar. Die Tester prognostizierten, dass die Kapazität nach zehn Jahren und 200.000 Kilometern noch bei 70 Prozent gelegen hätte. Mittlerweile setzen die Hersteller deutlich mehr Vertrauen in ihre Akkus, da diese dank eines intelligenten Batteriemanagements und einer optimierten Zellchemie haltbarer geworden sind. Die Toyota-Tochter Lexus etwa gibt auf ihre Lithium-Ionen-Batterien eine Garantie von zehn Jahren oder eine Million Kilometern.

Das E-Auto fährt schon nach drei Jahren klimafreundlicher

Aufgrund der einschneidenden Veränderungen beauftragte die FIA Johanneum Research 2022 erneut, das LCA-Tool auf den neuesten Stand zu bringen. Bei der Batteriekapazität eines reinen Elektroautos waren die Forscher anfangs von moderaten 40 Kilowattstunden (kWh) ausgegangen, bei der neuesten Version sind es dagegen realitätsnähere 55 kWh.

Folgende Tabelle zeigt auf, ab welcher Laufleistung das E-Auto klimafreundlicher fährt als vergleichbare Fahrzeuge mit anderen Antriebskonzepten.

KraftstoffStrommix (D 2022)Strom 100 % regenerativ
Benzin (mit 5 % Bioethanol)ab 45.000 kmab 25.000 km
Diesel (mit 7 % Biodiesel)ab 60.000 kmab 30.000 km
Erdgas CNG (mit 15 % Biomethan)ab 75.000 kmab ca. 40.000 km
Plug-in-Hybrid (Benzin/Strommix D)ab 75.000 kmab ca. 35.000 km
Plug-in-Hybrid (Benzin/100 % regenerativ)ab 165.000 kmab ca. 50.000 km
Brennstoffzelle (H₂ aus Erdgas)ab 30.000 kmab ca. 10.000 km
Brennstoffzelle (H₂ 100 % regenerativ)nieab ca. 160.000 km

Die Tabelle macht deutlich: Beim aktuellen Strommix fahren Elektroautos deutlich früher klimafreundlicher als Benziner, Diesel, Autos mit Erdgasantrieb und Plug-in-Hybride. Im Vergleich zur ersten Version des LCA-Tools haben sich die für das Erreichen dieser Schwelle nötigen Laufleistungen größtenteils mehr als halbiert. Stammt der Strom zu 100 Prozent aus regenerativen Quellen, schneiden E-Autos in der Klimabilanz schon nach wenigen Jahren besser ab als alle anderen Antriebe.

Ökobilanz von Fahrzeugen: Was ist das?

Verantwortlich für das Ergebnis ist die Ökobilanz. Die meisten Autofahrer wissen, wie viel Kraftstoff ihr Fahrzeug verbraucht. Doch wer weiß schon, wie energieintensiv dessen Herstellung war? Kein Wunder also, dass für die meisten Menschen ein umweltfreundliches Auto eines ist, das im Fahrbetrieb wenig Abgas ausstößt. Für die Umwelt fängt die Belastung allerdings schon bei der Produktion des Autos an. Alle schädlichen Einflüsse von der Herstellung über den gesamten Lebenszyklus bis zum Recycling werden unter dem Begriff Ökobilanz zusammengefasst.

Das Umweltbundesamt erklärt den Begriff als Verfahren, um alle „umweltrelevanten Vorgänge zu erfassen und zu bewerten“. Alle Faktoren, die die Umwelt schädigen können, werden dabei berücksichtigt. Welche Rohstoffe werden eingesetzt? Welche Emissionen fallen schon vor der Produktion an, welche bei der Entsorgung? Welche Schadstoffe oder Treibhausgase entstehen bei der Erzeugung der Energie, die im gesamten Prozess verbraucht wird? Welche beim Transport?

Zusammengefasst fließen folgende Werte in die Ökobilanz:

  • CO2-Emissionen, die bei der Produktion entstehen
  • CO2-Emissionen, die beim Recycling entstehen
  • klimarelevante Emissionen, die bei der Produktion des Stroms oder Kraftstoffs und bei dessen Bereitstellung entstehen
  • Emissionen im Fahrbetrieb

So umweltfreundlich sind Elektroautos

Natürlich entscheiden noch andere Faktoren über die Umweltfreundlichkeit von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Elektroautos sind leise und ihre Antriebskomponenten belasten die direkte Umgebungsluft nicht mit Schadstoffen. Ihre für den Vortrieb benötigte Energie stammt aus der Steckdose, einer Ladesäule oder wird während der Fahrt mittels Rekuperation gewonnen. Diese Energie wird in Form von Strom in den Akkus gespeichert. Die Batterien wiederum speisen den oder die Elektromotoren für den Antrieb wie auch andere Verbraucher (Klimaanlage, Infotainment, Heizung etc.). Aktuell erreichen Elektroautos je nach Akkugröße Reichweiten von 220 bis 883 Kilometern (nach der WLTP-Norm).

Bei der Umweltbilanz von Elektroautos spielen zwei Faktoren die Hauptrollen: die Batterien und der Strom. Elektroautos benötigen relativ große Batterien. Je größer und schwerer ein Fahrzeug ist, desto leistungsstärker muss die sogenannte Traktionsbatterie sein, um gute Fahrleistungen und eine langstreckentaugliche Reichweite bieten zu können.

Noch leiden E-Autos unter der Batterieproduktion

Die Produktion von Batterien ist aktuell CO2-intensiv. Zudem enthalten sie mitunter kritische Rohstoffe wie zum Beispiel Lithium oder Kobalt. Letzteres wird von Gegnern der E-Mobilität oft als einer der Hauptkritikpunkte angeführt – beim Abbau und der Weiterverarbeitung der Metalle würden Menschenrechte verletzt und die Umwelt geschädigt. Die Industrie hat sich des Problems angenommen: Einige Autobauer haben beispielsweise den Anteil von Kobalt in der Zellchemie ihrer Batterien deutlich gesenkt. Zudem versuchen sie die Lieferkette nachzuverfolgen, um den Weg der Rohstoffe von der Mine bis zur Auslieferung des Autos überwachen zu können. So soll zum Beispiel Kinderarbeit in den Kobaltminen des Kongos verhindert werden. Trotzdem muss auf diesem Gebiet noch sehr viel mehr passieren.

Recycling und Innovationen schmälern das Problem

Positiv auf die Klimabilanz wirkt sich aus, dass Akkus nach ihrem Leben als Traktionsbatterien recycelt und anderweitig als Speicher eingesetzt werden können. Dazu kommt, dass die großen Batteriehersteller sowie einige Autokonzerne Recyclinganlagen für die Wiederaufbereitung der Batterie-Inhaltsstoffe planen. Studien zufolge soll langfristig gesehen der Großteil der in den Stromspeichern verwendeten Rohstoffe ohne nennenswerten Qualitätsverlust in neuen Akkus wiederverwertet werden können.

Zudem arbeiten einige Start-ups sowie die Entwicklungsabteilungen der Autohersteller an neuartigen Stromspeichern wie der Feststoffbatterie, bei denen kritische Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel gar nicht mehr benötigt werden. Bei den Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die etwa Tesla bereits in vielen seiner E-Autos verbaut, ist dies schon heute der Fall. Dank neuen Produktionstechniken und dem konsequenten Einsatz von Grünstrom in den Fabriken schrumpft aber auch der CO2-Fußabdruck der herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien kontinuierlich.

Strommix beeinflusst Ökobilanz

Für die Ökobilanz eines Elektroautos ist darüber hinaus wichtig, wie der Strom gewonnen wird. Der Strommix kommt in Deutschland aus unterschiedlichen Energiequellen. Im Jahr 2022 hatte nach Angaben des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE die Windenergie den größten Anteil, gefolgt von Braunkohle.  

  • Windkraft (25,1 %)
  • Braunkohle (21,8 %)
  • Gas (9,6 %)
  • Solarenergie (11,7 %)
  • Steinkohle (11,3 %)
  • Kernenergie (6,7 %)
  • Biomasse (8,6 %)
  • Wasserkraft (3,1 %)

Der Anteil der erneuerbaren Energien an der öffentlichen Nettostromerzeugung lag 2022 bei 49,6 Prozent und er soll in Zukunft kontinuierlich wachsen, bis Windräder, Solaranlagen und Co. auf lange Sicht den kompletten Strombedarf der Bundesrepublik decken können. Dies wird die Ökobilanz von E-Autos weiter verbessern. Der Verbrenner gerät dabei immer mehr ins Hintertreffen. Zu diesem Schluss kommt auch eine Studie des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV). Die Behörde geht bei der Analyse davon aus, dass es während der gesamten Nutzungsdauer des Elektrofahrzeugs – derzeit wird mit zwölf Jahren kalkuliert – eine deutliche Abnahme der spezifischen Treibhausgasemissionen geben wird. Ein Beispiel: Bei einem Fahrzeug, das 2017 neu zugelassen worden ist, soll der Wert von 168 Gramm CO2 pro Kilometer im ersten Jahr auf 100 Gramm CO2 im letzten Jahr sinken.

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VW ID.3 vor Windkraftanlage
Quelle: VW
Der Strom für das Elektroauto sollte unter Umwelt-Gesichtspunkten an besten aus erneuerbaren Energien gewonnen werden.

Fazit: Das Elektroauto fährt am umweltfreundlichsten

Nach Einschätzung der meisten Experten ist der batterieelektrische Antrieb langfristig am besten dazu geeignet, die CO2-Emissionen im Verkehrssektor zu senken. Grund dafür ist unter anderem sein überlegener Wirkungsgrad, der mit 64 Prozent mehr als dreimal so hoch ist wie der eines Ottomotors und auch dem einer Brennstoffzelle überlegen ist.  

Zum jetzigen Zeitpunkt mögen die Grundvoraussetzungen, wie beispielsweise die Beschaffenheit des aktuellen Strommixes und der hohe Energieaufwand bei der Batterieproduktion, noch nicht ideal sein. Doch selbst wenn man von den jetzigen Grundbedingungen ausgeht, amortisieren sich diese anfänglichen Nachteile nach einigen Jahren. Studien, wie etwa die der Joanneum Research Forschungsgesellschaft in Graz, bekräftigen diese Einschätzung. Umweltschäden bei der Rohstoffgewinnung für die Batterien sind derzeit noch ein großes Problem, die Industrie bemüht sich laut eigener Aussage aber, auch diesen Nachteil aus der Welt zu schaffen. Aktuell ist die umweltfreundlichste Art, ein Elektroauto zu fahren, sich einen gebrauchten Stromer zuzulegen und diesen überwiegend mit Strom aus der heimischen Solaranlage zu laden.

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Quelle: Peter Besser
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Zudem kannst Du festlegen, wie groß die Batteriekapazität des Stromers sein soll. Da einige Hersteller die Batterien ihrer E-Autos separat vom eigentlichen Fahrzeug vermieten beziehungsweise verleasen, kannst Du auswählen, ob der Stromspeicher beim Kauf inklusive sein soll, oder ob Du ihn mieten möchtest. Du kannst auch einstellen, dass Du nach einem Auto ohne Batterie suchst.

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