Lebensdauer, Haltbarkeit, Entsorgung Elektroauto: "Akkus sind Gefahrgut"

Im Straßenverkehr sind immer mehr E-Autos unterwegs. Wie klimafreundlich fahren sie wirklich? Wie lange halten die Akkus? Wie werden sie entsorgt und recycelt? Batterietechnologie-Experte Ulrich Schubert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena erklärt es.

Akku (Schnittmodell) des Elektroauto Audi e-tron.
Innenleben eines Standard-Akku eines E-Autos: Aufgrund seiner Bestandteile gehört er zum Sondermüll. Bildrechte: imago images / Sebastian Geisler

Woraus bestehen die Akkus bei Elektroautos?

Ulrich Schubert: Die Akkus in Elektroautos sind typischerweise Lithiumbatterien. Einer der Hauptbestandteile sind Lithium-Ionen, die wiederum in Graphit eingelagert sind. Weitere Bestandteile sind Cobalt, Nickel, Eisen, Aluminium und Kupfer zum Strom leiten sowie ein Gehäuse aus Metall und Kunststoff. In so einem Akku sind also die verschiedensten Materialien verbaut.

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Bildrechte: TU Clausthal

Wie ist die Halbwertzeit? Wann müssen sie ausgetauscht werden?

Ulrich Schubert: Momentan geben die Hersteller eine Lebensdauer von sieben bis zehn Jahren an. In dieser Zeit können um die 150.000 Kilometer zurückgelegt werden. Allerdings ist die Elektromobilität eine noch sehr junge Branche, sodass es noch nicht so viele Erfahrungswerte gibt. Obwohl wir eigentlich alle täglich mit diesen Akkus in Berührung kommen. Jeder kennt es, wenn der Handyakku auf einmal nicht mehr richtig lädt. Genauso ist es auch mit den Akkus in den E-Autos. Irgendwann nimmt die Leistung immer mehr ab. Hersteller raten, den Akku nach sieben bis zehn Jahren auszutauschen.

Momentan geben die Hersteller eine Lebensdauer von sieben bis zehn Jahren an.

Was kann der Verbraucher tun, wenn der Akku irgendwann nicht mehr lädt?

Ulrich Schubert: Wenn die Akkus ihre Lebensdauer überschritten haben, müssen sie ausgetauscht werden. Das kann sehr teuer werden. Die Frage, wie der Gebrauchtwagenmarkt für Elektroautos mal aussehen wird, ist deswegen sehr spannend. Bei Dieselautos oder Benzinern werden sie normalerweise nach einigen Jahren Nutzung für ihren Restwert verkauft. Wie wird das bei der elektrischen Version aussehen? Schließlich muss vor dem Verkauf der Wert des bereits genutzten Akkus immer mit abgezogen werden. Hier gibt es aber auch noch zu wenig Erfahrungswerte.

Der Chemiker Prof. Dr. Ulrich S. Schubert in einem Labor.
Prof. Dr. Ulrich S. Schubert sieht Handlungsbedarf bei der Politik: "Solange die Energiewende nicht weiter vorangetrieben wird, bringen auch die Elektroautos wenig". Bildrechte: Jan-Peter Kasper/FSU

Können Verbraucher die Haltbarkeit positiv begünstigen und verlängern?

Ulrich Schubert: An sich kann man als Verbraucher gar nicht so viel tun, da die Elektroautos eine Batteriemanagementsoftware haben, die darauf ausgerichtet ist, den Akku bestmöglich zu verwenden. Trotzdem ist es aber Fakt, dass Ladestationen, an denen der Akku extra schnell aufgeladen werden kann, die Lebenszeit der Batterien stärker negativ beeinflussen, als wenn es mit weniger Kilowatt geladen wird. Das steht auch im Kleingedruckten beim Autokauf. Hinzu kommen natürliche Temperaturschwankungen, die sich ebenfalls auf die Lebensdauer auswirken können. So hält der Akku eines Autos, was immer in der warmen Garage geparkt wird länger, als eins, was im Winter draußen auf der Straße steht. Hier dauert es nämlich viel länger den Akku auf Betriebstemperatur zu bringen.

Einige Hersteller bieten an, den Akku nicht zu kaufen, sondern aufgrund des unglaublich hohen Preises nur zu mieten? Was genau hat es damit auf sich?

Ulrich Schubert: Das ist das sogenannte Leasing Modell. Der Kunde bezahlt den Preis für das Auto und zahlt dann aber zum Beispiel einen monatlichen Aufpreis. Dafür hat er aber die Absicherung, den Akku nach beispielsweise fünf Jahren, je nach Vertrag, abzugeben und einen neuen bereitgestellt zu bekommen. Die Hersteller können die Akkus in anderen Bereichen einsetzen oder die einzelnen Bestandteile wiederverwenden. Aber auch hier stellt sich wieder die Frage, wie sich der Markt der Elektroautos entwickeln wird. Das werden die nächsten Jahre zeigen.

Lithium ist ein sehr selten vorkommender Rohstoff und kann nur durch die Verletzung von Ökosystemen gewonnen werden. Gibt es mögliche Alternativen für diese Art von Akkus?

Ulrich Schubert: Das ist das generelle Dilemma. Die Lithium-Vorräte liegen u.a. in den Salzseen von Bolivien. Sie können nur unter sehr viel Verbrauch von Wasser gewonnen werden. Das benötigte Cobalt für die Akkus kommt wiederum aus dem Kongo und wird dort u.a. von Kindern zu Tage gefördert.

Unser Forschungszentrum in Jena hat es sich zur Aufgabe gemacht, Energiespeicher zu entwickeln, die nicht auf Metallen beruhen. Stattdessen sind ihre Grundlagen Stoffe wie Kohlenstoff oder Stickstoff. Diese haben einen viel niedrigeren CO2-Abdruck. Mit dieser Forschung wurde eine Nische gefunden, die noch nicht besetzt war.

In absehbarer Zeit wird es keinen Batterietypen in der Mobilitätsbranche geben, der das leisten kann, was eine Lithiumbatterie bietet. Diese hat sich über die letzten 30 Jahre ungemein entwickelt, wurde immer weiter optimiert und hat vor zwei Jahren sogar einen Nobelpreis bekommen. An was momentan gearbeitet wird, ist die Feststoffbatterie, die vielleicht so ab 2025/26 auf den Markt kommen könnte. Im Gegensatz zur jetzigen Version, wo der Elektrolyt einen flüssigen Zustand hat, besteht die neue Form nur aus festen Bestandteilen. So kann nichts auslaufen und bei hohen Temperaturen in Benutzung womöglich sogar anfangen zu brennen. Das macht die Akkus viel sicherer. 

In absehbarer Zeit wird es keinen Batterietypen in der Mobilitätsbranche geben, der das leisten kann, was eine Lithiumbatterie bietet.

Wie werden die derzeitigen Standard-Akkus entsorgt?

Ulrich Schubert: Das jetzige Standardverfahren beginnt mit dem Transport zur Recyclingstelle. Das ist bereits die erste große Hürde, denn Akkus sind Gefahrgut und werden mit viel Aufwand transportiert. Vor Ort werden die Batterien dann geschreddert, zermahlen und schließlich verbrannt. Dies erzeugt eine große Menge an CO2 und wirkt sich dementsprechend auf die Ökobilanz der Akkus aus.

Können die einzelnen Bestandteile dann wiederverwendet werden? 

Ulrich Schubert: Cobalt, Nickel, Aluminium und andere Metalle können voneinander getrennt und wieder verwendet werden. Trotzdem ist der Recycling-Prozess aber noch nicht vollständig etabliert. Die Elektromobilität wird momentan massiv hochgefahren, obwohl die Wiederverwertungsverfahren sich noch nicht zu 100% rentieren. Auch hier werden die nächsten Jahre zeigen, ob Elektroautos mit ihren Akkus sich für die Hersteller lohnen. Was die Umweltfreundlichkeit angeht, wird der Gesetzgeber wohl früher oder später Vorschriften machen müssen, dass bestimmte Produkte nicht verkauft werden dürfen, wenn sie nicht recyclebar sind.

Je größer der Akku, desto schlechter die Ökobilanz. Stimmt das?

Ulrich Schubert: Auf jeden Fall. Je mehr Leistung der Akku hat, desto mehr CO2-"Rucksack" trägt der Akku aufgrund seiner Herstellung. Je nach Kalkulation sind die ersten 70.000 bis 120.000 Kilometer bei Verwendung von 100% grünem Strom nötig, CO2-neutral zu werden. Da wir in Deutschland aber erst 50 bis 60% Ökostrom haben, werden von den "optimistischen" 70.000 Kilometern immer noch die Hälfte auf Kosten der Umwelt gefahren. Vom Recycling der Akkus gar nicht zu reden. So schnell können neue Solarzellen und Windräder nicht montiert und aufgestellt werden. Jedes Elektroauto mehr bedeutet noch mehr Strom, der nicht grün ist. Der kommt dann wiederum aus den Kohlekraftwerken. Solange die Energiewende nicht weiter vorangetrieben wird, bringen auch die Elektroautos wenig.

Was für Pläne gibt es, um die Ökobilanz der Akkus zu steigern?

Ulrich Schubert: Mit den momentanen Rahmenbedingungen der stockenden Energiewende kommen wir nicht weit. Das Problem ist, dass der Fokus jetzt so sehr auf die Elektroautos gelegt wird. Man verlässt sich darauf, dass damit die Welt gerettet und die Klimaerwärmung gestoppt werden kann. Das stimmt aber so nicht. Durch den CO2-Ausstoß beim Recycling der Akkus, den benötigten Strom sowie den Eingriff in Ökosysteme bei der Herstellung, entsteht ein großer ökologischer Fußabdruck. Man bräuchte seine eigene Solaranlage auf dem Dach, um das Auto dann mit eigenem grünem Strom aufzuladen. Das wäre klimaneutral.

Man bräuchte seine eigene Solaranlage auf dem Dach, um das Auto dann mit eigenem grünem Strom aufzuladen. Das wäre klimaneutral.

Infos zum Experten Professor Dr. Ulrich Schubert ist Lehrstuhlinhaber für organische und Makromolekulare Chemie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Zudem ist er Direktor am Center for Energy and Environmental Chemistry (CEEC) Jena

Quelle: MDR Umschau

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Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | Umschau | 16. März 2021 | 20:15 Uhr

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