Wie sehr nützen Elektroautos dem Klima?

Elektroautos (kurz: E-Autos, der englische Fachbegriff lautet „electric vehicle“ oder kurz „EV“) unterscheiden sich in mehreren wesentlichen Punkten von traditionellen Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Der Hauptunterschied liegt im Antriebskonzept: E-Autos verfügen über einen oder mehrere Elektromotoren anstelle eines Verbrennungsmotors. Dieser Elektromotor wird in klassischen E-Autos von einer Batterie mit Strom versorgt, die den Kraftstofftank ersetzt.

Es gibt verschiedene Varianten von Fahrzeugen mit Elektroantrieb:

• Hybridautos kombinieren einen Verbrennungsmotor mit einem (meist) kleinen Elektromotor und einer (ebenfalls meist relativ kleinen) Batterie. Diese wird durch die sogenannte Rekuperation geladen – wie bei einem Dynamo wird die kinetische Energie des Fahrzeugs beim Bremsen und Bergab-Fahren zurückverwandelt in Strom. Hybridautos können daher lediglich kurze Strecken rein elektrisch fahren.
• Plug-in-Hybride haben eine größere Batterie, die sich auch extern am Stromnetz aufladen lässt (das englische „plug-in“ bedeutet „einstecken“). Diese Fahrzeuge können je nach Kapazität des Akkus mehrere Dutzend Kilometer elektrisch zurücklegen, danach springt ihr Verbrennungsmotor an. Eine gebräuchliche englische Abkürzung für diesen Fahrzeugtyp lautet PHEV („plug-in hybrid electric vehicle“).
• Batterie-elektrische Fahrzeuge (englisch: „battery-electric vehicle“, kurz: BEV) sind reine Elektroautos, die ihre Antriebsenergie in einem Akku speichern. Beim Bremsen und Bergab-Fahren gewinnen sie ebenfalls Energie zurück (Rekuperation).
• BEV mit Range Extender (englisch für „Reichweiten-Verlängerer“) haben zusätzlich zu einem großen Akku einen kleinen Verbrennungsmotor (mit kleinem Treibstofftank) an Bord, der nur zum Aufladen der Batterie dient, wenn deren Speicherkapazität bei längeren Fahrten erschöpft sein sollte.
• Brennstoffzellen-Autos sind ebenfalls Elektroautos. Doch bei ihnen wird der Strom nicht in einer Batterie gespeichert, sondern in Form von Wasserstoff in einem Spezialtank. Mittels einer Brennstoffzelle wird der Wasserstoff an Bord in Strom für den E-Motor umgewandelt. In Fachkreisen wird dieser Fahrzeugtyp häufig FCEV abgekürzt (wegen des englischen Begriffs für Brennstoffzelle „fuel cell“).

In öffentlichen Debatten und manchen Statistiken werden die verschiedenen Typen bisweilen vermischt. Üblicherweise aber sind mit dem Wort „E-Auto“ die rein batterieelektrischen Fahrzeuge (BEV) gemeint.

Autos mit E-Antrieb gelten in der Wissenschaft als Schlüsseltechnologie, um den Transportsektor klimaschonend umzubauen. Der IPCC schreibt in seinem Sechsten Sachstandsbericht:

„Elektromobilität, die mit kohlenstoffarmer Elektrizität betrieben wird, hat das Potenzial, die Treibhausgase im Verkehr schnell zu reduzieren, und kann mit mehrfachem Nutzen in den wachsenden Städten der Entwicklungsländer eingesetzt werden.“ (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10, Executive Summary)

An anderer Stelle bezeichnet der Weltklimarat die Elektromobilität als

„einen Mechanismus für starke Reduktionen bei den großen Emissionsquellen des Transportsektors, unter anderem Autos, Motorräder, Auto-Rikschas, Busse und Lastwagen“. (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10, FAQ 10.1)

Der IPCC betont aber auch, für eine möglichst positive Klimabilanz von E-Fahrzeugen seien der Ausbau erneuerbarer Energien und eine Dekarbonisierung der Stromproduktion entscheidend. Zudem müssten die Emissionen bei der Batterieproduktion durch technologische Verbesserungen und den Einsatz sauberer Energie weiter gesenkt werden (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10.3.2) – das heißt, es sollte möglichst wenig Energie zur Produktion nötig sein und diese mit möglichst geringen Treibhausgasemissionen erzeugt werden [siehe dazu auch Abschnitt 5].

Zudem weist der Weltklimarat darauf hin, dass technische Lösungen allein nicht genügen, um im Verkehrssektor den CO₂-Ausstoß so weit zu senken, wie es zum Einhalten des Zwei-Grad-Limits nötig ist. Dafür seien auch systemische Veränderungen nötig: weniger energie- und ressourcenintensiver Individualverkehr, mehr energieeffizienter ÖPNV und mehr Wege, die per Fahrrad oder zu Fuß zurückgelegt werden. Zudem lasse sich durch verbesserte Stadtplanung und die Nutzung digitaler Technologien (etwa Videokonferenzen) ein erheblicher Teil des heutigen Verkehrs gänzlich vermeiden.

Doch ein solcher Wandel passiert kaum von allein bzw. allein durch individuelle Entscheidungen von Menschen – diese werden durch Rahmenbedingungen in den Verkehrssystemen erheblich beeinflusst und diese wiederum durch Entscheidungen der Politik. Der Sechste Sachstandsbericht stellt hierzu fest:

„Es besteht ein wachsender Bedarf an systemischen Infrastrukturänderungen, die Verhaltensänderungen ermöglichen und eine Reduzierung der Nachfrage nach Transportdienstleistungen fördern können, was wiederum den Energiebedarf senken kann.“ (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10, Executive Summary)

Zum Potenzial einer veränderten Stadtplanung und -entwicklung schätzt der Bericht:

„Städte können ihren kraftstoffbezogenen Verbrauch im Verkehr um etwa 25 Prozent senken, indem sie eine kompaktere Flächennutzung mit einer weniger autoabhängigen Verkehrsinfrastruktur kombinieren.” (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10, Executive Summary)

Bei der Bewertung der Antriebstechnologien differenziert der IPCC deutlich. Er erkennt das Potenzial von Hybrid-, Plug-in-Hybrid- und Wasserstofffahrzeugen an, betont jedoch, dass die vollständige Elektrifizierung des Verkehrssektors langfristig die größte Reduktion des Treibhausgasausstoßes ermöglicht:

„Hybridfahrzeuge bieten im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor einige Vorteile bei der Reduzierung von Treibhausgasen, ihr Potenzial ist jedoch im Vergleich zur vollständigen Elektrifizierung begrenzt.” (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10.4.2)

Bei Plug-in-Hybriden wiederum hänge der Klimaschutzvorteil davon ab, ob und wie oft die Fahrzeuge auch tatsächlich am Stromnetz (mit möglichst emissionsarm erzeugter Elektrizität) geladen und wie weit sie dann rein-elektrisch gefahren werden. Für Wasserstoff sieht der IPCC im Straßenverkehr Potenzial bei Lastwagen (vor allem auf langen Strecken), betont aber, dass wasserstoffbetriebene Fahrzeuge in der Gesamtbilanz weniger energieeffizient sind als batterieelektrische – aufgrund der Energieverluste, die bei der Wasserstoffproduktion und der Rückumwandlung in Elektrizität im Fahrzeug auftreten (IPCC, AR6, WG3, Kapitel 10.4.2).

Zumindest bei Pkw und leichten Nutzfahrzeugen scheint das technologische Rennen bereits gelaufen: Auch wenn es von Deutschland aus betrachtet anders aussehen mag, im Weltmaßstab sind batterie-elektrische Fahrzeuge offenbar gerade dabei, sich auf breiter Front durchzusetzen (Plötz 2022). Zwar wächst auch die Zahl von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen, laut Internationaler Energieagentur gab es Ende 2022 weltweit rund 72.000 Stück – aber im gleichen Zeitraum wurden rund zehn Millionen batterieelektrische Fahrzeuge zugelassen, also mehr als die hundertfache Zahl (IEA 2023). 2024 war ein weiteres Jahr rasanten Wachstums, weltweit stieg die Zahl der Neuzulassungen auf mehr als 17 Millionen und damit um 25 Prozent, am stärksten in China. Es „wirkt, als schalte die weltweite E-Auto-Revolution gerade einen Gang hoch“, kommentierte der Chef der Internationalen Energieagentur (IEA), Fatih Birol, die Entwicklung.

Bei Bussen sieht es ähnlich aus. Zurzeit machen Batterie-Busse nur drei Prozent der weltweit verkauften Fahrzeuge aus, aber die IEA erwartet, dass dieser Anteil beim aktuellen politischen Kurs bis 2035 auf 30 Prozent steigen oder bei ambitioniertem Klimaschutz sogar auf 90 Prozent springen kann. (IEA 2024).

Auch bei Lastwagen gibt es erste Anzeichen, dass batterieelektrische Antriebe bei den meisten Anwendungen im Vorteil sind. So kommt eine Studie für Kalifornien zu dem Schluss, dass bis zu 76 Prozent des Schwerlastverkehrs elektrisch ablaufen könne; nur die größten Trucks für die längsten Distanzen bräuchten Brennstoffzellen (Forrest et al. 2020). Wobei auch dies nicht sicher sei.

„Es bleibt jedoch abzuwarten, ob Nischenmärkte groß genug sind, um die Kommerzialisierung von brennstoffzellenbetriebenen Lastwagen und Skaleneffekte zu unterstützen”,

schreibt ein Autorenteam im Fachblatt Energies (Albatayneh et. al. 2023).

In allen Ländern und Fahrzeugkategorien haben batterieelektrische Antriebe in den vergangenen Jahren deutlich hinzugewonnen. Im Schnitt wuchs, so der Global EV Outlook 2024 der Internationalen Energie-Agentur (IEA), die elektrische Fahrzeugflotte pro Jahr um 23 Prozent. Dabei ist die Lage in einzelnen Ländern sehr unterschiedlich: In China hatten 2024 bereits rund die Hälfte aller neu zugelassenen Pkw einen Elektroantrieb, in Deutschland waren es 13,5 Prozent, in den USA rund 8 Prozent. Weltweiter Spitzenreiter ist Norwegen mit bereits 90 Prozent.

Insbesondere in Entwicklungs- und Schwellenländern spielen elektrische Zwei- und Dreiräder eine Schlüsselrolle für den Personentransport. Die IEA erwartet im konservativen Szenario, dass der Bestand an elektrischen Zweirädern von derzeit 65 Millionen bis 2035 auf 360 Millionen ansteigt – sie würden dann bereits ein Drittel des Gesamtbestands in diesem Fahrzeugsegment ausmachen (IEA 2024). Länder wie Indien, Indonesien oder auch Pakistan unterstützen diese Entwicklung mit Kaufanreizen. Eine Studie der Weltbank unterstreicht die wirtschaftlichen Vorteile der Elektromobilität für Entwicklungsländer. Elektrische Busse und Zwei- bzw. Dreiräder sind günstige Einstiegstechnologien, für die Produktionskapazitäten vor Ort aufgebaut werden und die dadurch auch entwicklungspolitische Vorteile bringen könnten (Weltbank 2022).

Elektroautos nutzen die „getankte“ Energie deutlich effizienter als Verbrenner-Fahrzeuge. Das wird bei der sogenannten Well-To-Wheel-Betrachtung deutlich, kurz WTW. Diese ist ein Konzept, um besser verstehen zu können, wie effizient oder klimaschädlich eine Fahrzeugtechnologie insgesamt ist. Dabei wird die komplette Energiekette einbezogen, also zum einen der Weg der Energie von der Quelle („well“, zu Deutsch: „Quelle“) im Kraftwerk bzw. der Raffinerie hin zum Fahrzeug; zum anderen der Weg der Energie im Fahrzeug selbst, also vom Tank bzw. der Batterie bis zur Bewegung des Fahrzeugs („wheel”, zu Deutsch: „Rad“).

Bei dieser Betrachtung des Gesamtsystems von Bereitstellung und Nutzung der Antriebsenergie schneiden E-Autos mehr als doppelt so gut ab wie Verbrenner: Bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor kommt höchstens ein Drittel der im Rohöl enthaltenen Energie letztlich in Bewegungsenergie am Rad an (mit Dieselmotoren gerechnet, mit Benzinmotoren wird sogar nur eine Systemeffizienz von rund 20 Prozent erreicht). Demgegenüber kann bei Stromern die sogenannte Well-To-Wheel-Effizienz bei mehr als 70 Prozent liegen, wenn sie mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden (Albatayneh et al. 2020; Sanguesa et al 2021).

Ihren konkreten technischen Vorteil spielen Elektroautos zwischen Batterie und Rad aus, weil sie die eingesetzte Elektrizität viel effizienter nutzen können (Wirkungsgrade von rund 90 Prozent) als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren die Energie aus Diesel bzw. Benzin (Wirkungsgrade höchstens 45 Prozent, oft weit darunter) – dort verpufft mehr als die Hälfte der im Treibstoff enthaltenen Energie als Abwärme. Ein wichtiger Grund für den höheren Wirkungsgrad von Elektroautos ist, dass sie Bewegungsenergie beim Bremsen durch die sogenannte Rekuperation zurückgewinnen, in die Batterie einspeisen und so erneut nutzen können.

Das WTW-Konzept macht allerdings auch deutlich, dass die gesamte Effizienz und Klimaschädlichkeit eines Antriebssystems stark von der Energiequelle abhängt. Wird ein Elektroauto etwa mit Strom aus sehr ineffizienten Kohlekraftwerken betrieben, die im Vollastbetrieb kaum 50 Prozent der in der Kohle enthaltenen Energie in Strom umwandeln, ist die Gesamteffizienz dieses E-Autos entsprechend niedriger (Albatayneh et al. 2020).

Laut Statistischem Bundesamt verursachten Pkw in Deutschland im Jahr 2020 rund 89,7 Millionen Tonnen CO₂ (von insgesamt 146 Millionen Tonnen Emissionen im gesamten Verkehrssektor inklusive nationaler Luftfahrt und Binnenschifffahrt). Der Verkehrssektor in Deutschland erreicht aktuell seine Klimaziele nicht und stößt weit mehr Kohlendioxid aus, als im Klimaschutzgesetz für diesen Bereich auf dem vorgesehen Pfad zur Klimaneutralität Deutschland eigentlich vorgesehen ist (UBA 2024). Aufsummiert über die kommenden Jahre ergeben sich erhebliche Überschreitungen der Emissionsgrenzen. Der Expertenrat für Klimafragen, der laut Klimaschutzgesetz des Bundes regelmäßig prüft, ob Deutschland auf dem Weg ist, seine Klimaziele zu erfüllen, kam 2024 in einem Gutachten zu dem Schluss:

„Im Verkehrssektor käme es mit einer Überschreitung um 177 Megatonnen CO_2-Äq. gemäß der Projektionsdaten 2024 zu der stärksten Verfehlung der kumulierten Ziele bis 2030.” (Expertenrat für Klimafragen, 2024, PDF, S.21)

Die Elektrifizierung der Fahrzeuge, die sogenannte Antriebswende, ist der größte Hebel, um den CO₂-Ausstoß im Verkehrssektor zu senken. Allerdings reicht sie allein nicht aus, um die deutschen Klimaziele beim Verkehr zu erreichen. Ein breites Forschungskonsortium hat sich im Rahmen des Projekts Ariadne, finanziert vom Bundesforschungsministerium, mehrere Szenarien für ein Erreichen der Klimaneutralität angeschaut. Ergebnis:

„Bis zum Jahr 2030 hat die direkte Elektrifizierung das größte THG-Emissionsminderungspotential im Verkehrssektor. Das gilt vor allem für Verkehrsträger und -segmente, die den größten Anteil an den direkten THG-Emissionen im Sektor haben, also für den Pkw- und teilweise den straßengebundenen Güterverkehr. Da für Pkw und teilweise auch für die Lkw schon jetzt kommerziell wettbewerbsfähige und technisch ausgereifte batterieelektrische Lösungen verfügbar sind, können durch die direkte Elektrifizierung kurzfristige Fortschritte bei der Dekarbonisierung erzielt werden.“ (Ariadne 2021, Z.5.1)

Um die Klimaziele zu erreichen, müssten laut der Szenarienrechnungen bis 2030 mindestens 14 Millionen E-Autos in Deutschland auf den Markt kommen (und Verbrenner verdrängen) – viel mehr, als momentan absehbar ist. Aber selbst wenn dieser massive Zuwachs bei E-Autos gelänge, würden die im Klimaschutzgesetz für das Jahr 2030 formulierten Zwischenziele an Emissionsminderungen nicht erreicht.

„Die Szenarienanalysen zeigen, dass […] kurzfristig zusätzliche Maßnahmen erforderlich sein werden, um die Sektor-Ziele bis zum Jahr 2030 zu erreichen. In Frage kommen hierfür vor allem auch Maßnahmen zur Änderung des Mobilitätsverhaltens, wie der Wechsel auf andere Verkehrsträger.“ (Ariadne 2021, Z.5.1)

Die Ariadne-Szenarien haben auch erkundet, welche Rolle Wasserstoff, E-Fuels oder Kraftstoffe aus Biomasse bei der Dekarbonisierung des Verkehrssektors spielen können. Für schwere Lkw oder auch den Restbestand von Verbrenner-Pkw, den es noch über Jahrzehnte selbst bei einem starken Wachstum von elektrischen Neuwagen geben wird, sind diese alternativen, mit emissionsarmem Strom erzeugten Treibstoffe notwendig – aber sie treten in der Bedeutung weit hinter die sogenannte direkte Elektrifizierung durch E-Autos zurück (siehe Grafik).

Abbildung 1: In Berechnungen dazu, wie die notwendigen Emissionsminderungen im Transportsektor erreicht werden können, spielen E-Autos die größte Rolle. Die Grafik zeigt die Modellierung des Energieverbrauchs im deutschen Straßenverkehr – der Einsatz fossiler Treibstoffe (braun) sinkt bis 2045 auf null. Kraftstoffe auf Basis von Biomasse (grün) sowie synthetische Kraftstoffe (lila) oder direkt Wasserstoff (blau), die jeweils aus Ökostrom erzeugt werden, kommen zwar zum Einsatz – aber die direkte Elektrifizierung durch batteriebetriebene Fahrzeuge (gelb) erbringt den größten Beitrag. Die Gesamtmenge der im Verkehrsbereich eingesetzten Energie sinkt deutlich, unter anderem durch Effizienzfortschritte von Elektroantrieben (siehe Abschnitt 3); Quelle: Ariadne 2021, Abb.Z8 (Ausschnitt)

Das Ariadne-Konsortium ist sehr klar bei der Frage, wo Wasserstoff und flüssige Alternativkraftstoffe im Klimaschutz sinnvoll sind – und wo nicht:

„Um die weitere Transformation zu einem klimaneutralen Verkehrssektor kosteneffizient zu erreichen, sind nach heutigem Wissen die zentralen Hebel: (a) die fast vollständige Elektrifizierung der Pkw-Flotte, (b) eine überwiegende Elektrifizierung von Lkw und Bussen (möglicherweise mit Nutzung von Wasserstoff für gewisse Anwendungsbereiche) und (c) der Ausbau von synthetischen Kraftstoffen und Biokraftstoffen, um die Nachfrage des Flug- und Schiffsverkehrs decken zu können.“ (Ariadne 2025, Kapitel 3)

Zusammengefasst: Der Umstieg auf E-Autos ist die kurzfristig wichtigste Maßnahme beim Klimaschutz im deutschen Verkehrssektor (andere Alternativtechnologien wie E-Fuels haben anderswo ihren Platz), aber er passiert bisher zu langsam. Und selbst wenn er schneller ginge, wären weitere Maßnahmen notwendig.

Wie viel Treibhausgase genau sich durch Elektroautos einsparen lassen, hängt maßgeblich davon ab, woher der von ihnen „getankte“ Strom stammt – also wie viel Kohlendioxid bei dessen Erzeugung ausgestoßen wurde.  Die gesamte in Deutschland verbrauchte Elektrizität stammt inzwischen zu mehr als der Hälfte aus Erneuerbaren Energien, damit kommen aktuell aber entsprechend gut 40 Prozent noch immer aus fossilen Quellen (Fraunhofer ISE 2024, PDF, S.12).

Dennoch sind bereits mit diesem Strommix, so ergab es eine Studie im Auftrag des deutschen Umweltbundesamtes, Elektroautos um etwa 40 Prozent klimafreundlicher als vergleichbare Benziner (UBA 2024b). Bei einem raschen Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung (auf rund 80 Prozent des Strommixes im Jahr 2030) könnte dieser Klimavorteil für in jenem Jahr zugelassene E-Autos sogar auf rund 55 Prozent steigen.

Zu einem sehr ähnlichen Ergebnis kommt die Expertenkommission Forschung und Innovation (E-FI), ein offizielles Beratungsgremium der deutschen Bundesregierung für die Forschungs-, Innovations- und Technologiepolitik. Sie schreibt zum Vergleich verschiedener Antriebsarten für Pkw:

„Unter den neuen Technologien weisen BEV [also rein batterie-elektrische Fahrzeuge] bereits 2020 die geringsten THG[Treibhausgas]-Emissionen auf. Sie sind nur etwa halb so hoch wie bei einem konventionellen Benziner.“ (E-FI 2022)

Berechnet werden solche Zahlen üblicherweise über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs. Denn zunächst verursachen E-Autos in der Herstellung mehr CO₂ als Verbrenner, das liegt an der energie- und ressourcen-aufwändigen Produktion der Batterien. Je grüner der Strommix wird, der bei der Batterieproduktion sowie später beim Betrieb des Autos zum Einsatz kommt, und je länger das Auto gefahren wird, desto stärker steigt der Klimavorteil.

Durch laufende Verbesserungen in der Batterieproduktion und einen fortschreitenden Umstieg auf Erneuerbare Energien, ist die Klimabilanz von E-Autos in den vergangenen Jahren stetig besser geworden. (Allerdings hat auch die Kapazität der Batterie einen erheblichen Einfluss; der Trend zu immer größeren Akkus konterkariert die positive Entwicklung teilweise.)

Eine viel zitierte Studie aus dem Jahr 2013 rechnete noch damit, dass E-Autos in Europa erst ab einer Laufleistung von 150.000 Kilometern einen Vorteil hätten (Hawkins et al. 2013). Neuere Analyse kommen auf deutlich kürzere Strecken, die ein E-Auto fahren muss, um die Emissionsbelastung aus der Produktionsphase auszugleichen. Der Verein Deutscher Ingenieure e.V. ging in einer Studie von Ende 2023 von 90.000 Kilometern aus; laden die E-Autos ausschließlich Ökostrom (zum Beispiel aus der Photovoltaik-Anlage auf dem Eigenheim) sind es nur noch 65.000 Kilometer. Zum Vergleich: Pkw fahren im Laufe ihrer Lebensdauer häufig mehr als 200.000 Kilometer, und inzwischen sind E-Autos laut einer britischen Studie bereits langlebiger als Benziner (Nguyen-Tien et al. 2024).

Die Kilometerzahl, ab der sich ein Stromer fürs Klima „lohnt“, lässt sich auf mehrerlei Weise weiter drücken: wenn etwa die Batterieproduktion klimafreundlicher wird, die Batterien länger halten, sie recycelt oder nach der Nutzung im Auto weitergenutzt werden, etwa als Pufferspeicher für schwankende Stromerzeugung aus Solar- oder Windkraft. Doch auch schon während ihrer Nutzungszeit können E-Autos dabei helfen, das Stromnetz zu stabilisieren – indem sie laden, wenn viel erneuerbarer Strom im Netz ist, beispielswiese mittags bei Sonnenschein (Koroma et al. 2022; Nealer/Hendrickson 2015).

Teils veraltete und wissenschaftlich nicht solide Zahlen in Umlauf

Gelegentlich werden in Debatten in Öffentlichkeit, Politik oder Medien noch Zahlen zitiert, die aus veralteten oder umstrittenen Publikationen stammen. Die Angabe etwa, dass laut einer schwedischen Studie von 2017 die Batterie eines durchschnittlichen Elektroautos für 17,5 Tonnen CO₂-Emissionen verantwortlich sei, hält einer genaueren Überprüfung nicht stand. Auch ein Artikel, der von dem bekannten Ökonomen Hans-Werner Sinn mitverfasst wurde, ist von zahlreichen Fachleuten wegen angreifbarer Annahmen und unzulässiger Verallgemeinerungen zurückgewiesen worden.

In vielen Ländern sind E-Fahrzeuge schon heute klimaschonender als in Deutschland, weil dort bei der Stromproduktion weniger CO₂ ausgestoßen wird. Frankreich mit seiner großen AKW-Flotte ist ein Beispiel oder auch die skandinavischen Länder Norwegen, Schweden und Dänemark sowie Österreich und die Schweiz, die viel Strom mit Wasser- oder Windkraft erzeugen.

Für die Schweiz hat das dortige Bundesamt für Energie (BfE) aktuell die Frage untersuchen lassen, wann es sich fürs Klima lohnt, einen existierenden Verbrenner-Pkw durch ein E-Auto zu ersetzen. Das Ergebnis ist eindeutig:

"Aus Klimasicht ist es sinnvoll, bestehende Verbrenner durch Elektrofahrzeuge der gleichen oder einer kleineren Fahrzeugklasse zu ersetzen. [...] Hochgerechnet auf die gesamte Schweizer Personenwagenflotte würde sich  [...] bei rund 90 Prozent der Verbrenner der Ersatz  [...] lohnen."

Die Schlussfolgerungen der Untersuchungen nennen konkrete Richtwerte für Kauf- bzw. Mobilitätsentscheidungen: 

"Ab ca. 8'000 km pro Jahr lohnt sich der Umstieg fast immer, wenn man von einer durchschnittlichen Fahrzeug-Lebensdauer von 16 Jahren ausgeht. Wer aber weniger als ca. 4’000-5’000 km pro Jahr fährt, für den lohnt es sich meistens nicht, v.a. wenn das Fahrzeug nicht länger als 16 Jahre gebraucht werden sollte."

(Seite 15 bzw. 20 des Schlussberichts)

der Schlussbericht dazu wurde .  eine Studie im Auftrag des dortigen Bundesamtes für 

Die Herstellung großer Mengen von Fahrzeug-Akkus hat ohne Zweifel erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt. Sie ist ein aufwändiger industrieller Prozess – hierbei sowie bei der Gewinnung der notwendigen Energie und Materialien entstehen Treibhausgase sowie zahlreiche Stoffe, die für Mensch und Natur giftig sind und zum Beispiel zu Überdüngung, Versauerung von Böden oder Feinstaubbelastung beitragen (Setyoko 2023). Aber wie umwelt- und klimabelastend genau die Herstellung eines Fahrzeugakkus ist, lässt sich nicht pauschal sagen. Denn das hängt sehr stark davon ab, mit welchen Materialien, mit welchem Strommix und vor allem wo die Batterien hergestellt werden (Koroma et al. 2022) – und auch, wie groß sie sind.

Die derzeit verbreitetsten Batterie-Typen brauchen vor allem Metalle wie Lithium, Kobalt und Mangan. Für all diese Materialien müssen Rohstoffe in Minen geschürft und in aufwendigen Aufbereitungsprozessen weiterverarbeitet werden. Minen belasten die lokalen Ökosysteme, außerdem befindet sich kaum eine Branche so oft in Konflikten mit Einheimischen wie die Bergbauindustrie (Scheidel et al. 2023).

Allerdings braucht nicht nur die Herstellung von Elektroauto-Batterien große Mengen an Metallen und anderen Rohstoffen, dies gilt für so gut wie alle industriellen Prozesse. Und bei vielen anderen Produkten wird in öffentlichen Debatten weniger kritisch auf den Ressourcenverbrauch und dessen Nebenwirkungen geschaut. Ein entscheidender Vorteil von Elektromobilität gerät dabei häufig aus dem Blick: Sofern sie mit Erneuerbaren Energien betrieben wird, ist für den Betrieb kein regelmäßiger Nachschub an Rohstoffen nötig. Der Betrieb von Verbrennerfahrzeugen hingegen verlangt eine permanente Förderung und Aufbereitung von Erdöl; die dadurch verursachten Umweltprobleme werden häufig ebenfalls nicht in den Blick genommen. Wissenschaftliche Quellen, die den Ressourcenverbrauch über die gesamte Lebenszeit von Verbrenner- und Elektroautos vergleichen, sind rar. Die Umweltorganisation Transport & Environment veröffentlichte im Jahr 2021 eine Schätzung, derzufolge Benzin- und Dieselfahrzeuge bei einer Gesamtbetrachtung (in Gewicht bemessen) „etwa 300 bis 400 Mal“ so viele Ressourcen verbrauchen wie Elektroautos.

Außerdem unterlaufen Batterien derzeit rasante Innovationszyklen, die alle Teile ihrer Herstellung betreffen und – in unterschiedlichem Ausmaß – negative Umweltfolgen verringern:

• Ihre Energiedichte steigt, das heißt, sie können mit weniger Material mehr Energie speichern (Li 2024).
• Sie können aus weniger umweltschädlichen Materialien hergestellt werden. So setzen sich derzeit zunehmend Natrium-Ionen-Akkus statt der bisher meistverwendeten Lithium-Ionen-Akkus durch. Natrium ist Kochsalz und – wie die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezellen (FFB) es formuliert – „nahezu unbegrenzt, kostengünstig und leicht zugänglich“ verfügbar.
• Schließlich werden die Materialien, mit denen Batterien gebaut werden, nicht wirklich „verbraucht“ (anders etwa als der Treibstoff in Verbrennungsmotoren) – sondern sie können nach Ablauf der Lebensdauer der Batterie nahezu vollständig recyclet und wiederverwendet werden (Fraunhofer ISI 2021).

Der Weltklimarat kommt in seinem Sechsten Sachstandsbericht zu der Einschätzung:

„Strategien zur Diversifizierung bei Materialien und in der Versorgung, verbesserte Effizienz beim Energie- und Materialverbrauch und zirkuläre Materialflüsse können den ökologischen Fußabdruck und die Risiken der Materialversorgung für die Batterieproduktion verringern (mittlere Gewissheit).“ (IPCC 2022, AR6, Band 3, Summary for Policymakers, C.8.3)

Und er hebt hervor:

„Weitere Bemühungen zur Reduzierung des Treibhausgasfußabdrucks der Batterieproduktion sind entscheidend, um das Minderungspotenzial von Batterie-Elektrofahrzeugen (BEVs) zu maximieren." (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10, Executive Summary)

Damit eine funktionierende Kreislaufwirtschaft für E-Autobatterien etabliert werden kann, braucht es laut IPCC aber klare Regeln von der Politik, die etwa eine Standardisierung des Designs von Batterien vorschreiben, um Recycling zu vereinfachen (IPCC, AR6, Band 3, FAQ 10.1). Um die relativen Umweltauswirkungen von Batteriespeichern zu verringern bzw. die Lebenszeit zu verlängern, wird auch intensiv an Strategien gearbeitet, Akkus aus E-Autos später als stationäre Speicher nachzunutzen, um beispielsweise die Stabilität von Stromnetzen zu erhöhen und die schwankende Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien zu glätten.

Derzeit fahren die meisten E-Autos mit Lithium-Ionen-Batterien. Diese Batterien bestehen aus Lithium, Kobalt, Mangan, Aluminium, Kupfer, Nickel und vor allem Graphit. Diese Stoffe werden auch in Zukunft in großen Mengen gebraucht werden. Das Fraunhofer IZM kommt in einer Studie für die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) zu dem Ergebnis, dass bei elf Metallen der weltweite Bedarf im Jahr 2040 „deutlich“ über den heutigen Produktionsmengen liegen werde (wobei allerdings nicht nur die E-Mobilität, sondern insgesamt 33 Zukunftstechnologien). Die Internationale Energieagentur (IEA) schätzt zum Beispiel für die Rohstoffe Lithium und Kobalt, dass deren weltweiter Bedarf bis 2040 um mehr als das 40-fache bzw. auf das bis zu 30-fache steigen könnte.

Der IPCC stellt fest:

„Die Abhängigkeit von Metallen für Lithium-Ionen-Batterien wird bestehen bleiben, was im Hinblick auf Ressourcenverfügbarkeit und Kosten problematisch sein könnte.” (IPCC 2022, AR6, WG3, FAQ 10.1.)

Gleich im folgenden Satz aber schreibt er auch:

„Die Nachfrage nach diesen Metallen liegt deutlich unter den verfügbaren Reserven, viele neue Minen werden als Reaktion auf den neuen Markt eröffnen, und zwar in verschiedensten Regionen weltweit.”

Grundsätzlich gibt es also nach Einschätzung der Forschung genügend Rohstoffvorkommen weltweit für eine Umstellung auf E-Mobilität – aber neben der Ausweitung der Förderung aus natürlichen Lagerstätten ist auch Recycling entscheidend, um den künftigen Bedarf decken zu können. Lithium-Ionen-Batterien zum Beispiel können zu mehr als 90 Prozent recycelt und ihre Bestandteile ohne Qualitätsverlust anders als beispielsweise bei Plastik wiederverwendet werden (Yaping 2020).

„Das Recycling von Batterien wird den langfristigen Ressourcenbedarf erheblich reduzieren”,

betont der auch Weltklimarat (IPCC 2022, AR6, WG3, FAQ 10.1). Allerdings muss langfristig der Recyclingprozess selbst ebenfalls klimaneutral werden, also durch den Einsatz Erneuerbarer Energien die eigene CO2-Bilanz verbessern (Giurco et al. 2019).

Der zusätzliche Strombedarf, der durch den Wechsel zur E-Mobilität entsteht, ist durchaus beträchtlich: Das Fraunhofer ISI und das Beratungsunternehmen Strategy& gehen davon aus, dass im Jahr 2040 neun Prozent der gesamten europäischen Stromproduktion allein für das Laden von elektrisch betriebenen Pkw und Kleintransportern verbraucht werden wird.

Parallel zum Ausbau der Erneuerbaren Energie und der E-Auto-Flotte müssen daher Stromnetze und Ladestationen ausgebaut werden. Schon heute schaffen es die bestehenden Netze immer häufiger nicht, den erzeugten Strom aus Windkraft- oder Solaranlagen im ganzen Land zu verteilen, und vor allem in den Städten gibt es noch nicht genügend Ladepunkte. Allerdings wächst deren Zahl stetig – laut Bundesnetzagentur gab es Ende 2024 rund 115.000 öffentliche Normal- und 34.000 Schnelladepunkte –, und wer ein Eigenheim mit privater Solaranlage besitzt, kann sein E-Auto dort selbst laden. Vor allem diese Gruppe von E-Auto-Besitzern könnte durch ein Anreizsystem dazu gebracht werden, ihre Fahrzeuge so zu laden, dass dadurch das Stromnetz insgesamt stabilisiert wird (Gemassmer et al. 2021).

Eine Überblicksstudie bestätigt, dass die Integration von Elektrofahrzeugen zwar erhebliche Auswirkungen auf das Stromnetz hat, diese aber durch intelligente Koordination zwischen den verschiedenen Komponenten des EV-Ladenetzwerks bewältigt werden können (Dharavat et al. 2023, Lauvergne 2022). Der Grundgedanke ist, dass E-Autos vor allem dann laden sollten, wenn gerade viel Strom aus Erneuerbaren Energien erzeugt wird. Die Speicherkapazität der einzelnen Fahrzeug-Akkus ist beträchtlich, die gesamte Fahrzeugflotte kann zu einem großen, dezentralen Stromspeicher zusammengeschlossen werden. Dieses Konzept, bei dem die Autos mit dem Netz gekoppelt werden, heißt im Englischen „Vehicle-to-Grid“ (Noel et al. 2019).

Damit dieses Potenzial tatsächlich zum Einsatz kommt, werden Anreize für E-Auto-Besitzer diskutiert – dies kann durch sogenannte dynamische Preise passieren, also dass sie bei einem hohen Angebot im Netz weniger pro Kilowattstunde bezahlen müssen (Yilmaz et al. 2013). Umgekehrt können sie Geld verdienen, wenn sie in Knappheitsphasen Strom aus ihrem Akku zurückspeisen ins Netz („bi-direktionales Laden“).

Auch der IPCC betont in seinem Sechsten Sachstandsbericht:

„Elektroautos können durch intelligente Ladelösungen zur Netzstabilisierung genutzt werden.“ (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10, FAQ 10.1)

Elektrofahrzeuge haben erheblich weniger bewegliche Teile als solche mit Verbrennungsmotoren (die genauen Zahlen variieren von Typ zu Typ). Dadurch sind E-Autos weniger anfällig für Verschleiß und tendenziell wartungsärmer. Beispielsweise braucht ein Verbrennungsmotor unter anderem Kraftstoffpumpen, Auspuffrohre, Einspritzsysteme, Ventile, Kolben, Nockenwellen, Kurbelwelle und Pleuelstangen. All diese Teile können kaputt gehen, und all diese Teile braucht ein Elektromotor nicht. Außerdem benötigen Autos mit Verbrennungsmotor aufwändige Schaltgetriebe und eine Kupplung, die ebenfalls einen hohen Verschleiß aufweisen.

Ein weiterer Vorteil ist, dass bei Elektroautos keine direkten Abgase während der Fahrt entstehen. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung von Luftschadstoffen vor allem in Ballungsräumen. Allerdings entstehen auch bei E-Autos weiterhin Emissionen durch Brems- und Reifenabrieb, sie können wegen des höheren Fahrzeuggewichts sogar etwas höher sein als bei Verbrennern (Beddows/Harrisson 2021).

Nicht zuletzt sind Fahrzeuge mit E-Motor deutlich leiser als solche mit Verbrennermotor, jedenfalls bei niedrigen Geschwindigkeiten (Baclet 2024). Dies macht sich ebenfalls vor allem im Stop-and-Go-Verkehr in Städten bemerkbar, bereits ab einem Tempo von etwa 35 km/h hingegen sind meist die Abrollgeräusche der Reifen lauter als die Motorengeräusche.

Als gravierender Nachteil von Elektroautos gilt vor allem ihr höherer Anschaffungspreis im Vergleich zu Verbrennerfahrzeugen. Allerdings sind die Preise in den vergangenen Jahren deutlich gesunken. In China, dem größten weltgrößten Markt für E-Autos, sind inzwischen zahlreiche Modelle verfügbar, die nur noch genauso teuer oder häufig sogar schon billiger sind als vergleichbare Verbrennerfahrzeuge (IEA 2024). Auch in Deutschland kommen zunehmend preiswerte Modelle auf den Markt, die nur noch geringfügig teurer sind als vergleichbare Autos mit Diesel- oder Benzinmotor. Ein höherer Anschaffungspreis relativiert sich außerdem dadurch, dass E-Autos in der Wartung und vor allem beim „Tanken“ meist deutlich niedrigere Kosten verursachen als Verbrenner.

Als zweiter Nachteil wird immer wieder ihre Reichweite genannt. Dabei wurden auch hier in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte erzielt (dasselbe gilt für die Ladedauer). Aktuelle Neuwagen kommen mit einer Batterieladung oft weiter als 300 Kilometer, teils deutlich weiter. Dies ist für die meisten Nutzer und Alltagssituationen als ausreichend, legen doch Pkw in Deutschland grob überschlagen durchschnittlich bloße 35 Kilometer pro Tag zurück (durchschnittliche Jahresfahrleistung laut Kraftfahrtbundesamtes, Stand 2022: 12.545 Kilometer geteilt durch 365 Tage). Auch die Studie „Mobilität in Deutschland“, erstellt im Auftrag des Bundesverkehrsministeriums, ergab für den Großteil von Autofahrten eher kurze Strecken: Im Mittel lege ein Pkw in Deutschland pro Tag zwei Fahrten und 30 Kilometer zurück, und nur gut ein Prozent aller Pkw-Fahrten ist länger als 100 Kilometer (BMVI/Infas 2018).

Zu beachten ist insgesamt, dass Batterien und E-Autos im Vergleich zu Verbrennerfahrzeugen noch junge Technologien sind – deshalb sind bei ihnen noch große Entwicklungsfortschritte zu erwarten. Je mehr von ihnen gebaut werden, desto billiger und leistungsfähiger werden sie (Li 2024). So hat sich etwa die Energiedichte von Batterien in den vergangenen Jahren knapp verdreifacht, während gleichzeitig der durchschnittliche Preis pro Kilowattstunde Speicherkapazität um mehr als 90 Prozent gefallen ist  (Ziegler/Trancik 2021). Da die Batterien die teuerste Komponente von E-Autos sind, bedeutet das, dass auch die E-Autos selbst immer billiger werden (Bloomberg NEF 2024.)

Demgegenüber sind Effizienzpotenziale bei der Verbrennertechnologie nach jahrzehntelanger Entwicklungsarbeit offenbar bereits weitgehend ausgereizt. Wie der IPCC im Sechsten Sachstandsreport anmerkt, hat das Tempo der Fortschritte bei Verbrennern in den vergangenen Jahren nachgelassen – sie reichen jedenfalls nicht aus, um eine „tiefgreifende Dekarbonisierung des Transportsektors zu erreichen“ (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 10.3.1).