Die Zukunft des Autos: Mit Elektroantrieb zur Nachhaltigkeit?
Deutschland gilt als Autoland. Doch der Verkehr belastet die Umwelt. Wie sieht also die Zukunft des Autos aus?
Einkaufen gehen, einen Ausflug machen oder zur Arbeit pendeln: In Deutschland legen die Menschen den Großteil ihrer Wege mit dem eigenen Auto zurück. Gut drei Viertel der zurückgelegten Wege gehen auf das Konto des Autos. 77 Prozent aller Haushalte besitzen mindestens einen eigenen Wagen. Jeder Vierte sogar zwei und mehr. Und die Zahl der Autos in Deutschland wächst. Das häufige Autofahren wird jedoch zunehmend zum Problem: Das betrifft nicht nur Lärm und Staus.
Heute verbrennen die meisten Autos beim Fahren Treibstoff wie Benzin oder Diesel. Die Abgase, die dabei entstehen, schädigen Umwelt und Klima sowie die Gesundheit der Menschen. Dazu gehören Gase wie das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO2), Stickstoffdioxid (NO2) sowie Feinstaub. Das sind sehr kleine schwebende Teilchen, die beim Verbrennen von Treibstoff oder als Abrieb von Bremsen und Reifen entstehen.
Wegen all der Probleme, die Autos mit sich bringen, ist das Thema Auto immer wieder Gegenstand öffentlicher Diskussionen. Mit Blick auf die Umwelt und das Klima werden zunehmend Verbesserungen und Alternativen gefordert. Als ein wichtiger Baustein gilt der Antriebswechsel, also das Umstellen der Automotoren von Benzin und Diesel auf strombetriebene Elektromotoren oder Plug-in-Hybridfahrzeuge. Diese verfügen über einen Elektro- und einen Verbrennungsmotor und können zwischen der Antriebsart wechseln. Doch auch Hybrid- und Elektrofahrzeuge produzieren Feinstaub und brauchen bei ihrer Herstellung Ressourcen. Zudem benötigen sie Platz auf den Straßen und in den Städten. Deshalb fordern Fachleute ein generelles Umdenken in der Alltagsmobilität der Menschen.
Mehr Autos – Mehr Probleme?
Die meisten Wege legen die Menschen in ihrem Privatwagen zurück. Anfang 2021 gab es rund 48,2 Millionen Pkw in Deutschland, bei knapp 83,2 Millionen Einwohnerinnen und Einwohnern. Allein seit 2010 ist die Zahl der Autos um knapp 6 Millionen gestiegen. Zwar verbrauchen die Verbrennungsmotoren für Diesel und Benzin heute dank technischer Fortschritte deutlich weniger Kraftstoff für die erbrachte Leistung als noch vor einigen Jahren. Doch zugleich werden die Automodelle immer größer und schwerer. Wegen ihres Gewichts verbrauchen sie mehr Kraftstoff als kleinere Autos. Zusammen mit der wachsenden Anzahl an Pkw wird somit der technische Fortschritt beim Kraftstoffverbrauch wieder aufgehoben.
Mit Vollgas in die Umweltkrise?
Der heutige Straßenverkehr nutzt zu etwa 95 Prozent fossile Brennstoffe wie Benzin und Diesel als Treibstoff. Das hat hohe Emissionen von Treibhausgasen zur Folge, die die Klimaerwärmung verstärken. In Deutschland gehen rund 20 Prozent der Emissionen des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) auf das Konto des Verkehrs. Davon werden circa 95 Prozent im Straßenverkehr erzeugt. Damit ist der Verkehrssektor ein wichtiger Mitverursacher des Klimawandels. Zudem trägt der Verkehr dazu bei, dass Lebensräume von Tieren und Pflanzen verschwinden. Denn für den Bau von Straßen und Parkplätzen wird viel Platz benötigt.
Neben Kohlenstoffdioxid verursacht der Verkehr auch Luftschadstoffe wie Feinstaub und Stickstoffdioxid (NO2). Trotz moderner Technologien, die in den Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen, bereiten Stickstoffdioxid und Feinstaub insbesondere in Ballungsgebieten und an vielbefahrenen Straßen noch immer Probleme.
Stickstoffdioxid ist ein Reizgas, das auf Teile der Atmungsorgane wie Lunge oder Luftröhre wirkt. Über einen längeren Zeitraum kann sich das Einatmen von Stickstoffdioxid negativ auf die Gesundheit auswirken. Darum hat die EU einen Grenzwert beschlossen, der eingehalten werden muss. Jedoch wurde dieser Wert in der Vergangenheit an einigen verkehrsnahen Messstationen immer noch überschritten.
Feinstaub ist ein weiterer Schadstoff, der durch den Autoverkehr verursacht wird. Feinstaub ist Teil des Schwebstaubs. Als Schwebstaub bezeichnet man Teilchen in der Luft, die nicht sofort zum Boden sinken, sondern eine gewisse Zeit in der Atmosphäre verweilen. Teilchen, die kleiner als 10 Mikrometer sind, werden als Feinstaub bezeichnet. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 100 Mikrometer, also zehnmal so "dick".
Feinstaub entsteht in Diesel- und Benzinmotoren sowie beim Fahren und Bremsen als Abrieb der Gummireifen, der Kupplung oder Bremsen. Reifen verlieren außerdem beim Fahren Gummipartikel, die schädliche Stoffe wie Zink oder Blei enthalten. Diese Stoffe entstehen jedoch nicht nur bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, sondern auch bei Pkw mit Elektromotoren. Ist der menschliche Körper über einen längeren Zeitraum hinweg Feinstaubteilchen ausgesetzt, kann es zu Erkrankungen kommen. Langfristige Effekte von Feinstaub sind Erkrankungen wie Asthma, Bluthochdruck, Diabetes oder Demenz.
Lärm ist ein weiteres Problem des Autoverkehrs, indem er besonders die Lebensqualität in den Städten beeinträchtigt. Viele Bürger*innen in Deutschland fühlen sich durch Verkehrslärm belästigt. Lärm kann Stress auslösen, den Schlaf stören oder Herzkreislauferkrankungen verursachen.
Autofahren ohne Abgase – geht das?
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge gelten als zentraler Baustein, um den Verkehr umweltfreundlicher zu machen. Reine Elektrofahrzeuge werden von einem Elektromotor angetrieben. Sie beziehen den Strom aus einer Batterie, die regelmäßig aufgeladen werden muss. Strom zu nutzen ist im Vergleich zu herkömmlichen Treibstoffen wie Benzin oder Diesel sehr effizient. Das bedeutet, dass die Elektromotoren Strom ohne größere Verluste für den Antrieb des Autos nutzen können. Ein Elektroauto kann mit der gleichen Menge an Energie weiter fahren als ein Auto mit Verbrennungsmotor. Außerdem werden beim Fahren selbst keine CO2-Emissionen verursacht. Für den Klimaschutz ist es aber wichtig, dass der Strom, mit dem das Elektroauto geladen wird, aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind oder Sonne stammt.
Neben den Elektroautos gibt es auch Hybridfahrzeuge. Das bedeutet, dass die Fahrzeuge zwei Motoren an Bord haben – einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor. Wenn die Batterie dieser Fahrzeuge, wie bei einem Elektroauto, über das Stromnetz geladen werden kann, spricht man von Plug-in-Hybridfahrzeugen.
Eine besondere Art der Elektrofahrzeuge stellen Wasserstofffahrzeuge dar. In diesen Fahrzeugen ist eine Brennstoffzelle samt Wasserstofftank verbaut. Die Brennstoffzelle erzeugt während der Fahrt aus dem Wasserstoff den Strom für den Antrieb mittels Elektromotor.
Wie nachhaltig sind Elektrofahrzeuge?
Sind Elektrofahrzeuge umweltfreundlicher als Benziner oder Diesel? Um diese Frage zu beantworten, bedarf es einer umfassenden Untersuchung: Mit einer Umweltbilanz werden sämtliche Umweltwirkungen eines Fahrzeugs berechnet, die im Rahmen seiner Herstellung, während seiner Nutzung und Reparaturen sowie seiner Entsorgung entstehen. Hinzu kommen die Umweltwirkungen, die die Rohstoffe und Brennstoffe bei ihrer Gewinnung und Verarbeitung verursachen.
Im Straßenverkehr verursacht ein reines Elektroauto keine klimaschädlichen Gase wie Kohlenstoffdioxid (CO2). Um die Klimaverträglichkeit von Elektroautos zu bewerten, ist es allerdings notwendig, die Stromproduktion miteinzubeziehen. Denn auch Kraftwerke erzeugen CO2. Bei Autos mit Verbrennungsmotor muss im Gegenzug der gesamte Energieaufwand berücksichtigt werden, der von der Förderung des Erdöls, aus dem das Benzin hergestellt wird, bis hin zur Tankstelle entsteht.
Berücksichtigt man also die Gesamtheit der Klimawirkungen der verschiedenen Auto-Typen kommt man zu folgendem Ergebnis: Ein heute gekauftes und in Deutschland betriebenes Elektroauto schneidet im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren besser ab.
Betrachtet man nicht nur die Folgen für das Klima, sondern auch für die Umwelt allgemein, ergibt sich ein vielseitigeres Bild: Der Bedarf an Rohstoffen zur Herstellung eines Elektroautos ist höher als bei Autos mit Verbrennungsmotor. Auch die Menge des insgesamt freigesetzten Feinstaubs ist bei Elektroautos aufgrund ihres höheren Gewichts größer. Bei Stickstoffoxiden ist das Elektroauto hingegen im Vorteil.
Das Leben einer Batterie
Ein weiterer Punkt, der die Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen beeinflusst, ist die Herstellung der Batterien. Dafür werden Rohstoffe wie Lithium und Kobalt benötigt. Ihr Abbau ist umweltschädlich und die Arbeitsbedingungen in den Bergwerken oft menschenunwürdig. Wenn eine Batterie nur noch 70 bis 80 Prozent ihrer anfänglichen Leistung aufweist, ist sie für ein Elektroauto nicht mehr stark genug. Dann können die Batterien noch bis zu 12 Jahre als Stromspeicher andernorts verwendet werden. Dadurch könnte ihre Lebensdauer auf etwa 20 Jahre verlängert werden. Anschließend können die Batterien jedoch recycelt werden.
Autos früher, heute und in der Zukunft
Wie kann der Verkehr nachhaltiger werden?
Deutschland hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2045 treibhausgasneutral zu werden. Das heißt, nur noch so viele klimaschädliche Gase auszustoßen, wie auch wieder aufgenommen werden, etwa durch das Wachstum von Bäumen. Um das zu erreichen, muss sich der Straßenverkehr grundlegend verändern.
Längerfristig spielt die Elektromobilität eine entscheidende Rolle auf dem Weg zur Treibhausgasneutralität. Denn Elektrofahrzeuge fahren ohne Abgase, sind leiser als Verbrennungsmotoren und sind insgesamt klima- und umweltfreundlicher. Wenn der Strom, mit dem die Fahrzeuge geladen werden, zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne oder Wind stammt, ist ein nahezu klimaneutrales Autofahren möglich.
Um den Umstieg auf Elektroautos zu beschleunigen, unterstützt die Bundesregierung den Kauf von Elektrofahrzeugen und Plug-In-Hybridfahrzeugen mit dem sogenannten Umweltbonus. Außerdem ist 2015 das Elektromobilitätsgesetz in Kraft getreten. Das Gesetz erlaubt es den Städten, Elektrofahrzeugen Vorteile im Straßenverkehr einzuräumen. Zum Beispiel können Elektrofahrzeugen extra Parkplätze an Ladestationen zur Verfügung gestellt und günstigeres oder kostenloses Parken ermöglicht werden.
Es bedarf jedoch einer Vielfalt an Angeboten, um Bürgerinnen und Bürgern den Zugang zu klimafreundlichen Alternativen im Verkehr zu ermöglichen. Hierzu gehört der Ausbau des öffentlichen Personennahverkehrs – also von Bus und Bahn – sowie des Fahrrad- und Fußverkehrs.
Rauf aufs Rad, rein in die Bahn!
Wenn mehr Menschen anfangen, vom Auto auf Bus, Bahn oder Fahrrad umzusteigen, trägt dies zu einem nachhaltigeren Verkehr bei. Außerdem sollte es ihnen möglich sein, auf einer Wegstrecke einfach zwischen den verschiedenen Verkehrsmitteln zu wechseln. Fachleute bezeichnen die Kombination unterschiedlicher Verkehrsmittel auch als intermodale oder multimodale Ansätze. Das eigene Auto stehen zu lassen, kann zudem weitere Vorteile haben: Fußgänger*innen und Radfahrende sind in Verbindung mit Bus oder Bahn in der Stadt meist schneller oder günstiger unterwegs. Auf vielen längeren Strecken sind Züge schneller als Autos.
Auch Carsharing bietet Vorteile für die Umwelt. Dabei stellt ein Anbieter Autos zur Verfügung, die für kurze oder längere Zeiträume und auch spontan gemietet werden können. So teilen sich viele Menschen gemeinsam ein Auto, ohne selbst eines zu besitzen. In vielen Städten gibt es mittlerweile Carsharing-Anbieter. Das Auto wird an einer Station abgeholt oder per Carsharing-App auf dem Smartphone gefunden. Ein einziges Carsharing-Auto ersetzt auf diese Weise mehrere private Pkw. Carsharing hilft nicht nur, Ressourcen zu schonen, indem es die Zahl der Autos verringert, sondern ist für die Nutzer*innen oft auch günstiger als ein eigener Pkw.
Interview: Mobilität der Zukunft
Wir haben ein Interview mit Frau Dr. Kolarova zur Zukunft des Autos geführt. Sie arbeitet seit 2014 als wissenschaftliche Mitarbeiterin und Projektleiterin am Institut für Verkehrsforschung am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und hat uns folgende drei Fragen beantwortet.
Frage 1: Wer sind Sie und woran arbeiten Sie zur Zeit?
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Frage 2: Wie sieht das Auto der Zukunft aus?
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Frage 3: Reichen E-Autos für nachhaltigen Verkehr?
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