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Nachhaltigkeit von Elektroautos am Beispiel der Tesla Gigafactory in Grünheide

Mit freundlicher Genehmigung von Tesla

Mit freundlicher Genehmigung von Tesla

Von Jan Heidjann

1. Einleitung

Dieser Artikel beschäftigt sich am Beispiel der am 22. März 2022 eröffneten Tesla Gigafactory in Berlin-Brandenburg mit dem Thema Nachhaltigkeit von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu Verbrennern. Die zentrale Fragestellung, die in dieser Arbeit behandelt wird, lautet: „Wie verändert sich die Kulturfläche am Standort der Tesla Gigafactory in Berlin- Brandenburg.

Es wird untersucht, wie sich die Fläche ökologisch, wirtschaftlich und sozial verändert und was dies für Auswirkungen auf die Region hat. Im zweiten Teil wird spezifischer auf den Vergleich von Elektroautos und Verbrennern eingegangen. Die Fahrzeuge werden in ihrer Nachhaltigkeit bei der Produktion und im Betrieb untersucht. Der Schwerpunkt liegt dort auf der Funktionsweise der verschiedenen Antriebe, Rohstoffgewinnung der Akkus, Kritik von Lithiumabbau und der Ladeinfrastruktur in Deutschland.

Das Ziel ist es, die Nachhaltigkeit von Elektroautos im Vergleich zu Verbrennern zu evaluieren, um ein besseres Verständnis für dieses hochaktuelle Thema zu haben.

2. Tesla Gigafactory in Berlin-Brandenburg

2.1 Das Unternehmen Tesla Inc.

Das Unternehmen Tesla Inc. ist ein US-amerikanischer Autohersteller, das vor allem für die Herstellung von Elektrofahrzeugen bekannt ist. Das Unternehmen wurde im Jahr 2003 gegründet und wird seit 2004 von Elon Musk geführt. Tesla beschäftigte Ende 2020 weltweit mehr als 70.000 Mitarbeiter und hat im Jahr 2021 einen Umsatz von 53,8 Milliarden US-Dollar gemacht. Das Unternehmen hat mittlerweile fünf Fabriken, sogenannte Gigafactorys, in denen die Elektroautos hergestellt werden. Die Tesla Gigafactory 1 wurde in der Stadt Reno im US-Bundesstaat Nevada gebaut, welche sich gemeinsam mit dem Unternehmen Panasonic auf die für Elektroautos so wichtige Produktion von Lithium-Ionen-Zellen spezialisiert hat. Die Tesla Gigafactory 2 befindet sich in der Stadt Buffalo in New York und hat sich auf die Herstellung von Photovoltaikanlagen konzentriert. Die dritte Gigafactory ist in China, in der Stadt Shanghai. Diese Fabrik ist auf den Bau von Automobilen spezialisiert und produziert über 500.000 Model 3 und Model Y im Jahr. Die vierte Gigafactory, die im März 2022 eröffnet wird, befindet sich in der Nähe der Stadt Berlin-Brandenburg in Deutschland und soll in der höchsten Ausbaustufe 500.000 Tesla Model Y produzieren. Die Gigafactory 5 befindet sich in Texas und produziert die Modelle Model 3, Model Y, Model S, Model X und in Zukunft auch den Tesla Cybertruck. (Tesla Inc. In: Wikipedia vom 23.03.2022. Online unter: https://de.wikipedia.org/wiki/Tesla,_Inc. (24.03.2022))

2.2 Die Unternehmensgeschichte

Das amerikanische Unternehmen Tesla Inc. wurde im Jahr 2003 gegründet. Die Gründer Elon Musk, Martin Eberhard, Marc Tarpenning, Jeffrey Brian Straubel und Ian Wright hatten von Beginn an das Ziel, die Elektromobilität zu revolutionieren und an die breite Masse zu bringen.

Bereits vor der Gründung des Unternehmens führte Jeffrey Brian Straubel erste Forschungen und Experimente mit Elektroautos durch. Er war von der Idee begeistert, dass Autos in Zukunft rein elektrisch über die Straßen gleiten, wurde jedoch von der damaligen limitierten Akkutechnologie, verbunden mit sehr geringen Reichweiten, aufgehalten.

Erst mit der Entwicklung von revolutionäre Lithium-Ionen-Zellen im Jahr 2000 und der Idee Jeffreys, mehrere von den Runden Lithium-Ionen-Zellen miteinander zu verknüpfen, gab es die theoretische Möglichkeit, dass man mit einem Elektroauto eine längere Strecke problemlos fahren kann.

Jeffrey überzeugte Elon Musk von seiner Idee, der im Herbst 2003 in das Projekt einstieg. Bereits im Juli 2003 wurde unabhängig von Elon Musk und Jeffrey Straubel das Unternehmen Tesla Motors, von Martin Eberhard und Marc Tarpenning gegründet. Sie hatten das Ziel, auf Basis eines Lotus Elise einen Elektrosportwagen zu bauen und waren auf der Suche nach Investoren. Im Januar 2004 stieg Elon Musk als größter Anteilseigner in das Unternehmen Tesla Motors ein, wenige Zeit später folgte sein Partner Jeffrey Straubel. (Ralph Bernecker: Unternehmen. In: Tesla3.de. Online unter: https://tesla3.de/unternehmen/ (24.03.2022))

2.3 Nachhaltigkeit der Gigafactory Berlin

Die Tesla Gigafactory in Berlin-Brandenburg ist eine Großfabrik zur Herstellung von Elektroautos. Sie wurde im Jahr 2021 – 2022 im Ortsteil Freienbrink in der Gemeinde Grünheide auf einem 300 Hektar großem Grundstück gebaut, für das Tesla mit einem Quadratmeter Preis von 14,35€ ungefähr 43,4 Millionen Euro bezahlt hat. Das Werk umfasst mehrere Betriebseinheiten, bestehend aus einem Presswerk, einer Gießerei, einer Karosseriefertigung, einer Lackiererei, der Fertigung des Antriebs, der Sitzfertigung und er Endmontage. In der Gigafactory Berlin-Brandenburg sollen in der größten Ausbaustufe 12.000 Mitarbeiter rund 500.000 Model Y produzieren.

Das Grundstück bestand zu 194 Hektar aus einem Wald, der für den Bau der Fabrik gerodet werden musste. Der Wald bestand zu 90 Prozent aus Kiefern und war damit eine Monokultur. Damit Tesla das Grundstück roden durfte, wurden sie gesetzlich dazu verpflichtet, den Wald 1:1 mit Neuaufforstungen auszugleichen. Bei den Neupflanzungen handelt es sich um Mischwald mit einem Laubholzanteil von mehr als 60 Prozent, der ökologisch deutlich wertvoller als der gerodete Baumbestand auf dem Grundstück ist.

Tesla hat den Anspruch ein umweltbewusstes Unternehmen zu sein und sich daher freiwillig dazu entschieden, weitere Flächen zu bepflanzen, die in Summe größer als das Fabrikgelände sind. Die Neupflanzungen führen zudem auch zur Umwandlung von artenarmen Landschaften in Lebensräume für Vögel, Insekten und Kleinsäuger. Im Dezember 2021 wurden bereits 90 Prozent der geforderten Erstaufforstungen umgesetzt und die restliche Flächenbepflanzung erfolgt im Jahr 2022. Die Neupflanzungen von Wäldern erfolgen an verschiedenen ausgewählten Standorten im Land Brandenburg.

Tesla hat umfangreiche Vermeidungs- und Ersatzmaßnahmen ausgeführt, um mögliche Lebensräume von Reptilien zu schützen. Es wurden Potentialhabitate durch Zäune geschützt und das Firmengelände wurde umzäunt, damit sich keine weiteren Tiere auf dem Fabrikgelände ansiedeln. Im Sommer 2020 hat Tesla mit Umwelt- und anderen Expertengruppen zusammengearbeitet, um eine fachgerechte Umsiedlung von Zauneidechsen, Schlingnattern und Waldameisen, die sich auf dem Firmengelände angesiedelt hatten, durchzuführen. Für Zauneidechsen und Schlingnattern wurden zwei Areale mit einer Gesamtfläche von 10 Hektar durch Auflichtung und Errichtung von Habitatstrukturen in direkter Umgebung angelegt. Zusätzlich wurden 21 Waldameisennester geschützt und an geeignete Standorte in der Umgebung umgesiedelt.

Damit die ökologische Funktion von Ruhe-und Fortpflanzungsstätten im räumlichen Zusammenhang erhalten bleibt, hat Tesla in näherer Umgebung Ersatzlebensräume für geschützte Vogel- und Fledermausarten geschaffen. Um die Rückzugsorte der Vögel und Fledermäuse nicht zu zerstören, hat das Unternehmen 702 Nistkästen für die Tiere an geeigneten Standorten aufgehängt.

Ein Teil des Industriegebietes, in dem die Gigafactory steht, befindet sich in einem Trinkwasserschutzgebiet, weshalb es zu vielen Komplikationen bei der Genehmigung für den Bau kam. In dem Genehmigungsverfahren wurde akribisch geprüft, welche besonderen Sicherheitsanforderungen Tesla zu berücksichtigen hat. Die Wasserversorgung für die Fabrik erfolgt über den Wasserverband Strausberg-Ekner. Den Vertrag zwischen dem Wasserverband Strausberg-Ekner, für einen jährlichen Wasserverbrauch von 1,4 Millionen Kubikmeter, wurde im Oktober 2020 unterzeichnet. Der Wasserverband Strausberg-Ekner benutzt in der ersten Ausbaustufe die örtlichen Grundwasservorkommen und fördert Wasser aus mehreren Brunnen an verschiedenen Standorten in der Region. Der Wasserverband hat von der Gemeinde die wasserrechtliche Zulassung erhalten, an den zwei Standorten Erkner und Eggersdorf zusätzlich Wasser zu fördern. Der Wasserverband teilte der Presse mit, dass er sich in der Lage sieht, die Gigafactory in der ersten Ausbaustufe mit ausreichend Wasser zu versorgen. Das Abwasser der Fabrik soll über kommunale Abwassersystem entsorgt werden.

Tesla möchte in Zukunft noch viel Geld in die Nachhaltigkeit ihres Unternehmens Investieren, weshalb sie neben der Fabrik eine Wasserrecyclinganlage geplant haben, die schon bald gebaut werden soll. (Christoph Richter.: Wasserknappheit dank Tesla? In: Deutschlandfunk Kultur vom 08.02.2022. Online unter: https://www.deutschlandfunkkultur.de/tesla-gigafactory-gruenheide-wasser-100.html (24.03.2022))

Der Energiebedarf für die Produktion der Elektroautos soll, so weit wie möglich, aus lokal und regional gewonnener erneuerbarer Energie abgedeckt werden. Um so umweltfreundlich wie möglich zu sein, hat Tesla das Dach der gesamten Fabrik mit einer Photovoltaikanlage bestücken lassen, wodurch sie eine Menge selbstproduzierter Energie in ihr Stromnetz einbringen können. Tesla möchte Unternehmensausgaben zukünftig in die Entwicklung und Realisierung fortschrittlicher Herstellungs- und Recyclingmethoden von Lithium-Ionen-Batteriezellen investieren.

(Land Brandenburg: Häufig gestellte Fragen zur Tesla-Ansiedlung. In: brandenburg.de vom 22.03.2022. Online unter: https://www.brandenburg.de/cms/detail.php/bb1.c.658136.de (24.03.2022))

2.4 Warum hat Tesla sich für den Standort Grünheide entschieden?

Tesla hat sich dazu entschieden, die Gigafactory in Grünheide zu bauen, da dieser Standort viele positive Faktoren bietet. Der Ortsteil Freienbrink in der Gemeinde Grünheide liegt etwa 30 Kilometer Süd-Östlich von Berlin. Die Nähe zu der Hauptstadt ist ein entscheidender Faktor für die Standortwahl von Tesla, da sie dort über viele große Logistikanschlüsse verfügen. Tesla plant den Großteil der produzierten Autos über die Eisenbahn in ganz Europa transportieren. Die Gigafactory hat einen direkten Anschluss an die Eisenbahnhauptstrecke Berlin – Frankfurt sowie an die Strecke nach Warschau in Polen. Das Grundstück der Fabrik ist durch ein bis zum Güterverkehrszentrum Freienbrink führendes Gleis der Deutschen Regionalbahn erschlossen.

Zudem liegt das Industriegebiet Grünheide mit dem Güterverkehrszentrum Freienbrink nahe der Bundesautobahn 10 und 12, die von Berlin über Frankfurt nach Polen führt. Dadurch existiert ein direkter Anschluss zu zwei großen Bundesautobahnen, wodurch viele Autos auf Tiefladern in verschiedene Regionen und Länder transportiert werden können. Der Flughafen BER „Willy Brandt“ in Schönefeld ist etwa 35 Kilometer entfernt und auch über das Schienennetz erreichbar.

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Standortwahl ist, dass in der Nähe der Gigafactory der Schnittpunkt der transeuropäischen Verkehrsachsen zwischen West- und Osteuropa ist.

Das Grundstück war bereits seit 20 Jahren für eine Industrialisierung gesichert, wodurch weitere Verfahren deutlich vereinfacht wurden. Die Gemeinde hat Tesla das Recht für die sofortige Bebaubarkeit von 300 Hektar erteilt. Das Unternehmen hat vom Staat sehr viel Unterstützung bekommen, die Pläne so schnell wie möglich zu genehmigen beziehungsweise zu realisieren.

Die Landesregierung Brandenburgs verbindet die Standortentscheidung mit einem klaren Bekenntnis zur Internationalität, Weltoffenheit und Toleranz. Brandenburgs bundesweit führende Rolle beim Einsetzen von erneuerbaren Energien, das dichte Netz von Fachkräftepersonal und Wissenschaftseinrichtungen, die sich mit Elektroautos und Akkuforschung beschäftigen, sind weitere Standortfaktoren für Brandenburg. In der Umgebung von Grünheide haben sich viele Unternehmen angesiedelt, die sich mit Elektro- und Akkutechnik beschäftigen. Die Badische Anilin- und Sodafabrik (BASF) hat sich dazu entschlossen, in Schwarzheide eine Fabrik für die Fertigung für Batterieteile wie Kathoden zu bauen. Außerdem hat die BASF angekündigt, einen Standort für das Recycling von Batterien und Akkus zu bauen. Das Unternehmen Rock Tech Lithium will in Guben, Spree-Neisse, mit einem Budget von fast einer halben Milliarden Euro eine Lithium-Produktionsstätte aufbauen. Der US-amerikanische Batteriehersteller Microvast hat in Ludwigsfelde, Teltow-Fläming, seine neue Europazentrale errichtet, wo Lithium-Ionen-Batteriesysteme entwickelt werden.

(Land Brandenburg: Häufig gestellte Fragen zur Tesla-Ansiedlung. In: brandenburg.de vom 22.03.2022. Online unter: https://www.brandenburg.de/cms/detail.php/bb1.c.658136.de (24.03.2022))

2.5 Welchen Einfluss hat die Gigafactory auf die soziale und wirtschaftliche Situation?

In der Gigafactory sollen rund 12.000 Arbeitsplätze für verschiedenste Berufe entstehen, die in einem Drei-Schicht-System arbeiten sollen. In der Nähe der Fabrik wurde von einer zuständigen Behörde eine 900 Hektar große Fläche zum Bebauen von Wohnmöglichkeiten genehmigt. Diese Wohnbaufläche hat ein Potenzial für 40.000 neue Wohneinheiten, wo neue Eigenheime und mehrgeschossige Mietshäuser gebaut werden sollen. Durch den Bau von attraktiven Wohnstandorten haben die Städte und Gemeinden die Chance, die Versorgungsinfrastruktur neu zu entwickeln, damit zum Beispiel Kitas und Schulen entstehen. Die Entwicklung der Versorgungsinfrastruktur ist sehr wichtig für die Gemeinden und Städte, da die Mitarbeiter von Tesla und anderen umliegenden Firmen Ansprüche an ihren Wohnort haben und sie ihre Kinder in der Kita oder Schule unterbringen können. In der Nähe der Fabrik wird zusätzlich eine große Feuerwehrwache gebaut, die zum einen die Fabrik im Notfall unterstützen soll und zum anderen die anderen Gemeinden und Kleinstädte abdeckt.

Der Bahnhof Fangenschleuse soll etwa 1,5 Kilometer nach Westen verlegt werden, damit dieser direkt am Werkseingang der Gigafactory liegt. Der Bahnhof Fangenschleuse hat eine Anbindung an den Regionalverkehr, wodurch viele Mitarbeiter einfach zu ihrem Arbeitsplatz gelangen können. Der Bahnhof Ekner bietet zusätzlich eine Anbindung an die Berliner S-Bahn.

Seit dem Fahrplan Wechsel im Dezember 2020 hält der Regionalexpress zweimal pro Stunde an dem Bahnhof Fangenschleuse und die neue Buslinie 419 hält am Werkseingang der Fabrik. Der Bahnanschluss ermöglicht eine große Transportkapazität für die Mitarbeiter von Tesla. Dadurch müssen sie nicht zwingend in den direkten Umkreis der Fabrik ziehen. Das öffentliche Personennahverkehrsangebot wird durch eine Anpassung des vorhandenen öffentlichen Personennahverkehrs sowie eigene Tesla Werksshuttlebusse ergänzt. Von dem Landeskreis Oder-Spree wird an einem Radverkehrskonzept gearbeitet, wodurch die Mitarbeiter schneller zu Bahnhöfen oder Wohnsiedlungen kommen. Durch die Gemeinde Grünheide erfolgt ein Ausbau der Park&Ride-Kapazitäten, wodurch viele neue Parkplätze für Autos entstehen werden. Der notwendige Ausbau der Bundesautobahn 10 und einer neuen Anschlussstelle Freienbrink Nord, inklusive einer zusätzlichen Netzergänzung im Rahmen einer Landstraße, werden im Auftrag des Landesbetriebs Straßenwesen geprüft und geplant. Die Erreichbarkeit des Tesla-Werkes für den Autoverkehr erfolgt über die Bundesautobahn 10 und die Landstraße 38.

Durch die Ansiedlung der Gigafactory machen sich jetzt schon Wachstumsimpulse in der Hauptstadtregion Berlin-Brandenburg bemerkbar. Die Entwicklung der industriellen Wertschöpfung, sowie des regionalen Dienstleistungsbereichs, weißt ebenfalls positive Impulse auf, welche auf das Unternehmen Tesla rückzuführen sind. Es ist davon auszugehen, das Tesla einen großen Bereich im flächenbezogenen Arbeitsmarkt abdecken wird, der von Deutschland bis nach Polen führen könnte. Um den Fachkräftebedarf des Unternehmens abzudecken, ist Tesla im Kontakt mit der Agentur für Arbeit in Berlin Brandenburg. Dadurch können Arbeitsuchende zahlreiche Jobprofile im Internet oder vor Ort einsehen. Die Jobangebote decken verschiedene Jobs, von spezialisierten Ingenieur- und Managerstellen bis hin zu Tätigkeiten in der Produktion und in der Logistik, ab. Auch für Quereinsteiger und Jobsuchende bieten sich neue Perspektiven. Tesla hat sich dazu entschlossen, attraktive Arbeitsbedingungen in ihrer Fabrik zu schaffen, was die Landesregierung begrüßt, da das Land Brandenburg als Land der „Guten Arbeit“ gilt. Tesla hat nach eigenen Angaben bisher etwa 2500 Beschäftigte eingestellt und möchte in der vollen Auslastung ungefähr 12000 Mitarbeiter beschäftigen.

(Land Brandenburg: Häufig gestellte Fragen zur Tesla-Ansiedlung. In: brandenburg.de vom 22.03.2022. Online unter: https://www.brandenburg.de/cms/detail.php/bb1.c.658136.de (24.03.2022))

3. Nachhaltigkeit Verbrenner vs. Elektroauto

3.1 Wie funktioniert ein Auto mit einem Verbrennungsmotor?

In einem Verbrennungsmotor entsteht der Antrieb durch den Verbrennungsvorgang eines Benzin–Luft Gemisches. Bei dem Vorgang entstehen umweltschädliche Abgase, unter anderem das für den Klimawandel verantwortliche Kohlendioxid.

Je nach Größe des Motors gibt es mehrere Zylinder, in denen sich ein Kolben hoch und runter bewegen kann. Diese Kolben sind über das Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden, welche die Auf-Abwärtsbewegung in eine Rotationsbewegung umwandelt. Wenn der Kolben im Zylinder an der untersten Position steht, wird durch Ventile, die von der Nockenwelle geöffnet und geschlossen werden, ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eingespritzt. Dieses Gemisch wird durch den hochfahrenden Kolben verdichtet und anschließend durch die Zündkerze entzündet. Dadurch entsteht eine gewaltige Explosion, die den Kolben an die unterste Stelle befördert. Wenn der Kolben nun wieder hochgedrückt wird, öffnet sich ein Ventil, welches die Abgase aus dem Zylinder drückt. Die Abgase werden in der Abgasanlage durch mehrere Katalysatoren geschickt, welche die Abgase filtern.

Die Kurbelwelle ist mit einer Kupplung verbunden, die das Getriebe von dem Motor trennt und bei Bedarf miteinander verbindet, sodass die Drehbewegung der Kurbelwelle auf das Getriebe übertragen werden kann. Die Kupplung besteht aus zwei Platten, die eine raue Oberfläche, ähnlich wie die Oberfläche von Schmirgelpapier, haben und zusammen- oder auseinandergedrückt werden. In einem Getriebe gibt es mehrere unterschiedlich große Zahnräder, um verschiedene Übersetzungen zu haben. Diese helfen dabei, einen Berg hochzufahren oder auf einer geraden Strecke schnell zu fahren

3.2 Wie funktioniert ein Auto mit einem Elektromotor?

In einem Elektromotor wird durch einen Permanentmagneten und einem Elektromagneten eine Drehbewegung erzeugt, indem sich die Magnete anziehen und abstoßen. Der Permanentmagnet ist dabei fest verbaut und der Elektromagnet auf einer drehbaren Achse montiert. Wenn die beiden Pole in einem Elektromotor übereinanderstehen, werden die Pole des drehbaren Elektromagneten umgepolt und die Pole, die sich gerade noch angezogen haben, stoßen sich ab. Der Elektromagnet dreht sich so lange weiter, bis die Pole wieder übereinanderstehen und umgepolt werden müssen. Durch das ständige Umpolen des Elektromagneten erschafft man eine dauerhafte Drehbewegung. Bei dem Vorgang entstehen im Unterschied zum Verbrennungsmotor keine umweltschädlichen Abgase. Die Energie für den Elektromagneten liefert ein großer Akku, der im Auto verbaut ist. Ein Elektroauto braucht kein Getriebe, da der Motor genug Kraft und Drehzahl hat, um das Auto auch an Gefällen oder Steigungen anzutreiben.

3.3 Wie kann man den Akku von einem Elektroauto laden?

Den Akku eines Elektroautos kann man zu Hause an einer Wallbox oder an öffentlichen Ladestationen laden. Eine Wallbox muss nachträglich von einem Elektriker installiert werden und wurde bis Oktober 2021 von der Kreditanstalt für Wiederaufbau gefördert. Damit die Wallbox von der KFW gefördert wird, muss die Wallbox über eine Ladeleistung von 11 kW verfügen. Die Gesamtkosten pro Ladepunkt für Privatpersonen müssen bei mindestens 900€ liegen und der Strom für die zu ladenden Elektroautos muss zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien stammen. Weitere Punkte sind, dass die Wallbox intelligent, übers Smartphone steuerbar und neu ist, damit sie gefördert wird.

(E.ON Energie Deutschland GmbH.: Förderung für Wallboxen. In: e.on.de Online unter: https://www.eon.de/de/pk/e-mobility/wallbox-foerderung.html (24.03.2022))

Unterwegs kann man sein Auto, wenn es ein Fahrzeug der Firma Tesla ist, an den firmeneigenen Ladestationen, den Superchargern, laden. Weltweit gibt es rund 3.000 Supercharger-Stationen mit mehr als 30.000 Supercharger-Ladesäulen. An einem Supercharger der modernsten Generation kann man mit einer Ladeleistung von 250 kW laden, wodurch ein Ladestopp auf der Durchreise nicht länger als 20 Minuten dauert. In Deutschland gibt es insgesamt 48.225 Normalladepunkte und 8.401 Schnellladepunkte, die im März 2022 in Betrieb waren (11). Im Vergleich dazu gab es für Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor im Jahr 2020 rund 14.100 Tankstellen (12).

(Tesla Inc.: Unterwegs laden. In tesla.com Online unter: https://www.tesla.com/de_DE/supercharger (24.03.2022)) (Bundesnetzagentur.: Elektromobilität: Öffentliche Ladeinfrastruktur. In: bundesnetzagentur.de vom 15.03.2022. Online unter: https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/ElektrizitaetundGas/E-Mobilitaet/start.html (24.03.2022))

(ADAC.: So viele Tankstellen gibt es in Deutschland. In: adac.de vom 01.03.2022. Online unter: https://www.adac.de/verkehr/tanken-kraftstoff-antrieb/deutschland/tankstellen-in-deutschland/ (24.03.2022))

3.4 Lithium (Abbildung 1)

Für die Produktion von Elektroautos wird sehr viel Energie benötigt, da die Produktion der Akkus ziemlich aufwendig ist. Die meistverbauten Akkus sind Lithium-Ionen-Akkus, da das Alkalimetall Lithium eine hohe Energie- und Leistungsdichte hat. Lithium wird nicht nur für die Produktion von Akkus für Elektroautos benutzt, sondern auch für die Herstellung von Smartphones, Notebooks, sowie Glas- und Keramikprodukte. Neben Lithium werden bei der Produktion der Akkus unter anderem auch Nickel, Kobalt, Graphit und Mangan benötigt.

(E.ON.: Ökobilanz von Elektroautos: Wie nachhaltig sind E-Autos? In: e.on.de Online unter: https://www.eon.de/de/pk/e-mobility/oekobilanz-elektroauto.html#verbrenner (24.03.2022))

Die weltweite Nachfrage an Lithium steigt momentan rasant an, da sich der Trend für Elektroautos stets weiterentwickelt und die Verkaufszahlen rasant steigen. Die Jahresproduktion des Alkalimetalls hat sich im Vergleich vom Jahr 2008, indem rund 25.400 Tonnen abgebaut wurden, bis 2018, wo 85.000 Tonnen abgebaut wurden, mehr als verdreifacht. Die weltweit größten Lithium-Reserven sind in Chile, mit 8 Millionen Tonnen, in Australien, mit 2,7 Millionen Tonnen, in Argentinien, mit 2 Millionen Tonnen und in China, mit rund 1 Millionen Tonnen. Insgesamt werden die Weltweiten Reserven auf 14 Millionen Tonnen geschätzt, was ungefähr der 165-fachen Fördermenge des Jahres 2018 entspricht. Australien war im Jahr 2018 mit 51.000 Tonnen der größte und wichtigste Lithium-Lieferant. Chile hat in dem Jahr 16.000 Tonnen abgebaut, China 8.000 Tonnen und Argentinien 6.200 Tonnen.

In Australien wird das Alkalimetall im Erzbergbau abgebaut, in Chile und Argentinien stammt das Lithium aus Salzwüsten, sogenannten Salaren. Um an das Lithium in den Salaren zu gelangen, wird lithiumhaltiges Salzwasser aus unterirdischen Seen an die Oberfläche gepumpt und in ein großes Becken befördert. Das Wasser verdunstet und übrig bleibt eine lithiumhaltige Salzlösung. Diese Salzlösung wird in mehreren Stufen weiterverarbeitet, bis das Lithium für den Einsatz in Akkus geeignet ist.

(Volkswagen AG.: Elektroautos sind ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz – doch der Abbau von Lithium für die Batterien wird oft kritisiert. Im Mittelpunkt der Diskussion steht die Rohstoffgewinnung in südamerikanischen Salzwüsten. Fragen und Antworten für eine gut informierte Debatte. Online unter: https://www.volkswagenag.com/de/news/stories/2020/03/lithium-mining-what-you-should-know-about-the-contentious-issue.html (24.03.2022))

3.5 Warum steht der Lithiumabbau in der Kritik?

In einigen Lithiumabbaugebieten klagen Einheimische über zunehmende Trockenheit und einen sinkenden Grundwasserspiegel. Durch die zunehmende Trockenheit wird beispielweise die Viehzucht der Bauern gefährdet und die Bäume und Pflanzen der vertrocknen schneller. Experten sind sich bisher unklar, inwieweit die Trockenheit tatsächlich mit dem Lithiumabbau zusammenhängt, da für die Lithiumgewinnung kein Trinkwasser benötigt wird. Der sinkende Grundwasserspiegel und damit die Trockenheit hängt vermutlich mit der Entnahme des lithiumhaltigen Salzwassers aus unterirdischen Seen zusammen, da dies zum Nachströmen von Süßwasser führen könnte. Um diese These genauer zu belegen, sind die Wasserflüsse, wie etwa in der Atacama-Wüste in Chile, noch nicht ausreichend erforscht.

(Volkswagen AG.: Elektroautos sind ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz – doch der Abbau von Lithium für die Batterien wird oft kritisiert. Im Mittelpunkt der Diskussion steht die Rohstoffgewinnung in südamerikanischen Salzwüsten. Fragen und Antworten für eine gut informierte Debatte. Online unter: https://www.volkswagenag.com/de/news/stories/2020/03/lithium-mining-what-you-should-know-about-the-contentious-issue.html (24.03.2022))

3.6 Elektro vs. Verbrenner

Damit man ein Urteil fällen kann, welcher der beiden Antriebsarten nachhaltiger ist, muss man zunächst den Rohstoffverbrauch von Elektroautos und Verbrennern vergleichen. Die Studie der T&E Organisation vergleicht den Rohstoffverbrauch in den einzelnen Kategorien. Dabei wird der oft vernachlässigte Ölverbrauch für die Produktion von Kraftstoffen hinzugezogen. Beim Verbrennen von Kraftstoffen wie Diesel und Benzin entsteht CO2, das zur Luftverschmutzung beiträgt. Ein Auto mit einem Verbrennungsmotor verbraucht in seinem gesamten Lebenszyklus durchschnittlich rund 17.000 Liter Benzin oder 13.500 Liter Diesel. Ein Elektroauto benötigt für seinen Akku durchschnittlich 160 Kilogramm Metallrohstoffe, die in den Zellen des Akkus stecken. Die Technische Universität Eindhoven kam in ihrer Studie zu dem Ergebnis, dass die CO2-Bilanz von Elektroautos über die gesamte Lebensdauer gesehen niedriger als die eines vergleichbaren Verbrenners ist. Die Studie geht dabei von einem Durchschnittswert von 75 Kilogramm CO2-Äquivalent pro Kilowattstunde Akkukapazität aus. Dieser Wert basiert auf veröffentlichten Daten von Tesla. Experten schätzen die Laufzeit eines Akkus mittlerweile auf mehr als 500.000 Kilometer, bevor sie als „Second-Life-Akku“ dienen oder recycelt werden. Second-Life-Akkus sind Akkus, die aus Elektroautos stammen und eine Restkapazität haben. Sie werden oft für stationäre Speicheranlangen wie beispielsweise Solarstrom verwendet.

(Christina Finke.: E-Autos laut Studie klimafreundlicher als Verbrenner. In: Autozeitung vom 28.07.2021. Online unter: https://www.autozeitung.de/elektroautos-hybridantrieb-umwelt-studie-gutachten-40981.html (24.03.2022))

Ein Mercedes C 220d hat in der Herstellung 32 Gramm CO2 eq-Emissionen pro Kilometer. Ein Model 3, stößt bei der Herstellung 28 Gramm CO2 eq-Emissionen pro Kilometer und bei der Produktion des 75 kWh Akkus 23 Gramm CO2 eq-Emissionen pro Kilometer aus. Im Betrieb hat ein der Mercedes 228 Gramm CO2 eq-Emissionen pro Kilometer und der Tesla rund 40 Gramm CO2 eq-Emissionen pro Kilometer, wobei der Akku eine realistische Lebensdauer von 250.000 Kilometer hat. Dieser Wert ist veraltet, da ein moderner Akku eine Lebensdauer von über 500.000 Kilometern hat, wird aber trotzdem für die Studie verwendet. Der Emissionsfaktor für den Strommix lag zum Zeitpunkt der Studie, nach eigenen Angaben, bei 250 Gramm pro Kilowattstunde. Der Mercedes hat einen Gesamtausstoß von 260 Gramm CO2 eq-Emissionen pro Kilometer und der Tesla 91 Gramm CO2 eq-Emissionen pro Kilometer, was ungefähr 65% weniger sind. Der Tesla braucht damit eine Laufleistung von 30.000 Kilometern, um den höheren „CO2-Rucksack“ der Produktion auszugleichen. Danach ist der Tesla dann im Vergleich zum Mercedes nachhaltiger.

(Auke Hoekstra, Prof. Maarten Steinbuch.: Vergleich der lebenslangen Treibhausgasemissionen von Elektroautos mit den Emissionen von Fahrzeugen mit Benzin- oder Dieselmotoren. In: gruene-bundestag.de Online unter: https://www.gruene-bundestag.de/fileadmin/media/gruenebundestag_de/themen_az/mobilitaet/pdf/200831-Studie_EAuto_versus_Verbrenner_CO2.pdf (24.03.2022))

3.7 Vor- und Nachteile von Elektroautos

In Deutschland werden Elektroautos von Staat gefördert. Der Zuschuss beim Kauf eines Elektroautos kann je nach Bruttolistenpreis des Fahrzeuges bis zu 9.000€ betragen. Zudem sind Elektroautos sind für 10 Jahre von der Kfz-Steuer befreit und die Fahrzeughalter können eine jährliche Treibhausminderungsquote (THG-Quote) beantragen. Die Wartungskosten für ein Elektroauto sind deutlich geringer als bei einem Verbrenner, da es beispielsweise keine Zündkerzen-, Öl- und Ölfilterwechsel braucht. Zudem ist es verschleißarm, da die Bremsen durch das Rekuperieren des Motors deutlich weniger genutzt werden. Die Betriebskosten für ein Elektroauto sind ebenfalls geringer, da die Stromkosten im Vergleich zu den Kraftstoffkosten deutlich günstiger sind. Weitere Vorteile sind, das Elektroautos oft Parkprivilegien haben und in jede Umweltzone hineinfahren dürfen.

Ein großer Nachteil eines Elektroautos ist die Reichweite. Ein kleines Elektroauto hat aktuell eine realistische Reichweite von 150 bis 200 Kilometern. Große Elektroautos, wie beispielweise ein Tesla Model 3, haben eine ernstzunehmende Reichweite von 400 bis 600 Kilometern, sind aber dementsprechend deutlich teurer. Die Ladeinfrastruktur ist auch noch nicht ausreichend ausgebaut und die Ladezeiten können teilweise auch zu lang sein, wobei es dort auf das Auto, den Hersteller, sowie die Ladesäule ankommt.

(Christina Finke.: Was spricht für, was gegen Stromer? In: Autozeitung vom 20.11.2020. Online unter: https://www.autozeitung.de/elektroautos-vorteile-nachteile-199320.html (24.03.2022))

4. Fazit

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der Bau der Tesla Gigafactory in Grünheide eine sinnvolle Entscheidung aus ökologischer, ökonomischer und sozialer Betrachtung war. Die gerodeten Bäume wurden 1:1 durch Neupflanzungen ersetzt und die Tiere wurden artengerecht umgesiedelt. Für die Wirtschaft in der Region und darüber hinaus ist die Fabrik sehr wichtig, da viele neue Arbeitsplätze entstehen und viele Menschen in die Umgebung der Fabrik ziehen. Dadurch wird die Infrastruktur deutlich ausgebaut und der Staat hat durch Steuereinnahmen mehr Budget für sinnvolle Investitionen. Elektroautos haben zwar nach der Produktion zunächst einen größeren „CO2 Rucksack“ als Verbrenner, sind aber durch den geringen CO2-Ausstoß im Betrieb deutlich nachhaltiger als Verbrenner. Durch den aktuellen Strommix in Deutschland werden Elektroautos derzeit zwar nicht mit 100% erneuerbaren Energien betrieben, doch der Anteil des regenerativ erzeugten Stroms wird sich in Zukunft weiter verbessern. Die Akkus der Elektrofahrzeuge können eine Lebensdauer von bis zu 500.000 Kilometern erreichen und danach weitere Jahre genutzt werden, zum Beispiel als Energiespeicher für Solaranlagen.

Das in der Einleitung genannte Ziel, die Nachhaltigkeit von Elektroautos im Vergleich zu Verbrennern besser zu verstehen, um argumentativ meine Meinung zu vertreten, habe ich erreicht, da ich genug Pro und Contra Argumente gesammelt habe und sie mit Fakten belegen kann.

Ich komme zu dem Urteil, das Elektroautos deutlich nachhaltiger als Verbrenner sind, da sie im Betrieb wenig CO2-Emmisionen verursachen und sie in Zukunft mit überwiegend regenerativ erzeugtem Strom fahren können. Zudem sind Elektroautos durch ihren geringen Wartungszyklus und Verschleiß deutlich wartungsärmer und damit umweltschonender als Autos mit Verbrennungsmotoren, die regelmäßig Werkstattbesuche und Reparaturarbeiten benötigen.

Um zu einem detaillierteren Ergebnis zu kommen, hätte eine Fabrik für Autos mit einem Verbrennungsmotor mit einer Fabrik für Elektroautos verglichen werden müssen. Damit hätte ich die Veränderung der Kulturflächen direkt in Relation zueinander setzen können. Zudem könnten verschiedene Autos der unterschiedlichen Antriebsarten im Betrieb miteinander verglichen werden und über den gesamten Lebenszyklus betrachten werden, um exakte Daten über den Verschleiß der Akkus zu liefern.