Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität Projektleitung: Dr.-Ing. Gernot Schmid, Seibersdorf Labor GmbH Beginn: 18.03.2021 Ende: 11.11.2025 Finanzierung: 449.025 Euro Hintergrund Elektromobilität gilt als Schlüssel für eine klimafreundliche Mobilität. Elektroantriebe arbeiten weitgehend schadstoffemissionsfrei. Betriebsbedingt entstehen allerdings Magnetfelder, die von dem elektrifizierten Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs ausgehen und auf Fahrer*in und Passagier*innen einwirken. Expositionen ( d.h. Situationen, in denen Personen solchen Feldern ausgesetzt sind) in relevanten Größenordnungen können dabei nicht von Vornherein ausgeschlossen werden. Gründe sind der geringe Abstand der Sitze zu den Komponenten, die Magnetfelder erzeugen, und die hohen Stromstärken in leistungsstarken Fahrzeugen. Darüber hinaus können bei rein batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) und bei Plug-In-Hybriden (PHEV) Expositionen bei Fahrzeugstillstand während des Ladevorgangs auftreten. Magnetfeldquellen sind dann zum Beispiel die Ladeeinrichtung selbst, das Ladekabel im Fall konduktiven Ladens, als Gleichrichter arbeitende Leistungselektronik sowie die Leitungen im Fahrzeug und die Fahrzeugbatterie. Magnetfeldquellen nur in Elektroautos und Hybriden Zielsetzung In dem Vorhaben wurde die Exposition von Personen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität bestimmt. Einbezogen wurden Expositionsbeiträge durch den Fahrzeugfahrbetrieb und durch Batterieladevorgänge bei Fahrzeugstillstand. Die Studie ist aussagekräftig für Elektroautos und Elektro-Zweiräder ( d.h. ein- und zweispurige Personenkraftfahrzeuge). Als Fahrräder eingestufte Elektrofahrzeuge ( sog. E-Bikes) waren ausgenommen. Die Ergebnisse können mit Werten einer im Jahr 2009 abgeschlossenen Studie des BfS und mit in der Literatur veröffentlichten Werten verglichen werden. Zudem geben die Ergebnisse Hinweise für die Standardisierung. Durchführung Untersucht wurden gemessen an den Zulassungszahlen besonders beliebte E-Auto-Modelle und zusätzlich auch leistungsstarke E-Auto-Modelle von verschiedenen Herstellern. Dazu wurden Magnetfeldmessungen an mehreren Stellen im Fahrgastraum der Elektroautos und an den Sitzpositionen der Elektro-Zweiräder ( d.h. Elektroroller bzw. -motorräder) durchgeführt, während sich die Fahrzeuge auf einem Rollenprüfstand und in vorab festgelegten Betriebszuständen befanden. Die Betriebszustände umfassten das Beschleunigen, das Bremsen sowie das Fahren mit konstanten Geschwindigkeiten gegen verschiedene Lastmomente, um Luftwiderstände, Streckensteigungen und -gefälle zu simulieren. Anschließend wurden Magnetfeldmessdaten während eines Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle (WLTC) aufgezeichnet. Dabei handelt es sich um einen ca. 30-minütigen genormten Fahrzyklus, der ursprünglich für vergleichbare Abgas- und Verbrauchsmessungen festgelegt wurde. Daten für Zweiräder wurden während eines World Motorcycle Test Cycle (WMTC) aufgezeichnet. Die auf dem Prüfstand ermittelten Daten wurden mit Messungen bei Fahrten auf einer abgesperrten, ebenen Teststrecke und bei einer etwa 90-minütigen Fahrt im öffentlichen Straßenverkehr validiert. Anschließend wurden die im Zeitbereich aufgezeichneten Messdaten entsprechend der spektralen Zusammensetzung analysiert und bewertet. Situationen, die basierend auf den Messungen die höchsten Expositionen erwarten ließen, wurden zusätzlich dosimetrisch analysiert. Die betreffenden Expositionssituationen wurden dazu in einer Simulationssoftware nachgebildet. Ziel war die rechentechnische Bestimmung, der im Körper einer exponierten Person hervorgerufenen elektrischen Feldstärken. Hierfür musste vorab die lokale Verteilung der Magnetfeldstärken in der Fahrgastzelle bzw. im Bereich der Sitze der Elektro-Zweiräder bekannt sein. Stellvertretend für die exponierten Personen wurden hochaufgelöste, digitale Menschmodelle eingesetzt, die anatomisch möglichst korrekt waren und Gewebetypen mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften unterschieden. Die Untersuchungen zum Aufladen bei Fahrzeugstillstand berücksichtigten Positionen in und außerhalb der Fahrzeuge. Ebenso wurden die Untersuchungen an Normal- und Schnellladepunkten durchgeführt. Hartschaum-Dummy mit zehn Messsonden im Fond eines Elektroautos Ergebnisse Die Studie stellt nach Kenntnis des BfS die bislang detaillierteste Untersuchung zu Magnetfeldexpositionen in Elektrofahrzeugen dar. Die Messungen wurden in aktuellen, für den deutschen Straßenverkehr zugelassenen Fahrzeugen unter realen Bedingungen im öffentlichen Straßenverkehr sowie auf Teststrecken und Prüfständen durchgeführt. Erstmals wurden auch Zweiräder einbezogen. Die Fahrzeughersteller waren nicht an den Untersuchungen beteiligt. Die Magnetfeldexposition innerhalb der Fahrzeuge war räumlich sehr ungleichmäßig. Hohe Werte traten im Fahrberieb vorrangig im Bereich der Beine auf, während der Oberkörper und der Kopf deutlich weniger exponiert waren. Die Exposition variierte je nach Fahrmanöver: Beim Beschleunigen und Bremsen waren die Werte höher als bei konstantem Fahren. Die maximale Motorleistung der Fahrzeuge hing nicht systematisch mit der Magnetfeldexposition zusammen. Langzeit-Effektivwerte aus Messungen während Fahrten im realen Straßenverkehr zeigten höhere Werte als die Daten, die während genormter Fahrzyklen auf einem Fahrzeugprüfstand ermittelt wurden. Alle Magnetfeldexpositionen wurde mit den Referenzwerten der EU -Ratsempfehlung und den ICNIRP -2010-Leitlinien verglichen. Bei sanfter Fahrweise lagen die Ausschöpfungen der EU -Referenzwerte meist im niedrigen zweistelligen Prozentbereich. Eine sportliche Fahrweise führte in mehreren Elektrofahrzeugen sowie in einem zu Vergleichszwecken untersuchten Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zu Überschreitungen der EU -Referenzwerte. Bei Anwendung der moderneren ICNIRP -2010-Leitlinien ergab sich nur in einem Fall eine Überschreitung. Trotz der kurzfristigen Überschreitungen der Referenzwerte wurden keine Überschreitungen der empfohlenen Höchstwerte für im Körper induzierte elektrische Felder festgestellt. Die während des Ladens innerhalb der Fahrzeuge gemessenen magnetischen Flussdichten waren überwiegend niedriger als die während des Fahrens gemessenen Werte. Gleichstrom-Laden ( DC -Laden) führte, trotz höherer Ladeleistungen, zu geringeren Expositionen als Wechselstrom-Laden ( AC -Laden). Magnetische Flussdichten oberhalb der ICNIRP -Referenzwerte traten nur in unmittelbarer Nähe des Ladekabelsteckers bzw. der Fahrzeugbuchse ( bzw. beim induktiven Laden nahe dem Straßenniveau) unmittelbar neben dem Fahrzeug auf. Neben dem Antriebssystem erzeugen weitere Fahrzeugkomponenten Magnetfelder, z.B. die Sitzheizungen, Fensterheber oder Fahrzeugeinschaltung. In einigen Fällen waren diese Expositionen höher als die durch das Antriebssystem verursachten Felder. In vielen Fahrzeugen traten die höchsten Werte beim Einschalten oder Starten auf. Die mittleren Langzeitwerte in Elektroautos (0,5 bis 2,5 Mikrotesla/ µT ) entsprachen weitgehend denen in etablierten elektrisch angetriebenen Verkehrsmitteln wie Straßenbahnen oder U-Bahnen (2 bis 3 µT ). In doppelstöckigen Zügen wurden auf der oberen Fahrgastebene Werte bis zu 13 µT gemessen, also potenziell höhere Expositionen als in Elektroautos. Stand: 24.11.2025
Klimaschutzministerin Katrin Eder informierte sich auf ihrer „Zukunftstour durch Rheinland-Pfalz – klimastarke Unternehmen“ über das Potential von bi-direktionalen Wallboxen, an denen E-Autos nicht nur betankt werden, sondern auch Strom ins Netz abgeben können „Der Energiesektor ist der Sektor, in dem Deutschland durch den Kohleausstieg seine Ziele erreicht. Der Blick auf Dächer und Balkongeländer hat es längst gezeigt: Selbst erzeugter Strom ist günstig und macht unabhängig. Für eine gelingende Energiewende ist wichtig, dass unsere Stromnetze immer stabil bleiben, auch wenn sie mit großen Schwankungen zurechtkommen müssen. Stromspeicher sind hier ein wichtiger Beitrag zur Lösung. Und daher freue ich mich, dass das Mainzer Unternehmen Ambibox zum Gelingen der Energiewende und damit zum Erreichen unserer Klimaziele beiträgt“, so Klimaschutzministerin Katrin Eder am heutigen Donnerstag in Mainz. Eder besuchte das Unternehmen auf ihrer Zukunftstour durch RLP „klimastarke Unternehmen“ und informierte sich, wie Energie- und Verkehrswende eine Einheit bilden und am Ende das Klima und die Wirtschaft gewinnen. Das Mainzer Unternehmen Ambibox entwickelt seit rund zehn Jahren bi-direktionale Wallboxen für E-Fahrzeuge, die dafür sorgen, dass Autos nicht nur mit Strom betankt werden können, sondern auch Strom aus ihrer Batterie liefern. Für das Unternehmen sind Autos nicht nur Transportmittel, sondern auch Stromspeicher auf vier Rädern. Das Ziel ist, wenn dank Wind und Sonne viel Strom produziert wird, die Batterie des Autos günstig zu laden. Ist es dann dunkel und windstill, soll der Strom aus der Autobatterie angezapft und zur Eigenstromversorgung genutzt werden. So werden die Stromnetze entlastet und der Ambibox-Kunde profitiert von günstigen Strompreisen. Mit einigen Automodellen funktioniert diese Wallbox schon. In Schweden werden derzeit 200 VW ID.-Modelle mit Ambibox-Wallboxen und Vattenfall getestet, um Strom ins Netz zurückzuspeisen und so zur Netzstabilität beizutragen. Geschäftsführer Manfred Przybilla sagt: „Ambibox befindet sich gerade in der Markteinführung von Vehicle to Grid (V2G) Lösungen in mehreren europäischen Ländern. Dabei sehen wir uns als Bindeglied zwischen den Fahrzeugherstellern und den Energieversorgern, indem wir Elektrofahrzeuge so in die Stromnetze einbinden, dass sie die Stromnetze nicht noch weiter belasten, sondern eher stützen. Eine Win-Win Situation, die zur Sektorkopplung beiträgt. Wir liefern neben den in Mainz entwickelten BiDi Wallboxen auch Softwarelösungen, die die Wallboxen intelligent in die Häuser einbinden. Der Kunde verdient somit zusätzlich Geld mit seinem Elektrofahrzeug. Neben den 200 Kunden die derzeit in Schweden beliefert werden, sind weitere 150 Wallboxen in Europa verbaut. In Deutschland werden wir bis zum Jahresende noch 500 BiDi Wallboxen ausliefern.“ Auf ihrer Sommertour besucht Katrin Eder insgesamt sieben Unternehmen in Rheinland-Pfalz, die zeigen, dass Klimaschutz und nachhaltiges Wirtschaften ideale Partner sind.
<p>Altbatterien können giftige Schwermetalle wie Quecksilber, Cadmium und Blei sowie stark brennbare Inhaltsstoffe enthalten. Um Mensch und Umwelt zu schützen und Wertstoffe in hohem Maße wiederzugewinnen, müssen sie getrennt vom unsortierten Siedlungsabfall gesammelt und recycelt werden</p><p>Im Jahr 2023 hat Deutschland alle von der EU geforderten Mindestziele erreicht</p><p>Die Masse von 213.595 Tonnen (t) Altbatterien, die den speziellen Recyclingverfahren für Altbatterien zugeführt wurden, stieg im Vergleich zum Vorjahr um 0,4 Prozent (%). Somit konnten 166.709 t Sekundärrohstoffe wiedergewonnen werden.</p><p>In den einzelnen Verfahren waren das unter anderem Blei, Schwefelsäure, Eisen/Stahl, Ferromangan, Nickel, Zink, Kupfer, Aluminium, Cadmium sowie Kobalt und Lithium. Diese Rohstoffe können im Rahmen einer Kreislaufführung erneut zur Batterie- und Akkuherstellung eingesetzt werden.</p><p>Untergliedert man die der stofflichen Verwertung zugeführte Gesamtmenge an Altbatterien in die im europäischen Berichtswesen gängigen drei Kategorien </p><p>wird der beständig hohe Anteil der Blei-Säure-Altbatterien am Gesamtmarkt der Altbatterien deutlich. Gegenüber dem Vorjahr erhöhte sich die recycelte Masse der Blei-Säure-Altbatterien sogar um 7.473 t.</p><p>In die Kategorie „sonstige Altbatterien“ ordnen sich mengenmäßig insbesondere Lithium-Ionen (Li-Ion), Alkali-Mangan (AlMn)- und Zink-Kohle (ZnC)-Altbatterien ein. Nach 37.100 t im Jahr 2021 und 33.594 t im Jahr 2022 waren es 2023 noch 27.172 t sonstige Altbatterien, die einem Recyclingverfahren zugeführt wurden. Ein ansteigender Rücklauf ausgedienter Li-Ion-Akkus, bspw. aus dem Fahrzeug- oder stationären Energiespeicherbereich konnte noch nicht verzeichnet werden.</p><p>Für das Jahr 2023 wurden – entsprechend der Methodik der <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1539943366156&uri=CELEX:32012R0493">Recyclingeffizienzverordnung (EU) 493/2012</a>– folgende durchschnittliche Recyclingeffizienzen für Verfahren der Recyclingbetriebe erzielt:</p><p>Das Ziel der <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1539943366156&uri=CELEX:32012R0493">Recyclingeffizienzverordnung (EU) 493/2012</a>, die im Jahr 2012 in Kraft trat, ist die Vergleichbarkeit der Recyclingeffizienzen der EU-Mitgliedstaaten durch eine einheitliche Berechnungsgrundlage. Die Begriffe Output- und Inputfraktion sind im Artikel 2 Abs. 1 Nr. 4 und Nr. 5 in Verbindung mit Anhang I dieser Verordnung definiert.<br>Die Recyclingeffizienz eines Recyclingverfahrens erhält man, indem die Masse der zurückgewonnenen Sekundärrohstoffe (Outputfraktionen) zur Masse der Altbatterien, die dem Verfahren zugeführt wurde (Inputfraktionen), ins Verhältnis gesetzt wird.</p><p>Zur Bewertung der Ergebnisse der deutschen Recyclingbetriebe kann die folgende Abbildung, die die ermittelten durchschnittlichen Recyclingeffizienzen den EU-Mindestzielen gegenübergestellt, beitragen (siehe Abb. „Effizienzen der Recyclingverfahren für Altbatterien 2022 und 2023“).</p><p>Bei der Darstellung von durchschnittlichen Recyclingeffizienzen, die der Prüfung der EU-Mindestziele dienen, kann es vorkommen, dass einzelne ineffiziente Recyclingverfahren die Zielanforderungen nicht erreichen und aufgrund der Systematik unerkannt bleiben. Unsere Einzelfallbetrachtung zeigt jedoch, dass alle Recyclingverfahren die Mindestziele erfüllen oder sogar weit übertreffen. Einzig die Recyclingverfahren für Nickel-Cadmium-Batterien liefern ein differenziertes Bild: So zählen die Verfahren mit 75,2 % zwar zu den effizientesten Recyclingverfahren – im Vergleich zu den gesetzlichen Mindestvorgaben in Höhe von 75 % wurden die Mindestziele jedoch nur knapp erreicht.</p><p>Ferner übermitteln die Rücknahmesysteme für Geräte-Altbatterien ausführliche Daten zu den Verwertungsergebnissen der Geräte-Altbatterien im Rahmen der jährlichen Erfolgskontrollberichte – eine aktuelle <a href="https://www.ear-system.de/ear-verzeichnis/battgruecknahmesysteme">Liste der genehmigten Rücknahmesysteme für Gerät-Altbatterien</a> stellt die stiftung elektro-altgeräte (stiftung ear) zur Verfügung.</p><p>Die Masse der Geräte-Altbatterien, die einem Recyclingverfahren zur stofflichen Verwertung zugeführt wurde, betrug den Angaben der Rücknahmesysteme zufolge im Jahr 2023 30.483 t (2022: 35.123 t). Die Verwertungsquote für Geräte-Altbatterien, die ausdrückt, wieviel von den gesammelten Altbatterien einer stofflichen Verwertung zugeführt wurden, betrug exakt 100,0 % nach 108,4 % im Jahr 2022. Die erreichte Quote spiegelt wider, dass im Jahr 2023 alle gesammelten Altbatterien einer stofflichen Verwertung zugeführt wurden. Nennenswerte Altbatteriemengen, die nicht identifiziert und recycelt werden konnten, gab es im Berichtsjahr 2023 nicht.<em> </em></p><p><em>Wie erklären sich Verwertungsquoten von unter oder über 100 % in einzelnen Jahren?</em></p><p>Da sich die Verwertungsquote auf die Sammlung und die Verwertung von Altbatterien eines Kalenderjahres bezieht, resultieren Verwertungsquoten unter oder über 100 % größtenteils aus dem Auf- oder Abbau von Lagerbeständen, bspw. bei Sortier- und Recyclinganlagen.</p><p>Im Ergebnis belegen die aktuellen Daten, dass sowohl Sammlung als auch Sortierung – zur Sicherstellung des Altbatterierecyclings – etabliert sind und Recyclingbetriebe, die zugeführten Altbatterien über die Mindestziele hinaus recyceln.</p><p>Die Sammelquote für Geräte-Altbatterien sank im Jahr 2023 auf 50,4 Prozent</p><p>Im Jahr 2023 wurden in Deutschland 55.197 t Gerätebatterien in Verkehr gebracht. Gegenüber dem Vorjahr war das ein Rückgang um 7.937 t. Die Masse der zurückgenommenen Geräte-Altbatterien verringerte sich gegenüber dem Vorjahr um 1.938 t auf 30.483 t. Dies entspricht einem Rückgang von ca. 5,9 %. Im Ergebnis betrug die Sammelquote 50,4 % (2022: 50,7 %). Das Mindestsammelziel gemäß der derzeit noch gültigen <a href="https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2006/66">EU-Batterie-Richtlinie</a> (2006/66/EG) in Höhe von 45 % wurde damit erfüllt. Ebenfalls erfüllt wurde die auf Grundlage des Batteriegesetzes geltende Sammelquote von 50 % für Geräte-Altbatterien. (siehe Abb. „Gerätebatterien: Sammelquote stieg im Berichtsjahr 2023“).</p><p>Die von den Rücknahmesystemen für Geräte-Altbatterien veröffentlichten Berichte und ermittelten individuellen Sammelquoten des Berichtsjahres 2023 sind unter folgenden Links im Internet abrufbar:</p><p>Die Rücknahmesysteme müssen jeweils im eigenen System jährlich das gesetzlich vorgegebene Mindestsammelziel erreichen und dauerhaft sicherstellen. Da nicht alle Rücknahmesysteme ihre Sammelquoten im Einklang mit den vom Umweltbundesamt zur einheitlichen Berechnung der Sammelquoten und Überprüfung der Mindestsammelziele bekanntgegebenen Hinweisen ermittelt haben, ist eine unmittelbare Vergleichbarkeit der jeweils veröffentlichten Sammelergebnisse nicht gegeben. Rücknahmesysteme, die bei der Ermittlung der Sammelquote nicht den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>-Hinweisen gefolgt sind, weisen dies in ihren Berichten aus.</p><p>Hintergrund: Für eine dauerhafte Sicherstellung der Sammelquote ist unter Umständen ein rechnerischer Faktor (sogenannter dS-Faktor) bei der Ermittlung der Sammelquote zu berücksichtigen. Ohne Anwendung dieses mathematischen Ausgleichsfaktors kann durch eine unterjährige Wechselkonstellation die Situation entstehen, dass Hersteller beim Wechsel in ein neues Rücknahmesystem bei mehrjähriger Betrachtung eine geringere Masse Geräte-Altbatterien zur Erreichung des Sammelziels zurücknehmen müssten als Hersteller, die im alten Rücknahmesystem verblieben sind und die gleiche Masse an Batterien im gleichen Zeitraum in Verkehr gebracht haben. Insofern sorgt der Ausgleichsfaktor für verbesserte Wettbewerbsbedingungen unter den Rücknahmesystemen.</p><p>Gerätebatteriemarkt: Menge der in Verkehr gebrachten nicht wiederaufladbaren Batterien und Akkus sinkt im Jahr 2023 deutlich</p><p>Die Gerätebatterien unterteilen sich in die Primär- und die Sekundärbatterien. Als Primärbatterien (nicht wiederaufladbar) bezeichnet man die herkömmlichen Einwegbatterien. Sekundärbatterien (wiederaufladbar) werden in der Regel Akkus genannt und können nach Gebrauch mit einem Ladegerät mit neuer Energie versorgt werden.</p><p><strong>Primärbatterien</strong>:</p><p><strong>Sekundärbatterien</strong>:</p><p>Im Jahr 2023 wurden 36,0 % der Gerätebatterien als Akkus in Verkehr gebracht. Einhergehend mit der Gesamtmarktentwicklung verringerte sich allerdings auch im Bereich der Sekundärbatterien die Inverkehrbringungsmenge. Im Jahr 2023 verzeichnete die Menge einen Rückgang um 1.981 t auf insgesamt 19.359 t.</p><p>Bei einer Betrachtung über einen längeren Zeitraum von 2010-2023 zeigt sich: Die Masse der Akkus erhöhte sich in diesem Zeitraum um über 70 %. (siehe Abb. „Gerätebatterien: Entwicklung der in Verkehr gebrachten Primär- und Sekundärbatterien und der größten Batteriesysteme"). Unter ökologischen Aspekten ist eine weitere Steigerung des Akku-Anteils wünschenswert. Akkus können mehrfach wiederaufgeladen werden und verbessern so ihre Umwelt- und Energiebilanz. Ersetzt man beispielsweise Primärbatterien der Baugröße AA durch NiMH-Akkus gleicher Baugröße, lässt sich etwa ein halbes Kilogramm klimarelevantes Kohlendioxid pro Servicestunde der Batterie sparen <a href="https://www.yumpu.com/de/document/view/18213860/klimabilanz-batterien-climatop">(climatop 2009)</a>. Die Klimabelastung pro Servicestunde lässt sich weiter senken, wenn der Akku jeweils langsam aufgeladen und das Ladegerät nach Gebrauch vom Stromnetz getrennt wird.</p>