Schlagwort: Co2-Bilanz

Hartnäckig halten sich die Gerüchte, dass sowohl die Akkus der Elektrofahrzeuge als auch der geladene Strom mindestens genauso umweltschädlich ist wie Benzin oder Diesel. Wir schauen uns das einmal an.

Die Energie

• 1 kWh Durchschnittsstrom in DE erzeugt etwa 485 Gramm CO₂ (2021)[[Umweltbundesamt]].
• Bezogen auf den Verbrauch eines TESLA Model 3 entspricht das 78 Gramm CO₂ je Kilometer. Das ist rund die Hälfte des CO₂-Ausstoßes eines vergleichbaren Benziners.
• Kleinere E-Autos wie z. B. der Renault Zoe emittieren sogar nur 62 Gramm CO₂ je Kilometer.
• Im Durchschnitt liegt der Stromverbrauch zwischen 13,1 kWh (Kleinwagen) und 24 kWh (Lieferwagen).
• Pro Liter Diesel werden ca. 7 kWh Strom verbraucht – von der Ölförderung über die Raffinierung bis an die Tankstelle.
• Im Durchschnitt benötigt ein E-Mobil 20 kWh / 100 km, das entspricht weniger als 3 Liter Diesel.

Es geht schließlich auch um städtische lokale Emissionen, die bei einem E-Mobil nicht vorhanden sind!

• 172 mg CO₂/km bei Diesel
• 165 mg CO₂/km bei reinem Braunkohlestrom
• 80 mg CO₂/km beim aktuellen Strommix

Der Akku

Der Akku – der Baustein, der Energiespeicher für ein Elektrofahrzeug. Viele Mythen und Falschinformation stellen diese Technologie in ein falsches Licht.

Die Akku-Lebensdauer ist sehr schlecht / E-Autos haben kaum Reichweite

Lithium-Ionen-Akkus und deren Weiterentwicklung, in Form der Festkörperbatterie, spielen eine entscheidende Rolle für die Zukunft der E-Mobilität.

Erst kürzlich gab Elon Musk, CEO von Tesla, zu verstehen, dass die Karosserie- und Antriebseinheit des Model 3 bis zu 1,6 Millionen Kilometer „überleben“ könne, der Akku bis zu 800.000 km. Durch entsprechende Ersatzmodule (Wechsel von Akkuzellen) kann dieser dann wieder fit gemacht werden.

Heute weiß man aus der praktischen Erfahrung: ein Tesla Model S hat nach 400.000 Kilometer noch durchschnittlich 93% Akkukapazität. Der Mythos, dass die Akku-Lebensdauer sehr schlecht ist, kann man somit als entkräftet werten.

VW hat sich in diesem Zusammenhang erst kürzlich geäußert, dass die eigenen Batterien ein ganzes Autoleben halten. So garantiere man für acht Jahre oder 160.000 Kilometer eine Mindestkapazität der Batterie von 70 Prozent. Ähnliche Garantien gibt es auch von anderen Autoherstellern.

Des Weiteren widmen sich Unternehmen wie TWAICE Technologies, eine Ausgründung aus der TU-München, der erheblichen Lebensdauerverlängerung von Lithium-Ionen-Akkus durch Echtzeitanalyse und Optimierung entsprechender Parameter. Um die Akku-Lebensdauer steht es derzeit also nicht schlecht.

Akku und CO₂

Benötigte Batterierohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit sind global gesehen ausreichend vorhanden. Durch die Entwicklung hin zu Kobalt-reduzierten und Nickel-reichen Hochenergie-Batterien wird sich die Rohstoffsituation für Kobalt weiter entschärfen. Bei Lithium dürfte sie unkritisch bleiben, bei Nickel existieren noch Unsicherheiten. Für einzelne Rohstoffe sind temporäre Verknappungen bzw. Lieferengpässe oder Preissteigerungen kurz- / mittelfristig nicht auszuschließen. Für Lithium werden ausgereifte Recyclingverfahren im industriellen Maßstab künftig wichtiger.

Dieser Entwicklungsprozess ist enorm und nicht wenige haben Interesse falsches zu erzählen, zu berichten und zu behaupten. Das allermeiste dürfte widerlegt sein. Wir empfehlen den Artikel im Edison[[Edison Artikel]], der bringt es auf den Punkt. Er entkräftet den Mythos, dass die Akkuproduktion 17 Tonnen CO₂ verursacht. Es ist faktisch Falsch!

Akku und Rohstoffe

Elektroautos fördern Ausbeutung! Eine überspitzt formulierte These, die von den Kritikern und Skeptikern der E-Auto-Bewegung gerne vorgebracht wird. Der Hintergrund: Für die Produktion der Batteriezellen sind Rohstoffe nötig, für deren Förderung in einigen Regionen der Welt Menschen ausgebeutet werden. Doch es gibt Alternativen: Beispielsweise hat BMW Verträge mit Rohstofflieferanten abgeschlossen, die eine nachhaltige und faire Förderung garantieren. Akku Recycling spielt heute noch keine große Rolle, aber man ist dabei dies weiterzuentwickeln und Industrien aufzubauen. Aktuell gibt es noch keine komplett flächendeckenden Anlagen dafür und  diese werden heute auch noch nicht benötigt, da es noch zu wenig Alt-Akkus aus Elektrofahrzeugen gibt. Aber die Industrie arbeitet daran.

Dazu kommt seit 2020 der Verzicht auf seltene Erden und schon jetzt das reduzierte Verwenden von Kobalt, das ausschließlich aus Australien und Marokko stammt. Hersteller legen Wert darauf, die Lieferketten zu kontrollieren. Denn die Einhaltung von Umweltstandards und Menschenrechten haben eine hohe Priorität. Ziel ist es zudem, an der Recyclingfähigkeit der Batterien und den Einsatzmöglichkeiten in einem Zweitleben als Energiespeicher zu arbeiten. Ein Beispiel hierfür ist Skoda[[Skoda in Ecomento]].

Ein kurzes Video zum Thema? Wir empfehlen die Ausführungen von Prof. Quaschning von der HTW Berlin[[Youtube Prof. Quaschning]].

Klimabilanz eines Elektroautos

Wie klimafreundlich sind eigentlich Elektroautos? „Schlechter als ein moderner Diesel“, meinen viele Kritiker. 

Auf Fakten, deren Sichtweise und die Qualität der Datenlage kommt es an | Autor: Stefan Hajek

Der (indirekte) CO₂-Ausstoß eines Elektroautos beim Betrieb lässt sich mit den einfachen Grundrechenarten bestimmen und mit dem eines Diesels oder Benziners vergleichen. Alles, was man dazu braucht, sind realistische Verbrauchsdaten und die Zahlen zur CO₂-Emission von Diesel, Benzin und der Produktion des deutschen Durchschnittstroms, auch Strommix oder „Graustrom“ genannt. Beides ist öffentlich zugänglich.

Ein Elektroauto kann zwischen 10 und über 35 Kilowattstunden (kWh) Strom je 100 Kilometer verbrauchen. Wie viel genau, hängt von vielen Faktoren ab: Von der Leistung des Motors, dem CW-Wert der Karosserie (Luftwiderstand), dem Gewicht, der gefahrenen Geschwindigkeit (die den Luftwiderstand noch stärker beeinflusst als der CW-Wert), von der Effizienz des Antriebsstranges, der Temperatur, dem Wetter, dem Straßenzustand und vom persönlichen Fahrstil. Das wohl beste Gesamtbild erhalten wir, wenn wir alle E-Autos mit allen Dieseln und Benzinern vergleichen.

Im Durchschnitt aller E-Autos liegt der Energieverbrauch bei (am Zähler gemessenen) 17,4 Kilowattstunden (KWh) pro 100 Kilometer. Erfasst haben die Datensammler von Spritmonitor bisher 3227 E-Autos[[Stand 06/2022]]. Der empirisch ermittelte, reale Durchschnittsverbrauch aller Diesel liegt bei 6,36 Litern je 100 Kilometer, der aller Benziner bei 7,88 Litern.

Wie viel ist das in CO₂? Beim Verbrennen eines Liters Diesel entstehen 2,6 Kilo CO₂; bei Benzin sind es 2,37 Kilo. Beim deutschen Durchschnittsstrom sind es aktuell etwa 0,465 Kilogramm pro KWh. Noch vor 30 Jahren war dieser Wert übrigens fast doppelt so hoch. Das liegt am Ausbau der Erneuerbaren. Zwar wird in Deutschland immer zum Teil noch Strom aus Braun- und Steinkohle gewonnen, doch der Anteil der Erneuerbaren, wie Wind, Biogas und Solar, lag im Jahr 2021 bereits bei 41,1 Prozent[[Anteil erneuerbare Energien]]. Der Durchschnittsstrom ist also „grüner“ geworden. Somit ergeben sich an CO₂-Emissionen beim Fahren von jeweils 100 Kilometern:

• Diesel: 6,36 * 2,65 = 16,9 Kilogramm
• Benziner: 7,88 * 2,37 = 18,7 Kilogramm
• E-Auto: 17,4 * 0,465 = 8,1 Kilogramm

Wer also seinen Benziner gegen ein E-Auto austauscht und damit 20.000 Kilometer pro Jahr zurücklegt, spart in fünf Jahren 11,1 Tonnen CO₂ ein – auch, wenn es nur mit dem deutschen Durchschnittsstrom und nicht etwa mit Ökostrom geladen wird.  Das ist eine Menge: pro Jahr verursachen wir insgesamt rund 9,5 Tonnen pro Kopf – das beinhaltet Essen, Kleidung, Heizen, Haushaltsgeräte, Licht, Mobilität und Konsum. Ein Flug München – Los Angeles schlägt hin und zurück mit 3,2 Tonnen zu Buche. Dabei sind die Gesamtemissionen bei Benziner und Diesel hier noch geschönt.

Denn für Ölförderung, Raffinade und Transport auf Tankern, in Pipelines und Lkws wurden 44 kWh Energie für unsere 6,4 Liter Diesel verbraucht. In anderen Worten: Mit dieser Energie wäre ein E-Auto bereits 250 Kilometer gefahren, ehe der Diesel-Kraftstoff auch nur den Tank erreicht.

Übrigens: Auch Befürworter der Elektromobilität, wie Greenpeace oder Scientists for Future behaupten gerne, nur kleine E-Autos seien ein Beitrag zum Klimaschutz, große weniger. Auch das ist so pauschal nicht ganz korrekt. Die Effizienz des Antriebsstrangs (grob bestehend aus: Batterie, Leistungselektronik, Software zum Leistungs- und Lademanagement, Getriebe und Motor) ist viel relevanter für den Verbrauch als schiere Größe und Gewicht des Autos. Dabei gibt es enorme Effizienzunterschiede: Manche großen E-Autos, wie der Jaguar iPace, verbrauchen tatsächlich viel Strom. Andere, wie der genauso große Tesla Model S, bis zu 45 Prozent weniger. Und kleine Autos sind nicht per se sparsamer, wie der Kleinwagen E.Go Life beweist. Dieser verbraucht ähnlich viel Strom wie ein Tesla Model 3, der gut doppelt so groß und schwer ist.

Unbestritten ist auch: Beim Bau von Elektroautos wird mehr CO₂ freigesetzt als bei der Herstellung eines etwa gleich großen Verbrenners. Bei der Produktion eines Benziners oder Diesels in der Massenfertigung fallen (inklusive Vorprodukte und Zulieferteile) 7 bis 9 Tonnen CO₂ an [[UCSUSA]], vor allem für Stahl, Alu, Gummi, Glas und Kunststoff. Beim Elektroauto ist es mehr, obwohl es einige große Bauteile nicht benötigt, etwa Kühler, Katalysator, Auspuff, Getriebe.  Das liegt am Akku, dessen Herstellung einige energieintensive Prozesse enthält: das Mischen, Pressen, und Trocknen der Kathoden (des Pluspols der Batterie) etwa.

Man spricht dabei vom CO₂-Rucksack des E-Autos, den es aus der Produktion im Vergleich zum Diesel oder Benziner mitbringt. Da das E-Auto beim Betrieb nur etwa halb so viel klimaschädliches CO₂ freisetzt wie ein Benziner oder Diesel, ist klar: je länger das E-Auto fährt, desto besser wird seine Klimabilanz relativ zum Diesel. Und je geringer der CO₂-Abdruck aus der Herstellung, desto besser. Aber ab wann genau hilft das E-Auto dem Klima?

Einige Quelle behaupten, dass man mit bis zu 17 Tonnen CO₂ aus der Herstellung eines E-Autos rechnen muss. Ein großes E-Auto müsste dann bis zu 170.000 Kilometer fahren, um seinen Nachteil aus der Herstellung wettzumachen. So viel ist es aber sicher nicht.

Die Zahl geht auf die so genannte Schweden-Studie von 2017 zurück, eigentlich eine Metastudie, die zehn andere, ältere Studien auswertete. Die Zahl 17 Tonnen taucht dort aber gar nicht auf. Ein schwedischer Journalist hat sie selbst hergeleitet, indem er auf Basis der umweltschädlichsten Zellen, die er in der Vergleichsstudie finden konnte, auf das Auto mit der größten Batterie hochrechnete, einen Tesla. Nur: Tesla stellt seine Zellen in Nevada ganz anders her, mit viel weniger CO₂. Und die chinesischen Zellen mit dem höchsten CO₂-Ausstoß in der Herstellung befinden sich nicht in Elektroautos – schon gar nicht in neuen.

Außerdem waren viele Primärquellen aus der Metastudie schon 2017 veraltet, heute sind sie wohl auch falsch. Kurz: moderne E-Autos mit so schlechten Werten wie aus dem Worst Case der Schwedenstudie gibt es gar nicht. Trotzdem wurde die Zahl immer wieder begierig aufgegriffen. Auch Jahre später noch, etwa von Hans-Werner Sinn und Christoph Buchal, als die falsche Ableitung längst öffentlich richtiggestellt war.

Was ist nun realistisch? Die Werte in der wissenschaftlichen Literatur zum CO₂-Abdruck der Batterieproduktion variieren erheblich. Als Faustregel gilt aber: In den USA und Westeuropa hergestellte Akkus setzen bei der Produktion 65 bis 70 Prozent weniger CO₂ frei als chinesische. Zellhersteller LG Chem legte 2018 einige Daten offen: Für die Herstellung des Akkus für den Ford Focus E wurden in Südkorea demnach 3,2 Tonnen CO₂ freigesetzt. Ein relativ hoher Wert von fast 130 Kilo CO₂ je Kilowattstunde (kWh) Akkukapazität, was unter anderem an der relativ kleinen Batterie und am koreanischen Strom-Mix liegt, der noch viel Gas- und Kohlestrom enthält. Trotzdem: Diese 3,2 Tonnen stößt ein (sehr sparsamer) Benziner in nur einem Jahr oder bei 19.000 Kilometern Fahren aus. Schon nach etwa drei Jahren wäre der Elektro-Ford also inklusive seiner Herstellung klimafreundlicher unterwegs als sein Benzin-Pendant.

Und: weltweit – auch in Korea, Japan, China – steigt der Anteil der erneuerbaren Energiequellen am Strom Mix. Tesla produziert in seiner Gigafactory in Nevada bereits zum Teil mit Ökostrom. Volvo will dasselbe tun. Und VW hat angekündigt, seinen Zulieferer LG Chem in Polen ab sofort vertraglich zur Grünstromnutzung beim Batteriebau zu verpflichten. Allein das wird den CO₂-Rucksack der VW-Elektromodelle gegenüber heute halbieren.

Die meisten verwenden inaktuelle Daten oder werden von jemandem finanziert, der ein Interesse an einem bestimmten Ergebnis hat. Studien, die zugleich unabhängig und methodisch sauber sind sowie halbwegs aktuelle Daten verwenden, sind die Minderheit.

Aber es gibt sie. Rechnet man nun mit den Mittelwerten dieser Studien, ergibt sich ein klares Bild: bereits nach etwa drei Jahren oder 45.000 Kilometern fahren E-Autos insgesamt klimafreundlicher als Diesel oder Benziner. Danach ist jeder gefahrene Kilometer mehr ein Dienst am Klima – es sei denn, die Alternative hieße nicht Diesel oder Benzin, sondern Fahrrad oder per pedes. Wer trotz der eindeutigen Ergebnisse immer noch unsicher ist, ob ein E-Auto dem Klima nutzt, sollte zwei Ratschläge berücksichtigen: 1. Ökostrom laden (einige Öko-Autostromtarife sind nicht einmal teurer als konventioneller Strom) und 2. ein Auto mit einem Akku aus europäischer oder US-Produktion kaufen.

Das ifeu Institut hat einen interaktiven Rechner auf seiner Seite[[ifeu Rechner]]

Für die vertiefende Lektüre finden Sie nachstehend eine Liste seriöser Studien

Agora Verkehrswende | isi.Frauenhofer zu Treibhausemissionen | Isi.Frauenhofer zu Klimabilanz | Klimabilanz von Akkus | isi.Frauenhofer zur Energieerzeugung | Umweltbundesamt/ Stromerzeugung | Spritmonitor/ alle Modelle | DEKRA – Umwelt und CO₂ | Springerprofessional / Vergleich Diesel-Elektro | Greenpeace zum e Auto | Prof. Quaschning / Fakten zum Elektrofahrzeug | Wirtschaftswoche / Klimabilanz – Kritik an „von Sinnen Studie“ | FFE / Klimabilanz Elektroauto / Einschätzung |