Elektroautos brauchen die Energiewende

Vorwort von Jörg Maschke: “Die aktuell an fast allen Stammtischen der Republik geführte Diskussion zum Thema Diesel, Hybrid und Elektrofahrzeug benötigt ein paar klare Fakten. Daher veröffentlichen wir hier den Presseartikel des ADAC zur aktuellen Klimabilanz der verfügbaren Fahrzeugkonzepte. Auch wenn der Text etwas trocken ist, so hilft er doch die Gespräche etwas neutraler und faktensicherer zu führen. Viel Spaß beim Lesen!”


Die aktuelle Klimabilanz

Treibhausgase sorgen für die globale Erderwärmung Bild: ADACEine neue Analyse zeigt, ob alternative Antriebstechnologien mit Strom, Wasserstoff oder E-Fuels klimafreundlicher sind als normale Verbrenner.

  • Deutscher Strommix mit zu viel Kohle 
  • Elektroauto aktuell erst nach acht Jahren besser als Benziner, nach 14 besser als Diesel
  • Bester konventioneller Antrieb: Das Erdgasauto mit 15 Prozent Biomethan

Beispiel Golfklasse: Erdgas hat aktuell die beste Klimabilanz

Klimabilanz der gängigsten Antriebe Grafik: ADAC

Die Grafik zeigt, dass aktuell in der Golfklasse das Erdgasfahrzeug mit 15 Prozent Biomethan eine sehr gute Treibhausgas-Bilanz aufweist. Seine Treibhausgas-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus (CO2, CH4, N2O werden als CO2äq zusammengefasst) liegen bei Nutzung des deutschen Strommix sowohl unter dem des Elektroautos als auch unter dem des Brennstoffzellenfahrzeugs, das mit Wasserstoff aus Dampfreformierung betrieben wird.

Auch der Plug-in-Hybrid als Kombination eines Benzin- und Elektromotors erzielt mit Anwendung des Strommix Deutschland selbst im Vergleich zum herkömmlichen Benziner keine wesentliche Verbesserung. Sein Problem ist die zusätzliche Batterie, die sich negativ auf die Klimabilanz auswirkt.

Erst beim Einsatz regenerativer Energiequellen zeigt das Elektroauto die beste Treibhausgas-Bilanz, dicht gefolgt vom Brennstoffzellenfahrzeug. Auch die Bilanz des Plug-In-Hybrid-Fahrzeuges verbessert sich bei der Verwendung von regenerativem Strom deutlich.

Das Erdgasauto könnte ebenfalls von regenerativ hergestelltem Biomethan profitieren. In unseren Berechnungen ist für den Erdgasantrieb trotzdem nur ein Biomethan-Anteil von 15 Prozent berücksichtigt, was etwa dem durchschnittlichen Biomethan-Anteil von in Deutschland an CNG-Tankstellen abgegebenem Erdgas entspricht. Denn 100 Prozent Biomethan wird nur an einzelnen Tankstellen angeboten und steht in Deutschland nicht flächendeckend zur Verfügung.

Bei der Entsorgung wird angenommen, dass gewisse Materialien (Mix Stahl, Alu, Kupfer) mit einer Recycling-Rate von 60 Prozent wiederverwertet werden. Damit werden Primärmetall-Rohstoffe ersetzt und Treibhausgasemissionen, die bei der Gewinnung und Herstellung anfallen würden, vermieden. Diese Gutschrift ist bei Elektroautos – wegen der Batterie – etwas höher als der Aufwand der Pkw-Entsorgung. Daher geht die Kurve bei den Elektroautos etwas nach unten. Bei konventionellen Fahrzeugen gleicht der Gewinn durch Recycling-Rohstoffe den Aufwand für die Entsorgung nahezu aus.

Zusätzlich wird für die Batterie der Elektroautos angenommen, dass einige Batterien in der stationären Nutzung weiter genutzt werden (“second life”), womit sich die Treibhausgas-Emissionen aus der Batterieherstellung auf die mobile und stationäre Nutzung aufteilen. Insgesamt jedoch wurde der Anteil an Batterien, der weiter genutzt wird, mit unter 5 Prozent angenommen, die anderen 95 Prozent werden einem Recycling zugeführt.

Treibhausgase: Kohlendioxid, Methan und Lachgas

Um die Klimawirkung der verschiedenen Antriebsarten ehrlich beurteilen zu können, müssen alle relevanten Energieaufwendungen über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs berechnet werden.

Dazu gehören die Treibhausgas-Emissionen, die bei Fahrzeugherstellung und -recycling entstehen, und alle Emissionen, die bei der Bereit- und Herstellung des Kraftstoffs oder Stroms frei werden (Well-to-Tank) sowie bei der Fahrzeugnutzung (Tank-to-Wheel).

Neben Kohlendioxid (CO2), das vor allem bei der Verbrennung fossiler Energieträger anfällt, sind auch Methan-Emissionen (CH4), die beispielsweise bei der Förderung von Erdgas entstehen, und Lachgas (N2O) aus dem Anbau von Biomasse relevant.

Eine erste Ökobilanz veröffentlichte der ADAC im April 2018. Jetzt liegt eine neue Lebenszyklus-Analyse (Life Cycle Assessment) vor. Erstellt wurde das sogenannte LCA-Tool von der Forschungsgesellschaft Joanneum Research. Die FIA und der Österreichische Automobil- und Touringclub (ÖAMTC) hatten es in Auftrag gegeben, ADAC und Touring Club Schweiz (TCS) unterstützten das Projekt.

Alle Antriebsarten im Klima-Check

Die beste Treibhausgas-Bilanz der mit konventioneller Energie betriebenen Fahrzeuge hat aktuell das Erdgasfahrzeug mit 15 Prozent Biomethananteil. Elektroautos, die mit dem deutschen Strommix geladen werden, schneiden schlechter ab, Plug-in-Hybride sogar auf dem Niveau eines Benziners. Erst mit regenerativer Energieerzeugung fahren die Stromvarianten und das Brennstoffzellenfahrzeug klimafreundlicher.

So viel Treibhausgase stoßen die Antriebe in einem Autoleben aus Grafik: ADAC

Das Elektroauto kann seine Vorteile im Vergleich zu Benzin und Diesel erst nach ca. 127.500 km oder 8,5 Betriebsjahren (Benzin) bzw. ca. 219.000 km oder 14,6 Betriebsjahren (Diesel) ausspielen.

Der Grund: Die aufwendige Produktion der Batterien, die bereits einen großen “Treibhausgas-Rucksack” mit sich bringt. Dieser muss über die Zeit der Fahrzeugnutzung erst amortisiert werden. Durch die hohen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix mit immer noch großem Kohleanteil dauert das jedoch sehr lang.

Der vergleichsweise schmutzige Strom und die große Antriebsbatterie sind auch schuld daran, dass der Plug-in-Hybrid mit einem angenommenen Durchschnittsverbrauch von 2,95 l Super und 11 kWh pro 100 Kilometer gegenüber einem ganz normalen Benziner keinen Vorteil hat. In puncto Treibhausgas ist ein Plug-in deshalb keine Lösung.

Erst mit regenerativ erzeugtem Strom weist das Elektrofahrzeug eine deutlich bessere Bilanz auf als alle anderen Antriebsarten. Bei 100 Prozent regenerativem Anteil erfolgt die Amortisation der hohen Treibhausgas-Emissionen aus der Produktion bereits nach ca. 37.500 km gegenüber dem Benziner bzw. ca. 40.500 km gegenüber dem Diesel.

Und jetzt hat auch das beste Erdgasfahrzeug (mit 15 Prozent Biomethan) keine Chance mehr: Das Elektroauto hat es schon bei ca. 48.000 km eingeholt.

Mit erneuerbarem Strom ist auch das Brennstoffzellenfahrzeug konkurrenzfähig. Allerdings wird Wasserstoff aktuell noch energieintensiv per sogenannter Dampfreformierung aus Erdgas hergestellt, weshalb der derzeit zapfbare Wasserstoff keine Alternative ist.

Ab wann fahren Elektroautos (Kompaktklasse) klimafreundlicher?

Elektro (Strommix D) Elektro (100% regenerativ)
Benzin (mit 5 % Bioethanol) ab 127.500 km ab 37.500 km
Diesel (mit 7 % Biodiesel) ab 219.000 km ab 40.500 km
Erdgas CNG (mit 15 % Biomethan) nie ab 48.000 km
Plug-in-Hybrid (Benzin/Strommix D) ab 103.500 km ab 25.500 km
Plug-in-Hybrid (Benzin/100 % regener.) nie ab 46.500 km
Brennstoffzelle (H2 aus Erdgas) am Ende des Autolebens ab 15.000 km
Brennstoffzelle (H2 100 % regenerativ) nie ab 115.000 km

Datenbasis

Quelle:
LCA-Tool von Joanneum Research, Graz.

Fahrzeug:
“Golfklasse” 90 kW, Gesamtgewicht inkl. Batterie von 1176 kg (Benziner) bis 1431 kg (Elektro), Verbrauch Benzin (E5) 6 l/100 km (= 0,52 kWh/km), Diesel (B7) 5,2 l/100 km (= 0,50 kWh/km), Plug-in-Hybrid 2,95 l/km + 11 kWh/100 km (= 0,37 kWh/km), CNG 4,1 kg/100 km (= 0,63 kWh/km), H2 1,02 kg/100 km (= 0,34 kWh/km), Strom 0,19 kWh/km. Pkw-Lebensdauer 15 Jahre, jährliche Fahrleistung 15.000 km, Batteriekapazität 40 kWh, Batterielebensdauer 150.000 km (also insgesamt 1,5 Batterien)

Strom:
CO2-Äquivalenzwert 580 g/kWh (CO2, Methan CH4, Di­stickstoffmonoxid N2O) aus Strommix Deutschland, veröffentlicht im Bundesanzeiger am 30.10.2018, gültig für 2019


Prognose: Der Strom für E-Autos wird sauberer

Auch 2050 ist der Strom noch nicht klimaneutral Grafik: ADAC

Das LCA-Tool ermöglicht auch Prognosen für die zukünftige Entwicklung der verschiedenen Antriebsarten, indem es den Stand der Technik nicht nur für das aktuelle Jahr 2019, sondern auch für 2030 und 2050 abbildet.

So wird sich die Treibhausgas-Bilanz von Elektroautos in Zukunft deutlich verbessern. Denn voraussichtlich wird der Anteil erneuerbarer Energien am deutschen Strommix stetig steigen. Wichtig wird auch, dass Fahrzeug- und Batterieproduktion CO2-neutral sind, so wie es VW für den ID.3 angekündigt hat.

Doch bei der Ermittlung der Treibhausgas-Emissionen von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, die nicht mit zusätzlich erzeugter erneuerbarer Energie betrieben werden, spielen bis dahin die tatsächlichen CO2-Äquivalent-Emissionen (CO2äq) des jeweils aktuellen Strommix eine wesentliche Rolle.

Für das Jahr 2019 wird der vom Umweltbundesamt veröffentlichte Wert von 580 g/kWh angesetzt, der im Bundesanzeiger am 30.10.2018 veröffentlicht wurde und für 2019 gültig ist.

Für 2030 und 2050 ermittelte das Joanneum die Treibhausgasemissionen mit 435 bzw. 285 g/kWh anhand der Prognosen zur Fortschreibung des deutschen Strommix, welche die EU-Kommission im Referenzszenario 2019 veröffentlichte. Demnach bleibt zum Beispiel der Anteil an den fossilen Brennstoffen Kohle und Erdgas 2030 deshalb hoch, weil der beschlossene Ausstieg aus der Kernenergie ausgeglichen werden muss.

Trotzdem fährt ein Elektrofahrzeug in Zukunft wesentlich sauberer: Emittiert ein rein batteriebetriebenes E-Auto aktuell noch 169 g CO2äq/km, werden es 2030 voraussichtlich 123 g/km und 2050 sogar nur 68 g/km sein.

Und wie verhält es sich mit synthetischen Kraftstoffen? E-Fuels können aus elektrischer Energie und CO2  (z.B. aus Kraftwerkabgasen) hergestellt und mit wenig Aufwand in modifizierten Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Doch das ist leider noch Zukunftsmusik. Die Treibhausgas-Bilanz der gut speicher- und transportierbaren E-Fuels wäre – produziert mit Wind- und Wasserkraft – zwar besser als mit regenerativem Strom und Wasserstoff. Jedoch verschlingt ihre Produktion viel zu viel Energie.

Fazit: Klimafreundliche Antriebe brauchen die Energiewende

Die Lebenszyklus-Analyse des Joanneums hat den ökologischen Fußabdruck unterschiedlicher Antriebskonzepte errechnet, beginnend bei der Produktion über den Betrieb bis hin zum Recycling. Auf dieser Basis ergeben sich folgende Schlussfolgerungen:

  • Grundsätzlich kann die Treibhausgas-Bilanz eines Fahrzeuges durch die Verwendung erneuerbarer Energien bei deren Herstellung verbessert werden. Dazu müssten zusätzliche regenerative Quellen erschlossen werden.
  • Der Strom für die Elektromobilität muss sauberer werden. Denn die Treibhausgas-Bilanz eines Elektrofahrzeuges wird besonders durch die hohen Treibhausgas-Emissionen der Batterieherstellung sowie durch die Treibhausgas-Emissionen der Strombereitstellung bestimmt.
  • Erst mit Nutzung von regenerativem Strom zeigt sich eine deutliche Verbesserung der Treibhausgas-Bilanz. Doch dafür müssten in Deutschland erst die entsprechenden Grundlagen geschaffen werden: Der Ausbau von Versorgungsnetzen, die an die neuen Bedingungen angepasst sind, ist zwingend erforderlich.
  • Konventionelle Antriebe sind noch lange nicht am Ende. Denn wie gut sie in der Treibhausgas-Bilanz sein können, zeigt das positive Abschneiden des Erdgasfahrzeuges mit 15 Prozent Biomethan. Weitere Verbesserungen wären hier durch die Erhöhung des Anteils von Methan möglich, das mit niedrigen Treibhausgas-Emissionen hergestellt wird, wie etwa Biomethan aus Abfall- und Reststoffen.
  • Auch regenerativ hergestellte synthetische Kraftstoffe, sogenannte E-Fuels, können – etwa aus regenerativ gewonnener Elektrizität hergestellt – einen bedeutsamen Beitrag zum Klimaschutz leisten und in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.
  • Förderinstrumente zur Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen aus dem Pkw-Verkehr sollten technologieneutral ausgerichtet sein. Die alleinige Förderung von Elektro- und Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen ist bei Nutzung des heutigen deutschen Strommix zumindest aus Sicht des Klimaschutzes nicht zielführend.

Detaillierte Informationen zum Aufbau des LCA-Tools sowie zu den zugrunde gelegten Hintergrunddaten sind in einem Bericht zusammengefasst, der als PDF-Dokument zur Verfügung steht.

Bericht zum LCA-Tool (Joanneum Research), 6,82 MB

Text: Thomas Kroher. Fachliche Beratung: ADAC Technik Zentrum, ADAC Ressort Verkehr.
Foto: Shutterstock/NASA/Johan Swanepoel; Grafiken: ADAC.

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