CO2-Bilanz Elektroauto vs Benziner/Diesel

Wie sauber sind die staatlich geförderten Elektroautos, deren Verbreitung immer mehr zunimmt? Diese Frage bewegt Autokäufer wie Wissenschaftler. Wie sieht die Umweltbilanz aus, speziell beim Klimakiller CO₂? Taugen E-Autos für die Verkehrswende? 

Die reine Statistik zumindest weist darauf hin. So attestierte das Kraftfahrt Bundesamt (KBA) der gesamten Flotte aller neu zugelassenen Fahrzeuge 2022 einen durchschnittlichen CO2-Ausstoß von 109,6 g/km. In den ersten vier Monaten des Jahres 2023 – in denen der Anteil von E-Autos und Plug-in-Hybriden aufgrund der reduzierten Umweltprämie zurückging – waren es dagegen 123,3 g/km.

Insgesamt aber müssen nicht nur die lokalen Emissionen beim Antrieb, sondern die produzierten Schadstoffe für die gesamte Lebensdauer des Autos betrachtet werden – von der Produktion über den Betrieb bis zum Abwracken oder Recycling. Im Mittelpunkt steht dabei die CO₂-Bilanz, also die Menge klimaschädlicher Treibhausgase, die pro gefahrenem Kilometer im Schnitt entsteht.

Allerdings werden bei Studien hier oft unterschiedliche Annahmen vorausgesetzt. Beispielsweise zur Lebensdauer eines E-Auto-Akkus oder zum Produktionsort der Batterie bzw. der Art der Rohstoffgewinnung – ein sehr komplexes Vorhaben, weil so viele unterschiedliche Faktoren berücksichtigt werden müssen.

Der Strommix ist eines, wenn nicht gar das entscheidende Kriterium beim Vergleich der Antriebsarten. Das zweite: die Batterie des E-Autos. Sie ist nicht nur die teuerste, sondern auch die umweltschädlichste Komponente des Fahrzeugs. Meistens handelt es sich um einen Lithium-Ionen-Akku, dessen wichtigster Inhaltsstoff wegen seines Abbaus umstritten ist. Aber auch die Frage des Akku-Recyclings spielt hier mit hinein. 

Die Produktion von E-Auto-Akkus benötigt viel Energie, verursacht also viel CO2. Und da macht es einen Unterschied, ob eine Batterie in China gebaut wird (wie derzeit die meisten) oder in Deutschland, mit einem deutlich niedrigeren Kohlestromanteil. Allerdings spielt im Gegenzug auch die Umweltbelastung bei der Erzeugung von fossilem Treibstoff eine Rolle, die den CO2-Rucksack von Dieseln und Benzinern belastet.

Die meisten Untersuchungen stellen strombetriebenen Fahrzeugen ein besseres Zeugnis aus als Verbrennern. Neuestes Beispiel ist eine Lebenszyklus-Analyse aus Österreich, über die auch der ADAC berichtete.

Die aktualisierte Life Cycle Analyse (LCA) der Joanneum Research Forschungsgesellschaft in Graz im Auftrag der FIA und des österreichischen Automobilclubs ÖAMTC erfasst die Treibhausgasemissionen eines durchschnittlichen Kompaktwagens im Jahr 2022 und rechnet diese bis zum Jahr 2037 hoch – denn die Forscher legen eine Lebensdauer von 16 Jahren mit jeweils 15.000 gefahrenen Kilometern (insgesamt 240.000 Kilometer) zugrunde. Bei ihren Berechnungen berücksichtigten sie auch einen sich verändernden Strommix – hin zu deutlich mehr regenerativen Energiequellen.

Im Endergebnis schneiden Elektroautos mit 115 Gramm CO₂-Äquivalenten (neben Kohlendioxid wurden auch Methan- und Lachgasemissionen einbezogen) pro Kilometer deutlich besser ab als Benziner (244 g/km) und Diesel (209 g/km). Die energieaufwendige Batterieproduktion bei E-Autos amortisiere sich demnach bereits nach drei bis vier Jahren, bei einem komplett grünen Strommix wäre der anfangs größere CO₂-Rucksack noch schneller abgelegt.

Mithalten oder gar eine bessere Bilanz vorweisen können laut LCA zwar mit Bio-Methan betriebene Erdgasautos, Brennstoffzellenfahrzeuge mit grünem Wasserstoff oder Diesel-E-Fuels. Doch sind diese Treibstoffe nicht in ausreichender Menge verfügbar; oder sie haben andere Nachteile wie zum Beispiel eine deutlich niedrigere Energieeffizienz.

Basierend auf der LCA-Studie und in Zusammenarbeit mit der Testorganisation Green NCAP entstand ein interaktives Tool. Auf der Plattform können nicht nur Besitzer von Elektroautos den Energieaufwand und die Treibhausgasbilanz ihres Wagens individuell berechnen lassen und mit anderen Fahrzeugen vergleichen. Die deutsche Version ist mit der riesigen ADAC-Datenbank verknüpft, sodass rund 30.000 Automodelle als Basis zur Verfügung stehen.

In einer Studie vom Februar 2022 verglich die Universität der Bundeswehr München 790 aktuelle Pkw-Fahrzeugvarianten miteinander und zeigten auf: Mit Plug-in-Hybridfahrzeugen und vollelektrischen Autos können Gesamtemissionen schädlicher Treibhausgase im Vergleich zu Verbrennern erheblich reduziert werden. Bei der Verwendung von Ökostrom beträgt das Einsparpotenzial satte 73 respektive 89 Prozent.

Die Studierenden berechneten in ihrer Untersuchung ebenfalls die Treibhausgasbilanz der Fahrzeuge über deren gesamten Lebenszyklus hinweg – also die Menge an Schadstoffen, die von der Produktion über die Nutzung bis zum Verschrotten ausgestoßen werden. Auch Brennstoffzellenfahrzeugen wird ein erhebliches Sparpotenzial (60 Prozent) bescheinigt, selbst wenn der derzeitig handelsübliche graue Wasserstoff (unter Verwendung von Erdgas produziert) genutzt wird.

Eine Studie der Yale School of the Environment (YSE) vom Dezember 2021 sieht beim CO₂-Rucksack ebenfalls die Elektrofahrzeuge im Vergleich zu Autos mit fossilem Brennstoffantrieb klar vorne. Zwar sei die Lieferkette von E-Autos, einschließlich des Abbaus und der Verarbeitung von Rohstoffen und der Herstellung von Batterien, alles andere als sauber. Zu berücksichtigen sei aber auch die CO₂-Erzeugung beim Fördern von Rohöl und dessen Umwandlung in Benzin und Diesel für Verbrennerfahrzeuge.

Co-Autorin Stephanie Weber hielt fest: "Das Überraschende war, wie viel niedriger die Emissionen von Elektrofahrzeugen waren. Die Lieferkette für Verbrennungsfahrzeuge ist einfach so schmutzig, dass Elektrofahrzeuge sie nicht übertreffen können, selbst wenn man die indirekten Emissionen berücksichtigt."

Die gesamte Betriebsdauer nahm das International Council on Clean Transportation (ICCT) im Juli 2021 in den Blick, das schon entscheidend beim Aufdecken des VW-Dieselskandals 2015 mitgewirkt hatte. Die Umweltorganisation kam in einer ausführlichen Lebenszyklus-Analyse für die wichtigsten Märkte EU, USA, China und Indien zu dem Ergebnis: Elektroautos sind deutlich die saubersten Kraftfahrzeuge. 

Bereits bei der aktuellen Energieerzeugung emittiert demnach ein mittelgroßes Elektroauto in Europa rund zwei Drittel (66 bis 69 Prozent) weniger schädliche Treibhausgase als ein Verbrenner. In den USA sind es 60 bis 68 Prozent. Vorausgesetzt wurde ein Strommix auf Basis der EU-Klimapläne für 2021 bis 2038. Bei reinem Ökostrom wären sogar bis zu 78 bis 81 Prozent weniger Lebenszyklus-Emissionen drin. 

Vor allem der hohe Wirkungsgrad des E-Motors führt dazu, dass viele andere Studien den Elektromobilen im Vergleich zu Verbrennerfahrzeugen inzwischen ein besseres Zeugnis ausstellen. Die Bilanz des ADAC ergibt, dass der CO₂-Nachteil von Batterieautos ab Fahrleistungen von 50.000 bis 100.000 Kilometern ausgeglichen werde. 

Besonders genau hingeschaut hat 2020 Transport & Environment (T&E), eine Dachorganisation von nichtstaatlichen europäischen Umweltorganisationen. Deren Untersuchung (zum offiziellen PDF) zufolge sei ein E-Auto in Europa über seinen Lebenszyklus hinweg für fast zwei Drittel weniger CO₂ verantwortlich als ein vergleichbarer Benziner oder Diesel.

Die Autoren beziehen dabei die gesamte Produktionskette des Elektroautos ein, andererseits aber auch die Erzeugung von Benzin und Diesel aus Erdöl. Überhaupt sehen sie den Rohstoffverbrauch bei 17.000 Liter (12.500 Kilogramm) Benzin und 13.500 Liter (11.340 Kilogramm) Diesel kritisch, während bei einer durchschnittlichen E-Autobatterie dank Recycling und Second-Life-Einsatz nur 30 Kilogramm Metallrohstoff richtig verbraucht würden. Zudem werde sich der Rohstoffbedarf beim Akku dank fortschreitender Technik weiter verringern.

Eine Studie der Technischen Universität Eindhoven ging schon 2020 von einer längeren Akku-Lebensdauer und erstmals von 75 statt wie zuvor oft von 175 Kilogramm CO₂-Äquivalent pro Kilowattstunde Batteriekapazität aus – und sah somit das E-Auto deutlich vorne. Ein Tesla Model 3 kam dabei auf 65 Prozent weniger CO₂ als ein vergleichbarer Mercedes C 220 d. Bereits nach 30.000 Kilometern sei der Nachteil der energieintensiven Produktion des E-Autos egalisiert, so die niederländischen Forscher.

Die Studie setzte dabei die Umsetzung der Energiewende in Deutschland voraus. Autos mit großen Akkus von über 80 kWh und Fahrleistungen von 8000 bis 9000 Kilometern pro Jahr kamen damals noch auf eine kaum bessere CO₂-Bilanz als vergleichbare Verbrenner. Daraus ließe sich ableiten: je kleiner die Batterie, desto größer der Vorteil des E-Autos.

Auch das Öko-Institut und die Denkfabrik Agora Verkehrswende sehen in ausführlichen Untersuchungen für E-Autos einen deutlichen Klimavorteil gegenüber vergleichbaren Fahrzeugen mit Diesel- oder Ottomotor. Das Bundesumweltministerium kam im Januar 2021 bei der Betrachtung der Lebenszyklen (zum PDF) zum Schluss, dass E-Autos dem Diesel um 23 Prozent und dem Benziner gar um 30 Prozent beim Ausstoß von Klimagas im Vorteil seien. 

Demgegenüber sorgte eine ifo-Studie (zum PDF) 2019 für Aufsehen, sie stellte das Elektroauto in ein deutlich schlechteres Licht: Elektroautos würden mehr CO₂ produzieren als Dieselfahrzeuge. Allerdings wurde der Berechnung entgegengehalten, das Elektroauto sei künstlich schlechter-, der Diesel hingegen bessergerechnet worden.

Die Studie "Der Effizienzbegriff in der klimapolitischen Debatte zum Straßenverkehr" von Frontier Economics im Auftrag mehrerer Mineralölverbände sieht synthetische Kraftstoffe wie E-Fuels bei der Energiebilanz auf Augenhöhe mit E-Autos; das Werk ist aber umstritten, denn es setzt einen Überfluss an Strom voraus. Und eine Untersuchung des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) kam 2020 zu dem Schluss, dass die CO₂-Bilanz von Elektroautos keineswegs grundsätzlich besser sei als die von Autos mit Verbrennungsmotor. Die Produktion der Batterie "verhagelt die CO₂-Bilanz über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeuges", resümierte VDI-Präsident Volker Kefer gegenüber dem "Handelsblatt".

Tatsächlich nicht zu vergessen sind die teils gravierenden Umweltschäden beim Abbau von Rohstoffen für die E-Autobatterie wie Lithium und Kobalt und Nickel. Unter anderem zeigte eine ausführliche WDR-Doku, wie in Ländern wie Chile oder Bolivien beim Abpumpen ganzer Salzseen durch das Nachsickern von Süßwasser die Trockenheit massiv zugenommen hat und der Lebensraum der Einwohner zerstört wird. Allerdings gerät die Produktionsweise von E-Auto-Batterien immer stärker in den Blick. Derzeit gilt eine Quote von 50 Gewichtsprozent, die meist durch Trennen von Hülle und Batteriezellen erreicht wird, und durch Recyceln des enthaltenen Kupfers; der Rest wird meist verbrannt. Ab 2027 soll die Recyclingquote aber verschärft werden, dann müssen beispielsweise 50 Prozent des Lithiums zurückgewonnen werden. 

➤ Was kostet mich ein E-Auto insgesamt im Vergleich zu einem Benziner oder Diesel?
➤ Auf welche Arten lade ich ein E-Auto auf?
➤ Wie bezahle ich den nötigen Strom?
➤ Welche Auswahl habe ich beim Kauf eines Neuwagens oder eines elektrifizierten Gebrauchten?