E-Auto: Umwelt, CO2-Bilanz, Ausstoß, Rucksack, Batterieherstellung
Wie groß ist die CO2-Bilanz beim E-Auto?
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Wie sauber sind E-Autos im Vergleich zum Verbrennern? Eine Analyse untersucht den gesamten Lebenszyklus und hilft beim Errechnen der CO2-Bilanz jedes Autos! Ist die CO2-Bilanz beim E-Auto besser?
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Inhaltsverzeichnis
- Wie sauber sind E-Autos wirklich?
- Worauf muss man bei der Umweltbilanz von E-Autos achten?
- Was sind die wichtigsten Kriterien?
- Lebenszyklusanalyse aus Österreich sieht E-Autos klar vorn
- Welches Zeugnis stellt die Bundeswehr-Uni München aus?
- Was fand eine Yale-Studie zu indirekten Emissionen von Autos heraus?
- Zu welchem Ergebnis kommt das ICCT?
- Was sagen ADAC und T&E zur CO2-Bilanz von E-Autos?
- Was fand eine Studie der TU Eindhoven heraus?
- Was konstatierte das Fraunhofer-Institut?
- Was meinen das Umweltministerium und das ifo?
- Gibt es Umweltschäden durch Lithium-Abbau?
- Was ist noch wichtig vor einem E-Autokauf?
Wie sauber sind die staatlich geförderten Elektroautos, deren Verbreitung immer mehr zunimmt? Diese Frage bewegt Wissenschaftler und Autokäufer. Wie sieht ihre Umweltbilanz aus, speziell beim Klimakiller CO2? Taugen E-Autos für die Verkehrswende?
Die meisten Untersuchungen stellen strombetriebenen Fahrzeugen ein besseres Zeugnis aus als Verbrennern. Neuestes Beispiel: die Lebenszyklus-Analyse der Joanneum Research Forschungsgesellschaft in Graz im Auftrag der FIA und des österreichischen Automobilclubs ÖAMTC.
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Grundsätzlich 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 vor allem die CO2-Bilanz, also die Menge klimaschädlichen Treibhausgases, die pro gefahrenem Kilometer im Schnitt entsteht.
Allerdings werden bei Studien auch hier oft unterschiedliche Annahmen vorausgesetzt, beispielsweise zur Lebensdauer eines E-Auto-Akkus oder zum Produktionsort, von dem wiederum der genutzte Strommix abhängt.
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.
Der Kampf gegen CO2 macht seit 2021 Sprit und Spritschlucker teurer.
Bild: dpa
Auch die Produktion benötigt viel Energie, verursacht mithin viel CO2. Und da macht es einen Unterschied, ob eine Batterie in China produziert wird (wie derzeit die meisten) oder in Deutschland, mit einem deutlich niedrigeren Kohlestromanteil. Allerdings muss auch die Umweltbelastung bei der Erzeugung von fossilem Treibstoff betrachtet werden.
Die aktualisierte Life Cycle Analyse (LCA) der Joanneum Research Forschungsgesellschaft in Graz, über die auch der ADAC berichtet, 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 eFuel-Diesel. Doch ist ihr Treibstoff nicht in ausreichender Menge verfügbar; oder er hat andere Nachteile wie zum Beispiel eine deutlich niedrigere Energieeffizienz.
Basierend auf der LCA-Studie und in Zusammenarbeit mit der Testorganisation Green NCAP entstand zudem ein interaktives Tool für jedermann. 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.
Eine andere umfangreiche Publikation in dieser Hinsicht veröffentlichte die Universität der Bundeswehr München im Februar 2022. Die Forschenden verglichen 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 betrachteten 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 zur Verschrottung 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.
So konstatierte Co-Autorin Stephanie Weber: "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."
Auf die gesamte Betriebsdauer schaute im Juli 2021 auch das International Council on Clean Transportation (ICCT), 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 mittelgroßer Stromer 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.
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Auch viele andere Studien stellen den Elektromobilen im Vergleich zu Verbrennerfahrzeugen inzwischen ein besseres Zeugnis aus, was vor allem am hohen Wirkungsgrad des Motors liegt. 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.
Ein Tesla Model 3 kommt laut einer Studie der Technischen Universität Eindhoven auf 65 Prozent weniger CO2 als ein vergleichbarer Mercedes C 220 d.
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Mercedes-Benz C220d / Christoph Boerries
Tesla Model 3 / Tesla, Inc.
Eine Studie der Technischen Universität Eindhoven sah schon 2020 das E-Auto deutlich vorne. Sie ging von einer längeren Akku-Lebensdauer und erstmals von 75 statt wie zuvor oft von 175 Kilogramm CO2-Äquivalent pro Kilowattstunde Batteriekapazität aus. Ein Tesla Model 3 kam dabei auf 65 Prozent weniger CO2 als ein vergleichbarer Mercedes C 220d. Bereits nach 30.000 Kilometern sei der Nachteil der energieintensiven Produktion des E-Autos egalisiert, so die niederländischen Forscher.
Das Fraunhofer-Institut für Innovations- und Systemforschung veröffentlichte 2019 "Die aktuelle Treibhausgasemissionsbilanz von Elektrofahrzeugen in Deutschland" und konstatierte darin einem in Deutschland gekauften Batteriefahrzeug (BEV) über 13 Jahre Nutzungsdauer eine Treibhausgas-(THG)-Einsparung von 28 Prozent gegenüber einem Oberklasse-Diesel und bis zu 42 Prozent gegenüber einem Kleinwagen-Benziner.
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 stehen Veröffentlichungen, die das Elektroauto in einem deutlich schlechteren Licht sehen. So sorgte 2019 eine ifo-Studie (zum pdf) für Aufsehen mit dem Ergebnis, dass Elektroautos mehr CO2 produzieren als Dieselfahrzeuge. Allerdings wurde ihr von vielen Seiten vorgeworfen, 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. Und eine Untersuchung des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) kam 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".
Und: Nicht vergessen werden dürfen die teils gravierenden Umweltschäden beim Abbau von Rohstoffen für die E-Autobatterie wie Lithium und Kobalt. 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.
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Fazit
Also was denn nun, Elektroauto oder Verbrenner? Das CO2-Urteil fällt mittlerweile ziemlich eindeutig zugunsten der Stromer aus. Ohne ihre dominante Rolle wird eine Verkehrswende in Deutschland nicht gelingen – die zum Erreichen der EU-Klimaziele zwingend notwendig ist. Die Zeit jedenfalls läuft für die E-Mobile: Durch effizientere Produktion, mehr Recycling, den Ausbau der Batterieherstellung hierzulande und nicht zuletzt durch den zu erwartenden deutlich grüneren Strommix bis 2030 ist das E-Auto auf Dauer eindeutig die umweltfreundlichere Lösung.
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