E-Mobility

Greenwashing-Studien – affirmative Begleitforschung zu Elektroautos Teil 2

Im ersten Teil wurde aufgezeigt, dass der angebliche Nachweis von Klimavorteilen des Elektroautos systematisch falsche Annahmen zu den Treibhausgasemissionen der Stromerzeugung voraussetzt. Teil zwei beschreibt die klimaschädlichen Konsequenzen der wissenschaftlichen Fehlberatung.

Systematisch fehlerhafte Studien halfen, politische Fehlentscheidungen zu legitimiert, deren Auswirkungen auf Klima und Ökonomie in den kommenden Jahren noch nicht absehbar sind:

  • Moderner Ablasshandel

Automobilhersteller, die einen großen Anteil von SUV mit hohen Verbräuchen verkaufen, verletzen die CO2-Flottengrenzwerte der EU und müssten eigentlich Strafzahlungen leisten. Ihnen kommt zugute, dass E-Autos von der EU als „Null-Emissionsfahrzeuge“ eingestuft werden. In Summe führt das zu einer Zunahme der CO2-Emissionen:

  • Für jedes Elektroauto darf ein Autohersteller ca. fünf hochmotorisierte PKW mit Verbrennungsmotor verkaufen
  • 2020-2022 darf die Automobilindustrie so genannte „Super-Credits“ in Anspruch nehmen: Dann wird ein E-PKW die CO2-Grenzwertüberschreitungen von 7 bis 10 großen PKW rechnerisch kompensieren.

(Quelle: Seite 29 dieses Berichts des Umwelt- und Prognoseinstituts UPI)

Dass Elektroautos in Wahrheit noch für Jahrzehnte keinerlei Klimavorteile aufweisen werden, macht diese Grenzwertregelung der EU zu gesetzgeberischem Irrsinn. Ohne wissenschaftliche Fehlberatung wären die verantwortlichen Umweltpolitiker wohl kaum dazu bereit gewesen, die Treibhausgase der Ladestromproduktion gänzlich unter den Tisch fallen zu lassen.

  • Subventionen für höhere Treibhausgasemissionen

Der Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU) schrieb im November 2017:

„Eine Förderung von Erdgasantrieben als „Brückentechnologie“ hält der SRU für nicht zielführend, da diese immer noch relativ hohe CO2-Emissionen besitzen.“

Tatsächlich beruht auch diese Bewertung auf der fehlerhaften Annahme des Durchschnittstrommix für die Ladestromerzeugung. Wird das korrigiert, so ergibt sich ein völlig anderes Bild, wie der folgende Vergleich zeigt (siehe Anhang [1])

Abbildung 5: CO2-Ausstoß aktueller Elektro- und Erdgasautos

Legende:
Hellgrün: Aktuelle Elektroauto-Emissionen
Dunkelblau: Erdgasautos
Dunkelgrün: Ein auf Erdgas umgerüstetes Non-Plugin-Hybridauto
Rote Linie: Praktisch sofort erreichbares Niveau der CO2-Emissionen

Französische Wissenschaftler rüsteten 2011 einen Toyota Prius auf Erdgas um. Ergebnis:

“After optimization, CO2 emissions, measured on chassis dynamometer, were 76 g/km on NEDC cycle.” (siehe Anhang [2])

Damit ist erwiesen, dass optimierte Erdgas- statt Elektroautos die Treibhausgasemissionen von Neufahrzeugen sofort auf etwa die Hälfte sinken lassen würden. Folgte man den Empfehlungen des SRU, würde dieses Potential verschenkt werden.

Erdgas wird in den kommenden Jahrzehnten die Klimabilanz auch des Elektroautos deutlich verbessern: Aus den 254 g CO2/km des Tesla Model 3 mit dem heutigen, fossilen Strommix werden dann 158 g mit Strom aus Erdgas.

Werden aber auch die Verbrennungsmotoren auf Erdgas umgestellt, geht der Vorsprung wieder verloren. Spitzenreiter bei der Einsparung von CO2 bleibt ein Non-Plugin-Hybridfahrzeug:

Abbildung 6: Vergleich von Erdgasautos mit Elektroautos nach Abschaltung der Kohlekraftwerke

Legende:
Blau: Erdgasautos
Hellgrün: Elektroautos mit Strom aus Erdgaskraftwerken (siehe Anhang [3])
Dunkelgrün: Auf Erdgas umgerüstetes Non-Plugin-Hybridfahrzeug

Solange der Differenzstrom aus fossilen Kraftwerken stammt (also mind. bis Mitte dieses Jahrhunderts), wird es keine klimapolitischen Gründe für einen abrupten Umstieg auf die Elektromobilität geben.[4]

  • Die Energiewende wird um Jahre verzögert

Der Sachverständigenrat für Umweltfragen empfiehlt die rasche Einführung von Elektroautos: Insgesamt muss die Umstellung bei den Neuzulassungen mit Blick auf die Nutzungsdauer der Fahrzeuge bis spätestens Mitte der 2030er-Jahre abgeschlossen sein.

Welche zusätzliche Last der Energiewende damit aufgebürdet wird, lässt sich grob abschätzen, indem der Zusatz-Strombedarf dem zu erwartenden Ausbau der EE-Kapazität gegenübergestellt wird:

  • Der sehr sparsame Hyuandai Ioniq verbraucht bei durchschnittlicher Nutzung 2266 kWh Kraftwerksstrom je Jahr. Für eine Million Fahrzeuge ergäbe dies ca. 2,3 TWh.
  • Der durchschnittliche Zubau an EE je Jahr betrug in den vergangenen zehn Jahren 12.300 GWh = 12,3 TWh.

Die fossilen Kraftwerke können erst dann abgeschaltet werden, wenn der gesamte Strom aus EE erzeugt werden kann. Das geht umso schneller, je geringer der Stromverbrauch ist. Wenn alle 47 Millionen Pkw durch Elektroautos ersetzt werden, muss die Energiewende hingegen um voraussichtlich neun Jahre verschoben werden – so viel zusätzlicher Strom würde benötigt:

Abbildung 7: Verzögerung der Energiewende durch Elektroautos

Dass Elektroautos aufgrund des fossilen Marginalstroms in den kommenden Jahrzehnten keine Vorteile hinsichtlich der Treibhausgasemissionen aufweisen, macht diese Verzögerung ökonomisch wie ökologisch sinnlos.

Zur Klimabilanz von Selbstversorgern

Viele Fahrer von Elektroautos erzeugen ihren Ladestrom selbst. Das wirft eine interessante Frage auf:

Fahren Selbstversorger mit grünem Strom?

Mit einer Photovoltaik-Anlage auf dem eigenen Dach scheint dies eindeutig der Fall zu sein.

Doch das gilt nur für die einzelwirtschaftliche (auf einzelne Verbraucher eingeschränkte) Perspektive. Mit Blick auf das öffentliche Stromnetz ergibt sich ein völlig anderes Bild: Ladestrom aus Solarkraftwerken ist Energie, die einer minderwertigen Verwendung zugeführt wurde. Besser wäre es nämlich, damit Fossilstrom aus dem Stromnetz zu drängen:

  • Solarstrom, der zuvor ins Netz eingespeist wurde, für diesen Zweck nun aber nicht mehr zur Verfügung steht, weil er in einem neu angeschafften Elektroauto verfahren werden soll, muss von den Energieversorgern ersetzt werden. In der Regel werden sie dazu mehr Leistung von fossilen Kraftwerken anfordern müssen.
  • Dieser Einwand hat auch dann Bestand, wenn eine PV-Anlage speziell zur Aufladung eines E-Autos angeschafft wurde. Strom lässt sich nur einmal verbrauchen; man kann damit nur entweder ein Elektro-Spaßmobil speisen oder aber Kohlestrom ersetzen. Beides zugleich geht nicht.

Der hohe Anteil von Elektroautofahrern mit eigener PV-Anlage verführt manche zur Annahme, das E-Auto beschleunige auf diese Weise die Energiewende. Dahinter verbergen sich gleich mehrere Denkfehler:

  • Zum einen gibt es für die Installation von Solarstromanlagen meist viele Motive, z.B. der Wunsch nach Unabhängigkeit von den Stromanbietern, Engagement für die Energiewende oder Interesse an „grünen“ Investitionsmöglichkeiten. Wieviel Zuwachs an EE-Kapazität es unter anderen Bedingungen gäbe (z.B. keine staatliche Förderung von Elektromobilität, jedoch stärkere Förderung von Solarstrom) ist nicht bekannt; es könnte auch mehr sein (wenn etwa mehr Geld in Stromerzeugung statt Stromverbrauch durch Elektroautos investiert wird).
  • Bei Eintritt des E-Autos in den Massenmarkt würde zudem der Anteil der Tiefgaragen- und Laternenparker, die grundsätzlich keine eigenen PV-Anlagen errichten können, rasch zunehmen.
  • Die Annahme wiederum, mehr Stromverbrauch würde wegen der Ökostromquoten-Ziele der Regierung automatisch zu mehr grünem Strom führen, ist wegen der (weiter oben belegten) Unverbindlichkeit dieser Vorgaben abwegig.
  • Unerheblich ist auch, ob der eigene Solarstrom überhaupt ins Netz eingespeist wird. Von Bedeutung für die Klimabilanz ist nur, dass die Möglichkeit ungenutzt bleibt, Kohlestrom zu ersetzen.

Aus diesen Gründen verantworten auch Elektroauto-Fahrer mit eigener PV-Anlage die Produktion fossilen Stroms in einer Menge, die etwa dem Ladestrombedarf entspricht; die dabei entstehenden Treibhausgase werden bloß außerhalb ihrer Grundstücke emittiert. Einen Vorteil für die Umwelt hat stets nur die PV-Anlage, nicht aber die Anschaffung zusätzlicher Stromverbraucher wie Elektroautos. ¯[5] Vernünftig motorisierte Autos mit Verbrennungsmotoren weisen eine bessere CO2-Bilanz auf.  

Elektroautos als Verbraucher von Überschussstrom?

Das „Regierungsprogramm Elektromobilität“ von 2011 enthält Vorschläge zur Versorgung der Elektroautos mit Ladestrom: ¯[6]

„Der zusätzliche Bedarf an elektrischer Energie in diesem Sektor ist durch Strom aus Erneuerbaren Energien zu decken. Vorran­gig sollte dafür der anderweitig nicht nutzbare Strom aus fluktu­ierenden Erneuerbaren Energien im Rahmen des Lastmanage­ments durch Elektromobilität genutzt werden.“

Das steht allerdings im Widerspruch zu Untersuchungsergebnissen, wonach es zweckmäßiger ist, lokal auftretenden Überschuss-Strom dorthin zu leiten, wo er benötigt wird: ¯[7]

„Die Forscher haben untersucht … ob … die Überschüsse an Strom aus fluktuierenden erneuerbaren Energien gezielt durch Elektroautos genutzt werden könnten. Sie kamen zu überraschenden Resultaten: Wenn der Ausbau der Leitungsnetze bis 2030 so funktioniert, dass Netzengpässe kein Problem mehr darstellen, dann wird der fluktuierende erneuerbare Strom aus Wind und Sonne fast immer vollständig durch herkömmliche Verbraucher genutzt – auch ganz ohne Elektrofahrzeuge.“

Diese Untersuchung betrachtet nur den inländischen Stromhandel. Die verlustarme Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung kann die Phase ohne ungenutzte Stromüberschusse noch weit in die Zukunft verschieben: ¯[8]

„Auf HGÜ-Technik basierende kontinentale Stromnetze werden als wichtiger Bestandteil erneuerbarer Energiesysteme gesehen, da sie in der Lage sind, die regional unterschiedliche Einspeisung erneuerbarer Energien teilweise auszugleichen und somit den Bedarf an Stromspeichern reduzieren.“

Das bedeutet:

  • Lokaler Überschuss-Strom in nennenswertem Umfang wird auf absehbare Zeit nur dort entstehen, wo der Netzausbau vernachlässigt wurde.
  • Nähert sich in einigen Jahrzehnten die Ökostromquote den hundert Prozent, dann wird der überregionale Überschussstrom anderen Ländern als Puffer für Dunkelflauten dienen oder dazu benötigt werden, um die Langzeitspeicher zu füllen.
  • In keiner Phase der Energiewende ist ein Bedarf an Elektroautos zur Aufnahme von Überschussstrom erkennbar.

Lademanagement

Auch die weit verbreitete Annahme, das Lademanagement der Elektroautos sei dazu geeignet, die Energiewende zu beschleunigen, ist falsch. Tatsächlich muss diese Technik ein Problem lösen, dass von den Elektroautos verschärft wird. Die Ladevorgänge der BEV müssen gesteuert werden, um den Bau zusätzlicher Kraftwerke zur Deckung des zusätzlichen Ladestrombedarfs zu vermeiden.

Elektroautos unterstützen die Energiewende nicht – im Gegenteil: Sie sind in erster Linie zusätzliche Stromverbraucher, die das Stromnetz unnötig belasten.

Akku versus Brennstoffzelle – das Rennen ist offen

Das Elektroauto kann elektrischen Strom zu 70 bis 80 % verwerten, das Brennstoffzellenauto nur zu etwa einem Drittel.[9] Betrachtet man ausschließlich den Stromverbrauch, so erscheint der Einsatz von Brennstoffzellen nicht sinnvoll. Brennstoffzellenautos haben zweifellos eine noch ungünstigere Klimabilanz als Elektroautos, solange die Energieversorgung die zusätzliche Produktion fossilen Stroms bedingt.

Für Lkw sowie für den Langstreckeneinsatz taugt der Batterieantrieb wegen großem Gewicht und Volumen allerdings auch auf lange Sicht nicht. Und mit Blick auf die Kosten der gesamten zukünftigen Energieversorgung relativiert sich das Bild vollends.

Das UBA schätzt im Gutachten „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ die Nettostromerzeugung für 2050 auf 3000 TWh (ca. fünfmal so viel wie bisher). Die Dekarbonisierung der anderen energieverbrauchenden Sektoren hat für die Verminderung der Treibhausgasemissionen daher eine weitaus größere Bedeutung als der Individualverkehr und wird die Rahmenbedingungen für die Elektromobilität verändern.

Der Strombedarf der BEV wird auf 91 TWh geschätzt. Brennstoffzellenfahrzeuge als Alltags-Pkw würden diesen Wert etwa um den Faktor 2,3 auf ungefähr 210 TWh erhöhen. Der Mehrverbrauch im Vergleich zu Elektroautos von ca. 120 TWh würde nur knapp vier Prozent der gesamten prognostizierten Stromerzeugung ausmachen, welche dann ganz auf regenerativen Energien beruht[10]; für die Treibhausgasemissionen wäre der Wirkungsgradunterschied daher irrelevant. Das wirft jetzt schon die Frage auf, ob es sinnvoll ist, zwei parallele Versorgungsinfrastrukturen (Strom für Pkw und Wasserstoff für Lkw sowie Langstreckenfahrzeuge) für dieselbe Anwendung (Verkehr) aufzubauen und zu betreiben.

Die Entscheidung über die zukünftigen Antriebssysteme ist offen und wird erst in einigen Jahrzehnten anhand von Kostenkalkulationen gefällt werden. Das lässt die heutigen Investitionen zur schnellen Umstellung auf batterieelektrische Fahrzeuge voreilig und fragwürdig erscheinen.

Fazit

Die Energiewende steht kopf. Wenn das Ziel der aktuellen Politik geringere Treibhausgasemissionen sind, warum wird …

  • mit Elektroautos zusätzlicher Stromverbrauch geschaffen, der von fossilen Kraftwerken zu decken ist?
  • die Energiewende mit dem zusätzlichen Strombedarf um Jahre verzögert?
  • nicht abgewartet, bis Elektroautos tatsächlich mit grünem Strom fahren (d.h. Ökostrom in so großen Mengen produziert wird, dass er trotz weiteren Netzausbaus keine anderen Abnehmer findet)?
  • die Elektromobilität heute schon subventioniert, statt verstärkt klimapolitisch sinnvolle Maßnahmen zu finanzieren (wie z.B. den Ausbau der Leitungstrassen oder die Ertüchtigung abgeschriebener Windräder)?
  • die Abschaffung der Steuervorteile von Erdgasautos diskutiert, obwohl diese viel niedrigere CO2-Emissionen als Fossilstrom-E-Autos aufweisen?
  • Steuergeld für Mitnahmeeffekte zugunsten einkommensstarker Käufer vergeudet? (Deren klimaschädliche Elektroautos werden über die Verbrauchssteuern auch von Beschäftigten im Niedriglohnsektor mitfinanziert.)
  • eine Industriebranche einer existenzbedrohenden Krise ausgesetzt, obwohl verbrauchsminimierte Antriebe mit Verbrennungsmotoren noch für Jahrzehnte die niedrigsten CO2-Emissionen aufweisen werden?

Es hat den Anschein, dass Politiker eine Industriepolitik durchzusetzen versuchen, die im Grunde nur sie selbst für weitsichtig und zukunftssicher halten – gegen alle Fakten und gegen den Widerstand eines großen Teils der Bevölkerung wie der Unternehmen.

(Dieser Beitrag war in etwas kürzerer Form erstmals im Magazin für Wirtschaftspolitik MAKROSKOP erschienen).

Anhang:
[1] Für Erdgas wurden CO2-Emissionen von 3027 g CO2/kg Erdgas angenommen (incl. Bereitstellungsaufwänden). Begründung: Der Heizwert von Erdgas der Qualität H liegt bei 13,16 kWh/kg (siehe z.B. da oder dort). Die CO2-Emissionen incl. Vorkette betragen 230 g / kWh (siehe hier).

Die CO2-äquivalenten Vorketteneffekte (v.a. hoher Schwund an Methan bei Förderung und Transport durch die Rohrsysteme) werden unterschiedlich bewertet. Die Behauptung besonders hoher Bereitstellungsemissionen wurde dort widerlegt. Diese Arbeit hielt einer kritischen Überprüfung durch das UBA stand.

[2] Der angegebene Wert von 76 Gramm wurde mit dem inzwischen veralteten NEFZ-Zyklus ermittelt. Lt. ADAC ergibt das neuere WLTP-Verfahren beim Prius einen um knapp 11 % Prozent höheren Ausstoß. Dazu kommen noch die Vorkettenverluste (bei Erdgas ca. 15 %). Somit ist mit einem CO2-Ausstoß von 97 Gramm/km zu rechnen.

[3] Eine begründete Abschätzung beziffert die CO2-Emissionen des aktuellen fossilen Strommix, also des Marginalstroms aus Braunkohle-, Steinkohle- und Erdgaskraftwerken, auf 874 g CO2/kWh.

Erdgas emittiert 230 g CO2/kWh. Der Kraftwerkwirkungsgrad betrage 55 %, macht je kWh Strom 418 g CO2. Die Stromverluste werden mit 27 % angesetzt, das ergibt 531 g/kWh.
Somit verringert Erdgas die CO2-Emissionen des Elektroautos um den Faktor 531/874=0,61.

[4] Zusätzliche Stromverbraucher wie Elektro- oder Brennstoffzellenautos schaden dem Klima, solange der Marginalstrom fossilen Ursprungs ist. Nach der Dekarbonisierung der gesamten Energieerzeugung werden alle Autos mit treibhausgasneutralem, synthetischem Kraftstoff fahren. Sollte Wasserstoff als Energieträger sich durchsetzen, dann könnte ein Migrationsweg darin bestehen, die Erdgasmotoren von einem zu bestimmenden Zeitpunkt an bivalent auszulegen (d.h. einen wahlweisen Betrieb auch mit Wasserstoff zuzulassen).

[5] Das gilt natürlich für jeglichen, von Elektroautos direkt oder indirekt verursachten Stromverbrauch. Errichtet z.B. ein Hersteller von Batteriezellen eine Photovoltaikanlage, so erhöht er damit die landesweite Ökostromquote, d.h. die Produktion fossilen Stroms sinkt – aber nur, solange diese Leistung ins Netz eingespeist wird. Jegliche Stromentnahme zur Produktion der Zellen muss fortan von den Energieversorgern mit fossilem Strom ausgeglichen werden.

[6] Quelle: https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/P-R/regierungsprogramm-elektromobilitaet-mai-2011.pdf?__blob=publicationFile&v=6

[7] Quelle: https://www.oeko.de/oekodoc/1283/2011-413-de.pdf

[8] Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungs-Gleichstrom-%C3%9Cbertragung#HG%C3%9C-Netze – abgerufen am 8. Mai 2020

[9] Quelle: https://www.dlr.de/tt/Portaldata/41/Resources/dokumente/ec/Friedrich_Electromobilitaet.pdf

[10] So viel Strom wird nicht im Inland produziert werden können, d.h. Deutschland wird auch in Zukunft große Mengen (im Unterschied zu heute regenerativer) Energie importieren.

Bildquelle: Pixabay, Bild von Markus Distelrath, Pixabay License

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Kai Ruhsert ist ein gelernter Maschinenbauingenieur. Er hat u.a. als technischer Rechercheur bei einem Auto-Zulieferer gearbeitet und einige Jahre ehrenamtlich die Nachdenkseiten unterstützt. Politisch war er auf lokaler Ebene aktiv, trat jedoch aus der SPD aus, als die Partei seiner Meinung nach zu stark in die Mitte rückte


'Greenwashing-Studien – affirmative Begleitforschung zu Elektroautos Teil 2' hat einen Kommentar

  1. Avatar

    6. Juni 2020 @ 23:27 Kai Ruhsert

    Zitat aus web.de zur Kritik an der SPD wegen des Konjunkturpakets:
    Auf die Frage, ob die SPD ihr Herz für die Beschäftigten verloren habe, sagte Walter-Borjans: „Ganz im Gegenteil. Wir wollen, dass die Autoindustrie noch stärker auf die Arbeitsplatzsicherung der Zukunft setzt. Da haben die Konzerne viel vernachlässigt, etwa was die Entwicklung von klimafreundlichen Elektroautos betrifft.“
    Die halten Elektroautos tatsächlich für klimafreundlich. Zu dieser Parteispitze fällt mir nun auch nichts mehr ein.

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