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Sauber geht anders – über den Einfluss politischer Leitlinien auf die Qualität wissenschaftlicher Arbeit – Teil 4

ISI versus Ifo – wie zwei Institute mit wissenschaftlichem Anspruch zu gegensätzlichen Untersuchungsergebnissen kommen

Zur Chronologie der Ereignisse:

  • Mitte März 2019 bestätigte eine Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI, dass Elektroautos schon heute CO2-Emissionen verringern: „Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass ein heute angeschafftes Elektroauto in Deutschland einen relevanten Beitrag zur Senkung der Treibhausgase über seine Nutzungszeit liefert.
  • Am 10. April erschien im Blog der Republik eine Kritik dieser Studie
  • Am 17. April äußerte sich das Ifo-Institut kritisch über Elektroautos:
    „Es zeigt sich, dass der CO2-Ausstoß des Elektromotors im günstigen Fall um etwa ein Zehntel und im ungüns­tigen Fall um ein gutes Viertel über dem Ausstoß des Dieselmotors liegt.“
    Der Beitrag mit dem Titel Kohlemotoren, Windmotoren und Dieselmotoren: Was zeigt die CO2-Bilanz? löste in den Medien einen Shitstorm aus.
  • Am 23. April sah das ISI sich zu einem Kommentar über die Ifo-Studie veranlasst
  • Am 26. April antwortete wiederum das Ifo-Institut seinen Kritikern mit einer kurzen Stellungnahme

Überwiegend geringqualifizierte Kritik an der Ifo-Studie

Beispielhaft sei hier die (hinsichtlich ihrer argumentativen Qualität repräsentative) Kritik von Stefan Hajek in der Wirtschaftswoche zitiert. Dieser wirft dem ehemaligen Präsidenten des Münchner Ifo-Institut-Instituts, Hans-Werner Sinn, und dem Kölner Physikprofessor Christoph Buchal vor, sich wie schon in einigen anderen „Studien“ zuvor … einiger, teils einfacher, Tricks bedient“ zu haben:

  • Das Ifo habe beim Vergleich zweier Fahrzeuge, einem Mercedes und einem Tesla, mit realitätsfremden Verbräuchen nach der alten Norm NEFZ gearbeitet, statt die realistischeren Werte nach der neueren WLTP-Norm zu verwenden.

Die Begründung des Ifo-Instituts verschweigt Hajek wohlweislich. Zitat aus der Studie: „Angaben zum neuen Fahr­zyklus WLTP wurden bislang nur für den Mercedes, nicht aber für den Tesla veröffentlicht.“

  • Sinn habe den Energieaufwand für die Batterie einfach auf das E-Auto aufgerechnet, umgekehrt aber die beim Elektroauto überflüssigen Komponenten (Verbrennungsmotor, Getriebe, Auspuffanlage etc.) nicht gegengerechnet. Das sei „ein Trick, der schon in ähnlichen „Studien“ angewandt wurde.“
    Die Dreistigkeit, mit der Hajek die Unwahrheit schreibt, macht sprachlos. Zitat aus der Ifo-Studie: „Während die Motorherstellung mit 0,8 Tonnen für den Diesel und 0,3 Tonnen für das Elektrofahrzeug zu Buche schlägt, benötigt die Herstellung der Zusatzkomponenten für das Dieselfahrzeug 1 Tonne und für das Elektrofahrzeug 1,5 Ton­nen …“
  • Das Ifo-Institut hat die CO2-Emissionen für die Stromproduktion um 16 Prozent höher als das Umweltbundesamt angesetzt. Hajek dazu: „Warum weiß man nicht, aber auch das verschlechtert natürlich die Bilanz des Elektroautos, ist ohne wissenschaftliche Grundlage und öffnet Spekulationen Tür und Tor.“
    Hatte seine Geduld tatsächlich nicht bis zu dem Abschnitt der Studie gereicht, wo der Aufschlag begründet wird? Zitat: „Bei den Emissionsfaktoren handelt es sich um offizielle Angaben des Umweltbundesamtes (2016b). … Beim Aufschlag für die Vorkette beziehen wir uns auf Werte der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission (2014b, Tab. 1.1 und 1.6).“
  • Hajek behauptet, „der Stromverbrauch durch Förderung, Raffinade und Transport des Diesels“ habe „einen ganz erheblichen Einfluss auf den Vergleich, den Sinn anstrebt“.
    Damit repetiert er kritiklos eine unter Elektroauto-Fans weit verbreitete Urban Legend, wonach bei der Kraftstoffherstellung viel Strom verbraucht wird, der bei den Berechnungen der Bereitstellungsaufwände angeblich nicht berücksichtigt wird. Zitat aus dem von Hajek angegebenen Link: „Für den Durchschnittsverbrauch von sieben Litern auf 100 km kämen alleine an dieser Stelle mehr als 11 Kilowattstunden zusammen. Dies würde ausreichen, um mit einem Elektrofahrzeug 50-80 Kilometer weit zu fahren. Klingt verrückt, stimmt aber. Alleine der Stromverbrauch zur Herstellung der Kraftstoffe entspricht also schon einem nennenswerten Anteil des Stromverbrauches eines Elektroautos.“
    Diese Behauptung hat einer kritischen Diskussion unter Elektroauto-Freunden nicht standgehalten. Anhand detaillierter Angaben einer Raffinerie ermittelte man einen Strombedarf von maximal 0,06 kWh je Liter Kraftstoff.

Hajeks Vorwürfe erweisen sich zu einem so großen Teil als gänzlich unbegründet, dass Zweifel aufkommen, ob er die Studie jemals gelesen hat. Doch auch in den vielen anderen ablehnenden Kommentaren finden sich kaum substantielle Argumente. Sich gegen derart läppische Kritik zu verteidigen, fiel Sinn & Buchal natürlich leicht; eine kurze Stellungnahme genügte.

Das ISI reagiert

Von den gegensätzlichen Ergebnissen des Ifo-Instituts sichtlich irritiert, sah auch das ISI sich zu einer eigenen Stellungnahme veranlasst:

„Die ifo-Studie trifft an den entscheidenden Stellen Annahmen, die zu einer ungünstigen Klimabilanz für Elektrofahrzeuge führen und diese Annahmen werden von den anderen Studien so i.d.R. nicht geteilt.

Die relevantesten davon sind:

  • Im Falle des unterstellten Elektrofahrzeugs wird ein nicht repräsentatives Mittelklassefahrzeug mit sehr hoher Batteriekapazität gewählt.
  • Ein sehr wahrscheinliches Absinken der Treibhausgasemissionen aus der Stromproduktion in den nächsten Jahren wird nicht in die Bilanz einbezogen.
  • Anstelle von Realverbräuchen werden Normverbräuche bei Pkw unterstellt.
  • Es erfolgt keine Berücksichtigung der Tatsache, dass Elektrofahrzeugnutzer heute zu knapp 50 % eine PV-Anlage besitzen, überproportional häufig kombiniert mit Speichern, und/oder einen Ökostromvertrag haben.“

Der erste Einwand (der Akku des Elektroautos sei zu groß) lässt darauf schließen, dass der Text der Ifo-Studie auch von diesen Kritikern stellenweise einfach nicht zur Kenntnis genommen worden ist. Sinn & Buchal hatten dazu angemerkt:

„Im Übrigen ist der Vergleich für den Elektromo­tor günstig, weil die Tesla-Batterie im Testzyklus bei niedrigen Geschwindigkeiten eine Reichweite von bis zu 500 km ermöglicht, während der Tank der C-Klasse auch im Normalbetrieb für das Doppelte reicht.

Dass eine höhere Ökostromquote sowie Photovoltaikanlagen von Elektrofahrzeugnutzern die CO2-Bilanz des E-Autos nicht verbessern können, solange die Produktion fossilen Stroms um den Ladestrom erhöht werden muss, wurde in den ersten beiden Teilen dieser Serie ausführlich erläutert. Diese Einwände des ISI gegen die Ifo-Studie sind somit irrelevant.

Nur der Vorwurf, das Ifo-Institut hätte unrealistische Verbrauchsangaben verwendet, ist berechtigt. (Bei den vom ISI genutzten Werten handelt es sich allerdings auch nicht um Alltagsverbräuche, sondern überwiegend um Prüfstandsergebnisse des ADAC.)

Mängel der Ifo-Studie

Obwohl ISI und Ifo-Institut zu gegensätzlichen Ergebnissen kommen, teilen sie einen Denkfehler von zentraler Bedeutung: Beide gehen davon aus, dass zur Ermittlung der CO2-Emissionen von Elektroautos der jeweils aktuelle Strommix anzusetzen sei. Zitat aus der Ifo-Studie:

„In allen anderen europäischen Ländern (außer Norwegen, K.R.) ergeben sich darüber hinaus hohe CO2-Emissionen durch die Bela­dung der Akkus mit Hilfe des Stroms aus dem jewei­ligen nationalen Produktionsmix aus grüner Energie und Kernenergie auf der einen und fossilen Brennstof­fen auf der anderen Seite.“

Aus der Tatsache, dass prinzipiell jeder ans öffentliche Netz angeschlossene Verbraucher aus dem Produktionsmix versorgt wird, wird offenbar gefolgert, dass dieser auch für die CO2-Bilanz von E-Autos anzusetzen sei. Damit geraten die Ifo-Autoren jedoch in Widerspruch zu ihrer eigenen vorhergehenden Argumentation. Zitat:

„Bisweilen wird argumentiert, dass man für den Betrieb der Elektroautos den vorhandenen regenerativ gewonnenen Strom verwenden könne, und insofern sei der CO2-Ausstoß schon heute null. So darf man aber nicht rechnen, denn dann entziehen diese Autos den Ökostrom den anderen Sektoren der Wirt­schaft und erzwingen dort mehr CO2-Ausstoß, den man ihnen zurechnen müsste.“

Warum wurde dieser Gedanke nicht konsequent zu Ende verfolgt? Wird ein E-Auto ans öffentliche Netz angeschlossen, so wird mit dem Ladestrom gewiss zum Teil auch Ökostrom bezogen. Weil dieser aber nur einmal verbraucht werden kann, wird er damit selbstverständlich allen anderen Verbrauchern entzogen. Wer füllt diese Lücke wieder auf? Da Erneuerbare Energien grundsätzlich außerstande sind, die Stromproduktion auf Anforderung zu erhöhen, können das nur fossile Kraftwerke leisten. Also muss die Produktion fossilen Stroms tatsächlich genau um die Menge des benötigten Ladestroms erhöht werden. Das ist der Grund, warum Elektroautos aus der Perspektive des Stromversorgungs-Gesamtsystems Kohlestrom tanken.

Weiteres Zitat:

„Im Folgenden wer­den wir einige Überlegungen zu alternativen margi­nalen Energiequellen für die Elektroautos anstellen, und zwar in dem Sinne, dass wir fragen, welche Art von zusätzlicher elektrischer Energie für die neuen Stromverbraucher auf der Straße verwendet werden könnte, und berechnen, wieviel CO2 pro km dabei jeweils anfällt.“

Diese Frage beantwortet sich mit den obigen Betrachtungen von selbst: Die zusätzliche elektrische Energie kann nur aus fossilen Kraftwerken stammen. Dieser Fall wird vom Ifo-Institut kurz danach etwas genauer betrachtet:

„Wird der betrachtete Tesla mit Strom aus Steinkohle betrieben, entsprechen die genannten 15 kWh für eine Fahrtstre­cke von 100 km gemäß Tabelle 1 einem CO2-Ausstoß von 15,9 kg, also 159 Gramm pro Kilometer …“            *)

Doch dann verließ die Autoren ihr Mut:

Diese Rechnungen sind natürlich nicht rea­listisch im Sinne eines durchschnittlichen Strommi­xes, wie wir ihn weiter unten betrachten. Sie könnten aber bei einer Marginalbetrachtung von Bedeutung sein, wenn es, wie wir weiter unten erläutern werden, nötig sein sollte, temporär mehr Strom aus fossilen Quellen zu erzeugen.“

Unklar bleibt, aus welchem Grund Sinn & Buchal ihre Berechnungen „nicht realistisch“ nennen. Sollten sie tatsächlich nicht verstanden haben, dass die Auswirkungen zusätzlicher Verbraucher wie E-Autos auf die Stromproduktion grundsätzlich nur mit einer Marginalbetrachtung sinnvoll untersucht werden können? Oder wollten sie diesen Schluss den Lesern überlassen?

Immerhin scheint ihnen bewusst zu sein, dass mehr Elektroautos noch für lange Zeit mehr Kohlestrom bedeuten werden. Das hebt ihre Studie überaus vorteilhaft ab von nahezu allen anderen Veröffentlichungen über Elektromobilität, die in jüngster Zeit erschienen sind.

Unter welchen Umständen es ihrer Meinung nach doch realistisch ist, von Kohlestrom für Elektroautos auszugehen, versuchten sie in einem späteren Abschnitt zu erläutern:

Vielmehr steht zu befürchten, dass eine gewaltige Ausweitung der Elektroflotten, die die neuen EU-Re­geln erzwingt, vorläufig auch noch auf Kohlestrom angewiesen sein wird – falls es sich dann um intensiv eingesetzte E-Autos und nicht nur um Vorzeigeobjekte handelt.“

Dagegen sind gewichtige Einwände geltend zu machen:

  • Auf Kohlestrom (oder anderen fossilen Strom) sind wir bereits heute angewiesen, dazu bedarf es keineswegs einer „gewaltigen Ausweitung der Elektroflotten“. Da Ökostrom nicht die gesamte Stromversorgung übernehmen kann, bewirkt jedes einzelne, zusätzliche Elektroauto mehr fossile Stromproduktion genau in Höhe des Ladestroms.
  • Wie intensiv ein Fahrzeug genutzt wird, ist für diesen Zusammenhang ohne Belang.

Hätten die Ifo-Autoren diese Fakten von Beginn an als Randbedingungen in ihre Berechnungen einfließen lassen, so wären wesentlich höhere CO2-Emissionen zur Fahrstromproduktion ermittelt worden. Die Behauptung, Elektroautos verringerten die CO2-Emissionen, wäre damit bereits hinreichend widerlegt, wie die folgende Grafik aus Teil 3 dieser Serie zeigt:

CO2 Emissionen im Vergleich

Weil sie hingegen (ebenso wie andere Institute, deren Ergebnisse sie doch eigentlich kritisch hinterfragen wollten) mit einem Produktionsmix aller Kraftwerke statt mit einem fossilen Strommix rechneten, fielen die CO2-Emissionen der Elektroautos für ihr Empfinden zu niedrig aus. So versuchten sie offensichtlich, mit interessegeleiteten Annahmen den CO2-Ausstoß von E-Autos hoch- und den der Verbrennerautos herunterzurechnen. Manche Vorwürfe der Kritiker erweisen sich durchaus als berechtigt:

  • Das Ifo-Institut verwendete unrealistische, Verbrennerautos tendenziell begünstigende Normverbräuche, obwohl mit spritmonitor.de eine Quelle für wirklichkeitsnahe Alltagsverbräuche zu Verfügung stand.
  • Trotz der unklaren Datenlage und des raschen, technischen Fortschritts werden recht hohe CO2-Emissionen von 73 Gramm bis 98 Gramm pro Kilometer aufgrund der Akkuherstellung postuliert (siehe dazu Punkt 1b dieser Kritik). Darüber hinaus wird den Akkus eine arg kurze Nutzungsdauer von nur 150.000 Kilometern unterstellt.
  • Die Rekuperation der Elektroautos wird kurzerhand für unbedeutend erklärt. Zitat: Bei einer schonenden Fahrweise und insbesondere auf langen Strecken dürfte sich der Vorteil der Rekuperation in Grenzen halten …“

Tatsächlich wurde etwa beim BMW i3 ein Energierückgewinnungsgrad von über 60 % gemessen.


Fazit

Indem die Ifo-Autoren ihre Annahmen auf das gewünschte Ziel ausrichteten, haben sie sich unnötig angreifbar gemacht. Ihre Studie ist als Quelle nur eingeschränkt zitierbar.

Trotz der (wie oben detailliert aufgezeigt) etwas holprigen Argumentation rund um die Frage der „Marginalbetrachtung“ gelangten sie aber schließlich doch zu dem zutreffenden Befund, dass die massenhafte Einführung von Elektroautos auf Jahrzehnte hinaus kein CO2 einsparen wird. Somit kann der hastige Abschied vom Verbrennungsmotor nicht mit einem ökologischen Nutzen begründet werden.

Darüber hinaus hat Professor Sinn dankenswerterweise daran erinnert, dass auf fossile Kraftwerke erst dann verzichtet werden kann, wenn hinreichende Kapazitäten zur Speicherung von Überschussenergie geschaffen wurden. Und er hat die Aufmerksamkeit darauf gelenkt, dass gegenseitige Abhängigkeiten zwischen Speichertechniken und Fahrzeugantriebskonzepten bestehen, weshalb beides im Verbund zu planen ist.

Bleibt zu hoffen, dass dieser Disput zum tieferen Verständnis der Zusammenhänge und damit auch zu einem höheren Niveau der Diskussion über Elektromobilität beigetragen hat. Ob rollfähige, schwere Akkumulatoren auch dann noch als Autos der Zukunft gelten, wird sich zeigen.

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Fußnote:

*)  Dieser Wert von 159 g CO2/km liegt recht nahe an den Angaben in Teil 3 dieser Serie. Die Abweichung ist u.a. darauf zurückzuführen, dass Sinn & Buchal von reiner Steinkohle statt von einem fossilen Strommix ausgehen.

Teil1: Sauber geht anders – über den Einfluss politischer Leitlinien auf die Qualität wissenschaftlicher Arbeit

Teil2:  Sauber geht anders – über den Einfluss politischer Leitlinien auf die Qualität wissenschaftlicher Arbeit

Teil3: Sauber geht anders – über den Einfluss politischer Leitlinien auf die Qualität wissenschaftlicher Arbeit

 

Bildquelle: Pixabay, reidy68, Pixabay License

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Über  

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


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