SAUBER GEHT ANDERS – ÜBER DEN EINFLUSS POLITISCHER LEITLINIEN AUF DIE QUALITÄT WISSENSCHAFTLICHER ARBEIT – TEIL 3

In Teil 1 und 2 hatten wir Merkwürdigkeiten einer wissenschaftlichen Studie zur CO2-Bilanz von Elektroautos analysiert und die Herkunft des Ladestroms untersucht. In Teil 3 wird erläutert, welche Konsequenzen dies für die CO2-Bilanz von Elektroautos hat.

Die CO2-Bilanz des Elektroautos

Korrigiert man die Annahmen des Fraunhofer-Instituts ISI und aktualisiert die Berechnungen, so ergeben sich für die CO2-Emissionen je verbrauchter Kilowattstunde Strom deutlich andere Werte (zum Vergleich wurden auch die verbrauchsabhängigen Emissionen von Autos mit Verbrennungsmotoren hinzugefügt; Details siehe Anhang):

Stromverbrauch [kWh/100 km]	CO2-Emission [g/km]	Benzinverbrauch [l/100 km]	CO2-Emission [g/km]	Dieselverbrauch [l/100 km]	CO2-Emission [g/km]

14	159	4	114	4	124
15	170	5	143	5	155
16	182	6	172	6	187
17	193	7	200	7	218
18	204	8	229	8	249
19	216	9	258	9	280
20	227	10	286	10	311
21	239	11	315	11	342
22	250	12	343	12	373

Wie sind diese Zahlen zu bewerten?

Dazu betrachten wir einige weit verbreitete oder bekannte Fahrzeuge. Als Verbrauchswerte nutzen wir die Angaben von www.spritmonitor.de (auf welcher tatsächliche Alltagsverbräuche protokolliert werden; diese Daten werden aufgrund der hohen Qualität sogar als Quelle für wissenschaftliche Studien genutzt).

Grafik 3-1

(Unterhalb der Balken sind der Verbrauch je 100 km von Benzin oder Diesel (B oder D, in Litern) oder elektrischem Strom (E, in kWh) angegeben, außerdem das Fahrzeugmodell (alle ab Baujahr 2017); Details zur Berechnung siehe Anhang)

Ergebnisse:

Große Autos mit hoher Motorleistung emittieren wegen der hohen Verbräuche besonders viel CO2
Sparsamere Autos mit Verbrennungsmotoren bewegen sich etwa auf gleichem Niveau wie Elektroautos
Kleine Diesel emittieren etwas weniger, Hybridautos wie der Toyota Prius sogar deutlich weniger CO2 als Elektroautos

Das bedeutet:

Im Gegensatz zur vorherrschenden, veröffentlichten Meinung tragen Elektroautos kaum etwas zur CO2-Einsparung bei
Die u.a. von ISI, BMU und UBA kolportierten Behauptungen, anfänglich höhere Treibhausgas-Emissionen aus der Produktion von E-Auto-Akkus ließen sich in zwei bis drei Jahren mit niedrigeren Emissionen im laufenden Betrieb kompensieren, sind obsolet
Aus dem Ziel, die CO2-Emissionen verringern zu wollen, lässt sich zumindest für die kommenden 20 bis 30 Jahre kein Argument für die Umstellung des Fahrzeugbestands auf Elektroantrieb ableiten

Fazit:

Alle Aussagen des Umweltbundesamts und des Bundesumweltministeriums über die günstige CO2-Bilanz von Elektroautos haben sich als falsch herausgestellt, da auf falschen Annahmen basierend. Nun ist sich auch das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) nicht zu schade, als Quelle für „alternative Fakten“ zu dienen.

Eine Institution mit dem Anspruch, wissenschaftlich zu arbeiten, hätte die Diskussion über Elektroautos als zitierbare Quelle um Fakten bereichern und versachlichen können. Was mag der Grund für das Versagen des ISI sein?

Bei Behörden und Ministerien mit politischen Beamten oder Politikern an der Spitze erscheint der Gedanke nicht abwegig, dass subalterne Angestellte aus Eigeninteresse den missionarischen Eifer ihrer Vorgesetzten zufriedenstellen wollen und Stellungnahmen mit politisch gewünschten Inhalten liefern. Fraunhofer-Institute hingegen galten bislang als verlässliche Informationsquellen. Erleben wir gerade, wie Wissenschaftler sich dem Zwang zur Eintreibung von Drittmitteln beugen und bereit sind, die Wahrheit zu opfern?

Anhänge:

Annahmen für die Berechnungen der CO2-Emissionen ausgewählter Fahrzeuge
Nachtrag zur Vermeidung von Missverständnissen
Grüner Strom aus Eigenproduktion
Stromersparnis dank weniger Kraftstoffproduktion?
Gibt es sinnvolle Alternativen?
Stromspeicher und Lastmanagement zur besseren Nutzung fluktuierender Energie

1.) Annahmen für die Berechnungen der CO2-Emissionen ausgewählter Fahrzeuge
CO2-Emissionen je kWh der verschiedenen Energieträger [g]

Benzin	295
Diesel	299
Strom aus Steinkohle	856
Strom aus Braunkohle	1082
Strom aus Erdgas	405
Fossiler Strommix	874

Hinweise:

Diese Werte basieren auf Angaben der Forschungsstelle für Energiewirtschaft und verstehen sich inklusive der Bereitstellungs-Vorketten
Bei den Emissionen der drei fossilen Energieträger wurden die unterschiedlichen Kraftwerk-Wirkungsgrade berücksichtigt (siehe dazu unverzerrt.de; auch die Zusammensetzung des fossilen Strommixes wurde von dort übernommen)
Für Strom aus dem fossilen Strommix wurden die CO2-Emissionen um die bekannten Verluste erhöht. Die Übertragungsverluste vom Kraftwerk bis zum Verbraucher betragen 5,7 %; dazu kommen 10 % bei der Ladung und noch einmal 10 % bei der Entladung (die Ladeverluste können etwas geringer, je nach Betriebszustand aber auch viel höher ausfallen).
Diese Anteile betreffen die Lieferkette aus Versorgersicht. Die CO2-Emissionen wurden aber aufgrund der Verbrauchsanzeige der Fahrzeuge errechnet, welche daher um einen Aufschlag von 30 % erhöht wurde (produzierter Strom x 0.943 x 0.9 x 0.9 = verbrauchter Strom).
Für die CO2-Emissionen des fossilen Strommixes werden daher 1136 g/kWh Stromverbrauch des Fahrzeugs angenommen.
Die Fahrzeugherstellung wird hier ausgeblendet, weil zu den CO2-Emissionen bei Produktion und Recycling von Akkus noch keine belastbaren Daten vorliegen

Volumenspezifischer Brennwert von Kraftstoffen [kWh/l]:

Diesel: 10,4

Benzin: 9,7

Quelle: Wikipedia

2.) Nachtrag zur Vermeidung von Missverständnissen:

Es geht hier nicht darum, grundsätzlich Stellung gegen Elektroautos zu beziehen.
Die obigen Zahlen lassen im Gegenteil sogar erkennen, unter welchen Umständen der Elektroantrieb heute schon ökologisch sinnvoll ist. Auf Kurzstrecken steigt der Verbrauch von Verbrennern stark an. Verbrennungsmotoren erreichen dann leicht Verbräuche von weit über acht Litern auf 100 km. Da E-Autos keine Warmlaufphase benötigen, produzieren sie unter diesen Bedingungen auch mit Strom aus fossilen Kraftwerken weniger CO2 als Verbrenner. Ein weiterer Vorteil ist die lokale Abgasvermeidung in Städten.
Als Kurzstreckenfahrzeuge sind E-Autos daher heute bereits ökologisch vernünftig.
(Wird Langstreckentauglichkeit erwartet, steigt das Gewicht des Fahrzeugs wegen der schweren Akkus mit geringer Energiedichte stark an. Das erscheint konzeptuell fragwürdig.)
Und weil ab Mitte des Jahrhunderts der Wechsel zum E-Auto auf breiter Front dank hundertprozentiger Ökostromquote wahrscheinlicher wird (sofern man sich dann nicht doch zur Herstellung synthetischen Sprits entschließt, was die Autos wieder leichter machen würde), muss man sich natürlich schon jetzt mit der Technik beschäftigen und praktische Erfahrungen sammeln. Die sofortige, massenhafte Einführung erscheint jedoch schwach begründet.

3.) Grüner Strom aus Eigenproduktion

Kann der Eigentümer eines E-Autos seinen Akku mit Strom aus Solarzellen auf dem eigenen Dach laden, fährt er selbst natürlich emissionsfrei. Für die CO2-Bilanz des Elektroautos spielt das aber keine Rolle, denn auch dieser Strom könnte prinzipiell dazu dienen, fossile Kraftwerke herunterzuregeln.

4.) Stromersparnis dank weniger Kraftstoffproduktion

Im Netz kursieren Gerüchte über hohen Stromverbrauch bei der Herstellung von Kraftstoffen:
„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.“

Doch das ist bloß eine Folge mangelnder Quellenprüfung. Tatsächlich liegt der Stromverbrauch bei maximal 0,06 kWh je Liter Kraftstoff.

5.) Gibt es sinnvolle Alternativen?

Nähme man das Ziel ernst, kurzfristig CO2 einzusparen, so wäre dies praktisch sofort möglich. Lt. Professor Stefan Pischinger, Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen an der RWTH Aachen, können auf Erdgasbetrieb optimierte Motoren die CO2-Emissionen sofort deutlich senken:

„Der wissenschaftlich-rechnerische CO2-Vorteil von Erdgas gegenüber Benzin liege bei rund 25 Prozent, so Pischinger.“

Auch die heute bereits erhältlichen Autos verringern den CO2-Ausstoß deutlich:

„Volkswagen gibt für den VW up Ecofuel 82 g/km an, für den Polo TGI 85 g/km.“

6.) Stromspeicher und Lastmanagement zur besseren Nutzung fluktuierender Energie

Lastmanagement und Stromspeicher werden notwendige Elemente einer zukünftigen Energieversorgung sein, um (bislang nur zeitweilige) EE-Überschüsse nutzbar zu machen und Stromexporte zu vermeiden. Ein Einfluss auf die CO2-Bilanz von Elektroautos zeichnet sich kurz- bis mittelfristig aus mehreren Gründen aber nicht ab:

1.) Hinreichend leistungsfähige und bezahlbare Speicher gibt es noch nicht.

Die bereits praktizierte Speicherung in Pumpspeichern ist mengenmäßig unbedeutend:
Deutschland besitzt derzeit eine Kapazität von etwa sieben Gigawatt, soviel wie etwa sieben große Kraftwerke. Entleert man alle auf einmal, könnten sie 0,04 Terawattstunden bereitstellen und damit helfen, die Tagesschwankungen auszugleichen. Um aber einen Ausfall der erneuerbaren Energien von einer Woche zu kompensieren, wären etwa 20 Terawattstunden nötig.
E-Auto-Akkus sind zu klein, um als Stromspeicher für andere von nennenswertem Nutzen sein zu können:
1 Million Elektroautos können lediglich 10 GWh an elektrischer Energie aufnehmen, wenn man 10 kWh/Fahrzeug zu Grunde legt.
Und auch die Speicherung größerer (d.h. zur Überbrückung mehrerer sonnen- und windloser Tage ausreichenden) Mengen von Strom in Akkus erscheint noch unrealistisch:
Die Speicherkosten bei Batterien sind aber so hoch, dass sie für die Stromspeicherung im Netz keine bedeutende Rolle spielen können.

2.) Das Lastmanagement wiederum ist bislang kaum über das Stadium einer Idee hinausgekommen:
Danach sind die Hauptgründe dafür, dass das Lastmanagement in Deutschland bisher in geringem Umfang zum Einsatz kommt, dass die Erlösmöglichkeiten zu gering und die Einschränkungen und Hemmnisse bei der Erschließung von flexiblen Lasten zu hoch sind und die Großverbraucher zu wenig darüber wissen.

Es würde unter den gegenwärtigen Bedingungen die CO2-Bilanz des Elektroautos wohl auch nicht verbessern:
Ein Lastmanagement bringt demgegenüber, trotz der Integration von bisher überschüssigem erneuerbarem Strom, nur eine geringfügige Verbesserung, weil gleichzeitig mehr Kohlekraftwerke mit niedrigen variablen Kosten zum Einsatz kommen. Bei niedrigeren CO2-Zertifikatspreisen wirkt sich das Lastmanagement sogar deutlich negativ aus, da es zu einer höheren Auslastung von älteren Braunkohlekraftwerken kommt

Den meisten Gutachten zufolge würde selbst die Nutzung aller zu erwartenden EE-Überschüsse nicht ausreichen, um fossile Grundlast-Kraftwerke vor Mitte dieses Jahrhunderts ganz abzulösen. Die CO2-Bilanz von Elektroautos wird von der steigenden Ökostromquote erst dann profitieren, wenn das Versorgungsnetz immer häufiger Zusatzbedarf aus regelbaren, nicht fossilen Kraftwerken oder Stromspeichern decken kann. Bis dahin sind andere Faktoren wichtiger, vor allem die Zusammensetzung des fossilen Strommixes; ein höherer Erdgasanteil etwa würde die CO2-Emissionen von E-Autos deutlich verringern (so wie auch bei herkömmlichen Autos mit Verbrennungsmotoren).

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

Teil4: Sauber geht anders – über den Einfluss politischer Leitlinien auf die Qualität wissenschaftlicher Arbeit

In Teil 1 und 2 hatten wir Merkwürdigkeiten einer wissenschaftlichen Studie zur CO2-Bilanz von Elektroautos analysiert und die Herkunft des Ladestroms untersucht.

Bildquelle: Wikipedia, William James – This image is available from the City of Toronto Archives, listed under the archival citation Fonds 1244, Item 56.This tag does not indicate the copyright status of the attached work. Public Domain

Nachtrag am 28.10.2019:
In der bisherigen Fassung dieses Textes wurden die CO2-Emissionen von Benzin und Dieselkraftstoff irrtümlicherweise nicht mit den Brennwerten, sondern mit den geringeren Heizwerten errechnet.

Das wurde heute korrigiert. Die Auswirkungen sind marginal und ändern nichts an den Schlussfolgerungen.

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Schlagwörter: CO2-Bilanz von E-Autos, Elektroautos, Elektromobilität, eMobilität, Energiewende, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), Klimagase, Klimawandel, umstrittene Studien zur Ökobilanz

Über Kai Ruhsert

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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