Sebastian S. fährt einen alten Diesel-Golf. Bei der Diskussion über „Dieselgate“ und das Zulassungsverbot von Verbrennungsmotoren ab 2030 wurde er hellhörig. Momentan ist ihm ein Elektroauto noch zu teuer. Wenn solche Autos aber wirklich ökologisch überlegen sind, will er sich sicher mal eines kaufen, sagt er.
Doch davon ist er derzeit noch nicht überzeugt. Deshalb hat sich Sebastian an Krautreporter gewandt. „Ich denke, dass jede Technologie neben ihren Vorzügen bestimmt auch einige Nachteile mit sich bringen könnte“, sagt er. Ob Elektrofahrzeuge über den kompletten Lebenszyklus hinweg wirklich ökologischer sind als herkömmliche Autos mit Verbrennungsmotoren, darüber werde zu wenig gesprochen, findet Sebastian. Bei unserer Abstimmung haben die meisten Krautreporter-Leser und -Leserinnen für seine Frage gestimmt. Deshalb schreibe ich diesen Artikel: Weil ihr eine Antwort wollt, habe ich recherchiert.
Ganz konkret möchte Sebastian wissen: „Wenn man die Herstellung, die Lithium-Ionen-Akkus und alles rundherum mitzählt: Wie ist die Ökobilanz von Elektroautos im Vergleich zu Verbrennungsmotoren? Das Verbot von letzteren in den nächsten 15 bis 20 Jahren wird immer wieder debattiert. Aber ich frage mich, ob es tatsächlich global gesehen für das Klima und die Umwelt besser ist, auf E-Autos umzusteigen?“
Die Frage ist vielschichtiger, als es im ersten Moment erscheint. Stichwort Klimawandel. Dafür habe ich mir Ökobilanzen (auch Lebenszyklus-Analysen genannt) angesehen, die berechnen, wie viel Treibhausgase die jeweiligen Autos von der Herstellung bis zur Verschrottung verursachen. Zum anderen müssen etliche Umweltbelastungen wie Stickoxide, Feinstaub, Lärm oder Zerstörung durch Bergbau berücksichtigt werden, die sich nicht vergleichen lassen. Deshalb ist eine klare Antwort, welche Antriebsart insgesamt für die Umwelt besser ist, nur teilweise möglich.
1. Das Fahren selbst
Gehen wir Schritt für Schritt vor und betrachten wir zunächst den nächstliegenden Punkt: das Fahren selbst. Während der Fahrt (tank-to-wheel) ist der Elektroantrieb klimafreundlicher als der Verbrennungsmotor - egal, ob Diesel oder Benziner. Das E-Auto stößt überhaupt keine Emissionen aus, es hat ja auch keinen Auspuff. Der Diesel pufft 11,88 kg CO2-Äquivalente je 100 gefahrene Kilometer aus und schneidet damit besser ab als der Otto-Motor mit 15,61 kg pro 100 Kilometer (Quelle).
Während das Elektroauto beim Fahren mit null Emissionen die Luft reinhält, kommen aus den Auspuffen der Verbrennungsmotoren noch einige andere problematische Stoffe, abgesehen vom Kohlendioxid: Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid, Feinstaub (PM) und einiges anderes. Die Verbrennungsmotoren sind heute zwar längst keine Dreckschleudern mehr wie früher, und durch strengere Abgasnormen wird die Schadstoffbelastung weiter zurückgehen. Aber Autoabgase sind nach wie vor ein gravierendes Problem für Mensch und Natur – gerade im innerstädtischen Bereich. “In China wird die Förderung von Elektroautos nicht vorrangig aus Gründen des Klimaschutzes gemacht, sondern aus Fragen der Luftreinhaltung”, sagt Lars Mönch, Fachgebietsleiter für Fahrzeugtechnik im Umweltbundesamt.
In keiner deutschen Stadt ist das Feinstaubproblem so groß wie in Stuttgart, wo im Jahr 2016 an 59 Tagen Feinstaubalarm ausgerufen wurde - das bedeutet: durchschnittlich herrscht öfter als einmal pro Woche Alarm. Dagegen können Elektroautos aber nur zum Teil helfen: Reifen- und Bremsabrieb sowie die Aufwirbelung des Staubes von der Straßenoberfläche verursachen ebenfalls Feinstaub; egal, wie das Auto angetrieben wird.
Ein weiterer wichtiger Umweltfaktor in puncto Fahren: Elektroautos sind leiser. Der Unterschied ist aber kleiner, als man vielleicht vermuten würde. Denn bei höheren Geschwindigkeiten tritt das Motorengeräusch in den Hintergrund und der Reifenabrolllärm dominiert.
Fazit:
Während der Fahrt sind E-Autos Null-Emissions-Autos. Im Kampf gegen den Klimawandel ist das zwar nur ein kleiner Baustein, wie wir gleich noch sehen werden. Aber viele Städte leiden unter der großen Schadstoffbelastung - in Deutschland allen voran Stuttgart, weltweit ist Peking zum Synonym für Smog geworden. In Ballungsräumen kann der Umstieg auf Elektromobilität eine schnelle Verbesserung bedeuten.
2. Produktion der Autos
Hier können der Diesel- und der Otto-Motor ihren Trumpf ausspielen. Generell ist unumstritten, dass der Bau eines Elektroautos mehr CO2-Äquivalente verbraucht als konventionelle Fahrzeuge. Allen voran liegt dies an der nötigen Batterie, die Lithium, Seltene Erden wie Gadolinium, aber auch Kupfer und Aluminium braucht (Quelle 1, 2 und 3). Alles Rohstoffe, die unter hohem Energieaufwand aus der Erde geborgen und nutzbar gemacht werden müssen.
Laut Martin/Treiber werden bei der Gewinnung der Materialien und beim Bau des Elektro-Fahrzeugs 5,15 kg CO2-Äquivalente auf 100 gefahrene Kilometer ausgestoßen. Beim Dieselfahrzeug sind es nur 2,91 kg, beim Benziner 2,61 kg.
Geschätzter Materialaufwand beim Bau eines VW Golf in den Varianten Diesel, Benzin und Elektro
Ab Werk starten Elektrofahrzeuge also quasi mit einem CO2-Rucksack, den sie noch vor dem ersten gefahrenen Kilometer mit sich herumschleppen und der auf ihre Öko-Bilanz drückt. Dafür hilft es, sich den Break-even-Punkt anzusehen, der zeigt, wie viele Kilometer man fahren muss, bis das höhere Treibhauspotenzial aus der Fahrzeugherstellung gegenüber konventionellen Antrieben aufgeholt ist:
Dafür wird ein durchschnittliches Elektroauto angenommen, das in zwölf Jahren 150.000 Kilometer zurücklegt, ohne Batteriewechsel. Bei normalem deutschen Strommix erreicht ein durchschnittliches Batterie-Elektrofahrzeug nach ca. 60.000 Kilometer laut NOW Handbuch Elektrofahrzeuge den Break-even gegenüber einem Benziner. Wer Ökostrom „tankt“, hat mit dem Elektroauto CO2-technisch schon nach 30.000 Kilometer eingeholt. Im Vergleich zum Diesel muss man mit dem Elektroauto mit normalem Strom aber mehr als 125.000 Kilometer zurücklegen – mit Ökostrom ca. 40.000 Kilometer.
Wann der Break-Even-Punkt in der Praxis erreicht ist, hängt von vielen Variablen ab: Wie viele Kilometer werden insgesamt mit dem Auto gefahren? Über wie viele Jahre? Wird die Batterie getauscht? Dazu kommen noch komplexere Variablen wie die Ladesteuerung, die Länge der Fahrten, das Fahrverhalten, die Außentemperatur, der Einsatz von Heizung oder Klimaanlage.
Fazit:
Um ein Elektroauto zu bauen, muss man mehr Treibhausgas-Äquivalente in die Luft blasen als für Diesel- oder Benzinautos.
3. Abbau des Verkehrsmittels
Gerne in der Praxis übersehen: der Abbau des Fahrzeugs. Dabei ist dieser ein wichtiger Teil der Lebenszyklusanalyse. In absoluten Zahlen sind die Treibhausgas-Emissionen, die bei dem Recycling und der Verschrottung des Fahrzeugs entstehen, aber eher zu vernachlässigen - egal, bei welchem Antriebstyp. Schlechter schneidet hier abermals das E-Auto wegen der Batterie ab. „Eine alte Batterie wird keine neue mehr, und ein zweites Leben der Batterie im häuslichen Bereich ist wenig erfolgsversprechend“, sagt Gerfried Jungmeier, Forscher am Joanneum Research in Graz, „aber die Rohstoffe der Batterie lassen sich relativ gut recyclen.“
Fazit:
Die Unterschiede fallen kaum ins Gewicht, aber beim Leben nach dem Tod verursachen Benziner und Diesel weniger CO2 als Elektrofahrzeuge.
4. Woher kommt die Energie?
Der Energiemix ist die wichtigste Variable für die Klimafreundlichkeit: Je mehr Strom aus erneuerbarer oder nuklearer Energie kommt, umso weniger CO2-Emissionen werden ausgestoßen.
Beim heutigen Energiemix in Deutschland gibt es bei der Energiebereitstellung (Well-to-Tank) Vorteile für Benzin und Diesel. Laut Martin/Treiber werden bei der Herstellung und dem Transport des Stroms 12,72 kg CO2-Äquivalente auf 100 gefahrene Kilometer ausgestoßen. Beim Diesel sind es 1,71 kg, beim Benziner 2,91 kg CO2-Äquivalente auf 100 gefahrene Kilometer. Irgendwie auch logisch: Denn die Stromgewinnung in Deutschland baut massiv auf dreckige Kohlekraftwerke.
Anders stellt sich die Situation dar, wenn der Strom anders produziert wird. Vergleichen wir doch mal die Ökobilanz in Ländern mit sehr unterschiedlichem Energie-Mix:
Stromgewinnung aus Wind-, Sonnen- und Wasserkraft verursacht nur minimal Treibhausgase (etwa durch den Bau und die Wartung). So zeigt die Meta-Untersuchung im Auftrag der Internationalen Energie Agentur, in deren Rahmen 700.000 Elektrofahrzeuge weltweit untersucht wurden, dass in Ländern mit einem vorteilhaften Energiemix wie in Norwegen ein Elektroauto über den Lebenszyklus hinweg um 80 Prozent weniger CO2-Emissionen verursacht als ein Auto mit Verbrennungsmotor.
Auch in Ländern mit hohem Atomstromanteil wie in Frankreich schneiden Elektroautos bei der Ökobilanz gut ab. Dort stößt ein E-Auto um 70 Prozent weniger Treibhausgase aus als ein Verbrenner. Atommeiler bergen zwar die Gefahr einer Umweltkatastrophe und verursachen Atommüll, für den es keine Lösung gibt. Wenn man aber allein den Ausstoß von Treibhausgasen (CO2-Äquivalente) betrachtet, schneidet die Nuklearenergie gut ab. Das Beispiel zeigt auch, wie schwierig und widersprüchlich der Kampf um die Verringerung der Treibhausgase ist, und wie schwierig daher auch die Beurteilung der Umweltfreundlichkeit fällt.
Beim derzeitigen deutschen Energiemix bringen Elektroautos nur eine kleine Verbesserung im Bereich der Treibhausgasemissionen. Ein E-Auto, welches normalen Strom tankt, verursacht über seinen ganzen Lebenszyklus nur 6 Prozent weniger CO2-Äquivalente als ein Auto mit Verbrennungsmotor (Quelle). Andere Studien (Quelle) sehen den Diesel-Antrieb momentan sogar leicht im Vorteil, wenn es um den Energiemix geht.
Schon jetzt schwankt jeden Tag der Mix stark, wie in Deutschland Strom produziert wird, wie das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme zeigt.
Stromproduktion in Deutschland im Dezember 2016. Quelle: Fraunhofer ISE
In China oder Australien, wo noch mehr Kohle zur Stromgewinnung verbrannt wird als in Deutschland, haben Elektroautos im Vergleich zum Diesel und Benziner die schlechtere Ökobilanz. Vereinfacht gesagt: Kohle in einem Kraftwerk zu verbrennen, setzt weit mehr CO2 frei als der Verbrennungsmotor im Auto.
Nach wie vor ist Kohle die billigste Energieform, aber das könnte sich auch bald ändern. 2016 haben Länder mit günstigem Klima wie Chile und Saudi-Arabien es zum Teil schon geschafft, Solarstrom für 3 Dollarcent pro Kilowattstunde zu produzieren. Das ist nur rund halb so viel wie die weltweiten Durchschnittsproduktionskosten für Kohlestrom, wie Bloomberg berichtet. Bis 2025 könnte Solarstrom weltweit günstiger werden als Kohlestrom. Auch, wenn das nicht für neblige, deutsche Wintertage gilt, kann durch Skalierungseffekte (economy of scale) mit steigender Produktion erneuerbare Energie weltweit kostengünstiger werden.
Momentan ist das CO2-Einsparungspotenzial von Elektroautos also eher enttäuschend. Allerdings zielt das Versprechen der E-Mobilität auch auf die Zukunft, wenn die Technologie ausgereifter ist. So schreibt das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg:
„Elektrofahrzeuge haben bei politisch angestrebter Marktdurchdringung (6 Millionen Fahrzeuge bis 2030) ein deutliches Potenzial zur Reduktion des Endenergieverbrauchs von Pkw in Deutschland um etwa 15 Prozent und können, bei Zubau erneuerbarer Energien in Höhe des Fahrstrombedarfs, den CO2-Ausstoß von Pkw in Deutschland sogar um 23 % reduzieren.“
Experten gehen – auch aufgrund des Pariser Klimaabkommens – davon aus, dass der deutsche Strommix in Zukunft immer ökologischer wird. Elektromobilität soll dafür eine Schlüsseltechnologie sein, damit Deutschland bis 2050 weitgehend treibhausgasneutral wird. Der Verkehr verursachte im Jahr 2013 in Deutschland 17 Prozent der Treibhausgasemissionen. „Langfristig wird sich der Verkehr aus dem Stromnetz bedienen, um regenerativ mit Energie versorgt zu werden. Wenn die Stromgewinnung immer grüner wird, können auch dadurch beim Verkehr die CO2-Emissionen sinken“, sagt Mönch vom Umweltbundesamt.
Abgesehen von der Klimawirkung lassen sich die Umweltfolgen der Energiebereitstellung wegen der großen Vielfalt aber kaum beschreiben und vergleichen: Sind Atomkraftwerke samt Lagerung von radioaktivem Müll für eine Million Jahre besser für die Umwelt als Ölbohrtürme im Meer samt der Unfallgefahr (so wie 2010 bei der Havarie von Deepwater Horizon)? Sind Mega-Staudamm-Projekte wie in China und Brasilien besser, für die Tausende Menschen umgesiedelt werden müssen? Ist Fracking wie in den USA eine Alternative?
Fazit:
Woher der Strom für das Elektroauto kommt, ist die große Achilles-Ferse der Technologie. Nur durch „grünen“ Strom wird das elektrische Fahrzeug auch tatsächlich ökologischer.
5. Mobilität
Noch ein anderer Aspekt macht den Vergleich schwierig, ob Verbrennungs- oder Elektromotor besser für das Klima sind: Heute werden E-Autos oftmals als Zweit- oder Drittauto angeschafft. Das heißt: Es werden keine Autos ersetzt - sondern es kommen neue hinzu. Für die Klimawirkung ist das natürlich katastrophal, weil so viel mehr Energie in die Herstellung von Autos gesteckt wird. Auch legen E-Auto-Besitzer – das zeigen Zahlen aus Norwegen – insgesamt rund 15 Prozent mehr Wege im Fahrzeug zurück, weil man stattdessen weniger zu Fuß geht oder Rad fährt. „Nicht jeder Elektro-Kilometer ersetzt Verbrennungskilometer“, sagt Jungmeier, „Man stimuliert damit zusätzliche Mobilität.“
Fazit:
Dass E-Autos in den meisten Fällen eben zusätzlich angeschafft werden, muss man bei den Überlegungen zur Ökobilanz unbedingt mit einrechnen.
Conclusio:
Wer selbst einen Beitrag für den Klimaschutz leisten will, sollte also das Autofahren so weit wie möglich sein lassen und stattdessen auf Zug, Fahrrad oder öffentlichen Nahverkehr umsteigen.
Elektroautos haben heute bei der Ökobilanz einen minimalen Vorteil gegenüber Verbrennungsantrieben. Aber so gut wie alle Experten gehen davon aus, dass diese Kalkulation in Zukunft immer günstiger wird für strombetriebene Fahrzeuge. Für die flächendeckende Nutzung ist die Technologie und die Infrastruktur des Elektroautos noch nicht ausgereift: Die geringe Reichweite ist beispielsweise für Gelegenheitsautofahrer wie mich ein Problem. Gemeinsam mit anderen teile ich mir einen alten Benziner, für Ausflüge, um Großeinkäufe zu machen oder ein-, zweimal im Jahr 600 Kilometer nach Hause zu fahren.
Bei der Entwicklung neuer Batterien gibt es aber vielversprechende Fortschritte - Forscher haben beispielsweise die 800-Kilometer-Batterie zum Ziel, die mich sogar bis nach Wien bringen könnte.
Auch die fehlenden Ladesäulen sind in einer Großstadt wie Berlin ein Problem - wer sein Auto jeden Tag aufladen muss, will das auch verlässlich in der Nähe seines Wohnhauses machen können. Ohne eigenen Parkplatz in der Garage oder im Vorgarten ist das E-Auto ein Krampf.
Aber schon jetzt sind E-Autos den Verbrennern in manchen Bereichen überlegen: Der Elektromotor hat einen viel höheren Wirkungsgrad und ist viel weniger störanfällig. Auch die schnelle Beschleunigung verspricht mehr Fahrspaß als jeder Sportwagen.
Diese Recherche habe ich nicht alleine gestemmt: Vielen Dank an die Leser und Leserinnen Ralf Resch, Tony P., Frank Hansen, Stephan Feldkamp, Stefan Krüger, Erich Pawlik, Matthias Gaßmann, Christoph Janke, AI K. Selzer, Jan Ruffing, Gregor Vulturius, Klaus Hartnegg, Brigitte Kemper, Christian Gross, Sascha Urban, Benjamin Zenke, Lene Dech und Thomas Wahrlich, die mich über unsere Facebook-Recherchegruppe und per E-Mail mit Tipps, Hinweisen und Literatur unterstützt haben.
Redaktion: Esther Göbel, Foto: Martin Gommel, Produktion: Vera Fröhlich