Elektroauto: Gelingt die Quadratur des Kreises?

Die Automobilbranche steht unter Strom. Sie fährt voll ab auf das Elektroauto, das mit Strom betriebene Automobil. Aber nicht nur die Hersteller, auch die Politiker haben das E-Auto als Heilsversprechen für eine saubere Zukunft und als Zaubermittel gegen den Klimawandel entdeckt. Manche Staaten haben inzwischen beschlossen, schon in absehbarer Zeit Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren aus dem Stadtbild zu verbannen, andere planen ähnliche Beschlüsse.

Was steckt hinter diesem Hype um das E-Auto? Wird es uns tatsächlich eine saubere Zukunft bringen? Oder manövriert sich die Automobilindustrie mit dieser Antriebsart in eine Sackgasse?

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Wer sind die großen Energiefresser?

Wenn man über die Sinnhaftigkeit von E-Autos diskutiert, kommt man nicht umhin sich anzusehen, wie sich der Energieverbrauch in einem durchschnittlichen Haushalt zusammensetzt. Die wichtigsten Sparten sind: Beleuchtung, Warmwasser, Elektrogeräte, Auto und Heizung. Die folgende Graphik zeigt die prozentuelle Verteilung des Energieverbrauchs eines Haushalts auf diese Sparten.

Gut die Hälfte des Energieverbrauchs entfällt auf den Bereich Heizen. In diesem Bereich schlummert also das größte Potenzial für eine Reduktion der Emission von Treibhausgasen und Schadstoffen.

Immerhin ein Drittel des Energieverbrauchs entfällt auf den Bereich Verkehr. Unter diesem Aspekt betrachtet scheint die Umstellung des Verkehrs auf E-Autos durchwegs sinnvoll zu sein.

Wer sind die Energiefresser unter den Verkehrsträgern?

Nachdem der Verkehr für ein Drittel des Energieverbrauchs verantwortlich ist, stellt sich die Frage wie sich dieser Verbrauch auf die einzelnen Verkehrsträger verteilt. Dabei betrachten wir die folgenden Kategorien:

  • Pkw
  • Reisebus: Die Kategorie Reisebus umfasst Busse im Gelegenheitsverkehr und Fernlinienbusse.
  • Eisenbahn (Fernverkehr)
  • Flugverkehr
  • Linienbus
  • Eisenbahn (Nahverkehr)
  • Straßen-, Stadt- und U-Bahn

Der Verbrauch wird in l/100 Pkm angegeben. Die Verbrauchswerte hängen natürlich stark von der Auslastung des jeweiligen Verkehrsmittels ab. Für die oben dargestellten Verbrauchswerte wurden die folgenden Auslastungen angenommen:

 

Pkw: 1,5 Pers./Pkw                           Reisebus: 60%

Eisenbahn, Fernverkehr: 50%        Flugverkehr: 77%

Linienbus: 21%                                 Eisenbahn, Nahverkehr: 28%

Straßen, S- und U-Bahn: 19%

Klarer Spitzenreiter ist der PKW, gefolgt vom Flugverkehr. Aus der Sicht des Treibstoffverbrauchs macht es absolut Sinn, zu versuchen im Bereich Straßenverkehr eine energiesparende Antriebsart zu forcieren.

Ausstoß von Treibhausgasen

Wie verhalten sich die einzelnen Arten von Verkehrsmitteln in Bezug auf den Ausstoß von Treibhausgasen?

Die Abbildung gibt den Ausstoß von Treibhausgasen in g/Pkm an. Dabei wird wieder die oben angegebene Auslastung der Verkehrsmittel zugrunde gelegt.

In Bezug auf die pro Person zurückgelegten Personen-Kilometer ist der Luftverkehr der Treibhausgas-Emittent Nummer eins, gefolgt vom Pkw-Verkehr. Berücksichtigt man allerdings die Zahl der zurückgelegten Personen-Kilometer im Luft- und PKW-Verkehr, rückt der PKW-Verkehr an die Spitzenposition.

Ausstoß von Stickoxiden

Während Treibhausgase nicht unmittelbar eine Gefährdung der Gesundheit bedeuten, stellt der Ausstoß von Stickoxiden sehr wohl eine unmittelbare Belastung dar.Die obige Graphik gibt den Ausstoß von Stickoxiden in g/Pkm an. Wieder werden für die Auslastung der Verkehrsmittel die oben angegebenen Werte verwendet.

Bei der Emission von Stickoxiden liegen der Flugverkehr und die Linienbusse deutlich voran. Der PKW-Verkehr liegt an dritter Stelle. Der Grund, warum Linienbusse an zweiter Stelle liegen liegt ist darin zu suchen, dass in Bussen generell Dieselmotoren zum Einsatz kommen und diese im Vergleich zu Benzinmotoren deutlich mehr Stickoxide emittieren.

Die Ökobilanz von Elektroautos

Ein E-Auto hat keinen Auspuff, daher emittiert es keinerlei Schadstoffe und keinerlei Treibhausgase. Zur Beurteilung der Ökobilanz müssen aber auch Kriterien wie

  • Stromproduktion
  • Stromspeicherung
  • Stromtransport
  • Energiebilanz über den Lebenszyklus

berücksichtigt werden.

Stromproduktion

Bislang werden E-Autos beinahe ausschließlich mit Strom aus dem Netz betrieben.

Quelle: Agentur für erneuerbare Energien, Stand 2012

Im Jahr 2012 betrug der Anteil an erneuerbarer Energie in der BRD 22%. Der überwiegende Stromanteil von 78% stammt aus fossilen Quellen bzw. aus Kernenergie. Mit einer Verdoppelung des Anteils an erneuerbarer Energie könnte gerade mal der Anteil der Kernenergie kompensiert werden, was zu keinerlei Reduktion beim Ausstoß von Treibhausgasen und Schadstoffen führen würde. Beim derzeitigen Tempo des Ausbaus erneuerbarer Energien wird es bis ins Jahr 2030 dauern, bis die Kernenergie vollständig ersetzt werden kann. Bis zu diesem Zeitpunkt wird der Strom für E-Autos weiter aus fossilen Quellen stammen.

Stromspeicherung

Das bislang nicht wirklich gelöste Problem der E-Autos ist die Frage der Speicherung von Strom. Dabei geht es um zwei Aspekte.

  1. Die Speicherung des zur Fortbewegung nötigen Stroms: Ein E-Auto benötigt für eine Strecke von 100 km ca. 20.000 Wattstunden. Für eine Reichweite von 300 km müssen also ca. 60.000 Wattstunden in einer Batterie gespeichert werden. Die Energiedichte von aktuellen Lithium-Ionen Batterien liegt bei ca. 190 Wattstunden pro Kilogramm. Für eine Reichweite von 300 km müsste eine Batterie also ein Gewicht von 60.000 / 190 ~ 315 kg haben, ein deutliches Mehrgewicht gegenüber Fahrzeugen mit fossilem Antrieb. Gut gewartet und temperiert halten Lithium-Ionen Batterien ca. 10 Jahre, womit sich neben dem Mehrgewicht noch die Frage der Nachhaltigkeit stellt.
  2. Die Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien: Die Ökobilanz von E-Autos ist nur dann positiv, wenn der benötigte Strom aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Bei der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien ergibt sich das Problem, dass zum einen der Strom nicht immer dann produziert wird, wenn er benötig wird. Zum anderen gibt es das Problem, dass Strom produziert wird, auch wenn er nicht benötigt wird. Der Wind treibt auch in der Nacht Windräder an, obwohl es zu diesem Zeitpunkt kaum Abnehmer ergibt. So kann es notwendig sein, trotz Windes Windräder abzuschalten. Um diese Stromspitzen nützen zu können wäre es notwendig, Strom in großem Stil speichern zu können. Eine Option wäre die Errichtung von Pumpspeicherkraftwerken. Aber gerade diese Option wird von ökologisch ausgerichteten Menschen abgelehnt, einerseits wegen der Kraftwerke selbst, andererseits wegen der Hochspannungsleitungen die für den Transport des Stroms von den Windrädern und Fotovoltaikanlagen hin zu den Kraftwerken errichtet werden müssten. Bestehende Leitungen reichen dafür nicht aus.

Nachhaltigkeit von Batterien

Die Herstellung von Batterien belastet die Umwelt. Wie stark diese Belastung ausfällt, ist von den Herstellern nicht zu erfahren. Experten des Instituts für Energie und Umweltforschung in Heidelberg haben eine Abschätzung versucht.

  • Für die Herstellung einer Batteriekapazität von 1 Kilowattstunde werden 150.000 bis 200.000 Gramm CO2 freigesetzt [1].
  • Bei der Produktion eines Stromspeichers mit einer Kapazität von 20 Kilowattstunden fallen also ca. 3 bis 4 Tonnen CO2 an.
  • Beim Bau eines Elektromotors wird weniger CO2 freigesetzt als beim Bau eines Verbrennungsmotors, d.h. bei einer Kapazität von 20 Kilowattstunden muss mit einer Emission von ca. 2,8 bis 3,8 Tonnen CO2 gerechnet werden.
  • Für einen Wagen wie dem Tesla Model S muss bei der Produktion der Batterie wegen der größeren Kapazität mit einer CO2 Emission von 17,5 Tonnen gerechnet werden.
  • In einer schwedischen Studie kommt man zum Ergebnis, dass ein Auto mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor acht Jahre lang gefahren werden könnte, bis es so viel CO2 emittiert, wie bei der Produktion der Batterie für das Tesla Model S freigesetzt wird.

EU-Recht schadet der Umwelt

Den Automobilherstellern ist es gelungen, in der EU-Gesetzgebung bei den Grenzwerten für CO2 durchzusetzen, dass E-Autos nicht mit ihrem realen Emissionsverhalten in die Berechnung des Flottenemissionsgrenzwertes eingehen. Für E-Autos wird der Emissionswert für den Betrieb, also eine Null-Emission angenommen. E-Autos gelten im Gesetz per definitionem als Nullemissionsfahrzeuge.

Damit eröffnet sich den Herstellern die Möglichkeit, Grenzwertüberschreitungen bei Emissionen durch schwere Fahrzeuge wie SUVs und Geländewagen durch die vermeintliche Nullemission von E-Autos auszugleichen. Dies bedeutet, dass mit jedem gekauften E-Auto die Grenzwertüberschreitungen von ca. sieben SUVs kompensiert werden kann.

Berücksichtigt man die realen Emissionswerte von E-Autos, bedeuten E-Autos nicht eine Verbesserung der Umweltbelastung sondern im Gegenteil, eine deutliche Verschlechterung. Nach dem Diesel-Skandal bedeutet dies einen weiteren Betrug der Automobilhersteller an der Umwelt und am Konsumenten.

Betrug am Kunden deshalb, weil die Markteinführung von E-Autos massiv aus Steuermitteln, also von uns allen, gefördert werden. Der Steuerzahler finanziert den Betrug an der Umwelt unfreiwillig mit! Mit den vom Staat bezahlten Prämien für den Kauf von E-Autos wird die Erhöhung des CO2 Ausstoßes mitfinanziert. Bemerkenswert daran ist, dass sämtliche politischen Parteien, auch die Grünen, noch immer glauben, diese Prämien dienten der Senkung des CO2 Ausstoßes.

Hilfe, alle fahren elektrisch!

Wenn sie sich wirklich durchsetzen sollte, hat E-Mobilität ein massives Problem. Stellen wir uns einmal vor, alle Autos führen elektrisch. Wie alle Autos müssen auch E-Autos immer wieder tanken. Ihre Batterien müssen mit Strom gefüllt werden. Im urbanen Bereich stellt dies weiter kein Problem dar. Die E-Autos können über Nacht an der heimischen Steckdose aufgeladen werden. Dieser Prozess nimmt freilich 8-14 Stunden in Anspruch.

Problematisch wird es, wenn man mit einem E-Auto Strecken zurücklegen möchte, die über die Reichweite des Fahrzeugs hinausgehen. Angenommen, wir möchten mit einem E-Auto von Wien nach Hamburg fahren. Dafür müssen wir 930 km auf Autobahnen zurücklegen. Bei einer Reichweite von ca. 300 km müssten wir mindestens zwei Tankstops einlegen. Das Tanken an einer gewöhnlichen Steckdose kommt da freilich nicht in Frage. Um den Tankstop etwas kurzweiliger zu gestalten, gibt es öffentliche Ladesäulen mit einer Ladezeit von 2 – 4 Stunde bzw. Schnell-Ladestationen mit einer Ladezeit von 0,5-1 Stunden. Im Vergleich mit dem Betanken eines Autos mit Verbrennungsmotor eine Ewigkeit.

Bislang haben wir die Problematik aus der Sicht des Nutzers eines E-Autos betrachtet. Wie verhält es sich aus der Sicht jener, die den Strom bereitstellen müssen.

Angenommen eine Million E-Autos sind auf den heimischen Straßen unterwegs und es existiert ein Netz von Schnellladestationen mit einer Leistung von je 350 Kilowatt. Wenn nun nur 10% der Besitzer von E-Autos ihre Fahrzeuge aufladen möchten, dann wird, zusätzlich zum normalen Strombedarf, eine Leistung von 35.000 Megawatt benötigt. Zur Erzeugung dieser Strommenge benötigt man etwa 23 mittlere Kohlekraftwerke oder, wenn man es nachhaltig möchte, 35.000 Windräder. Allerdings ist nicht garantiert, dass der Wind weht, wenn er benötigt wird. Ende 2016 haben in Österreich 1.191 Windkraftanlagen 2.632 Megawatt Strom erzeugt. Dies bedeutet, dass in Österreich allein für das Laden von 100.000 E-Autos zusätzlich zu den bestehenden Windrädern ca. 13 Mal so viele weitere Windräder errichtet werden müssten.

Fazit

Elektroautos hängen in ihrer Ökobilanz davon ab, wie weit der benötigte Strom aus nachhaltigen Energiequellen gewonnen wird.  Völlig offen ist die Frage, woher der Strom kommen soll, wenn E-Autos in nenneswerter Zahl zum Einsatz kommen. Für den Strombedarf von 100.000 E-Autos werden 23 zusätzliche Kohlekraftwerke oder 35.000 Windräder benötigt. Mit den Ende 2016 in der BRD bestehenden 27.270 Windrädern könnten gerade mal 78.000 E-Autos mit Strom versorgt werden. Jeder der möchte kann sich ausrechnen, wie viele Windräder benötigt werden, um die Ende 2016 allein in der BRD zugelassenen 62,6 Millionen PKWs mit Strom zu betanken.

Völlig offen ist auch, wie bei Ladezeiten von 0,5-1 Stunde ein flächendeckender Verkehr auf Europas Straßen problemfrei aufrecht erhalten werden kann.

Eindeutig negativ schlägt die aktuelle Rechtslage der EU zu Buche, in der E-Autos als Nullemissionsfahrzeuge gelten. Dabei wird vernachlässigt, dass bei der Produktion der Fahrzeuge sehr wohl CO2 freigesetzt wird.

Angesichts des Umstandes, dass E-Autos keine signifikante Verbesserung der Ökobilanz bringen, stellt sich die Frage, warum Hersteller und Politik auf diesen Antrieb setzen und nicht etwa auf den Antrieb durch Wasserstoff. Die Erzeugung von Wasserstoff böte die Möglichkeit, aus erneuerbarer Energie anfallenden nicht benötigten Spitzenstrom zu speichern. Wie E-Autos emittieren Wasserstoffautos keinerlei CO2 und keinerlei Schadstoffe. Angesichts der vielen Vorteile von Wasserstoff gegenüber E-Autos bleibt unklar, warum der E-Antrieb derzeit so stark forciert wird.

Die effizientesten Maßnahmen, die Klimaziele zu erreichen, liegen eindeutig im Bemühen, die Zahl der gefahrenen Kilometer zu reduzieren. Dies kann mit der Forcierung öffentlicher Verkehrsmittel genauso erreicht werden, wie durch Maßnahmen in der Raumplanung. Über Jahrzehnte hat man eine Entwicklung geduldet, bzw. gefördert, die zu einer räumlichen Trennung der Lebensbereiche führte. Menschen finden immer seltener Arbeit in ihren Wohnbezirken, sie werden zum Pendeln gezwungen. Zum Einkaufen müssen sie in Einkaufszentren an der Peripherie von Städten fahren. Diese Form der Raumplanung produziert Unmengen unnötiger Emissionen von Treibhausgasen und Schadstoffen. Leider ist dieser Aspekt kein für die Politik, auch nicht jener, die Ökologie an ihre Fahnen geheftet haben.

Links

Endlich Fakten statt Propagande

Elektroauto ist ähnlich schädlich wie ein Diesel

CO2 Bilanz eines Elektroautos ist ein Desaster

So sauber ist das Elektroauto

So sauber ist ein Elektroauto wirklich

Vergleich der durchschnittlichen Emissionen von Verkehrsmitteln im Personenverkehr

Klimabilanz von E-Autos zweifelhaft

Ökobilanz von E-Autos

Was wäre, wenn wir alle elektrisch fahren würden?

Ladezeiten

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