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E-Autos umweltfreundlicher als vermutet

E-Autos umweltfreundlicher als vermutet

Wer kennt sie nicht, die Stammtischparolen über Elektroautos: Der Ressourcenverbrauch bei der Akkuherstellung sei eine Umweltsünde, Verbrenner wären viel ressourcenschonender und mit Kohlestrom aus dem Netz seien E-Autos ohnehin nicht umweltfreundlich. Zwei neue Studien belegen – wieder einmal – dass diese Fehlinformationen nicht stimmen.
Von Louis-F. Stahl

(9. November 2021) Vor wenigen Monaten ging ein Teil der deutschen Presselandschaft mal wieder der Verbrennerlobby gehörig auf den Leim: „Forscher schicken Brandbrief nach Brüssel: Die EU hat sich bei den E-Autos verrechnet“, schrieb beispielsweise der Focus und fragte, ob nach dem „Diesel-Gate nun das Elektro-Gate“ folge, ohne jedoch die Behauptungen des „Brandbriefs“ zu hinterfragen. Das Schreiben stammte von einer erst in Gründung befindlichen Organisation namens „IASTEC“ und ist unterzeichnet von sechs Professoren, die jeweils Lehrstühle zur Forschung an Verbrennungsmotoren innehaben. Der Vorwurf: Neue Elektroautos würden nicht mit Erneuerbaren oder dem tatsächlichen Strommix geladen, sondern mit schmutzigem Kohlestrom. Regelbare Kraftwerke – wie eben Kohlekraftwerke – müssten beim Ladebeginn eines E-Autos mehr Strom erzeugen, weil Sonne und Wind nicht auf Zuruf mehr Strom erzeugen können. Statt auf E-Autos solle durch die Politik daher besser auf Verbrennungsmotoren mit Wasserstoff oder synthetisch hergestellten Biokraftstoffen gesetzt werden. Mit welchem Strom diese Kraftstoffe wiederum erzeugt werden sollen, darauf haben die Verbrennervertreter keine klare Antwort parat. Würde man ihrer Argumentation gegen die Stromnutzung in E-Autos folgen, würden auch neue Wasserstoffelektrolyseure hauptsächlich Kohlestrom verbrauchen. Um sich diese Blöße nicht geben zu müssen, wird durch die Verbrennervertreter beiläufig darauf verwiesen, dass sich synthetische Kraftstoffe irgendwann aus sonnenreichen Ländern im Süden importieren ließen. Aber selbst, wenn dies hypothetisch irgendwann tatsächlich der Fall wäre, würde ein Export von Energie in Form von Kraftstoffen aus Afrika nach Europa das Argumentationsproblem nur nach Afrika verlagern. Wenn dort ein Kohlekraftwerk Strom für die lokale Bevölkerung erzeugen muss, weil die Energie von neu gebauten Solarfarmen nach Europa exportiert wird, ist der Umwelt nicht geholfen.

800 Grafik benötigte Primärenergie um 100 Kilometer zu fahren /  Daten: Well-To-Wheels Report der EU-Kommission, 2014

Wissenschaftliche Mindermeinung

Was sich selbst für Laien auf den ersten Blick mindestens widersprüchlich, wenn nicht sogar abstrus liest, wird auch von renommierten Wissenschaftlern – die nicht ausschließlich auf die Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren spezialisiert sind – ebenso beurteilt. Der Brief sei „hochgradig peinlich“ und „ein wissenschaftlich verbrämtes Lobbyistenschreiben, welches krampfhaft versucht, die Kolbenmaschinen zu retten“, urteilte Professor Christian Rehtanz, Leiter des Instituts für Energiesysteme und Energieeffizienz der TU Dortmund. In einem Interview mit dem Tagesspiegel positionierte sich Professor Felix Creutzig vom Berliner Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change ähnlich: „Die Publikation entspricht weder den üblichen Modellierungsansätzen noch den üblichen Bewertungsmaßstäben.“

800 Elektroautotank / Foto: Blue Planet Studio / stock.adobe.com

Purer Sonnenstrom?

Die Argumentation lässt sich aber auch umdrehen: Wer eine PV-Anlage betreibt und über eine smarte Wallbox sein Elektroauto nur mit dem Überschussstrom der PV-Anlage lädt, könnte geneigt sein zu behaupten, dass sein Elektroauto nur mit erneuerbarer Energie betrieben werden und daher mit null CO2-Emissionen unterwegs sei. Diese von E-Autofahrern gerne vertretene Argumentation ist ebenso wenig richtig, wie die Behauptung, E-Autos würden nur Kohlestrom laden. Denn wenn das Elektroauto den Sonnenstrom vom eigenen Dach nicht laden würde, dann würde dieser Sonnenstrom in das Stromnetz eingespeist und könnte dort Kohlestrom verdrängen. Die Idee, sich aussuchen zu können, welche Stromart man für seine Berechnung gerne hätte, ist folglich nicht mit der Realität eines Stromnetzes vereinbar. Ehrlicherweise müsste man daher den Strommix zur Bewertung heranziehen – ob man nun für oder gegen E-Autos argumentieren möchte.

2 Millionen Liter Wasser

Die gezielte Auswahl unrealistischer Zahlen ist jedoch nicht nur bei Verbrennungsmotorentwicklern, Lobbyorganisationen oder bei Hardcore-E-Mobilisten anzutreffen. Im September 2018 behauptete eine ZDF-Reportage unter dem Titel „Der wahre Preis der Elektroautos“ beispielsweise, dass die Förderung einer Tonne Lithium 2.000.000 Liter Wasser verbrauche. Diese Zahl deckt sich mit Zahlen der Universität Buenos Aires aus dem Jahr 2011 für eine bestimmte Lithiumproduktion am Salar del Hombre Muerto. Aber es handelt sich dabei um einen besonders hohen Extremwert. Am Salar de Atacama im Norden Chiles werden hingegen nur 20 Prozent so viel Wasser pro Tonne Lithium verbraucht und eine der konkret in der Dokumentation gezeigten Förderstätten braucht weniger als halb so viel Wasser pro Tonne Lithium, wie am Anfang des Films verallgemeinernd behauptet wird.

Dennoch hat sich am Stammtisch die aberwitzige Zahl von 2 Millionen Liter Wasser pro Elektroauto festgesetzt. Aber Moment: Besteht ein E-Auto beinahe komplett aus Lithium? Je nach Datenquelle rangieren die Angaben des Lithiumbedarfes für Akkus zwischen 6 Kilogramm (ADAC) über 10 Kilogramm (Tesla) und 15 Kilogramm (Ford). So werden aus den 2.000.000 Liter Wasser pro Elektroauto nur noch 2.400 bis 30.000 Liter Wasser. Das entspricht dem Wasserbedarf für den Anbau von 2 bis 30 Avocados oder – falls Sie keine Avocados mögen – ein paar Packungen Kaffee. Und die Lebensmittelherstellung benötigt sauberes Wasser, beim Lithiumabbau geht es um die Verdunstung von ungenießbarer Sole, die der Einfachheit halber „Wasser“ genannt wird, oder vielleicht auch mit dem trickreichen Hintergedanken, dass Sie als Zuschauer beim Wort „Wasser“ eher an Trinkwasser als an Salzlake denken.

Dass die in der Dokumentation im weiteren Verlauf gezeigten illegalen Mini-Kobaltminen im Kongo zudem wohl eher nicht an große Autohersteller liefern und moderne Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP), wie sie von Tesla inzwischen serienmäßig bei ersten Modellvarianten verbaut werden, weder das gezeigte Kobalt noch Nickel enthalten, ist in Anbetracht der fantastischen falschen Zahlen und der Kinderarbeitsbilder aus illegal betriebenen Kleinstminen eigentlich auch nicht weiter relevant. Festgesetzt hat sich beim Dieselfahrer am Stammtisch: Ein Elektroauto verschlingt 2.000.000 Liter sauberstes Trinkwasser, besteht aus einer Tonne Lithium und der Rest ist Kobalt, das von Kindern unter schrecklichen Bedingungen mit bloßen Händen aus der Erde gekratzt wurde.

Zahlenspielerei

Sowohl der neue Brandbrief der Verbrennungsmotorenentwickler als auch die reißerische ZDF-Dokumentation zeigen eines deutlich: Häufig ist man verleitet, sich die Zahlen herzunehmen, die einem selbst gut gefallen und die eigene Position untermauern. Ob diese selbst gewählten Extremwerte realistisch sind oder nicht, kann man dabei ignorieren und das wird auch selten hinterfragt. Würden Sie einen überzeugten E-Mobilisten fragen, würde er Ihnen also sagen, dass sein Auto einen kobaltfreien LFP-Akku besitzt, der mit dem Wasserverbrauch von nur zwei Avocados hergestellt wurde und ausschließlich mit CO2-freiem Photovoltaikstrom vom eigenen Dach geladen wird. Fragen Sie hingegen einen Verbrennungsmotorenentwickler, dann werden die in Kinderarbeit handgeklöppelten Lithium-Kobalt-Akkus von E-Autos nur mit schmutzigem Kohlestrom geladen, aber ohne jeglichen Rohstoffeinsatz hergestellte Verbrennungsmotoren könnten zukünftig mit aus dem Nichts gewonnenem sauberem Wasserstoff statt Diesel schadstofffrei durch Deutschland brummen. Keine der beiden Argumentationen ist auch nur ansatzweise realistisch, aber alle Beteiligten können sich mit ihren Zahlen und Fakten nicht nur im Recht, sondern auch moralisch überlegen fühlen.

Realistische Annahmen

In Anbetracht der verhärteten Fronten zwischen E-Auto-Befürwortern und den meist durch finanzielle Interessen geleiteten E-Auto-Gegnern samt der sich inzwischen von der Realität weit entfernten Diskussionsgrundlagen fällt es schwer, vernünftige und ehrliche Antworten zu finden. Betrachtet man den Rohstoffverbrauch für die Akkuherstellung, müsste man beispielsweise im Gegenzug auch den Rohstoffverbrauch für die Herstellung von Verbrennungsmotoren, Katalysatoren und Rußpartikelfiltern betrachten. Und wenn man realistischerweise den Strommix zur Bewertung der Emissionen eines E-Autos pro Kilometer heranzieht, müsste man dementsprechend beim Verbrenner neben den direkten Emissionen aus dem Auspuff auch die Emissionen der Erdölförderung, des Raffinerieprozesses zur eigentlichen Kraftstoffherstellung und des Transportes dieses Kraftstoffes zur Tankstelle berücksichtigen. Eine solche „Well-to-Wheel“ (übersetzt: „vom Bohrloch bis zum Rad“) Betrachtung hat die Energiedepesche bereits in Ausgabe 4/2019 angestellt. Das Ergebnis: 100 Kilometer im Dieselauto verbrauchen 54,1 kWh Primärenergie, in einem gleich großen, aber ausschließlich mit Kohlestrom geladenen E-Auto 40,7 kWh und in einem nur mit Ökostrom geladenem E-Auto 16,3 kWh. Würde man nun – vereinfacht – einen Strommix von 50 Prozent Kohlestrom und 50 Prozent Erneuerbare annehmen, wäre der Primärenergieverbrauch für die Fortbewegung pro Kilometer – daher ohne die Fahrzeugherstellung – eines E-Autos gut halb so hoch wie der Primärenergieverbrauch eines Dieselfahrzeugs. Diese Betrachtung ist zwar grundsätzlich fair, greift jedoch im Ergebnis auch zu kurz, da die Herstellung des Fahrzeugs ausgeklammert wurde.

Aktuelle Studien

Zwei kürzlich veröffentlichte und unabhängig voneinander durchgeführte Studien erlauben einen realistischen Vergleich der Umweltauswirkungen verschiedener Antriebsarten. Beide Studien berücksichtigen den aktuellen Stand der Fahrzeugherstellung – daher den heutigen CO2-Rucksack neuer Fahrzeuge ab Werk – und verwenden darüber hinaus auch für die laufenden Emissionen im Betrieb den aktuellen Strommix. Eine der beiden Studien wurde am 20. Juli 2021 vom International Council on Clean Transportation (ICCT) veröffentlicht. Das ICCT ist die Organisation, die im Jahr 2015 mit ihren unabhängigen Messungen den VW-Dieselskandal ins Rollen brachte und die offiziellen Untersuchungen durch die US-Umweltbehörde EPA auslöste. Das ICCT wurde vor 20 Jahren im Rahmen eines internationalen Treffens von Regulierungsbehörden gegründet und gilt nicht nur aufgrund seines Selbstverständnisses, „von Lobbyisten unbeeinflusste Forschung zu betreiben“, als vergleichsweise neutral und unabhängig. Die zweite Studie wurde kurz zuvor am 1. März 2021 von der „European Federation for Transport and Environment“ (T&E) veröffentlicht. Der T&E ist ein Dachverband europäischer Verkehrsclubs mit ökologischer Prägung. Zu den Mitgliedern des T&E zählen der Verkehrsclub Deutschland (VCD), der österreichische VCÖ und der Verkehrs-Club der Schweiz (VCS). Beide Untersuchungen kommen aus unterschiedlichen Perspektiven zum gleichen Gesamtergebnis: Neue E-Autos sind bereits heute ökologischer als verbrennungsmotorgetriebene Fahrzeuge.

ICCT-Studie

Die Untersuchung des ICCT hat zunächst einen internationalen Vergleich angestellt. Als Berechnungsgrundlage dienen die statistische Nutzungsdauer, Größe und Laufleistung von Fahrzeugen sowie der örtliche Strommix aus den unterschiedlichen Regionen. Für Europa wurde eine Nutzungsdauer von rund 17 Jahren mit einer Laufleistung von 243.000 Kilometer angenommen. Gleichwohl die Studienautoren anerkennen, dass ein Akkurecycling bereits heute möglich ist und eine Rückgewinnung von rund 70 bis 90 Prozent der Rohstoffe ermöglicht, wurde bei E-Autos zwecks vorsichtiger Bewertung kein Batterierecycling angenommen. In Anbetracht dieser für E-Fahrzeuge fast schon nachteilig wirkenden Prämisse überrascht das Ergebnis: Die Lebenszyklus-CO2-Emissionen von E-Fahrzeugen seien in Europa bereits heute 66 bis 69 Prozent niedriger als bei Verbrennerfahrzeugen. In den USA liege der Vorteil bei 60 bis 68 Prozent und in China mit mehr Kohlestrom immerhin noch bei 37 bis 45 Prozent. Die Umstellung von Benzin und Diesel auf Erdgas (CNG) sowie auch die Nutzung von Plug-In-Hybriden erbringe hingegen nur einen vergleichsweise geringen Emissionsvorteil (siehe Grafik unten). Interessant ist auch, dass die Herstellung eines E-Autos trotz Batterie dank technischem Fortschritt kaum noch CO2-intensiver als die Herstellung eines konventionellen Autos ist. Großes Potenzial sieht das ICCT dementsprechend im weiteren Vorantreiben der Energiewende: Mit Ökostrom an Stelle des aktuellen Strommixes ließen sich die Emissionen von E-Autos nochmals beinahe halbieren. Allein auf Basis der aktuellen Zahlen empfiehlt das ICCT die Entwicklung von PKW mit Verbrennungsmotor in naher Zukunft zu beenden, da die Antriebstechnologie bereits heute das Ende ihres Technologiepfades erreicht habe und gegenüber E-Fahrzeugen deutlich im Nachteil sei.

800 Grafik CO2-Emissionen verschiedener Antriebstechnologen / Daten: International Council on Clean Transportation

T&E-Studie

Die Studie des europäischen T&E kommt im Hinblick auf die CO2-Lebenszeitbetrachtung unterschiedlicher Antriebstechnologien zu den gleichen Ergebnissen wie das ICCT. Sie zeigt darüber hinaus deutlicher auf, welchen Einfluss der Strommix unterschiedlicher EU-Länder auf die Bewertung von E-Fahrzeugen hat. Während in Polen mit hohem Kohlestromanteil Elektrofahrzeuge heute nur rund 30 Prozent weniger CO2-Emissionen verursachen als Verbrenner, sind es im Wasserkraftland Schweden beinahe 80 Prozent. Neben der CO2-Betrachtung wirft die T&E-Studie aber auch ein Schlaglicht auf den Ressourcenverbrauch: Während ein Verbrennerfahrzeug über seine Lebenszeit rund 17.000 Liter Benzin oder 13.500 Liter Diesel unwiederbringlich verbrauche, seien es bei einem E-Fahrzeug lediglich 30 Kilogramm Rohstoffe des Akkus, die mit heute gängigen Recyclingverfahren nicht wieder nutzbar gemacht werden können. Unabhängig von allen Umweltaspekten seien E-Fahrzeuge zudem auch für die Wirtschaft gut, meint die T&E-Studie – zumindest für die Wirtschaft in Deutschland. Nachdem europaweit die Akkufertigung aufgrund des Festhaltens an der Verbrennungsmotortechnik nicht ausreichend ausgebaut wurde, befände sich inzwischen mehr als 50 Prozent der europaweit in Planung und Bau befindlichen Akkufertigungskapazität in Deutschland. Deutschland habe sich mit insgesamt neun großen Akkufabriken von CATL, Northvolt, Tesla und weiteren den größten Teil der Wertschöpfung und Arbeitsplätze im Bereich von E-Fahrzeugen für die zukünftigen Jahrzehnte gesichert.

800 Grafik CO2-Emissionen verschiedener Antriebstechnologen /  Daten: International Council on Clean Transportation

Ausblick

Dass neue E-Fahrzeuge bereits heute unter Berücksichtigung des aktuellen Strommixes selbst ohne Akkurecycling und 100-Prozent-Erneuerbare auf ihre Lebensdauer rund zwei Drittel weniger CO2-Emissionen verursachen als Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und diese Schere mit dem Voranschreiten der Energiewende und dem technischen Fortschritt hin zu ressourcenärmeren Akkus immer weiter auseinandergehen wird, darin sind sich beide Studien einig. Diesen Fakt kann man auch leicht mit anderen Betrachtungen wie der älteren Well-to-Wheel-Studie der EU abgleichen – oder mit einem Taschenrechner anhand bekannter Strommixzahlen überprüfen. Ob der Vergleich des Volumens von über die Lebenszeit eines Verbrennerfahrzeugs verbranntem Kraftstoff mit der heute gängigen Recyclingquote von E-Auto-Akkus in der T&E-Studie wirklich sinnvoll oder doch eher ein Avocadovergleich ist, darüber kann man hingegen trefflich streiten. Denn eigentlich müsste man dann bei E-Fahrzeugen nicht nur die CO2-Emissionen, sondern auch das Volumen verbrannter Kohle in die Waagschale werfen – natürlich fair ermittelt über den jeweiligen nationalen Strommix. Andererseits sollen laut PR-Zahlen von Volkswagen zukünftig irgendwann nicht nur 70 Prozent, sondern bis zu 98 Prozent Akkurecycling möglich sein. Dann wären hypothetisch nur noch rund 3,5 Kilogramm Akkumetalle nicht recycelbar und nicht 30 Kilogramm, wie die T&E-Studie annimmt. Sie sehen: Den Diskutanten an den Stammtischen werden die konstruierten Scheinargumente und zukünftig denkbaren Luftschlösser für und gegen die faktisch bereits heute umweltfreundlicheren E-Autos so schnell nicht ausgehen.