Elektroautos vs. Verbrennungsmotoren: Wie gut ist ihre Energiebilanz wirklich?

Duell zwischen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und Elektroauto

Wenn es um das Thema E-Autos contra Benziner geht, erhitzen sich schnell die Gemüter. Wohnblogger Marc erklärt euch anhand zweier Studien, worum es in der Debatte geht und was die Forschung zur Versachlichung der oft hitzig geführten Diskussion beitragen kann.

Heute schreibe ich wieder über eines meiner Lieblingsthemen: die Zukunft der Mobilität. Wenn ich mich damit beschäftige, also im Netz recherchiere oder mit Freunden darüber spreche, fällt mir ein Gegensatz immer sofort auf. Viele Debatten, die zu Themen wie „E-Autos vs. Verbrenner“ in den Medien stattfinden, werden sehr erregt und mit verhärteten Fronten geführt. Unter „normalen Leuten“ wie Bekannten oder Kollegen sieht es hingegen oft ganz anders aus. Da herrscht eher Verunsicherung darüber, wohin die Reise mit unserem Pkw-Verkehr in den nächsten Jahren gehen soll. Übrigens auch bei mir persönlich.

Dabei spielen einerseits praktische Erwägungen eine große Rolle. Wer sich derzeit ein neues Auto zulegen will, stellt sich unweigerlich die Frage, wie zukunftsträchtig diese Investition ist: Wird die Infrastruktur für E-Autos mittelfristig besser? Kommen auf Verbrenner schärfere Sanktionen zu? Wie ist die Wertentwicklung beider Fahrzeugtypen auf dem Gebrauchtmarkt? Andererseits geht es aber auch um ökologische und politische Gesichtspunkte: Wie sieht es mit der Umwelt- und Energiebilanz von Elektroautos im Gegensatz zu Autos mit Verbrennungsmotoren aus? Ist eines der beiden Fortbewegungsmittel dem anderen in Sachen Klimaschutz vorzuziehen?

Auf die letzten beiden Fragen gehe ich im Folgenden ein. Ich weiß, dass sich dahinter für viele Menschen eine übergeordnete moralische Frage verbirgt, die oft großes Konfliktpotential birgt. Im Folgenden will ich sie dennoch möglichst nüchtern für euch beantworten. Denn wir werden sehen, dass die Klärung dieser Frage eine Formel mit mehreren Unbekannten ist und es nicht damit getan ist, einen Antriebstyp zum Sieger zu erklären.

Wie Studien die Energiebilanz von Elektroautos und Verbrennern ermitteln

Eine unideologische Auseinandersetzung mit Elektroautos und Verbrennern ist nur möglich, wenn man sich auf Fakten bezieht. Ihr werdet jedoch schnell sehen, dass das gar nicht so einfach ist, weil die Betrachtung der Energie- und Klimabilanz komplex ist. Das hängt damit zusammen, dass beide Technologien aus der Perspektive des Klimaschutzes ganz unterschiedliche Schwachstellen haben. Bei Verbrennungsmotoren lässt sich diese relativ einfach benennen: Ihre Motoren fahren bislang mit fossilen Kraftstoffen wie Benzin oder Diesel, die beim Verbrennen CO2 freisetzen. Die Ursache: Rohöle sind Millionen Jahre alte Kohlenwasserstoff-Verbindungen, die aus Pflanzenresten und Mikroorganismen aus dieser Zeit entstanden sind. Dieser „alte“ Kohlenstoff wird im Motor durch die Reaktion mit Sauerstoff wieder als CO2 in die Atmosphäre freigesetzt und trägt negativ zum Klimawandel bei.

Elektroautos, womit ich Fahrzeuge mit batterieelektrischem Antrieb meine, verbrennen hingegen direkt keinen Kraftstoff, sondern fahren mit Strom. Aber auch dieser Strom muss irgendwie erzeugt werden. Daher besteht eine wichtige Variable für die Energiebilanz von Elektroautos darin, wie der Strom erzeugt wurde, der sie antreibt. Darüber hinaus müssen Elektroautos und Verbrenner aber nicht nur geladen oder betankt, sondern auch gebaut, gewartet und eines Tages entsorgt werden. Folglich muss dieser gesamte Lebenszyklus in die Energiebilanz von Elektroautos und Verbrennern einfließen.

Zwei Studien mit ganzheitlichem Ansatz

An diesen beiden Punkten seht ihr schon, wie anspruchsvoll die Beantwortung der Frage tatsächlich ist. Umweltforscher verfolgen heutzutage aus diesem Grund in der Regel einen ganzheitlichen Ansatz, um die Energiebilanz beider Fahrzeugtypen zu ermitteln. Das macht die Sache zwar nicht unbedingt einfacher, aber seriöser. Was das in der Praxis bedeutet, zeige ich euch am Beispiel von zwei aktuellen Studien.

Ich habe diese beiden Studien ausgewählt, weil sie zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen, obwohl sie sehr ähnlich vorgehen. Das erscheint mir objektiver und zeigt euch zugleich, wie komplex das Thema ist.

Die erste Studie stammt von der Organisation Agora Verkehrswende. Die zweite Studie über „Die CO2-Gesamtbilanz für Antriebstechnologien im Individualverkehr heute und in Zukunft“ hat die Unternehmensberatung Frontier Economics für UNITI, das ist der Bundesverband mittelständischer Mineralölunternehmen, angefertigt. Beide Studien folgen dem Ziel, den Verkehrssektor bis 2050 vollständig CO2-frei zu machen.

Elektroautos gehen mit Rucksack an den Start

Worin beide Studien übereinstimmen, ist die Tatsache, dass Elektroautos grundsätzlich mit einem Nachteil ins Rennen um die bessere Klimabilanz starten. Schuld daran ist ihr Akku. Denn die großen Batterien, die in E-Autos verbaut werden, benötigen im Herstellungsprozess große Mengen Energie. Ich erkläre euch das anhand eines Rechenbeispiels aus der Frontier-Studie – wobei die Zahlen in der Agora-Studie eine ähnliche Größenordnung haben.

In dieser Kalkulation werden mit dem Frontier-Berechnungstool beispielhaft zwei Mittelklassefahrzeuge verglichen: Das Auto mit E-Antrieb hat eine Batterie, die 2020 in China mit dem dortigen Strommix produziert wurde, und fährt mit dem in Deutschland üblichen Ladestrom. Das Auto mit Verbrennungsmotor wird mit rein fossilem Dieselkraftstoff betrieben.

Bereits am Beginn der Rechnung sind die CO2-Emissionen bei der Herstellung der Fahrzeuge zu berücksichtigen. Hier geht das E-Auto bedingt durch die Batterieproduktion mit einem „schweren CO2-Rucksack“ ins Rennen: So ist ein Mittelklassewagen mit batterieelektrischem Antrieb bereits für den Ausstoß von 12.729 kg CO2 verantwortlich, bevor es auch nur einen Kilometer gefahren wurde. Bei einem vergleichbaren Verbrenner sind es gerade einmal 4.336 kg.

Die spannende Frage ist jetzt : Kann im Laufe seines Lebenszyklus‘ das Elektroauto den Verbrenner bei der Energiebilanz überholen? Und genau an diesem Punkt wird die Formel zur Berechnung der CO2-Bilanz kompliziert. Denn hier kommen zahlreiche Variablen ins Spiel.

Rechenbeispiel zur Energiebilanz

Welche Variablen sind das genau? Am stärksten wird die Energiebilanz von Elektroautos und Verbrennern von ihrer Herstellung und Entsorgung, dem individuellen Energieverbrauch, den gefahrenen Kilometern und der CO2-Belastung durch den eingesetzten Energieträger beeinflusst. Ich gehe diese Variablen für euch an dem Beispiel aus der Studie von Frontier Economics durch.

Danach würde das bereits erwähnte Mittelklasse-Elektroauto bei einer Laufleistung von 15.000 Kilometern pro Jahr und der derzeitigen Zusammensetzung des Stroms in Deutschland aus fossilen und alternativen Energien pro Jahr 1.939 kg CO2 ausstoßen. Ein vergleichbarer Diesel-Pkw käme bei der gleichen Anzahl zurückgelegter Kilometer jedes Jahr auf 2.480 kg CO2. Am Ende ihres Lebenszyklus‘ müsste für beide Fahrzeugtypen schließlich noch die Entsorgung in die gesamte Energiebilanz mit einfließen: Das wären noch einmal 1.278 kg CO2 für das Elektroauto und 515 kg für den Verbrenner.

Wenn wir uns auf Grundlage dieser Zahlen nun den gesamten Lebenszyklus ansehen, hätte unser Diesel bis zu einer Laufleistung von 253.000 Kilometern die Nase vorn. Erst dann könnte das Elektroauto aus der Mittelklasse bei der Energiebilanz an dem Verbrenner vorbeiziehen. In der Grafik könnt ihr sehen, wie dieses Kopf-an-Kopf-Rennen der beiden Antriebsarten über die Jahre verläuft.

Vergleichende Grafik zur Energiebilanz von Verbrennungsmotor und Elektroauto
Das E-Auto verursacht im Herstellungs- und Recyclingprozess 14.007 kg CO2, der Verbrennungsmotor nur 4.851 kg. Dieser „CO2-Rucksack“ des E-Autos ist bilanziell nach 16,86 Jahren Betriebsdauer und einer jährlichen Laufleistung von 15.000 Kilometern abgebaut unter der Annahme der aktuellen Strom-/Kraftstoff-CO2-Bilanz.

 

Alle Berechnungen haben eine große Unbekannte: die Zukunft

Die oben durchgeführte Beispielrechnung hat ein massives Problem, das auch in den Studien angesprochen wird. Um den Vergleich nachvollziehbarer zu machen, werden beide Fahrzeuge mit den heute verfügbaren Antriebsenergien betrieben: Das E-Auto fährt mit dem derzeitigen deutschen Strommix und der Dieselmotor nutzt den heute verfügbaren, überwiegend fossilen Kraftstoff. Bei der Projektion in die Zukunft schreibt die Beispielrechnung diesen Ist-Zustand bei der Energieerzeugung einfach fort. Das meint: Diese Zahlen gehen davon aus, dass sich sowohl der Energiemix unseres Stroms als auch unser Treibstoff in der Zukunft weiterhin genauso zusammensetzen, wie das heute der Fall ist.

Würde auch dieser zusätzlich eingesetzte Autostrom durch den Ausbau von Solar- und Windkraft in den kommenden Jahren „grüner“ werden und der Anteil CO2-lastiger Energieträger wie Kohle oder Erdgas im Energiemix immer weiter zurückgehen, würde auch der CO2-Ausstoß des Elektroautos über die Jahre immer geringer werden. Neue Produktionsverfahren mit einem steigenden Anteil erneuerbarer Energie können außerdem dazu führen, dass bei der Herstellung beider Pkw-Typen weniger CO2 ausgestoßen wird.

Aber auch die Klimabilanz der Verbrenner kann sich weiter zum Positiven ändern. Nämlich dann, wenn die Motoren noch sparsamer werden und wir beim Kraftstoff stärker auf alternative Kraftstoffe setzen, also synthetische oder fortschrittliche Bio-Kraftstoffe, die klimaneutral produziert und eingesetzt werden, so dass im gesamten Herstellungs- und Verbrauchszyklus kein zusätzliches klimaschädliches Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre entweicht. Diese Fuels haben besonders deshalb ein großes Potential, weil sie den heute verwendeten Kraftstoffen in variablen Anteilen beigemischt werden können. Auf diese Weise könnten neue als auch unsere bestehenden Verbrennungsmotoren in der Zukunft Schritt für Schritt eine nahezu klimaneutrale Energiebilanz erreichen.

Fazit: Wir müssen in der Energiedebatte nicht schwarz-weiß malen

Unter dem Strich habe ich bei der Auseinandersetzung mit den beiden Studien eines gelernt: Die Frage, ob bei der Energiebilanz Elektroautos oder Verbrenner die Nase vorn haben, lässt sich nicht eindeutig beantworten, weil sie von komplexen Variablen abhängt. In dieser Debatte sollten wir ohnehin nicht die eigentliche Frage aus den Augen verlieren. Die Auseinandersetzung um die bessere Energiebilanz sollte daher nicht dazu dienen, eine Antriebsart gegen die andere auszuspielen. Wir werden je nach Anwendungsfall und individuellen Fahrgewohnheiten beide Lösungen benötigen. Ebenso wird es schwierig werden, allein in Deutschland die zusätzlich notwendigen erneuerbaren Energiemengen zu produzieren. Aktuell beträgt der Anteil von Solar- und Windstrom am gesamten Endenergiebedarf gerade einmal 6 Prozent. Also brauchen wir weiterhin Energieimporte aus weltweiten Regionen mit viel Sonne und Wind, in denen dann synthetische flüssige Kraftstoffe hergestellt und in bekannter Art und Weise nach Deutschland exportiert werden.

Es geht vielmehr darum, Antworten darauf zu finden, wie wir die Weichen für die Zukunft einer nachhaltigen und sicheren Energieversorgung auch für den Individualverkehr stellen. Und da scheint es mit darauf anzukommen, dass wir das ganze Potenzial unserer technologischen Entwicklung ausspielen. Denn – um es mit einer gern gebrauchten Weisheit meines Opas zu sagen – erstens kommt es anders und zweitens als man denkt.

Kurz & knapp:
Wenn ihr die heutige Energiebilanz von Elektroautos mit der von Verbrennungsmotoren vergleicht, wird deutlich, dass E-Autos erst mit fortschreitender Laufleistung ihre Vorteile in puncto Klimabelastung ausspielen können. Darüber hinaus haben beide Antriebsarten ein großes Potenzial, in Zukunft ihre Energiebilanz stark zu verbessern.

Über diesen Autor


Marc, 46, lebt in Hamburg in Hafennähe. Klimaschutz ist ihm sehr wichtig. Er wünscht sich dabei aber eine Debatte, die stärker die Gestaltungsspielräume für unsere Zukunft auslotet.

Foto: rottadana – stock.adobe.com

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3 Kommentare

  1. Diese Berechnung ist schon richtig. Aber es fehlt, dass diese Batterien in den Elektroautos nur eine begrenzte Lebensdauer haben und nach ca. 8 bis zehn Jahren gegen eine neue ausgewechselt werden müssen. Auch diese müssen erst mal hergestellt werden und verbrauchen und damit die Umwelt erheblich belasten. Schade, das genau dieses in der Berechnung vergessen wurde. Ebenso wurde vergessen, dass die Frage nach dem Recycling noch nicht abschließend geklärt wurde. Auch da entsteht viel Umweltbelastung. Wie kann man so etwas in dieser Berechnung vergessen?

  2. Meinem oldtimer habe ich, bevor er 30jahre alt wurde, einen geregelten katalysator nachgerüstet und aufgrund seinem mini motörchen war er schon immer verbrauchsarm, denn ich setze auf Nachhaltigkeit und möchte es noch lange fahren, um Müll zu vermeiden, der Bestandschutz für die Nachwelt dieser Klassiker sollte auch beibehalten werden, ich würde neue e fules benzin unterstützen…..

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