E-Mobilität mit positiver Ökobilanz bestätigt!

Studie des Umweltbundesamtes zur „Ökobilanz von Personenkraftwagen“

26.8.2021

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Das österreichische Umweltbundesamt veröffentlichte im April 2021 dazu eine Studie über die „Ökobilanz von Personenkraftwagen“, die naturgemäß im Zentrum des öffentlichen Fokus stehen, bilden sie doch das Rückgrat der gegenwärtigen Individualmobilität. Wenig überraschend zeigt die Studie, dass mittels E-Auto und 100% erneuerbarer Stromversorgung (die laut Regierungserklärung bis 2030 in Österreich verwirklicht werden soll) die Treibhausemissionen signifikant verringert werden können.

E-Mobilität mit positiver Ökobilanz bestätigt!

Studie des Umweltbundesamtes zur „Ökobilanz von Personenkraftwagen“

Die Mobilitätswende schreitet unaufhaltsam voran, allen Widerständen zum Trotz. Sie ist mit der am Horizont dräuenden Klimakrise auch ohne Alternative. Unter diesem Hintergrund sind auch die Absichtserklärungen vieler europäischer Länder zu verstehen, zwischen 2030 und 2040 den Verkauf von Verbrenner-Fahrzeugen zu verbieten, später auch den Betrieb.

Gerade deshalb ist es wichtig, genau zu betrachten, wie denn die Zukunft der Mobilität und des Reisens unter dem Zeichen der Klimaneutralität aussehen soll. Dieser Frage widmen sich viele Studien, um die Ökobilanz und den Treibhausgasausstoß der einzelnen Mobilitätsformen und -arten zu bewerten und abzuschätzen.

Das österreichische Umweltbundesamt veröffentlichte im April 2021 dazu eine Studie über die „Ökobilanz von Personenkraftwagen“, die naturgemäß im Zentrum des öffentlichen Fokus stehen, bilden sie doch das Rückgrat der gegenwärtigen Individualmobilität.

Wenig überraschend zeigt die Studie, dass mittels E-Auto und 100% erneuerbarer Stromversorgung (die laut Regierungserklärung bis 2030 in Österreich verwirklicht werden soll) die Treibhausemissionen signifikant verringert werden können:

[Bitte einfügen: csm_thg_emissionen_prokm_13920fe75a.jpg (2000×2096) (umweltbundesamt.at)]

Die Studie untersuchte dafür verschiedene PKW-Arten vom Kleinwagen (Leergewicht unter 1.300 kg und Akkukapazität bis 25 KWh) bis zur Oberklasse (Gewicht über 1.600 kg und Akkukapazität bis 100 KWh). Sie kalkulierte sowohl die Emissionen für die Herstellung als auch den Betrieb der Fahrzeuge über einen Zeitraum von 15 Jahren. Entsorgung und/oder Recycling wurden nicht untersucht.

Wenig überraschend war das Ergebnis, dass jeder einzelne Prozessschritt der Energiebereitstellung für Herstellung und Betrieb von E-Autos (BEV für Battery Electric Vehicle) systematisch dekarbonisiert werden muss. Doch selbst beim Einsatz von 100% Erneuerbarer Energien beträgt der Fußabdruck selbst eines Kleinwagens noch 50 g CO₂/km. Dies stellt jedoch bereits eine gut fünffache Reduktion an Treibhausgasausstoß gegenüber einem reinen Benzin- oder Diesel-PKW dar. Selbst Hybridautos oder Plug-In-Hybride weisen nur geringfügig niedrigere Emissionen auf als reine Verbrenner.

Oft wird thematisiert, dass die Herstellung des Fahrzeug-Akkus bei reinen E-Autos die meiste CO₂-Belastung verursacht. Die Autoren der Umweltbundesamt-Studie bestätigen das: Durchschnittlich werden pro KWh Akkukapazität rund 83 kg CO₂ emittiert. In einer effizient geführten und aus Erneuerbarer Energie gespeisten Fabrik ließe sich dieser Wert bis auf rund 49 kg CO₂ je KWh Akkukapazität senken. Auch der E-Motor schlägt sich mit durchschnittlich 4,5 kg CO₂/KW Leistung nieder, was sich im optimalen Fall auf 1,7 kg CO₂/KW drücken ließe.

Auch für Brennstoffzellen-PKWs (FCEV für Fuel Cell Electric Vehicle) gibt es Kalkulationen:

Eine Brennstoffzelle verursacht im Schnitt 15 kg CO₂/KW Leistung, was sich auf die Hälfte optimieren ließe, der Kohlenfaserdrucktank für die Wasserstoffspeicherung schlägt sich hingegen gegenwärtig mit 510 kg CO₂/kg Speicherfähigkeit nieder, was auf 310 kg CO₂/kg verringert werden könnte.

Insgesamt, so die Autoren der Studie, verursacht gegenwärtig die Herstellung eines durchschnittlichen Verbrenner-PKWs knapp über 10 t Treibhausgas-Emissionen, die eines Brennstoffzellen- oder reinen Batterie-PKWs hingegen über 16-17 t Treibhausgas-Emissionen.

[Bitte einfügen: Screenshot 21]

Danach entscheidet der Energiemix zum Betanken/Laden des Fahrzeugs. Beim Einsatz von 100% Ökostrom werden keine weiteren Treibhausgase verursacht. Die Ursprungsbilanz verteilt sich gleichmäßig über die gesamte Lebenszeit. Beim Einsatz des gegenwärtigen Strommixes in Österreich (75% Ökostrom, 25% fossil im Jahr 2020) würden sich die Emissionen dagegen weiterhin akkumulieren, wenn auch weniger als bei Verbrenner-Fahrzeugen.

[Bitte einfügen: Screeshot 27]

Da in neuester Zeit immer wieder auch der Einsatz von sogenannten E-Fuels diskutiert wird, untersuchten die Autoren der Studie auch diese Anwendung. Hierbei wird zuerst mittels Elektrolyse Wasserstoff erzeugt und dieser anschließend durch chemische Verfahren (Fischer-Tropsch-Synthese) zu Treibstoffen weiterverarbeitet, die in herkömmlichen Verbrennermotoren zum Einsatz kommen können. Für viele Vertreter der Branche ist das verlockend, da so „nur“ die entsprechenden Kapazitäten zur Stromerzeugung bereitgestellt werden müssten, der Treibstoff selbst aber ebenfalls CO₂-neutral wäre.

Der Gesamtwirkungsgrad kann jedoch, besonders verglichen mit reinen E-Autos, nur als lausig bezeichnet werden:

[Bitte einfügen: Screenshot 31]

Interessant ist hier der Vergleich auch mit Brennstoffzellenfahrzeugen und fossil betriebenen Verbrennern, die hier auf den gleichen Wirkungsgrad von 26% kommen. Es wird jedoch deutlich, dass E-Fuels gut doppelt soviel Strom bräuchten wie Brennstoffzellenvehikel und 4-5 mal soviel wie reine Akku-Fahrzeuge. Oder anders ausgedrückt: E-Fuels „verschwenden“ den Großteil der mühsam erzeugten Elektrizität, reine E-Autos nutzen ihn zum größten Teil.

Die Autoren der Studie empfehlen den Einsatz von solchen Treibstoffen daher nur in Ausnahmefällen, wo die Elektromobilität auch in absehbarer Zeit noch nicht die genügende Energiedichte bereitstellen kann, wie etwa bei Langstreckenflugzeugen.

Trotz positivem Ergebnis macht die Studie des Umweltbundesamtes deutlich, dass batterieelektrische PKWs nicht die alleinige Lösung der Mobilitätswende sein können und dürfen! Für Klimaneutralität sind 50-80 g CO₂/km pro Fahrzeug noch zu viel!

Auch das österreichische Umweltbundesamt schreibt zu seiner Studie: „Der Umstieg auf umweltfreundlichere Antriebstechnologien machte […] noch keine Mobilitätswende. Dafür braucht es den Umbau des Verkehrssystems und veränderte Mobilitätsgewohnheiten.“

Für einen weiter gehenden Vergleich müssen daher noch andere elektrisch angetriebene Mobilitätsarten betrachtet werden. Das deutsche Umweltbundesamt hat hierzu interessante Daten veröffentlicht, z.B. mit dem Bericht Umweltfreundlich mobil.
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/5750/publikationen/2021_fb_umweltfreundlich_mobil_bf.pdf

Bei Massenpersonenbeförderungsmitteln wie Bus, Bahn und Flugzeug werden üblicherweise die CO₂-Emissionen pro beförderter Person und gefahrenem Kilometer angegeben, der sogenannte Personenkilometer (CO₂/Pkm).

Die niedrigsten Emissionswerte erreichen hier Bus und Bahn im Fernverkehr. Durch konsequente Elektrifizierung und die Umstellung auf 100% Ökostrom (hier rechnet das Umweltbundesamt mit dem deutschen Strom-Mix von 2019, der damals 46% Erneuerbare Energien enthielt) sind noch bessere Werte zu erzielen. Innovativ zeigt sich hier der Fernbusanbieter FlixBus, der eigene Wasserstoff-Fernbusse mit einer Reichweite von mindestens 500 km anbieten möchte. Auch in Niederösterreichs Landeshauptstadt St. Pölten wird derzeit der Prototyp eines H₂-Stadtbusses erprobt, der 400 km Reichweite erzielt. In der südfranzösischen Stadt Pau sind solche futuristisch aussehenden Busse bereits seit 2019 in Betrieb.

Mit solchen Technologien sind Werte von unter 20 g CO₂/Pkm erreichbar.

Diese Werte sind bereits heute mit Leichtelektrofahrzeugen und E-Fahrrädern möglich, die deutlich sparsamer sind als klassische E-Autos. Ein Leichtelektromobil, das maximal 600 kg wiegt und nicht stärker als 15 KW motorisiert ist, hat einen Verbrauch von ca. 8 KWh/100 km, im Gegensatz zum klassischen E-Auto mit 15-20 KWh/100 km. Noch effizienter ist das E-Fahrrad (Pedelec): Eine Studie des deutschen Umweltbundesamtes aus dem Jahr 2015 kalkulierte seinen Verbrauch auf durchschnittlich 0,73 KWh/100 km. Das kann nur noch vom unmotorisierten Fahrrad unterboten werden, und vom Gehen zu Fuß...

Durch die geringere Fahrleistung von Leichtelektromobilen und E-Fahrrädern wird der anfängliche CO₂-Rucksack allerdings weniger stark im Betrieb abgebaut als bei E-Autos. Das deutsche Umweltbundesamt kalkulierte die CO₂-Emissionen von E-Bikes (Pedelecs) etwa auf ca. 18 g/Pkm. Aufgrund seines geringen Verbrauchs, entstehen die Emissionen hauptsächlich bei der Herstellung, und hier besonders beim Akku. Erneut zeigt sich, wie wichtig es ist, die ganze Prozesskette klimaneutral zu gestalten.

Im Moment ist die Umstellung vom Verbrenner auf E-Auto in aller Munde. Dieser Schritt ist ebenso unumgänglich wie wichtig. Eine wirklich klimafreundliche Mobilitätswende stützt sich darüber hinaus jedoch vor allem auf zwei Säulen:

Einen generellen Rückgang von Individual-PKWs zugunsten einer Zunahme an E-Carsharing Angeboten und einer deutlichen Aufwertung der Fahrrad- und Leichtelektromobilität.
Ein breiteres Angebot an öffentlichen Verkehrsmitteln und einen weiteren Ausbau des Eisenbahnnetzes.

Diese beiden Stützen ermöglichen eine völlig neue Art der Vernetzung von Individualverkehr und öffentlichem Verkehr: eine kombinierte Mobilität. Fahrräder können leicht in Zügen mitgenommen werden, ebenso ist es möglich, leichte und flexible Transportlösungen für Leichtelektromobile zu entwickeln. Hier sind in den nächsten Jahren also noch viele Erneuerungen und Innovationen zu erwarten.

Titelbild: OIP.B96K7PCeAGkNC-mumB3kvgHaD0 (474×244)

Quellen: