Elektroautos und Elektromobilität sind derzeit ein heiß diskutiertes Thema, sowohl in wissenschaftlichen Kreisen als auch in den Medien. Die einen verkünden, dass sie Mobilität mit weniger CO2-Emissionen ermöglichen, während die anderen behaupten, dass Elektrofahrzeuge durch die Batterieproduktion genauso "schmutzig" sind wie Autos mit Verbrennungsmotoren (ICE). Diese gegensätzlichen Positionen können sowohl bei den Verbrauchern als auch bei den politischen Entscheidungsträgern zu einem hohen Maß an Unsicherheit führen. Wie so oft lautet das Urteil: "Es kommt darauf an". Deshalb lohnt es sich, den Lebenszyklus von Elektroautos genauer zu betrachten.
Bewertung der CO2-Bilanz von Elektroautos
Auf unserem Life Cycle Workshop 2019 stellte Dr. Kirsten Biemann vom ifeu Institut für Energie und Umweltforschung in Heidelberg eine Metastudie zur Klimawirkung von Elektrofahrzeugen vor. Im Mittelpunkt stand dabei die Vielzahl der Einflussfaktoren und die daraus resultierende Diskrepanz der Ergebnisse. So ermittelte das ifeu beispielsweise Ergebnisse zwischen 50 und 210 g CO2 pro gefahrenem Kilometer. Die enorme Diskrepanz ist auf eine Vielzahl von Faktoren zurückzuführen, vor allem auf die Laufleistung eines Fahrzeugs, die Art des Fahrens (Kurz- oder Langstrecke), den Energiemix, mit dem das Fahrzeug während der Nutzungsphase geladen wird, und die Auswirkungen der Batterieproduktion.
Faktoren, die den CO2-Fußabdruck von E-Fahrzeugen beeinflussen
Das ifeu erstellte daraufhin ein eigenes Modell, das auf einem gewöhnlichen Elektroauto der Mittelklasse basierte. Die Studie konzentrierte sich auf die gesamte CO2-Bilanz des Fahrzeugs und die sich daraus ergebenden Klimabelastungen während seines gesamten Lebenszyklus. Die Modellierung erfolgte mit LCA Software Umberto unter Verwendung der ecoinvent-Datenbank. Die folgenden Ergebnisse basieren alle auf dem Umberto-Modell (siehe unten):
Auszug aus dem LCA-Modell für ein generisches E-Auto, erstellt mit der Software Umberto
Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Gesamtkilometerleistung des Fahrzeugs, die sehr unterschiedlich sein kann. Anstatt einfach eine feste Zahl für den CO2-Verbrauch pro Kilowattstunde festzulegen, entschied sich ifeu für die Ermittlung von Break-even-Punkten, die sich aus der vergleichenden Analyse der CO2-Bilanz ergeben.
CO2-Bilanz von E-Autos im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor unter Berücksichtigung des Energiemixes (Quelle: Agora Verkehrswende (2019): Klimabilanz von Elektroautos.)
Im Wesentlichen ist der anfängliche Energieaufwand während der Herstellungsphase bei Elektroautos und konventionell betriebenen Fahrzeugen etwa gleich hoch. Bei Elektroautos kommt jedoch noch ein weiterer großer Energieanteil in Form der Batterieproduktion hinzu, der die Umweltbelastung erhöht. Erst in der Nutzungsphase können E-Fahrzeuge wirklich glänzen: Ihre CO2-Belastung ist wesentlich geringer als die von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, und die relative CO2-Einsparung nimmt zu, je länger das Auto auf der Straße ist.
Womit wir wieder beim Break-even-Punkt wären. In diesem Szenario für einen Mittelklassewagen liegt er zwischen 60 und 80.000 km, also noch innerhalb der typischen Lebensdauer eines Autos.
Feinabstimmung der Ergebnisse durch Änderung der Modellparameter
Durch die Anpassung einiger Variablen in ihrem Modell konnte das ifeu aufzeigen, wo die kritischen Punkte liegen, um Elektroautos und deren CO2-Bilanz nachhaltiger zu gestalten. Im Szenario "Stadt" wurde der Tatsache Rechnung getragen, dass Elektroautos oft das Zweitfahrzeug in einem Haushalt sind und daher vor allem im Stadtverkehr für Kurzstrecken genutzt werden. Daher geht das Modell von einer kleineren Batterie mit geringer Reichweite und einer geringeren Lebensdauer aus.
Das Ergebnis ist ein Break-even-Punkt, der viel früher erreicht wird, nämlich bei etwa 40.000 km. Trotz des höheren Kohlenstoffeinsatzes in der Produktionsphase werden die Klimaauswirkungen von Elektrofahrzeugen also am stärksten in der Nutzungsphase reduziert. Daher ist der Energiemix, mit dem die Fahrzeuge betrieben werden, von zentraler Bedeutung!
Das schmutzige kleine Geheimnis der Batterieproduktion
Der wichtigste Faktor bei der Ökobilanz eines Elektroautos ist immer noch die Batterie. Nahezu 50% der gesamten CO2-Bilanz der Batterie entsteht in der Herstellungsphase, da sie einen hohen Energieaufwand erfordert. Daher ist der dort verwendete Energiemix eine entscheidende Variable.Derzeit werden Elektroauto-Batterien hauptsächlich in den USA, China, Japan und Korea hergestellt - allesamt Länder mit einem hohen Anteil an fossilen Brennstoffen in ihrem Energiemix. Eine Umstellung auf mehr erneuerbare Energien bei der Batterieproduktion könnte daher den gesamten CO2-Fußabdruck des Fahrzeugs erheblich verringern.
Stromverbrauch und Energiemix bei der Produktion dominieren die CO2-Bilanz der Batterie (Quelle: Agora Verkehrswende (2019): Klimabilanz von Elektroautos.)
Weitere Informationen über die Rolle von Batterien in der Elektromobilität finden Sie in unserem Blogartikel über die Ökobilanz von Lithium-Ionen-Batterien.
Unter der Annahme, dass sich die Batterieherstellung weiter dynamisch entwickelt - mit weniger Rohstoffen und weniger Energie bei höherem Wirkungsgrad - könnte der Break-even-Punkt einer 35-kWh-Batterie bereits bei 30.000 km erreicht werden, bei einer 60-kWh-Batterie mit größerer Reichweite sogar bei 50.000 km.
Blick in die Zukunft: Mehr nachhaltige Elektroautos bis 2030
Wie können wir also die Ökobilanzen für E-Fahrzeuge bis 2030 verbessern und einen geringeren Carbon Footprint erreichen?
- Dekarbonisierung des Energiemixes sowohl bei der Herstellung als auch bei der Nutzung
- Steigerung der Motoreffizienz
- Verringerung der Ladeverluste
- Verbesserung der Effizienz der Batterieproduktion
Diese vorgeschlagenen Verbesserungen könnten die CO2-Bilanz der Batterieproduktion im Vergleich zu heute um die Hälfte reduzieren. Darüber hinaus wirkt sich auch eine höhere Lebensdauer positiv aus. In Kombination könnten diese Verbesserungen den Übergang zu einer wirklich nachhaltigen E-Mobilität ermöglichen.
Erwartete Verbesserung der Treibhausgasemissionen aus der Batteriezellenproduktion bis 2030 im Vergleich zu heute (Quelle: Agora Verkehrswende (2019): Klimabilanz von Elektroautos.)
Die vollständige Studie des ifeus finden Sie übrigens hier: https://www.agora-verkehrswende.de/veroeffentlichungen/klimabilanz-von-elektroautos/
Das Thema Nachhaltigkeit in der Automobilindustrie wird immer wichtiger. Insgesamt zeigt die Studie, dass es bei der CO2-Bilanz von Autos und ihrer Herstellung unerlässlich ist, genau hinzuschauen und genaue Daten zu sammeln.
iPoint unterstützt Automobilhersteller und -zulieferer bei der Erhebung der richtigen Daten, der Berechnung des Carbon Footprints und der Identifizierung von Hotspots zur Verbesserung und Reduzierung der Treibhausgasemissionen.
Kontaktieren Sie unser Team für Nachhaltigkeitsberatung, wir freuen uns darauf, mit Ihnen an einer grüneren Mobilität zu arbeiten.
