Wie grün ist die Elektromobilität wirklich?

Elektrofahrzeuge haben das Potenzial, viel CO2 einzusparen. Allerdings belasten auch sie die Umwelt. Gegenüber Benzinern und Dieselfahrzeugen gibt es aber grosse Unterschiede.


Die Ökobilanz der Elektrofahrzeuge verbessert sich stark, wenn konsequent erneuerbarer Strom aus Wasser, Photovoltaik oder Wind eingesetzt wird.

Die Elektromobilität gilt als Hoffnungsträger in Sachen Klimaschutz im Strassenverkehr. Der Grossteil aller Fahrzeuge soll bis in wenigen Jahrzehnten durch Strom aus Batterien angetrieben werden. Im Betrieb sind Elektrofahrzeuge emissionsfrei und vermeiden daher Treibhausgase und Luftschadstoffe. Allerdings ist das nur die halbe Wahrheit. Auch der Fahrstrom der Elektromobile muss produziert werden, wobei direkte oder indirekte Emissionen entstehen, und wie auch bei konventionellen Benzin- und Dieselfahrzeugen ist bereits die Herstellung der Fahrzeugkomponenten energie- und somit CO2-intensiv. Um die tatsächlichen Umweltauswirkungen von konventionellen Benzin- und Dieselautos sowie Batteriefahrzeugen quantifizieren und vergleichen zu können, bedarf es folglich einer umfassenden Ökobilanzierung (englisch: “Life Cycle Assessment” (LCA)). Das bedeutet, dass der gesamte Lebenszyklus der Fahrzeuge berücksichtigt wird. Solche Bilanzen beinhalten die Herstellung und Entsorgung des Fahrzeugs und wesentlicher Komponenten (insbesondere die Batterie bei Elektroautos), die Bereitstellung des Treibstoffs beziehungsweise des Stroms sowie die Emissionen beim Fahren.

Ökobilanzen zur Elektromobilität wurden in den letzten Monaten und Jahren unzählige gemacht. Die darin gezeigten und diskutierten Resultate sind sehr unterschiedlich, abhängig von den jeweils getroffenen Annahmen, den verwendeten Daten und den Berechnungsmethoden. Zudem werden die Ergebnisse oft aus dem Zusammenhang gerissen oder sogar missbräuchlich verwendet, was bei Konsumenten und Entscheidungsträgern zu Verwirrung und teils falschen Schlussfolgerungen führen kann.

Aus diesem Grund haben das Bundesamt für Energie BFE sowie auch das Bundesamt für Umwelt BAFU unabhängig voneinander kürzlich fundierte Ökobilanzen zur Elektromobilität erarbeiten lassen. Die Kernaussagen der beiden Studien sind miteinander konsistent, während die BAFU-Studie neben CO2 auch die Gesamtumweltbelastung analysiert, wagt die BFE-Studie einen Blick in die Zukunft.

CO2-Einsparung

Die BAFU-Studie hat heutige Elektroautos, Plug-In Hybrid-, Hybrid-, Diesel-, Benzin- und Erdgasfahrzeuge miteinander verglichen und kommt zum Schluss, dass die Treibhausgas-Emissionen (CO2-Äquivalente) des heute durchschnittlichen in Betrieb stehenden fossil betriebenen Fahrzeugs deutlich höher liegen als diejenigen eines Elektroautos der Golf-Klasse. Unter Einbezug der Herstellung, Benutzung und Entsorgung der Fahrzeuge verursachen Elektrofahrzeuge, die mit dem Schweizer Verbraucherstrommix ab Steckdose laden, heutzutage nur rund halb soviel CO2-Emissionen im Vergleich mit dem Schweizer Flottendurchschnitt (heute immatrikulierte Benzin und Dieselfahrzeuge). Bei den Plug-in-Hybriden liegt die CO2-Einsparung gemäss BAFU-Studie über den gesamten Lebenszyklus betrachtet bei rund 40 Prozent. Wird zum Laden der Elektrofahrzeuge lediglich erneuerbarer Strom aus Wasser, Photovoltaik oder Wind eingesetzt, können die CO2-Emissionen nochmals um bis zu 20 Prozent reduziert werden. Etwas schlechter sieht es derzeit noch im europäischen Ausland aus. Mit dem europäischen Strommix liegen die CO2-Emissionen der Elektroautos nur rund einen Viertel tiefer als bei Diesel- und Benzinfahrzeugen. Wird im Extremfall sogar nur Strom ab Kohlekraftwerke geladen, lägen die CO2-Emissionen von Elektrofahrzeugen sogar um 20 Prozent über jenen konventioneller Fahrzeuge. Ähnliche Zahlen liefert die BFE-Studie, welche somit die Grundaussagen zu den CO2-Emissionen stützt. Die BFE-Studie rechnet allerdings mit längeren Lebensdauern der Fahrzeuge und der Batterien, so dass die CO2-Emissionen der Elektrofahrzeuge tiefer ausfallen als bei der BAFU-Studie. So rechnet die BFE-Studie mit einer durchschnittlichen Lebensdauer der Batterie von heute 150‘000 Kilometer, bevor sie ersetzt werden muss, während die BAFU-Studie von lediglich 100‘000 Kilometer ausgeht. Bei einer Fahrzeuglebensdauer von 150‘000 Kilometer (BAFU) wird dadurch jede Batterie einmal ersetzt, was sich entsprechend in der Ökobilanz niederschlägt. Während die BAFU-Studie nur den aktuellen Zustand betrachtet, wagt die BFE-Studie einen Blick in die Zukunft. So gehen die Autoren davon aus, dass sich die durchschnittliche Batterielebensdauer auf 180‘000 Kilometer erhöhen wird und daher nur noch bei einem Bruchteil der Fahrzeuge ein Batterietausch notwendig wird, was die Ökobilanz der Elektroautos zukünftig verbessert.

Umweltauswirkung

Neben den CO2-Emissionen haben die beiden Studien auch weitere Umweltauswirkungen wie Feinstaub untersucht. Die BAFU-Studie hat zudem die hochradioaktiven Abfälle und die Gesamtumweltbelastung (Methode der ökologischen Knappheit) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass über den gesamten Lebenszyklus die Feinstaubemissionen bei Elektrofahrzeugen höher sind als bei konventionellen Fahrzeugen. Zudem zeigt die BAFU-Studie, dass die Gesamtumweltbelastung beim Elektrofahrzeug leicht höher als beim Flottenmix der Benzinautos, aber deutlich tiefer als beim Flottenmix der Dieselautos liegt. Die Erzeugung radioaktiver Abfälle pro gefahrenem Kilometer ist zudem beim Elektroauto am höchsten.

Diese Resultate mögen erstaunen, sollten aber richtig interpretiert werden. So liegen die Feinstaubemissionen bei Elektrofahrzeugen über den gesamten Lebenszyklus zwar etwas höher als bei Benzin- oder Dieselfahrzeugen, allerdings wird dabei nicht bewertet, wo die Emissionen anfallen. Während sie beim Elektrofahrzeug vor allem bei der Herstellung der Batterien in unbewohnten Gebieten beim Abbau von Lithium anfallen, fallen die Feinstaubemissionen bei Diesel- und Benzinfahrzeugen hauptsächlich dort an, wo die Fahrzeuge fahren, also in den Städten, wo Millionen von Menschen davon betroffen sind. Es ist also entscheidend, dass die Arbeiter beim Lithiumabbau vor dem Feinstaub geschützt werden.  

Die Erzeugung radioaktiver Abfälle ist bei Elektrofahrzeugen vor allem dann hoch, wenn sie mit Strom aus Kernkraftwerken geladen werden. Hier hat die Schweiz mit dem Ausstieg aus der Kernenergie bereits die notwendigen Schritte eingeleitet, so dass sich dies zukünftig verbessert.

Fazit

Auch ein Elektrofahrzeug ist ein Auto und verursacht daher bei Herstellung, Betrieb und Entsorgung eine Umweltbelastung. Wer wirklich die Umwelt schützen will, sollte ganz auf ein Fahrzeug verzichten. Elektrofahrzeuge sind im Sinne des Klimaschutzes und eigenen sich zur Reduktion der globalen und lokalen CO2-Emissionen im Bereich des motorisierten Individualverkehrs sehr gut. Die Gesamtumweltbelastung ist vor allem wegen der hohen Feinstaubemissionen (in unbewohnten Gebieten) und der radioaktiven Abfälle (Kernkraftwerke) bei Elektroautos teilweise höher als bei Benzinautos. Die Ökobilanz der Elektrofahrzeuge verbessert sich stark, wenn konsequent erneuerbarer Strom aus Wasser, Photovoltaik oder Wind eingesetzt wird, wenn die Batterielebensdauer verlängert werden kann und die Fahrzeuge hohe Fahrleistungen vorweisen (Car-Sharing oder lange Lebensdauer). Die meisten dieser Faktoren werden sich in Zukunft verbessern, so dass sich auch die Ökobilanz der Elektroautos künftig weiter verbessern dürfte.

BAFU-Studie: treeze, 2018: Aktualisierung Umweltaspekte von Elektroautos – Ein Argumentarium

BFE-Studie: PSI, 2018: Die Umweltauswirkungen von Personenwagen: heute und morgen – Hintergrundbericht

Wie grün ist die Elektromobilität wirklich?

Wie sauber sind Elektroautos?

Der dritte Teil der Serie „Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?“ zeigt, wie sauber Elektroautos wirklich sind.

Ein Elektrofahrzeug hat keinen Verbrennungsmotor, produziert also während der Fahrt keine Abgase, keine Schadstoffe und keine CO2-Emissionen. Das bedeutet, dass dank der Elektromobilität die Nutzung fossiler Energien im Verkehrssektor stark reduziert werden kann. Die CO2-Emissionen der Personenwagen, welche in der Schweiz zwei Drittel der Gesamtemissionen im Verkehrssektor ausmachen, können dank Elektroautos innert 20 Jahren um mehr als 30 Prozent reduziert werden.

Städte könnten dank der Elektromobilität schon bald frei von Smog sein. Der emissionsfreie Betrieb der Elektroautos birgt grosses Potenzial zur Verbesserung der Luftqualität. Auch die  Lärmbelastung ist bei Elektroautos geringer als bei Benzin- oder Dieselautos. Vor allem bei langsamer Fahrt dominiert das Antriebsgeräusch die Lärmemissionen der Autos. Bis zu einer Geschwindigkeit von 25 km/h sind daher Elektroautos viel leiser als Verbrenner. Mit weiter zunehmendem Tempo nehmen die Abrollgeräusche der Reifen auf dem Asphalt überhand. Elektroautos haben dann keinen Vorteil mehr, sind aber auch dann zumindest nicht lauter als herkömmliche Autos.

Es scheint, als ob die Elektromobilität alle Umweltprobleme zu beseitigen vermag. Trotzdem kursieren zähe Vorurteile über die wirkliche Ökobilanz von Elektroautos. Elektrofahrzeuge seien gar nicht so grün wie sie dargestellt werden.

Der Elektromobilität wird nachgesagt, dass die Batterieproduktion haufenweise Energie verschlingt und somit hohe CO2-Emissionen verursacht. Doch geht damit wirklich jeglicher ökologische Vorteil gegenüber Verbrennerautos verloren?

 

Betrachtung des ganzen Lebenszyklus

Klar ist, dass bei Elektroautos nicht nur der emissionsfreie Betrieb, sondern auch die Herstellung des Fahrzeugs und der Batterie berücksichtigt werden müssen, wenn es darum geht, die Elektromobilität als Umweltretterin zu positionieren. Einen fairen Vergleich zwischen Elektro- und Verbrennerautos liefert eine Ökobilanz. Dabei werden alle relevanten Emissionen (z.B. CO2 oder Feinstaub) über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs aufsummiert – also von der Rohstoffbereitstellung, Herstellung über die Nutzung bis zur Entsorgung, respektive zum Recycling. In jedem Schritt wird Energie benötigt und es fallen Emissionen an. Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, wie sie in Elektroautos vorkommen, wird Energie benötigt und es entstehen Treibhausgase. Beim Rohstoffabbau entsteht zusätzlich Feinstaub. Doch auch bei der Herstellung herkömmlicher Fahrzeuge wird viel Energie verbraucht. Nicht nur Elektroautos, auch Verbrennerautos, haben bereits einen Rucksack voller Umweltbelastung, bevor sie überhaupt ihren ersten Kilometer auf der Strasse gefahren sind. Der Rucksack der Elektroautos ist am Anfang aufgrund der Batterieherstellung tatsächlich schwerer als bei Benzinern und Dieselfahrzeugen. Der ökologische Vorteil der Verbrenner hält aber nicht lange an. Doch wie können Elektroautos diesen Rückstand aufholen?

CO2-Emissionen verschiedener Antriebstechnologien über den gesamten Lebenszyklus (Ökobilanz). Die Daten beziehen sich auf vergleichbare Mittelklasseautos mit einer Fahrleistung von 150’000 Kilometer. Quelle: PSI, EMPA, ETH (2016). THELMA project.

Auf den Strommix kommt’s an

Herkömmliche Fahrzeuge verbrennen während der Fahrt im Motor Treibstoffe in Form von Benzin oder Diesel. Als Folge davon werden Schadstoffe in Abgasen wie CO2, Schwefeloxide, Stickstoffoxide oder Kohlenstoffmonoxid direkt in die Umwelt abgegeben. Im Gegensatz dazu entstehen während der Fahrt mit einem Elektroauto keine weiteren Abgase, so wie die Geschirrspülmaschine, welche am Strom angeschlossen ist, auch keine direkten Abgase emittiert. Eine Ökobilanz berücksichtigt aber auch die Umweltbelastung des in Elektroautos eingesetzten Stroms, denn auch dieser muss in irgendeiner Weise in einem Kraftwerk produziert werden. Werden Elektroautos mit dem Schweizer Strommix geladen, steckt rund 62 Prozent Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wasserkraft, Sonnenenergie und Biomasse drin. Der Schweizer Strommix weist daher nur geringe CO2-Emissionen vor und belastet die Ökobilanz der Elektroautos kaum. Mit jedem gefahrenen Kilometer verbessert sich daher die Umweltbilanz eines Elektroautos gegenüber eines Verbrennerautos. Eine Studie des Paul-Scherrer-Instituts, der EMPA und der ETH Zürich aus dem Jahr 2016 hat gezeigt, dass die über den ganzen Lebenszyklus verursachten CO2-Emissionen nach 150‘000 gefahrenen Kilometer bei einem Elektroauto, welches mit Schweizer Strom geladen wird, 70 Prozent tiefer sind verglichen mit einem Benzin- oder Dieselfahrzeug der gleichen Fahrzeugkategorie. Eine erst kürzlich publizierte Studie des Massachusetts Institute of Technology vergleicht die Ökobilanz über den ganzen Lebenszyklus eines zwei Tonnen schweren Tesla Model X mit jener des Ford Fiesta SFE Ecoboost, also eines sparsamen Kleinwagen-Beziners. Nach 175‘000 gefahrenen Kilometern verursacht der Tesla X insgesamt 35 Tonnen CO2 während der Ford Fiesta bereits 39 Tonnen verbuchen muss. Gerechnet wurde übrigens mit dem deutschen Strommix, der zu 40 Prozent aus Kohlestrom besteht.

Vergleicht man Fahrzeuge derselben Kategorie miteinander, schneiden Elektroautos auch mit dem EU-Strommix, welcher noch viel Kohlestrom beinhaltet, deutlich besser ab als Verbrennerautos. Die CO2-Emission über den gesamten Lebenszyklus sind bei einem Elektroauto nur rund halb so gross wie bei einem Benzin- oder Dieselfahrzeug. Würden Elektroautos nur mit grünem Strom aus erneuerbaren Quellen geladen werden, lägen die CO2-Emissionen sogar um 80 Prozent tiefer als bei Verbrennern. Wird hingegen lediglich Kohlestrom verwendet, sind die Emissionen bei Elektro- und Verbrennerfahrzeugen insgesamt vergleichbar.

 

Fokus auf erneuerbaren Energien

Elektrofahrzeuge schonen schon beim heutigen Strommix in Europa das Klima. In der Schweiz ist dieser Effekt aufgrund des hohen Anteils der Wasserkraft sogar noch deutlich ausgeprägter. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energie wird sich diese positive Auswirkung weiter verstärken. Auch ein Auto mit einem Elektromotor bleibt primär ein Auto. Wie Verbrennerfahrzeuge verursachen auch Elektroautos Umweltschäden. Am besten schneiden Elektrofahrzeuge ab, wenn konsequent Strom aus erneuerbaren Quellen verwendet wird und das Fahrzeug häufig und lange eingesetzt wird. Denn Elektrofahrzeuge spielen ihren Klima- und Luftreinhaltetrumpf erst während der Fahrt aus.

 

Rund um das Thema Elektromobilität wird viel geredet und geschrieben. Dabei kursieren viele Behauptungen, die das Image beeinflussen. Weshalb die Elektromobilität als Hoffnungsträger gilt, wie stark die Stromnachfrage steigt, wie es um die Klima- und Ökobilanz steht, wie weit Elektroautos wirklich kommen und wie viele es davon in 20 Jahren geben wird, lesen Sie in der fünfteiligen Serie „Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?“.

Teil 1: Herkulesaufgabe für die Elektromobilität

Teil 2: Blackout durch Elektromobilität?

Teil 3: Wie sauber sind Elektroautos?

Teil 4: Lohnen sich Elektrofahrzeuge?

Teil 5: Grenzen der Elektromobilität

 

Wie sauber sind Elektroautos?