06.07.2018
Erzeugung - Betrieb - Wiederverwertung

Wie umweltfreundlich E-Autos wirklich sind

Im Klimaschutzbericht von 2017 rechnet das Umweltbundesamt vor, dass der Verkehrssektor (ohne internationalen Flugverkehr) mit aktuell 29% an den Gesamtemissionen einer der wichtigsten Verursacher von Treibhausgasen in Österreich ist. Mit dem Elektromotor steht eine Technologie zur Verfügung, die das Potenzial hat, die Erdölabhängigkeit deutlich zu reduzieren. Wie aber steht es insgesamt um die Ökobilanz von E-Autos?
Elektroauto im Grünen

Dieselskandal & CO: Abkehr von Verbrennungsmotoren

Der Verkehrssektor verursacht nicht nur fast ein Drittel der Treibhausgase, er ist auch der einzige Sektor, der seit dem Jahr 1990 einen deutlichen Anstieg um rund 66% zu verzeichnen hat. Die Treibhausgasemissionen des Pkw-Verkehrs (ohne sog. „Tanktourismus“) sind im Vergleich zum Jahr 1990 um mehr als ein Drittel gestiegen.*1

99% der verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen stammen dabei aus dem Kfz-Verkehr (Auto, Bus, Lkw); mehr als die Hälfte hiervon aus dem Pkw-Verkehr. Derzeit ist der Verkehrssektor für 80% des österreichischen Erdölverbrauchs verantwortlich und trägt zudem maßgeblich zu gesundheitsgefährdenden Feinstaub- und Stickoxidemissionen (NOx) bei.*2

Die Umstellung des Antriebs auf erneuerbare Energie kann einen wichtigen Beitrag zur Klimafreundlichkeit des Verkehrs leisten. Weltweit ist der Trend Richtung Elektromobilität bzw. Elektroauto bereits erkennbar: Nicht nur infolge des Dieselskandals haben einige europäische Staaten bereits eine Abkehr von konventionellen Verbrennungsmotoren angekündigt.

Statistik über den Anteil des Verkehrssektors an den Treibhausgasen

Der Beitrag von E-Fahrzeugen zur Reduktion von Treibhausgasen

Elektromotoren arbeiten leise und sind lokal abgasfrei, emittieren also im Betrieb selbst keine Luftschadstoffe. Damit reduzieren sie neben Verkehrslärm auch die Belastung durch Feinstaub und Stickoxide (NOx).

Der Beitrag von E-Fahrzeugen zur Reduktion der Treibhausgase hängt stark davon ab, mit welchen Energieträgern der Strom davor produziert wurde. Die schlechte Nachricht lautet: Selbst Elektroautos können keine absolut emissionsfreie und ressourcenschonende Mobilität garantieren, da in der Produktionskette (Rohstoffgewinnung, Herstellung von Stahl oder Aluminium für die Akkus, etc.) ein teilweise sogar höherer Energiebedarf und damit sogenannte „graue Energie“ steckt, als in konventionellen Kfz.

Die gute Nachricht hingegen ist: Berücksichtigt man den gesamten Fahrzeuglebenszyklus (inkl. Produktion) sowie den heimischen Strommix (inkl. Importe), emittieren elektrisch betriebene Fahrzeuge um bis zu 90 Prozent weniger Treibhausgase, als fossil betriebene Fahrzeuge.

Ein benzinbetriebener Kompaktklassewagen stößt rund 195 g CO2-Äquivalent pro Personenkilometer aus, während ein vergleichbares E-Auto knapp 90 g, und mit 100% Ökostrom nur rund 25 g verantwortet (Aus Akkuherstellung, Produktion und Energiebereitstellung).

Lediglich die Bahn verursacht im Vergleich verschiedener Antriebe weniger Emissionen als das E-Auto.*3

Dieselfahrzeuge haben im Ökobilanz-Vergleich nicht nur die höchsten NOx-Emissionen, sondern stoßen den Großteil davon im täglichen Fahrbetrieb aus. Die NOx-Emissionen von E-Pkw resultieren im Wesentlichen aus der Stromproduktion.

Statisik zum Vergleich der Traibhausgas- und Stickoxidemissionen verschiedener Antriebe

Woher soll der ganze Strom für mehr E-Autos kommen?

Auch wenn mit dem Umstieg auf Elektroautos einen höheren Strombedarf einhergeht, so ist diese Energie durch den höheren Wirkungsgrad im E-Auto weitaus effizienter eingesetzt, als im konventionellen Auto mit Verbrennungsmotor. Der Gesamtenergieverbrauch kann also durch einen Umstieg von fossil auf elektrisch betriebene Fahrzeuge gesenkt werden.

Die wichtigste Voraussetzung, um mit Elektromobilität das Klima zu schonen ist, dass der dafür benötigte Strom aus 100% erneuerbaren Energiequellen stammt. Wenn 10% aller Pkw in Österreich elektrisch fahren würden (im Vergleich zu heute sind das 5x so viele), wäre der jährliche Strombedarf (derzeit gesamt 70 TWh) rechnerisch um 1,3 TWh, also lediglich 1,8% höher.

Bei einer Million Fahrzeugen wären es 2,6 TWh oder 3,6%. Der Stromertrag einer kleinen Photovoltaikanlage (ca. 18 m2 Fläche und 2,6 kWp) deckt den Strombedarf eines E-Autos ab; jener eines 3 MW-Windrades den Bedarf von 2.700 E-Autos. Würden alle Pkw elektrisch fahren, würde der Strombedarf um rund 18% steigen. Angenommen wurde eine Jahresfahrleistung von 13.000 km und ein Fahrzeugbestand von 5 Mio. Pkw (Stand erstes Halbjahr 2017: 4,9 Mio.).*4

Prognosen einer Studie zufolge erwartet man im Jahr 2030 zwischen 278.000 und 500.000 Elektrofahrzeuge. Das bedeuted, der Strom aus erneuerbaren Energien reicht noch lange aus. 

Eine hundertprozentige Abdeckung des heimischen Strombedarfes mit erneuerbarer Energie wäre trotzdem ohne signifikante Mehrkosten bis zum Jahr 2030 machbar. Das zeigt eine 2017 durchgeführte Studie der TU Wien. Das Ökostrom-Potenzial liegt demnach im Jahr 2030 bei 31 TWh.*5

Hier kommt außerdem wieder die Batterie des E-Autos ins Spiel, deren Speicherkapazität zukünftig ein wertvoller Teil des intelligenten Stromnetzes sein kann.

 

Statisitk zum Strombedarf bei steigendem E-Auto Bestand

Die vielen "Lifes" der E-Auto Batterie

Natürlich spielt auch die Batterie (derzeit vorrangig Lithium-Ionen-Batterien) sowohl in der gesamten Ökobilanz des E-Autos als auch in der Gesamtumweltbilanz eine wichtige Rolle, wobei die rasante Technologieentwicklung zu enormen Kosteneinsparungen sowie höheren Energiedichten von Batterien beiträgt.

Hinzu kommt, dass die Wiederverwertung ausgedienter Batterien weit besser ist als ihr Ruf. Die durchschnittliche Lebensdauer einer Elektroauto-Batterie („First Life“) beträgt etwa 10 Jahre bzw. 4.000 Ladezyklen. Hersteller sprechen sogar davon, dass aktuell eingesetzte Batterien weit über diesen Zeitraum hinaus halten und für mindestens 150.000 km bzw. 15 Jahre ausgelegt sind. Nach diesem Zeitraum verfügt die Batterie noch über rund 80 Prozent ihrer Leistungsfähigkeit und kann weitere 10 Jahre als stationärer Zwischenspeicher, etwa für Windkraft- oder PV-Anlagen, eingesetzt werden („Second Life“). Am Ende des Second Life werden die Rohstoffe alter Batterien größtenteils der Wiederverwertung zugeführt. Hohe Recyclingraten von Lithium-Ionen-Batterien sind technisch möglich, bislang existieren aufgrund des vorerst geringen Bedarfs jedoch erst wenige Recyclinganlagen. Die EU fordert im ersten Schritt eine Rückgewinnungsquote von 50%, bezogen auf das Batteriegewicht.*6

Lebenszyklen der E-Auto Batterie

Fazit

Auch wenn die Herstellung eines E-Autos in einem ersten Schritt womöglich energieintensiver ist, so gleicht sich dieser höhere Bedarf in Summe und infolge des Betriebs wieder aus. Außerdem wird die für den Betrieb eingesetzte Energie durch den hohen Wirkungsgrad des Elektroautos weitaus effizienter genutzt. Die wertvollen Rohstoffe, die zur Herstellung von Batterien eingesetzt werden, verschwinden nicht, sondern kommen nach dem Einsatz im Fahrzeug noch als Zwischenspeicher zur Verwendung, bevor sie in ihre Einzelteile zerlegt der Wiederverwertung zugeführt werden. Der Punkt Ökobilanz geht eindeutig ans Elektroauto.

 

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*1 Umweltbundesamt: Klimaschutzbericht 2017 und Treibhausgasbilanz 2016, Wien 2018

*2 Vgl. VCÖ-Publikation „Klima und Energie – Potenziale im Verkehr“, Wien 2017

*3 Umweltbundesamt: Update: Ökobilanz alternativer Antriebe, Wien 2017

*4 Mit 20 kWh/100km wurde für die zukünftige Entwicklung ein höherer durchschnittlicher Stromverbrauch kalkuliert als bei den meisten derzeit am Markt erhältlichen E-Autos (rund 15 kWh/100km)

*5 TU Wien Energy Economics Group: Stromzukunft Österreich 2030, Wien 2017

*6 E. Rahimzei (VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V.): Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität (BuW) Ergebnispapier Nr. 37, Sicherheit von Elektrofahrzeugen, Berlin 2017