Arbeiter nehmen am 04.04.2013 in Köln (Nordrhein-Westfalen) auf dem Dach des Kölnischen Stadtmuseums das Flügelauto entgegen

18.10.2019 | Von:
Birgit Priemer

Mit dem E-Auto in die Zukunft? Chancen und Herausforderungen der Elektromobilität

Sauber unterwegs?

Die Fragen sind so alt wie das Elektroauto selbst: Fahren Stromer wirklich sauberer, oder handelt es sich um rollende Mogelpackungen, bei denen die Abgase lediglich woanders herauskommen – aus dem Kraftwerksschlot statt aus dem Auspuff? Und entsteht bei der Produktion von Batterien nicht so viel CO2, dass das Auto diese Vorbelastung im Fahrbetrieb nie mehr wettmachen kann?

Um bei der Bewertung der Umweltbilanz der verschiedenen Antriebsarten zu einem differenzierten Urteil zu kommen, ist es wichtig, zwischen den einzelnen Bestandteilen der Emissionen zu unterscheiden. Während Schadstoffe wie Stickoxide (NOX) oder Feinstaub für Menschen und Tiere schädlich sind, macht das Treibhausgas CO2 Lebewesen nichts aus, dafür gilt es als Hauptverursacher des Klimawandels. Was die Schadstoffe angeht, bringen E-Autos tatsächlich Linderung. Stickoxide entstehen zwar auch bei der Stromerzeugung, aber in geringerem Ausmaß als in vielen Verbrennungsmotoren. Laut Umweltbundesamt fallen im deutschen Strommix durchschnittlich 0,42 Gramm Stickstoffdioxid pro erzeugter Kilowattstunde an.[8] Ein E-Auto, das 18 kWh/100km verbraucht, verursacht damit indirekt 76 mg/km, womit es die strenge Euro-6d-Temp-Norm (168 mg/km) locker erfüllen würde. Nicht nur das: Die durchschnittliche Verweildauer von Stickoxiden in der Luft beträgt nur rund fünf Tage, dann sind sie unter anderem durch Regen ausgewaschen. Das heißt, dass nur ein regelmäßiger "Nachschub" an Stickoxiden zu hohen Konzentrationen führt – wie in Städten, wo viele Verbrennungsvorgänge auf engstem Raum stattfinden. In ländlichen Regionen, wo die meisten Kraftwerke stehen, kann es kaum zu bedenklichen NOX-Werten kommen.

Etwas komplexer sieht es beim Beitrag des Autos zur Feinstaubbelastung aus. Hier sind nicht die Verbrennungsprozesse Hauptverursacher, sondern auch Abrieb von Bremsen, Reifen oder Asphalt sowie das ständige Aufwirbeln der Partikel. Untersuchungen der Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg zufolge sind über 80 Prozent der PM10-Feinstäube (bis zehn Mikrometer Durchmesser) verwirbelter Abrieb.[9] Und verwirbeln können Stromer genauso gut wie Verbrenner. Allerdings halten einige Mediziner die ultrafeinen Partikel aus Motoren für gefährlicher als den gröberen Abrieb. Eine verlässliche Einschätzung hierfür seitens des Umweltbundesamtes fehlt jedoch. Die Bewertung der Partikelbelastung in der Luft erfolgt in Europa nämlich derzeit nur nach Masse und nicht nach Anzahl oder chemischer Zusammensetzung der Teilchen.

Die Luft in dicht besiedelten Städten würde also von Elektroautos profitieren. Doch wie verhält es sich mit dem Klima? Tatsächlich sieht die CO2-Bilanz eines E-Autos nicht ganz so rosig aus, wie es die EU in ihrer Flottenrechnung annimmt. Dort werden Stromer mit 0 g/km eingestuft, obwohl bei der Stromerzeugung sehr wohl CO2 anfällt. Für 2017 geht das Umweltbundesamt im deutschen Strommix von durchschnittlich 489 Gramm CO2 pro erzeugter Kilowattstunde aus.[10] Im Vergleich mit Verbrennern schneiden E-Autos dennoch besser ab: Während ein VW Golf TDI durch Dieselverbrennung etwa 119 Gramm CO2 pro Kilometer freisetzt, verursacht ein E-Golf durch den Stromverbrauch indirekt 70 g/km.[11] Durch den jährlich steigenden Anteil von regenerativ erzeugtem Strom wird das E-Auto zudem immer sauberer. Um möglichst klimaneutral unterwegs zu sein, genügt es aber nicht, bei seinem Stromanbieter einen grünen Tarif zu wählen. Denn häufig wird lediglich konventioneller Strom über CO2-Kompensations-Zertifikate aus dem Ausland grün eingefärbt. Ein echter Mehrwert für das Klima kann also nur entstehen, wenn der Umstieg auf ein E-Auto zum Anlass genommen wird, zu einem reinen Ökostromanbieter zu wechseln.

Allerdings verringert sich der E-Auto-Vorteil beim Blick auf die Produktion, und hier vor allem was die Produktion der Akkus angeht. Als einer von wenigen Herstellern hat das koreanische LG Chem Zahlen für seine Zellproduktion veröffentlicht: Pro Kilowattstunde Speicherkapazität entstehen während der Herstellung etwa 140 Kilogramm CO2.[12] Bei einer 40 kWh fassenden Batterie eines Kompaktstromers sind das 5,6 Tonnen, noch bevor der Wagen einen Meter gefahren ist. Ein VW Golf TDI kommt 47.000 Kilometer weit, bis er so viel CO2 freigesetzt hat. Unterm Strich fällt bei der Produktion eines E-Autos etwa doppelt so viel CO2 an wie bei einem Verbrenner. Je größer der Akku, desto schwerer der CO2-Rucksack.

Eine Alternative könnten strombasierte Kraftstoffe aus erneuerbaren Energien bieten. Synthetische, also künstlich erzeugte Treibstoffe binden nämlich bei ihrer Herstellung annähernd so viel CO2, wie bei der späteren Verbrennung freigesetzt wird. Damit betriebene Fahrzeuge wären also quasi CO2-neutral unterwegs – abgesehen von den Emissionen, die bei der Fahrzeugproduktion entstehen. Außerdem könnten die sogenannten E-Fuels über die bestehende Tankstellen-Infrastruktur vertrieben, herkömmlichem Sprit beigemischt und für ältere Motoren genutzt werden. Trotzdem ist ein Durchbruch der Technologie derzeit noch ungewiss. Denn obwohl die Industrie auf diese Lösung pocht und einige Herstellungsverfahren bereits weit entwickelt hat, setzt die Politik für den privaten Bereich aktuell voll auf die E-Mobilität. Aber angesichts dessen, dass es voraussichtlich noch Jahrzehnte dauern wird, bis die gesamte Pkw-Flotte elektrifiziert ist, könnten E-Fuels als optimale Übergangslösung dienen, um schon heute die CO2-Bilanz zu verbessern – und zwar auch bei Lkw, Schiffen und Flugzeugen. Denn sobald es um größere Reichweiten und Nutzlasten geht, kommt die E-Mobilität konzeptbedingt an ihre Grenzen. Knackpunkt ist der Stromspeicher: So liegt die Energiedichte in flüssigen Kraftstoffen um ein Vielfaches höher als in heutigen Lithium-Ionen-Akkus. Akkus speichern bis zu 100 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg), Sprit enthält dagegen um die 12.000 Wh/kg. Anders ausgedrückt: Während ein Tesla Model S einen 600 Kilogramm schweren Akku für eine Reichweite von rund 500 Kilometern benötigt, genügen einem vergleichbaren Diesel-Pkw um die 25 Liter Kraftstoff, was etwa 21 Kilogramm entspricht.

Zukünftig werden wir also mehr als bisher auf die Vielfalt verschiedener Antriebsarten angewiesen sein. Je nach Einsatzzweck wird mal die E-Mobilität sinnvoll sein, mal die Brennstoffzelle – auch als Plug-in-Hybrid – und mal flüssige Kraftstoffe. Was wir ebenfalls nicht vergessen sollten: Viele Ressourcen sind endlich, nicht nur die für die Energiebereitstellung. So reichen wohl weder die Platinvorkommen aus, alle Autos mit Brennstoffzellen auszustatten, noch ist unendlich viel Lithium für Batterien vorhanden.

Fußnoten

8.
Vgl. Umweltbundesamt (UBA), 27.5.2019, http://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/emissionen-von-luftschadstoffen/spezifische-emissionsfaktoren-fuer-den-deutschen«.
9.
Vgl. Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg/Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg (Hrsg.), Umweltdaten 2018 Baden-Württemberg, Oktober 2018, Karlsruhe 2018, S. 54.
10.
Vgl. UBA, Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990–2017, Dessau-Roßlau Mai 2018.
11.
Vgl. Dirk Gulde, Ist das E-Auto wirklich umweltfreundlicher?, in Auto, Motor und Sport 9/2019, S. 79.
12.
Vgl. Peter Vollmer, Diese Emissionen haben Batterien von Elektroautos, 4.7.2018, https://edison.handelsblatt.com/22654274.html«.
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