Wie grün ist Elektromobilität wirklich?

Elektroautos sind klimafreundlicher als Benziner und Diesel. Das zeigen neue Studien. Und das vor allem in der Schweiz mit ihrem grossen Anteil an sauberer Wasserkraft.

Von Max Fischer

Immer wieder monieren Skeptiker, Elektroautos würden zwar bei der Fahrt nicht die Luft verpesten, aber ihre Herstellung sei alles andere als umweltfreundlich. Die beiden Forscher Brian Cox und Christian Bauer vom Paul Scherrer Institut PSI in Villigen AG wollten es genau wissen. Sie haben die Umweltauswirkungen von Personenwagen aus dem Jahr 2018 mit verschiedenen Antrieben verglichen – und sie haben auch berechnet, wie diese in 20 Jahren dastehen werden.

«Unsere Studie zeigt deutlich, dass Elektroautos auf lange Sicht die nachhaltigste Option sind, insbesondere wenn sie mit Ökostrom betrieben werden», sagt Studienleiter Christian Bauer vom Labor für Energiesystemanalyse des PSI und spezialisiert auf Lebenszyklus- und Nachhaltigkeitsanalysen.

Die Forscher haben den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs betrachtet. Also nicht nur den CO2-Ausstoss im Betrieb, sondern auch den Ausstoss, der bei der Herstellung und Entsorgung des Autos und seiner Komponenten anfällt. Hinzu kommen die Emissionen beim Bau der Strassen und jene aus der Produktion des jeweiligen Treibstoffs.

Ein Elektroauto ist nur so grün wie der Strom, der in der Batterie landet. (AUDI/Bearbeitung Brand Studio)
Ein Elektroauto ist nur so grün wie der Strom, der in der Batterie landet. (AUDI/Bearbeitung Brand Studio)

Das sind die Resultate:

Elektroauto
122,2 Gramm CO2 im Jahr 2018 (89,2 Herstellung, 33 Treibstoff)
101,4 Gramm CO2 im Jahr 2040

Brennstoffzelle
186,6 Gramm CO2 im Jahr 2018 (101,8 Herstellung, 84,8 Treibstoff)
155,3 Gramm CO2 im Jahr 2040

Erdgas
199,4 Gramm CO2 im Jahr 2018 (69 Herstellung, 130,4 Treibstoff)
132,4 Gramm CO2 im Jahr 2040

Diesel
233,8 Gramm CO2 im Jahr 2018 (64,9 Herstellung, 168,9 Treibstoff)
166,7 Gramm CO2 im Jahr 2040

Benzin
293,7 Gramm CO2 im Jahr 2018 (64 Herstellung, 229,7 Treibstoff)
194,8 Gramm CO2 im Jahr 2040

Diese Zahlen zeigen deutlich: Elektrofahrzeuge sind in der Herstellung zwar weniger umweltfreundlich als Benziner und Dieselautos. Aber im Betrieb machen sie das durch die nicht ausgestossenen Abgase mehr als weg. Vor allem in der Schweiz, weil hier der Strom hauptsächlich per Wasser- und Atomkraft produziert wird. Gemäss dem PSI verursacht der Schweizer Strommix dadurch nur wenig mehr als 100 Gramm CO2 pro kWh. Energieimporte sind dabei bereits mitberücksichtigt.

Wer sich noch näher mit dem ökologischen Fussabdruck verschiedener Autos und Antriebstypen befassen will, kann das mit einem Tool des PSI tun: Der «Carculator» ist kostenlos und wird regelmässig aktualisiert.

Auch das deutsche Fraunhofer Institut kommt in einer Studie von 2019 zum Schluss: «Elektroautos, die heute gekauft und in Deutschland genutzt werden, haben eine deutlich bessere Klimabilanz als Diesel und Benziner.» Bis zu 28 Prozent weniger Treibhausgasemissionen als ein Oberklasse-Diesel und bis zu 42 Prozent weniger als ein Kleinwagen-Benziner fallen gemäss dem Fraunhofer Institut bei einer durchschnittlichen Nutzungsdauer von 13 Jahren bei einem Elektroauto an. Die Zahlen in der Schweiz dürften noch besser sein, beträgt hier doch der Anteil sauberer Wasserkraft 60 Prozent an der gesamten Stromproduktion. 

Der wesentliche Umweltvorteil liegt für die Forscher darin begründet, dass jedes Elektroauto von der Verbesserung der Stromerzeugung profitiert. Ein konventionelles mit Benzin oder Diesel betriebenes Fahrzeug habe hingegen über seine gesamte Nutzungsdauer dieselben Emissionen wie zum Zeitpunkt seiner Anschaffung.

Ein Elektroauto profitiert zeitlebens von Innovationen in der Stromerzeugung. Kommt der Verbrenner-Treibstoff aus dem Boden (hier die Bohrplattform Troll vor Bergen), bleibt die Bilanz gleich. (AP/Bearbeitung Brand Studio)
Ein Elektroauto profitiert zeitlebens von Innovationen in der Stromerzeugung. Kommt der Verbrenner-Treibstoff aus dem Boden (hier die Bohrplattform Troll vor Bergen), bleibt die Bilanz gleich. (AP/Bearbeitung Brand Studio)

Für das Fraunhofer Institut gibt es vier grosse Hebel, die zu einer weiteren Verbesserung der Klimabilanz von Elektroautos führen: eine umweltschonendere Batterieproduktion und ein intelligentes Lademanagement, bei dem das Auto in Zeiten mit günstigen Stromtarifen geladen wird; sowie die vermehrte Nutzung von Photovoltaik-Anlagen im eigenen Haus, verbunden mit einem stationären Speicher, und weiter der Einsatz von Ökostrom aus erneuerbaren Quellen. «Geht man von einer 100-prozentigen Versorgung mit regenerativem Strom durch eine eigene Photovoltaik-Anlage mit Speicher aus, dann liegen die Treibhausgas-Emissionen eines Elektroautos gegenüber einem konventionellen PW um 65 bis 75 Prozent niedriger», schreibt das Fraunhofer Institut.

Die Kritik von Elektroauto-Skeptikern richtet sich meist gegen die Produktion und die Entsorgung der Batterien. Ein Mythos hält sich hartnäckig: Allein bei der Herstellung wird so viel CO2 verpufft, dass der vermeintliche ökologische Vorteil eines Elektroautos schon dahin ist, bevor es überhaupt losgefahren ist.

Die grösste Photovoltaik-Anlage des Nahen Ostens in Masdar City im Emirat Abu Dhabi. (AUDI/Bearbeitung Brand Studio)
Die grösste Photovoltaik-Anlage des Nahen Ostens in Masdar City im Emirat Abu Dhabi. (AUDI/Bearbeitung Brand Studio)

Viel zu dieser Überzeugung beigetragen hat eine Studie des IVL Swedish Environmental Research Institute aus dem Jahre 2017. Jetzt haben die schwedischen Forscher diese Arbeit aktualisiert. Neu berücksichtigen sie die aktuellen Entwicklungen bei den Technologien, aber auch bessere Nachhaltigkeits- und Recycling-Standards sowie den heute gängigen Strommix bei der Batterieproduktion. Die Unterschiede sind frappant: Vor drei Jahren kamen die Forscher aus Schweden noch auf einen Wert von 150 bis 2000 Kilogramm CO2-Äquivalente pro kWh – jetzt neu nur noch auf 61 bis 106 Kilogramm. 

Ein zweiter Mythos: Nach ihrem Einsatz in einem Elektroauto sind die Akkus wertlos und werden zum grossen Umweltproblem. Falsch! Nach 1500 bis 2500 Ladezyklen haben sie immer noch einen Energieinhalt von 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Es macht deshalb weder ökonomisch noch ökologisch Sinn, sie in diesem Zustand zu entsorgen. 

Im Gegenteil: In ihrem «Second Life» können sie im stationären Betrieb als Speicherbatterien weiterverwendet werden. Dort haben sie erst noch viel weniger Stress als im Auto mit seinen ständigen Beschleunigungs- und Rekuperationsphasen. Der stationäre Betrieb ist deutlich gleichmässiger und das Laden und Entladen viel langsamer und deshalb schonender.

Im AUDI-Werk in Brüssel werden die Speicherzellen verbaut. (AUDI/Bearbeitung Brand Studio)
Im AUDI-Werk in Brüssel werden die Speicherzellen verbaut. (AUDI/Bearbeitung Brand Studio)

Gemäss dem deutschen Automobilclub ADAC wird ein Akku bei durchschnittlicher Beanspruchung erst nach über 20 Jahren ein Fall für die Entsorgung. Messreihen von Alterungsprozessen im Labor haben gezeigt, dass das Second Life durchaus noch 10 bis 12 Jahre währen kann. 

Zwei Beispiele zeigen, dass dies alles andere als schöne Theorie ist. Im Hamburger Hafen steht ein Grossspeicher mit Akkus aus dem i3 von BMW. Die Kapazität der in zwei Containern installierten Batterien beträgt 2 Megawatt. Damit können Schwankungen oder Bedarfsspitzen im Stromnetz von Hamburg ausgeglichen werden. Als Stromspeicher für den privaten Haushalt genügt dagegen schon eine einzige Batterie eines Elektroautos. Ein Akku mit 20 kWh Kapazität kann mehr Energie speichern, als in einem Familienhaushalt in der Regel als Puffer benötigt wird.

Das ist nicht alles. Auch beim Recycling tut sich Erfreuliches. Audi und der belgische Materialtechnologie- und Recycling-Konzern Umicor haben die Testphase ihrer Forschungskooperation abgeschlossen. Das Ergebnis: Mehr als 90 Prozent des Kobalts und Nickels aus den Batterien des Audi e-tron lassen sich recyceln.

Ab diesem Jahr werden die wiederverwerteten Materialien in neue Batteriezellen verbaut. «Ein geschlossener Kreislauf für Batterie-Rohstoffe ist technologisch ein grosser Sprung», sagt Bernd Martens, Audi-Vorstand für Beschaffung und IT. «Wir sparen wertvolle Ressourcen und reduzieren CO2-Emissionen.» Damit komme man dem Ziel einer nachhaltigen Lieferkette deutlich näher und erreiche einen Meilenstein auf dem Weg, bis 2050 gesamthaft CO2-neutral zu arbeiten.

Die Sonnenkönige in der Schweiz

Die Schweizer fahren auf Tesla ab. Im ersten Halbjahr 2020 sind vom Model 3 genau 1618 Exemplare verkauft worden. Platz zwei nimmt der Renault Zoe mit 1154 Modellen ein, gefolgt vom BMW i3 mit 327. Weltweit verkaufte Tesla im vergangenen Jahr rekordhohe 367’500 Autos – das entspricht einer Zunahme um 50 Prozent. Weitaus am gefragtesten war auch in den anderen Ländern das Model 3.

Zwischen Januar und Ende Juni 2020 sind in der Schweiz gemäss dem Verband der Importeure, Auto Schweiz, 5688 Elektroautos immatrikuliert worden. Das sind 4,3 Prozent weniger als im Vorjahreszeitraum. Das dürfte zum Teil mit der Corona-Krise im Zusammenhang stehen, nahm doch der Gesamtmarkt um 13,8 Prozent ab. Der Marktanteil reiner Elektroautos beträgt 5,5 Prozent. Zusammen mit 4410 verkauften Plug-in-Hybriden (plus 189,6 Prozent) liegt der Anteil an aufladbaren Modellen bei 9,8 Prozent.

Ziel der Roadmap Elektromobilität des Bundesamts für Umwelt (Uvek) sind 15 Prozent im Jahr 2022. In fünf Jahren sollte die Schweiz bei rund 25 Prozent neuer E-Autos und Plug-in-Hybriden stehen, um in die Nähe der dann gültigen CO2-Ziele zu kommen. Unabhängig vom Bedarf eines Autos würden 49 Prozent der Schweizer in den nächsten drei Jahren sehr oder eher wahrscheinlich ein Elektroauto kaufen. Nur noch 21 Prozent schliessen den Kauf eines Elektrofahrzeugs aus. Das geht aus dem TCS-Barometer 2019 hervor.

Laut swiss eMobility funktioniert Elektromobilität dort am besten, wo Förderfranken für möglichst grosse Energieeinsparungen und den Einsatz von erneuerbaren Energien ausgegeben werden. Wie im Kanton Thurgau. Dies zeigt Wirkung: 7,4 Prozent der 2019 neu in Verkehr gesetzten Autos fahren ausschliesslich elektrisch. Auf den weiteren Plätzen folgen die Kantone Zürich (6%), Basel-Stadt (5,4%), Schwyz (5,4%), Schaffhausen (5%) und Basel-Landschaft (5%).

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