F&A-Seite zur Umweltbilanz von Elektroautos

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Frage: E-Autos haben einen Wirkungsgrad von 80 %. Dann müssen sie doch umweltfreundlicher sein als herkömmliche Autos?

Antwort: Nicht, wenn man die ineffiziente Erzeugung des Stroms einbezieht, der für die Elektroautos zusätzlich produziert werden muss. E-Autos laden zwar Durchschnittsstrom. Der Ladestrom muss im Stromnetz aber wieder ersetzt werden:

  • Windräder und PV-Anlagen sind nicht regelbar, d.h. sie können nicht bei Bedarf mehr Strom produzieren. Der im Ladestrom enthaltene Ökostrom wird anderen Verbrauchern entzogen!
  • Weil Kernkraftwerke praktisch immer mit Volllast laufen, muss auch der Atomstromanteil von Fossilkraftwerken ausgeglichen werden.

Der Ladestrom wird also vollständig mit Fossilstrom ersetzt, und nicht nur in Deutschland wird die marginale Primärenergie des Ausgleichsstroms noch für lange Zeit die besonders schmutzige Kohle sein. Die Denkfabrik AGORA berichtete über das Krisenjahr 2020, als die Stromnachfrage Corona-bedingt sank:
„Insbesondere die Kohleverstromung erreichte einen neuen Tiefststand seit Beginn der ganzheitlichen Aufzeichnung im Jahr 1990. … Der Nachfragerückgang wirkte sich fast ausschließlich auf die fossile Ener­gieerzeugung aus, da diese in der Merit-Order – die Einsatzreihenfolge der Kraftwerke beim Verkauf von Strom an der Börse – hinter den Erneuerbaren Energien stehen und somit als erste ihre Erzeugung reduzieren.“

Wird die Klimabilanz des Elektroantriebs korrekterweise mit Kohlestrom erstellt, schneidet er schlechter ab als der Verbrennungsmotor – siehe Buch.

Das bedeutet:
1. Wer E-Autos subventioniert, fördert de facto den Absatz fossilen Stroms.
2. Jeder in die Elektromobilität investierte Euro ist für den Klimaschutz verlorenes Geld.

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Frage: Werden E-Autos besser als Verbrenner abschneiden, wenn die letzten Kohlekraftwerke abgeschaltet sind?

Antwort: Nein, denn wenn der Ausgleichsstrom im Netz mit Gaskraftwerken erzeugt wird, sind E-Autos sinnvollerweise mit Verbrennern zu vergleichen, die mit Erdgas betrieben werden. Dann sind die Emissionen etwa gleich – siehe Buch. E-Autos haben auch dann keine Umweltvorteile.

Frage: Aber wenn auch die letzten Gaskraftwerke abgeschaltet sind, haben die E-Autos dann endlich Vorteile?

Antwort: Nein, denn auch danach wird es keinen überschüssigen Ökostrom geben.

Grund: Die Industrie muss ihre Produktionsprozesse defossilisieren und dazu teils elektrifizieren, teils auf Wasserstoff umstellen. In Deutschland wird z.B. für die Stahlindustrie ein Bedarf von 176 TWh 1 veranschlagt, für die Chemieindustrie 666 TWh und für Raffinerien 82 TWh. Allein diese drei Branchen werden mehr zusätzlichen Strom benötigen, als in ganz Deutschland 2019 netto verbraucht wurde (507 TWh).

Noch höherer Strombedarf wird nur durch die Rückverstromung importierter Synfuels gedeckt werden können. Diesen Strom in Kraftwerken zu erzeugen, das Stromnetz mit Leistungsspitzen zu belasten, um schwere Akkumulatoren zu laden und diese dann permanent auf der Fahrt mit sich zu führen, ist in mehrfacher Hinsicht unsinnig (siehe weiter unten).

Frage: In allen neueren Studien steht zu lesen, dass E-Autos viel geringere Treibhausgasemissionen haben. Die können doch nicht alle irren?

Antwort: Ob sie wirklich „irren“, vermag ich nicht zu sagen. Die günstigen Bewertungen sind einfach zu erklären und kommen durch die systematisch falsche Anwendung des Durchschnittsstrommix zustande.

Dabei hatte das Umweltbundesamt noch 2016 klar gesagt, dass für die Klimabilanz des BEV nicht der Durchschnittsstrommix, sondern ein (Zitat)  „Ladestrommix“ anzuwenden ist, basierend auf dem „Kraftwerkspark, der zur Betankung von Elektrofahrzeugen unter sonst gleichen Bedingungen tatsächlich in Anspruch genommen wird.“ Das UBA spricht explizit von einem „Marginalmix, also dem Strommix, der konkret der ‚Betankung‘ von Elektrofahrzeugen zugeordnet werden kann, wenn man annimmt, dass diese unter sonst gleichen Bedingungen als zusätzliches Marktsegment dazu stoßen.“
Wer sich nun die Flut der Veröffentlichungen der letzten Jahre anschaut, stößt auf das Phänomen, dass diese Empfehlungen durchweg ignoriert werden. Auch das UBA selbst ist inzwischen eingeknickt und duldet in neueren Studien den Durchschnittsstromansatz. Es hat aber nie versucht, diesen Schwenk zu begründen.

Bis ca. 2015 haben deutsche Institute bei der Erstellung von Klimabilanzen der Elektromobilität meist solide Arbeit geleistet (siehe Buch). Der Marginalstromansatz machte es jedoch unmöglich, der Politik die gewünschte Legitimation für Milliarden-Subventionen an die Autoindustrie zu liefern. Für mich steht außer Frage, dass er nur darum aufgegeben wurde.

Frage: Warum soll der Marginalstromansatz nur für E-Autos richtig sein, nicht aber für Ventilatoren und Kaffeeautomaten?

Antwort: E-Autos sind zusätzliche Stromverbraucher. Für Klimabilanzen zusätzlicher Verbraucher ist zu untersuchen, welche Änderungen sich aus deren Einführung ergeben. Durchschnittsstrom-Emissionen sind dafür irrelevant; entscheidend ist, wie das Stromnetz auf den zusätzlichen Bedarf reagiert. Und das ist eindeutig: Da KKW stets mit Vollast laufen und Strom aus EE nicht regelbar ist, kann Zusatzbedarf nur von fossilen Kraftwerken ausgeglichen werden.
Ventilatoren und Kaffeemaschinen sind keine zusätzlichen Verbraucher, weil weder deren Einführung noch die Abschaffung zur Diskussion steht. Daher hat der Marginalstromansatz für diese Produkte keinen Sinn.

Frage: Kann man für E-Autos nicht einfach mehr Ökostrom produzieren?

Antwort: Die Behauptung zusätzlichen EE-Ausbaus speziell für E-Autos ist ein Pseudoargument, weil sich nicht widerlegen lässt, dass auch dann stets nur fossile Kraftwerke die Leistung reduzierten, würde man alle E-Autos vom Netz trennen. Zudem erfolgt der EE-Ausbau de facto unabhängig vom Ausbau der Elektromobilität.
An dieser Wahrheit ist nun einmal nicht zu rütteln: E-Autos senken die Ökostromquote. EE-Ausbau verringert die Treibhausgasemissionen, Elektroautos erhöhen ihn wieder.

Frage: Müsste der Marginalansatz nicht auch für die Kraftstoffe der Verbrenner gelten?

Antwort: Der Einwand mit den „marginalen Kraftstoffen“ ist irreführend, denn in Europa gibt es keinen Unterschied zwischen den Emissionen durchschnittlicher oder marginaler Kraftstoffe: Eine geringfügige Mehrnachfrage wird nicht aus anderen Quellen bedient als der Durchschnitt. Es gibt gleichwohl einen sehr großen Unterschied zwischen den Emissionen durchschnittlichen oder marginalen Stroms. Alle neueren Studien versuchen, diesen Unterschied zu vertuschen.

Frage: „Das Ammenmärchen vom Blackout, wenn alle zig Millionen E-Autos auf einmal laden, hat doch schon so einen langen Zopf, der mindestens um die Erde geht!“
Was sagen Sie dazu?

Antwort: Einfaches Malnehmen führt zur Erkenntnis, dass dies tatsächlich nicht möglich ist. Dabei bereitet weniger die Energiemenge Probleme als vielmehr der hohe Leistungsbedarf:

Der Anteil der gleichzeitig Ladenden entspricht dem so genannten Gleichzeitigkeitigkeitsfaktor. Aktuelle Empfehlungen zur Auslegung von Niederspannungsnetzen sehen Werte weit oberhalb von 10 % vor. Doch selbst wenn nur 3 % der Autos gleichzeitig mit 50 kW geladen werden, müsste die Netzleistung bereits verdoppelt werden (siehe der Schnittpunkt der roten und der gepunkteten Linie). Schon ein kleiner Teil der angenommenen 48 Millionen Autos könnte die Netzleistung also massiv ansteigen lassen.

50 kW ist nicht viel: Die meisten Schnellladestationen von Tesla geben zwischen 150 und 250 kW an; für neue Stationen werden bereits 300 kW angekündigt. Neue Super-Akkus sollen sogar mehrfach höhere Ladeleistungen ermöglichen. Die dann erforderliche Netzleistung lässt sich im obigen Diagramm gar nicht mehr darstellen.
Eine Vervielfachung der Netzleistung würde enorme Investitionen in Kraftwerke und Stromnetz voraussetzen – das ist technisch wie wirtschaftlich illusorisch.

Ein Vollausbau der Elektromobilität würde ohne Stromrationierung zum Netzzusammenbruch führen.

Wer den Zahlen nicht glauben mag, möge bitte diese Warnung eines Praktikers bedenken:

„Die Reserven in den Niederspannungsnetzen sind nicht so hoch wie oft angenommen“, so der österreichische Strommanager Reinhard Nenning, Leiter des Arbeitskreises Verteilernetze beim Verband Österreichs Energie in Wien. „Wir haben das Problem, dass wir nicht zu jedem Zeitpunkt jede Leistung zur Verfügung stellen können. Unsere Netze kommen ins Schwitzen, wenn gleich mehrere Elektroautos in einem Wohngebiet mit 11 oder gar 22 kW laden“, so Nenning auf dem ATZ-Kongress. Die Stromnetze seien zwar an den wachsenden Bedarf angepasst worden, allerdings seien die Reserven für eine stark wachsende Stromnachfrage durch die Elektromobilität zu gering.

Frage: Was schlagen Sie vor? Man muss doch endlich etwas tun, damit die Emissionen des Verkehrssektors sinken.

Antwort: Sicher, aber doch bitte etwas Sinnvolles.
E-Autos erhöhen die CO2-Emissionen kurzfristig und frieren sie mittelfristig auf dem gegenwärtigen Niveau ein. Dafür Milliarden zu vergeuden, ist einfach nur dumm.
Und selbstverständlich gibt es bessere Konzepte.
Hätte die Politik in den letzten Jahren ernsthaft das Ziel einer raschen Verringerung der Emissionen verfolgt, wären die Kraftstoffverbräuche der Verbrenner bereits um den Faktor 2 bis 3 gesunken. Dazu hätte es u.a. einer konsequent am Ressourcenverbrauch orientierten Kfz-Steuer bedurft. Die viel sparsameren Fahrzeuge wären zukünftig dank grünen Synfuels sogar treibhausgasneutral.
Produktionsanlagen für Synfuels an günstigen Standorten im fernen Ausland wird man ohnehin errichten müssen, weil der Energiehunger – auch der Elektromobilität! – anders nicht zu stillen sein wird.
Als bessere Lösung für den Individualverkehr bieten sich serielle Hybridfahrzeuge mit hocheffizienten Verbrennern an Bord an. Diese würden

  • die Effizienz des elektromotorischen Antriebs nutzen
  • die Belastung des Stromnetzes verringern
  • die bekannten Rohstoffengpässe und neue geographische Abhängigkeiten aufgrund der Akku-Herstellung vermeiden
  • das Fahrzeuggewicht verringern und den Energieverbrauch gegenüber BEV entsprechend senken und
  • die enormen Kosten der Ladeinfrastruktur vollständig entfallen lassen.

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Quellen mit Erläuterungen:

1 https://www.derstandard.at/story/2000114434250/neues-verfahren-ermoeglicht-klimafreundliche-stahlherstellung; für die österreichisches Stahlindustrie werden dort 33 Twh/a genannt. Das Verhältnis der produzierten Rohstahlmengen zwischen Deutschland und Österreich betrug 2019 39,6 zu 7,42.

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