2022-03-03

Blickwinkel-BEV01 Mobilität Elektrofahrzeuge Kraftstoffe - Kosten und Effizienz – Energiekostenvergleich für Pkw – Wirkungsgrad - Ökobilanz

Frage: Sind Elektroautos energieeffizienter als Verbrennerfahrzeuge mit Benzin und Diesel?

Es wird viel über die Umweltwirkungen von Elektrofahrzeugen geschrieben.

Im Dezember 2020 habe ich diverse Studien zur E-Mobilität, die das Für und Wider darstellen, ausgewertet und die Studie des VDI zur “Ökobilanz von Pkw-Antrieben (2020)” mit dem Bericht „Vergleich der lebenslangen Treibhausgasemissionen von Elektroautos mit den Emissionen von Fahrzeugen mit Benzin- oder Dieselmotoren“ der TU Eindhoven (2020) in einer Synopse verglichen und aufgezeigt, wie wichtig es ist, die Parameter der Annahmen zu analysieren.
Bildnachweis Wirkungsgrade BMUV, abgerufen am 2022-03-03

Um die Frage der Energieeffizienz zu beantworten, muss man sie unterteilen. Denn letztlich kann nur eine Gesamteffizienzbilanz klarstellen, wie energieeffizient ein Fahrzeug ist. Neben der Gebrauchsphase/Nutzungsphase sind auch die Herstellungsprozesse von den Rohstoffen bis zur Fabrikation, die Reparaturen, das Recycling oder die Weiterverwendung von Komponenten (z.B. Batteriespeicher) zu berücksichtigen. Dabei ist von entscheidender Bedeutung, ob als Energieträger fossile Brennstoffe oder erneuerbare Energien bei den einzelnen Komponenten verwendet werden, um den Strom und die Wärme bereitzustellen.

Abbildung aus Broschüre des BMUV, Seite 19: Strombedarf aus erneuerbaren Energien für verschiedene theoretische Antriebs- und Kraftstoffkombinationen pro 100 Kilometer für aktuelle Fahrzeuge (18kWh Elektroauto, 54 kWh Wasserstoffauto, 115 kWh Synthetischer Kraftstoff)

Fragen wir nach dem Wirkungsgrad, ist nicht nur der direkte Verbrauch der kWh beim Fahren des Pkw entscheidend, sondern auch der Weg von der „Energiequelle bis zum Rad“ (Well-to-Wheel).

Alle Autohersteller stellen sich gerne in ein besseres Licht, was den tatsächlichen Energieverbrauch angeht. Ich frage nach der Klimawirkung für das Fortbewegungsmittel. Wer sagt, ein Elektroauto benötigt 20 kWh / 100 km, der muss bei einem Wirkungsgrad von 64% eben davon ausgehen, dass der klimawirksame Verbrauch bei mindestens ca. 30 kWh / 100 km liegt.

Die Brennstoffzelle hat einen Wirkungsgrad von 27%. Kurz gesagt, kann man mit Stand der Technik von heute davon ausgehen, dass der Einsatz von Wasserstoff in einem Elektroauto mit Brennstoffzelle etwa 3fach höher ist, als bei einem reinen Elektroauto, das mit Strom fährt. Wir liegen demnach bei mindestens 54 bis 60 kWh und mit der Beschaffung u.a. bei mindestens ca. 84 bis 94 kWh.
Anders gerechnet: Ein Pkw benötigt angenommen mindestens ca. 0,8 kg Wasserstoff /100 km. Der Energieträger hat Energie von 33,33 kWh /kg, somit ca. 26,67 kWh /100 km Bei einem Wirkungsgrad von 27% ergibt dies mindestens ca. 80 kWh.

Ein Benziner oder Diesel benötigt ca. 0,6 kWh /km, mit den Vorphasen Rohstoffbeschaffung, Bereitstellung etc. mindestens ca. 0,83 kWh /km, demnach ca. 83 kWh /100 km.
Anders gerechnet: Benzin hat ca. 8,8 kWh/l Energie und Diesel ca. 10,0 kWh/l. Bei einem jeweiligen Verbrauch von ca. 6,5l/5,5l / 100 km ergeben sich 57,2 / 55,0 kWh zzgl. ca. 25% Lieferkette, somit ca. 70 kWh /100km.

Synthetische Kraftstoffe (E-Fuels), die derzeit ebenfalls als alternative Energieträger besprochen werden, stehen am Ende der Effizienzliste. Mindestens 115 kWh zzgl. Bereitstellung ergeben mindestens 130 kWh klimawirksame Energie. Auch Alternativen wie Power-to-Gas oder Power-to-Liquids sind deutlich ineffizienter als ein Elektroantrieb.

Hypothetisch und auch praktisch kann man die Energieträger aus 100% erneuerbaren Energien herstellen. Dann wären alle Antriebsarten klimaneutral. Somit stellt sich die Frage nach der Effizienz und letztlich nach dem daraus resultierenden Preis.

Kurz gesagt: Die Alternativen zum Elektroantrieb sind alle machbar, sind aber als Anpassungsoption zur Reduzierung der Klimagase (derzeit) nicht wirksam.