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Sind alternative Antriebe klimafreundlicher?

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Sollen vermehrt strom- und wasserstoffbetriebene Fahrzeuge zum Klimaschutz beschafft werden? Aktuelle Ergebnisse einer Umweltbilanz im Auftrag von Stadt und Kanton Zürich zeigen, welche Antriebsarten in der Gesamtbilanz am klimafreundlichsten sind.

Text von Thomas Stoiber, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, Baudirektion Kanton Zürich und Peter Hofmann, Umwelt- und Gesundheitsschutz Stadt Zürich. Artikel aus der «Zürcher Umweltpraxis (ZUP, Ausgabe Nr. 97)»

Die zahlreichen publizierten Studien machen oft kontroverse Aussagen zur Umweltfreundlichkeit von Elektrofahrzeugen und den weiteren alternativen Antrieben. Die Beurteilungen gehen jeweils über die reine Betriebsphase hinaus. Je nach betrachteten Systemgrenzen können die Ergebnisse zwischen den Studien zum Teil stark variieren.

Nun liegt erstmals eine Ökobilanz speziell für die Stadt Zürich und den Kanton Zürich vor, die der Umwelt- und Gesundheitsschutz sowie das Tiefbauamt der Stadt und das kantonale Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft in Auftrag gegeben haben. Die Ökobilanz macht einen Vergleich der Umweltwirkungen unterschiedlicher Verkehrsmittel, Fahrzeugtypen und Antriebsformen möglich. Der vorliegende Artikel fokussiert auf die Treibhausgasemissionen heute verfügbarer Antriebe von Personenwagen, Lieferwagen und Lastwagen.

Herstellung bis Entsorgung

In der Ökobilanz wurden alle für die Treibhausgasemissionen relevanten Prozesse berücksichtigt und pro zurückgelegtem Fahrzeugkilometer ausgewiesen. Hierzu gehören, wie in den Grafiken ausgewiesen:

  • Fahrbahn: Emissionen durch Her- stellung und Unterhalt der Strassen
  • Antriebsstrang: Die in den Antriebskomponenten wie Motoren, Brennstoffzellen, Getriebe usw. gebundenen Emissionen
  • Karosserie: In nicht antriebsspezifischen Fahrzeugteilen gebundene Emissionen, wie Karosserie, Reifen usw.
  • Energiespeicher: In den erforderlichen Energiespeichern gebundene Emissionen, wie Batterie, Wasserstofftank oder Treibstofftank usw.
  • Wartung: Wartungsbedingte Emissionen wie Ersatz von Reifen oder Bremsen, Ölwechsel usw.
  • Betriebsemissionen: Direkte Emissionen, die aus der Verbrennung von Treibstoffen (Benzin, Diesel, Gas) stammen
  • Treibstoffbereitstellung: Verursachte Emissionen durch die Herstellung und den Transport der Endenergie (Strom, Benzin, Diesel, Gas, Wasserstoff), die das Fahrzeug benötigt

Die Studie macht Aussagen zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, zu batterieelektrischen und Brennstoffzellenfahrzeugen sowie Plug-in-Hybriden. Die Palette der Treibstoffe reicht von Benzin, Diesel und Erdgas über Biomethan bis hin zu Strom und Wasserstoff. Nachfolgend dargestellt sind jeweils Standardwerte, Abweichungen aufgrund besonderer Rahmenbedingungen sind möglich. Bei den Treibstoffen Diesel, Benzin und Gas sind keine Anteile von Biotreibstoffen berücksichtigt.

Personenwagen: Elektrische Antriebe klar im Vorteil

Die Ergebnisse für Personenwagen zeigen, dass mit einer Elektrifizierung der Fahrzeuge eine substanzielle Reduktion der Treibhausgasemissionen erreicht wird. Sofern die Stromversorgung grösstenteils auf CO2-armem Strom basiert – wie in der Schweiz schon weitgehend Realität –, sind die Emissionen von batterieelektrischen Fahrzeugen bereits heute nur halb so hoch wie diejenigen von Benzin- oder Dieselfahrzeugen.

Auch gegenüber Plug-in-Hybridfahrzeugen und Gasfahrzeugen verursachen sie klar weniger Treibhausgase. Bei mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellenautos ist der Vorsprung etwas kleiner, da die Effizienz des Antriebs und der Wasserstoffproduktion geringer ist. Vergleicht man die unterschiedlichen Fahrzeuggrössen, reduzieren sich die Emissionen vom Oberklassefahrzeug oder SUV zum Kleinwagen bei den Verbrennungsmotoren um rund einen Drittel und beim Elektrofahrzeug um fast die Hälfte. Ein grosses Elektrofahrzeug stösst immer noch ein Viertel weniger Treibhausgase aus als ein mit Benzin betriebener Kleinwagen.

Die für die Nutzenden entstehenden Gesamtkosten der verschiedenen Fahrzeuge sind über den Lebenszyklus bereits heute recht ähnlich – eine Ausnahme stellen Brennstoffzellenautos dar, welche noch vergleichsweise teuer sind.

Grafik Treibhausgasbilanz von Personenwagen
In der Schweiz sind die Emissionen batterieelektrischer Fahrzeuge bereits heute nur halb so hoch wie die von vergleichbaren Benzin- oder Dieselfahrzeugen. Quelle: INFRAS, PSI, Quantis (2020): Umweltauswirkungen von Fahrzeugen im urbanen Kontext.

Liefer- und Lastwagen: alternativ besser als konventionell

Bei Lieferwagen und Lastwagen ergibt sich im Grundsatz ein ähnliches Bild. Elektrisch betriebene Fahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge weisen eine deutlich günstigere Treibhausgasbilanz auf als Antriebe mit Verbrennungsmotor. Bei grösseren Lastwagen ab rund 18 Tonnen fällt jedoch bei batterieelektrischen Fahrzeugen auf, dass der Energiespeicher, also die Batterie, einen hohen Anteil an den Treibhausgasen ausmacht. Grund dafür ist, dass Batterien bei hoher Transportlast entsprechend gross dimensioniert werden müssen, um praxistaugliche Reichweiten zu ermöglichen. Die Gesamtkosten von elektrisch angetriebenen Lastwagen und Brennstoffzellen-Lastwagen sind heute allerdings noch höher als jene von konventionellen Lastwagen. Zum heutigen Zeitpunkt sind nur wenige Lastwagen mit Elektro- oder Brennstoffzellenantrieb verfügbar.

Grafik Treibhausgasbilanz Liefer- und Lastwagen
Elektrisch betriebene Fahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge haben eine deutlich bessere Treibhausgasbilanz als konventionelle Liefer- und Lastwagen. Quelle: INFRAS, PSI, QUANTIS (2020): Umweltauswirkungen von Fahrzeugen im urbanen Kontext.

Dank E-Autos die Klimaziele erreichen?

Zur Erreichung des Klimaschutzziels «netto null bis 2050» muss der motorisierte Strassenverkehr komplett von fossilen Treibstoffen wegkommen. Die Analyse zeigt, dass alternative Antriebssysteme und besonders Elektrofahrzeuge geeignete Technologien darstellen, um schnell eine Reduktion der Treibhausgasemissionen zu erreichen. Sie leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung. Elektroautos werden nicht alle Umweltprobleme des Verkehrssektors lösen. In einer der nächsten ZUP-Ausgaben werden alle Umweltauswirkungen, beispielsweise auch Luftschadstoffe oder Rohstoffverbrauch, der hier dargestellten Fahrzeuge betrachtet und ein Vergleich mit anderen Verkehrsmitteln wie Velos, E-Bikes, E-Cargo-Velos sowie Bus und Tram vorgenommen.

CO2­-Äquivalente

Als Mass für die Treibhausgasemissionen werden in den Abbildungen «Gramm CO2-Äquivalente» (g CO2-eq) verwendet. Neben dem Treibhausgas CO2 werden auch weitere Treibhausgase wie Methan (CH4) und Lachgas (N2O) gemäss ihrer Klimawirksamkeit berücksichtigt. Im Verkehr ist CO2 jedoch mengenmässig das relevanteste Treibhausgas.

2 Kommentare

  1. Es werden wieder nur Details geschildert, von den gefährlichen Atomkraftwerken wird überhaupt nicht gesprochen. Entweder man benutzt Solarstrom oder Windkraft, aber sonst ist es völlig daneben, ein Elektrofahrzeug zu fahren. Auch gibt es heute noch keine Lösung für den gefährlichen Atommüll. Besser man fährt normal mit Benzin, braucht das Auto nur wenn nötig und fährt ECO- Drive.

  2. Zu der Zahlendiskussion gibt es ja inzwischen eine ziemliche «Vielfalt an Möglichkeiten». Zahlen, die ein optimistisches Bild für Elektroautos zeichnen wie dieser Artikel, sind nicht unbedingt anzuzweifeln. Hingegen kommt es darauf an, wie die Zahlen in den Zusammenhang gestellt werden. Allgemeiner zu diesen Zahlendiskussionen lässt sich aber sagen, dass die Verbrauchsrechnung für das einzelne (Elektro-)Fahrzeug wenig zielführend und aussagekräftig ist.

    Für die CO2-Bilanz von Elektroautos wird in oben stehender Betrachtung der CH/ZH-Strom-Mix angesetzt. Dazu gibt es zwei kritische Punkte anzumerken. Einerseits ist im CH-Strom-Mix viel Atomstrom drin, der in CO2-Bilanzen mit Null oder sehr tiefen Emissionswerten verrechnet wird, was so auf die ganze Produktionskette von Atomstrom nicht stimmt und zudem die mit Atomstrom verbundenen Risiken verharmlost. Andererseits schneidet der CH/ZH-Strom-Mix im weltweiten Vergleich tatsächlich gut bis sehr gut ab, ist aber eben ein sehr spezieller Fall, der kaum verallgemeinerbar ist. Wenn wir über Elektroautos im Zusammenhang mit Klimaschutz diskutieren, dann müssen wir unbedingt die weltweite Energieproduktion anschauen, nicht einen lokal begrenzten Spezialfall. Alles andere ist sich ins Schweizer Taschenmesser-Täschli gelogen.

    Beim weltweiten Strom-Mix dominiert der Anteil fossiler Energieträger aktuell mit ca. 70 Prozent. Mit diesem Strom-Mix sieht die CO2-Bilanz von Elektroautos nicht mehr besser aus als bei aktuellen 7.4-Liter-Durchschnittsverbrennern (vgl. z.B. die Zahlen vom UPI). Der Anteil der fossilen Energieträger am Strom-Mix wird auch in Zukunft dominieren. Ihr relativer Anteil sinkt zwar, aber die absolute Menge steigt selbst in den optimistischen Szenarien für 2040. Die Erneuerbaren decken auch in diesen Szenarien höchstens den Stromzuwachsbedarf. Für das Klima ist die absolute Menge und nicht der relative Anteil entscheidend.

    Bei der Bilanz zu den Emissionswerten von Elektroautos wird meist unterstellt (und gefordert), dass Elektroautos mit sauberem Strom fahren und bezogen auf Klimaschutz technisch optimal gebaut werden, also leichte und kleine, mit neuester Batteriebauweise ausgerüstete Fahrzeuge. Werden die Emissionswerte eines solchen Elektroauto-Modells dann dem aktuellen 7.4-Liter-Durchschnittsbenziner gegenübergestellt, ergibt sich für Elektroautos ein sehr positives Bild. Eine solche Gegenüberstellung vergleicht aber A1-Klasse-Äpfel mit faulen Birnen. Und eine solche Vergleichsweise beinhaltet eine naive Unterstellung an die Autoindustrie, diese würde in Zukunft für Elektroautos alles möglichst optimal designen und verbauen. Die eigenen Prognosen der Autoindustrie sehen anders aus. Diese propagieren und planen auch für Elektroautos Mordsvehikel im Rennboliden- und SUV-Stil. Beim Lithium-Batterie-Recycling geben sie offen zu, dass es sich (momentan) ökonomisch – also deren Massstab – nicht lohne und deshalb bisher darauf verzichtet werde. Das 1-Liter-Auto mit minimalem Verbrauch und leichter Bauweise ist/wäre schon seit 20 Jahren möglich, z.B. diese Bolide hier: https://de.wikipedia.org/wiki/VW_XL1. Ein 1-Liter-Auto – ohne nun Auto-Propaganda betreiben zu wollen – hat eine wesentlich bessere Bilanz als Elektroautos im Allgemeinen. Viel effizientere und damit klimaschonendere Fahrzeuge könnten schon lange gebaut werden, dazu muss nicht über Elektroantrieb diskutiert werden. Die Autoindustrie und die Autogesellschaft wollen ganz einfach nicht. Es ist also keine Frage der technischen Möglichkeiten und der Antriebsart.

    Schlussendlich geht es wie erwähnt nicht um das einzelne Fahrzeug, und wir können uns die Diskussion über den Fahrzeugantrieb sparen bzw. diesen Diskussionspunkt sehr viel «tiefer hängen», der momentan die Verkehrswende-Diskussion stark dominiert. Entscheidend für Klimaschutz und Umwelt im Allgemeinen ist die absolute Anzahl von Fahrzeugen – praktisch egal welchen Antrieb die Fahrzeuge haben. Elektroautos ändern an ganz vielen Problemen des «Systems Auto» nichts: Feinstaub, Lärm (ab ca. 35 km/h), Platzverbrauch, übermässige Ressourcenausbeutung, Unfalltote, -verletze und -invalide, Mikroplastik aus Reifenabrieb, unnötig lange Wege etc. In etlichen Stellungsnahmen von Umweltverbänden wie auch in oben stehendem Artikel werden solche Punkte zwar auch benannt, am Ende auf seltsam widersprüchliche Weise aber doch wieder das Elektroauto propagiert. Eine bezüglich Klima und Umwelt im Allgemeinen glaubwürdige Mobilitätswende muss nicht oder nur untergeordnet über die Antriebsart diskutieren. Es muss um die Kritik am motorisierten Individualverkehr sowie den Kampf gegen die Autoindustrie und die Ölkonzerne bzw. gegen die Autogesellschaft im Allgemeinen gehen. Die Diskussion um die Antriebsart lenkt davon ab und ist reduktionistisch bezogen auf die Klima- und Umweltfrage.

    Und im Übrigen apropos reale Autoindustrie und absolute Anzahl Fahrzeuge: Nur schon der Zuwachs bei den Neuzulassungen, also nicht die gesamten Neuzulassungen, von Verbrennungsmotor-Pkws ist aktuell immer noch um ein Vielfaches höher als die gesamten Neuzulassungen von Elektroautos. Das ist zwar nicht unbedingt ein Argument gegen die Zahlen, die belegen, dass ein einzelnes Elektroauto ökologisch sauberer ist, zeigt aber nochmals, dass die Diskussion an der «falschen Ecke» stattfindet.

    Drastisch ausgedrückt: Die völlig skrupellose – das hat sie mit Diesel-Gate etc. bewiesen – Autoindustrie führt einen Krieg gegen das Klima, auch mit den Elektroautos. Elektroauto-Befürwortung redet diesem Krieg freimütig das Wort und enthält eine gehörige Portion Naivität gegenüber der Autoindustrie. Elektroauto-Befürwortung stützt und legitimiert weiter das extremst umweltfeindliche und sich auch – oder gerade – durch Elektroautos ausweitende «System Auto» und die kriminelle Autoindustrie.

    Die Diskussion um die Antriebsart ist eine technizistisch verengte, auf das Einzelfahrzeug verkürzte und zahlenfixierte Diskussion. Es ist der Glaube – und auch Willensausdruck –, mit ein wenig oder auch mehr Technikoptimierung könnten wir an unserer imperialen Lebensweise auf relativ einfache Weise festhalten und weitermachen. Wir klammern uns an irgendwelche (technische) Strohhalme, um nur ja nichts am Lebensstil und -zusammenhang ändern zu müssen – dafür aber am Lifestyle dank flott aufgemotztem Elektroauto. «Grüne» Elektroauto-Befürwortung ist ein «klassisches Beispiel» für diese Haltung.

    Für eine «andere» Einschätzung zu Elektroautos und weltweit besser verallgemeinerbar gibt es z.B. dieses Papier: http://www.upi-institut.de/UPI79_Elektroautos.pdf. Oder als Vortrag: http://www.youtube.com/watch?v=d1zuYWKq2aQ
    Zu empfehlen ist auch das Buch von Winfried Wolf: https://mediashop.at/buecher/mit-dem-elektroauto-in-die-sackgasse-2

    Zur Eindimensionalität der CO2-Äquivalente liesse sich auch noch einiges sagen. Schön zusammengefasst hier: http://www.boell.de/de/2016/02/10/laesst-sich-klimapolitik-co2-ausstoss-bemessen

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