Umweltbelastung von Personenwagen: neues Faktenblatt gibt einen Überblick
ShutterstockWie hoch sind die Umweltbelastungen, die heute und in Zukunft von Personenwagen mit unterschiedlichen Antriebstechnologie verursacht werden? Das Paul Scherrer Institut PSI hat dazu im Rahmen einer Studie eine neue Analyse gemacht, die auf Ökobilanzen basiert, bei denen der gesamte Lebenszyklus der Autos betrachtet wird: Produktion, Betrieb und Entsorgung inklusive Bereitstellung der Treibstoffe Benzin, Diesel und Gas, Strom und Wasserstoff (H2). In einem neuen Faktenblatt von EnergieSchweiz sind die wichtigsten Resultate übersichtlich zusammengefasst. Christian Bauer, einer der Hauptautoren der Studie und Ökobilanzspezialist am PSI, nimmt Stellung dazu.
Sie haben kürzlich eine Studie abgeschlossen, deren wichtigste Resultate nun im aktualisierten Faktenblatt zusammengefasst werden. Welches sind die wichtigsten Erkenntnisse, die dort einfliessen?
Es ging vor allem darum, technologische Fortschritte bei den Batterien von Elektroautos abzubilden. Das betrifft einerseits die Herstellung, welche dank grösserer Stückzahlen mittlerweile effizienter und damit weniger umweltschädlich ist; und andererseits die Lebensdauer der Batterien – wir können heute mit gutem Gewissen annehmen, dass die Batterie normalerweise nicht ersetzt werden muss bis zur Verschrottung der Autos. Ausserdem haben wir nun verschiedene Szenarien bezüglich Stromversorgung für 2040 berücksichtigt. Diese spielt einerseits für die Ergebnisse elektrischer Antriebe eine grosse Rolle andererseits ist dieses Vorgehen sinnvoll, weil wir die Entwicklung in den nächsten 20 Jahren natürlich nicht genau vorhersagen können.
Wir wirken sich die neuen Datenquellen aus?
Das Batterieauto schneidet besser ab als in der letzten Ausgabe dieses Faktenblatts aus dem Jahr 2018. Da nun weniger Energie zur Herstellung der Batterie benötigt wird, sind damit auch geringere Umweltbelastungen verbunden. Aber die Kernaussage bleibt nach wie vor: Die Umweltbilanz der Elektroautos hängt vor allem vom Strom ab, der fürs Laden der Batterien oder zur Herstellung von Wasserstoff genutzt wird. Nur wenn dieser «grün» ist, dann ist ein Elektroauto ein echter Nutzen für die Umwelt. Das sieht man auch in den Schwankungsbereichen, die wir für 2040 ausweisen. Je mehr Elektroautos auf der Strasse sein werden, umso mehr umweltfreundlichen Strom werden wir brauchen.
Elektrofahrzeuge verursachen bei der Herstellung höhere Umweltbelastungen als Verbrennerfahrzeuge, dafür sind die Emissionen während der Nutzung deutlich tiefer. Nach wievielen Kilometern ist die höhere Umweltbelastung bei der Herstellung kompensiert?
Mit dem durchschnittlichen Schweizer Strommix gerechnet, sind die Treibhausgasemissionen während der Nutzung deutlich tiefer, das ist richtig. Auch wenn ein kleiner Anteil von importiertem Kohlestrom aus den Steckdosen kommt, sind die CO2-Emissionen vergleichsweise gering. Wir kommen damit auf rund 30’000 km, nach denen die höheren Emissionen aus der Herstellung des Batterieautos kompensiert sind. Diese Fahrleistung legt ein durchschnittliches Schweizer Fahrzeug in 2 bis 2 ½ Jahren zurück. Diese Kilometerzahl ist aber sehr stark vom tatsächlichen Sprit- bzw. Strombedarf fürs Fahren abhängig.
Christian Bauer, PSI
In der Schweiz werden auch viele E-Fahrzeuge der Oberklasse neu zugelassen. Gelten die Resultate auch für diese Fahrzeuge mit ihren teilweise hohen Batteriekapazitäten?
Ja, im Prinzip schon. Kleinere Autos haben allerdings generell eine bessere Ökobilanz als grössere, weil sie weniger Treibstoff brauchen. Bei Batterieautos kommen die herstellungsbedingten Emissionen der Batterie dazu – je grösser diese sind, desto höher die Umweltbelastung. Wir haben entsprechende Berechnungen für unterschiedliche Batteriegrössen gemacht. Das bedeutet jetzt nicht, dass Batteriefahrzeuge mit grossen Batterien eine schlechtere Umweltbilanz haben als vergleichbare Benzin- oder Dieselautos. Allerdings sollte man sich aus Umweltperspektive durchaus fragen, ob eine möglichst grosse Batterie wirklich nötig ist. Das durchschnittliche Schweizer Fahrzeug legt pro Tag schliesslich nur 33-35 km zurück.
Wird die Entsorgung der Fahrzeuge – Stichwort Batterierecycling – in Ihrer Studie berücksichtigt? Wie kann die Umweltbilanz weiter verbessert werden?
Die Entsorgung der Fahrzeuge inklusive der Batterien ist in der Umweltbilanz berücksichtigt, verursacht aber nur einen sehr kleinen Teil der Umweltbelastungen. Ein spezifisches Recycling der Batterien haben wir noch nicht berücksichtigt. Die Verfahren dazu sind erst in der Entwicklung und diese werden die Umweltbilanz von Elektroautos noch weiter verbessern. Primär sollten Batterien aus nicht mehr funktionstüchtigen Elektroautos als stationäre Energiespeicher verwendet werden, Stichwort «second life»-Anwendungen. Das sollte möglich sein, da es im Keller keine grosse Rolle spielt, wenn die ursprüngliche Kapazität der Batterie auf sagen wir 60% abgesunken ist. Im Auto hingegen wäre die dementsprechend geringere Reichweite kaum akzeptabel.
Interview: Christoph Schreyer, Leiter Sektion energieeffizienter Verkehr, BFE
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Diese Studie ist nur aussagekräftig, wenn dazu die erwartete Nutzungsdauer der Fahrzeuge erwähnt wird, da der Fixanteil (Herstellung) einen grossen Einfluss hat. Zudem wird der Mix der Fahrzeuge (also die Flotte in 22 Jahren) bestimmt durch die zu erwartende Nutzungsdauer.
Konkret:
In unserem Haushalt hat es 2 Autos. Beide mit 1.6 lt Benzinmotor. Das Eine ist jetzt 23 Jahre alt (selbstverst. mit Airbag, ABS, Kat, ESP..), das Andere 7.
Die Nachbarn wechseln die Autos im Schnitt mit 5-6 Jahren. Im lokalen Vergleich haben wir also mit unserer Philosophie schon 3 Neuwagen eingespart – resp. die graue Energie und deren Belastungsfolge nicht „abgerufen“. Dafür brauchen beide Autos im Vergleich zu den neusten Modellen 1.5 und 1 lt mehr Benzin pro 100km. Insgesamt machen Beide 15’000 km/Jahr. Die Strategie werden wir so lange wie möglich beibehalten.
Fazit: es ist nachhaltiger, ein Fahrzeug, das nun mal im Verkehr ist, so lange wie möglich zu nutzen, als die Produktionskette zu belasten.
Wir können hier auch bezeugen, dass die Gesamtkosten sehr optimal sind mit unserer Wahl.
wie lange sie ihr auto nutzen tut hier nichts zur sache, sondern nur wie lange das auto insgesamt im verkehr bleibt. auch die autos ihrer nachbarn werden nach 5 jahren nicht verschrottet, sondern kommen auf den occassionsmarkt und fahren typischerweise bis zu ihrem lebensende irgendwen durch die gegend..
Im Faktenblatt auf Seite 2 werden die Modelldaten betr. Elektrofahrzeuge heute (2018) und 2040 spezifiziert.
Die Daten für 2018 sind sehr realistisch und nahe an den Erfahrungswerten von z.B. Tesla.
Die angenommenen Daten für 2040 sind jedoch so unmöglich realisierbar. Eine einfache Rechung zeigt warum:
Für 2018 nehmen Sie einen Durchschnittsverbrauch von 21.2 kWh / 100 km an. Im 2040 soll dieser auf 16.9 kWh zurückgehen.
Ich behaupte, das ist gar nicht möglich (ausser man fährt auschliesslich in Tunnels und mit Tempi um 30..40 km/h (Wind, Aufwand f. pot. Energie durch Höhenunterschied vermeiden..). Warum?
Heute haben wir Wirkungsgrade von etwa 83% über die Kette Batterie-Leistungselektronik-Antriebsmotor. Bei der Batterie und beim Motor gibt es nicht mehr viel Verbesserungspotential. Die Elektronik hat noch Potential (SiC statt IGBT..). Wenn ich jedoch den spez. Verbrauch , den Sie für 2040 annehmen in Verhältnis zu heute setze, komme ich auf einen Notwendigen Wirkunsgrad von sage und scheibe 105..1 % !!!!!
Mit andern Worten: Sie erwarten das Perpetum Mobile in 2040 auf unseren Strassen!!
(Anmerkung: im Gegensatz zu den hochdotierten Studienverfassern bin ich nur ein einfacher Büezer)
Auch unterdotierte Büezer können irren.
Fakt: Kona electric, 64 kWh Akku, 1.8 Tonnen Startgewicht, gefahrene Strecke 11’200 km in 10 Monaten. Durchschnittsverbrauch über die gesamte Strecke aktuell: 13.4 kWh/100 km. Erwarteter Verbrauch nach einem vollen Jahr (wir haben ja noch eine Art Winter zu beenden: <14 kWh /100 km).Wir fahren alles an Pässen (z.B. Flüela, Ofen, Umbrail, Stilfser Joch, Julier, Gotthard) in den Bergen, nutzen Heizung und Kühlung, Autobahnen in D (bei 178 km/h Tachoanzeige wird abgeregelt – dabei hatten wir 4 Personen plus Gebäck an Bord). Aus eigener Er"fahrung" (im eigentlichen Sinn des Wortes) sind die Werte für 2040 bereits heute real und damit schon Stand der Technik. Vielleicht nicht bei allen Herstellern. Einige definieren sich ja immer noch über die Gleichmässigkeit der Spaltmasse und die Aufpreis-Option sich die Farbe der Ziernähte am Sitz aussuchen zu können.
Ich muss lieder erneut daran erinnern, dass der Berechnung stets der aktuelle Strommix des europ. Netzverbundes zugrunde gelegt werden muss. Denn wenn den E-Autos die CO2-armen Stromquellen zugerechnet werden, müssen einfach andere Verbraucher auf Kohle und Gas oder Atom „umsteigen“ – oder anders gesagt: aus den Steckdosen kommt der EU-Mix. Damit dürfte klar sein, dass der Einsatz von E-Autos in Bezug auf CO2-Emissionen kontraproduktiv ist. Das ist das ökonomische Opportunitätsprinzip, das eben nicht nur für pekuniäre, sondern auch für Umweltkosten gilt, und an dem wir nicht vorbeikommen.
Das ist aus meiner Sicht nicht richtig. Der Strommix wird in Europa pro Regelzone sehr genau und jährlich erhoben. Dieser widerspiegelt dann genau die Quellen, welche auch wirklich für den im betr. Gebiet tatsächlich gelieferten und verbrauchten Strom genutzt wurden- inkl. internationaler Stromhandel / Börsen. Daraus errechnen Statistiker und Behörden den nationalen Strommix, der im Rückblick ebenso genau stimmt.
Darum ist einzig diese Strommix- Aussage pro Regelzone (ENTSO-E) oder die nationalen Statistiken sinnvoll. Die nationalen Programme und Lenkungsmassnahmen brauchen mess- und überprüfbare Zielwerte, sonst macht das Ganze keinen Sinn.
Das ist für die meisten Fachleute unbestritten, und ich hoffe sehr, dass die Politiker das auch so sehen.
Eine kontinentale Statistik oder eine pro Hersteller / Flotte sind dann aus meiner Sicht nicht Führungsgrössen, sondern statistische Spielereien
Nein – diese Betrachtungsweise greift zu kurz. Es soll der Strommix zugrunde gelegt werden, der bestellt und bezahlt wird.
Es wäre toll, wenn auch Du begreifen würdest, dass der Stromanteil keine physikalische Grösse ist, sondern eine ökonomische. Wenn wir sagen, keinen Kohlestrom zu beziehen, meinen wir damit nicht, dass an den Bewegungen der Elektronen in meinen Kabeln keine Kohlekraftwerke beteiligt sind, sondern dass Kohlekraftwerke kein Geld für die Einspeisung von Strom bekommen. Und je weniger Geld die Kohlekraftwerke (oder andere ökologisch absurde Herstellungen von Strom) bekommen, desto weniger Strom werden diese produzieren und einspeisen. Und wenn gar niemand mehr für Strom aus Kohlekraftwerken bezahlt, dann werden die Kohlekraftwerke ihren Betrieb einstellen. Die sind nämlich nicht von der Heilsarmee und verschenken den Strom einfach, sondern produzieren nur, was sie auch verkaufen können. So funktioniert nun einmal Marktwirtschaft.
Und deshalb nutze ich den Strom gerne von meinem beiden kleinen Solaranlagen und wo es nicht reicht, beziehe ich den Wasserstrom vom Lieferanten meines Vertrauens.
Zitat “ Es soll der Strommix zugrunde gelegt werden, der bestellt und bezahlt wird.
Es wäre toll, wenn auch Du begreifen würdest, dass der Stromanteil keine physikalische Grösse ist, sondern eine ökonomische. Wenn wir sagen, keinen Kohlestrom zu beziehen, meinen wir damit nicht, dass an den Bewegungen der Elektronen in meinen Kabeln keine Kohlekraftwerke beteiligt sind, sondern dass Kohlekraftwerke kein Geld für die Einspeisung von Strom bekommen. …“
Irrtum. Du machst eine Vermischung von verschiedenen Konzepten, die unterschiedliche Ansätze für unterschiedliche Ziele haben.
2-Min. Erklärung für Outsider:
* Strommix, bezahlter Strom.. *
Der Käufer der Stromprodukte entscheidet sich für ein virtuelles Angebot aus bestimmten Quellen , aber auch für eine bestimmte Preisgestaltung. Die Preise sind- je nach „Zapfstelle“ um Faktoren (2 bis 10) unterschiedlich für dasselbe Produkt- abhängig von der Spannungsebene an der Übergabestelle. Diese vertragsrechtliche Kaufvereinbarung bindet den Verkäufer in keinster Weise daran, sicherzustellen dass der Käufer auch tatsächlich seinen gehandelten / produzierten Strom erhält.
* Produzent, Einspeisung, CO2- Belastung, Zertifikatshandel..*
Der Produzent von Strom muss für jede eingespeiste kWh nachweisen, wo und womit er diesen produziert hat (Herstellernachweis, Ursprungszertifikat ..). Der Händler muss in der gesamten Menge seiner umgesetzten Verträge alle Quellen in Summe nachweisen können. Einzig die Regelenergie und die Ausgleichsenergie, welche für die Stabilität der Verbundnetze technisch Notwendig ist, bilden eine Ausnahme. Leistungsmässig können diese kurzzeitig ein mehrfaches der nominalen Transportleistungen betragen, dies muss aber innerhalb der Bilanzgruppe in Monatsfrist ausgeglichen werden. Etwa so, wie die Bank, die vom Kontoinhaber wegen Unterdeckung eine Zahlung verlangt, und der es vollkommen egal ist, woher die Zahlung kommt, solange das richtige Konto in der gesetzten Frist ‚befüllt‘ wird.
Wenn wir nun regulatorische Eiingriffe in diese Mechanismen auf Basis der CO2-Statistiken – und -Belastungen von den Regulierungsbehörden und der Politik zulassen, muss sich dies UNWEIGERLICH AN DIESSELBEN RAEUME RICHTEN (geographisch, national..), ansonsten käme es zu vollkommen illegalen und inakzeptablen Verwerfungen und Begünstigungen.
Dass es zu Statistikzwecken „Ettiketten“ gibt, wie Flottenbelastung Herstellerseitig usw, ist ok, das darf aber nicht politische Zielvorgabe eines Landes werden.
Ausserdem können wir Bürger ja nicht den internationalen Stromhandel der Schweizer Konzerne beeinflussen, der in gewissen Jahren 100% des Eigenverbrauchs der ganzen Schweiz ausmachte. ENTSO-E hatte diesbezüglich einige technische Papiere produziert (für die Basisarbeiten zu EU-ETS und CER
Nein – ich werde für das gerade stehen, was ich real bestellt und bezahlt habe. Nicht für imaginäre Betrachtung in einem rechnerischen Raum. Das lenkt nur von der eigenen Verantwortung ab. Motto: ja, ich kann ja sowieso nichts machen.
Zu pessimistische Annahmen für Batterien und ihre Ökobilanz
Im vorletzten Abschnitt wird das Thema „Batterien und ihre Ökobilanz“ thematisiert. Dabei wird mit folgenden Parametern gerechnet:
Batteriekapazität 2019: 35 kWh
Batteriekapazität 2040: 50 kWh
Batterielebensdauer 200’000 km
http://www.verbrauchskatalog.ch weist folgende Zahlen aus für die durchschnittliche Kapazität
2020: 50 kWh Kapazität (327 km Reichweite).
2015 lag die durchschnittliche Reichweite bei 172 km und hat sich in 5 Jahren um Faktor 1.9 praktisch verdoppelt. Es liegt nahe, dass sich Batteriekapazität und die Reichweite bis 2040 weitere Male verdoppeln werden. Ausserdem wird sich auch die Zyklenfestigkeit der Batterien weiterhin positiv entwickeln.
Die Lebensdauer der Batterie ist nicht von der gefahrenen Strecke, sondern der Anzahl Ladezyklen abhängig. Es ist absurd, für unterschiedliche Batteriekapazitäten die gleiche 200’000 km-Lebenserwartung anzunehmen. Die km Lebenserwartung wird mit der Formel (Reichweite)x(erwartete Anzahl Ladezyklen) berechnet.
z.B. 2020: (327km)x(1500 Ladezyklen)=490’500 km Lebenserwartung.
Der Satz „Grössere Batterien sind also ein negativer Faktor in der Ökobilanz der Batterieautos“ ist leider nicht zu Ende gedacht worden. Denn grössere Batterien leben auch länger.
Zitat:
„Die Lebensdauer der Batterie ist nicht von der gefahrenen Strecke, sondern der Anzahl Ladezyklen abhängig. Es ist absurd, für unterschiedliche Batteriekapazitäten die gleiche 200’000 km-Lebenserwartung anzunehmen.“
Das ist grundsätzlich falsch und erstaunt, dass sowas in einem fachlich kompetenten Umfeld behauptet wird.
Anzahl Zyklen sind Anzahl Ladungen der nominalen Kapazität. Wer mit einem Elektroauto fährt, verbraucht die darin gespeicherte Energie, je nach Strecke (Höhendifferenz, Strassenverhältnisse, Klima , Fahrweise, Temperatur..) beträgt der typische Verbrauch mehr oder weniger, Tesla rechnet mit einem Durchschnittsverbrauch von 15kWh per 100 km , was sehr optimistisch ist für ein Alpenland. Martin Bolliger rechnet offenbar mit 15.3 kWh (2020).
Jeder und Jede mit praktischer Erfahrung im Bereich Stromspeicherung weiss, wie sehr die Ladecharakteristik sowie die Lade- und Entladetiefe auf die Lebensdauer wirkt. Durch „geeignete Fehlbedienung“ kann man eine Batterielebensdauer um den Faktor 4 verkürzen (Li-Ion). Ausserdem:
1. sehr viele Fahrzeuge sind Stehzeuge. Wer seinen Tesla 3 Monate stehen lässt, ohne einen km zu fahren, hat einen vollen Ladezyklus verbraucht. (Ein voller Tesla ist nach 90 – 100 Tagen an der Grenze der Alertspannung angelangt, wo er nur noch im Notbetrieb bewegt werden kann, um an eine Ladesäule zu gelangen. Gelingt dies nicht, beginnt die Tiefentladung der Hilfsbatterie, was einen Fall für die Vertragsgarage und der Verlust der Garantie bedeutet).
Diese Selbstentladung muss auf jeden Fall als Basiskilometerleistung in JEDE „Milchbücechlirechnung“ eingehen!
und..
2. Ein Elektroauto im Stossverkehr, an der Ampel, beim Warten usw. verbraucht auch (nicht unwesentlich) Energie: Im Winter bei Minustemperaturen sowie im Sommer bei laufender Klimaanlage verbraucht (Bsp. Tesla S) so ein Fahrzeug(Erfahrungswert ) ~35% zusätzlich zur Antriebsleistung. Dieser „Saft“ wird aber dauerhaft benötigt, während der ganzen Aufenthaltszeit im Auto.
Welcher Besitzer fährt ganz ohne Heizung und Kühlung mit einem Tesla usw..?
Welcher Besitzer macht schon innert ein paar Jahren die genannten 490’500 km Fahrleistung? Ein Prozent der Besitzer? Unrealistisch. Wer 25’000 km /Jahr macht erlebt dasLebensende der Batterie mit an Sicherheit grenzenden WSK bevor der Wagen (was sie annehmen) 20 Jahre alt ist. Zudem ist fast sicher, dass die heutigen Autos aufgrund der gewollten Obsoleszenz vermutlich gar nie solch hohe Alter erreichen, und somit gar nicht so berechnet werden dürfen.
Wenn schon , dann bitte realitätsnahe Szenarien!!