Mittwoch, Juli 17, 2019

Das Märchen vom angeblichen CO2-Rucksack des Elektroautos

Das Märchen vom angeblichen CO2-Rucksack des Elektroautos

Das Elektroauto hätte einen CO2-Rucksack von 17 Tonnen – zu diesem Schluss kam das schwedische Umweltforschungsinstitut „IVL“ vor einigen Jahren (die Studie ist auch als Schwedenstudie bekannt). Um es gleich vorweg zu nehmen: Die Zahl ist falsch. (Quelle: https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/elektroauto-akkus-so-entstand-der-mythos-von-17-tonnen-co2/23828936.html). Trotzdem wird sie immer noch zitiert.

LG hat Edison gegenüber reale Zahlen für die Herstellung von LG Akkus benannt. Es sind Zahlen aus dem Jahr 2016, sie dürften mittlerweile, durch den Einsatz regenerativer Energien, günstiger ausfallen.  Im Jahr 2016 wurden für die Herstellung einer kWh Akkukapazität  140 kg CO2freigesetzt. D.h. für einen, in der IVL zitierten Studie von 100 kWh großen Akku, würden rund 14 Tonnen CO2freigesetzt werden. Allerdings gibt es nur einen Hersteller, der einen Akku mit dieser Kapazität einsetzt: TESLA. Dieser Akku wird im größten und teuersten Modell eingesetzt – es wird eher selten verkauft. Die Batteriefabrik von TESLA wird aber mit regenerativen Energien betrieben, weshalb der CO2  Ausstoß deutlich geringer ausfallen dürfte.

Daher ein realistischeres Beispiel für den NISSAN LEAF mit 40 kWh Akku.  Bei einem 40 kWh Akku werden, nach den Zahlen von LG, rund 5.6 Tonnen CO2freigesetzt, also nur rund 30% der genannten 17 Tonnen.  (Wikipedia kommt auf ähnliche Zahlen von 5.5 Tonnen: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroauto#Akkuherstellung).

D.h. der 40 kWh Nissan Leaf hat einen CO2-Rucksack von 5.6 Tonnen? Nicht ganz! Allen  bekannten Studien liegt nämlich ein gravierender Denkfehler zugrunde. Es wurde der Herstellungsprozess von Elektroauto und Verbrenner betrachtet. Es ist offensichtlich, dass das Elektroauto einen Antriebsakku als zusätzliches Bauteil benötigt - dies Unterscheidet es also vom Verbrenner. Ab hier wurde nun angefangen zu rechnen. Die Bauteile die ein Verbrenner hat, die aber beim Elektroauto nicht zu finden sind, wurden unterschlagen. Alleine der Motor des Verbrenners ist deutlich schwerer als der des Elektroautos. Ein heutiger Verbrennungsmotor, nach aktueller Euronorm, hat rund 2.500 Bauteile, die entwickelt, gefertigt und montiert werden müssen. Ein Elektromotor besteht dazu im Gegensatz lediglich aus rund 250 Teilen. Diese Tatsache wird – wenn es um Arbeitsplätze geht – ständig erwähnt. Bei den Studien zum Herstellungsprozess wird sie aber ständig „übersehen“. Auch das Getriebe des Elektroautos ist kleiner und leichter. Ein Elektroauto benötigt nur eine Starre Übersetzung und keine multiplen Gänge wie ein Verbrenner. Des Weiteren hat der Verbrenner folgende Teile zusätzlich: Ölwanne inkl. mehrere Liter Öl, Treibstofftank, Anlasser, Lichtmaschine, Kupplung, Auspuffanlage inkl. Katalysator, Kühler und viele weitere Teile. Die meisten dieser Bauteile bestehen aus Metall. Auch sie müssen hergestellt werden, auch hier wird CO2 freigesetzt – und das nicht zu wenig.

Doch wie kann man nun berechnen, welchen CO2-Rucksack der Verbrenner mit sich trägt? Um es vorweg zu nehmen: Dies ist nicht einfach, da man es für jedes angebotene Auto individuell berechnen müsste. Zudem müsste man ein Auto finden, welches als Elektroauto und Verbrenner angeboten wird oder sich zumindest in Größe und Form sehr ähnlich ist. Zum Glück gibt es dieses Auto!

 

Wir können an dieser Stelle den NISSAN LEAF mit dem NISSAN Qashqai vergleichen (Quelle https://de.wikipedia.org/wiki/Nissan_Qashqaiund https://de.wikipedia.org/wiki/Nissan_Leaf)

Typ

Abmessungen (L/B/H)

Leergewicht

Leistung

Drehmoment

Nissan Qashqai 1.6 dCI Automatic

4377-4394/1806/1590–1595

1318–1695 kg

81-110 kW

190-340 Nm

Nissan Leaf 1. Generation

4.445/1.770/1.550

1520 Kg

80 kW

254 Nm

 

Ich werde an dieser Stelle nicht den gleichen aber umgekehrten unfairen Vergleich anstellen und Worst Case Werte des Verbrenners mit Best Case Werten des Elektroautos vergleichen (siehe Studie von Hans-Werner Sinn, Quelle: https://www.electrive.net/2019/04/20/experten-entlarven-elektroauto-studie-von-hans-werner-sinn-als-unwissenschaftliche-meinungsmache/). Daher nehme ich nicht die schwerste Version des Qashqai mit 1695 Kg Leergewicht. Ich setze für die weiteren Betrachtungen für den Qashqai das gleiche Gewicht an wie für den Nissan Leaf, also 1520 Kg.

Der Akku des Nissan Leaf wiegt rund 300 Kg. D.h. ohne Akku wiegt der Nissan Leaf also 300 Kg weniger als der Qashqai. Somit besitzt der Qashqai rund 300 Kg zusätzliche Bauteile im Vergleich zum Nissan Leaf (den CO2Fußabdruck des Akkus haben wir ja bereits mit 5.5 Tonnen ermittelt).

Die zusätzlichen 300 Kg des Qashqai sind vorwiegend Bauteile aus Metall. Bei einigen Teilen des Motors wird der Metalllegierung Kobalt zugesetzt um sie zu härten (Nockenwelle und andere Teile).

Für die Herstellung einer Tonne Rohstahls (wir berechnen an dieser Stelle kein recyceltes Metall, da wir dies bei den Vorhergegangenen Berechnungen des Akkus des Leafs auch nicht getan haben) benötigt man 5.600 kWh Strom (Quelle: https://eneff-industrie.info/quickinfos/energieintensive-branchen/daten-zu-besonders-energiehungrigen-produktionsbereichen/)

D.h. für die Herstellung von 300 Kg Rohstahl werden rund 1680 kWh Strom benötigt. Eine kWh Strom erzeugt rund 690 Gramm CO2(bezogen auf das Jahr 2016, da sich auch die Akkudaten von LG auf das Jahr 2016 beziehen Quelle: https://www.umweltbundesamt.de/themen/co2-emissionen-pro-kilowattstunde-strom-sinken). D.h. es werden nur für die Herstellung des Rohstahls rund 1.15 Tonnen CO2 freigesetzt. Nun wird es etwas schwieriger, weil ich ein paar Annahmen treffen muss. Mir liegen keine Zahlen vor, wie viel  Energie benötigt wird, um aus dem Rohstahl z.B. eine Kurbelwelle herzustellen. Sicher ist, dass der Rohstahl erneut eingeschmolzen werden muss (inkl. dem Zusatz von z.B. Kobalt). Ich gehe davon aus, dass der Weiterverarbeitungsprozess mindesten noch einmal die 2-fache Menge Energie benötigt, wie die Herstellung des Stahls selbst (Hier wären weitere Untersuchungen nötig, um diese Zahlen belastbar zu machen!).

Wenn wir mit diesen Zahlen weiterrechnen, kommen wir also auf einen CO2Ausstoß von 3.45 Tonnen CO2die für die Herstellung der 300 Kg Stahl beim Verbrenner ausgestoßen werden. Damit sinkt der CO2Rucksack des Nissan Leaf auf 2,15 Tonnen. Das sieht schon anders aus, als die in der „Schwedenstudie“ allgemein genannten 17 Tonnen.Der Nissan Leaf hätte seinen Rucksack also schon nach 12.000 Km abgearbeitet – sprich nach einem Jahr bei einem „Wenigfahrer“.

 

Nun wird aber beim Vergleich des CO2Rucksacks des Elektroautos mit dem Verbrenner – sprich wie lange kann der Verbrenner fahren bis der Rucksack des Elektroautos abgetragen ist – der CO2-Austoss ab der Zapfsäule gerechnet. Wir rekapitulieren: Beim Elektroauto wir immer ganz am Anfang der Kette angefangen zu rechnen (Well2Wheel), beim Verbrenner ab der Zapfsäule – ein beliebter Trick um den Verbrenner schön zu rechnen. Meistens wird dann noch von einem sehr moderaten Spritverbrauch von 6 Litern auf 100 Km gerechnet. Wir nehmen an dieser Stelle wieder einmal den Bruder es Leaf mit Verbrennungsmotor als Vergleichsfahrzeug. Laut Spritmonitor (https://www.spritmonitor.de/de/uebersicht/33-Nissan/986-Qashqai.html?powerunit=2) benötigt er durchschnittlich 6,49 Liter Diesel oder 8,39 Liter Super auf 100 Km. (Laut Nissan kommt der Qashqai mit geschönten 5,8 Litern auf 100 Km aus). Somit kommt er auf einen CO2-Austoss von 154 g/Km oder 15,4 Kg/100 Km. Durch einfachen Dreisatz (8,39 Liter Benzin Realverbrauch zu 5,8 Liter Werksangabe) kommen wir in der Realität auf 22,3 Kg/100 Km. Auf diesem Rechenweg müsste der Leaf 15.400 Km fahren um seinen Rucksack abzutragen – das ist also nicht allzu weit weg von unseren Berechnungen oben mit 12.000 Km. Wenn wir nun aber keinen Äpfel-Birnen Vergleich machen und auch beim Verbrenner mit Well2Wheel rechnen, so müssen wir auch die Erzeugungskette von Benzin/Diesel betrachten: https://www.springerprofessional.de/elektromobilitaet/dieselmotor/endenergiebezogene-analyse-diesel-versus-elektromobilitaet/16673694?fbclid=IwAR36o4peUHI8XKFi9XknMfb0eZd66duZd5qI3wmloUlVonPCzDE30D6CmkI

Laut Exxcon Mobil werden rund 42 kWh Strom für die Herstellung von 6 Litern Diesel/Benzin benötigt!  Legt man die Zahlen von 2016 zugrunde erzeugt die Herstellung einer kWh Strom rund 690 Gramm CO2. D.h. für die Herstellung von 8,39 Litern Benzin wird ca. 58 kWh Strom benötigt. Der Qashqai stößt also zusätzlich zu den 15,4 Kg CO2für die Fortbewegung noch 40 Kg CO2durch den Herstellungsprozess des Sprits aus! In Summe sind dies also 55,5 Kg CO2auf 100 Km. D.h. der CO2-Rucksack des Nissan Leaf ist somit nach rund 6.200 Km abgebaut. Ein Durchschnittsfahrer mit rund 12.000 Km im Jahr hat also den Rucksack nach 6 Monaten abgebaut.

FAZIT:

Der Nissan Leaf ist also schon nach 6 Monaten sauberer als sein Bruder mit Verbrennungsmotor. Wenn man nun noch bedenkt, dass der Qashqai unter Einbeziehung der Erzeugungskette des Treibstoffs anstatt der angegeben 154 g/km in der realen Welt 555 g/km CO2 ausstößt, sollte die klare Überlegenheit des Elektroautos erkennbar sein. Tankt der Qashqai 8.39 Liter für eine Strecke von 100 Km, kann der Leaf – alleine mit der benötigten Energie zur Herstellung des Sprits – schon über 300 Km elektrisch fahren. Der angebliche „Co2Rucksack“ des Elektroautos ist somit defacto nicht vorhanden!

Übrigens: Unter https://www.huwig.de/swedenstudy.html kann man sich den Co2 Rucksack für das Tesla Model 3, S und X ausrechnen lassen. Die größeren Tesla Modelle haben Ihren Rucksack schon nach rund einem Jahr abgebaut.