Thread by @Leon_Zippel

Der Tweet von @Karl_Lauterbach hat mich inspiriert mal etwas über die CO2-Bilanz von E-Autos zu schreiben.

Warum E-Autos nicht umweltschädlicher sind als Verbrenner, wie die Bilanz heute aussieht und wie man Aussagen zum CO2 Rucksack interpretieren muss.

Ein Thread.

Hartnäckig halt sich in der Gesellschaft das Gerücht, dass E-Autos eine schlechte CO2 Bilanz hätten.
Es wird von CO2 Rucksäcken >150.000km (Fahrleistungs-Äquivalent) geredet oder gar in Frage gestellt, ob das E-Auto (im Folgenden EV = electric vehicle) überhaupt CO2 einspart.

Angeführt werden dann häufig irgendwelche Kalkulationen, Studien oder Meinungspapiere, die das beweisen sollen.

Und genau hier liegt das Problem. Man muss diese Kalkulationen verstehen können, um ihre Aussagekraft und Korrektheit zu interpretieren.

Darauf möchte ich im Folgenden einmal eingehen.

Wenn man so eine Kalkulation aufstellt, die die CO2 Bilanz von EV und Verbrenner vergleicht, gibt es im Wesentlichen 4 Faktoren, die zu berücksichtigen sind:

1. Emissionen in der Batterieproduktion

2. Emissionen des Strommixes (mit dem das Fahrzeug betrieben wird)

3. Haltbarkeit der Batterie

4. Emissionen des Verbrenners

Im Folgenden mal die einzelnen Punkte im Detail:

1. Emissionen der Batterieproduktion

Es ist bekannt, dass die Produktion von Batteriezellen ein relativ energieintensiver Prozess ist.
Dieser hängt ziemlich direkt mit dem Strom zusammen, den die jeweilige Fabrik nutzt, ergo also auch mit dem Anteil an Erneuerbaren vor Ort.

Das ist ein sehr wichtiger Punkt, da dieser Anteil jedes Jahr steigt, und somit auch die Emissionen pro kWh produzierter Batteriekapazität sinken.

Das ist der 1. Punkt den man überprüfen sollte, wenn wieder irgendein Papier dem E-Auto eine schlechte CO2 Bilanz attestieren will.

Die Emissionen der Batterieproduktion liegen heute bei etwa 60-106kg CO2/kWh (IVL 2019) je nach Produktionsstandort.

Diese Zahl stammt aus dem Update einer (auch von E-Auto-Kritikern) vielzitierten Studie des schwedischen Umweltinstituts IVL.

Die ursprüngliche Studie aus 2017 sprach dabei noch von ~150-200kg CO2/kWh, bezog sich dabei aber auf ältere Studien, die teilweise über 10 Jahre alt waren.
Wir erinnern uns -> Anteil erneuerbarer Energien ist fundamental für CO2/kWh.
Vor 15 Jahren hatten wir sehr wenig EE.

Viele Kalkulationen,die zu einem schlechten Ergebnis fürs E-Auto kommen, zitieren eben diese alte Studie.
Die Autoren haben aber klar gemacht, dass diese nicht mehr dem Stand entspricht und daher das Update gemacht.

Wir haben also heute statt 150-200kg CO2/kWh nur noch 60-106kg!

2. Emissionen des Strommixes

E-Autos fahren zwar lokal emissionsfrei, was für Innenstädte super ist, aber natürlich muss auch der Strom zum Fahren produziert werden.

Der Strommix setzt sich zusammen aus den Emissionen der verschiedenen Stromquellen.

Wie auch bei der Batterieproduktion haben wir hier keinen Stillstand, sondern eine dynamische Entwicklung.

So lag der Strommix 2018 bei 474g CO2/kWh.
Jedoch 2020 bereits bei ~365g CO2/kWh.

Was heißt das?

Hat man 2018 eine Kalkulation über die CO2 Bilanz gemacht, ist diese heute bereits nicht mehr korrekt, da die Emissionen im Strommix um ~23% gesunken sind.

Wenn man heute ein E-Auto kauft, wird es gemeinsam mit dem Strommix jedes Jahr automatisch emissionsärmer.

3. Haltbarkeit der Batterie

Auch hier finden sich in vielen Kalkulationen grobe Fehler. Häufig wird angenommen, dass die Batterie nach 150.000km getauscht werden muss, das Auto aber 250.000km betrieben wird.
Gemeinsam mit zu hohen Zahlen für die Batterieproduktion errechnet man

sich hier künstlich ein noch schlechteres Bild für das E-Auto.

Aber wie lange halten Batterien denn nun?
Generell ist es so, dass Batterien für E-Autos für 1500-2000 Vollzyklen (100-0%) entwickelt werden.

Heißt: Ein Fzg mit 300km Reichweite sollte 450-600.000km halten und dann

noch zwischen 70-80% Restkapazität haben.

Das Bild des Akkus, der nach 150.000km getauscht wird ist generell einfach konstruiert und hat keine reale Basis. Selbst Hersteller geben mehr Garantie.

Der EV Rekordhalter @gem8mingen hat seine Batterie bei 668.000km tauschen lassen.

4. Verbrauch des Verbrenners mit dem verglichen wird

Auch hier gibt es einige fiese Tricks, die absichtlich oder unabsichtlich in solchen Kalkulationen zur CO2 Bilanz zu finden sind.

Ein besonders gutes Negativ-Beispiel ist dabei die Kalkulation des Hans-Werner Sinn.

Sinn rechnet eine MB C-Klasse mit 4,5l NEFZ (ein alter, sehr unrealistischer Testzyklus) und ignoriert die Produktion des Kraftstoffs komplett.

Er kommt zu dem Ergebnis: Die C Klasse verursacht 117g CO2/km.

Das ist massiv schöngerechnet.

Nimmt man sich mal reale Durchschnitts-Daten dieses Modells von der Plattform Spritmonitor zur Hand, dann verbraucht dieses Modell 6,4l/100km.

Inkludiert man zusätzlich auch noch die Produktion des Kraftstoffs, kommt man auf insgesamt 211g CO2/km bei diesem Modell. Nicht 117g.

Realistische und aktuelle Daten zu verwenden ist fundamental, wenn man eine Life-Cycle Analyse von E-Auto vs. Verbrenner macht.

Wenn ihr das nächste Mal so eine Behauptung oder Schlagzeile lest, macht euch doch kurz den Aufwand und überprüft die Quelle auf die in diesem Thread

aufgeschlüsselten Faktoren.

Die wichtigen Kennzahlen (Stand 2020) nochmal kompakt:

Batterie: 60-106kg CO2/kWh
Strom (DE): ~365g CO2/kWh
Haltbarkeit: Reichweite*1500-2000 Zyklen
Verbrenner: Spritmonitor-Verbrauch prüfen und auch prüfen, ob die Produktion inkludiert wurde.

Wirft man diese relevanten Zahlen für 2 vergleichbare Modelle nun in 2 Funktionen, werden diese sich idR irgendwo zwischen 25.000-50.000km (je nach Modell und Akkugröße/Spritverbrauch) schneiden.

Das ist der CO2-Rucksack, den das E-Auto kompensieren muss.

Über die Lebensdauer wird das EV mit heutigem Strommix CO2 im zweitstellungen t-Bereich einsparen.

Wenn ihr euch heute einen neuen PKW kaufen wollt und irgendwie finanziell und infrastrukturell ein E-Auto realisieren könnt, kauft/least ein E-Auto.
Die CO2 Bilanz ist ohne Zweifel besser!

Ich hoffe ich konnte mit diesem Thread das Thema etwas verständlicher machen.
Offene Fragen sonst gerne stellen.

Ebenso empfehle ich an der Stelle auch @AukeHoekstra und @Stefan_Hajek, die das Thema praktisch hauptberuflich behandeln und super Artikel/Threads darüber haben.

Hier noch ein kleiner Thread von mir zum Thema Kobalt und wieso wir auch hier und bei Rohstoffen allgemein keine ehrliche Diskussion führen.

Kleiner Nachtrag zu den Emissionen beim Verbrenner:

Hier habt ihr bei der Verbrennung von Diesel ~2,6kg CO2/L und Benzin ~2,3kg CO2/L.
Das ist fix und wird auch nicht gefiltert o.ä.

Für die Produktion kommen ca. 30% oben drauf.
Also:
Diesel 3,3kg CO2/L
Benzin 3,1kg CO2/L

Quellen:

1. Batterieproduktion
ivl.se/download/18.14…
(Das Update der bekannten und sehr häufig auch von Kritikern zitierten "Schwedenstudie")

2. Strommix

Hier gibts viele Quellen. Das @Umweltbundesamt gibt hier regelmäßig Zahlen heraus. Auch bei Statista zu finden.

Wen interessiert, wie der Strommix auf die versch. Erzeuger verteilt ist, kann das bei @energy_charts_d nachschauen, super Tool.

3. Haltbarkeit Batterie

Das ist eigentlich einfach allgemeiner Wissensstand, dass Li-Ion Akkus in PKWs für 1500-2000 Zyklen ausgelegt sind.

4. Emissionen des Verbrenners

Hauptquellen hier: Allgemeines Wissen wieviel CO2 bei Verbrennung von 1l Benzin/Diesel freigesetzt wird. Das ist allgemeingültig.

Quelle für die Herstellung von Kraftstoff:
Recherche von @AukeHoekstra

innovationorigins.com/en/producing-g…

Ebenfalls noch eine gute und recht aktuelle Studie, die das Thema sowohl von best-case als auch worst-case Seite beleuchtet und Einsparpotenziale je nach nationalem Strommix aufzeigt findet ihr hier:

transportenvironment.org/sites/te/files…

Full disclosure: Transport&Environment kann als Lobbyverein für Green Tech/Renewables gesehen werden.

Die Studie wurde aber bisher von keinem widerlegt und verwendet m.E. korrekte Daten. Konnte da keine Fehler finden.
Cc: @Stefan_Hajek

Habe den Thread zusätzlich auch noch als Story auf Medium zusammengefasst.

thestanceman.medium.com/warum-e-autos-…

Hier noch ein tolles Video von Engineering Explained, dass auch noch Vergleiche zu anderen Technologien wie Wasserstoff und eFuels zieht.