CO2-Emission der Elektroautos

Wie viel Kohlendioxid verursacht elektrisches Fahren?

Das Elektroauto selbst hat keinen Auspuff. Der Strom, den es verbraucht, muss aber irgendwo erzeugt werden. Wie viel CO2 ein Elektroauto emittiert, hängt daher davon ab, woher der Strom kommt und wie er erzeugt wird. Aus welcher Stromquelle der Strom zum Laden der Elektroautos tatsächlich kommt, damit befasst sich unser Abschnitt „Woher der Strom zum Fahren kommt“. Dort erfahren Sie im Detail, warum das Elektroauto seinen Strom vor allem aus den Gas- und Kohlekraftwerken erhält, und nur sehr selten Ökostrom tanken kann.

Die CO2-Emission der Elektroautos findet im Kraftwerk statt

Systembedingt erhält das Elektroauto seinen Strom vor allem aus unseren Gas- und Kohlekraftwerken. Dabei verursacht die Stromerzeugung aus Kohle in etwas die 2,5-fache CO2-Emission gegenüber der Stromerzeugung aus Erdgas. Die Verbrennung von Erdgas setzt für die gleiche Strommenge deutlich weniger Kohlendioxid frei. Zudem arbeiten Gaskraftwerke effizienter. Dem gegenüber steht jedoch, dass die selbe Energiemenge in Form von Gas ein Vielfaches gegenüber der Kohle kostet, weshalb nur wenig Gas zur Stromerzeugung eingesetzt wird. MIt abnehmender Tendenz: in 2013 wurde die Stromerzeugung mit Gas kräftig zurück gefahren. In Deutschland wird daher vier mal so viel Strom aus Kohle wie aus Gas erzeugt. Die kommende Stilllegung der restlichen Atomreaktoren wird wohl mit weiteren Kohlekraftwerken beantwortet werden.

Hinzu kommt, dass neuere Kraftwerke deutlich effizienter arbeiten als Ältere. Dabei gilt aber für den verfügbaren Kraftwerkspark vereinfacht: als erstes gehen die effizientesten Kraftwerke ans Netz, und dann nach und nach die schlechteren, um den Strombedarf zu decken. Für jeden weiteren, zusätzlichen Strombedarf geht demnach das beste, noch verfügbare Kraftwerk ans Netz, weil die besseren Kraftwerke bereits unter Vollast laufen. Letztlich erhält das Elektroauto den Strom aus dem schlechtesten Kraftwerk im Netz, denn wenn man erst gar nicht mit Strom fahren würde, könnte genau dieses schlechteste Kraftwerk im Netz etwas herunter gefahren werden. Je nach dem, wie hoch der Strombedarf im Netz bereits ist, erhält das E-Auto seinen Strom von einem modernen oder alten Kraftwerk. Insgesamt dürfte es daher ganz gut hin kommen, wenn wir mit den durchschnittlichen Wirkungsgraden der Kraftwerke rechnen, wie sie vom Umweltbundesamt veröffentlicht sind:

Bild1: Kohlendioxid-Emissionen bei den jeweiligen Verbrauchswerten und Bedingungen

Setzt man das Spektrum der Verbrauchswerte der Elektroautos an, wie wir sie im Abschnitt „Energieverbrauch“ im Detail sehen (bzw. die auch die Tabelle oben enthält), ergibt sich für die CO2-Emissionen der Elektrofahrzeuge – und einem entsprechenden Dieselauto – folgende Grafik:

Bild 2: Grafische Darstellung der Bandbreite der Kohlendioxid-Emission entsprechend den Werten aus obiger Tabelle von Bild 1.

Nur wenn der Strom zum Fahren vollkommen aus Gas erzeugt würde, verursachen die Elektroautos demnach weniger Kohlendioxid als heutige Dieselfahrzeuge gleicher Kategorie. Kommt der Strom aber aus Kohle, bläst das Kraftwerk unvergleichlich mehr Kohlendioxid für den Strom zum Laden des Akkus in die Luft. Elektrisches Fahren emittiert dann weit mehr CO2 als ein Dieselauto.

Der dunkelgrüne Balken in obiger Grafik steht schließlich dafür, wie viel Kohlendioxid entstehen würde, wenn ein Elektroauto seinen Strom anteilig aus den verfügbaren Gas- und Kohlekraftwerken im Mix erhalten würde. Weil 2013 in Deutschland etwa viermal so viel Strom aus Kohle wie aus Gas erzeugt wurde, wären die Emissionen dann nicht wesentlich niedriger als aus reiner Kohlekraft.

CO2-Emissionen bei 20% Ökostrom

Solange die Elektroautos nur sehr selten regenerativen Strom erhalten, verringern sich diese Werte nicht bedeutend. Unterstellen wir trotzdem, dass das Elektroauto zu 20% der Zeit Ökostrom erhalten würde, der sogar völlig CO2-frei wäre (was auch der regenerative Strom nicht ist!), bleibt der Dieselantrieb weiterhin der umweltfreundlichere, da es den Strom aus reiner Gas-Erzeugung nicht gibt:

Bild 3: Kohlendioxid-Emission mit den Werten von obiger Tabelle aus Bild 1, wenn der Strom nur zu 80% aus der jeweiligen Stromquelle und zu 20% völlig Kohlendioxid-frei erzeugt würde. Im Vergleich dazu die Emission eines gleichwertigen Dieselautos

 

Am saubersten ist zweifellos das Fahren mit Erdgas

Geringe Kohlendioxid-Emissionen sind nur mit Gas erreichbar. Der Stromanteil, der mit Gas erzeugt wird liegt inzwischen unter 11%, Tendenz fallend, weil Gas für die Stromerzeugung im Vergleich zu Kohle einfach zu teuer ist. Aber es gibt längst die Möglichkeit, direkt mit Erdgas zu fahren. Wem niedrige Kohlendioxid-Emissionen wichtig sind, der fährt mit Erdgas. Hier ist die Auswahl an Fahrzeugen reichlich. Zudem ist die Versorgung mit Erdgas-Tankstellen ungleich besser als die Verbreitung der Stromtankstellen. Das Erdgas-Tanken geht ebenso schnell wie das Befüllen eines Kraftstofftanks. Und das Beste: die Erdgas-Fahrzeuge haben kein Reichweiten-Problem, weil sie fast alle auch mit ganz normalem Benzin fahren können. Und noch etwas: das Fahren mit Erdgas ist sogar deutlich günstiger als mit Kraftstoffen oder Strom. und die Emissionen sind völlig ungiftig, weshalb wir sogar in unseren Wohnungen mit Gas kochen können ohne uns zu vergiften.

Der Erdgas-Antrieb hat längst eine sichere Zukunft ganz im Gegensatz zum Elektroantrieb. Aber warum hat er so wenig Befürworter? Oder könnte es schlichtweg sein, dass den Unterstützern des elektrischen Fahrens bewusst ist, dass ihre Argumente vor allem Argumente für den Gasantrieb sind?

 

Lesen Sie weiter:

Woher das Elektroauto seinen Strom zum Fahren erhält

Wie viel Energie ein Elektroauto in der Praxis wirklich verbraucht

 

Quellennachweis:

Umweltbundesamt: Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990-2012. Dessau-Roßlau, 2013

Umweltbundesamt: Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990-2013. Dessau-Roßlau, 2014

Forschungsstelle für Energiewirtschaft: Basisdaten zur Bereitstellung elektrischer Energie. München

Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.: Energiemix, Berlin, 2014

5 Kommentare

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  1. Kaspar

    Warum vergleichen sie das Elektroauto unter Annahme eines reinen Fossilmixes und nicht des effektiven Strommixes? Dieser war in 2013 nämlich mit 559 g/kWh wesentlich geringer als Ihr angenommener Fossilmix mit 874 g/kWh. Quellen:

    http://de.statista.com/statistik/daten/studie/38897/umfrage/co2-emissionsfaktor-fuer-den-strommix-in-deutschland-seit-1990/

    http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/entwicklung-der-spezifischen-kohlendioxid-0

    1. Heinz Donhauser

      Antwort der Redaktion:
      Für die Kohlendioxid-Emission ist entscheidend, welchen Strom ein Elektroauto lädt, und das ist fast immer Strom aus fossilen Kraftwerken. Es wird kein Wind- oder Sonnenstrom zusätzlich entstehen, wenn ein Elektroauto an die Steckdose geht. Die ausführliche Erläuterung finden Sie hier:
      http://unverzerrt.de/elektromobilitaet/umweltvertraeglichkeit-und-emissionen-von-elektroautos/woher-der-strom-kommt/

  2. Kaspar

    Danke. Diese Erläuterung ist aber falsch, denn es ist eine willkürliche Annahme, dass Elektroautos immer „zuletzt“ ans Stromnetz angeschlossen werden. Wer soll entscheiden, dass z.B. mein Kühlschrank den anfänglichen Ökostrom bekommt, mein Elektroauto aber den zusätzlichen Fossilstrom „am Schluss“?

    Und wenn es tatsächlich so wäre, dass es eine „Reihenfolge“ der Verbraucher gäbe, dann vergessen Sie, dass hier eine Rückkoppelung entsteht: Mehr Stromverbrauch (z.B. durch Elektroautos) führt dazu, dass der Anteil an erneuerbar erzeugtem Strom ebenfalls steigen muss, und zwar über das EEG, siehe hier:

    http://www.buzer.de/s1.htm?g=eeg+2014&a=1

    Die Erneuerbaren müssen demnach bis 205 einen Anteil von 40 bis 45% und bis 2035 einen Anteil von 55 bis 60% haben. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass eine Erhöhung des Verbrauchs heute zwar kurzfristig den Fossilanteil erhöht, langfristig aber einen weiteren Ausbau der Erneuerbaren erzwingt. Anders ausgedrückt: Zusätzliche Verbraucher ändern den Strommix *nicht*, wie Sie behaupten, in Richtung fossil erzeugter Energie.

    Aber wie oben schon gesagt: Da es keine Reihenfolge der Verbraucher gibt, ist es falsch, den Elektroautos den marginal erzeugten Strom zuzurechnen. Elektroautos laden also genau wie alle anderen Verbraucher immer den aktuell produzierten Strommix.

    1. Heinz Donhauser

      Es geht nicht um eine „Reihenfolge“ oder ein „zuletzt“, sondern um ein entweder oder. Nur über die korrekte Betrachtung des Problems kommen Sie zum richtigen Ergebnis. Wenn Sie dem „Elektroauto“ das Strommix tanken lassen, wäre das in etwa so, wie wenn ich stets eine durchschnittliche Tageshelligkeit annehme: die ist hell genug, dass es keine Fahrzeugbeleuchtung braucht.

      Es gilt daher zu überlegen, woher der Strom des Elektroauto faktisch kommt bzw. kommem muss: entweder ich fahre mit Kraftstoffen ODER ich verbrauche ZUSÄTZLICHEN Strom ANSTATT dem Kraftstoff. So kommt der Stromverbrauch des Elektroautos ZUSÄTZLICH auf den Stromverbrauch oben drauf, der anfallen würde, wenn ich nicht elektrisch sondern mit Kraftstoff fahre.
      Weil sich duch die Wahl des Elektroautos statt einem Verbrennungsmotor nichts am Aufbau der Stromversorgung ändert, kann der zusätzliche Strom nur von einem regelbaren Kraftwerk quasi oben drauf erzeugt werden, indem es seine Verbrennungsleistung steigert; und genau diese zusätzliche VERBRENNUNGSLEISTUNG im Kraftwerk gilt es zu bewerten.
      Und solange bereits ein einziges Kohlekraftwerk Strom erzeugen muss (was fast immer der Fall ist), weil alle Kapazität aus regnerativer Erzeugung (und Kernkraft) bereits anderweitig ausgebucht ist, kommt der zusätzliche Strom zwangsläufig aus einem Gas- oder Kohlekraftwerk (wegen der Merit-Order fast immer aus Kohle) => und genau diesen Strom tankt dann das Elektroauto.
      Dies ist aber ausführlich auf meiner Seite unter http://unverzerrt.de/elektromobilitaet/umweltvertraeglichkeit-und-emissionen-von-elektroautos/woher-der-strom-kommt/ erläutert, worauf ich bereits in meiner letzten Antwort (siehe oben) hingewiesen habe.

      1. Kaspar

        „Wenn Sie dem “Elektroauto” das Strommix tanken lassen, wäre das in etwa so, wie wenn ich stets eine durchschnittliche Tageshelligkeit annehme: die ist hell genug, dass es keine Fahrzeugbeleuchtung braucht.“

        Das ist eine Missverständnis. Ich meinte mit „Strommix“ den Strommix zum jeweiligen Zeitpunkt, nicht den Durchschnitt über die 24 Stunden des Tages. Wer sein Elektroauto nachts lädt (oder wer seinen Kühschrank nachts laufen lässt), der tut das mit einem höheren relativen Anteil an Fossilstrom, und er tagsüber lädt (oder seine Esswaren kühlt), der tut das mit höherem Solarstromanteil. Einverstanden?

        Kommentar der Redaktion:
        Damit das Ganze nicht zu unübersichtlich wird, die Antworten der Redaktion gleich hier an entsprechender Stelle: das Rechnen mit einem Strommix dient bestenfalls einer Vereinfachung, weil meist eine Zuordnung gar nicht möglich ist: vereinfacht nutzen dann alle Verbraucher zusammen das Strommix. Für unser Problem würde diese Vereinfachung aber nur dazu helfen, die tatsächlichen Gegebenheiten zu verdecken. Das Strommix spielt für die Beantwortung unserer Frage keine Rolle, von daher auch nicht, wann welches Strommix existiert.
        Es geht hier um die Abwägung zweier Optionen: das Fahren mit Kraftstoffen oder Strom. Wir wollen beantworten, welche Option am Ende zu mehr Kohlendioxid-Emissionen führt. Da wir statt mit Strom auch mit Kraftstoffen fahren können, geht es schlichtweg darum, für die Option des elektrischen Fahrens zu beurteilen, wie sich die Kohendioxid-Emission unseres gesamten Stromerzeugungssystems verändert, wenn ich mit Strom fahre.
        Und diese Frage lässt sich ganz klar beantworten, indem man zwei Zustände in der Stromversorgung miteinander vergleicht: die Situation ohne Laden des Elektroautos mit der, wenn das Elektroauto ans Netz kommt. Wie viel CO2 fällt in der Stromerzeugung mehr an, wenn ich ein Elektorauto an die Steckdose bringe. Und dazu interessiert uns zuerst nur eine Frage: wie wird zusätzlicher Strom in unserem aktuellen Stromerzeugungspark bereit gestellt? Wir können zwar nicht sagen, von welchem Kraftwerk genau. Aber wir wissen: solange die regenerative Stromerzeugung nicht unseren gesamten Strombedarf bereitstellen kann, müssen Kohle- und Gaskraftwerke die Residuallast liefern. D.h. dann gibt es nur noch frei Kapazität bei Kohle- und Gaskraftwerken. Ergo muss der zusätzliche Strom für das Elektroauto aus einem Kohle- oder Gaskraftwerk kommen. Nachdem nach der Merit-Order-Theorie Gaskraftwerke als Letztes ans Netz gehen, kommt der Strom für das Elektroauto im Regelfall zu 100% aus einem Kohlekraftwerk. Woher auch sonst? Der Wind bläst nicht stärker, sobald ich eine Elektroauto lade.

        „Es gilt daher zu überlegen, woher der Strom des Elektroauto faktisch kommt bzw. kommem muss: entweder ich fahre mit Kraftstoffen ODER ich verbrauche ZUSÄTZLICHEN Strom ANSTATT dem Kraftstoff“

        Korrekt. Und dank der Rückkoppelung übers EEG führt das faktisch dazu, dass die Erneuerbaren stärker ausgebaut werden – der Strommix ändert sich langfristig faktisch also *nicht* in Richtung fossile, ganz im Gegenteil. Es würde mich freuen, wenn Sie dieses Mal Stellung zu diesem schon vorher erwähnten Rückkoppelungseffekt nehmen würden.

        Kommentar der Redaktion:
        Da gibt es keinen Rückkopplungseffekt mit dem EEG. Wie sollte der denn funktionieren oder wo sollte der explizit im Gesetz ausformuliert sein (was pure Planwirtschaft wäre)? Dass etwa mit jedem neuen Elektroauto zusätzliche regenerative Anlagen gebaut werden müssten? Dann wären die dadurch entstehenden Mehrkosten aber auch direkte Folge (Rückkopplung) des neuen Elektroautos und müssten diesem auch als Verursacher dieser Kosten zugeordnet werden. Und dann würden die Kosten für ein Elektroauto ins astronomische explodieren.
        Eine Implementation eines solchen Rückkopplungseffektes ins Gesetz wäre unabhängig davon eine rein politische Entscheidung (für eine totale Planwirtschaft). Trotzdem bleibt es beim gleichen Ergebnis: wenn ich zusätzliche EE-Anlagen baue, reduziere ich erst mal die CO2-Emissionen, unabhängig davon, mit was ich fahre. Solange auch dann noch ein Kohlekraftwerk am Netz ist, tankt das E-Mobil wieder den Kohlestrom, denn wenn ich auf das Laden meines Akkus verzichte, kann genau das letzte Kohlekraftwerk seine Stromproduktion reduzieren. Fahre ich wieder mit Sprit statt mit Strom, kann ich die CO2-Emission also weiterhin effektiv reduzieren, solange dadurch die Stromerzeugung in einem Kohlekraftwerk geringer ausfallen kann.

        „Weil sich duch die Wahl des Elektroautos statt einem Verbrennungsmotor nichts am Aufbau der Stromversorgung ändert“

        Das ist dank EEG eben nicht korrekt. Diese EEG-Rückkoppelung kann man erkennen, wenn man sich die Stromproduktion der letzten Jahre anschaut: Der Strombedarf ist gestiegen, aber gleichzeitig hat auch der relative Anteil an erneuerbarer Energie zugenommen (http://de.wikipedia.org/wiki/Stromerzeugung, siehe die ersten beiden Diagramme). Wenn zusätzlicher Strombedarf eine Erhöhung des fossilen Anteils mit sich führen würde, wie Sie argumentieren, dann müssten die erneuerbaren Energien doch abnehmen, einverstanden?

        Kommentar der Redaktion:
        Sie vermischen die Dinge, die nichts direkt miteinander zu tun haben. Seit wann ist die Ausgestaltung unserer Stromerzeugung abhängig davon, wie viele E-Autos gekauft werden? Lesen Sie dazu bitte auch meine Seiten hier auf unverzerrt.de zur Energiewende und dem EEG.

        „…kommt der zusätzliche Strom zwangsläufig aus einem Gas- oder Kohlekraftwerk (wegen der Merit-Order fast immer aus Kohle) => und genau diesen Strom tankt dann das Elektroauto.“

        Sie haben nach wie vor nicht erklärt, warum das der Fall sein sollte. Was unterscheidet ein Elektroauto von meinem Kühlschrank? Warum bekommt ersteres nur Kohlestrom, letzterer aber nicht?

        Lassen Sie uns folgendes Gedankenexperiment machen: Stellen wir uns vor, wir würden alle Verbraucher gleichzeitig vom Netz nehmen, und eine Nanosekunde später hängen wir sie wieder dran. Das ist natürlich technisch unmöglich, aber lassen Sie uns den Gedanken weiterspinnen. Da alle Verbraucher dann exakt gleichzeitig wieder ans Netz gehen, gibt es keine Reihenfolge der Verbraucher mehr, das heisst, dass all gleichberechtigt den aktuellen Strommix konsumieren. Einverstanden?

        Vergleichen wir nun zwei Szenarien: Das Szenario von oben, bei welchem wir um z.B. 12:00 für eine Nanosekunde alle Verbraucher vom Netz nehmen, und ein zweites Szenario, wo wir dies nicht tun. Um 11:59 sind beide Szenarien identisch. Um 12:01 ebenfalls, da alle Verbraucher schon längst wieder am Netz sind. Beim Unterbruchs-Szenario konsumieren alle den aktuellen Strommix, und beim Nicht-Unterbruch-Szenario konsumieren die Verbraucher gemäss Ihrer Theorie den Strom in der Reihenfolge, wie sie ans Netz angeschlossen wurden. Tatsächlich existiert aber kein messbarer Unterschied zwischen den Szenarien um 12:01, da die gleichen Kraftwerke und die gleichen Verbraucher am Netz sind. Dennoch unterscheiden Sie sich offenbar doch gewaltig, da die Verbraucher völlig unterschiedliche Stromzusammensetzungen verbrauchen. Erkennen Sie den Widerspruch und die Willkürlichkeit Ihrer Theorie?

        Kommentar der Redaktion:
        Ihre Szenarien haben nichts mit unserem Problem zu tun. Für den Kühlschrank gibt es keine Alternative, weil es keinen kleinen, günstigen Kühlschrank mit Verbrennungsmotor gibt (Kühlaggregate mit Verbrennungsmotor besitzen beispielsweise die Kühl-LKW).
        Für das Fahren auf der Straße besitzen wir dagegen eine Wahl, und zwar zwischen dem Fahren mit Verbrennungsmotor oder mit Strom. Und um diese Abwägung der zwei Alternativen geht es.
        Wir vergleichen für das Laden des E-Autos zwei Szenarien in der Stromversorgung: einmal das Szenario unserer Stromversorgung ohne das Laden des E-Autos und einmal das Szenario der Stromversorgung mit dem Laden des Akkus.
        Statt aber die beiden Szenarien zu beschreiben, reicht es, den Unterschied zwischen beiden Szenarien zu erkennen. Zweierlei muss ich wissen: welche Erzeugungskapazität steht überhaupt zur Verfügung und welche davon wird zum Zuge kommen (dafür dient die Theorie der Merit-Order).

        So gibt es nämlich auch ein ganz anderes Szenario, das ich nicht vorenthalten will: gibt es (bei geringem Strombedarf und günstigen Wetterbedingungen) mal mehr als genug regenerativen Strom im Netz, dann braucht es zu dieser Zeit gar keinen Strom aus fossilen Kraftwerken. Und dann würde das Elektroauto nicht mehr fossilen Strom, sondern sogar plötzlich zu 100% regenerativen Strom laden, sofern es überschüssigen regenerativen Strom gibt, der ansonsten sowieso verloren wäre. Aber diese Situation ist sehr, sehr selten.

        „Dies ist aber ausführlich auf meiner Seite unter http://unverzerrt.de/elektromobilitaet/umweltvertraeglichkeit-und-emissionen-von-elektroautos/woher-der-strom-kommt/ erläutert, worauf ich bereits in meiner letzten Antwort (siehe oben) hingewiesen habe.“

        Den Link habe ich gelesen, doch er erklärt ebenfalls nicht, warum Elektroautos sich beim Merit Order „hinten anstellen“ müssen. Zitat: „Der verfügbare regenerative Strom hat dann bereits andere Abnehmer“. Warum sollen diese „anderen Abnehmer“ nicht auch Elektroautos sein können?

        Kommentar der Redaktion:
        Für viele Elektroautos gilt an sich das Gleiche wie für ein einziges. Dabei kann ich das Ganze aber auch stückweise herunter brechen. Zuerst kann ich wieder vergleichen, wie viel weniger Kohlendioxid in der Stromerzeugung entsteht, wenn kein E-Auto benutzt würde. Von dem ausgehend muss ich mir ansehen, welches Kraftwerk für jedes nächste E-Auto den Strom erzeugen wird, bis alle Autos laden.
        In jedem Fall muss der zusätzliche Strom für ein (oder auch mehrere) Elektroauto(s) irgend woher kommen. Solange nur ein einziges Kohlekraftwerk läuft, arbeiten alle effizienteren Kraftwerke (nach der Merit-Order-Theorie) bereits an der Grenze und sind damit für das Laden der E-Autos nicht mehr verfügbar. Es steht nur noch Strom aus den verbleibenden Kraftwerkskapazitäten (ineffizientere, regelbare Kraftwerke: Kohle und Gas) zur Verfügung. Der Aufbau des Strommixes spielt keine Rolle, sondern immer nur die Frage danach, welche Kraftwerksleistung beeinflusst wird.

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