Umweltsau Tesla? 17 Tonnen CO2 bei der Produktion der Akkus? Es ist komplizierter …

Eine bereits im Mai erschienene Studie des Schwedischen Umweltforschungsinstituts (IVL) im Auftrag des schwedischen Transportministeriums (Trafikverket) und der Swedish Energy Agency ist im Zuge der Diskussionen um Fahrverbote und Abgaswertemanipulationen von Dieselfahrzeugen erneut in den Fokus gerückt. Die Experten errechneten, dass es bereits bei der Produktion einer Lithium-Ionen-Batterie zu CO2-Emissionen von 150 bis 200 Kilogramm kommen könne – wohlgemerkt: pro Kilowattstunde (kWh) Batteriekapazität.

Die Studie umfasst detaillierte Erkenntnisse über die verschiedenen Fertigungsschritte und geht besonders darauf ein, welche Emissionen bei der Gewinnung und Aufbereitung der Rohstoffe sowie bei der eigentlichen Produktion der heutzutage üblichen Lithium-Ionen Batterien anfallen. Der CO2-Ausstoß, der während der Nutzung eines Elektrofahrzeugs durch die Stromerzeugung durch Kraftwerke anfallen könnte, wurde ebenso nicht in die Berechnungen einbezogen wie der CO2-Ausstoß, der bei der Fertigung des restlichen Fahrzeugs verursacht wird. Es geht allein um den Akku. Insgesamt wollen die Wissenschaftler rund 40 internationale Studien bei der Erstellung ihres Reports berücksichtigt haben.

Normalerweise verursacht die Produktion eines handelsüblichen PKW zwischen 6 und 8 Tonnen CO2. Bei Elektrofahrzeugen könnte der Wert – ohne das Akkumodul – etwas geringer ausfallen, weil fertigungsaufwendige Komponenten wie der Motorblock oder die Abgasanlage fehlen. Beim Karosserierahmen – in vielen Fällen u.a. aus Aluminium – und anderen Teilen dürften die Unterschiede hingegen marginal sein. Im günstigsten Fall kann man wohl davon ausgehen, dass für den “Rest” der Produktion eines Elektrofahrzeugs rund 5 bis 7 Tonnen CO2 anfallen, genauere Studien gibt es dazu bisher anscheinend nicht.

Dementsprechend geben die Zahlen in Ansätzen eine Auskunft darüber, mit welcher “Vorbelastung” ein Elektrofahrzeug in’s Rennen um die angebliche Umweltfreundlichkeit geht, wenn es mit einem Tachostand von 0 Kilometern ausgeliefert wird.

Update im November 2017:

• Das MIT legt neue Zahlen zum CO2-Ballast von Elektroautos vor

Tesla Model S: angeblich ~17 Tonnen CO2 für die Akku-Produktion

Umgerechnet auf die Batteriekapazitäten momentan erhältlicher Elektrofahrzeuge ergeben sich auf den ersten Blick erschreckend hohe Werte, die eine weitere Analyse der Problematik erzwingen. So führt die Produktion der Akkus für ein Tesla Model S mit einer Batteriekapazität von ~ 86 kWh nach den Berechnungen der Experten zu einem CO2-Ausstoß von rund 17 Tonnen. Die Bilanz des bisher weltweit meistverkauften Elektroautos Nissan Leaf fällt durch den wesentlich kleiner dimensionierten Akku (rund 24 kWh) besser aus. Dem elektrischen Kleinwagen der Japaner werden bis zu 5 Tonnen CO2 auf die Sollseite seiner Energiebilanz gebucht, wenn er das Werk verlässt.

Zum Vergleich: in Deutschland pendelten sich die CO2-Emission pro Kopf in den vergangenen Jahren bei rund 8 bis 10 Tonnen ein (womit wir im europaweiten Vergleich recht viel verursachen, was sich durch die Energiewende irgendwann ändern soll).

Verbrenner haben also 8 Jahre “Vorsprung”?

Legt man die ökologische Vorbelastung eines Elektrofahrzeugs allein durch die Produktion der Akkus zu Grunde, kann man errechnen, wann die CO2-Ökobilanz der Fahrzeuge ausgeglichen ist. Grob und auf der Basis von Mittelwerten zusammengefasst ergibt sich ein Bild, das vor allem für Tesla schlecht ausfällt: Mit einem handelsüblichen europäischen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor kann ein typischer Verbraucher demnach ganze 8 Jahre fahren, bevor das Auto die Umwelt so stark belastet wie die Akku-Produktion für ein Tesla Model S.

Dieser plakative und von Kritikern der Elektromobilität sicherlich willkommene Vergleich ist allerdings nur die halbe Wahrheit. Tatsächlich rückt die Studie in den Fokus, dass die von vielen Fahrern gewünschte Reichweite eines Elektrofahrzeugs ihre Kehrseite hat. Beim heutigen Entwicklungsstand der Akku- und Rekuperations-Technologien lässt sich mehr Reichweite nur über eine höhere Batteriekapazität (kWh) in den Fahrzeugen und somit zwangsläufig nur durch den Einbau weiterer Zellen realisieren. Sprich: Solange die Energiedichte der Akkuzellen nicht erhöht wird, wird man für eine Reichweite von 300, 400, 500 oder gar 600 Kilometern auf absehbare Zeit einfach mehr Akkus in die Fahrzeuge packen. Jeder dieser Akkus muss produziert werden und verursacht dabei CO2.

Nur kleine Akkus machen momentan Sinn

Dementsprechend ergibt sich eine erste überraschende Schlussfolgerung. Elektroautos machen momentan vor allem dann Sinn, wenn sie wie der Nissan Leaf, der BMW i3, der e-Golf o.ä. Fahrzeuge einen kleinen Akku haben. Bei der Produktion dieser Fahrzeuge und der “wenigen” eingebauten Akkus fällt in der Summe aller Produktionsschritte weniger CO2 an. Im Umkehrschluß machen Autos, in denen hunderte Kilogramm schwere Akku-Packs durch die Gegend gefahren werden, momentan weitaus weniger Sinn. Die Produktion dieser fahrbaren Energiespeicher verursacht derzeit so viel CO2, dass ihre Umweltbilanz erst nach Jahren ausgeglichen ist. Sehr vereinfacht ausgedrückt: Mit den Batterien eines Tesla Model S könnte man drei Nissan Leaf bestücken.

Eine zweite Schlussfolgerung wirft wiederum ein besonders gutes Licht auf Tesla. Die Kalifornier produzieren ihre Akkuzellen und -module in der sogenannten Gigafactory. Das Gebäude mit der größten Grundfläche der Welt ist mit Solarmodulen bestückt wird irgendwann mit Solarmodulen bedeckt sein, die einen nicht unerheblichen und weitgehend CO2-freien Teil der Energie zum Produktionsprozess beisteuern. Tesla kann durch diese umweltfreundliche Energiegewinnung den tatsächlich verursachten CO2-Ausstoß sicherlich reduzieren. Allerdings müsste mit einer Steigerung der Produktionskapazitäten auf 500.000 Fahrzeuge pro Jahr auch eine enorme Steigerung der Solarstromproduktion einhergehen, damit Tesla das eigene Wachstum ansatzweise auffangen kann.

Dennoch, gerade die Gigafactory steht, wenn auch in Teilen (noch) symbolisch, für eine elementare Kernaussage der Studie. Elektromobilität macht momentan nur dann Sinn, wenn auch der Produktionsprozess und die Ökobilanz aller benötigten Komponenten sachlich und nüchtern analysiert werden. Die deutschen, japanischen, us-amerikanischen und chinesischen Autobauer werden zeigen müssen, ob sie über 2nd-Use Speicher und ausgezeichnete Recycling-Prozesse hinaus auch andere Konzepte für eine möglichst energieeffiziente und CO2-neutrale Produktion ihrer Akkus haben werden.

Zur Diskussion gehört aber auch, dass der Endverbraucher eventuell Kompromisse macht, auf die ihn momentan nur wenige der allzu begeisterten Befürworter der Elektromobiltät hinweisen. Mehr Reichweite ist momentan ein “Luxus”, der noch mit einem erschreckend hohen CO2-Verbrauch für die Produktion des einzelnen Fahrzeugs erkauft wird. Das wird gerade die vermeintlichen Vorreiter – die frühen Käufer eines Model S oder Model X – nicht freuen. Sie müssen sich mit der Erkenntnis anfreunden, dass zum jetzigen Zeitpunkt die CO2-Bilanz der Akku-Produktion so mies ausfällt, dass ihnen rechnerisch jedes auf Kurzstrecken ausgelegte Hybrid-Fahrzeug mit vergleichsweise kleinem Akku im gesamtgesellschaftlichen Nutzen noch weit überlegen ist. Denn der überwiegende Teil aller Autofahrer legt täglich allenfalls Strecken von 30, 40 oder 50 Kilometern zurück, große Akkus machen in diesen Fahrzeugen gar keinen Sinn.

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Dieselstatus: Es ist komplizierter, als Viele wahrhaben wollen

In einem wesentlich größeren Kontext steht die Studie aber eigentlich für eine ganz andere Erkenntnis. Zwischen all dem Geschrei und Gezeter über schmutzige Dieselmotoren und geforderte Fahrverbote gibt es vermehrt Stimmen, die zur Sachlichkeit und Besonnenheit raten und darauf hinweisen, dass es komplexe Zusammenhänge gibt, die momentan von den besonders “lauten” Vertretern der Anti-Diesel-Fraktion totgeschwiegen oder niedergebrüllt werden.

 
Während man “Stars” seiner eigenen Kindheit wie den immer noch umtriebigen Jean Pütz vielleicht nicht unbedingt als Referenz auf einem Wissenschaftssymposium anführen möchte, befinden sich unter den Kritikern der Kritiker eine Reihe von anerkannten Fachleuten, die momentan vergleichsweise selten in den Medien zu Wort kommen. Woran das liegt, kann man vermutlich nicht pauschal klären. Aber in einigen Fällen bleibt der fade Beigeschmack, dass einige Vertreter der schreibenden Zunft früh und möglichst heftig in den Attackemodus geschaltet haben und jetzt nicht mehr zurück können. Bei wiederum anderen offenbart sich, dass sie von der Thematik keinen blassen Schimmer haben und einfach nachplappern, was gerade als Pressemeldung auf den Tisch flattert und – im besten Fall – für möglichst viel Empörung sorgen könnte.

So bringt ein Kommentator beim Spiegel seine Verwunderung über die momentan einseitige Berichterstattung wie folgt auf den Punkt:

“Warum auch immer er sich mit beherzten Halbwissen auf diese Branche eingeschossen hat die ihn indirekt selber nährt bürstet der Autor sich des Morgens mit Microplastik die Zähne, trinkt Fair Trade Kaffe welcher zu sklavenähnlichen Zuständen unter den bolivianischen Kaffebauern führt, schlüpft in seine Elastan-Ghino die seine giftige Farbe in Bangladesch bekommen hat, ebenso wie das Leder seiner Schühchen Argentinischen Urwald vernichtet und Bangladeschis Flüsse mit Chrom-6 vergiftet. Dann schwingt er sich auf sein E-Velo dessen Vortriebsunterstützung aus Hamburger Kohlekraftwerken gespeist wird, vorher noch das Haar und den Hipster Bart mit einer Kombination aus Erdölprodukt und Palmöl beschmiert geht’s rein ins Büro um künstlich eine Branche tot zu reden welche für den Wohlstand des gesamten Landes mit verantwortlich ist. Einen Wohlstand in dessen Genuss er selber genießt. Der Rest der Welt schüttelt den Kopf wie eine Nation in der Lage ist vor lauter Pseudo-Retter-Selbstherrlichkeits-Syndrom sich selbst kaputt zu reden und bereitet freudig Klagen vor auf Basis von Presseberichten die auf Vermutungen und Halbwissen stützen. Herzlichen Glückwunsch. Die Hauptsache ist das Sommerloch ist gefüllt.” Spiegel-Kommentar

Tatsächlich sorgte bereits vor rund 2 Jahren eine Dokumentation für Aufsehen, die die enormen Umweltschäden bei der Rohstoffgewinnung für moderne Technologien thematisierte. Die Macher zeigten mit erschreckenden Bildern auf, welche katastrophalen und für Jahrzehnte wirkenden Umweltschäden unsere eigene Lust auf immer “fortschrittlichere” Produkte an anderen Orten auf diesem Planeten verursacht. Da wirkt, bei allem Respekt für die Besorgnis mitteleuropäischer Stadtbewohner über Feinstaubpartikelchen an vielbefahrenen Stuttgarter Kreuzungen etwas … lächerlich? Nein, vielleicht nicht lächerlich – aber man darf sich durchaus fragen (lassen), ob wir eben immer nur das besonders dramatisch finden, was vor unserer eigenen Haustüre stattfindet und in allererster Linie daran interessiert sind, unseren eigenen Hintern zu retten. Was anderswo auf der Welt passiert, durch uns selbst – und nicht durch “die”, z.B. die bösen Autofahrer – verursacht wird, spielt – wird einfach ausgeblendet.

Erschreckend ist, mit welcher Unbekümmertheit sich heutzutage auch eine Reihe von Politikern zum Affen machte. So postete der Grünen-Politiker Cem Özdemir vor wenigen Tagen ein Video, in dem er behauptete, der schwedische Autobauer Volvo wolle ab 2019 keine Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren verkaufen. Diese Aussage ist völliger Mumpitz, das Produktportfolio der Schweden wird über das Jahr 2019 hinaus eine ganze reihe von Hybrid-Fahrzeugen beinhalten, in denen selbstverständlich ein Verbrennungsmotor eingebaut ist. Damit reagiert Volvo offenbar lobenswerterweise ganz rational auf die bereits oben erwähnte Erkenntnis, dass momentan besonders kleine, für kurze Distanzen gedachte Akkus wesentlich umweltfreundlicher als der vollständige Umstieg auf elektromobile Antriebe sind. Diese nüchterne Entscheidung macht sich allerdings nicht so gut auf kleinen Schildchen:

Was Cem Özdemir ebenfalls verschweigt: Nach den bisher vorliegenden Erkenntnissen rechtfertigen sowohl Frankreich als auch Großbritannien mit dem “Ausstieg 2040” und dem dann angeblich geltenden Verboot von Diesel-Neuzulassungen den Bau von mehreren neuen Kernkraftwerken. Allein in Großbritannien sollen schnellstmöglich 10 Atommeiler entstehen, die dann u.a. den erhöhten Stromverbrauch durch Elektrofahrzeuge decken sollen (und nebenbei noch billigen Atomstrom in die Nachbarländer exportieren). Dass ausgerechnet ein führender Politiker der Grünen den “Ausstieg 2040” völlig unkommentiert und kritikfrei für seine eigenen politischen Ziele instrumentalisiert, ist schon eine besondere Dimension. Dass Özdemir gleichzeitig “vergisst”, dass die EU in einer Übergangsphase bis 2050 von einer Verfünffachung des SO2-Ausstoßes durch Elektrofahrzeuge ausgeht, ist eigentlich nur das i-Tüpfelchen. Es ist eben Wahlkampf, wie so viele in den vergangenen Tagen treffend feststellten – und zwar auf beiden “Seiten”.

Resigniert wirkende Wissenschaftler winken aus der zweiten Reihe

Man muss es vergleichsweise kleinen Zeitungen wie den “Dresdner Neuesten Nachrichten” hoch anrechnen, dass sie den medialen Schwergewichten etwas entgegensetzen und versuchen, den besonneneren Stimmen Gehör zu verschaffen. Dort hat z.B. der Dresdner Professor und Leiter des Fraunhofer-Instituts für Verkehrs- und Infrastruktursysteme, Matthias Klingner unter anderem die problematische Beziehung zwischen Feinstaub und Stickoxiden beleuchtet und nachvollziehbar dargelegt, dass vor allem das Wetter für die Verursachung und erhöhte Grenzwerte verantwortlich ist.

Der Wissenschaftler erläutert, dass sich bis zu 40 Mikrogramm Feinstaub pro Kubikmeter Luft (der Grenzwert liegt bei 50 Mikrogramm) auf völlig natürliche meteorologische Phänomene zurückführen lassen, an denen man recht wenig ändern könne. Der Autoverkehr trage hingegen mit nur fünf bis acht Mikrogramm zur Feinstaubbelastung bei, wovon wiederum nur zwei bis vier Mikrogramm tatsächlich aus den Abgasen stammen. Der Rest werde von den Autos aufgewirbelt – unabhängig davon, ob sie mit Benzin oder Diesel angetrieben werden.

Das nach dem Dieselgipfel höhnisch und als “Sieg für die Autohersteller” bewertete Software-Update scheint unterdessen wesentlich effektiver zu sein, als von den Meisten vermutet. In einem bereits vor zwei Wochen durchgeführten Test der Zeitschrift auto motor und sport und der Messspezialisten von Emission Analytics konnte der NOx-Ausstoß einer V-Klasse mit dem neuen Update im Straßenverkehr von 506 mg pro Kilometer auf 92 mg pro Kilometer reduziert werden und fiel damit unter die Euro 6c-Grenze von 168 mg/km, die ab September 2018 für alle neu zugelassenen Fahrzeuge gilt. Auswirkungen auf die Leistung des Motors oder den Verbrauch des Fahrzeugs ergaben sich offenbar nicht, anscheinend haben die Ingenieure und Softwarentwickler der Stuttgarter einen hervorragenden Job gemacht. Das wiederum ist momentan eine sehr unpopuläre Feststellung …

Beim reichweitenstarken Focus fragt man sich unterdessen, wo denn diese ominösen 8-Liter-Tanks für den AdBlue-Harnstoff sind, auf die sich die Autohersteller angeblich in illegalen Kartellabsprachen geeinigt haben sollen. Von der (Zitat Spiegel) „Keimzelle des Abgas-Skandals“ ist nämlich weit und breit nichts zu sehen. In den Fahrzeugen der angeblich beteiligten Autohersteller befinden sich ausschließlich wesentlich größere Tanks, mit einem Volumen von bis zu 27 Litern.

Verstehen wir uns nicht falsch: Dass die Autohersteller die ihnen von europäischen (und nicht nur deutschen) Politikern weit geöffneten Hintertürchen offenbar vielfach schamlos ausgenutzt haben, ist weitestgehend unbestritten. Die eigentlich relevanten Vereinbarungen und Ausnahmeregelungen reichen zurück in das Jahr 2007. Was definitiv nicht zutrifft ist der Vorwurf, dass sich seitdem nichts getan hat. Mit der (siehe oben) im kommenden Jahr anstehenden Euro 6c-Norm verändern sich neben den CO2- auch die Stickoxid-Grenzwerte (NOx) und gerade in diesem Bereich gab es enorme Entwicklungen. ”Das NOx-Problem kann technisch als gelöst betrachtet werden”, schreibt die Wissenschaftliche Gesellschaft für Kraftfahrzeug- und Motorentechnik (WKM) in einem gemeinsamen Positionspapier von 25 deutschen Hochschulprofessoren, die sich seit Jahren an ihren Lehrstühlen mit Verbrennungsmotoren und Antriebstechniken beschäftigen. Ohnehin betonen Wissenschaftler seit Jahren, dass man die NOx-Grenzwerte nur als Marker betrachten solle, die sich allenfalls als “Sündenbock für Phantom-Schadstoffe” eignen würden.

(Zwischen)Fazit

Sowohl der Hinweis auf die nicht ganz so simple Interpretation der schwedischen Studie als auch auf die momentan recht leise kommunizierten Zusammenhänge von CO2-, NOx- und SO2-Ausstößen zeigen, dass eine Beruhigung der Diskussion in allen Bereichen dringend angebracht wäre. Zehn neue Atomkraftwerke in Großbritannien, die Rückkehr des sauren Regens in Europa durch Kohlekraftwerke oder auf Jahrzehnte verseuchte Abbaugebiete irgendwo auf der Welt sind Horror-Szenarien, die mehr oder weniger unmittelbar mit einem zu schnellen, zu hektischen, zu populistischen Umstieg auf die Elektromobilität zusammenhängen.

Bei aller Begeisterung für die Technologie sollte man sich gerade als Befürworter der elektrischen Antriebe darüber bewusst werden, dass hier enorme Herausforderungen anstehen, die nicht von heute auf morgen bewältigt werden können. Tut man das nicht, finden sich die Tesla-Fahrer von morgen in der Rolle der Diesel-Fahrer von heute: Sie werden als Umweltsäue bezeichnet – auch unberechtigterweise.