Sind E-Autos besser fürs Klima als Verbrenner?

30.03.2023 | Ja, E-Autos sind besser fürs Klima als Verbrenner – über den gesamten Lebenszyklus im Mittel gegenwärtig um etwa 25 bis 40 Prozent, je nach Fahrzeugklasse, Akkukapazität und konventionellem Vergleichsmotor. Besser fürs Klima sind Elektroautos allerdings nicht von Beginn an, im Gegenteil: sie starten mit einem CO2-Rucksack.MeinAuto.de hat sich das für Dich genau angesehen und macht in diesem Ratgeber den Vergleich zwischen Stromer und Verbrenner.

Die Stromquelle: Wichtig für die CO2-Bilanz eines E-Autos

Wichtig für die Frage, wie viel besser Elektroautos fürs Klima sind als Verbrenner, ist aber auch die CO2-Bilanz des Stroms, mit die BEVs betankt werden. Als Faustregel gilt:

• Je größer die Batteriekapazität eines Elektroautos, desto größer die CO2-Hypothek, mit der das Elektroauto seinen Lebensweg startet.
• Je sauberer der Strom, der getankt, nachgeladen wird, umso eher sind Elektroautos besser fürs Klima als Benziner und Diesel.
• Wer sein E-Auto z.B. mit dem Strom aus einer PV-Anlage lädt, verringert die THG-Emissionen auf rund ein Achtel: von 420 auf ca. 56 Gramm.

Der Zeitpunkt, ab dem eine Elektroautos besser fürs Klima ist, lässt sich allgemein deshalb nicht genau beziffern. Derzeit liegt dieser Wendepunkt meist zwischen 50.000 und 100.000 Kilometer; eher näher an ersterem Kilometerstand.In den kommenden Jahren wird sich der Zeitpunkt aber deutlich nach vorne verlagern: nicht zuletzt dank einer effizienteren Batterie-Herstellung und einer saubereren Stromproduktion.

Fest steht aber auch: Selbst Elektroautos sind nicht klimaneutral und werden das auch auf längere Sicht nicht werden. Der batterieelektrische Antrieb hat allerdings die beste CO2-Bilanz aller alternativen Antriebe.

Sind E-Autos besser fürs Klima als Verbrenner? Die Antwort im Detail

Wollen Elektroautos besser fürs Klima sein als Verbrenner, müssen sie eine bessere CO2-Bilanz, eine bessere Treibhausgas-Bilanz, aufweisen. E-Autos (BEVs) sind klimaschonender als Pkws mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Aber wie viel besser ist ihre CO2-Biland? Gibt es Bereiche, in denen sie auch schlechter ist – und ab wann ist sie besser als die der Verbrenner?

Warum E-Autos klimaschonender als Autos mit Verbrennungsmotoren sind

An wissenschaftlichen Arbeiten zu Fragen der Klimabilanz mangelt es nicht. Ihr einhelliger Tenor: Elektroautos sind besser fürs Klima als Verbrenner, weil sie – über den gesamten Lebensweg betrachtet – bereits heute eine bessere CO2-Bilanz haben. Nicht immer einig sind sich die Wissenschaftler, wie viel besser E-Autos fürs Klima sind. Der Grund: Lebenzyklus-Analysen zur CO2- bzw. Treibhausgas-Bilanz sind vielschichtig und komplex. Die Ergebnisse hängen von viel Annahmen und Details ab: den Produktions-Standorten zum Beispiel, der Größe der Autos und der Batterie, der zugrunde gelegten Vorketten, der vermuteten Laufzeit, etc.

Die Folge sind teils extreme Schwankungen in der CO2-Bilanz von Elektroautos. Begegnen lässt sich diesem Problem u.a. durch Meta-Studien; sie vergleichen die Ergebnisse mehrere Arbeiten, zeigen Unterschiede auf – und ermitteln einen guten Mittelwert. Diesen Weg wählt auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMU) in seiner Broschüre “Wie umweltfreundlich sind Elektroautos?”. Sie baut auf einer Meta-Studie des Institut für Energie und Umweltforschung in Heidelberg (Ifeu) auf.

Das Institut hat für die Stiftung “Agora Verkehrswende” 2019 die Ergebnisse von 23 Studien ausgewertet – mit folgenden Ergebnissen für eine Laufleistung von 150.000 Kilometern:

Ein Pkw der Kompaktklasse mit Benzinmotor stößt während seiner gesamten Lebenszeit heute pro Kilometer rund 230 Gramm Treibhausgase aus. Bei einem vergleichbaren Modell mit Diesel sind es ca. 210 Gramm. Die CO2-Bilanz eines Elektroautos der Kompaktklasse – mit einer angenommenen Akkukapazität von 48 kWh – ist knapp ein Drittel bzw. ein Viertel besser; konkret stellt die Studie einen Treibhausausstoß von rund 160 Gramm pro Kilometer fest. Eine Arbeit des ISI Fraunhofer kam 2019 zu ähnlichen Ergebnissen, auch für andere Fahrzeugklasse. Die Spannweite der Treibhausgas-Einsparungen eines E-Autos liegt laut ISI zwischen 28 Prozent bei einem Oberklasse-Modell mit Diesel; und 42 Prozent bei einem Kleinwagen mit Benzinmotor.

Wie groß die Schwankungsbreite der Ergebnisse sein kann, sei an dieser Stelle nur angedeutet. Die CO2-Gesamtbilanzen liegen in den in der Meta-Studie des Ifeu erfassten Arbeiten zwischen 50 und 210 g CO2 pro Kilometer. In jedem Fall aber ist die Gesamtbilanz der Treibhausgase-Emissionen eines Elektroautos verglichen mit Verbrennern eindeutig positiv. Genauere Informationen zur CO2-Bilanz von E-Autos findest Du hier. Doch wo ist das E-Auto im Vor-, wo im Nachteil?

Die Nutzungsphase: Klimabilanz am Auspuff und bei der Energiebereitstellung

Bei den Treibhaus-Abgasen direkt am Auspuff ist die Sache glasklar. Elektroautos sind lokal emissionsfrei – Benzin- und Dieselmotoren nicht. Die CO2-Bilanz eines Elektroautos am Auspuff ist damit mindestens um rund 100 Gramm pro Kilometer besser; bei stärkeren Modellen auch deutlich mehr.

Anders sieht die Treibhausgas-Bilanz für die Energiebereitstellung aus. Bei der Herstellung von Benzin werden pro Liter rund 3,1 Kilo CO2 freigesetzt, bei der von Diesel rund 3,3 Kilo. Daraus ergibt sich die Grundregel: Bei einem Benziner kann man für die Energiebereitstellung knapp ein Drittel auf die CO2-Emissionen der Abgase aufschlagen; beim Diesel ist es in Etwa ein Viertel.

Aber: Die Produktion des Stroms für Elektroautos erzeugt in Deutschland derzeit noch gut doppelt wo viel Treibhausgasemissionen. Einzelne E-Autos können zwar mit besonders CO2-armem Strom geladen werden; aus der eigenen Photovoltaik-Anlage zum Beispiel. Für die Gesamtheit der E-Autos in Deutschland ist hingegen der CO2-Ausstoß des aktuellen deutschen Strommixes entscheidend.

Das Umweltbundesamt geht davon aus, dass im Jahr 2021 in Deutschland für eine erzeugte Kilowattstunde Strom ca. 420 Gramm CO2 ausgestoßen wurden.

Was bedeutet das für die CO2-Bilanz eines Elektroautos während der Nutzungsphase?

Ein E-Auto mit einem Verbrauch von 20 kWh Strom pro 100 Kilometer stößt beim derzeitigen deutschen Strommix pro Kilometer umgerechnet 84 Gramm CO2 aus; am Auspuff selbst sind es null Gramm. Ein aktueller VW Golf emittiert mit einem 130 PS starken Benziner am Auspuff rund 110 Gramm CO2 – und zusätzlich gut 30 Gramm aus der Benzin-Herstellung. In der Nutzungsphase stößt ein Benziner pro Kilometer damit rund 60 Gramm CO2 mehr aus als ein vergleichbares Elektroauto. Mit jedem gefahrenen Kilometer wird ein E-Auto fürs Klima besser und besser.

Die CO2-Bilanz der Fahrzeug-Produktion: So entsteht der CO2-Rucksack der BEVs

Der Vorteil der Klimabilanz eines E-Autos in der Nutzungsphase ist aber auch entscheidend. Denn die Produktion eines BEVs erzeugt heute noch deutlich mehr Treibhausgase als die Herstellung der ICEVs, der Pkws mit internen Verbrennungsmotoren. Wie viel, das hat sich ebenfalls die Meta-Studie des Ifeu im Jahr 2019 angesehen; wiederum für Modelle der Kompaktklasse a la VW Golf oder ID.3.

• Die Herstellung eines batterieelektrischen Kompaktwagens mit einer Batteriekapazität von 35 kWh verursacht Treibhausgase im Ausmaß von 12.400 Kilo.
• Die Produktion eines Benziners derselben Fahrzeugklasse setzt 6.700 Kilo, die eines Diesels 6.900 Kilo frei.

Schlüsseln wir die einzelnen Fahrzeug-Komponenten auf, wird schnell klar, wer für den tieferen CO2-Abdruck des BEVs verantwortlich ist: die Batterie.

• Die Herstellung des Fahrzeugrumpfs erzeugt bei allen drei Antriebstypen 5,4 Tonnen CO2;
• die des Antriebs beim Diesel- und Benzin-Auto 1,5 bzw. 1,3, beim E-Auto knapp 1,9 Tonnen.
• Allein die Produktion der Batterie aber ist für den Ausstoß von 5,1 Tonnen CO2 verantwortlich – bei einer angenommenen Akkukapazität von 35 kWh; pro kWh sind das also 45 Kilo.

Legt man die Daten der Meta-Studie zugrunde, zeigt sich, wie groß der Einfluss der Batteriekapazität auf die CO-Bilanz von E-Autos ist. Ein VW ID.3 wird aktuell mit einer Kapazität von 58 oder 77 kWh angeboten: das wären bei 145 Kilo pro kWh – wohlgemerkt hypothetisch – 8,4 bzw. 11,1 Tonnen CO2.

Sieht man sich die einzelnen Batterie-Komponenten an, ist die Zellfertigung für mehr als die Hälfte der Treibhausgas-Emissionen verantwortlich, ein Fünftel geht auf das Konto der Kathode, des Pluspols der Batterie. Bei den Materialien verursacht Aluminium gut ein Fünftel der Batterie-Produktions-Emissionen; gefolgt Kobaltsulfat mit 14 Prozent, der Elektronik mit 13 Prozent und der Lithium-Verbindung mit 10 Prozent.

Technologischer Fortschritt

Wie lässt sich die CO2-Bilanz von Elektroautos verbessern?

Die schlechte CO2-Bilanz der E-Auto-Batterien hat aber auch ihr Gutes. Da die Batterie-Technologien – gerade verglichen mit Diesel- und Benzinmotoren – noch jung ist, lauert in der Entwicklung noch enormes Verbesserungspotential. Bis 2030 rechnet man damit, dass die Emissionen aus der Batterie-Produktion halbiert werden, auf ~70 Kilo pro kWh. Möglich wird das durch effizientere Fertigungstechniken, Fertigungsorte in Europa und neue Batterietechnologien.

Ein großes Einsparpotential liegt überdies noch in der Nutzungsphase verborgen: bei der Stromproduktion. Zurzeit werden in Deutschland knapp 50 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien gewonnen – bis 2030 sollte dieser Anteil laut Regierung auf mindestens 65 Prozent steigen: mit positiven Effekten für die CO2-Bilanz von Elektroautos. Der CO2-Ausstoß für den Strom der Elektroautos wird dann nicht mehr rund 420 Gramm CO2 pro Kilowattstunde ausstoßen, sondern nur noch 300 Gramm.

Kann ich als E-Autobesitzer direkt die CO2-Bilanz verbessern?

Auf individueller Ebene gibt es heute schon Strategien, mit denen Elektroautos noch besser fürs Klima werden.

Ökostromtarife

Eine einfache, aber wirksame Möglichkeit ist, sein E-Auto mit Strom aus einem guten Ökostromtarif zu laden. Er speist für die Strommenge, die man mit seinem BEV verbraucht, elektrische Energie ins öffentliche Netz ein, die aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Kurzum: So lässt sich beeinflussen, wie gut die CO2-Bilanz des Stroms ist, der die elektrische Energie ersetzt, die man mit seinem Elektroauto verbraucht.

Strom direkt aus PV- und Windkraftanlagen

Noch effektiver ist es, das Elektroauto mit elektrischer Energie zu laden, die direkt aus einer erneuerbaren Energie-Anlagen kommt – ohne den Umweg übers öffentliche Netz. Das können Ladestationen von Kommunen sein, die ihren Strom in Solar- oder Windpark sauber selbst erzeugen; oder Photovoltaik-Anlagen auf dem Dach eines Firmengebäudes oder Einfamilienhauses

Aber wie stark lässt sich damit die Klimabilanz des “Fahrstroms”, der elektrischen Energie für den Betrieb des BEVs verbessern?

Enorm, wie sich am Beispiel einer privaten Photovoltaik-Dachanlage zeigen lässt. Eine kleinen bis mittelgroßen PV-Anlage auf dem Dach setzt in Deutschland zurzeit rund 56 Gramm CO2 pro Kilowattstunde frei. Einfach gesagt. Diese Treibhausgas-Bilanz des Stroms aus der eigenen PV-Anlage ist 8-mal besser als die des aktuellen deutschen Strommixes. Verbraucht das eigenen Elektroautos im Mittel 25 kWh pro 100 Kilometer, kann dadurch die CO2-Bilanz der Strombereitstellung von 105 auf 14 Gramm CO2 pro Kilometer verbessern. Bei einer Fahrleistung von 150.000 Kilometer wurde sich der CO2-Ausstoß des Elektroautos dadurch in etwa halbieren. Günstig ist der selbst produzierte Solarstrom überdies. Je nach Größe produziert eine PV-Dachanlage in Deutschland den Strom derzeit mit rund 6 bis 12 Cent pro kWh.

Ab wann sind E-Autos besser als Verbrenner?

Die CO2-Emissionen der Stromproduktion und die Kapazität des Akkus haben einen enormen Einfluss darauf, wann ein E-Auto besser fürs Klima ist als ein Diesel oder Verbrenner. Der ADAC geht derzeit davon aus, dass die CO2-Bilanz eines Elektroautos irgendwo zwischen 50.000 und 100.000 Kilometer die der Verbrenner aussticht.

Das BMU rechnet in seiner Bilanz aus dem Jahr 2020 vor, dass ein kompaktes Elektroauto mit einem 48 kWh großen Batterie:

• nach ca. 60.000 Kilometern bzw. 4 Jahren besser fürs Klima ist als ein Benziner;
• und nach rund 70.000 Kilometern bzw. fünfeinhalb Jahren besser als ein Diesel- oder Erdgas-Auto.