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Der gute alte Verbrenner scheint ausgedient zu haben. Immer wieder werden hier und da noch E-Fuels ins Spiel gebracht, die vielleicht am Ende doch lebensverlängernd wirken könnten. Aber die Vorstöße scheinen im lauten Abgesang auf den Hubkolbenmotor einfach zu verhallen und die Autoindustrie hat sich gedanklich längst von der Technik verabschiedet, die weit über hundert Jahre das Maß der Dinge war. Doch ist das Elektroauto bilanziell wirklich das Allheilmittel schlechthin, um den CO2-Ausstoß herunterzubringen? Schließlich kommt es auf den Strommix an und wer exakt rechnet, muss immerhin auch die Energie mit in seine Kalkulation einbeziehen, die bei den Produktionsprozessen anfällt – dazu gehört auch die aufzuwendende Energie, die bei der Herstellung von konventionellen Kraftstoffen anfällt. Ganz zu schweigen vom Umstand, wie sich die aktuelle Akkutechnik auf die Umwelt auswirkt, seien es Dinge wie der Abbau von Lithium oder Kobalt, der zumindest unter fragwürdigen Umweltbedingungen erfolgt. Und natürlich nicht zu vergessen, was mit den Akkus am Ende ihrer Lebensdauer passiert. 

Der Elektromotor hat gegenüber dem Verbrenner zwei handfeste Vorteile, da muss man sich nichts vormachen. Der Wirkungsgrad am Motor liegt im Falle der E-Maschine bei über 95 Prozent, während er beim Verbrenner kaum 45 Prozent überschreitet. Elektroautofahrer spüren diesen Umstand sozusagen am eigenen Leib: Wer winters die Heizung aufdreht, erlebt die Reichweite dahinschmelzen, denn es muss aus der Traktionsbatterie zugefüttert werden, während die Abwärme des Verbrenners dicke ausreicht, um es selbst bei minus fünf Grad Außentemperatur innen mollig warm zu halten. Der zweite Vorteil ist die Emissionsfreiheit der E-Maschine – der Verbrenner ist nur mit maximalem Aufwand, wie es die EU-Kommission jetzt beispielsweise für die Euro-7-Grenzwertgesetzgebung vorschlägt, wirklich nahezu vollständig von Schadstoffemissionen zu befreien. Dann allerdings wird es komplex – wie kommt die Energie in das Elektroauto und wie in den Verbrennungsmotor? Bei Wasserstoff geht besonders viel Energie für Herstellung und Infrastruktur drauf, doch dazu später mehr.

Das eng mit dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) zusammenarbeitende Forschungs-Informations-System (FIS) hat einmal herausgearbeitet, wie der CO2-Ausstoß g/km aussieht, wenn man die Herstellungsprozesse der Energieträger mit einrechnet. Hier schneidet das batterieelektrische Fahrzeug extrem gut ab, sogar unter der Berücksichtigung des europäischen Strommixes mit einem gemittelten CO2-Ausstoß Well-to-Wheel (das bedeutet: vom Bohrloch bis zum Rad) von 87 Gramm je Kilometer. Das bedeutet, wie viel Energie nötig wird von dem Moment des Kohleabbaus über die Verfeuerung bis zur Einspeisung ins Netz und zur Ankunft der Energie am Auto. Kommt der Strom aus reiner Windproduktion, sinkt der Ausstoß gar auf nur 2 Gramm je Kilometer – und ist quasi unschlagbar. Bis das Benzin oder der Dieselkraftstoff in den Tanks konventionell angetriebener Autos landet, muss viel passieren – von der Förderung des Rohöls über den Herstellungsprozess des Kraftstoffs bis zur Anlieferung zur lokalen Tankstelle. Am Ende liegt der kilometerbasierte CO2-Ausstoß in einer Bandbreite von 83 bis 164 Gramm je nach Szenario, ob man mit Biodiesel, CNG oder herkömmlichem Benzin fährt. Doch hier ist der Lebenszyklus des Fahrzeugs zunächst noch nicht mit eingerechnet.

Schnell wird klar, dass Elektroautos, deren Strom aus der Brennstoffzelle stammt, recht schlecht abschneiden müssen. Aus heutiger Sicht besteht der Vorteil des Wasserstofffahrzeugs lediglich aus der technischen Möglichkeit der schnellen Betankung. Doch genau hier liegt das CO2-Problem, denn die Wasserstofflagerung ist mit hohem Energieaufwand verbunden genauso wie der Transport, der auch etwa mit einem Drittel an Verlust verbunden ist. Außerdem wird für die Herstellung reines Trinkwasser nötig, was unter Ressource-Gesichtspunkten ungünstig ist. Das FIS ermittelt die Well-to-Wheel-Emissionen unter Berücksichtigung des europäischen Strommixes mit eher bescheidenen 196 Gramm CO2. Das liegt am Umstand, dass man zunächst einmal mit Strom beginnt, der dazu benötigt wird, um den Wasserstoff überhaupt per Elektrolyse herzustellen. Hier ist der Wirkungsgrad allerdings nicht so günstig und liegt bei lediglich knapp über 50 Prozent. Bei der Rückverstromung des Wasserstoffs am Fahrzeug, also in der Brennstoffzelle, rangiert der Wirkungsgrad zwischen 50 und 60 Prozent – Effizienz sieht anders aus. 

Entstammt der Strom für die Wasserstoffherstellung allerdings allein aus Windkraft, dreht sich die Bilanz plötzlich massiv: Jetzt werden lediglich 5 Gramm CO2 je Kilometer emittiert. Allerdings muss man ja auch mit den regenerativen Ressourcen sparsam umgehen, denn auch die sind begrenzt angesichts des hohen Strombedarfs für das ganze Land. Schaut man sich den aktuellen Markt an, scheint das Wasserstofffahrzeug eher abgehängt – das Angebot batterieelektrischer Fahrzeuge hingegen explodiert förmlich, es werden Milliardensummen investiert, die Industrie scheint sich einig zu sein. 

Allerdings muss die Frage gestellt werden, wie die Gesamtbilanz unter der Berücksichtigung der gesamten Fahrzeuglebensdauer aussieht. Diese Betrachtung ist wesentlich komplexer, da sie von ganz vielen Faktoren abhängt. Ein Forschungsprojekt der Hochschule Trier hat sich damit beschäftigt, ab welcher Kilometerlaufleistung ein Break-even beim Elektroauto erreicht wird, also wie viel das E-Auto fahren muss, um die Ökobilanz besser als bei einem Verbrenner ausfallen zu lassen. Elektroautos mit großen Akkus, also mehr als 50 kWh Kapazität, schneiden eher schlecht ab. Wird ein Fahrzeug mit Batterien in dieser Größenordnung auch noch mit Strom aus einem schlechten Mix, also vorwiegend Kohle, geladen, müsste man mindestens 310.000 Kilometer zurücklegen, um ökologisch besser dazustehen als mit einem Verbrenner. Nutzt man dagegen ein BEV (Battery Electric Vehicle) mit nur 25 kWh großer Batterie und lädt ausschließlich Windkraft, fährt man schon nach weniger als 20.000 Kilometern sauberer als mit einem Verbrenner. Genau hier liegt die Krux, denn gerade Dienstwagennutzer haben ja häufig weitere Entfernungen zu überwinden. 

Doch da wären ja auch noch die Plug-in-Hybride (PHEV). Sie leiden unter einem schlechten Ruf, was verschiedene Gründe hat. Denn erstens werden sie häufig gar nicht geladen, sodass sie nur „hybridisch“ unterwegs sind. In diesem Falle ist die Betriebsstrategie identisch mit jener eines konventionellen Vollhybrids. Das heißt, es wird der Teil an Energie in die Batterie zurückgespeist, der sonst an Wärme verloren gegangen wäre durch das Bremsen, allerdings liegt der Wirkungsgrad hier bei mageren 60 Prozent. Zweitens schleppen Hybride zwei Antriebsstränge mit sich herum, was Mehrgewicht bedeutet.

Werden sie konsequent geladen – und man kann mit modernen PHEV immerhin 50, mit manchen inzwischen sogar nahezu 100 Kilometer rein elektrisch zurücklegen, sieht die Ökobilanz gar nicht so schlecht aus. Allerdings nur, wenn über das gesamte Fahrzeugleben viele Kilometer rein elektrisch zustande kommen. Derzeit ist es so, dass als Dienstwagen genutzte PHEV, die nach WLTP-Norm mindestens 40 Kilometer rein elektrisch fahren, beim pauschal zu versteuernden Privatanteil (0,5 statt 1 Prozent) begünstigt werden. Längst arbeiten Expertenkommissionen im Hintergrund an Modellen, wie man dieses Privileg an die tatsächliche Nutzung anpassen könnte. Denkbar ist ein Monitoring-System, um die elektrische Nutzung zu erfassen und das Steuerprivileg entsprechend zu justieren. 

Wer zu Hause laden kann und, in der Garage angekommen, nur kurz das Kabel einstecken muss, fährt sicherlich eher elektrisch als Stadtbewohner, die zunächst mal eine unbelegte Ladesäule auffinden müssen. Immerhin – einhundert Kilometer Batteriereichweite dürfte für Kunden, die nicht zwingend zu den Außendienstlern gehören, einige Tage ausreichen.

Aktuell ist es bei rein batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugen so, dass die Reichweite stark von den Wetterbedingungen abhängt. Denn ist es kalt, wird Strom für die Heizung abgeführt und der Akku performt freilich schlechter. Wirklich langstreckenfähig unter komfortablen Bedingungen sind daher erst Fahrzeuge mit Akkugrößen von jenseits der 70 kWh – und die sind bilanziell eher schlecht aufgestellt. Noch. Denn die Bundesregierung möchte den Strommix ja schließlich „grüner“ machen. Und auch die Autohersteller arbeiten daran, sowohl die Herstellung ihrer Produkte effizienter zu machen, indem sie beispielsweise auch Produktionsanlagen mit regenerativ hergestelltem Strom erzeugen, als auch umweltschädliche Rohstoffe aus der Batterie zu verbannen. Es geht auch ohne seltene Erden und mit viel Recycling. Dennoch wird man in nächster Zeit mehr Zeit einplanen müssen, um seine Batterie wieder aufzuladen, als das beim Tanken der Fall ist. Insofern werden Langstreckenfahrer zu den Kunden zählen, die dem Verbrenner am längsten die Treue schwören.

Langfristig sind jedoch Entwicklungssprünge sowohl bei den Akkus als auch bei der Ladeinfrastruktur zu erwarten und dann wird auch das BEV vollends reisetauglich. Bereits in naher Zukunft werden die Autohersteller Serienmodelle auf den Markt bringen, die mit 350 kW Ladeleistung aufwarten – das bedeutete etwa hundert Kilometer Reichweitenzuwachs binnen fünf Minuten. Allerdings ist schnelles Laden auch mit Wärmeverlusten verbunden. Doch die Technik schreitet voran und wir stehen gerade am Anfang des Elektrozeitalters. Schon jetzt ist absehbar, dass innerhalb der nächsten ein bis zwei Autogenerationen Feststoffakkus zum Einsatz kommen könnten, die weniger temperaturempfindlich sind. Und auch für die noch relativ langen Ladezeiten wird es Lösungen geben. Allerdings muss, sollte der Bestand an Elektroautos stark ansteigen, wovon auszugehen ist, die Ladeinfrastruktur mächtig ausgebaut werden, damit künftige Autofahrer nicht fluchend vor belegten Ladesäulen warten werden. Eine vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur beauftragte und vom Reiner Lemoine Institut durchgeführte Studie rechnet mit nahezu 15 Millionen BEV und PHEV in Deutschland und da brauchte es über 800.000 Ladepunkte. Heute sind es gerade eimal knapp über 30.000. Es bleibt also spannend an der Front der E-Mobilität.