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- Herausgeber: BoD - Books on Demand
- Kategorie: Fachliteratur
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2024
Die Bundesregierung fördert seit vielen Jahren die Elektromobilität. Durch einen Austausch der Verbrenner durch E-Autos sollen in großem Umfang CO2-Emissionen eingespart werden. Doch sind E-Autos tatsächlich klimafreundlicher? Zu dieser Frage wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche Studien erarbeitet. Diese kommen aufgrund unterschiedlicher Annahmen und methodischer Konzepte zu ganz unterschiedlichen Ergebnissen. Ob das E-Auto tatsächlich CO2 reduziert, und wenn ja, unter welchen Bedingungen, bleibt umstritten. Zentral ist dabei die Frage, ob die CO2-Emissionen nach dem Durchschnitts- oder nach dem Grenzstromansatz zu berechnen sind. Das Buch versucht, diese Frage aus volkswirtschaftlicher Sicht verständlich zu klären.
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Seitenzahl: 82
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Inhaltsverzeichnis
1 Klimafreundliche Mobilität. Geht das?
1.1 Wie klimafreundlich ist das E-Auto?
1.2 Aufbau des Buchs
1.3 Für wen ist das Buch nützlich?
2 Die CO2-Emissionen der Stromerzeugung für das E-Auto
2.1 Der CO2-Emissionsfaktor als entscheidende Größe
2.2 Eine Analogie: Trinkwasser von der Quelle oder aus dem Tiefbrunnen?
2.3 Welchen Strom beziehen Marsianer nach der Landung?
2.4 Grenzwerte bei der Kosten- und Leistungsrechnung
2.5 Bezieht die Kaffeemaschine einen anderen Strom?
2.6 E-Autos sind neue Dauerverbraucher
2.7 CO2-Emissionsfaktor. Durchschnitts- oder Marginalstromansatz?
2.8 Welcher CO2-Emissionsfaktor ist für das E-Auto richtig?
3 Durchschnitts- oder Grenzstromansatz. Wer hat recht?
3.1 So rechnen E-Auto-Befürworter
3.2 So rechnen E-Auto-Kritiker
4 Das Strommodell: Zwei Erzeuger, zwei Verbraucher und zwei Fälle
4.1 Ursache-Wirkungsbeziehungen
4.2 Das Strom-Pkw-Modell
4.3 Fossile und klimaneutrale Stromerzeuger
4.4 Bisherige und neue Stromverbraucher
4.5 EE-Strom und E-Auto. Keine Ursache-Wirkungsbeziehung!
4.6 Regelbare vs. nicht-regelbare Variablen
4.7 Fall 1: E-Autos brauchen Strom
4.8 Fall 2: EE-Strom verdrängt Fossilstrom
4.9 Mit EE-Strom Fossilstrom zurückdrängen oder E-Autos betreiben?
4.10 Der CO2-Rucksack der Batterie
5 CO2-Emissionen der Stromerzeugung in Deutschland (2018 – 2023)
5.1 Stromerzeugung
5.2 CO2-Emissionsfaktor des Stroms (Durchschnitt)
6 Szenario 1. Eine Mio. Verbrenner werden von 2023 bis 2024 gegen E-Autos getauscht
6.1 Beschreibung des Szenarios
6.2 Ausgangslage
6.3 Fall 1: E-Autos ersetzen Verbrenner. CO2-Emissionen bleiben gleich
6.4 Fall 1+2: Strom steigt mit Strombedarf der E-Autos. CO2-Emissionen sind null
6.5 Ergebnis im Überblick
7 Szenario 2. 15 Mio. Verbrenner werden von 2022 bis 2030 gegen E-Autos getauscht
7.1 Beschreibung des Szenarios
7.2 Ausgangslage
7.3 Fall 1: E-Autos laufen mit Fossilstrom, EE-Strom bleibt unverändert
7.4 Fall 2: Keine E-Autos, aber EE-Strom steigt um 36 TWh in 2030
7.5 Fall 1+2. E-Autos fahren mit EE-Strom. Fossilstrom bleibt unverändert
7.6 Ergebnisse im Überblick
8 Szenario 3. 50 Mio. Verbrenner werden von 2022 bis 2045 gegen E-Autos getauscht
8.1 Beschreibung des Szenarios
8.2 Ausgangslage. Verbrenner und E-Autos
8.3 Fall 1: EE-Strom bleibt gleich, E-Autos laufen mit Fossilstrom
8.4 Fall 2: Keine E-Autos, aber EE-Strom steigt um 120 TWh in 2045
8.5 Fall 1+2 in Kombination: Fossilstrom bleibt in 2045 gleich; EE-Strom steigt auf 100 Prozent
8.6 Ergebnisse im Überblick
9 Neue Verbraucher benötigen mehr Strom
9.1 Klimaneutralität erfordert mehr EE-Strom
9.2 Welche Verbraucher bekommen zuerst neuen EE-Strom?
9.3 Regelbare Kraftwerke werden benötigt
10 Folgerungen für die Klima- und Verkehrspolitik
10.1 Das E-Auto ist nur sinnvoll, wenn der Netzstrom klimaneutral ist
10.2 Zwei Ansätze staatlicher Förderung
10.3 Die hohen Vermeidungskosten der E-Autos
10.4 Sollte man E-Autos erst später einführen?
10.5 Was tun? Den Autobestand reduzieren, weltweit!
1 Klimafreundliche Mobilität. Geht das?
1.1 Wie klimafreundlich ist das E-Auto?
Gegenwärtig verpesten weltweit mehr als 1,3 Milliarden Pkw mit ihren Abgasen die Atmosphäre des Planeten. Allein in Deutschland emittieren rund 49 Millionen Pkw jährlich über 120 Millionen Tonnen CO2. Angesichts der bedrohlich zunehmenden Erderwärmung und der nationalen und globalen Umweltprobleme wird immer deutlicher, dass Autos mit Verbrennungsmotoren ein gravierendes Problem für das Klima darstellen.
Welchen Beitrag könnte eine Umstellung von Verbrennern auf E-Autos zur Reduzierung der CO2-Emissionen leisten? Sind E-Autos tatsächlich klimafreundlicher als Verbrenner-Autos? Und wenn ja, unter welchen Bedingungen? Wie lassen sich die CO2-Emissionen messen oder bewerten?
Viele Studien, doch kein einheitliches Ergebnis
Zu diesen Fragen wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche Studien erarbeitet. Diese kommen aufgrund unterschiedlicher Annahmen und methodischer Konzepte zu ganz unterschiedlichen Ergebnissen. Viele ermitteln signifikante ökologische Vorteile des E-Auto, wogegen andere meinen, dass E-Autos bei der gegenwärtigen Stromversorgung in Deutschland die CO2-Emissionen nicht mindern können. Gegenwärtig dominieren die E-Auto-Befürworter die Diskussion. Doch ob das E-Auto tatsächlich CO2 reduziert, bleibt umstritten. Das Buch ist der Versuch, diese Frage aus volkswirtschaftlicher Sicht sachlich richtig, verständlich und überzeugend zu klären.
Gegen heftigen Widerstand der Autobauer hat sich nach vielen Jahren heftiger Diskussion das E-Auto als technische Lösung für den motorisierten Individualverkehr durchgesetzt. Heute scheinen die Vorteile des E-Autos allgemeinhin als offensichtlich: Jeder kann weiterhin so viel fahren wie er will, jetzt halt elektrisch, ökologisch verträglich und mit gutem Gewissen. Und der Umstieg wird auch noch staatlich gefördert, weil der Gesetzgeber davon ausgeht, dass Elektrofahrzeuge über den gesamten Produktlebenszyklus klimafreundlicher als Verbrenner sind.1 Man geht davon aus, dass E-Autos im Vergleich zum Verbrenner bereits beim heutigen Kraftwerksmix effizienter seien und damit zu einer Verringerung des CO2-Ausstoßes beitragen können.2
Auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) stützt diese Ansicht. Nach einer ihrer Veröffentlichungen von 2021 liegen die Treibhausgasemissionen eines heutigen Elektrofahrzeugs der Kompaktklasse über den gesamten Lebensweg niedriger als bei vergleichbaren Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Es erzeuge gegenüber einem Benziner etwa 30 Prozent, gegenüber einem vergleichbaren Diesel etwa 23 Prozent weniger Klimagase.3
Auch das österreichische Umweltbundesamt stellt in einem Papier von 2021 fest, dass Elektroautos in allen Größenkategorien der Pkw hinsichtlich des Klimas die Nase vorn haben. Beim E-Auto ergeben sich gegenüber dem Verbrenner CO2-Einsparungen von rund 50 Prozent, wenn der durchschnittliche österreichische Strom zum Einsatz kommt. Sogar 79 Prozent, wenn das E-Auto vollständig mit Erneuerbarer Energie betrieben wird.4
Die CO2-Emissionen messen oder berechnen?
Auf der plausibel klingenden Annahme, dass das E-Auto gegenüber dem Verbrenner CO2 einspart, beruht die 2015 formulierte E-Mobilitätsstrategie der Bundesregierung. Jedoch schätzen viele Fachleute die ökologischen Vorteile des E-Autos deutlich skeptischer ein. Sie kritisieren, dass die positiven Einschätzungen der Klimabilanz nur auf der Auswahl günstiger Annahmen und Prognosen beruhen. Unstrittig ist, dass die Emissionen, die bei der Herstellung des Ladestroms der E-Autos entstehen, bei der Klimabilanz des E-Autos berücksichtigt werden müssen. Beim Verbrenner-Auto lassen sich die Abgase und die CO2-Emissionen mittels Sonde am Auspuff noch relativ einfach messen. Dafür gibt es Messvorrichtungen und standardisierte Messverfahren. Dagegen können die CO2-Emissionen der E-Autos nicht direkt gemessen, sondern anhand physikalisch-technischer Daten errechnet werden. Wie die Umstellung auf ein E-Auto auf das Klima wirkt, lässt sich nicht direkt messen, etwa als Veränderung des CO2-Volumenanteils (ppm) in der Erdatmosphäre. Dazu ist ihr Einfluss zu gering. Ein Denkfehler bei der Berechnungsmethode kann deshalb verborgen bleiben.
1.2 Aufbau des Buchs
Das erste Kapitel stellt die zentralen Fragen des Buchs vor: Wie klimafreundlich ist das E-Auto? In welchem Maße werden durch die Umstellung von Verbrenner-Fahrzeugen auf E-Autos die CO2-Emissionen des Individualverkehrs gesenkt? Unter welchen Voraussetzungen hilft das E-Auto die deutschen Klimaziele zu erreichen?
Im zweiten Kapitel geht es darum, wie die CO2-Emissionen beim E-Auto berechnet werden. Zentral ist dabei die Frage, ob der Marginalstrom- oder der Durchschnittsstromansatz das richtige Ergebnis errechnet. Da bei letzterem das E-Auto hinsichtlich Klimaneutralität doppelt so gut wegkommt wie beim Marginalstromansatz, ist es kein Wunder, dass ihn die E-Auto-Befürworter bevorzugen.
Im dritten Kapitel kommen Vertreter beider Positionen mit ihren konträren Aussagen und Zitaten zu Wort.
Im vierten Kapitel werden anhand eines einfachen Strommodells die physikalischen Grundlagen von Strom und Emissionen im Stromnetz vorgestellt. Auf der einen Seite sind die Stromerzeuger (fossile Kraftwerke und Erneuerbare Energien) und auf der anderen Seite die Verbraucher (bisherigen und neue Verbraucher, z.B. E-Auto). Diese Viererstruktur ist Basis für die Berechnung der CO2-Emissionen der E-Autos.
Das fünfte Kapitel präsentiert die Zahlen zur Stromerzeugung und CO2-Emissionen in Deutschland im Zeitraum von 2018 bis 2023. Sie bilden die Grundlage für die Berechnungen in den folgenden Kapiteln.
Das sechste Kapitel berechnet im Szenario 1 ausgehend vom Basisjahr 2022, wie durch den Umstieg von 1 Mio. Verbrennern auf E-Autos in Deutschland die CO2 in 2023 sinken würden. Es wird mit dem Marginalstromansatz gerechnet.
Das siebte Kapitel berechnet im Szenario 2 die CO2-Emissionen für zwei Fälle für den Übergang von 2022 zu 2030.
Das achte Kapitel berechnet in Szenario 3 den Pfad, wie sich die CO2-Emissionen bis zum Jahr 2045 verändern, wenn 50 Mio. Verbrenner durch E-Autos ersetzt werden. Im Jahr 2045 strebt Deutschland Klimaneutralität an.
Das neunte Kapitel behandelt die zukünftige Situation, wenn nicht nur E-Autos, sondern auch Wärmepumpen, Elektrolyseanlagen zur Wasserstoffherstellung und die Industrie einen wachsenden Strombedarf anmelden.
Im zehnten Kapitel geht es um die Folgerungen aus den vorherigen Ausführungen für die Klima- und Verkehrspolitik. Die Umstellung vom Verbrenner zum E-Auto erbringt weniger CO2-Reduktion als oft behauptet. Die Klimaziele werden nur erreicht werden können, wenn es gelingt, den Strom aus Erneuerbaren Energien massiv zu steigern. Ebenso wird die Effizienz der Energienutzung erheblich verbessert werden müssen.
1.3 Für wen ist das Buch nützlich?
Das Buch legt besonderen Wert auf die Verständlichkeit und Nachvollziehbarkeit der vorgestellten Ausführungen und Argumente. Das Thema wird in den kommenden Jahren für die Diskussion für eine nachhaltige Mobilität und Energiewende relevant bleiben.
Wichtige Zielgruppen:
Personen, die sich für die Auswirkungen von Techniken auf die CO2-Emissionen und Umwelt interessieren.
Ingenieure, die sich beruflich mit den technischen und physikalischen Zusammenhängen von Strom und CO2-Emissionen befassen.
Wirtschaftsexperten, die sich mit der volkswirtschaftlichen Bewertung der E-Mobilität beschäftigen.
Wissenschaftler, die mit der Methodik von CO2-Berechnungen zu tun haben.
Politische Entscheidungsträger in der Klima- und Verkehrspolitik, die ein tieferes Verständnis über die Methodik der Berechnung der CO2-Emissionen benötigen.
1https://www.bundesregierung.de/breg-de/schwerpunkte/umgang-mit-desinformation/faktencheck-klimakrise-1936176
2https://bmdv.bund.de/blaetterkatalog/catalogs/219176/pdf/complete.pdf, Seite 8
3 BMU: Wie umweltfreundlich sind Elektroautos? Eine ganzheitliche Bilanz, Januar 2021, S. 7
4 Umweltbundesamt Österreich. Die Ökobilanz von Personenkraftwagen. … , S. 31, https://www.umweltbundesamt.at/news210427
2 Die CO2-Emissionen der Stromerzeugung für das E-Auto
2.1 Der CO2-Emissionsfaktor als entscheidende Größe
Der CO2-Emissionsfaktor gibt an, wie viel Gramm CO2 bei der Erzeugung einer kWh Strom entsteht. Seine Größe bestimmt ganz wesentlich, ob das E-Auto gut oder schlecht für die Klimabilanz ist.
In der Werbung für das E-Auto wird gerne der Faktor „0 g CO2/km“ genannt. Die bei der Herstellung des Ladestroms für das E-Auto entstehenden Treibhausgase werden dabei ignoriert.5 In wissenschaftlicher Hinsicht ist diese Angabe nicht ernst zu nehmen. Für die ökologische Einschätzung des E-Autos werden zwei Größen für den CO2-Emissionsfaktor genannt:
Der Durchschnittsstrom-Ansatz
