UPI 79 Ökobilanz Elektroautos
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UPI-Bericht 79

Ökologische Folgen von Elektroautos -
Ist die Förderung von Elektro- und Hybrid-Autos sinnvoll ?

Im "Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität" stellte die Bundesregierung 2009 das Ziel von 1 Million Elektroautos in Deutschland bis 2020 auf. Nach fünfeinhalb Jahren am 1. Januar 2015 ist diese Zahl erst zu 1,9% erreicht.

Angesichts dieses geringen Anteils an Elektrofahrzeugen werden häufig Forderungen aufgestellt, Elektro- und auch Hybridautos durch Kaufprämien oder Nutzervorteile zu fördern.

In einem breit angelegten Forschungsprojekt über die Umweltauswirkungen und Nebeneffekte von Elektroautos am UPI wurde untersucht, ob dies heute aus Umwelt- und Klimaschutzgründen sinnvoll ist. Auf dieser Seite werden die wichtigsten Ergebnisse dargestellt.

CO2-Emissionen durch Elektroautos

Die durch Elektroautos verursachten CO2-Emissionen liegen, anders als häufig angenommen, ungefähr auf gleicher Höhe wie bei Benzin- und Diesel-PKW. Elektroautos haben zwar am Fahrzeug selbst keine Emissionen, durch den Verbrauch von Strom verursachen sie jedoch bei der Stromerzeugung Emissionen, die ihnen zugeschrieben werden müssen. Außerdem verursachen sie bei der Herstellung einen höheren Ressourcenverbrauch als herkömmliche PKW.

Der Anteil von regenerativen Stromerzeugungsanlagen ist in der Vergangenheit zwar gewachsen, er hat aber im Wesentlichen nur den Rückgang der Kernenergie kompensiert. Der Einsatz fossiler Primärenergieträger in der Stromerzeugung, der CO2-Emissionen verursacht, ist in den letzten Jahrzehnten ungefähr gleich geblieben. Dies wird auch mittelfristig bis in das nächste Jahrzehnt ähnlich bleiben.

Mit Elektroautos können deshalb heute und in den nächsten Jahren keine CO2-Emissionen reduziert werden. Es ist sogar das Gegenteil der Fall: Elektroautos erhöhen die CO2-Emissionen. Sie führen zu einer Verkehrsverlagerung vom Öffentlichen Verkehr zum Auto, zu einer Zunahme der Autozahl und im Kontext der CO2-Gesetzgebung (Flottenemissionsgrenzwerte der EU) zu einer Kompensation der CO2-Grenzwertüberschreitungen von großen PKW.

Kompensation von CO2-Grenzwertüberschreitungen großer PKW durch Elektroautos

Die EU-Flottenemissionsgrenzwerte für die spezifische Emission pro Fahrzeugkilometer müssen von den Automobilherstellern im Durchschnitt der in einem Jahr verkauften Fahrzeuge eingehalten werden. Bei Überschreitung der Flottenemissionsgrenzwerte fallen Strafzahlungen an. Das Problem ist, dass Elektroautos nicht mit ihrer realen Emission in die Berechnung der Flottenemission eingehen, sondern mit einer juristisch definierten „Null"-Emission. Dadurch kann die Automobilindustrie mit der Emissionsgutschrift eines Elektroautos die Grenzwertüberschreitungen von mehreren SUV oder anderen großen PKW kompensieren.

Elektroautos werden deshalb von der Automobilindustrie gebraucht, um die Grenzwertüberschreitungen bei dem am stärksten wachsenden Segment (SUV, auch Geländewagen) auszugleichen und hohe Strafzahlungen vermeiden zu können.

Die nachfolgende Grafik zeigt das Prinzip der Kompensation von Grenzwertüberschreitungen bei großen PKW durch Elektroautos:
Der obere rote Balken gibt die reale CO2-Emission eines durchschnittlichen Elektroautos an. Der Wert darunter zeigt die CO2-Emission dieses Elektroautos nach gesetzlicher Festlegung (Nullemission). Aufgrund dieser definierten Nullemission resultiert eine CO2-Gutschrift für den Hersteller (grün), die dieser im Jahr 2015 zusätzlich mit dem Faktor 1,5 rechnerisch erhöhen kann (sog. „Super-Credit"). Darunter ist der im Jahr 2015 gültige CO2-Grenzwert von 130 g CO2pro km eingezeichnet (grau). Der nächste rote Balken zeigt die bei der Typenzulassung im Testzyklus NEFZ vom Hersteller ermittelte CO2-Eimssion des SUV X3 (rot). Obwohl für dieses Fahrzeug aufgrund seiner Masse ein höherer Grenzwert gilt (grau), wird dieser überschritten (rot).

Diese Grenzwertüberschreitung kann der Hersteller nun mit der CO2-Gutschrift des Elektroautos kompensieren. Wie ersichtlich, reicht die Gutschrift eines Elektroautos dabei für die Kompensation mehrerer Grenzwertüberschreitungen aus. Maßgeblich sind die durchschnittlichen CO2-Emissionen der Flotte aller neuen Pkw, die ein Hersteller produziert Die Hersteller können dabei „Emissionsgemeinschaften" bilden und müssen so nur im Durchschnitt ihrer Emissionsgemeinschaft den Flottengrenzwert einhalten.

 

Weitere Auswirkungen von Elektroautos

Daneben entstehen durch Elektroautos weitere, bisher nicht gelöste Probleme:

Elektroautos können normale Autos bisher noch nicht vollwertig ersetzen (beschränkte Reichweite, lange Ladedauer der Batterien). 43% der Käufer von Hybrid-PKW und 59% der Käufer von Elektroautos nutzen diese deshalb als zusätzlichen PKW, nur etwa die Hälfte der Käufer schafft nach dem Erwerb einen anderen PKW ab. Elektroautos führen deshalb zu einer Verschärfung des Stellplatzproblems in Städten. Der erhöhte Ressourcenverbrauch durch die Zunahme der Fahrzeugzahl ist bisher in keiner Öko-Bilanz oder Szenarienberechnung von Elektroautos berücksichtigt.

Während Benzin- und Diesel-PKW über die Mineralölsteuer zumindest einen Teil ihrer Infrastrukturkosten finanzieren, tragen Elektrofahrzeuge keine Kosten der Straßeninfrastruktur, da auf Strom keine Mineralölsteuer erhoben wird. Elektroautos haben zwar höhere Anschaffungskosten und damit Fixkosten, liegen aber bei den fahrleistungsabhängigen Betriebskosten bei weniger als der Hälfte im Vergleich zu normalen PKW und öffentlichen Verkehrsmitteln.


Änderung des Verkehrsverhaltens durch Elektroautos

Durch die deutlich niedrigeren fahrleistungsabhängigen Kosten kommt es sowohl zu einer Neu-Induktion von Verkehr als auch zu einer Verkehrsverlagerung vom ÖV zum MIV, was schwerwiegende ökologische (Zunahme von Flächenverbrauch, CO2-Emissionen und Unfallrisiko) und ökonomische Folgen hätte (Überlastung des Straßennetzes, Zunahme der Betriebskosten und des Defizits des ÖV).

Dieser Effekt wurde zuerst in Norwegen beobachtet und beschrieben. Norwegen ist das Land mit dem höchsten Anteil an Elektroautos, inzwischen sind rund ein Viertel der Neuwagen Elektroautos. Besitzer von Elektroautos nutzen auf dem Weg zur Arbeit in Norwegen deutlich häufiger das Auto als Öffentliche Verkehrsmittel, das Fahrrad oder die eigenen Füße. Besonders interessant ist ein Vorher-Nachher-Vergleich des Einflusses des Kaufs eines Elektroautos auf das Nutzerverhalten. Nach Anschaffung eines Elektroautos ging die Nutzung des ÖPNV in Norwegen bei den Fahrten zur Arbeit um über 80% zurück.


 Höheres Unfallrisiko für Fußgänger und Fahrradfahrer durch Elektro- und Hybridautos

Ein weiterer bisher zu wenig beachteter Aspekt ist das Unfallrisiko durch Elektroautos. Fußgänger und Fahrradfahrer orientieren sich im Verkehrsgeschehen neben dem Sehsinn auch unbewusst durch das Gehör, um herannahende Fahrzeuge oder Beschleunigungen von Fahrzeugen zu erkennen. Elektro- und Hybridfahrzeuge im Elektromodus verursachen im Gegensatz zu normalen Autos fast keine Motorgeräusche und sind im Stadtverkehr, besonders bei Geschwindigkeiten unter 35 km/h, kaum oder gar nicht hörbar. Dies erhöht das Unfallrisiko im Stadtverkehr. Eine Untersuchung aller Unfälle mit Hybridautos in 12 Bundesstaaten der USA in den Jahren 2000 – 2006 durch. Hybridautos hatte das Ergebnis, dass Hybridautos Fußgänger 44% stärker gefährden als normale PKW (siehe Tabelle). Das Unfallrisiko für Fahrradfahrer ist durch Hybridautos sogar um 72% erhöht. Die Risikoerhöhung zeigte sich dabei nur bei Geschwindigkeiten im Stadtverkehr, bei höheren Geschwindigkeiten dominiert das Rollgeräusch, das sich zwischen Elektro- und Verbrennungsantrieb nicht unterscheidet. Hybridautos fahren im Stadtverkehr in der Regel elektrisch. Die Ergebnisse sind deshalb auf Elektroautos übertragbar.

Unfallopfer

Erhöhung der Unfallzahl durch Hybrid-PKW im Vergleich zu normalen PKW

Fußgängerunfälle

+ 44%

Fußgängerunfälle <35 mph (48 km/h)

+ 53%

Fußgängerunfälle >35 mph (48 km/h)

0%

Fahrradunfälle

+ 72%

Tabelle: Erhöhung des Unfallrisikos durch Hybrid-Autos (Auswertung aller Unfälle mit Hybridautos in 12 Bundesstaaten der USA in den Jahren 2000 – 2006)
 

Wo ist Elektromobilität sinnvoll ?

E-Mobilität ist heute sinnvoll bei

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schienengebundenem öffentlichem Verkehr (keine Speicherung des Stroms notwendig, geringe Rollreibung Stahl-Stahl, geringer Flächenbedarf)

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Pedelecs (geringe Masse, Unterstützung der Muskelkraft, Ausdehnung des Einsatzbereichs des flächen- und ressourcensparenden Fahrrads)

Bei Elektroautos dagegen bestehen neben den technischen Problemen in Deutschland aus ökologischer Sicht heute noch gravierende Nachteile, die in der Studie näher erläutert werden..

Langfristig könnten Elektroautos eine wichtige und auch ökologisch sinnvolle Rolle im Verkehrsgeschehen spielen, wenn diese Probleme gelöst werden. Dazu müssen folgende Voraussetzungen geschaffen werden::

Erst wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, führen Elektroautos nicht mehr zu einer Verschärfung, sondern zu einer Verringerung von Umweltproblemen. Solange diese Voraussetzungen nicht erfüllt sind, führt die Förderung oder Subventionierung von Elektroautos zur Zunahme der CO2-Emissionen und damit zum Gegenteil des Beabsichtigten.

Das nachfolgende Bild zeigt für den Durchschnitt der PKW-Neuzulassungen in Deutschland 2001 bis 2014 die Entwicklung verschiedener technischer Parameter, von denen der Treibstoffverbrauch und damit die Höhe der -Emissionen abhängen. Die Höchstgeschwindigkeit lag im Jahr 2014 um 4,9% höher als 2001, das Leergewicht der Fahrzeuge um 10,7% und die Motorleistung um 22,8%. Trotzdem ging die aus Prüfstandmessungen mit dem NEFZ-Zyklus ermittelte spezifische CO2-Emission seit 2001 um 26% zurück ! (in Grafik untere rote Linie „behauptete CO2-Emission, g/km") Allerdings wuchs im gleichen Zeitraum die Diskrepanz zwischen den Ergebnissen der Prüfstandmessungen und realer Messungen des spezifischen Treibstoffverbrauchs (und damit der CO2-Emissionen) auf +34,1% ! (obere rote Linie) Dies legt den Verdacht nahe, dass der in den Zulassungsstatistiken angezeigte Rückgang der spezifischen CO2-Emissionen und damit die rechnerische Einhaltung der EU-CO2-Grenzwerte immer mehr mit der raffinierten Ausnutzung und Optimierung technischer Möglichkeiten auf dem Prüfstand und immer weniger mit der Realität zu tun hat.

Die Einhaltung der EU-CO2-Flottengrenzwerte wird der Automobilwirtschaft in Zukunft zunehmend Probleme bereiten: die Grenzwerte werden in Zukunft gesenkt und der unrealistische Testzyklus muss in absehbarerer Zeit auf einen realistischeren Testzyklus umgestellt werden. Die Einhaltung der Grenzwerte wird zusätzlich dadurch erschwert, dass bei fast allen Automobilfirmen die Hauptwachstumssegmente aus schweren und leistungsstarken Modellen mit hohem Verbrauch und hohen CO2-Emissionen bestehen.

Die Automobilwirtschaft wird deshalb die E-Mobilität aus eigenem Interesse, auch ohne staatliche Subventionierung, weiterentwickeln, um die Möglichkeiten der Kompensation von CO2-Grenzwertüberschreitungen bei wachsenden Marktsegmenten durch Elektroautos in Anspruch nehmen zu können. Selbstverständlich versucht sie dabei im Rahmen ihrer Öffentlichkeitsarbeit und durch direkten und indirekten Einfluss auf die Politik, einen möglichst hohen Teil der Kosten der Entwicklung und Einführung von Elektroautos auf den Steuerzahler abzuwälzen.

Es ist angesichts der heute noch bestehenden ungelösten Probleme und negativen Folgen von Elektroautos jedoch nicht sinnvoll, deren Einführung von staatlicher Seite mit Subventionen oder Nutzeranreizen zu fördern.

Da in Ländern mit hohem Anteil von CO2-freiem Strom wie Norwegen mit 99% Wasserkraftanteil der Anteil von Elektroautos an den Neuzulassungen bereits über 20% liegt, muss nicht befürchtet werden, dass ohne staatliche Subventionen die Entwicklung von Elektroautos zum Stillstand käme. Die Aufgabe der Politik besteht darin, die Rahmenbedingungen so zu ändern, dass eine umweltfreundliche E-Mobilität in Zukunft möglich wird.

Sie können den UPI-Bericht 79: „Ökologische Folgen von Elektroautos - Ist die staatliche Förderung von Elektro- und Hybridautos sinnvoll ?", August 2015,  als PDF (3 MB) herunterladen.
 

Nr.  Inhaltsverzeichnis Seite
0  Zusammenfassung 2
1  Einleitung 3
2  CO2-Emissionen durch den Verkehr in Deutschland 3
3  Ökobilanz von Elektroautos 5
  3.1  Elektroautos in der Zukunft 12
  3.2  Lässt sich die Ökobilanz mit Öko-zertifiziertem Strom verbessern ? 17
  3.3  Elektroauto mit Strom aus eigener Photovoltaik-Anlage 18
4  Ele ktroautos im Kontext der EU-CO2-Gesetzgebung 19
  4.1  Das Konzept der CO2-Flottenemissionsgrenzwerte 19
  4.2  Messung der CO2-Emissionen bei der Typzulassung und reale Emissionen 21
  4.3  Die Kompensation von Grenzwertüberschreitungen 26
  4.4  Die Folgen der Kompensationslösung in der Praxis 29
  4.5  Genügt die Begrenzung der spezifischen Emission in g CO2/km ? 30
  4.6  Welche Folgen hätten 1 Million Elektroautos ? 32
  4.7  Rechtfertigung der „Nullemission" von Elektroautos durch CO2-Zertifikatehandel ? 33
5  Höhere Unfallrisiken durch Elektroautos 35
6  Rebound-Effekte durch Elektroautos 36
  6.1  Regulatorischer Rebound 36
  6.2  Finanzieller Rebound 37
  6.3  Mentaler Rebound 39
  6.4  Funktionaler Rebound 41
7  Förderprogramme für Elektromobilität 43
  7.1  Konzept eines Marktförderprogramms für Kraftfahrzeuge mit besonders niedrigen lokalen Emissionswerten" („Krüger-Konzept") 44
  7.2  Integriertes Handlungsprogramm zur Förderung der E-Mobilität in München 49
  7.3  Heidelberger Förderprogramm „Umweltfreundlich mobil" 52
8  Elektroautos in der Zukunft: Voraussetzungen 57
  8.1  Berechnung der CO2-Flottenemission mit realer statt mit „Null"-Emission 59
  8.2  Deutliche Abnahme fossiler Brennstoffe in der Stromerzeugung 59
  8.3  Vorsorge gegen eine Verkehrsverlagerung vom Öffentlichen Verkehr zum Auto 59
  8.4  Vermeidung eines Anstiegs der PKW-Zahl 60
  8.5  Vorkehrungen gegen erhöhtes Unfallrisiko 60
9  Abbildungsverzeichnis 62
10  Tabellenverzeichnis 63

 

UPI-Bericht 79: „Ökologische Folgen von Elektroautos - Ist die staatliche Förderung von Elektro- und Hybridautos sinnvoll ?", August  2015
63 Seiten,  52 Grafiken, PDF (3,2 MB)

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