Für die Protagonisten der deutschen Energie- und Verkehrswende eher unbequeme Fakten präsentierte in der Karwoche ein vom renommierten Nationalökonomen Hans Werner Sinn zusammen mit dem Physikprofessor Christoph Buchal von der Universität zu Köln und Hans-Dieter Karl publizierte Studie zur CO2-Bilanz von Elektroautos. Plakatives Resultat dieser Untersuchung ist, dass auf der Basis eines Vergleichs zwischen einem Mercedes C220d und einem Tesla Model 3 der CO2-Ausstoß des Elektroautos  ein Zehntel höher und im worst case sogar 28 Prozent über dem des Diesels liegt.

Dieses ernüchternde Ergebnis ist zum einen auf den derzeitigen Energiemix für Deutschland und zum anderen auf den erheblichen Energieaufwand der Batterieherstellung für das Elektrofahrzeug zurückzuführen. So werden die für die Batterie notwendigen Materialien Lithium, Kobalt und Mangan mit sehr hohem Energieeinsatz gewonnen und verarbeitet. Hinzu kommen die CO2-Emissionen des Transports der Batterieelemente.

Die CO2-Emissionen des Nettostromverbrauchs in Deutschland berechnen die Autoren mit 550 Gramm je kWh „Steckdosenstrom“. Dieser Wert wurde auf der Grundlage von Daten der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen und des Umweltbundesamtes für 2018 kalkuliert und geht von den derzeit verfügbaren Emissionswerten für die Bruttostromproduktion in Deutschland aus. Während zum Beispiel Photovoltaik und Windkraft als emissionsfreie Form der Energiebereitstellung in die Berechnung eingehen, liegt der spezifische Emissionsfaktor für Braunkohle bei 1,36 kg/kWh. Im Ergebnis beträgt der CO2-Ausstoß für den Tesla 3 mit einem offiziellen Verbrauch von 15 kWh pro 100 km nach NEFZ nur 83 Gramm je Kilometer. Dieser Wert liegt deutlich unter den Emissionen des Dieselmotors im Mercedes 220d, der nach Herstellerangaben 117 Gramm je Kilometer ausstößt. Rechnet man für einen realistischen Vergleich die Vorkettenemissionen der Dieselerzeugung (well to tank) mit einem Fünftel hinzu, kommt man auf Emissionen in Höhe von 141 Gramm je Kilometer für den Diesel.

Allerdings fallen auch bei der Batterieproduktion erhebliche zusätzliche CO2-Emissionen an. Sinn et.al. beziehen sich auf eine aktuelle schwedische Meta-Studie aus dem Jahr 2017, die eine Bandbreite von 145 bis 195 kg CO2-Äquivalente je kWh Batteriekapazität angibt. Daraus errechnet sich für den Tesla 3 mit 75 kWh Batteriekapazität (Reichweite von ca. 500 km) ein zusätzlicher CO2-Ausstoß von 73 bis 98 Gramm je Kilometer, wenn eine Batterielebensdauer von 10 Jahren bei einer jährlichen Fahrstrecke von 15.0000 km unterstellt wird. Insgesamt liegt der CO2-Ausstoß dann bei 156 bis 181 Gramm und damit über den Emissionen des Mercedes C220d.

E-Autos kein relevanter Beitrag zur Dekarbonisierung 

Daraus schließen die Autoren, dass Elektroautos in den nächsten Jahren nur schwerlich einen Beitrag zur Reduktion des CO2-Ausstosses im Verkehr liefern dürften, während die EU im Zuge Ihrer Richtlinien zum Flottenverbrauch Elektrofahrzeuge pauschal als Nullemissionsfahrzeuge ansetzt. Dieses Ergebnis sei nur dann zu modifizieren, wenn der Anteil emissionsarmer Energie steige, was aber aus Sicht von Sinn et al. nicht plausibel ist. Als Alternative wird empfohlen, auf die Wasserstoff-Methan-Technologie zu setzen und die weitere Entwicklung generell technologieoffen zu halten.

Bis auf wenige Ausnahmen erhielt diese Studie nur beschränkte mediale Aufmerksamkeit. Hektische Abwehrgefechte lieferten allerdings das Online-Portal der WirtschaftsWoche, Focus-online und Spiegel-online. Auch das Bundesumweltministerium meldete sich zu Wort. Unter dem Titel „Ifo-Institut rechnet E-Autos schlecht – und macht dabei viele Fehler“ versuchte beispielsweise Focus-online bereits kuz nach der Veröffentlichung der Studie in einer recht detaillierten und zuweilen polemischen Argumentation, die in der Folge von zahlreichen Elektromobilitäts-nahen Informationsportalen aufgegriffen wurde, den Wissenschaftlern eklatante Fehler nachzuweisen. Auch die WirtschaftsWoche beschäftigte sich online mit dem Thema und wirft Sinn und seinen Koauotoren vor, sich, wie schon in einigen anderen „Studien“ zuvor, einfacher Tricks bedient zu haben, um Elektroautos schlecht und den Diesel schön zu reden: Also alles Unsinn, was Sinn schreibt?

Der zuständige WirtschaftsWoche-online-Redakteur Hajek arbeitet sich an vier Argumentationssträngen mit hoher Komplexität ab, bei denen sich der geneigte Leser wundert, welche Tiefe und Intensität der Recherche ein online-Portal sozusagen über Nacht bei diesem Thema entwickelt. Spontan stellt sich die Frage, welche Einflüsterer aus dem klimapolitisch-industriellen Komplex dabei wohl als Büchsenspanner assistiert haben. Doch zurück zu den inhaltlichen Punkten:

Zu Recht weist die WirtschaftsWoche auf die Tatsache hin, dass Sinn et al. für die Verbrauchswerte beider Fahrzeuge Messwerte des NEFZ und nicht des neuen Fahrzyklus WLTP oder gar Realverbrauchswerte zugrunde legen. Die Studienautoren begründen das damit, dass Angaben zum neuen Fahrzyklus zum Zeitpunkt der Erstellung der Studie nur für den Diesel zur Verfügung gestanden hätten.

Bekannt ist, dass die tatsächlichen Emissionen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren deutlich (teils bis zu 40 Prozent) über den offiziellen NEFZ-Verbrauchswerten liegen. Für den Mercedes C 220d weist ein Autotest des ADAC aus dem September 2018 einen Durchschnittsverbrauch von 5,2 Litern Diesel pro 100 Kilometer aus (offiziell 4,4 l). Dies entspricht CO2-Emissionen in Höhe von 139 Gramm/km. Mit dem Aufschlag für die Vorkette lägen die Gesamtmissionen dann bei rund 166 Gramm/km. Damit wäre der Tesla nur im Worst Case-Szenario ungünstiger als der Diesel. Es ist allerdings damit zu rechnen, dass auch der Realverbrauch des batterieelektrischen Autos vom Normverbrauch nach oben abweicht. Bereits ab einer Abweichung von 12 Prozent beim Elektrofahrzeug wäre der Diesel auch im best case wieder im Vorteil.

Wie lange hält die Batterie?

Sehr detailliert argumentiert der WirtschaftsWoche-Artikel, dass die wirtschaftliche Nutzungszeit der Batterie viel zu niedrig angesetzt sei (10 Jahre mit 150.000 km). Nach Einschätzung der von der WirtschaftsWoche benutzten Quellen sei eine 10 mal längere Lebensdauer realistisch.

In der Tat wird die angenommene Lebensdauer einer Batterie von Sinn et al. nicht explizit begründet. Eine jährliche Fahrleistung von 15.000 km scheint allerdings im oberen realistischen Bereich angesichts der Durchschnittsfahrleistungen in Deutschland und eher zugunsten des Elektrofahrzeugs gerechnet. Ob eine Batterie im Realbetrieb auf Deutschlands Straßen wirklich länger als 10 Jahre hält, lässt sich nicht abschließend beantworten Es gibt gute Gründe, hier eher vorsichtig zu rechnen. In jedem Fall erhöhen die Emissionen der Batterieproduktion transitorisch den CO2-Ausstoß, während die Emissionen der Dieselverbrennung erst später anfallen.

Weiterhin wird in der Kritik bemängelt, dass der Diesel Bauteile benötige, die beim Batteriefahrzeug nicht anfielen und deren Produktion den CO2-Rucksack des konventionellen Fahrzeugs erhöhe; Zitat: „Ein Trick, der schon in ähnlichen „Studien“ angewandt wurde.“

Mit diesem Thema setzen sich Sinn et al. in ihrer Studie allerdings dezidiert auseinander und weisen darauf hin, dass umgekehrt für das Batteriefahrzeug viele Zusatzbauteile benötigt werden, die weltweit beschafft werden müssten. Sie beziehen sich dabei auf Daten des klimapolitisch recht unverdächtigen Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg.

Zuletzt meint WirtschaftsWoche-Autor Hajek den Autoren einen Fehler nachzuweisen, indem er auf die Annahmen zu den spezifischen Emissionsfaktoren verweist: „Beim Stromaufwand für das Fahren des Tesla schließlich berechnet Sinn CO2-Emissionen, die um satte 16 Prozent höher liegen als die offiziellen Zahlen des Umweltbundesamtes. Warum weiß man nicht, aber auch das verschlechtert natürlich die Bilanz des Elektroautos, ist ohne wissenschaftliche Grundlage und öffnet Spekulationen Tür und Tor.“

Der Unterschied zwischen brutto und netto

Das ist nunmehr nachweislich falsch und reine Polemik. Sinn und seine Koautoren berechnen sehr dezidiert die Emissionsfaktoren auf Basis der Daten des Umweltbundesamtes. Das Problem ist lediglich, dass Hajek nicht bemerkt oder bemerken will, dass für den Vergleich der Emissionsfaktoren der Nettostromverbrauch („Strom aus der Steckdose“) relevant ist und nicht die Bruttogröße. Für 2018 schätzt das Umweltbundesamt selbst zuletzt den Emissionsfaktor des inländischen Stromverbrauchs auf 517 Gramm/kWh.

Insgesamt ändert diese zum Teil völlig unsachliche Kritik nichts an der Tatsache, dass es um die Klimabilanz von batterieelektrischen Fahrzeugen nicht zum Besten bestellt ist. Die von WirtschaftsWoche-Autor Hajek mehrfach gegen Sinn ins Feld geführte Studie des Fraunhofer ISI-Instituts rechnet nämlich selbst im Basisszenario mit einem Absinken der spezifischen CO2-Emissionen der Elektrizität von über 500 auf nur noch 347 Gramm je kWh bis 2030. Die postulierten Einsparungen des Elektroautos (28 Prozent gegenüber einem Oberklassewagen Diesel und bis zu 42 Prozent gegenüber einem Kleinwagen Benziner) werden zu einem wesentlichen Teil einkassiert, wenn man dieser Prognose skeptisch gegenübersteht, worauf noch näher einzugehen sein wird.  Und das ICCT bezieht seine Aussage über die Vorteilhaftigkeit batterieelektrischer Fahrzeuge primär auf die EU insgesamt. Für Deutschland wird relativ klar festgestellt, dass die Lebenszyklusemissionen (für 150.000 Kilometer) für die effizientesten konventionellen Fahrzeuge niedriger liegen als für Elektrofahrzeuge. Anders sieht es zum Beispiel in Norwegen und Frankreich aus, wo elektrische Energie im Wesentlichen emissionsfrei produziert wird.

Damit sind wir auch beim Knackpunkt der Sinn-Studie, der Frage nach dem Strommix in Deutschland beziehungsweise der marginalen Nutzung von Stromkapazitäten durch Elektroautos. Um diesen Punkt zu verstehen, muss man wissen, dass der Stromsektor in der EU vollumfänglich dem europäischen Emissionshandelssystem EU-ETS unterliegt. Die Treibhausgasemissionen sind in diesem System nach oben gedeckelt; dieser Deckel ("Cap") wird bis 2030 jährlich abgesenkt, so dass dann die Emissionen im System rund 40 Prozent unter denen von 1990 liegen werden.

Das Problem woanders hin verlagern

Damit wäre das Thema eigentlich erledigt, und es ist ohne Relevanz, ob gerade Braunkohlenstrom aus der Lausitz, französischer Atomstrom oder Strom aus einer Windkraftanlage in der Eifel die Batterie eines Pkw aufgeladen hat. Die zusätzliche Nachfrage nach (sauberem) Strom aus der Elektromobilität wird die Preise der Emissionszertifikate steigen lassen und andere, schmutzigere Verwendungen auspreisen und aus dem Markt verdrängen. Insgesamt wird das Emissionsziel von minus 40 Prozent erreicht werden, wen man einmal von den angesparten, in der Vergangenheit nicht genutzten Zertifikaten absieht. So weit die reine Lehre. 

Sinn und seine Ko-Autoren weisen allerdings darauf hin, dass ein massiver Einstieg in die Elektromobilität in den nächsten Jahren (angedacht sind bis zu 10 Millonen elektrische Pkw im Jahre 2030, das heißt fast ein Viertel der Fahrzeugflotte) die Verhältnisse  auf dem Strommarkt auf den Kopf stellen wird, zumal im Jahr 2022 die letzten Atomkraftwerke abgeschaltet sein werden und die Kohlekommission gerade beschlossen hat, in dem genannten Jahr erste Kohlekraftwerke stillzulegen.

Sehr dezidiert rechnen sie vor, dass ein entsprechender Ausbau der Erneuerbaren, der auch noch den Bedarf seitens der Elektromobilität abdeckt, bis 2030 kaum möglich erscheint. Daher erwarten die Autoren, dass die Politik einknicken und den geplanten Zeitpfad der Absenkung der Emissionszertifikate kippen wird. In jedem Fall ist sich die Politik wohl nicht bewusst, dass man mit derartigen partialanalytischen Optimierungen nicht weiterkommt und durch den massiven Ausbau der Elektromobilität ein Problem lediglich in einen anderen Sektor verlagert wird. Vor diesem Hintergrund sind auch die von der Nationalen Plattform Mobilität in ihrem Zwischenbericht zum Klimaschutz genannten Einsparpotentiale im Verkehr (15 bis 23 Millionen Tonnen  bei bis zu 10,5 Mllionen elektrischen Fahrzeugen) lediglich ein Geschäft zu Lasten Dritter, nämlich des Stromsektors.

Volatilität von Wind und Sonne bremst Öko-Strom aus

Dass eine Steigerung des Anteil der Energieträger Wind und Solar über 30 Prozent hinaus (heute rund 25 Prozent bezogen auf die Bruttostromproduktion) ohne Pufferung durch konventionelle Anlagen wegen der Volatilität und absehbarer überschießender Spitzenlasten kaum möglich ist, hat Hans Werner Sinn schon an anderer Stelle überzeugend nachgewiesen ( "Buffering Volatility: A Study on the Limits of Germany’s Energy Revolution", European Economic Review 99, 130 - 150). Zum einen benötigen Wind- und Solaranlagen bereits heute konventionelle Kraftwerke, die immer zur Verfügung stehen müssen, um die Stromversorgung zum Beispiel in der Nacht oder bei Windstille sicherzustellen.

Ungeachtet der von der Kohlekommission propagierten Ausstiegsphantasien müssen konventionelle Kraftwerkskapazitäten auch in Zukunft in erheblichem Maße vorgehalten werden, wenn man eine sichere und stabile Energieversorgung in Deutschland garantieren will. Es müssen sogar zusätzliche konventionelle Kapazitäten geschaffen werden, sobald der Ausstieg aus der Atomkraft erfolgt ist und wenn mehrere Millionen Elektroautos mit Strom betankt werden sollen. Dies können zwar auch Gaskraftwerke mit geringeren spezifischen Emissionen sein; wie Sinn et al. konstatieren, steht es aber „in den Sternen“, ob die benötigten Gaskraftwerke tatsächlich auch gebaut werden.

Hinzu tritt die mit einem weiteren Ausbau der Wind- und Photovoltaikanlagen sich verschärfende Problematik der überschießenden Volatilität. Sinn und seine Koautoren legen überzeugend und allgemeinverständlich dar, dass mehr und mehr nicht nur die Phasen der Flaute, sondern auch die überschießenden Stromspitzen ein Problem für das Energieversorgungssystem darstellen. Da auch in Zukunft keine realistischen Speicherkapazitäten bereitstehen, um die Schwankungen im Jahresverlauf zu überbrücken, bleibt als einzige Möglichkeit, überflüssigen Strom als Wasserstoff zu speichern oder gegebenenfalls auch weiter zu Methan zu verarbeiten, was allerdings mit hohen Verlusten hinsichtlich des Wirkungsgrads verbunden ist. Trotzdem empfehlen die Autoren Brennstoffzellenfahrzeuge, die Wasserstoff nutzen oder Gasmotoren als Alternativen zum batterieelektrischen Auto, wenn man das Auslaufen der Nutzung fossiler Brennstoffe als politisch gegeben hinnimmt. 

Elektroautos sind keine Nullemissionsfahrzeuge

Was bleibt als Fazit festzuhalten: Sinn und seine Koautoren präsentieren eine Modellrechnung, die zeigt, dass auf der Basis eines Vergleichs zwischen einem Mercedes C220d und einem Tesla Model 3 der CO2-Ausstoß des Elektroautos ein Zehntel und im Extremfall 28 Prozent über dem des Diesels liegt. Eine Vergleichsrechnung, die sich nur auf zwei Fahrzeuge bezieht, die auch nicht wirklich repräsentativ für den Gesamtmarkt sind, hat zunächst nur einen begrenzten Aussagewert. Man kann auch kritisch anmerken, dass die Autoren für den Vergleich der Fahrzeuge die Verbräuche nach dem veralteten NEFZ-Zyklus herangezogen haben, der den Realverbrauch vor allem für den Mercedes C 220d merklich unterschätzt. Außerdem ergeben sich bei der Batterieproduktion in Zukunft möglicherweise CO2-Einsparpotentiale, welche sich in den heute vorliegenden Zahlen noch nicht widerspiegeln.

Die Reaktionen zeigen aber, dass die Autoren ins Schwarze getroffen haben. So verbreitet das Umweltministerium die frohe Kunde, dass nach einer aktuellen Studie des Heidelberger ifeu-Instituts die CO2-Bilanz eines Batterieautos im Jahr 2016 drei Prozent (irre!) besser gewesen sei als die eines Dieselautos. Da reibt man sich die Augen. Selbst wenn Sinn et al. Annahmen getroffen haben, die das batterieelektrische Auto schlechter aussehen lassen, liegen sie nicht sehr weit daneben. Und die unbequeme Wahrheit bleibt wahr: Batterieelektrische Autos sind nicht der richtige Weg zur Dekarbonisierung des Pkw-Verkehrs, solange es nicht gelingen wird, sie mit einem wesentlich größeren Anteil emissionsarmen Stroms zu betreiben.

Beschämend ist daher, dass die EU, die Nationale Plattform Mobilität und die Bundesregierung uns hier Luftbuchungen vorführen, obwohl sie es besser wissen müssten. Auch wenn Elektroautos nur 70 Prozent des Energiebedarfs eines Dieselfahrzeugs aufweisen würden, bleibt es fake, sie in der Emissionsbilanz mit Null anzusetzen und einfach zu behaupten, es könne genug grüner Strom produziert werden. Das alles ist offensichtlich nicht zu Ende und schon gar nicht vom Ende her gedacht. Dies ist die zentrale Message des Aufsatzes von Sinn et al., jenseits der plakativen Diskussion um die Emissionswerte eines Tesla 3 oder Mercedes C220d.  Angesichts des Energiebedarfs der Batterieproduktion und des absehbaren Strommixes in Deutschland ist mit einer Klimastrategie, die auf batterieelektrische Fahrzeuge setzt, kein Blumentopf zu gewinnen. Damit fällt der „Genuss ohne Reue“-Ansatz vom Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer wie ein Souffle in sich zusammen. Da auch die propagierte Verlagerung auf die Schiene nur relativ geringe CO2-Einsparungen bewirken wird, wie die Nationale Plattform verschämt feststellt, bleiben nur prohibitive CO2-Steuern oder harte regulatorische Eingriffe, um die politisch gesetzten Klimaziele im Verkehr zu erreichen: Ansonsten ist der Kaiser nackt.

Wer die Studie von Hans Werner Sinn und seinen Koautoren bis zum Ende liest, wird ein weiteres Schmankerl entdecken. Im Postscriptum stellen die Autoren fast resigniert und ganz vorsichtig die Frage, ob nicht das gesamte klimahysterische Allotria der Bundesregierung angesichts der international nicht bindenden Beschlüsse von Paris völlig zweckfrei ist. Deutschland versucht mit gewaltigen Anstrengungen zu Lasten unseres Wohlstandes CO2 zu sparen, um der Welt etwas Gutes zu tun. Da wir aber das Verhalten des Rests der Welt und insbesondere die Pläne der Anbieter fossiler Rohstoffe nicht kontrollieren können, führt unsere Enthaltsamkeit dazu, dass letztere billiger werden und eine Schwemme billigen Öls es anderen erlaubt, noch größere SUV’s zu fahren und noch häufiger um die Welt zu fliegen. Dass es nicht reicht, einfach nur das Gute zu wollen, ist auch eine unbequeme Wahrheit, die die Politik sich anhören muss.

Alexander Eisenkopf ist Wirtschaftswissenschaftler und Professor an der Zeppelin Universität Friedrichshafen.