10 Millionen Elektroautos bringen keine CO²-Reduktion

Elektro-Pkw konterkarieren die deutschen Klimaziele für 2030

Entsprechend der Forderung des Bundesverfassungsgerichts hat das Bundeskabinett am 12. Mai 2021 unter Federführung der Bundesumweltministerin Svenja Schulze ein überarbeitetes Klimaschutzgesetz vorgelegt. Bislang hatte die Bundesregierung Treibhausgasneutralität bis 2050 angestrebt. Nun sollen die Emissionen bis 2030 statt wie bisher um 55 Prozent um 65 Prozent sinken. Der Sektor Verkehr soll seine Emissionen bis 2030 auf 85 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente senken. Das ist fast eine Halbierung der 2019er Emissionen in Höhe von 164 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten.1 Ungefähr 60 Prozent der Emissionen des Verkehrs sind dem Pkw-Verkehr zuzurechnen. Um die Verkehrsemissionen wirksam zu reduzieren, fördert die Bundesregierung den Ausbau der E-Pkw-Flotte. Sieben bis zehn Millionen E-Autos sollen nach den Wünschen der Bundesregierung im Lauf der nächsten zehn Jahre zugelassen werden. Doch sind die damit verbundenen Hoffnungen gerechtfertigt?

Im Zentrum der Analyse steht die Frage: Welche CO2-Emissionen wird der Pkw-Verkehr in Deutschland im Jahr 2030 haben, wenn bis dahin 10 Millionen E-Autos auf den Straßen sind?

Pkw-Verkehr und Stromwirtschaft

Durch das E-Auto kommt es zu einer wechselseitigen Abhängigkeit zwischen dem Sektor Verkehr und der Stromerzeugung. Die Ökobilanz von E-Autos wird unter anderem bestimmt durch die Art und Weise, wie der Strom für das Laden ihrer Batterien hergestellt wird. Deshalb ist der Bereich Pkw-Verkehr gemeinsam mit dem Stromsektor zu betrachten.

Nebenstehende Grafik stellt die Situation von 2020 der im Jahr 2030 gegenüber nach der Einführung von zehn Millionen E-Autos. Dabei gehen wir zunächst davon aus, dass die neuen E-Pkw 1:1 Pkw mit Verbrennungsmotoren ersetzen.

Unsere Untersuchung basiert auf folgenden optimistischen Annahmen:

• 48 Millionen Pkw sind 2020 in Betrieb, deren jährliche Fahrleistung 632 Milliarden Kilometer beträgt. Wir gehen davon aus, dass das 2030 auch so ist.

• Ab 2021 werden jedes Jahr eine Million Verbrenner durch E-Autos ersetzt, so dass sich in 2030 zehn Millionen E-Autos auf deutschen Straßen befinden.

• Die Netto-Stromerzeugung von 489 Milliarden Kilowattstunden (kWh) im Jahr 2020 bleibt bis 2030 unverändert.

• Die Strommenge, die von den anderen Verbrauchern nachgefragt wird, bleibt unverändert.

• Elektroautos verbrauchen 20 kWh pro 100 Kilometer.

• 2023 erfolgt die Abschaltung der Kernkraftwerke.

• 2030 erreicht der Anteil der Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung 65 Prozent.

Energie und Emissionen 2020

Anfang 2020 waren in Deutschland laut Kraftfahrzeugbundesamt 48,25 Millionen Pkw angemeldet – davon 66 Prozent Benziner, 32 Prozent Diesel, zwei Prozent mit alternativen Antrieben einschließlich der Plug-in-Hybride. Im Jahr 2019 betrug die Fahrleistung dieser Pkw 632 Milliarden Kilometer. Jedes Fahrzeug legte im Durchschnitt 13.600 Kilometer zurück.2

2019 verbrauchten Pkw und Kombis 26.593 Millionen Liter Benzin und 20.417 Millionen Liter Dieselkraftstoff.3 Wenn ein Auto im Otto-Motor einen Liter Benzin verbrennt, stößt es etwa 2,37 Kilogramm CO2 aus. Bei einem durchschnittlichen Dieselfahrzeug sind es 2,65 Kilogramm CO2.4 Die dabei entstehenden CO2-Emissionen errechnen sich wie aus Tabelle 1 ersichtlich.

Nach einer anderen Berechnungsmethode kommt das Umweltbundesamt zum Ergebnis, dass der motorisierte Individualverkehr (Pkw und motorisierte Zweiräder) 2017 117 Millionen Tonnen CO2 verursachte. Das war ebenso viel wie 2002. Maßnahmen zur Emissionsminderung hatten keine Wirkung entfaltet.5 In dieser Studie wird darauf verwiesen, dass die spezifischen Emissionswerte inklusive der Vorkette nach Fahrzeugtyp berechnet wurden. Dies ist insofern wichtig, weil schon bei der Exploration, Gewinnung und dem Transport der Treibstoffe CO2-Emissionen anfallen („well to tank – sinngemäß für „vom Bohrloch bis zum Tank“). Da die Angaben über die Emissionen für die Jahre 2019 und 2020 nicht bekannt sind, verwenden wir für die nachfolgenden Berechnungen die Angabe des Statistischen Bundesamts aus dem Jahr 2017 mit dem Wert von 115 Mio. Tonnen CO2.6

Im Jahr 2020 wurden in Deutschland 489 Milliarden Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugt. Erneuerbare Energieträger lieferten mit 247,47 Milliarden kWh etwas über die Hälfte (Grafik 2).

Emissionen durch Stromerzeugung

Nach den Angaben des Statistischen Bundesamts lagen im Jahr 2019 die CO2-Emissionen für die Stromerzeugung in Deutschland bei 219 Millionen Tonnen CO2.7 Nach einer Mitteilung des Energieverbands BDEW vom ver-gangenen Dezember gingen in der Energiewirtschaft die Emissionen im Corona-Jahr 2020 um 15 Prozent auf 186,15 Millionen Tonnen CO2 zurück.

Die eher geringen CO2-Emissionen der erneuerbaren Energiequellen und Kernenergie vernachlässigen wir und berücksichtigen nur die CO2-Emissionen, die von den fossilen Energiequellen Gas und Kohle, die einen spezifischen Emissionsfaktor von 1,03 Kilogramm CO2 pro Kilowattstunde aufweisen. Die resultieren also aus 180 Terawattstunden (TWh) (Tabelle 2).

Für die folgenden Berechnungen wird angenommen, dass sich die anteilige Zusammensetzung innerhalb der Gruppe der fossilen Energieträger (Stein-, Braunkohle und Gas) bei der Stromerzeugung gegenüber 2020 nicht ändert.

Energie: Der Betrieb der 48 Millionen Verbrenner führt zu CO2-Emissionen in Höhe von 115 Millionen Tonnen. Zusammen mit den CO2-Emissionen für die gesamte Stromerzeugung in Höhe von 186 Millionen Tonnen ergeben sich 301 Millionen Tonnen CO2-Emissionen im Jahr 2020 (siehe Grafik 3).

Energie und Emissionen 2030

Die Bundesregierung möchte die Zahl der Elektroautos bis 2030 auf bis zu zehn Millionen erhöhen. Ende 2020 waren laut Kraftfahrzeugbundesamt 137.000 reine E-Autos (Battery Electric Vehicles, BEV) in Deutschland zugelassen. Hybrid und Plug-in-Hybride, die meist mit überproportional hohem Energieverbrauch verbunden sind, werden wir in der Studie nicht berücksichtigen. In unserer Berechnung gehen wir davon aus, dass bis zum Jahr 2030 zehn Millionen Verbrenner durch zehn Millionen E-Autos ersetzt werden.

Die Emissionen für 48 Millionen Verbrenner belaufen sich, wie erwähnt, auf 115 Millionen Tonnen CO2. Damit errechnen sich für den im Jahr 2030 reduzierten Bestand von 38 Millionen Verbrennern noch Emissionen von 91 Millionen Tonnen CO2.

Ein Elektroauto, das hinsichtlich jährlicher Fahrleistung von 14.000 Kilometern, Leistung und Komfort einem herkömmlichen Auto der Mittelklasse entspricht (zum Beispiel BMW i3, Volkswagen ID.3, Tesla Model 3), benötigt ungefähr 20 Kilowattstunden auf 100 Kilometer9, so dass sich für ein E-Auto ein jährlicher Energieverbrauch von 2.800 kWh ergibt. Zehn Millionen E-Autos werden dann pro Jahr rund 28 Milliarden Kilowattstunden Energie verbrauchen.

Da bis Ende 2022 die letzten deutschen Kernkraftwerke vom Netz genommen werden, wird Atomstrom nicht mehr zur Verfügung stehen. Der Atomausstieg 2023 führt zu einem Minus von 61 TWh an emissionsfreier Energie, der durch einen besonders starken Anstieg an Erneuerbaren Energien (EE) ersetzt werden müsste.

Die Bundesregierung plant, den Anteil der Erneuerbaren an der Stromerzeugung bis 2030 auf 65 Prozent zu steigern. Dann lautet die Frage: Wie hoch sind im Jahr 2030 die Emissionen für die 10 Millionen E-Autos, wenn der Anteil der Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung von rund 50 Prozent auf 65 Prozent steigt?

Berechnung

Nettostromerzeugung 2020: 489 TWh, davon EE: 247 TWh.

2030: Anstieg der EE auf 318 TWh. Die Strommenge aus Erneuerbaren Energien muss also um 71 TWh steigen, um die Zielsetzung der Bundesregierung zu erreichen (siehe Tabelle 3).

Die CO2-Emissionen sind im Jahr 2030 mit 296 Millionen Tonnen CO2 um fünf Millionen Tonnen niedriger als im Basisjahr 2020. Das ist zwar nicht viel, doch es scheint ein Schritt in die richtige Richtung zu sein.

CO2-Emissionen bei der Fahrzeugherstellung. „Der CO2-Rucksack“

In der obigen Berechnung wurden jedoch nur die CO2-Emissionen der Fahrzeuge während ihrer Nutzung berechnet, also nicht die CO2-Emissionen, die bei Produktion und Entsorgung aller Fahrzeugkomponenten einschließlich der Batterien und für den Aufbau und den Unterhalt der Ladeinfrastruktur anfallen. E-Autos sind pro Fahrzeug im Vergleich zu Verbrennern für deutlich höhere CO2-Emissionen verantwortlich, die insbesondere in den Bereichen Herstellung und Entsorgung der Batterie entstehen.

Für eine Tesla-Batterie von 75 kWh bedeutet das beispielsweise einen CO2-Ausstoß zwischen 10.875 kg und 14.625 kg. Eine VDI-Studie berechnet den „CO2-Rucksack“ eines BEV mit rund sechs Tonnen.10 Bei einer geschätzten Lebensdauer von 15 Jahren sind pro Fahrzeug 0,4 Tonnen CO2 jährlich zu addieren. Bei zehn Millionen E-Autos kämen im Jahr 2030 vier Millionen Tonnen CO2 hinzu, so dass sich die kalkulierten 296 Millionen Tonnen CO2 auf 300 Millionen Tonnen addieren (siehe Tabelle 4).:

Zehn Millionen Verbrenner-Pkws durch E-Autos zu ersetzen führt unter den gegebenen Rahmenbedingungen zu einer Reduktion von einer Million Tonnen. Angesichts der Emissionen der beiden Bereiche Pkw-Verkehr und Stromwirtschaft von rund 300 Millionen Tonnen CO2 2030 ist diese Menge vernachlässigbar.

Unsere Berechnung zeigt: Wenn im Jahr 2030 zehn Millionen Verbrenner-Autos durch E-Autos ersetzt wären, wäre keine nennenswerte Reduktion der CO2-Emissionen zu erwarten.

Drei Sachverhalte führen dazu, dass unsere Prognose für 2030 noch negativer ausfällt.

Tendenz zu großen E-Pkw: Es ist absehbar, dass in den nächsten Jahren die von den Autobauern angebotenen E-Auto-Modelle größer und energieintensiver werden. Auch die Absicht, die Reichweite von E-Autos zu erhöhen, wirkt sich negativ auf die CO2-Bilanz aus. Einige neue E-Pkw wie EQC (Daimler), Taycan (Porsche) oder e-tron (Audi) haben einen deutlich höheren kWh-Verbrauch als die unterstellten 20 kWh auf 100 km.

CO-2-Emissionen durch Aufbau der Ladeinfrastruktur: Der Aufbau der geplanten E-Auto-Ladeinfrastruktur ist bereits mit erheblichen CO2-Emisionen verbunden. CO2-Emissionen gibt es auch im Betrieb der Ladeinfrastruktur. Dies wurde in unserer Rechnung nicht berücksichtigt – auch weil dafür bislang keine belastbaren Angaben verfügbar sind. In einer seriösen Klimabilanz müssen diese Emissionen mit in Betracht gezogen werden.

Der Bestand an Verbrenner-Autos wird weiter zunehmen: Die Zahl der Pkw-Flotte wuchs zuletzt pro Jahr um mindestens 500.000. Im Corona-Jahr 2020 lag das Netto-Plus sogar höher als 500.000. Keine im Bundestag vertretene Partei fordert eine Deckelung des Pkw-Bestands. Damit ist für das Jahr 2030 mit insgesamt rund 53 Millionen Pkw zu rechnen. Das weitere Plus von fünf Millionen Pkw wird vermutlich zum größten Teil von konventionellen Pkw und von den extrem energiehungrigen Plug-in-Hybriden abgedeckt werden. Die aktuelle Modellpalette der Autohersteller spricht dafür, dass darunter viele SUVs und Geländewagen sein werden. Die zusätzlichen rund fünf Millionen Verbrennerautos werden damit für annähernd zwölf 12 Millionen Tonnen CO2-Emissionen verantwortlich sein.11

Fazit und Folgerungen

Die absehbare Gesamtbilanz der CO2-Emissionen durch Stromerzeugung und Pkw-Verkehr sieht also wie folgt aus:

Nach dem von der Bundesregierung vorgelegten „Klimaschutzgesetz 2021“ soll Deutschland bis zum Ende des Jahrzehnts seinen Treibhausgas-Ausstoß um 65 Prozent gegenüber dem Jahr 1990 verringern. Unsere Berechnungen zeigen jedoch, dass die CO2-Minderungsziele bei gemeinsamer Betrachtung von Stromwirtschaft und Pkw-Verkehr für 2030 nicht erreichen lassen. Selbst wenn es gelingen sollte, zehn Millionen E-Pkw bis zum Jahr 2030 auf die Straße zu bringen, werden die CO2-Emissionen des PKW-Verkehrs höher als im Basisjahr 2020 sein.

Zehn Millionen Elektroautos bringen keine CO2-Reduktion.

Unabhängig von der Klimaproblematik ist das E-Auto auch keine Lösung für eine Reihe anderer Probleme des Autoverkehrs (Unfälle, Staus, überfüllte Innenstädte). Die Fixierung der Diskussion auf das E-Auto ist verhängnisvoll, da sie von wirksamen Maßnahmen im Verkehrsbereich – wie etwa der Förderung von nichtmotorisiertem Verkehr und öffentlichem Verkehr – ablenkt.

Helmut Zell ist Dipl.-Ing. und promovierter Volkswirt. Er war in Projekten im Ingenieur- und Managementbereich im In- und Ausland tätig. 2021 hat er den Roman „Simons Rache“ veröffentlicht, in dem auch die Probleme des Autoverkehrs angesprochen werden. Er wohnt in Remagen am Rhein.

Anmerkungen:

1 Klimaschutzbericht: https://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Bilder_Sharepics/mehrklimaschutz/emissions_entwicklung.png)

2 Angaben nach: BMVI: Verkehr in Zahlen 2019/2020, September 2019, S. 132 und 309; und Kraftfahrzeugbundesamt 2020.

3 BMVI: Verkehr in Zahlen 2019/2020, S. 307.

4 Zu dem Standardargument, ein Diesel-Pkw sei weniger klimaschädigend als ein Benziner, schreibt das Bundesumweltamt: „Der Vorteil besteht nur auf dem Papier: Bei gleicher Motorisierung stoßen Diesel-Pkw theoretisch bis zu 15 Prozent weniger Kohlenstoffdioxid (CO2) aus als Benziner. Die Realität sieht aber anders aus – SUV und hochmotorisierte Fahrzeuge werden meist mit Diesel-Motoren ausgestattet, um den Spritverbrauch in einem erträglichen Rahmen zu halten. So kamen und kommen diese Fahrzeuge mehr und mehr in den Markt. Inzwischen ist jeder fünfte neue Pkw ein SUV.“ Nach: Umweltbundesamt vom 10. Februar 2020. https://www.umweltbundesamt.de/themen/klimaschutz-geht-auch-benzinern-diesel
Angaben zum spezifischen Kraftstoffverbrauch in Liter je 100 Kilometer (Diesel 7,0; Benzin 7,8) siehe: https://www.destatis.de/DE/Themen/Gesellschaft-Umwelt/Umwelt/UGR/verkehr/Tabellen/fahrleistungen-kraftstoffverbrauch.html; https://www.helmholtz.de/erde-und-umwelt/wie-viel-co2-steckt-in-einem-liter-benzin/

5 UBA: CO2-Fußabdrücke im Alltagsverkehr. Datenauswertung auf Basis der Studie Mobilität in Deutschland, TEXTE 224/2020, Dezember 2020. S. 43

6 Kontrollrechnung: Wenn bei 632 Mrd. Fahrkilometer 115 Mio. Tonnen CO2 entstehen, errechnet sich ein CO2-Ausstoß von 182 Gramm pro km.

7 https://de.statista.com/statistik/daten/studie/38893/umfrage/co2-emissionen-durch-stromerzeugung-in-deutschland-seit-1990/. Sehr ähnlich die Angabe für die CO2-Emissionen der Stromerzeugung der Bundesnetzagentur: Monitoringbericht Energie 2020 – Monitoringbericht_Energie2020.pdf

8 https://www.strom-magazin.de/strommarkt/energieverbrauch-und-co2-ausstoss-2020-in-deutschland-gesunken_224006.html
Wir gehen auch im Folgenden von einer solchen Energiereduktion aus, obgleich vieles dafür spricht, dass es nach Ende der Pandemie zu einer Aufholjagd mit hohen Wachstumsraten und erneut latent steigendem Energieverbrauch kommt.

9 Die Angaben der Automobilhersteller für den Stromverbrauch ihrer E-Autos liegen meist zwischen Werten zwischen 15 bis 20 kWh auf 100 Kilometer. Da Autohersteller ihre Angaben tendenziell „schönen“, dürfte der obere Wert von 20 kWh realistisch sein. Auch folgende Studie geht von einem spezifischen mittleren Strombedarf von 20 kWh / 100 km aus: Agora Verkehrswende (2019): Klimabilanz von Elektroautos. Einflussfaktoren und Verbesserungspotenzial. S. 37

10 Siehe VDI: Ökobilanz von Pkws mit verschiedenen Antriebssystemen, VDI-Studie-Oktober-2020, S. 19. Dort wird der „CO2-Rucksack“ der Herstellung einer Batterie in der EU mit rund 6 Tonnen CO2-Äquivalten angegeben. Auch: Buchal, Christoph / Karl, Hans-Dieter / Sinn, Hans-Werner: Kohlemotoren, Windmotoren und Dieselmotoren: Was zeigt die CO2-Bilanz? In: ifo-Schnelldienst, 8/2019, 25. April 2019, S. 44