Bei der Ökobilanz schneiden Elektrofahrzeuge nach einer Laufleistung von 200.000 Kilometern am besten ab. Bereits bei 90.000 Kilometern sind die Emissionen geringer als bei Autos mit Verbrennungsmotor. Die Bilanz umfasst Herstellung, Betrieb und Entsorgung der Fahrzeuge. Das zeigt eine neue Studie des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI). 2020 sah der VDI noch Dieselfahrzeuge vorn. Auf einer Fahrstrecke von 200.000 Kilometern emittiert ein Elektroauto mit eine Akkukapazität von 62 Kilowattstunden (kWh) 24,2 Tonnen CO₂-Äquivalent (CO₂äq), der Plug-in-Hybrid 24,8 Tonnen, der Diesel-Pkw 33 t und der Benziner 37,1 t CO₂äq.

Ermutigendes für die Anhänger der Elektromobilität, die vom urplötzlichen Wegfall der staatlichen Beihilfe betroffen sind, berichtet auch das Forschungszentrum Jülich (FZJ). Schon 2025 könnte der Betrieb von Elektroautos billiger sein als der aller anderen Fahrzeuge, fasst Detlef Stolten, Direktor des FZJ-Instituts für techno-ökonomische Systemanalyse, das Ergebnis einer Studie zusammen, die unter seiner Federführung jüngst abgeschlossen wurde.

„Verbrenner sind die teuerste Variante“

Vor allem Vorteile hinsichtlich des Wartungsaufwands und der Effizienz führten dazu, dass die batterieelektrische Variante schon ab der Mitte dieses Jahrzehnts geringere Gesamtkosten über die Lebensdauer aufweist. Die Herstellungskosten der elektrifizierten Antriebe würden dagegen auch im Jahr 2025 noch oberhalb von denen eines konventionellen Verbrenner-Pkws liegen. Das treffe nicht nur auf Pkw zu, sondern erst recht auf Busse und Sattelschlepper.

„Ob sich Batterie oder Brennstoffzelle lohnt, hängt von der jeweiligen Anwendung und der Entwicklung der Strom- und Wasserstoffkosten ab, so Thomas Grube, Leiter des FZJ-Teams Verkehrstechnik und zukünftige Mobilität. „Eines ist jedoch eindeutig: Der Verbrenner wird in allen untersuchten Fällen die teuerste Variante.“

Gründe seien die positive technische und ökonomische Entwicklung der Elektromobilität sowie die gleichzeitig steigenden Kraftstoffkosten auf Seiten der Verbrenner, so Stolten. So wird sich durch die stetig steigende CO2-Abgabe der Spritpreis in den kommenden Jahren massiv verteuern. Allein dadurch steigt der Preis für den Liter Benzin 2024 um 4,3 Cent, für Diesel um 4,7 Cent. Bis zum Jahr 2030 könnte sich nach heutigem Stand allein durch die CO2-Steuer der Kraftstoff um bis zu 70 Cent verteuern.

Brennstoffzelle ab 2030 auf dem Vormarsch

Im Pkw-Bereich wird sich deshalb die Elektromobilität in den Neuzulassungen durchsetzen, meinen die FZJ-Forscher. Dabei dominiert bis zum Ende dieses Jahrzehnts die Batterie. Ab den 2030er Jahren wird auch die Brennstoffzelle auf Grund der Kostenreduktionen im Antriebsstrang und bei der Wasserstoffproduktion signifikante Marktanteile gewinnen. Im Nutzfahrzeugbereich wird der Markthochlauf der elektrifizierten Antriebe etwas später beginnen. Dennoch gehört der Elektromobilität auch hier die Zukunft, wobei sich das Verhältnis von Batterie zu Brennstoffzelle bei größeren und schwereren Fahrzeugen voraussichtlich mehr in Richtung der wasserstoffbetriebenen Brennstoffzelle verschieben wird.

E-Fuels bleiben eine teure Lösung

Synthetische Treibstoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen beziehungsweise grünem Wasserstoff, emissionsfrei erzeugtem Strom sowie Kohlenstoffdioxid (CO₂) aus der Luft hergestellt werden, haben aus verschiedenen Gründen wenig Chancen, meinen die FZJ-Forscher. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor könnten mit diesen Treibstoffen zwar klimaneutral betrieben werden. In puncto Energieeffizienz, und damit bei den Betriebskosten, schnitten die Verbrenner im Vergleich zu E-Autos allerdings schlecht ab, wenn man die Kraftstoffherstellung mitberücksichtige.

„Um ein Fahrzeug mit E-Fuels anzutreiben, braucht es rund fünfmal mehr erneuerbaren Strom, als wenn man den Strom direkt in einer Fahrzeugbatterie zwischenspeichert oder damit Wasserstoff produziert“, meint Grube. In einer solchen Gesamtrechnung benötige das Batterieauto im Jahr 2045 etwa 15 Kilowattstunden (kWh) erneuerbaren Strom je 100 Kilometer, das Brennstoffzellenauto 28 kWh und der Verbrenner mit E-Fuels 72 kWh. Zudem sei bei mit E-Fuels betriebenen Verbrennungsmotoren auch langfristig noch mit lokalen Schadstoffemissionen wie Stickoxiden und Partikeln zu rechnen.

Kostenparität von Batterie und Brennstoffzelle

Die reinen Verbrauchskosten (ohne Steuern und Abgaben) von Pkw mit Batterie und Brennstoffzelle werden gemäß der Studie im Jahr 2045 mit den heutigen vergleichbar sein. Pkw-Fahrer, die mit E-Fuels unterwegs sind, würden demgegenüber mit 60 bis 90 Prozent höheren Kosten rechnen müssen – und das, obwohl die bestehende Versorgungsinfrastruktur für Flüssigkraftstoffe im Vergleich zu der von Strom und Wasserstoff günstiger ist und die Forscher eine weltweite E-Fuel-Produktion an wind- und sonnenreichen Standorten annehmen.

Trotzdem gebe es auch für diese synthetisch hergestellten Kraftstoffe künftig Bedarf. Denn auch nach 2035 sind noch Millionen Bestands-Pkw mit Verbrenner und Plug-in Hybridantrieb auf deutschen Straßen unterwegs. Um diese in Einklang mit dem Ziel der Treibhausgasneutralität bis 2045 zu bringen, müssen sie zunehmend mit E-Fuels betrieben werden. Allerdings wird die benötigte Menge an derartigen klimaneutralen Treibstoffen um ein Vielfaches geringer sein als die heutige Nachfrage nach Benzin und Diesel. Denn der steigende Anteil an Elektrofahrzeugen habe zur Folge, dass die Nachfrage nach klassischen Raffinerieprodukten und Antrieben mit Verbrennungsmotoren sinken, die Strom- und Wasserstoffnachfrage dagegen stark wachsen werde.

E-Autos starten heute noch mit schwerem CO2-Rucksack

E-Autos werden mit der Zunahme des Anteils regenerativ erzeugten Stroms immer klimafreundlicher, aber auch schon mit dem aktuellen deutschen Strommix seien sie grüner als Benziner oder Diesel, meint der VDI. Aber erst die grün produzierte Batterie mache E-Mobilität wirklich klimaneutral. Dazu müssten Batterien in Deutschland und Europa nachhaltig produziert und recycelt werden, fordert der Verein, der für die aktuelle Studie allerdings den „worst case“, Akku aus China inklusive Bergbau-Emissionen, angenommen hat. Ein Elektroauto mit einer angenommenen Akkukapazität von 82 kWh startet deshalb bei Kilometerleistung Null bereits mit einer Emissionslast von 10,12 Tonnen CO₂-Äquivalent.