Ich zeige, wie in Europa ein Elektrofahrzeug nach 20 bis 40 000 Kilometern Fahrt grüner wird, nicht 700 000, wie ein berühmter belgischer Professor kürzlich im Fernsehen berechnete. Er hat seine Berechnung in einem neuen Blog-Post korrigiert, aber auf eine so verwirrende Weise, dass ich das Bedürfnis verspüre sie zu erklären. Ich zeige auch, dass Fakten in der Wissenschaft immer noch Fakten sind und dass Damien Ernst und ich uns eigentlich einig sind: Wir leben nicht in einer Welt nach der Wahrheit!
HINWEIS: Dieser Beitrag ist lang und etwas detailliert. Wenn Sie es wie einen normalen Blog-Post lesen möchten, könnten Sie einfach den fetten Text lesen.
Im Mittelpunkt dieser Diskussion steht folgendes Problem: Elektrofahrzeuge stoßen beim Fahren weniger CO2 aus, benötigen aber eine Batterie und die Herstellung dieser Batterie verursacht mehr CO2. Wie schlecht ist diese Batterie im Vergleich zum Fahrvorteil? Vor zwei Wochen hat der berühmte und eindrucksvolle Professor Damien Ernst (Blondel-Medaillengewinner, an Supernetzen arbeitend, die zur Lösung des Energiewandels beitragen) berechnet – im Fernsehen -, dass es mehr als die Lebensdauer des Elektrofahrzeugs (genauer gesagt 697.612 km) dauern würde, bis das Elektroauto die durch die Batterieproduktion verursachte globale Erwärmung kompensieren konnte.
Die Zahl verbreitete sich wie ein Lauffeuer auf dutzende Zeitungen und Blog-Posts. Aber es ist offensichtlich unwahr (wie Ernst zugegeben hat) und viele Leute haben mich (als Forscher der Technischen Universität Eindhoven zu diesem Thema) gebeten, die Sache richtig zu stellen. Also schrieb ich Schritt für Schritt einen Entlarvungsfaden auf Twitter (sogar ins Italienische übersetzt), der Blogs inspirierte (z.B. vrz, autospectrum, tweakers, dvhn, vaaju) und ich half mehreren Zeitungen bei Fact-Checks (z.B. de Standaard, Algemeen Dagblad und de Volkskrant). Von den niederländischen Zeitungen, die den Fehler meldeten, ließ nur der Telegraaf ihn unkorrigiert (was schade ist, weil er schrumpft, aber immer noch der größte ist).
Aber jetzt kehrt Ernst mit einem neuen Blogbeitrag zurück. Ich dachte, dass sein Schreiben sehr schwer nachzuvollziehen sowie gespickt mit negativen Meinungen über EVs ist, sodass die meisten Medien zu dem Schluss zu kommen scheinen, dass er seine Zahl halbiert hat, obwohl er sie tatsächlich um 10-20x reduziert hat, sobald man versteht, was er sagt. Daher die Notwendigkeit für diesen Blog-Post, um für Klarheit zu sorgen. Ich werde einige Entwirrungen und Erklärungen auf dem Weg vornehmen müssen, also sehen Sie es mir nach.
Bevor wir anfangen: Ich mag und bewundere die Arbeit, die Ernst leistet. Ich behaupte nicht, dass er ein schlechter Professor ist und ich habe kein Problem damit, dass er zu Recht darauf hinweist, dass das Fahren eines großen (elektrischen) Autos schlecht für die Umwelt ist. Bei meiner Reaktion geht es um Fakten. Das ist es, wonach ich strebe, und genau darum geht es in der Wissenschaft. Ernst stimmt zu: “Als Wissenschaftler zögere ich nie, alles in Frage zu stellen, was ich behauptet habe, wenn ich neue Informationen bekomme. Eine solche Haltung steht im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Denkens. Also habe ich meine Berechnungen unten neu gemacht, aber die Informationen, die aus diesen “Angriffen” gesammelt wurden, integriert, um die Hypothesen, die ich für meine Berechnungen verwendet habe, zu erweitern und sogar eine zu ändern, die geändert werden muss. Ich habe kein Problem damit, diese Tatsache zu erkennen.” Also ist dies kein Kräftemessen! Es ist eine Kalkulation.
Lassen Sie uns anfangen.
Wie schädlich ist die Batterieproduktion?
Der CO2-Ausstoß bei der Batterieproduktion verursacht die globale Erwärmung. Ernst behauptete zunächst, dass 312 kg CO2 pro kWh produzierter Batterie emittiert wurden. Jetzt schätzt er 127 kg. Branchenexperten schätzen ihn auf 65 kg und er wird geringer werden, wenn Batterien aus erneuerbaren Energien hergestellt werden.
Lassen Sie uns zuerst den kompliziertesten Teil aus dem Weg räumen: Wie viel CO2 wird bei der Herstellung der Batterie für ein Elektroauto ausgestoßen?
Wir beschreiben Batterien mit Kilowattstunde oder kWh. Eine kWh bedeutet, dass Sie einen Elektromotor mit einem Kilowatt (tausend Watt) für eine Stunde betreiben können. Mein erster Nissan Leaf hatte 24kWh, aber Mittelklasseautos werden zu 60 kWh Batterien gravitieren und die größte Batterie, die Sie derzeit kaufen können, ist 100 kWh.
Eine moderne Autobatterie wiegt etwa 6 Kilogramm pro kWh. Sie können diese Batterie zwischen 2.000 und 10.000 Mal wiederverwenden, bevor Sie sie recyceln. (Zum Vergleich: Ein Liter Benzin enthält etwa 10 kWh, aber man kann es nur einmal verwenden und nicht recyceln. So ersetzen derzeit 6 kg Batterien 200 bis 1.000 Liter vor dem Recycling.)
Dann messen wir die Emissionen in kg CO2 pro kWh produzierter Batterie. Im Fernsehen ging Ernst davon aus, dass für jede produzierte kWh 312 kg emittiert werden. Er korrigiert viele Fehler, aber das ist der einzige, den er klar zugibt. Er beschreibt, wie er eine sehr theoretische Publikation über eine Prototypanlage verwendet hat und dass die Autoren der Publikation bei einer Produktionssteigerung deutlich weniger als 127 kg CO2 pro kWh anbieten.
Aber auch diese eine deutliche Korrektur ist schwerer zu verstehen, weil er dabei alle möglichen Angriffe auf Elektrofahrzeuge und die Produktion in China unternimmt und sagt, dass sich in China – wegen des Kohle-lastigen Strommixes – die 127 kg vervierfachen würden, gefolgt von: “Es lebe ‘Made in China’!”
Ernst kann sich scheinbar nicht zurückhalten, aber eigentlich gibt es einen Artikel aus dem Jahr 2017 speziell über China, der die Emissionen auf 97 kg CO2/kWh festlegt: nicht gerade das Vierfache der 127 kg, das Ernst andeutet. Ich denke, die beste und neueste Literaturquelle (von 2019) legt 106 kg/kWh fest. Und von Brancheninsidern höre ich, dass große, hochmoderne Fabriken bereits bei 65 kg/kWh liegen. Konkrete Zahlen sind hier schwer zu bekommen, aber ich würde sagen, es ist sicher zu sagen, dass Ernsts Schätzungen immer noch hoch sind.
Natürlich liegt das größte Versprechen von EVs in der Zukunft. Da Bergbauausrüstungen zu Elektrogeräten werden und Batteriefabriken zunehmend Sonne und Wind nutzen, könnte das CO2 aus der Batterieproduktion sehr niedrig werden. Und dann sind die Batterien alle 10-15 Jahre 50% leichter geworden, und das wird noch einige Zeit so bleiben. So gilt z.B. die von Ernst verwendete Publikation nur für Batterien, die bereits etwa 50% schwerer sind als moderne Batterien. Zukünftige Batterien werden also viel weniger Material verbrauchen und mit sauberem Strom produziert werden. Und weiter: Warum sollten Sie die Batterie wegwerfen? Es ist ja nicht so, als hätten wir sie verbrannt und die Ergebnisse in die Luft geblasen. Der Einsatz im zweiten Leben als Heimbatterie scheint eine gute Idee zu sein. Und obwohl das Recycling noch in den Kinderschuhen steckt, weil es noch wenige gebrauchte Autobatterien gibt, wird es allgemein als die Zukunft angesehen. Alles in allem: Batterien haben das Potenzial, extrem CO2-arm zu werden (mindestens 10x besser vor 2050 wäre meine schnelle Schätzung), während es bei Benzin und Diesel einfach nur noch sehr wenige Fortschritte übrig sind.
Wie schmutzig ist Strom?
Das bei der Stromerzeugung emittierte CO2 verursacht ebenfalls die globale Erwärmung. Aus unerklärlichen Gründen ging Ernst zunächst davon aus, dass belgische Elektrofahrzeuge mit deutschem Strom (550 Gramm/kWh) fahren. Er nimmt nun den EU-Mix in den kommenden zehn Jahren, die er bei 317 Gramm pro kWh ansetzt. Ich kann erklären, warum er tatsächlich 289 Gramm meint.
In der Berechnung im Fernsehen und der ersten Kalkulation in seinem neuen Blog nimmt Ernst einen Strommix von 550 Gramm/kWh. Er sagt, dass das der Energiemix Deutschlands ist. Aber was nicht klar ist, ist warum man den Berechnungen für ein belgisches Publikum den deutschen Energiemix zugrunde legen sollte und Ernst erklärt es nicht. Aber der Belgier gibt nur die Hälfte davon ab (257 Gramm/kWh) und der europäische Mix liegt nicht weit dahinter (296 Gramm/kWh laut der aktuellsten Quelle).
Ich denke, Ernst könnte die Leser verwirren, wenn er in seinem neuen Blogbeitrag “Ich nehme eine neue Hypothese, positiver für das Elektrofahrzeug” sagt, wenn er aufhört, den deutschen Mix zu verwenden. Ich denke, eine leichter zu verstehende Formulierung wäre: “Ich habe den Fehler gemacht, den deutschen anstelle des belgischen oder europäischen Energiemixes zu nehmen und das korrigiert.”
Seine “neue Hypothese” lautet also, dass wir uns den EU-Mix in den nächsten zehn Jahren ansehen sollten und dass dies 275 Gramm/kWh sind.
Er sagt dann, dass wir die Verluste beim Laden/Entladen der Batterie und die Verluste des Stromnetzes zählen müssen. Aber wenn ich mir seine Zahlen ansehe, zählt er das Laden/Laden der Batterie doppelt. Entweder das oder er macht Vergleiche mit einem Elektrofahrzeug, das so groß ist, dass man es nicht kaufen kann. Wenn ich die Doppelzählung des Ladens/Entladens korrigiere, komme ich auf 289 Gramm CO2 pro kWh.
Jetzt werde ich diese Zahl in meinen Szenarien verwenden, aber ich muss darauf hinweisen, dass er sehr pessimistisch ist. Erstens geht er davon aus, dass das Elektrofahrzeug nur 10 Jahre fahren wird. Aber das Durchschnittsalter der Autos in den Niederlanden liegt bei 19,6 Jahren und Tesla-Batterien können bereits länger halten, während neue Batterien noch viel langsamer abgebaut werden. (Ich habe einen Master-Studenten, der im Moment die neueste Literatur dazu studiert und die Gewinne sind erstaunlich.)
Ernst geht auch davon aus, dass der europäische Energiemix in den kommenden zehn Jahren nicht grüner wird. Ich glaube, ich muss darauf aufmerksam machen, dass er mit jeder Energievorhersage und jedem Energieplan, den ich kenne, im Widerspruch steht. Ich würde sagen die durchschnittliche Vorhersage ist 200 Gramm/kWh im Jahr 2030.
Vergessen Sie nicht die Produktion von Benzin
In seiner ersten Berechnung vergaß Ernst, die CO2-Emissionen, die durch die Herstellung von Benzin verursacht wurden, zu berücksichtigen. Er schließt diese jetzt ein und das erhöht Benzinauto-Emissionen um 40%.
Wenn Ernst diese Berechnungen öfter machen würde, hätte er diesen Anfängerfehler nicht gemacht. Er verwirrt seine Leser wieder einmal, indem er sagt, dass dies nur “eine Hypothese” ist, die “dem Elektrofahrzeug gegenüber freundlich” ist. Aber jeder Experte weiß, dass, wenn man die Stromerzeugung mit einbezieht, man auch die Produktion fossiler Brennstoffe einbeziehen sollte. Eine klarere Formulierung wäre also: “Ich habe vergessen, die Benzinproduktion einzubeziehen, aber ich habe sie in meine neue Kalkulation aufgenommen.”
Das macht tatsächlich einen großen Unterschied. Das CO2 pro Liter Benzin steigt von 2,28 kg auf 3,2 kg. Das bedeutet, dass die Emissionen des Benzinfahrzeugs um satte 40% steigen.
Wie viel Energie verbrauchen Elektro- und Benzinfahrzeuge?
Aus Gründen, die nicht erklärt werden, entschied sich Ernst, ein großes Elektrofahrzeug mit einem kleinen Benzinauto zu vergleichen.
Das ist für mich die seltsamste Korrektur. Ernst verglich zunächst ein kleines Benzinfahrzeug mit einem durchschnittlichen Elektrofahrzeug. Jetzt entscheidet er plötzlich, dass er ein kleines Benzinfahrzeug mit dem größten EV vergleichen will, das er finden kann. Das ist natürlich seine Entscheidung, aber er macht seinen Lesern diese Entscheidung nicht klar, glaube ich. Erlauben Sie mir also, klarer zu sein.
Ernst nimmt ein Elektrofahrzeug mit einer Leistung von 0,23 kWh/km und vergleicht es mit einem Benzinauto mit 6 Liter pro 100 km.
Ich habe einen kleinen Vergleich des Energieverbrauchs verschiedener Fahrzeuge auf der Website der American Environmental Protection Agency gemacht, um zu zeigen, wie seltsam das ist.
(Ich verwende amerikanische Zahlen, weil die offiziellen Zahlen in Europa wegen der Autolobby falsch sind.)
Wie Sie sehen können, entspricht 0,23 kWh/km einem Tesla Modell X: einem großen SUV. Ein direkter Vergleich wäre ein Porsche Cayenne: etwas kleiner und langsamer, aber nah dran. Ein vergleichbares Benzinfahrzeug würde also 11,28 Liter auf 100 Kilometer verbrauchen.
Stattdessen vergleicht Ernst mit einem Auto das 6 Liter auf 100 km verbraucht. Das ist weniger als ein VW Golf mit kleinem Motor und Schaltgetriebe.
Ernsts neue Schlussfolgerung ist schwer zu finden
Mir scheint es, dass man ein Experte sein muss, um zu verstehen, was seine neuen Ergebnisse sind.
Daraus eine Schlussfolgerung zu ziehen ist einfach. Aber Ernst verwirrt anscheinend viele Leser, wenn ich sehe, was sie auf Twitter und in Zeitungen sagen. Sie denken, dass die Antwort auf seine Berechnungen unter der Überschrift zu finden ist: “Und jetzt die Berechnung!” Aber zu diesem Punkt in seinem Post fahren die belgischen/europäischen Autos noch immer auf dem Kohle-lastigen deutschen Strommix (?), während die Benzinproduktion noch immer ausgeschlossen ist (?). Es ist mir nicht klar, warum man die Ergebnisse dieser fehlerhaften Annahmen so prominent darstellen sollte.
Im zweiten Teil korrigiert er dieses durch die Nutzung des europäischen Strommixes unter Einbeziehung der Benzinproduktion, stellt die Ergebnisse aber in einen unauffälligen Absatz unter der neuen “Hypothese 5” dar, wo er sagt:
“Lassen Sie uns versuchen, Hypothese 1 und Hypothese 2 noch einmal zu diskutieren. Diese beiden Hypothesen führen zu CO2-Emissionen in der Größenordnung von 10.153 kg für die Herstellung einer 80 kWh Batterie. Wie bereits erwähnt, können die CO2-Emissionen bei der Herstellung von Batterien je nach Herstellungsort der Batterie stark variieren. Es ist sehr schwierig, sich ein klares Bild davon zu machen. Ich habe den Eindruck, dass wir 2019 irgendwo im Bereich von 8000 kg – 18000 kg CO2-Emissionen bei der Herstellung von 80 kWh Batterien liegen sollten. Unter unseren neuen Annahmen würde ein Elektrofahrzeug mit einer Batterie von 80 kWh einen geringeren CO2-Ausstoß haben als ein benzinbetriebenes Fahrzeug irgendwo zwischen 67.226 km und 151.259 km.”
Was Ernst mit der niedrigeren Zahl sagt, ist: Wenn ich meinen Fehler, die Benzinproduktion zu vergessen, korrigiere, wenn die Batterieproduktion in der Nähe meiner korrigierten Quelle liegt, wenn ich davon ausgehe, dass der europäische Strommix nicht sauberer wird und wenn ich ein sehr großes EV mit einem kleinen Benzinauto vergleiche, dann ist das EV nach 67.226 km grüner.
Die höhere Zahl zeigt dasselbe, geht aber davon aus, dass die Batterieproduktion 225 kg CO2/kWh emittiert, ohne eine Quelle zu nennen.
Wenn Sie das verwirrend finden: Ich war auch verwirrt.
Die Berechnungen!
Mit Ernsts korrigierten Zahlen wird ein großes EV nach 81 Tausend Kilometern grüner als ein kleiner Benziner, und wenn man so vergleicht, wie das EV nach etwa 35 Tausend Kilometern grüner wird, würde ich es nach den besten Informationen, die ich habe, auf 19 Tausend jetzt und 7 Tausend in der Zukunft schätzen.
Das ist keine Hexerei. Lassen Sie es mich Ihnen demonstrieren.
Batterieproduktion
Wenn wir 127 kg CO2/kWh und 80 kWh multiplizieren, erhalten wir (und ich zitiere Ernst): “10.153 kg für die Herstellung einer 80 kWh Batterie.” Ich umrunde Ernst auf 10.160 kg CO2 für die Herstellung der Batterie .
EV-Emissionen während der Fahrt
0,23 kWh/km multipliziert mit 289 Gramm/kWh bedeutet 66 Gramm CO2 pro km für das EV .
Die Emissionen von Benzinfahrzeugen beim Fahren von 6 Liter/100km multipliziert mit 3.192 kg CO2 pro Liter bedeutet 192 gr CO2/km für das Benzinfahrzeug .
Das Ergebnis
Das EV emittiert 192 – 66 = 125 gr CO2/km weniger als das Benzinauto. 10.160/0,125 = 81.248 km.
So holt nach 81.248 km ein Tesla Modell X ein kleines Benzinauto mit Ernsts Annahme ein.
Das war Szenario 1 in der folgenden Tabelle. Aber wir können auch einige andere interessante Szenarien kreieren.
Szenario 2: Wir könnten das Tesla Model X mit einem Auto seiner eigenen Größe vergleichen. Dann ist das Modell X nach 35.000 km grüner als sein Gegenstück (wir haben den Porsche Cayenne genommen).
Szenario 3: Wir könnten einen elektrischen VW Golf mit einem Benzin VW Golf vergleichen, indem wir die Annahmen von Ernst verwenden, um Strom zu bekommen, ist nach 41 tausend Kilometern grüner.
Szenario 4: Wieder den eGolf mit dem Benzin-Golf mit Ernsts neuen Annahmen vergleichen, aber unter Einbeziehung der Batterieproduktion laut den besten offiziellen Quellen. Das ergibt 35.000 km.
Szenario 5: Dies sind meine besten Annahmen: Batterieproduktion basierend auf Branchenschätzungen von jemandem, dem ich vertraue, und CO2-Emissionen über die Lebensdauer des EVs basierend auf Mainstream-Annahmen. Dann komme ich etwa 19 Tausend Kilometer, bevor das EV grüner wird.
Szenario 6: Das ist die Zukunft, für die ich alles tue. Der Abbau und die Herstellung von Batterien werden erneuerbare Energien nutzen, und Elektroautos werden mit erneuerbarer Energie betrieben. Wenn das passiert, werden sie nach 7.000 km grüner weniger als das, wenn die Batterie recycelt wurde.
Schlussfolgerung
Elektroautos sind wirklich viel besser für das Klima als Benzin- oder Dieselautos, auch nach den neuen Berechnungen von Prof. Damien Ernst und sicherlich nach den neuesten Informationen.
PS: Ich hoffe, jeder versteht, dass Videokonferenzen, Elektrofahrräder und Züge besser für die Umwelt sind als große Autos, ob elektrisch oder nicht.
