Wissenschaftler kritisieren Rechenfehler bei E-Autos (2)

Die Mehrheit der Studienautoren hat die CO2-Emissionen der Elektromobilität mindestens um den Faktor 2 zu niedrig angesetzt!
Cover E-Auto

Gastbeitrag von Kai Ruhsert

E-Auto-Studien mit „Rechenfehlern“?

Vor ein paar Tagen ging die Meldung durch die Medien, eine wissenschaftliche Veröffentlichung habe einem Großteil der E-Auto-Studien „Rechenfehler“ nachgewiesen (vgl. auch Teil 1)

Die Professoren Thomas Koch und Thomas Böhlke vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben untersucht, ob die CO2-Emissionen des Ladestroms üblicherweise korrekt ermittelt werden. Sie entwickelten einen eigenen Ansatz zur stundengenauen Ermittlung der tatsächlichen Emissionen zusätzlichen Strombedarfs. Je nach Lastzustand und Grünstrom-Angebot sind andere Kraftwerke mit unterschiedlichen Emissionen an der Zusatzstromerzeugung beteiligt. Um hinreichend zwischen den verschiedenen Systemzuständen differenzieren zu können, war die Anwendung der Differentialrechnung vonnöten. Die Integrationsrechnung wiederum führte zurück von den Einzel- zu den Gesamtemissionen. Ergebnis:

„Die realen CO2-Emissionen des Stromsystems können deutlich unterschätzt werden, wenn nur die vereinfachte Formel (49) verwendet wird. Die realen CO2-Emissionen würden die nach der vereinfachten Gleichung in der Realität je nach Zustand des Stromsystems leicht um den Faktor 2 übertreffen.“

(Zitat aus der Studie in deutscher Übersetzung)

„Formel (49)“ beschreibt die weithin etablierte Vorgehensweise, den Elektroautos in Klimabilanzen einfach Durchschnittsstrom zuzuweisen und die Rückwirkungen dieses zusätzlichen Verbrauchers auf die Stromerzeugung zu ignorieren. Die große Mehrheit der Studienautoren hat somit die CO2-Emissionen der Elektromobilität mindestens um den Faktor 2 zu niedrig angesetzt!

Dahinter verbirgt sich ein im Grunde recht einfacher Zusammenhang: Durchschnittsstrom enthält stark fluktuierenden, jedoch nicht regelbaren Ökostrom. Dieser wird aufgrund der Vorrangregelung immer verbraucht, ob mit oder ohne zusätzliche Stromverbraucher wie E-Autos. Wer keine rechnerische Mehrfachverwendung desselben Grünstroms zulassen möchte – einmal von den bisherigen Verbrauchern und dann noch einmal von den E-Autos -, muss Ladestrom als Zusatzstrom aus fossiler Produktion einstufen.

(Solange fossile Kraftwerke die Regelleistung stellen, ist übrigens auch die Behauptung irreführend, E-Autos tankten im Laufe der Zeit aufgrund des Ausbaus erneuerbarer Energiequellen immer mehr grünen Strom. Da es für die Klimabilanz zusätzlicher Verbraucher nur auf den Marginalstrommix ankommt, können E-Autos von der steigenden Ökostromquote nicht profitieren.)

Schlussfolgerungen

Erklärtes Ziel der europäischen Klimapolitik ist es, die Treibhausgasemissionen schon kurz- bis mittelfristig zu senken. Die Förderung der Elektromobilität wird mit einer Vielzahl von Studien und Publikationen begründet, die niedrigere CO2-Emissionen von E-Autos behaupten. Über einen Online-Rechner der Schweizerischen Stiftung Myclimate etwa berichtete die NZZ im November 2020: „Selbst mit deutschem Strommix aber liegen Elektroautos immer noch besser als Dieselfahrzeuge mit einem Durchschnittsverbrauch von 8 Litern je 100 Kilometer und ebenfalls noch besser als solche mit Biodiesel oder Erdgas/Naturgas.“

Doch davon kann keine Rede sein, wie die folgende Grafik beispielhaft veranschaulicht (der grüne Pfeil zeigt den Greenwashing-Effekt des falschen Strommixes):

Vergleich der etwa gleich großen Kleinwagen Renault Zoe (mit Elektroantrieb) und Clio

Die Wahrheit lautet, dass Subventionen für die Elektromobilität die Treibhausgasemissionen erhöhen.

Wie konnte es zu diesem krassen Fall von Fehlberatung kommen?

Ursachenforschung

Die Autoren Koch und Böhlke sind von hinreichend freundlichem Wesen, um ihre Kollegen bloß für überfordert zu halten. Zitat: „Für die Berechnung der CO2-Emissionen des zusätzlichen elektrischen Energiebedarfs werden typischerweise unzureichend vereinfachte mathematische Modelle verwendet, was durch die Komplexität der Stromversorgungsquellen und der Netzsituation motiviert sein könnte.“

Doch kann das wirklich sein?
Die Erkenntnisse der Autoren lassen sich nämlich auch auf eine andere und viel einfachere Weise gewinnen. Dazu genügt ein kurzer Blick in eines der letzten Papiere der Denkfabrik AGORA. Über das Corona-Krisenjahr 2020 wird berichtet:

„Insbesondere die Kohleverstromung erreichte einen neuen Tiefststand seit Beginn der ganzheitlichen Aufzeichnung im Jahr 1990. … Der Nachfragerückgang wirkte sich fast ausschließlich auf die fossile Ener­gieerzeugung aus, da diese in der Merit-Order – die Einsatzreihenfolge der Kraftwerke beim Verkauf von Strom an der Börse – hinter den Erneuerbaren Energien stehen und somit als erste ihre Erzeugung reduzieren.“

Das bedeutet: Mehr E-Autos, mehr Kohlestrom; weniger E-Autos, weniger Kohlestrom.
Und das gilt nahezu global. Die International Energy Agency berichtet über die weltweiten Veränderungen des Strommixes im Jahre 2020:

In allen großen Regionen hat sich der Strommix nach den Abschaltmaßnahmen aufgrund der gesunkenen Stromnachfrage, der niedrigen Betriebskosten und der Vorrangsregelungen in Richtung erneuerbare Energien verschoben. Mit der Lockerung der Sperrmaßnahmen kehrten die Stromnachfrage und der Strommix zu den vorherigen Trends zurück.“

(übersetzt ins Deutsche; die Hervorhebungen wurden nachträglich hinzugefügt)

(Für die Schweiz gelten etwas günstigere Bedingungen – wenn auch nur, sofern nicht über Nacht Pumpspeicher mit billigem deutschen Kohlestrom gefüllt werden, um tagsüber Ökostrom verkaufen zu können…)

Hand aufs Herz: Wie plausibel ist die Annahme, dass Autoren wissenschaftlicher Studien mit Doktor- und Professor-Titeln derart überschaubare Zusammenhänge nicht verstanden haben und tatsächlich irren?

Ein Erklärungsansatz

Nicht nur Deutschland hat sich früh auf die Elektromobilität festgelegt. Die Zielvorgaben waren schon im „Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität der Bundesregierung“ von 2009 unmissverständlich formuliert:

„Mit der Entwicklung von geeigneten Rahmenbedingungen für die Elektromobilität will die Bundesregierung zwei Hauptziele verfolgen: Erstens, einen möglichst großen Anteil von Elektrofahrzeugen unter den Neuzulassungen zu erreichen, und zweitens, die Nutzung von Strom aus regenerativen Energiequellen für die Elektromobilität zu fördern.“

Hinweise darauf, dass es mit der Klimabilanz des BEV möglicherweise doch nicht zum Besten bestellt ist, wurden als störend zurückgewiesen:

Darüber hinaus muss vermieden werden, dass der Marktzugang von Elektrofahrzeugen durch ein falsches Image in der öffentlichen Wahrnehmung erschwert wird, weil Elektrofahrzeuge in der Öffentlichkeit mit neuen Emissionen in der Stromerzeugung verbunden werden könnten.“

Könnte das als Aufforderung verstanden worden sein, die durch Elektroautos bedingten „neuen Emissionen in der Stromerzeugung“ in der Öffentlichkeitsarbeit zu kaschieren? Dazu wurden immerhin Vorschläge formuliert:

„Deshalb sollten die umweltfreundlichen Aspekte der Elektrofahrzeuge betont werden, insbesondere weil sie insgesamt energieeffizient sind, mittelfristig einen geringen Zuwachs der Stromnachfrage generieren und durch die im IEKP festgelegte Kopplung an die erneuerbaren Energien emissionsarm fahren.“

Ist es denkbar, dass Forschungsinstitute dies als Wunsch der Bundesregierung verstanden, Elektroautos nicht kritisch zu hinterfragen, sondern ihre Einführung von wissenschaftlicher Seite publizistisch zu unterstützen?
Der Gesetzgeber beließ es zudem nicht bei Vorschlägen, sondern nahm bei der sachlich durch nichts zu rechtfertigenden Anwendung des Durchschnitts-Strommix eine Vorreiterrolle ein. Mit einer Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes wurde verkündet:

«Die Treibhausgasemissionen des elektrischen Stroms werden berechnet durch Multiplikation der energetischen Menge des zur Verwendung in den Straßenfahrzeugen mit Elektroantrieb entnommenen Stroms mit dem Wert für die durchschnittlichen Treibhausgasemissionen pro Energieeinheit des Stroms in Deutschland und dem Anpassungsfaktor für die Antriebseffizienz nach Anlage 3.» [1] [2]

Die Energiewende steht kopf

Wenn das Ziel der Politik geringere Treibhausgasemissionen ist, warum wird …

● mit Elektroautos zusätzlicher Stromverbrauch geschaffen, der von fossilen Kraftwerken zu decken ist?

● die Energiewende mit dem zusätzlichen Strombedarf um Jahre verzögert?

● nicht abgewartet, bis Elektroautos tatsächlich mit grünem Strom fahren (d.h. Ökostrom in so großen Mengen produziert wird, dass er trotz Netzausbaus keine anderen Abnehmer findet)?

● die Elektromobilität heute schon subventioniert, statt verstärkt klimapolitisch sinnvolle Maßnahmen zu finanzieren?

● die Abschaffung der Steuervorteile von Erdgasautos diskutiert, obwohl diese viel niedrigere CO2-Emissionen als Fossilstrom-E-Autos aufweisen?

● Steuergeld für Mitnahmeeffekte zugunsten einkommensstarker Käufer vergeudet? (Deren klimaschädliche Elektro-Spaßmobile werden über die Verbrauchssteuern auch von Beschäftigten im Niedriglohnsektor mitfinanziert.)

● eine Industriebranche einer existenzbedrohenden Krise ausgesetzt, obwohl verbrauchsminimierte Antriebe mit Verbrennungsmotoren noch für Jahrzehnte die niedrigsten CO2-Emissionen aufweisen?

Es hat den Anschein, dass Politiker versuchen, eine Industriepolitik durchzusetzen, die im Grunde nur sie selbst für weitsichtig und zukunftssicher halten – gegen alle Fakten und gegen den Widerstand eines großen Teils der Bevölkerung sowie der Wirtschaft. Dabei können sie auf die Unterstützung von Wissenschaftlern setzen, die ihrerseits von Aufträgen für Gutachten und Pilotprojekte profitieren.

Das Sondergutachten „Umsteuern erforderlich: Klimaschutz im Verkehrssektor“ des Sachverständigenrats für Umweltfragen von 2017 bestärkt sie auf diesem Weg:

„Die notwendige Dekarbonisierung des Verkehrs und die damit verbundene Transformation des existierenden sozio-technischen Systems sollte daher als ökonomische Chance für eine innovative und wettbewerbsfähige Mobilitätsbranche in Deutschland begriffen werden. … Dabei sollte der Fokus der Förderung nach Ansicht des SRU zunächst vor allem auf batterieelektrische Fahrzeuge gerichtet werden.“

(Damit empfiehlt dieses Gremium, ausgerechnet die Fahrzeuge zu fördern, mit denen eine Verringerung der Treibhausgasemissionen in den kommenden Jahrzehnten ausgeschlossen ist.)

Barbara Hendricks, von 2013 bis 2018 deutsche Bundesumweltministerin, rückte 2017 in einem Interview mit den Stuttgarter Nachrichten ebenfalls industriestrategische Aspekte in den Vordergrund:

„Das Ende des mit fossilen Kraftstoffen betriebenen Verbrennungsmotors wird vor allem durch die Macht des Faktischen kommen. Im Jahr 2030 werden in Deutschland drei Millionen neue Fahrzeuge verkauft, in China 40 Millionen. China setzt radikal auf Elektromobilität, um seine Luftprobleme in den Griff zu bekommen. Wollen wir auf deren riesigem Markt eigentlich keine Rolle spielen? Wenn ich die deutschen Automobilmanager auffordere, sich an die Spitze dieser Bewegung zu stellen, dann dient das nicht nur dem Umweltschutz, sondern vor allem dem künftigen Automobilstandort Deutschland und den vielen damit verbundenen Jobs. Manchmal wundere ich mich wirklich darüber, dass ich das denen als Umweltministerin erklären muss. Bei deren Gehalt sollten die eigentlich selbst darauf kommen.“

„Vor allem“ um den „künftigen Automobilstandort Deutschland“ ging es ihr also.Welche beruflichen Leistungen und Erfahrungen qualifizieren Frau Hendricks für industriepolitische Weichenstellungen mit derart weitreichenden Folgen?

Die Website der Partei „Bündnis 90/Die Grünen“ lässt auf ähnliche Motive schließen:

„Wir wollen verhindern, dass es der Autoindustrie so geht, wie den Kohle- und Atomriesen E-On und RWE, die zu lange aufs falsche Pferd gesetzt haben … Besser ist es, den beschrittenen Weg mit ambitionierten europäischen CO2-Flottengrenzwerten fortzusetzen und zugleich den Ausstieg aus der Produktion fossiler Verbrennungsmotoren festzulegen.“ (Zitat wie im Juli 2020 abgerufen)

Worin besteht die Legimitation solcher Zielsetzungen und folgenreichen Entscheidungen? Kann es sein, dass fachfremdes, aber zielbewusstes Personal Führungspositionen in Ministerien und Behörden besetzen konnte und Fördergelder fortan vorrangig an Institute verteilte, deren Auftragsstudien die gewünschten Inhalte enthält? Etwas zugespitzt formuliert: Weil Verbrennungsmotoren für Frau Hendricks & Co. des Teufels sind, muss der Steuerzahler die Einführung von Elektro-Spaßmobilen für Wohlhabende sponsern, ohne dass dies dem Klima irgendetwas nützt. Gleichzeitig bleiben sinnvolle Investitionen weit hinter dem Notwendigen zurück. Damit handelte es sich um eine staatlich organisierte Fehlallokation von Ressourcen, unterstützt von Gutachten zur Kollaboration bereiter Wissenschaftler.

Dies könnte die Erklärung sein, warum eine Heerschar von Wissenschaftlern systematisch fehlerhafte Studien erstellt hat. Keine dieser Publikationen ist geeignet, über die tatsächlichen Emissionen der Elektromobilität zu informieren. Tatsächlich wurde politisch gewünschte affirmative Begleitforschung produziert.


[1] Laut Anlage 3 beträgt der Anpassungsfaktor für die Antriebseffizienz beim batteriegestützten Elektroantrieb 0,4.

[2] Die Entschlossenheit, das Elektroauto durchzusetzen, führte mehrfach zu Kollisionen mit der Realität. Bei der Ermittlung der EU-Flottenverbräuche trieb man die Widersprüche auf die Spitze, denn in diesem Kontext mutierten die Elektroautos gar zu Nullemissionsfahrzeugen.


Kai Ruhsert, Maschinenbauingenieur, tätig in der Softwarebranche. Bloggt gelegentlich zu Politik, Verschwörungsideologien und (etwas häufiger) über Elektromobilität. Empört sich über systematisch falsche, wissenschaftliche Studien und hat darüber ein Buch geschrieben.
https://www.bod.de/buchshop/der-elektroauto-schwindel-kai-ruhsert-9783751937818

Ruhsert Kai
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1 Kommentar

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