Schritt für Schritt auf dem Weg zum klimaneutralen Elektroauto: Am Beispiel des ID.3 haben Mitarbeiter aus der Technischen Entwicklung von Volkswagen untersucht, wie die CO2-Bilanz von E-Autos in Europa im Vergleich mit Verbrennern ausfällt. Mit einem klaren Ergebnis.
Ist das Elektroauto wirklich klimafreundlicher als ein Neuwagen mit modernem Verbrennungsmotor? Kaum eine Frage wird von der Talkshow bis zum Stammtisch so leidenschaftlich diskutiert wie diese. Zumindest eines steht fest: Wenn ein Elektroauto mit grünem Strom geladen wird, verursacht es im Betrieb keine klimaschädlichen Kohlendioxid-Emissionen. Doch die Klimabilanz eines E-Autos beginnt nicht erst dann, wenn die oder der stolze neue Besitzer*in das erste Mal den Startknopf drückt. Diese Bilanzierung startet bereits im Herstellungsprozess.
Mit Energieeffizienz und dem Einsatz von grünem Strom will Volkswagen deshalb systematisch den CO2-Ausstoß in der Fertigung senken. Nur das Kohlendioxid, das der Hersteller und seine Zulieferer bei der Produktion heute noch nicht vermeiden können, werde anschließend ausgeglichen – zum Beispiel mit zertifizierten, von Umweltverbänden jedoch kritisierten Klimaschutzprojekten im indonesischen Regenwald. Auf diese Weise schaffe es die Marke Volkswagen laut eigener Aussage bereits heute, den Volkswagen ID.3 und ID.4 bilanziell klimaneutral an die Kund*innen auszuliefern. Damit die Rechnung vollständig aufgeht, müssen alle Werte stimmen. Es sei entscheidend, die Produktion jedes Bauteils mit einem seriösen CO2-Wert zu versehen. Außerdem geht Volkswagen Schritt für Schritt alle Komponenten eines Autos durch, um ihren Klimaeffekt bei der Herstellung zu mindern. Dabei fangen die Experten mit den Teilen an, deren Herstellung besonders viel CO2 emittiert: das Batteriesystem, Stahl und Aluminium.
Wie genau Volkswagen das umsetzt, haben Dr. Marko Gernuks, Dr. Georg Bäuml, Dr. Maximilian Schüler, Dr. Tobias Lösche-ter Horst, Dr. Lars Hofmann und Dr. Philipp Halubek aus der Technischen Entwicklung von Volkswagen beschrieben. Sie kommen dabei zu einem klaren Ergebnis: Bereits jetzt ist ein Elektroauto in Europa über den gesamten Lebenszyklus deutlich klimafreundlicher als ein Verbrenner. Das dürfte auch die Talkshow und den Stammtisch interessieren. Im Folgenden das Analyseergebnis im Detail.
Ausgehend vom Pariser Klimaziel hat Volkswagen sich das Ziel gesetzt, bis 2050 als Unternehmen bilanziell CO2-neutral zu sein, bis zum Jahr 2025 soll der Carbon-Footprint der Pkw- und leichten Nutzfahrzeugflotte gegenüber 2015 bilanziell um 30 Prozent gesenkt werden. Dabei werden die Emissionen des ganzen Lebenszyklus berücksichtigt, inklusive der gesamten Wertschöpfungskette der Herstellung, der Fahrzeugnutzung beim Kunden und dem Recycling. Die E-Mobilitätsstrategie ist die zentrale Technologie, diese Ziele zu erreichen.
Eine aussagefähige CO2-Bilanz erfordert belastbare Daten, Methoden und eine unabhängige Prüfung
Die methodische Basis zur Berechnung von Ökobilanzen – und als Teil daraus CO2-Bilanzen (Treibhausgasbilanzen) – bildet der global gültige Standard ISO 14040 zum Life Cycle Assessment (LCA, dt. Ökobilanz). Darin ist festgeschrieben, dass alle relevanten Prozesse über den gesamten Lebenszyklus zu berücksichtigen sind. Das Vorgehen und Ergebnis ist von einem unabhängigen Gutachter zu prüfen. Volkswagen erstellt Ökobilanzen seit 1996, erstmals für den Golf III, und hat die Methoden, Prozesse und Datengrundlage seither kontinuierlich optimiert: Ausgehend von der Stückliste mit etwa 5000 Teilen und der Materialdatenbank werden die Daten über eine Transferdatei in die Ökobilanzsoftware eingelesen. Dort werden dann für alle Materialen und Prozesse jeweils der Ressourceneinsatz und die Emissionen berechnet und als Ergebnis für die Herstellung des Fahrzeugs aggregiert. Letztendlich umfasst ein Ökobilanzmodell für Fahrzeuge etwa 40.000 Prozesse, die dann die gesamte Wertschöpfungskette für die Herstellung des Fahrzeugs abbilden.
Für ein realitätsnahes Ergebnis sind unbedingt repräsentative und aktuelle Daten erforderlich. Bei Volkswagen verwenden wir eine jährlich aktualisierte Datenbank, die mehrere tausend Datensätze umfasst und regelmäßig geprüft wird. Ergänzend dazu fließen spezifische Daten von unseren wichtigsten Lieferanten ein. Die gesamte Bilanz eines Fahrzeugs unterziehen wir einer mehrtägigen Prüfung durch einen unabhängigen Gutachter mit einer abschließenden Zertifizierung. Die Bilanz des ID.301 wurde vom TÜV Nord zertifiziert.
Das Elektroauto hat im europäischen Durchschnitt heute schon eine bessere CO2-Bilanz
Mit aktuellen Modellen der Kompaktklasse hat VW TÜV-zertifizierte Bilanzen erstellt, um ein Elektrofahrzeug (Battery Electric Vehicle – BEV) einem jeweils modernen Benziner und Diesel gegenüber zu stellen. Um einen fairen Vergleich zu gewährleisten, wurden die Modelle so ausgewählt, dass Ausstattung und Leistung möglichst ähnlich sind.
Die obige Grafik zeigt, dass die Herstellung eines BEV derzeit deutlich höhere CO2-Emissionen verursacht, als die Produktion von konventionellen Fahrzeugen. Die Herstellungsphase enthält alle CO2-Emissionen der Wertschöpfungskette von „Cradle-to-Gate“, das heißt angefangen bei der Gewinnung der Rohstoffe, über die Herstellung von Vorprodukten und Bauteilen bis zur Produktion in den Werken.
Trotz der höheren Emissionen in der Herstellungsphase erreicht das BEV dann über eine Laufzeit von 200.000 km mit durchschnittlichem Europäischen Strommix heute schon eine deutliche Einsparung gegenüber Diesel und Benziner.
In obiger Grafik wird deutlich, dass bei BEV die Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie den entscheidenden Faktor für den Carbon Footprint darstellt. Hierbei ist nicht nur der Energiebedarf in der Zellproduktion wichtig, auch die Upstream-Prozesse in der Lieferkette sind relevant: Rohstoffproduktion, Kathodenmaterialherstellung und das Grafit für die Anode haben einen beträchtlichen Einfluss auf die CO2-Bilanz.
Im Vergleich zu der Batterie, die im e-Golf eingesetzt wurde, ist mit der neuen Batteriegeneration des ID.3 ein enormer Fortschritt erzielt worden. Mit dem neuen Kathodenmaterial (6-2-2) konnte die Batteriekapazität bei gleichem Materialaufwand gegenüber der vorherigen Generation (1-1-1) signifikant gesteigert werden. Gleichzeitig haben wir mit unserem Batteriezell-Lieferanten vereinbart, dass Strom aus erneuerbaren Energien eingesetzt wird. Mit diesen beiden Maßnahmen reduziert sich der spezifische Carbon-Footprint von 110 kg CO2/kWh auf nur noch 62 kg CO2/kWh.
Auch in der weiteren Wertschöpfungskette stecken noch große Reduktionspotenziale, beispielsweise in der Kathodenmaterialproduktion oder beim Grafit für die Anode. Neben den Potenzialen in der Batterielieferkette analysiere VW aktuell auch Maßnahmen für die weiteren Hotspots wie Stahl oder Aluminium. An seinem eigenen BEV-Produktionsstandort Zwickau kauf der Hersteller bereits Strom aus erneuerbaren Energien ein.
Strom aus erneuerbaren Energien ist der wichtigste Baustein
Noch größere Bedeutung als die Verbesserung der Lieferkette hat der Ladestrom des Elektroautos in der Nutzungsphase. Bereits mit dem heutigen europäischen Strommix reduziert das BEV den CO2-Ausstoß deutlich. Mit der weiter fortschreitenden Energiewende wird der Strommix kontinuierlich CO2-ärmer, was sich entsprechend positiv auf die CO2-Bilanz des BEV auswirkt. Kein anderer Energieträger ist bereits so stark dekarbonisiert wie Strom, bei keinem anderen Energieträger ist die weitere Dekarbonisierung so klar beschrieben. Damit ist das BEV die Technologie, die bereits heute den größten Klimaeffekt zeigt und deren CO2-Reduktion in Zukunft noch größer wird.
Das Elektroauto hat die beste Antriebseffizienz
Da regenerativer Strom eine wertvolle Ressource ist, sollte er möglichst effizient eingesetzt werden. Für Mobilitätsanwendungen ist die direkte Strom-Nutzung in Form von batterieelektrischem Fahren effizienter als alle anderen Alternativen. Daher sollte lokal erzeugter, CO2-neutraler Strom mit Priorität eingesetzt werden. Auch wirtschaftliche Analysen verschiedener Energieträger und Antriebe zeigen unter Einbeziehung möglicher Importe von eFuels oder grünem Wasserstoff aus sonnen- und windreichen Regionen, dass das batterieelektrische Fahren für den Großteil der Kunden die kostengünstigste Lösung ist.
E-Mobilität ermöglicht heute schon eine signifikante Reduzierung der CO2-Emissionen im Straßenverkehr. Großen Einfluss hat die Herstellung des Elektroautos. Insbesondere bei der Batterie gab es bereits deutliche CO2-Verbesserungen und es werden weitere Potentiale gesehen, die Volkswagen mit den Partnern in der Wertschöpfungskette forcieren will.
Noch größere Wirkung hat die Nutzung von erneuerbaren Energien in der Nutzungsphase – mit zertifiziertem Ökostrom kann der Einzelkunde heute schon annähernd CO2-neutral fahren. Um diesen Effekt so großflächige wie möglich zu gestalten, muss die Energiewende von Politik und Stromerzeugern weiter und schnell vorangetrieben werden. Die E-Mobilität ermöglicht es, mit bereits heute verfügbarer Technologie einen signifikanten CO2-Effekt zu erzielen, und leistet somit einen wichtigen Beitrag auf dem Weg zur Erreichung der Pariser Klimaziele.
Quelle: Volkswagen – Pressemitteilung vom 08.02.2021
