Gefährliche Ladung – Die E-Auto sind Energieverschwender, die Batterien giftige Umweltsünder erster Klasse

Bild fotolia; Urheber: jörn buchheim

Von Ferruccio Ferroni* und Alex Reichmuth
Die Elektromobilität ist alles andere als umweltfreundlich, dies belegte die Weltwoche in der letzten Ausgabe. Besonders schlecht schneiden E-Autos beim Ressourcenverbrauch ab: Wer mit Strom fährt, benötigt mehr als doppelt so viel Energie, als wenn er mit Benzin unterwegs wäre.


In Zeiten, in denen Industrie, Politik und Justiz versuchen, die Dieselkrise zu bewältigen, scheint es keine löblichere Fortbewegungsart zu geben als die mit Elektrizität. Diesen Eindruck erwecken zumindest all die Politiker- und Zeitungskommentare, die den Stromantrieb als bessere Alternative zum Verbrennungsmotor preisen. Elektroautos seien ökologischer und schonten die Ressourcen, so der Tenor. So propagierte der Tages-Anzeiger die E-Mobilität mit dem Argument, es brauche «einen effizienteren und sparsameren Umgang mit Energie». Bereits plant der Verein E-Mobil Züri, mitten in der grössten Schweizer Stadt ein Elektroauto-Rennen zu veranstalten. Wäre Gleiches mit Kraftstoff-Boliden geplant, würde man eine solche Idee wohl als Aprilscherz erachten.

In anderen Weltgegenden scheint man von den Vorteilen der E-Mobilität weniger überzeugt zu sein. So brummten die Verkehrsbehörden von Singapur letztes Jahr dem Käufer eines Tesla S eine Umweltsteuer von umgerechnet über 10 000 Franken auf – mit dem Hinweis, das Fahrzeug brauche besonders viel Energie, nämlich über 44 Kilowattstunden (kWh) Strom pro 100 Kilometer. Dabei benötigt die elektrische Luxuskarosse aus dem Silicon Valley gemäss Katalog doch nur 18 kWh. Singapurs Behörden sind aber nicht etwa von allen guten Öko-Geistern verlassen, sondern mit einer Extraportion Sachverstand gesegnet. Denn Elektroautos verschlingen tatsächlich besonders viel Energie. Dies zeigt folgende Berechnung.

Tieferer Wirkungsgrad im Winter

Gemäss den Prospekten ihrer Produzenten benötigen gängige Elektroautos – vom Nissan Leaf über den VW E-Golf, den Mitsubishi i-MiEV bis hin zum neuen Tesla 3 – bloss rund 15 kWh Strom pro 100 km, manche etwas mehr, manche etwas weniger. Grundsätzlich weiss jeder Autofahrer, sei er nun mit Strom oder Brennstoff unterwegs, dass solche Herstellerangaben bloss Theorie sind. Die Werte werden unter Bedingungen ermittelt, die mit dem realen Strassenverkehr fast nichts gemeinsam haben: Die Prüfzyklen finden auf Rollen statt und sind von tiefen Geschwindigkeiten und sanften Beschleunigungen geprägt. Zusatzverbraucher wie etwa Scheinwerfer sind ausgeschaltet. Fahrtwind gibt es im Labor auch keinen. Laut dem Forschungsverband ICCT (International Council on Clean Transportation) liegt der tatsächliche Verbrauch von Autos mit Verbrennungsmotor im Schnitt happige 42 Prozent über den offiziellen Angaben. Bei Elektrofahrzeugen klaffen Realität und Theorie aber noch viel weiter auseinander: Das deutsche Prüfunternehmen TÜV Süd ermittelte 2014 den Verbrauch einiger gängiger Elektroautos bei realen Testfahrten. Es zeigte sich, dass im Schnitt 31 kWh Strom für 100 km nötig sind, wenn man je zur Hälfte auf Landstrassen und auf Autobahnen fährt – also rund doppelt so viel als von den Herstellern angegeben.

Doch das ist erst die halbe Wahrheit, denn TÜV Süd testete bei Temperaturen von 23 Grad. Bei Kälte steigt der Strombedarf von Elektrofahrzeugen jedoch deutlich: Der Wirkungsgrad der Batterie ist dann viel tiefer, und die Fahrerkabine kann nicht wie bei konventionellen Autos durch die Abwärme des Verbrennungsmotors geheizt werden. Dänemarks Technische Universität zeigte 2016 anhand von Messungen, dass Elektroautos im Winter ein Drittel mehr Energie benötigen als im Sommer. Davon kann man ableiten, dass der Verbrauch bei ganzjährigem Gebrauch in der Schweiz (Durchschnittstemperatur etwa neun Grad) 11 Prozent höher liegt als bei den Tests von TÜV Süd.

Beträchtliche Ladeverluste

Weiter sind Ladeverluste zu beachten. Hängt ein Elektroauto an der Steckdose, kann die Batterie nur einen Teil der übertragenen Energie speichern. Gemäss Tests, etwa des deutschen Wuppertal-Instituts, gehen zwischen 10 und 30 Prozent als Wärme verloren, wobei die Verluste bei Schnellladungen grösser sind. Wird bei tiefer Aussentemperatur geladen, kann der Verlust sogar fast 50 Prozent betragen. In diesem Artikel soll ein durchschnittlicher Ladeverlust von 20 Prozent angenommen werden.

Geht man also von einem Verbrauch von rund 31 kWh (gemäss TÜV Süd) bei Sommerbetrieb aus und addiert 11 Prozent bei Ganzjahresbetrieb und 20 Prozent wegen Ladeverlusten, müssen an den Ladestationen rund 41 kWh Strom bereitstehen, damit ein Elektroauto 100 Kilometer weit fahren kann. Der reale Verbrauch ist somit über 2,5-mal so hoch als von den Herstellern angegeben.

Für eine Bilanz ist nicht nur die Betriebsenergie massgebend, sondern auch diejenige für die Fahrzeugherstellung. Bei Elektrofahrzeugen ist insbesondere die Produktion der Batterien sehr energieintensiv. Wegen Erschöpfung müssen diese Batterien zudem nach einigen Jahren Betrieb ersetzt werden. Bei einer durchschnittlichen Nutzung des Fahrzeugs müssen mindestens 15 kWh pro 100 Kilometer Fahrt dazugerechnet werden. Batterien enthalten zudem hochgiftige Stoffe, von denen auch bei konsequentem Recycling ein Teil entsorgt werden muss. Lithium, das besonders häufig verwendet wird, ist ähnlich toxisch wie schwach bis mittel radioaktive Stoffe. Das bedeutet, dass eine ebenso sichere Endlagerung wie bei Atomabfällen nötig ist (siehe Artikel rechts) – was mit beachtlichem Energieaufwand verbunden ist: Für 100 Kilometer Elektrofahrt kommen darum mindestens 3,5 kWh dazu. Insgesamt beträgt der Energieaufwand für Elektroautos auf Schweizer Strassen somit etwa 60 kWh pro 100 km.

Dieser Wert soll mit einem Auto mit Benzinmotor verglichen werden: Für dieses wird ein durchschnittlicher Verbrauch von acht Litern pro 100 Kilometer angenommen – bei realen Nutzungsbedingungen und ganzjährigem Gebrauch. Um diesen Verbrauch mit demjenigen von Elektromobilen in Relation zu setzen, muss man den Energiegehalt von Benzin heranziehen und beachten, dass die Produktion von Strom mit beträchtlichen Energieverlusten einhergeht (Wirkungsfaktor für die Erzeugung von Elektrizität aus Primärenergie gemäss  BP: 0,38). Insgesamt kann ein Liter Benzin so mit 3,4 kWh Strom gleichgesetzt werden. Ein Verbrauch von acht Litern entspricht somit rund 27 kWh Strom pro 100 km. Ein Zuschlag für Herstellung und Entsorgung des Benzinantriebs drängt sich nicht auf, da der entsprechende Energieaufwand vernachlässigbar klein ist. Ein Elektrofahrzeug mit 60 kWh pro 100 km verbraucht somit mehr als doppelt so viel Energie wie ein Fahrzeug mit Benzinmotor. Ein Vergleich mit einem Dieselfahrzeug dürfte noch schlechter ausfallen. Elektromobilität bedeutet also Energieverschwendung der Extraklasse.

Auch bei den anderen ökologischen Vorteilen handelt es sich weitgehend um leere Behauptungen. Sogenannt sauber sind E-Mobile nur, wenn man lediglich den Betrieb beachtet. Berücksichtigt man die Produktion des Stroms für diesen Betrieb, schneiden E-Mobile bezüglich Klimagasen nur dann klar besser ab als konventionelle Autos, wenn der Strom weitgehend CO2-frei erzeugt wird (vergleiche Weltwoche Nr. 32/17). Das ist in der Schweiz heute dank Wasser- und Atomkraft zwar noch der Fall. Es braucht aber viel Optimismus, zu glauben, dass die Versorgung auch nach dem beschlossenen Atomausstieg ohne fossilen Strom erfolgen kann. Ein Umstieg auf Elektrofahrzeuge im grossen Stil würde zudem den Stromverbrauch deutlich erhöhen. Die Empa geht davon aus, dass die Nachfrage um einen Fünftel steigt, falls alle Autos in der Schweiz elektrisch betrieben würden. Ohne den Einsatz von CO2-intensivem Gas- oder Kohlestrom wäre diese Nachfrage kaum zu bedienen.

Wegen des erwähnten grossen Energieaufwands entstehen zudem bei der Herstellung der Batterien enorme Mengen an CO2. Gemäss einer neuen schwedischen Studie müssen Besitzer eines Tesla Model S acht Jahre lang fahren, bis das CO2, das bei der Batterienproduktion freigesetzt wurde, kompensiert ist. Nach acht Jahren Betrieb ist aber wohl längst ein erster Batterientausch fällig.

Die Grüne Partei verlangt, dass die Schweiz ab 2025 keine neuen Autos mit Verbrennungsmotor mehr zulässt, sondern nur noch Elektromobile. Der Schaden für die Umwelt wäre enorm, sollte Bundesbern dieser Forderung nachkommen.

*Ferruccio Ferroniist diplomierter Ingenieur ETH.

Batterien

Lithium, ade!

Setzen sich Elektroautos  im grossen Stil durch, gibt es ein Rohstoff- und Giftmüllproblem.

Bei Elektromobilen kommen meist Batterien auf Basis von Lithium zum Einsatz. Denn mit dem Alkalimetall kann, verglichen mit dem Gewicht, am meisten Energie gespeichert werden. Auch Lithium-Batterien erschöpfen sich aber. Nach etwa 500 Ladevorgängen muss man sie ersetzen. Ein Set Batterien für den neu auf den Markt gekommenen Tesla 3 benötigt elf Kilogramm Lithium. Ist das Fahrzeug zwölf Jahre in Betrieb und legt es dabei total 150 000 Kilometer zurück, müssen die Batterien wegen der Erschöpfung zweimal ersetzt werden. Für die Lebensdauer eines Tesla 3 sind somit 33 Kilogramm Lithium nötig.

Setzt sich die Elektromobilität durch, droht ein Rohstoffproblem: Gemäss der US-Behörde Geological Survey betragen die weltweiten Lithium-Reserven 14 Millionen Tonnen. Falls davon die Hälfte für Elektrofahrzeuge verwendet wird (Batterien werden auch für andere Zwecke benötigt), reichen die Reserven selbst bei idealem Re- cycling von Lithium nur für rund 400 Millionen Elektrofahrzeuge vom Typ Tesla 3 (inkl. Batterienersatz). Derzeit kurven aber 1,2 Milliarden Autos auf den Strassen der Welt herum. Es entsteht also ein Engpass, falls mehr als ein Drittel des motorisierten Verkehrs auf Elektroantrieb umstellt. Zwar könnte man Batterien anderen Typs verwenden. Der Aufwand für deren Produktion wäre aber noch höher als bei Lithium-Batte- rien, zudem stiege das Batteriengewicht. Die Energiebilanz der Elektromobilität würde nochmals deutlich schlechter.

Tödliche Gefahren

Dazu kommt, dass Lithium hochgiftig ist. Bereits bei einer Einnahme von wenigen Milligramm pro Tag drohen tödliche Gefahren für den Menschen. Setzt sich Elektromobilität breit durch, müssten jedoch mehrere Millionen Tonnen Lithium entsorgt werden, das nicht mehr recycelt werden kann. Der Aufwand, um eine sichere Isolation vor der Umwelt zu gewährleisten, ist vergleichbar mit dem für die Entsorgung schwach- bis mittelradioaktiver Abfälle. In der Schweiz müsste man wohl die Nagra mit der Endlagerung von Lithium beauftragen. Die entsprechend hohen Kosten hätten die Elektroautofahrer zu tragen.

Ferruccio Ferroni und Alex Reichmuth

übernommen von Die Weltwoche hier

Anmerkung der Redaktion

in einem Mailwechsel mit Autor Ferroni wurde festgestellt, dass gem. John Petersen von Seeking Alpha Rohstoffspezialist u.a. für Lithium und Kobalt und Kritiker von TESLA sowie  von Battery University and Avicenne Energy in einer TESLA Model 3 Batterie 93 Kg Kobalt verbaut sind,(d.h. 1.44 kg Co pro kWh Kapazität). Aus diesem Grund wird die Nachfrage nach Kobalt rasant steigen und die Schlussfolgerungen des Artikel in EIKE über die furchtbare völlig inakzeptable Lage der Kinderarbeiter darunter Kleinkinder ab 4 Jahren, die für den Abbau in Demokratischen Republik Kongo schuften müssen, evtl. nur der Anfang sind.

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9 Kommentar(e)

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1
Eugen Ordowski

Ich kann nur noch auf den Artikel verweisen:

http://www.marketwatch.com/story/want-to-fight-climate-change-dont-invest-in-tesla-2017-08-17

Also, wenn man gegen den (menschgemachten) Klimawandel kämpft, darf man nicht bei Tesla investieren!

Damit hat sich das batteriebetriebene Auto aus Klimaschutzgründen erledigt!

2

Umweltschädlichkeit von E-Mobilität hin oder her....eine E-Auto ist weder wirtschaftlich noch eine technische Meisterleistung....ein E-Auto ist ein Auto für Reiche und somit nicht für den Normalbürger. Ein E-Auto ist was für Menschen, die Zeit, Lust und keinen Finanzsorgen haben...für alle anderen Menschen auf dieser Welt ist ein Diesel oder Benziner immer noch das bestimmende und lebensverbessernte Fortbewegungsmittel.

3

Achtung wichtig!
"Dazu kommt, dass Lithium hochgiftig ist"
Lithiumverbindungen sind z.T. Gesundheitsschädlich, von "hochgiftig" kann keine Rede sein. Wir werfen den "Anderen" immer Übertreibungen vor, was Gesundheitsgefahren diverser Substanzen anbelangt, wir sollten nicht das Gleiche tun.
Bitte hier schauen: https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium
Bitte nachrecherchieren und korrigieren

4

Bei der Wortwahl sind die Vertreter des Alarmismus jeglicher Couleur auch nicht gerade zimperlich, denken Sie nur an "Hoch belastete Eier" mt Fipronil, oder noch schlimmer die Stickoxidhetze.
Zu Lithium findet man auf einer Spezialseite

Gesundheitliche Auswirkungen von Lithium

Lithium ist feuergefährlich. Viele Reaktionen können Feuer oder Explosionen verursachen. Es gibt reizende oder giftige Dämpfe (oder die Gase) im Feuer ab.
Lithium ist auch explosiv: die Brand- und Explosionsgefahr entsteht bei Kontakt mit brennbaren Substanzen und Wasser. Wenn Lithiumgase eingeatmet werden kann das zu brennenden Reizerscheinungen, Husten, erschwerter Atmung oder Kurzatmung und entzündetem Kehlkopf führen. Die Symptome können verzögert eintreten.
Bei Kontakt mit der Haut können Rötungen, Hautreizungen, Schmerzen und Blasen entstehen. Augen können gerötet sein, schmerzen und stark brennen. Bei oraler Einnahme von Lithium kann es zu Bauchkrämpfen kommen.
Das kann zu brennenden Schmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Schwächegefühl oder Koma führen.
Die Substanz kann in den Körper durch Inhalation des Aerosoles und durch orale Einnahme gelangen.

Inhalationsgefahren: Die Verdampfung bei 20 °C ist ungefährlich. Eine schädliche Konzentration der Partikel kann jedoch schnell erreicht werden, wenn diese fein verteilt werden.

Akute Belastung: Die Substanz ist stark ätzend bei Augen- und Hautkontakt und im Atmungstrakt. Ätzmittel auf Einnahme. Einatmung der Substanz kann Lungenflügelödem verursachen. Die Symptome des Lungenödems sind häufig nicht offenkundig und erst nach einige Stunden durch körperliche Schwächung erkennbar. Ruhe und medizinische Behandlung sind erforderlich. Es sollte eine sofortige Inhalation eines entsprechenden Sprays durch einen Arzt oder eine Person, die durch ihn/sie autorisiert wird, erfolgen.

Chemische Gefahren: Eine starke Erwärmung des Lithiums kann heftige Brände oder Explosionen verursachen. Die Substanz kann bei Kontakt mit Luft spontan zünden, wenn sie fein verteilt vorliegt. Bei Erhitzung bilden sich giftige Dämpfe. Lithium reagiert heftig mit starken Oxidationsmitteln, Säuren und vielen Verbindungen (Kohlenwasserstoffe, Halogene, Beton, Sand und Asbest). Bei der Reaktion mit Wasser bildet sich Wasserstoffgas und ätzende Dämpfe des Lithiumhydroxids, welche in hohem Maße feuergefährlich sind.

Read more: http://www.lenntech.de/pse/elemente/li.htm#ixzz4qakcEBqf

Das sollte eigentlich genügen um die starke Wortwahl zu rechtfertigen. Besonders dann wenn man an die kommenden Mio t denkt, die sicher deponiert werden müssten.

5

"Dazu kommt, dass Lithium hochgiftig ist." Oha, was passiert denn eigentlich, wenn so eine Kiste nach einem Unfall abbrennt? Kommt die Feuerwehr mit Ganzkörperschutzanzügen und schaut beim Abbrand zu, weil löschen ist, wie bei Solaranlagen auch, wohl kaum möglich - und was ist mit den umliegenden Anwohnern? Wird anschließend die Umgebung "ausgekoffert" und wer bezahlt das? Schöne neue Welt!

6
Theodor Heinrich

Ein Teil der Aussagen ist sicherlich richtig aber es gibt hier durchaus falsche Annahmen. Wenn ein vollgetanktes Fahrzeug mit Verbrennungsmotor einen genormten Fahrzyklus durchfährt und nach 100 Km Fahrstrecke wieder vollgetankt wird fliessen 8 Liter Kraftstoff in den Tank. Das ist sicherlich für die meisten Fahrzeuge korrekt. Niemand interessiert dabei aber wie viel Prozent der 8 Liter in Nutzenergie oder Wärme umgewandelt wurden. In der Regel haben Verbrennungsmotoren nur Wirkungsgrade zwischen 10 und 30 Prozent, je nach Last und Drehzahl. Entscheidend ist trotzdem nur wie viel Energie getankt werden muss um den Fahrzyklus von 100 Km zu absolvieren. Genau das Gleiche gilt auch für ein Fahrzeug mit Elektromotor. Nur wird hier die Energie aus einer Netzsteckdose getankt. Alles was zwischen der Netzsteckdose und den Antriebsrädern an Verlusten entsteht ist völlig egal für die Ermittlung der Verbrauchswerte. Nur der Strom, der aus der Steckdose ins Auto fliesst darf betrachtet werden. Das Fahrzeug vom Tankstutzen (oder von der Ladedose) bis zu den Antriebsrädern ist eine “Blackbox“. An den Antriebsrädern muß das Gleiche an Energie ankommen wie beim Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, da der genormte Fahrzyklus identisch ist. Das E-Fahrzeug startet den Fahrzyklus mit voller Batterie und nach 100 Km wird die Batterie wieder voll geladen. Nur der Strom, der nun aus dem Netz über das Ladekabel ins Fahrzeug fliesst zählt hier. Deshalb ist es unzulässig einen zusätzlichen Ladeverlust beim Fahrzeug mit E-Motor anzusetzen. Da hat der Autor leider einen gravierenden Fehler gemacht. Auch die Gleichsetzung eines Liters Kraftstoff mit 3,4 KWh Strom ist nicht nachvollziehbar. Ein Liter Kraftstoff hat thermodynamisch betrachtet einen Energieinhalt von etwa 10 KWh. Wenn die Autoren hier nur der Stromerzeugung massive Verluste zurechnen ist das auch wieder eine völlig falsche Sicht der Dinge. Realistisch müssen sie für beide Antriebsarten die gesamte Kette von der Primärenergie bis zur Energie betrachten, die an den Antriebsrädern des Fahrzeugs ankommt. Die Autoren ignorieren (man könnte auch sagen verleugnen) die Tatsache, dass beim E-Antrieb die meisten Verluste bereits vor dem Betanken des Fahrzeugs mit Strom anfallen, nämlich in der Erzeugung und im Netz, während beim Verbrennungsmotor die wesentlichen Verluste erst nach dem Tanken entstehen. Bei einem echten Vergleich der jeweils benötigten Primärenergie und der erzielten Nutzenergie an den angetriebenen Rädern eines Fahrzeugs werden sich kaum Unterschiede ergeben. Ganz klar ist, am Ende der ganzen Betrachtung geht es nur darum wie Energie aufgewendet werden muss um ein Fahrzeug 100 Km in einem definierten Zyklus zu bewegen. Ganz zu schweigen davon, dass für etwa 15 Prozent des Stroms in Deutschland überhaupt keine direkte Primärenergie aufgewendet werden muss, da dieser aus Wind oder Solarenergie erzeugt wurde. Entweder fehlen den Autoren grundlegende Kenntnisse im Bereich der Energieerzeugung oder -umwandlung oder sie versuchen hier bewusst einseitig zu argumentieren.

7
schuette taunus

Werter Herr Heinrich,
im letzten Satz Ihres Kommentars unterstellen Sie den Autoren einen Mangel an "grundlegenden Kenntnissen im Bereich der Energieerzeugung oder -umwandlung" und erklären im gleichen Atemzug, dass für Strom "aus Wind oder Solarenergie keine direkte Primärenergie aufgewendet werden muss." Da staunt der Fachmann und der Laie wundert sich! Wo sich die Primärenergie überall versteckt hält, erfahren Sie unter http://www.kosten-energie-aequivalenzgesetz.com
Dr. Heinz Schütte

8

Gemäss der Empfehlungen der AG Energiebilanzen e.V. gilt (Zitat): «Um die Bedeutung der Energieträger vergleichend beurteilen zu können, ist es daher in vielen Sachzusammenhängen sinnvoller, statt der ggf. fiktiv angesetzten Primärenergie die real erzeugte Endenergie zu vergleichen, im Strombereich also die von den verschiedenen Energiearten (fossil, atomar, erneuerbar) erzeugten Netto-Strommengen» .
Um Äpfel mit Äpfel zu vergleichen haben wir der Brennwert von Benzin (Primärenergie) in Endenergie (Strom) umgewandelt, mit dem Faktor 0.38. Dieser Faktor wird in der BP Energiestatistiken international verwendet.
Ferner sagen Sie, das PV keine direkte Primärenergie aufwendet. Man darf aber die indirekten Energieaufwendungen nicht vergessen. Meine Berechnungen, die im wissenschaftlichen Zeitschrift «Energy Policy» unter Energy Return on Energy Invested publiziert worden sind, haben ergeben, dass indirekt vielmehr Energie - praktisch fossile Energie- aufgewendet wird, als die im sonnenarmen Deutschland produzierte Sonnenstrom.
Ferrucio Feroni

9
schuette taunus

Anlässlich der von Herrn Reichmuth vorgetragenen Kritik an der "Energiewende" in einem früheren Artikel der Weltwoche habe ich Herrn Reichmuth vor über einem Jahr auf meine Arbeit http://www.kosten-energie-aequivalenzgesetz.com aufmerksam gemacht, in der die naturwissenschaftliche Begründung hergeleitet wird, wonach die "Energiewende" zwangsläufig zu einer Energieverschwendung führt. Herr Reichmuth informierte mich damals dahingehend, dass die Leser der Weltwoche an meiner Arbeit nicht interessiert seien. Bei Kenntnis meiner Arbeit, die die grundsätzlichen Zusammenhäng beschreibt, sind die Aussagen des Artikels von Reichmuth/Ferroni indes für jedermann offensichtlich und damit überflüssig.
Dr. Heinz Schütte