E-Auto und Feinstaub

29.03.2023 | E-Autos sind gut fürs Klima, weil sie weniger CO2 und andere Klimagase ausstoßen als Autos mit konventionellen Verbrennungsmotoren. Der Personenverkehr ist für rund 10 Prozent des derzeitigen globalen Kohlendioxid-Ausstoßes von ca. 35 Mrd. Tonnen verantwortlich. Wie viel besser Elektroautos für die CO2-Bilanz und fürs Klima sind, hängt von vielen Faktoren ab; die wichtigsten sind die Kapazität des Akkus, die Laufleistung und die CO2-Bilanz der Stromproduktion. Mehr dazu erklärt Dir MeinAuto.de.

Warum ist die CO2-Bilanz eines Elektroautos fürs Klima so wichtig?

Ob ein E-Auto gut fürs Klima ist, hängt davon ab, wie viele Treibhausgase, vor allem wie viel CO2 es ausstößt: während der Fahrt, aber auch während der Produktion des E-Autos und der elektrischen Energie (Fahrstrom). Doch weshalb ist CO2 so wichtig?

CO2, oder auch: Kohlendioxid, ist nicht das stärkste, aber das mit Abstand häufigste und deshalb wirkungsvollste Treibhausgas in der Atmosphäre. Es ist der Haupttreiber der vom Menschen verursachten Erderwärmung. Im Jahre 2021 belief sich der weltweite CO2-Ausstoß auf gut 36 Milliarden Tonnen (Gigatonnen, Gt) – rund 6 Prozent mehr als im ersten vollen Jahr der Corona-Pandemie 2021. Rund die Hälfte dieser Emissionen wird von der Vegetation und den Ozeanen absorbiert – die andere Hälfte verbleibt für Jahrtausende in der Atmosphäre.

In der Atmosphäre erhöht sich dadurch die CO2-Konzentration, zurzeit um rund 2 bis 3 ppm – d.h. 2 bis 3 Moleküle CO2 pro einer Million Atmosphären-Moleküle. Seit Beginn der industriellen Revolution (~1750) ist die Konzentration von 280 ppm auf rund 415 ppm im Jahr 2021 gestiegen. Dieser vergleichsweise geringe Anstieg hat aber große Wirkung. Er hat das Energiegleichgewicht der Erde um rund +1,5 W/m² verändert; bei 510 Millionen Quadratkilometern kommt da einiges an zusätzlicher Energie zusammen.

Die Konzentration anderer Treibhausgase wie Methan oder Lachgas (N2O) ist sich in den letzten Jahrzehnten ebenfalls stark angewachsen. Methan ist, gerade über kurze Zeiträume, ein deutlich stärkeres Klimagas als Kohlendioxid; seine Konzentration in der Atmosphäre ist jedoch gut eine Größenordnung kleiner. Der Betrag zur Erderwärmung beträgt ca. + 0,5 W/m².

Verantwortlich für die Erwärmung ist der Treibhauseffekt. Die einfallende Sonnenenergie erwärmt die Erdoberfläche, die Erde versucht diese Energie als Wärmestrahlung wieder abzugeben. Die Treibhausgase in unserer Atmosphäre ver- bzw. behindern das. Je höher ihre Konzentration, umso weniger Energie strahlt die Erde ab: der Planet erwärmt sich.

Wie gut ist die CO2-Bilanz eines Elektroautos?

Ob ein Fahrzeug, ob eine Antriebs-Technologie gut oder schlecht fürs Klima ist, steht und fällt mit seiner CO2-Bilanz. Wollen Elektroautos die Erderwärmung reduzieren, müssen sie eine bessere CO2-Bilanz aufweisen als Autos mit konventionellen Verbrennungsmotoren.

CO2-Bilanz ist aber nicht gleich CO2-Bilanz. Den Treibhausgas-Ausstoß eines Autos kann man über verschiedene Zeiträume; und für mehrere Phasen des Lebenswegs bilanzieren. Maßgeblich ist letztlich aber nur eine Bilanz – die Gesamtbilanz: die Treibhausgasemissionen des gesamten Lebenszyklus eines Autos. Aber auch die einzelnen Phasen sind aufschlussreich.

• Im Vergleich mit Benzin- und Dieselfahrzeugen starten Elektroautos mit einer negativen CO2-Bilanz. Wie groß die CO2-Last ist, hängt vor allem von der Größe der Batterie ab. Bei einer Kapazität von 35 kWh startet das Elektroauto mit einem CO2-Handical von rund 6 Tonnen.
• Am Auspuff stößt ein E-Auto keine CO2-Emissionen aus – das hilft, die CO2-Last aus der Produktion abzubauen.
• Völlig emissionsfrei sind Elektroautos während der Nutzung dennoch nicht. Der verbrauchte Strom muss zuvor erzeugt werden – und dabei wird CO2 frei. In Deutschland sind es derzeit rund 420 Gramm pro kWh. Mit dem weiteren Ausbau er erneuerbaren Energien wird der Ausstoß bis 2030 auf ca. 300 Gramm sinken.
• E-Autobesitzer, die ihr Auto bspw. mit dem Strom der eigenen PV-Anlage laden, verringern den CO2-Ausstoß des Fahrstroms drastisch: in Deutschland auf rund 50 bis 60 Gramm.
• Je geringer der CO2-Ausstoß der Stromproduktion, desto besser die CO2-Bilanz eines BEVs – und umso schneller wird sie besser als die von Verbrennern.
• Derzeit ist das – je nach Batteriegröße – nach rund 50.000 bis 100.000 Kilometern der Fall. Genauer für Kompaktwagen Studie im Auftrag des BMU – 60.000 Benziner, 70.000 Diesel

Elektroautos haben – über ihren gesamten Lebensweg betrachtet – also schon heute eine klar bessere CO2-Bilanz als Diesel- und Benziner-Pkws. Die meisten Studien gehen von einem CO2-Vorteil von rund einem Viertel bis einem Drittel aus; manche Forscher schätzen die Einsparungen bereits heute auf über 50 Prozent. Mehr Details zu der CO2-Bilanz von E-Autos findest Du hier. So oder so: Elektroautos fürs Klima besser als Verbrenner. Ebenso klar ist jedoch auch: Klimaneutral sind E-Autos mit einem Treibhausgas-Ausstoß von 50-160 Gramm pro Kilometer nicht.

E-Autos und die Feinstaubbelastung

Ja, auch Elektroautos erzeugen Feinstaub und tragen zur Feinstaubbelastung bei. Wie hoch die Feinstaubbelastung durch Elektroautos ist, wird zurzeit intensiv erforscht – mit unterschiedlichen Ergebnissen für die verschiedenen Arten und Quellen des Feinstaubs. Sicher ist: Lokal emittieren Elektroautos keinen Feinstaub und ebenso wenig andere Luftschadstoffe. In dieser Beziehung ist der E-Antrieb den Verbrennungsmotoren klar überlegen. Hinzu kommt. Die lokalen Feinstaubemissionen im Ballungsraum sind besonders schädlich.

In anderen Bereichen verursachen Elektroautos aber gleich viel und teilweise erheblich mehr Feinstaub als Autos mit Verbrennern.

• Ein Gutteil des lokalen Feinstaubs entsteht nicht durch Abgase, sondern durch den Abrieb von Reifen und den Verschleiß der Bremsen.
• Leichte Elektroautos weißen hier eine leicht geringere Feinstaubbelastung auf als vergleichbare Verbrenner; bei schwereren Modellen produzieren E-Autos mehr Feinstaub, weil sie durch die Batterie deutlich schwerer sind.
• Deutlich mehr Feinstaub entsteht bei der E-Auto-Herstellung und der Stromproduktion. In diesem Bereich werden sich BEVs in den kommenden Jahren aber stark verbessern.

Was ist Feinstaub und wie gefährdet die Feinstaubbelastung die Gesundheit?

Neben dem Ausstoß von CO2 verursachen Pkws noch weitere Umweltbelastungen. Eine der Belastungen mit dem größten Gesundheitsrisiko ist die Feinstaubbelastung. Doch was ist Feinstaub eigentlich – und kann er unsere Gesundheit schädigen?

Feinstaub besteht aus winzigen, fürs Auge unsichtbaren Teilchen. Definiert ist er als Staub, dessen feste und flüssige Partikel einen mittleren Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer, i.e. zehn Tausendstel Millimeter, haben. Vom Durchmesser und von der englischen Bezeichnung “Particulate Matter” leitet sich die Kurzbezeichnung für Feinstaub PM10 ab.

Um den Feinstaub den unterschiedlichen Quellen genauer zuordnen zu können, werden mittlerweile auch andere Feinstaubkategorien unterschieden: z.B. PM2,5 für Feinstaub mit Teilchen kleiner als 2,5 Mikrometer. Feinstaub der Gattung PM2,5 hat seinen Ursprung nahezu ausschließlich in Abgasen. Der Feinstaub PM10 entsteht hingegen vorwiegend durch den Abrieb von Reifen und Bremsen.

Für das Gesundheitsrisiko, das von Feinstaub ausgeht, gilt: je feiner bzw. kleiner die Staubteilchen, desto gefährlicher sind sie. Denn je kleiner die Partikel, desto schlechter filtern sie die Härchen in der Nase sowie unseren Schleimhäuten aus der Atemluft heraus. So gelangen sie tiefer in die Atemwege und können Organe oder das Herz-Kreislaufsystem schädigen. Feinstaub PM2,5 dingt zum Beispiel bis in die Lungenbläschen ein.

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) nennt folgende gesundheitliche Risiken der Feinstaubbelastung:

• chronische Lungenerkrankungen,
• Herz-Kreislauf-Erkrankungen und
• Infektionen der unteren Atemwege.

Über anhaftende Schwermetalle können sie auch andere Krebs-Erkrankungen verursachen. Der Feinstaub des Verkehrs – sein Anteil am gesamten globalen Feinstaub PM2,5 beträgt laut OECD rund 25 Prozent – ist insofern besonders problematisch, da er vielfach in dicht besiedelten Gebieten entsteht. Dort sind die Menschen dem Feinstaub direkt ausgesetzt.

Elektroautos und die Feinstaubbelastung: Ist sie höher als die von Verbrennern?

Feinstaub durch Abgase

Autos mit Diesel und Benzinern erzeugen Abgase, die Feinstaub enthalten. Mittlerweile kann dieser Feinstaub aber sehr effizient aus den Auspuffabgasen herausgefiltert werden. Moderne Partikelfilter reduzieren die Zahl der Feinstaubpartikel – je nach Feinstaubart – um rund 88 bis 98 Prozent. Trotzdem. Elektroautos sind – wie bei der CO2-Bilanz – auch diesbezüglich klar besser als Verbrenner. Der Elektromotor stößt vor Ort überhaupt keine Abgase, also auch keinen Feinstaub aus.

Feinstaub durch Reifen- und Bremsabrieb

Der Großteil des Feinstaubs verursachen Pkws allerdings nicht durch den Antrieb, sondern durch Abriebvorgänge und Aufwirbelungen (Nicht-Abgas-Emissionen). Ihren Anteil an der gesamten lokalen Feinstaubbelastung durch Autos schätzen Experten auf bis zu 85 Prozent. Doch sind in dieser Beziehung Pkws mit Verbrennungsmotoren besser oder E-Autos? Eine Studie der OEDC aus dem Jahr 2020 stellt fest:

Über alle Fahrzeugklassen betrachtet ist die Feinstaubbelastung PM10 durch neue Elektroautos pro Kilometer 5 bis 19 Prozent geringer als jene neuer Autos mit Verbrennungsmotoren. Bei der Belastung durch Feinstaub PM2,5 sieht es anders aus; leichte Elektroautos stoßen 11 bis 13 Prozent weniger Feinstaub aus als vergleichbare Verbrenner, schwere E-SUVs allerdings 3 bis 8 Prozent mehr.

Feinstaub durch die Fahrzeug- und Kraftstoffproduktion

Eine weitere erhebliche Feinstaubquelle des Individualverkehrs ist die Fahrzeug- und Kraftstoffproduktion selbst. Verschiedene Studien betonen aber, dass diese Emissionen weniger gesundheitsschädlich sind als die direkte Feinstaubbelastung am Fahrzeug. Der Grund: Meist entstehen sie nicht in dicht besiedelten Gebieten. Zu vernachlässigen sind sie aber keineswegs.

Aktuell zeigt sich, dass ist die Feinstaubbelastung durch Elektroautos in diesem Bereich eindeutig höher ist als durch Autos mit Diesel- und Benzinmotoren:

Bei der Stromproduktion für Elektroautos entsteht aktuell rund doppelt so viel Feinstaub PM10 als bei der Herstellung von Diesel und Benzin (~0,02 zu 0,01 Gramm Feinstaub pro Kilometer). Durch den Ausbaus der erneuerbaren Energien wird sich die Feinstaubbelastung hier in den nächsten Jahren aber signifikant verbessern; bis 2030 schätzt man, dass sie um rund ein Viertel sinkt ( auf rund 0,015 Gramm pro Kilometer). Bei der Fahrzeugherstellung verursachen E-Autos zurzeit rund 20 bis 50 Prozent mehr Feinstau pro Kilometer (0,04 bis 0,05 Gramm ICEVs bzw. 0,06 Gramm BEVs). Die größere Feinstaubbelastung in der Produktion geht vor allem auf den höheren Stahlanteil der Elektroautos zurück; die Herstellung der Batterie wirkt sich ebenfalls negativ aus. In beiden Bereichen rechnen die Experten aber bereits in den nächsten zehn Jahren mit einer deutlich Reduktionen der Feinstaubbelastung.