Noch mehr Ehrlichkeit bei der Ökobilanz-Diskussion

Strom kommt aus der Steckdose und Benzin aus dem Zapfhahn. Schön wär’s. In unserer Ökobilanz-Reihe rechnen wir heute mal nach, wieviele Ressourcen für die Produktion und den Transport von Treibstoff im Vergleich zur Stromerzeugung benötigt werden.

Nach unserem ersten Artikel über die Ökobilanz von E-Autos wollen wir uns nun die Vorketten etwas genauer anschauen, sprich wo wird bereits Energie verbraucht, noch bevor das Auto den ersten Meter rollt: Ölquellen, Transport in die Raffinerie und von dort zur Zapfsäule. Das Ganze nennt der Experte eine Well-to-Tank-Betrachtung, der anschließende Teil während der Fahrt heißt Tank-to-Wheel, beide zusammen dann ganz einfach Well-to-Wheel, also alle Energieverbräuche vom Bohrloch bis zum Auspuff.

Um hier eine vergleichbare Einheit anwenden zu können, werden die Daten hinsichtlich ihrer rechnerischen CO2-Emission pro erzeugten Megajoule Energie angegeben, wir nennen das im folgenden kurz gCO2/MJ. Es wird also überprüft, wieviel Treibhausgas für das Fördern usw. von einem Megajoule Energie in Form von Öl emittiert wird. Nicht erschrecken, wir übersetzen das weiter unten in greifbare Werte.

Eine Studie, an der auch die Gemeinsame Forschungsstelle (Joint Research Centre, JRC) der EU-Kommission beteiligt war, kam 2010 zu folgenden Ergebnissen: Am Bohrloch werden für die Produktion von Rohöl im Mittel 4,3 gCO2/MJ emittiert. Eingerechnet werden hier z.B auch die Abfackelung der Gase, was aber weltweit immer weniger wird, amerikanische Satelliten verzeichneten zwischen 2008 und 2010 einen Rückgang um etwa 8 %. Immer öfter werden die Gase zurück in den Boden gepresst oder als Flüssiggas (LPG) ebenfalls mit abtransportiert.

Der Transport vom Ölfeld erfolgt per Pipeline zu Raffinerien für den lokalen Markt und den Häfen. Im europäischen Markt wird fast nur Rohöl importiert und die benötigten Produkte wie Diesel und Benzin nahe beim Kunden raffiniert. Aus dem Nahen Osten laufen dabei große Tanker ein, auf den kürzeren Routen aus der Nordsee und Afrika kommen kleinere Schiffe zum Einsatz. Im Mittel ergibt das 0,8 gCO2/MJ, wobei angenommen wird, dass das Schiff mit herkömmlichem Schweröl befeuert wird.

Blackbox Raffinerie

Nun wird es schwierig: Denn eine Raffinerie produziert nicht ein Produkt alleine, womit der Energieaufwand sauber abzuleiten wäre. Das Rohöl wird gekocht, daraus entstehen Dämpfe, die in einer turmförmigen Kolonne aufgetrennt werden, je weiter die Gase aufsteigen, desto hochwertiger das auf der Ebene abgegriffene Produkt: Ganz oben sind das Butan, Propan und auch Rohstoffe für die Kunstsstoffproduktion, in der Mitte werden Benzin, Diesel, Kerosin usw. produziert, dann folgen Schmieröle und ganz unten entstehen z.B. Bitumenmaterialien, etwa für den Straßenasphalt.

Die verbrauchte Energie wird in all diese Produkte gleichzeitig gesteckt. Schwierig also, hier exakt einen Verbraucher zu berechnen. Die Forscher haben es trotzdem versucht und kommen auf 7,0 (Benzin) bzw. 8,6 (Diesel) gCO2/MJ rein für den Prozess in der Raffinerie. Dabei wird auch berücksichtigt, dass europäische Anlagen etwa 6 – 7 % ihres Energiebedarfs selbst durch die angelieferten Rohstoffe decken, in dem sie z.B. anfallende Wärme anderswo mitverwerten. Der Transport zur Tankstelle schlägt mit 1 gCO2/MJ zu Buche. In Summe wird für Benzin also 13,1 und für Diesel 14,7 gCO2/MJ emittiert.

Mit den oben genannten Zahlen können wahrscheinlich die wenigsten etwas Anfangen, daher wollen wir nun etwas handfester werden: Um wiederum vergleichbar bleiben zu können, wird von Fachleuten das soggenannte Benzinäquivalent verwendet, es legt einen Liter fertiges Benzin fest auf 32 Megajoule. Dieser Energiegehalt multipliziert mit 13,1 gCO2/MJ ergibt also, dass für jeden Liter Benzin 419 g CO2 in der Vorkette emittiert wurden. Gehen wir von einem Verbrauch von 7l/100 km aus, benötigt ein solcher Verbrenner 0,07 l pro km, was verrechnet mit den 419 g CO2 aus der Vorkette etwa 30 g/km Mehrbelastung entspricht – die in vielen Diskussionen einfach nicht vorkommen. Ein durchschnittlicher Benziner emittiert damit nicht nur 166 g durch die Verbrennung im Motor, sondern kommt mit der Vorkette auf 196 g/km. 

Kurzer Rückblick

Im vorherigen Artikel beschrieben wir, ein BMW M240i könnte theoretisch 86.000 km fahren, bis der vergleichbare Tesla S aufgrund seines Akku-Rucksacks ökologischer ist. Rechnen wir die Benzin-Vorkette mit ein, bläst der Verbrenner 266 g CO2/km in die Luft, womit sein Vorteil um 30.000 km schrumpft. Beim Vergleich E-Golf und regulärer Golf kamen wir auf 33 – 45.000 km Vorteil, der inklusive Vorkette aber nur noch 29 – 38.500 km beträgt. Das ist jetzt nicht die große Bombe, die wir hier platzen lassen, aber eben auch kein einfach so vernachlässigbarer Faktor.

Der Fairness halber und um der Diskussion vorzubeugen, haben wir für den Vergleich übrigens den Benzin-Golf mit den besten Werten im ADAC Eco-Test herangezogen. Außerdem rechnen wir hier mit dem CO2-technisch für den Verbrenner günstigeren Benzin-Motor, der Vergleich mit einem Diesel würden den Rucksack-Nachteil des E-Autos natürlich noch stärker reduzieren. Dafür sind die Zahlen der von uns zugrunde gelegten Studie bereits acht Jahre alt, die Vorkette könnte inzwischen also ebenfalls etwas ökologischer geworden sein. Hier aber nun um ein Gramm CO2 mehr oder weniger zu diskutieren, wäre unnötig – uns geht es darum, die Vorkette generell nicht zu vergessen.

Der unendliche Ökostrom

Aber auch auf der Seite der Stromer gibt es natürlich eine Art Vorkette, denn für Windkraft und Solarenergie werden ebenfalls energieaufwändige Rohstoffe wie Aluminium in nicht zu knappen Mengen verbraucht. Hier ist es aber ähnlich schwierig zu betrachten, wie in der Raffinerie mit ihren vielen gleichzeitig hergestellten Produkten: Denn der Ökostrom wird ja nicht alleine für E-Autos produziert, die Kraftwerksvorkette kann also nicht alleine ihnen zugerechnet werden.

Die Produktion von Benzin und Diesel dagegen kann zum allergrößten Teil auf den Straßenverkehr umgelegt werden. Denn durch die Betrachtung des CO2-Ausstoßes in Abhängigkeit des Energiegehalts fließt in unsere obige Rechnung auch nur das Treibhausgas – etwa am Bohrloch, oder beim Transport – mit ein, das auch für Diesel und Benzin aufgewendet wurde. Die Anteile, die dort für die anderen Produkte wie Propan-Gas oder Bitumen entstehen, bleiben somit automatisch außen vor. Außerdem benötigen auch Kohle- und Atomkraftwerke sowie die Raffinerien viel Baumaterial, daher dürfte sich der Vorwurf bezüglich Alu-hungriger Windräder eigentlich erledigen.

Panik vor dem Engpass

Da E-Autos momentan noch eher die Ausnahme sind, kommt der Strommarkt der Nachfrage problemlos nach, in Zukunftsszenarien wird aber immer wieder von problematischen Engpässen gesprochen, die durch eine immer größere E-Auto-Flotte verursacht werden soll. Ein Kollege hat daher einmal durchgerechnet: Selbst die als unrealistisch angesehenen „1 Million bis 2020“ würden den aktuellen Stromverbrauch in Deutschland nur um 0,5 % steigern. Selbst bei einer kompletten Umstellung aller etwa 40 Millionen Fahrzeuge wären also nur 20 % mehr Strom nötig. Nach Expertenansicht sind solche Zuwächse ebenfalls leicht zu kompensieren, da wir bereits über einen Überschuss verfügen. 

Problematisch wird es allerdings, wenn wir dabei die regenerativen Energien betrachten, die zwar stetig wachsen – in Deutschland über ein Drittel des Stroms – der Großteil  kommt aber weiterhin aus Braunkohle und Atomenergie. Das Gewissen mit dem Anbieterwechsel auf einen Ökostromtarif zu beruhigen, greift daher nicht ganz so sehr, wie viele sich das wünschen. Die Tarife werden meist aus Stromzertifikaten aus norwegischem Wasserkraftwerken gebündelt, da dort eine Überproduktion vorliegt. Diese ist aber natürlich nicht unendlich, steckt man also ein zusätzliches Auto an den Ökostrom-Tarif, fehlt dieser nur anderswo.

Mit jedem E-Auto mehr im Netz steigt also der Strombedarf: Dann werden hierzulande aber zuerst mehr Gas- und Steinkohle-Anlagen hochgefahren, sie sind am teuersten im Betrieb und bilden daher derzeit die Reservebank. Wind- und Photovoltaik laufen dagegen eigentlich immer, haben meist sogar Vorfahrt im Netz. Schlussendlich bedeutet das, mit jedem E-Auto müsste auch ein entsprechendes regeneratives Kraftwerk-Pendant gebaut werden, das rechnerisch NUR für dieses E-Auto produziert. Ansonsten hilft auch der Ökostrom aus Skandinavien nicht viel, in der großen Rechnung bedeutet ein weitere E-Auto kurzfristig erstmal mehr Gas- und Kohlestrom am Netz.

Daher sollte ernsthaft darüber diskutiert werden, ob die Automotive-OEMs nicht zum gleichzeitigen Ausbau der entsprechenden Energiequellen mitverpflichtet werden müssten. Denn aktuell schreibt ihnen die Gesetzgebung nur vor, dass ihre Gesamtflotte einen durchschnittlichen Treibhausgaswert nicht überschreiten darf. Dicke SUVs werden dabei durch neue Batteriefahrzeuge ausgeglichen, da die OEMs diese mit null Emission einkalkulieren dürfen. Würde die Strom-Vorkette hier in die E-Auto-Werte mit einkalkuliert, wäre die Null-Emission nur zu erreichen, indem die Autobauer entsprechende regenerative Kraftwerke fördern und auch die Batterien entsprechend sauber produziert werden müssten.

Stehende Rotorblätter

Zuletzt noch etwas zum Mythos um zugunsten fossiler Schlote zwangsabgeschalteter Windkraftanlagen, immer wieder sieht man schließlich stehende Rotoren, obwohl doch eine steife Brise weht. Wie oben schon erwähnt hat der Ökostrom in der Realität meist Vorfahrt im Netz. Aber auch ein Kohle- oder Atomkraftwerk können nicht einfach abgeschaltet oder für kurze Zeit stark gedrosselt werden, um eine Schwankung im Netz auszugleichen. Sie sind behäbig unterwegs wie ein Güterzug, das Windrad dagegen kann auch kurzzeitig blockiert werden und mit seiner relative kleinen Energieausbeute gut zur Schwankungsregulierung beitragen.

Die fossilen Kraftwerke produzieren außerdem meist nicht nur Strom, sondern auch Fernwärme. Wird die gerade unbedingt benötigt, läuft der Generator weiter – auch, weil reine Wärmeerzeugung aus fossilen Brennstoffen höher besteuert wird. Zudem ist Strom ein marktorientiertes Produkt: Ist der Preis gerade schlecht, fahren die Betreiber die fossilen Brenner herunter soweit es geht, da bei gleichem Rohstoffeinsatz die Wirtschaftlichkeit sinkt. Solar- und Windstromanalgen dagegen müssen aus diesem Grund nie vom Netz, sie sollten laufen solange es geht um rentabel zu werden, da sie im Betrieb ja keine Rohstoffe brauchen. 

Ein weiterer Grund für ruhende Kraftwerke kann ein Redispatch sein. Damit schützt der Netzbetreiber einen Leitungsabschnitt vor Überlastung. Droht irgendwo ein Engpass, werden Kraftwerke auf einer Seite des Engpasses angewiesen, ihre Einspeisung zu drosseln, während Anlagen auf der anderen Seite etwas drauflegen müssen. So wird ein Lastfluss erzeugt, der dem Engpass entgegenwirkt. Seit dem Ausstieg aus der Kernenergie und dem steigenden Ausbau der dezentralen Erneuerbaren ist die Redispatch-Leistung in Deutschland stark angestiegen: 2014 waren es noch etwa 5000 GWh, drei Jahre später schon über 20.000 GWh.

Es gibt also vielseitige Gründe, warum Kraftwerke – fossile wie regenerative – nicht immer laufen. Der entsetzte Aufschrei bei Sichtung eines stehende Windrades kann daher vielleicht zu kurz gedacht sein, da ein Stromnetz eben ein komplexes Gebilde ist und nicht von heute auf morgen – im laufenden Betrieb – umgebaut werden kann. Dass wir künftig ein modernes, intelligentes Netz brauchen, steht natürlich außer Frage.