Sauber fahren: CNG- oder Elektro-Fahrzeuge

E-Mobilität befindet sich in aller Munde und gilt als zentrale Säule der Mobilität der Zukunft. Statt mit Verbrennungsmotoren werden E-Autos von einem Elektromotor angetrieben, der wiederum mit Strom aus Batterien gespeist wird. Dabei funktioniert der Elektromotor wie ein Generator – nur umgekehrt: Er wandelt Strom in eine Bewegung um. Bei CNG-Fahrzeugen entspricht der Motor einem speziell für Gas entwickelten und optimierten Ottomotor, der anstatt mit Benzin oder Diesel hauptsächlich mit CNG oder Bio-CNG angetrieben wird.

Auch wenn es oft so dargestellt wird: Die Idee der Elektro-Mobilität ist nicht neu und resultiert nicht aus dem Klimawandel. Die Geschichte des Elektroautos begann in den 1830er Jahren und um etwa 1900 wurde eine kleine Serie von Elektro-Fahrzeugen produziert, die jedoch von technisch ausgereifteren Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor verdrängt wurden. Ähnlich früh begann die Entwicklung des Gas-Autos: 1867 wurde der erste Gas-Motor auf der Pariser Weltausstellung vorgestellt. Weltweit wurden Gas-Fahrzeuge gefahren und bis in die 1950er Jahre mit Biogas, CNG oder Koksgas betrieben.

Lohnt sich ein Elektro-Fahrzeug?

Trotz hoher Förderungen und staatlicher Subventionen sind Elektroautos in der Anschaffung teuer. Der Kaufpreis reicht von ca.11.500 € für einen elektrischen Zweisitzer (Renault Twizy 45) mit rund 100 km Reichweite bis zu über 180.000 € für einen Porsche mit mehr als 400 km Reichweiten. Hinzu kommen langfristig laufende Kosten für die Miete der Batterie oder weitere einmalige Kosten für den Kauf der Batterie. Bei der Kfz-Steuer wiederum sparen Elektroauto-Besitzer: In den ersten zehn Jahren muss diese nicht gezahlt werden. 

Die Anschaffungskosten für einen mit Erdgas betriebenen Pkw liegen ca. 1.500 bis 3.500 € über den Kosten für Benzin betriebene Fahrzeuge. Im Vergleich zu Diesel-PkW gibt es aufgrund der aufwendigen Abgas-Nachbehandlungstechnik kaum noch eine Preisdifferenz gegenüber CNG. Aufgrund der günstigen Kraftstoffkosten amortisieren sich die Mehrkosten rasch. Und auch bei der KfZ-Steuer können Erdgas-Autos punkten: Durch den geringen CO2-Ausstoß pro Kilometer reduzieren sich die jährlichen Steuerkosten deutlich.

Das Problem mit der Reichweite und der Ladesäulen-Infrastruktur

Bei der Elektro-Mobilität steht vor allem die Reichweite im Fokus. Entscheidend für die Reichweite sind die Menge an mitgeführter Energie und der Energieverbrauch. Je größer die Batterie, desto mehr steigen der Fahrzeugpreis und das Fahrzeuggewicht. Die Energiedichte in kleineren Batterien ist nicht besonders hoch, sodass bisher vergleichsweise wenig Strom mitgeführt werden kann. Weniger Strom bedeutet automatisch weniger Reichweite. Hinzu kommt, dass beim Laden des Autos immer einige Prozent Ladeverlust entstehen. Anders als bei einem Verbrennungsmotor kann die Reichweite also nicht nach dem Tankvolumen berechnet werden, sondern ist für den Fahrer erst auf dem Bordcomputer ersichtlich. Die gängigen Elektro-Fahrzeuge schaffen Reichweiten von durchschnittlich bis zu 250 km mit einer Tankladung. Für die Mobilität im urbanen Raum sind diese Reichweiten völlig ausreichend, aber was ist mit den Millionen Menschen auf dem Land?  Für lange Fahrten muss aktuell noch jeder Ladegang gut geplant werden. Hinzu kommt eine unzureichende, öffentlich zugängliche Lade-Infrastruktur von etwa 23.000 Strom-Tankplätzen (Stand: 3. Quartal 2021, Quelle: Statista) mit unterschiedlichen Ladestandards und Lademöglichkeiten.

Die mitgeführte Energie in einem CNG-Auto ist deutlich höher als bei einem Elektro-Fahrzeug. Durchschnittlich werden Reichweiten von ca. 450 km mit einer Tankfüllung erreicht. Viele Erdgas-Fahrzeuge werden zudem bivalent betrieben, d. h. die Fahrzeuge haben zusätzlich einen kleinen Benzintank an Bord. Dadurch erhöht sich die Reichweite auf bis zu 1.000 km. Das deutsche Gas-Tankstellennetz ist bundesweit mit rund 800 Tankstellen ausreichend ausgebaut.

Einmal volltanken bitte – Was kostet das?

Wie teuer eine Aufladung eines Elektroautos ist, lässt sich nicht so einfach beantworten. Wer Zuhause oder beim Arbeitgeber über eine eigene Stromversorgung aufladen kann, zahlt den gleichen Preis wie beim Haushaltsstrom, also etwa 30 Cent pro kWh. Anders sieht das bei öffentlichen Ladestationen aus, da diese zum Teil nach Zeit, pro Ladung und Ladeleistung abrechnen. An öffentlichen Ladesäulen sind verschiedene Tarifstrukturen, unterschiedliche Bezahlmodelle und Anbieter von Ladekarten vorzufinden. Eine Tankladung für ein Elektro-Fahrzeug mit einer 41 kWh großen Batterie an der heimischen Haushaltssteckdose oder an einer Wallbox kostet etwa 12 Euro. Im öffentlichen Raum kann eine Tankladung, je nach Tarif, aber schon mal bis zu 35 Euro kosten. Grundsätzlich gilt: Je schneller geladen werden kann, desto teurer ist das Stromtanken. Wer aber die größte Reichweite mit der schnellsten Ladezeit kombinieren kann, tankt am günstigsten.

Durch den hohen Energiegehalt ist CNG im Vergleich zu den konventionellen Kraftstoffen und zu Autogas günstiger. Eine Tankfüllung kostet durchschnittlich 15 bis 20 Euro und reicht für bis zu 500 Kilometer. Wie auch bei den konventionellen Kraftstoffen unterscheiden sich die Kosten für CNG nur minimal je nach Tankstelle.

Brennstoffzellen-Strom für E-Autos

Brennstoffzellen können beim Dilemma der Elektro-Autos helfen und für das Laden der Autobatterie emissionsarmen und kostengünstigen Strom bereitstellen. Der Energiepreis für Erdgas ist deutlich günstiger als der für Strom aus dem Netz. Zudem kann mit Erdgas dezentral Strom klimaschonender erzeugt werden als mit dem gegenwärtigen Strommix. Brennstoffzellen erzeugen hocheffizient Strom am Ort des Verbrauchs und können diesen Tag und Nacht zur Verfügung stellen – unabhängig von Wetter und Jahreszeit – also auch dann, wenn E-Autos üblicherweise zuhause geladen werden.

Lange Ladezeiten für E-Autos

Im urbanen Raum können Elektro-Fahrzeuge ihre Vorzüge ausspielen. Bei langen Strecken sollte man sich frühzeitig über Ladesäulen und deren Ladedauer informieren. Leistungsstarke Ladestationen sind noch Mangelware. Für die Ladedauer einer Tankfüllung spielen neben der Leistung der Ladestation auch die Kapazität der Batterie und die Ladetechnik des Autos eine wichtige Rolle. Den größten Einfluss auf die Gesamtdauer des Ladevorgangs hat jedoch die Ladestation. Der Tankvorgang in einem Erdgas-Fahrzeug dauert nur wenige Minuten und damit genau so lange wie bei einem konventionellen Benzin- oder Dieselfahrzeug.

Klimabilanz von Elektro-Autos

Wie umweltschonend Autos mit einem alternativen Antrieb sind, hängt nicht nur vom Kraftstoff ab. Es müssen auch die Emissionen sowie der Energieaufwand für den Abbau von Rohstoffen, die Produktion und Nutzung des Fahrzeuges sowie die Entsorgung bzw. das Recycling berücksichtigt werden.

In Elektroautos spielen der E-Motor, die Batterie und die Elektronik eine entscheidende Rolle. Die Batterie benötigt Rohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel und Graphit, die bisher in der automobilen Wertschöpfungskette kaum von Bedeutung waren. E-Motor und Elektronik basieren auf bekannten Rohstoffen wie seltenen Erden und Kupfer, die aber zukünftig in deutlich größerem Umfang benötigt werden.

Elektro-Fahrzeuge sind aufwändiger zu produzieren als Pkw mit Verbrennungsmotor. Der Ausstoß von Kohlendioxid kann sich durch die Batterie-Produktion nahezu verdoppeln. Je größer die Batterie, umso mehr Auswirkungen hat die Produktion auf Klima und Umwelt. Ein Tesla S mit einer 100 kWh-Batterie verursacht bis zu 17 Tonnen CO2-Emissionen (laut IVL Studie von 2017) bevor er auf der Straße fährt. Neuere Batterie-Generationen und vor allem kleinere Batterien verursachen sicherlich deutlich weniger CO2-Emissionen, aber auch diese müssten zunächst durch emissionsfreies Fahren amortisiert werden, bevor sie umweltschonender sind als ein Diesel-Fahrzeug.

Aktuell können E-Autos nicht mit reinem Ökostrom geladen werden: Durch die Leitungen fließt ein Strommix, der sich 2020 zu 50,5% aus erneuerbaren Energien und zu 49,5% aus konventionellen Energieträgern zusammensetzt. Reine Öko-Strom-Tankstellen gibt es nicht. Ein Elektroauto stößt somit indirekt zwischen 50 und 125 Gramm CO2 pro gefahrenen Kilometer aus.

Auch CNG-Fahrzeuge emittieren pro gefahrenen Kilometer CO2. Diese Werte liegen, wie auch bei den Elektro-Fahrzeugen deutlich unter den Emissionen von Benzin- und Diesel-Fahrzeugen. Seit 2020 dürfen alle verkauften Fahrzeuge eines Herstellers in der Flotte maximal 95 g CO2 pro Kilometer ausstoßen. Viele Erdgas-Fahrzeuge erfüllen diese Anforderung schon heute. Durch den Einsatz von Bio-CNG, welches als reiner erneuerbarer Kraftstoff (100 Prozent) bereits an über der Hälfte der CNG-Tankstellen getankt werden kann, können die Treibhausgas-Emissionen um bis zu 97 Prozent gesenkt werden. Somit gehören CNG-Autos bereits heute zu den nahezu emissionsfreien Antrieben.

Das schwierige Recycling

Die Hersteller von Elektrofahrzeugen empfehlen den Austausch der Batterie nach acht bis zehn Jahren oder nach rund 150.000 Kilometer Laufleistung. Die Batterien von Elektro-Autos enthalten zum Teil seltene Metalle. Die EU schreibt vor, dass mindestens 50 Prozent des Materials wiederverwertet werden müssen. Nur die wenigsten Batterien sind heute auf ein späteres Recycling und somit auf die Wiederverwendung ihrer Einzelkomponenten hin entwickelt. Die EU-Vorgabe wird aktuell nur erreicht, da die Quote für einfach recycelbare Materialien wie Kunststoff, Kupferkabel und Stahlgehäuse sehr hoch ist. Während Batterien in Verbrennungsfahrzeugen standardisiert sind, behandeln die Hersteller ihre Batterien aus Elektrofahrzeugen als Betriebsgeheimnis. Keine Batterie gleicht der anderen. Somit müssen die Batterien von Hand zerlegt werden. Das Recyceln ist also noch sehr teuer und der Marktwert der wiedergewonnenen Materialien kann die Kosten nicht aufwiegen.