Well-to-Wheel – Verbrenner versus E-Mobil

Verbrenner, Brennstoffzelle, E-Mobil: Wie viel Energieaufwand ist nötig, um mit einem Auto 100 km fahren zu können? Die Energiebilanz spricht – deutlich – für reine Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien.

Immer wieder werden Vergleiche der verschiedenen Antriebsarten hergestellt und meistens stellt sich die Frage, wie viel Energie denn für eine Fahrt von 100 km benötigt wird. In unseren Überlegungen ist eine solche Berechnung meist aber auf den tatsächlichen Verbrauch im Tank eines Fahrzeuges beschränkt – dies nennt man Tank-to-Wheel (Fahrzeugwirkungsgrad). Die Überlegungen müssen aber noch weiter reichen, nämlich bis zur eigentlichen Energiequelle mit der ganzen Verarbeitungskette bis hin zu den tatsächlich gefahrenen Kilometern, hier sprechen wir dann vom Well-to-Tank (Energiebereitstellung).

Fragestellungen um die verwendete Technik bei den Fahrzeugen können wir insofern auseinander halten, indem wir festhalten, dass wir das Fahrzeug mit einer mechanischen Technik (Verbrenner mit Diesel/Benzin/Gas) oder mit einer elektrischen Antriebsart bewegen.

Als Basis gehen wir davon aus, dass jede Energie einen bestimmten Energiewert hat. In unserem Falle definieren wir das mit Megajoule – MJ für die verschiedenen Energieträger. Zukünftig wird dann sicher die Rede von der Kilowattstunde (kWh) sein, die wir vor allem in der elektrischen Welt wieder finden. Eine entsprechende Umrechnung lässt sich dann einfach vornehmen. Lassen wir aber die Berechnungen vorerst bei den MJ, damit wir eine einheitliche Grundlage haben.

Diesel (Verbrenner)

Beim Diesel handelt sich um eine Antriebsart, bei der ein fossiler Brennstoff in kinetische Energie umgesetzt wird. In unserem Falle das typische Diesel-Fahrzeug, das es seit Jahrzehnten auf dem Markt gibt. Diesel wird aus Erdöl hergestellt und hat einen Energiewert von 198 MJ (bei der Berechnungsannahme für 100 km Fahrt). Für die Aufbereitung zum Dieselkraftstoff verliert man in diesen Prozessen 18% der Energie bis zum fertigen Diesel (Förderung, Raffinerie, Verteilung). Bei der Nutzung von Diesel in einem Verbrennermotor verliert man weitere Energie, sodass am Ende der ganzen Kette nur noch 21% der eigentlichen Ursprungsenergie für die Fahrt von 100 km genutzt wird. Im groben bedeutet das also, dass 80% der ursprünglichen Energie verschwendet wurde. Das kann man dann als sog. Wirkungsgrad benennen.

Wasserstoff (Brennstoffzellenfahrzeug)

Beim sog. Wasserstoff-Auto handelt es sich um die Umsetzung von Wasserstoff in elektrische Energie für die Antriebsart. Hier wissen viele nicht genau, dass ein Wasserstoff-Auto im eigentlichen Sinne auch ein Elektrofahrzeug ist, mit einer kleinen Batterie und dem erwähnten Wasserstoff als Energieträger. Man könnte in diesem Falle also auch von einem Hybrid-Fahrzeug sprechen, das fossile und elektrische Energie nutzt. Wasserstoff kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Für unseren Vergleich gehen wir davon aus, dass Wasserstoff durch Elektrolyse idealerweise mit erneuerbarer Energie hergestellt wird. Für den Aufbereitungs-Prozess von Wasserstoff, inkl. der Verteilung verliert man 46% der Ursprungsenergie. Durch die Nutzung der Brennstoffzelle, verliert man weitere Energie, sodass am Schluss 70% der ursprünglichen Energie verloren geht, um damit 100 km fahren zu können.

Strom (Elektroauto)

Beim Elektroauto sprechen wir von einem Fahrzeug mit einem Elektroantrieb und einer entsprechenden Batterie für die Energiespeicherung. Die gespeicherte Energie wird in diesem Falle direkt dem Elektromotor zugeführt, um möglichst wenig Verluste zu erzielen. Wir gehen davon aus, dass die benötigte Energie wie beim Brennstoffzellenfahrzeug aus erneuer Energiequellen hergestellt wird. Verfolgt man diese Technologie, verliert man am Ende für die Fahrt von 100 km 29% der ursprünglichen Energie.

Fazit

Wie in diesem Vergleich dargestellt, sind die Energieverluste unterschiedlich. Je nach Antriebsart und Energieherstellung fallen Energieverluste von 30% bis 80% an. Im Sinne der Energiebilanz ist der Einsatz eines reinen Elektrofahrzeuges mit der Produktion von erneuerbaren Energien zu empfehlen.

In dieser Berechnung wurde bewusst nicht auf den Umweltfaktor der CO2 Produktion eingegangen, da diese Bestandteil der Umwelt- und Klimadebatte ist und aus einer faktischen Vergleichsberechnung des Energieträgers aussen vorgehalten werden muss.

Für weitere Informationen und Grundlagen zur Diskussion über die Verwendung von Energie-Ressourcen (nicht nur in der Elektromobilität) empfehle ich die Gruppe der Europäischen Energiewende https://www.facebook.com/groups/238418979531528/

Danke an https://www.facebook.com/hanspeter.forner für die Aufbereitung der Übersichtstafel

 

Weiterführende Infos

– https://de.wikipedia.org/wiki/Well-to-Wheel
– https://de.wikipedia.org/wiki/Wattstunde
– https://de.wikipedia.org/wiki/Kinetische_Energie
– https://de.wikipedia.org/wiki/Dieselkraftstoff
– https://de.wikipedia.org/wiki/Brennstoffzellenfahrzeug
– https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroauto