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Das Team um Hauptautor Pankaj Sadavarte untersuchte die CO2- und Luftschadstoffemissionen verschiedener Fahrzeugtypen bis zum Jahr 2050. Dabei flossen sowohl die Emissionen aus der Kraftstoffproduktion und dem Betrieb als auch jene aus Batterieherstellung und Fahrzeugmontage ein. Die Forschenden verglichen batterieelektrische Fahrzeuge mit klassischen Benzinern unter verschiedenen Zukunftsszenarien, in denen der Anteil von E-Autos in den USA schrittweise steigt.
Das Ergebnis: In den ersten beiden Jahren ihrer Nutzung stoßen Elektroautos über den gesamten Lebenszyklus hinweg rund 30 Prozent mehr CO2 aus als Verbrenner. Grund dafür ist der energieintensive Abbau von Lithium und die Produktion der Batterien. Nach dem zweiten Jahr jedoch kippt die Bilanz: Ab dann sind die kumulierten Emissionen von E-Autos niedriger als die der fossilen Alternativen.
Langfristig verschiebt sich die Bilanz weiter zugunsten der Elektrofahrzeuge – vor allem, weil Stromnetze zunehmend mit erneuerbaren Energien gespeist werden. Im Jahr 2030 führt jede zusätzliche Kilowattstunde Batteriekapazität laut der Studie zu einer durchschnittlichen Reduzierung der CO2-Emissionen um 220 Kilo, im Jahr 2050 immerhin noch um 127 Kilo.
Auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten sind die Unterschiede deutlich: "Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor verursachen unter Berücksichtigung von Klima und Luftqualität etwa zwei- bis dreimal mehr Schäden als Elektrofahrzeuge", sagte Mitautor Drew Shindell. Über die gesamte Lebensdauer hinweg seien die umweltbedingten Kosten durch Abgase und Treibhausgase bei Benzinern zwei- bis dreieinhalbmal so hoch wie bei E-Autos.
Die Forschenden betonen, dass ihre Analyse auf bestimmten Annahmen beruht – etwa zur durchschnittlichen Fahrleistung, zur Batteriekapazität und zur Lebensdauer der Fahrzeuge. Nicht berücksichtigt wurden dagegen die Emissionen, die beim Ausbau der Ladeinfrastruktur entstehen. Dennoch sei die Tendenz eindeutig, heißt es in der Studie: Je sauberer die Stromproduktion werde, desto größer falle der ökologische Vorteil von Elektroautos aus.
"Unsere Forschung zeigt, dass der Umstieg von fossilen Brennstoffen auf batterieelektrische Fahrzeuge das Klima und die Luftqualität langfristig deutlich verbessern kann", sagte Studienleiter Pankaj Sadavarte.
Die Studie reihe sich ein in eine wachsende Zahl von Analysen, die die Gesamtbilanz von Elektrofahrzeugen über ihre gesamte Lebensdauer betrachten – von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung. Immer wieder zeige sich dabei, dass die Batterieproduktion zwar energieintensiv ist, der Betrieb mit zunehmend erneuerbarem Strom aber entscheidend zur Reduktion der Emissionen beiträgt.
Nach Einschätzung der Forschenden dürfte sich dieser Trend in den kommenden Jahrzehnten verstärken: Wenn die Stromversorgung weiter dekarbonisiert wird und Batterien effizienter hergestellt werden, könnten Elektrofahrzeuge zu einem der zentralen Hebel für die Erreichung der Klimaziele im Verkehrssektor werden.
Patrick Plötz, Leiter des Geschäftsfelds Energiewirtschaft am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), hat die Studie auf Anfrage der Nachrichtenagentur dpa gecheckt. "Trotz vieler Unsicherheiten in der Lebenszyklusbewertung der Treibhausgasemissionen erscheinen mir die Ergebnisse realistisch. Für Europa ist das ICCT vor einigen Monate zu fast den gleichen Ergebnissen gekommen", sagt Plötz. Der International Council on Clean Transportation (ICCT) ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation.
Vermutlich sei die Umweltbilanz von Elektroautos in Europa sogar noch leicht besser als in den Studien angegeben, da viele Nutzer von Elektrofahrzeugen über eigene Photovoltaikanlagen verfügen und daher einen höheren Anteil von Ökostrom laden als im Strommix vorliegt. Zwar seien alle Autos energieintensive Massenprodukte mit Auswirkungen auf die Umwelt, "aber von den Pkw ist der Batterie-Pkw klar der umweltfreundlichste", betont Plötz.
Auch eine Übersicht des ISI zeigt: Die große Mehrheit der Wissenschaft kommt zu einem deutlichen Urteil zugunsten der Stromer. "Generell gibt es in Deutschland noch eine relativ hohe Skepsis gegen das Elektroauto", sagte Studienautor Martin Wietschel, der am ISI die Abteilung Energietechnologien und Energiesysteme leitet. "Viele Gründe dafür können wir aus wissenschaftlicher Perspektive aber nicht nachvollziehen." Mehr als 70 Studien und andere wissenschaftliche Quellen haben er und seine Mitautoren ausgewertet, um aus wissenschaftlicher Perspektive den Sachstand zusammenzufassen.
Auch das deutsche Umweltbundesamt (UBA) ordnet die Studienergebnisse auf dpa-Anfrage als insgesamt realistisch ein, betont aber, dass sich die Rahmenbedingungen in den USA und Europa unterscheiden. Eine vom UBA beauftragte Studie liefere ähnliche Ergebnisse. Nach aktuellem Stand der Technik seien rein batterieelektrische Fahrzeuge in ihrer Klimabilanz dem klassischen Verbrenner sowie dem Brennstoffzellen-Fahrzeug überlegen.
