Well-to-Wheel – Vergleich der Energieeffizienz

Beim Vergleich der Energieverbräuche verschiedener Verkehrsmittel dreht es sich oftmals nur um den Verbrauch des Motors. Auf den ersten Blick ist das auch die intuitivste Kennzahl – sie erzählt aber nur einen Teil der Wahrheit. Denn die notwendige Antriebsenergie muss produziert und in den meisten Fällen auch transportiert werden. Sei es direkt per Oberleitung zugeführt, gespeichert in Batterien, in Wasserstoff oder anderen Kraftstoffen wie Diesel oder Gas. Und der Aufwand, der hierfür betrieben wird, schwankt je nach Quelle massiv. 

Unterm Strich existiert eine Vielzahl an denkbaren Treibstoffketten, die aus verschiedenen Rohstoffen (Rohöl, Erdgas, Kohl, Biomasse, Uranerz, Wind-/Solarenergie, …) unterschiedliche Treibstoffe (Diesel, Wasserstoff, Elektrizität) herstellen. Der Wirkungsgrad jedes einzelnen Prozessschrittes und auch des Fahrzeugs am Ende der Kette schwankt stark. 

Well-to-Tank, Tank-to-Wheel und Well-to-Wheel im Vergleich. (Abgewandelt aus: Brinkman 2005)

Die üblichen Verbrauchsangaben (wie der Verbrauch auf 100 km) beinhaltet zumeist aber nur den direkten Verbrauch des Fahrzeugs. Eine Betrachtung, die sich rein auf das Fahrzeug beschränkt (Tank-to-Wheel), die Aufwände davor aber außen vor lässt, springt daher zu kurz.

Beispiel Diesel: Der erste Rückwärtsschritt vom Fahrzeug führt zur Tankstelle. Beleuchtung, Betrieb, Pumpen, Kasse, Shop, Waschanlage – pro Tankstelle zwischen 150.000 und  200.000 Kilowattstunden im Jahr. In Deutschland stehen aktuell 14.500 Tankstellen. Das lässt sich sicherlich nicht komplett den Kraftstoffen anlasten – denn auch Elektroautos werden (hoffentlich) gewaschen. Dennoch summiert sich hier ein massiver Energieblock zur Verteilung von Kraftstoffen. Der Kraftstoff wird zuvor zu den Tankstellen transportiert, davor raffiniert (pro Liter Kraftstoff verbraucht die Raffination 1,5 kWh 1) Globales Emissions-Modell integrierter Systeme 2) Energy efficiency improvements in the U.S. petroleum industry, eigene Überschlagsrechnung ergeben eher 0,78 kwh / kg Treibstoff. 3)Umwelterklärung BayernOIL 2018 sowie Umwelterklärung GUNVOR 2018), und davor per Pipeline oder Schiff zur Raffinerie gebracht.  

Darstellung: Antriebsstränge verschiedener PKW. PHEV (PlugIn Hybrid Electric Vehicle), BEV (Battery Electric Vehicle), ICEV (Internal Combustion Vehivle), HEV (Hybrid Electric Vehicle), HFCEV (Hybrid Fuel Cell Electric Vehicle). Hybridfahrzeuge jeweils mit Diesel und Benzin dargestellt, Stromerzeugung nach EU Strommix 2009.
Aus: Wolfram/Lutsey 2016

Ähnliche Rückverfolgungen lassen sich für alle Antriebsarten durchrechnen. Auch Elektrizität und Wasserstoff müssen schließlich hergestellt werden. Die Komplexität der Prozesse und die schwierige Datenlage führen aber nicht immer zu transparenten Ergebnissen. Mit Hilfe von “Well-to-Wheel”-Betrachtungen, die den Energiebedarf entlang der gesamten Produktionskette untersuchen, lassen sich die unterschiedlichen Antriebstechnologien miteinander vergleichen. Außen vor bleibt dabei in der Regel der Energieaufwand zum Bau der Fahrzeuge und Produktionsstätten. Der Vergleich erfolgt anschließend auf Basis des Gesamtenergieaufwandes pro gefahrenem Fahrzeugkilometer (kWh/km) oder der entsprechenden CO2-Äquivalente (g CO2/km).

WtW-Betrachtung verschiedener Antriebstechnologien. Aus: FIS 2019

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Ralf Boecker
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Vergleiche auf Basis des Gesamtenergieaufwandes pro gefahrenem Fahrzeugkilometer (kWh/km) sind in ihrer Sinnhaftigkeit äußerst fragwürdig, sobald die primäre Energie aus unterschiedlichen Quellen stammt, z.B. fossil vs. Wasserstoff aus PtG-Elektrolyse mit Windkraft-Überschuss oder synthetischer Kraftstoff aus „kostenloser“ Solarenergie:
https://www.golem.de/news/sun-to-liquid-solaranlage-erzeugt-kerosin-aus-sonnenlicht-wasser-und-co2-1906-141912.html ➭ Solarthermische SynGas- & Kerosin-Produktion (StL)

Klimapolitisch relevanter hingegen CO2-Äquivalente (g CO2/km), die allerdings nicht isoliert je Fahrzeug-Antrieb zu betrachten sind, sondern eben unterschiedliche WtT-Produktionsketten berücksichtigen müssen:

➯ Das CO2-Label gehört auf die Zapfsäule, nicht aufs Fahrzeug !

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