… oder die Geschichte mit den Wurstsemmeln!
- „Radfahren ist die umweltfreundlichste Fortbewegungsart!“
- „Die Treibstoffkosten pro km für Gehen sind höher als jene für das Fahren mit einem PKW (ohne Berücksichtigung der Anschaffungskosten und externer Kosten)!“
- „Elektrokraftfahrzeuge in einer Leichtbauweise (<450kg) sind die umweltfreundlichsten Kraftfahrzeuge!“
- „Der Energiebedarf von Elektrokraftfahrzeugen (>450kg) ist global (Betrieb, Herstellung, Wartung und Entsorgung) betrachtet in etwa gleich groß wie jener von energieeffizienten PKWs (3 Liter Auto)!“
Im Bereich der Mobilität ist die Energieeffizienz des Transportmittels eine interessante Frage. Die gestiegenen Rohölpreise und das verstärkte Interesse an Elektromobilen machen die Energieeffizienz der Antriebseinheit zunehmend zu einem wichtigen Faktor des gesamten persönlichen Energieverbrauches. Diese kleine Zusammenstellung bzw. Berechnung soll einen groben Überblick des benötigten Energiebedarfs einzelner Fortbewegungsarten bieten. Um den Vergleich zu vereinfachen, wird für alle Verkehrsmittel ein Besetzungsgrad von 1,0 herangezogen. Der jeweilige Wert der Eingangsgröße wurde im Mittel der erhobenen Bandbreite gewählt.
Eingangsgrößen, Energieverbrauch:
- Leistungsumsatz für Gehen (4km/h, 75kg Gewicht): 180kCal/h
- Leistungsumsatz für Radfahren (20km/h, 75kg Gewicht): 480kCal/h
- Leistungsumsatz für Autofahren: 80kCal/h
- Verbrauch (NEDC) eines Golf IV*: 6,5 l Benzin/100km
- Verbrauch eines energieeffizienten KFZ**: 3,0 l Benzin/100km
- Ladeleistung Elektrokraftfahrzeug (<450 kg, ohne Akku)***: 7kW/100km
- Ladeleistung Elektrokraftfahrzeug (>450 kg, ohne Akku)****: 12kW/100km
Vergleichbarer Energieverbrauch pro Stunde (Nahrung, Benzin, Ladestrom):
Bei diesem Vergleich wird jene Energiemenge pro Stunde dargestellt, die man dem Mensch bzw. dem Fahrzeug in Form von Nahrung, Benzin, Ladestrom zuführen muss. Diese Energiemenge entspricht nicht der Primärenergie, d.h. der Energiebedarf der Herstellung von Benzin, Strom oder Nahrungsmittel ist darin nicht enthalten. Enthalten sind jedoch die unterschiedlichen Wirkungsgrade der jeweiligen Antriebsarten (Stoffwechsel – Muskeln - Straße, Verbrennungsmotor - Straße, Ladegerät - Akkumulator – Elektromotor - Straße). Für Gehen und Radfahren geht nur die zusätzliche, für die Bewegung notwendige Energie in die Rechnung ein, der Grundumsatz zur Aufrechterhaltung der Lebensfunktionen ist für alle Fortbewegungsarten der gleiche. Der Energieverbrauch setzt sich aus dem menschlichen Leistungsumsatz der Tätigkeit (erster Wert) und des Energieverbrauchs des Transportmittels (zweiter Wert) zusammen.
- Gehen (4km/h): 0,21 + 0,00 = 0,2kWh
- Radfahren (20km/h): 0,56 + 0,00 = 0,6kWh
- durchschnittlicher PKW (80km/h): 0,09 + 49,97 = 50,1kWh
- energieeffizienter PKW (70km/h): 0,09 + 20,18 = 20,3kWh
- Elektrokraftfahrzeug (<450 kg ohne Akku, 45km/h): 0,09 + 3,15 = 3,2kWh
- Elektrokraftfahrzeug (>450 kg ohne Akku, 70km/h): 0,09 + 8,40 = 8,5kWh
Vergleichbarer Energieverbrauch pro Kilometer (Nahrung, Benzin, Ladestrom):
Bei diesem Vergleich wird die Energiemenge (Nahrung, Benzin, Ladestrom) pro Weglänge dargestellt. Für die Berechnung werden die für die jeweilige Fortbewegungsart typischen durchschnittlichen Geschwindigkeiten herangezogen.
- Gehen (4km/h): 0,052 + 0,000 = 0,05 kWh/km
- Radfahren (20km/h): 0,028 + 0,000 = 0,03 kWh/km
- durchschnittlicher PKW (80km/h): 0,001 + 0,625 = 0,63 kWh/km
- energieeffizienter PKW (70km/h): 0,001 + 0,288 = 0,29 kWh/km
- Elektrokraftfahrzeug (<450 kg ohne Akku, 45km/h): 0,002 + 0,070 = 0,07 kWh/km
- Elektrokraftfahrzeug (>450 kg ohne Akku, 70km/h): 0,001 + 0,120 = 0,12 kWh/km
Das Ergebnis zeigt, dass der notwendige Energiebedarf pro Kilometer (Weglänge) für Radfahren mit 0,03kW/km am geringsten ist. Radfahren ist daher die energieeffizienteste Form der hier untersuchten Fortbewegungsarten.
Kosten des (reinen) Energiebedarfs pro 100km (Nahrung, Benzin, Ladestrom):
In diesem Vergleich sind die Kosten für den notwendigen Energiebedarf (Nahrung, Benzin, Ladestrom) pro 100km dargestellt*****. Als Eingangsgrößen wurden Normalbenzin (9,61kWh/l, 1,35€/l, Stand Juli 2008) für PKW und Stromkosten (0,17€/kWh, Stand Juli 2008 in Österreich) für Elektrokraftfahrzeuge und Wurtsemmeln (300kcal, 1€/Stück) für die menschliche Tätigkeit (Lenken, Gehen und Radfahren) herangezogen.
- Gehen (4km/h): 15,00 + 0,00 = 15,0 €/100km
- Radfahren (20km/h): 8,00 + 0,00 = 8,0 €/100km
- durchschnittlicher PKW (80km/h): 0,33 + 8,78 = 9,1 €/100km
- energieeffizienter PKW (70km/h): 0,38 + 4,05 = 4,4 €/100km
- Elektrokraftfahrzeug (<450 kg ohne Akku, 45km/h): 0,59 + 1,19 = 1,8 €/100km
- Elektrokraftfahrzeug (>450 kg ohne Akku, 70km/h): 0,38 + 2,04 = 2,4 €/100km
Besonders lustig verwunderlich interessant an diesem Ergebnis ist, dass die Kosten des Energiebedarfs für „Gehen“ deutlich höher sind als für alle anderen dargestellten Fortbewegungsarten. Aber in Wahrheit zeigt das Ergebnis, dass Benzin in Relation zu Nahrungsmitteln sehr günstig ist. Ein gesellschaftlicher Wandel ist daher nicht über die Kosten des Energiebedarfs der individuellen Mobilität zu erwarten.
Primärenergiebedarf pro Kilometer (Nahrung, Benzin, Ladestrom)
Für eine globale Aussage ist der Primärenergiebedarf der jeweiligen Fortbewegungsart von Bedeutung. Für dessen Abschätzung wird der Wirkungsgrad für die Energieerzeugung des jeweiligen Energieträgers herangezogen. Der Wirkungsgrad für die Herstellung von Getreide liegt bei ca. 84%, für die Herstellung von Schweinefleisch bei ca. 34,5% (Quelle). Für die Weiterverarbeitung (Mühle, Bäckerei, Schlachthof, Fleischerei, Transport) wird ein Wirkungsgrad von ca. 70% angenommen. Daraus ergibt sich für die Herstellung einer Wurstsemmel (Annahme 50% Energieinhalt Fleisch und 50% Energieinhalt Brot) ein Gesamtwirkungsgrad von 70% * (84% + 34,5%)/2 = 41,5%. Für die Rohölförderung ist bei einem ERoEI von 10 ein Wirkungsgrad von 91% gegeben (Quelle), für die Benzinherstellung wird ein Wirkungsgrad von ca. 90% angenommen (Quelle), der Gesamtwirkungsgrad für Benzin liegt daher bei ca. 82%. Der Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung (in Deutschland) lag im Jahr 2005 bei ca. 41,1% (Quelle), der durchschnittliche Wirkungsgrad der Zuleitung (Stromtransport) liegt bei ca. 92%.
- Gehen (4km/h): 0,126 + 0,000 = 0,13 kWh/km
- Radfahren (20km/h): 0,067 + 0,000 = 0,07kWh/km
- durchschnittlicher PKW (80km/h): 0,003 + 0,762 = 0,77kWh/km
- energieeffizienter PKW (70km/h): 0,003 + 0,352 = 0,36kWh/km
- Elektrokraftfahrzeug (<450 kg ohne Akku, 45km/h): 0,005 + 0,185 = 0,19 kWh/km
- Elektrokraftfahrzeug (>450 kg ohne Akku, 70km/h): 0,003 + 0,317 = 0,32 kWh/km
Bei den dargestellten Werten wurde der Energiebedarf für Herstellung, Wartung und Entsorgung der einzelnen Fahrzeuge bzw. Akkumulatoren nicht berücksichtigt. Für eine umfassende Energiebilanz der einzelnen Verkehrsmittel müssen auch diese Energieanteile miteinbezogen werden.
Abschließend kann gesagt werden, dass Fahrradfahren die Umwelt am meisten schont. Elektrokraftfahrzeuge, vor allem Leichtfahrzeuge, sowie energieeffizienter Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren sind in Ihrer Energiebilanz deutlich besser als herkömmliche KFZ. Zusätzlich muss in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass die Schadstoff-Emissionen von KFZ mit Verbrennungsmotoren in unmittelbarer Nähe von Menschen in Städten, Siedlungsgebieten etc. entstehen. Bei Elektrokraftfahrzeugen liegt die Emmissionsquelle im Bereich der Kraftwerke, welche sich meist außerhalb dicht besiedelter Gebiete befinden. Hinzu kommt, dass der vorherrschende Trend zu alternativen Energien (Solar, Wind, etc.) zukünftig zu einer weiteren Reduktion der Schadstoffbelastungen bei Elektrokraftfahrzeugen führen wird (siehe auch “Elektrokraftfahrzeuge: Hype oder Zukunft?“).
*) Golf IV, BJ 2000
**) Loremo GT
***) CityEL
****) Hotzenblitz
*****) Bei diesem Vergleich sei erwähnt, dass Anschaffungs-, Wartungs-, Versicherungskosten, KFZ-Steuern etc. nicht enthalten sind.
Update: Eine grobe Abschätzung des Energiebedarfs inkl. Herstellungs- und Entsorgungsenergie ist relativ schwierig durchzuführen. Die Nutzung der jeweiligen Verkehrmittel ist auch mit unterschiedlichen Verkehrsleistungen verbunden, z.B. ist bei einem Einsatz eines Elektrokraftfahrzeuges auch eine grundsätzlichen Änderung des Verkehrsverhaltens (Reduktion der Weglängen, der Anzahl der Wege, neue Zielwahl, etc.) wahrscheinlich. Es ist zu erwarten, dass Besitzer von Elektroautos aufgrund der unterschiedlichen Betriebsgeschwindigkeiten und der notwendigen Ladevorgängen eine geringere jährliche Verkehrsleistung haben werden. Für den dargestellten Vergleich wird eine durchschnittliche Nutzungsdauer von 7 Jahren für alle Fahrzeugarten angenommen. Zusätzlich wird angenommen, dass bei den Elektrokraftfahrzeugen während der Nutzungsdauer von 7 Jahren (bzw. 70.000 bis 84.000km) kein Wechsel des Akkumulators notwendig ist. Für die Berechnung des Energiebedarfes für die Herstellung, Wartung und Entsorgung werden folgende Eingangswerte für alle Fahrzeugarten (Basis: „Energiebilanz: Ein Porsche 911 gegen zwei VW Golf!“ bzw. „Life Cycle Inventory for the Golf A4“ herangezogen.
- Herstellung, Wartung pro kg Fahrzeuggewicht: 25,31 kWh/kg
- Entsorgung pro kg Fahrzeuggewicht: 5,84 kWh/kg
Globaler Primärenergiebedarf (Life Cycle) pro Kilometer
- Gehen (1000km/a, 1Paar Schuhe pro Jahr): 0,14 kWh/km
- Radfahren (2000km/a, 12kg Fahrrad): 0,09 kWh/km
- durchschnittlicher PKW (15.000km/a, 1200kg): 1,12 kWh/km
- energieeffizienter PKW (12.000km/a, 550kg): 0,56 kWh/km
- Elektrokraftfahrzeug (10.000km/a, 500kg inkl. Akku): 0,41 kWh/km
- Elektrokraftfahrzeug (12.000km/a, 780kg inkl. Akku): 0,61 kWh/km
Globaler Primärenergiebedarf (Life Cycle) pro Kilometer mit Einbeziehung des durchschnittlichen Besetzungsgrades
Der Besetzungsgrad sagt aus, wieviele Personen im Durchschnitt mit dem jeweiligen Verkehrsmittel unterwegs sind. Herkömmliche PKW haben 2 bis 5 Sitze und weisen im Schnitt einen Besetzungsgrad von 1,2 bis 1,3 auf. Leichtfahrzeuge bzw. Elektrokraftfahrzeuge weisen weniger Sitzplätze, daher wird eine leicht geringerer Besetzungsgrad von 1,0 bzw. 1,2 angenommen. Für Radfahren und Gehen ist der “Besetzungsgrad” logischerweise 1,0.
- Gehen (Besetzungsgrad 1,0): 0,14 kWh/km
- Radfahren (Besetzungsgrad 1,0): 0,09 kWh/km
- durchschnittlicher PKW (5 Sitze, Besetzungsgrad 1,3): 1,04 kWh/km
- energieeffizienter PKW (2+2 Sitze, Besetzungsgrad 1,2): 0,52 kWh/km
- Elektrokraftfahrzeug (1 Sitz, Besetzungsgrad 1,0): 0,41 kWh/km
- Elektrokraftfahrzeug (2+2 Sitze, Besetzungsgrad 1,2): 0,56 kWh/km
Die Ergebnisse dieser Abschätzung des Energieaufwandes pro Kilometer für den gesamten Lebenszyklus können nur im Groben betrachtet werden. Die absoluten Werte sind mit vielen Unsicherheiten behaftet. Die aufgezeigten Tendenzen sowie der Vergleich zwischen den einzelnen Fortbewegungsarten bzw. Verkehrsmitteln sind jedoch in ihren Grundaussagen gültig. Radfahren und Gehen sind die effizientesten Verkehrsmittel. Elektrokraftfahrzeuge und energieffiziente Leichtfahrzeuge brauchen abhängig von der Bauform bis zu 60% weniger Energie als herkömliche PKW. Diese Aussage gilt auch in weiterer Folge für den CO2-Verbrauch.
