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Die Fehler der VDI-Studie

Und täglich grüßt das Murmeltier. Ein Studie aus zweifelhafter Quelle rechnet mit zweifelhaften Annahmen zweifelhafte Ergebnisse aus. Dieses Mal: Eine Studie im Auftrag des Verbands Deutscher Ingenieure (VDI), durchgeführt vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dort im Speziellen von Prof. Dr. Thomas Koch, Leiter des Instituts für Verbrennungskraftmaschinen (IFKM).

 

Falsche Annahmen

Die Studie selbst kommt tatsächlich zu einem relativ differenzierten Ergebnis und sieht Vorteile für alle Antriebsarten, der Tenor lautet „das Elektroauto ist nicht per se besser als ein Verbrenner und es wird in Zukunft alle Antriebsarten brauchen“. Leider kam das in der Berichterstattung über die Studie anders rüber, aber daran sind ja nicht die Autoren schuld, deshalb unten noch eine kleine Medienkritik.

 

Nichtdestotrotz wurden einige Annahmen getroffen, die entweder objektiv falsch oder zumindest sehr fragwürdig sind, auf die möchte ich nachfolgend eingehen:

 

Längst widerlegte Studie zitiert

Die Autoren versuchen, einen „Diskurs“ herbeizuschreiben, eine Uneinigkeit innerhalb der Wissenschaft, als ob es verschiedene Meinungen zu dem Thema gäbe und zitieren dafür unter anderem das Papier von Sinn et al, dass Elektroautos unter völlig absurden Annahmen schlecht rechnet und zigfach widerlegt wurde (unter anderem von den Professoren Burger (Fraunhofer ISE) und Lienkamp (TU München) in der Wirtschaftswoche). Ein so durch und durch fehlerhaftes Papier sollte eigentlich niemand mehr zitieren, der Interesse an einer seriösen Debatte hat.

 

Veralteter Zelltyp

Das IFKM nimmt Batteriezellen vom Typ NMC111 an, die also zu gleichen Teilen Nickel, Mangan und Kobalt enthalten. Es gibt allerdings schon längst NMC622-Zellen, also Zellen mit deutlich höherem Nickel- und dafür weniger Kobalt-Anteil. Diese werden zwar als positive Perspektive erwähnt, allerdings nicht in den Diagrammen gezeigt.

 

Noch bis 2030 mit NMC111 zu rechnen, ist vollkommen abwegig, da eben NMC622 Stand der Technik ist und perspektivisch NMC822 zu erwarten ist. Damit wird schon der aktuelle Stand der Technik vernachlässigt und angenommen, dass Akkus in den nächsten 10 Jahren auch keine Fortschritte machen werden.

 

Dass Tesla mit LFP bereits Fahrzeuge mit kobaltfreien Akkus im Angebot hat, wird ebenfalls nicht berücksichtigt, gewissermaßen rechnet die Studie also in der Vergangenheit.

 

Falsche CO2-Werte zur Batterieproduktion durch falschen Standort

Es wird angenommen, dass alle Akkus in China produziert werden (was nicht stimmt, Tesla baut seine in Amerika, Samsung sitzt in Südkorea, mit Northvolt bekommt auch Europa bald eine Zellfertigung und selbst die chinesische CATL baut eine Akkufabrik in Deutschland) – dementsprechend schlecht sind die CO2-Werte angenommen – mit 124 bis 185 kg CO2/ kWh. Realistisch sind aber 61 bis maximal 106 kg CO2/ kWh, also im krassesten Fall fast nur noch ein Drittel von dem, was Koch et al annehmen. Der als so übergroß dargestellte CO2-Rucksack der Antriebsbatterie schrumpft mit anderen Annahmen also sehr deutlich zusammen.

 

Second Life Betrachtung fehlt

Betrachtet wird nur bis zu einer Maximalfahrleistung von 300.000 km, was prinzipiell richtig ist, da die meisten Autos im Schnitt schon deutlich vorher verschrottet werden. Allerdings halten die Akkus sehr viel länger, können also nach dem Einsatz im Fahrzeug im sogenannten Second Life weiter genutzt werden und dort weiter CO2 einsparen. Schon ältere Akkus schaffen über 500.000 Kilometer, neuere über eine Million Meilen. Es wäre grotesk, diese nach 300.000 km zusammen mit dem Auto zu verschrotten und nicht noch viele Jahre z.B. als Heimspeicher einzusetzen – dort sparen sie noch lange weiter CO2 ein, was in der Gesamtbetrachtung entsprechend gutgeschrieben werden müsste. Ein Verbrennungsmotor hingegen hält selten länger als das Auto drumherum und es gibt auch keinen sinnvollen, CO2 einsparenden Second Life-Einsatz für sie.

An anderer Stelle in der Studie wird aber sogar nur mit 72.000 km Fahrleistung gerechnet - das ist absurd wenig (Zur Einordnung: Das hat mein Vater im Außendienst mit einem Model S in etwas über einem Jahr runtergefahren) und da kommen natürlich völlig falsche Ergebnisse raus.

 

Verzerrte Verbrauchswerte

Die für das Elektroauto angenommenen 15,8 kWh/ 100 km schafft ein Tesla Model 3 im Realbetrieb mit allen Verlusten gut, das ist ein sehr fairer Wert. Das mit einem Fahrzeug mit 4,5 Litern Dieselverbrauch zu vergleichen, passt nicht, denn das schafft kein zu einem Model 3 vergleichbares Auto (z.B.  die Mercedes C-Klasse) im Realbetrieb bei normaler Fahrweise – das geht nur im Normzyklus. Hier hätte entweder ein noch niedrigerer Wert für das BEV oder ein realistischerer für den ICEV genommen werden müssen (Beispiel: Mercedes C-Klassen ab BJ 2019 laut Spritmonitor: 6,2 l/ 100km).

 

Zwei Welten

Einerseits wird für 2030 eine hohe Beimischungsquote synthetischer Kraftstoffe angenommen - also eine sehr positive Annahme für den Verbrennungsmotor (die vielleicht nie Realität wird, weil es viel zu teuer ist). Andererseits wird bei den Elektroautos ein Strommix angenommen, den wir nur haben, wenn die EU die Pariser Klimaziele verfehlt, also ein negatives Szenario. Entweder vergleicht man konsequent best oder worst cases, aber nicht bei einer Technologie den best und bei der anderen den worst case.

 

Die Realität

Korrigiert man all diese Fehlannahmen, sehen die Kurven auf einmal ganz anders aus, wie Auke Hoekstra von der TU Eindhoven zeigt. Elektroautos schneiden dann klar besser ab und Verbrennungsmotoren sind in keinem Fall besser. Mit realitätsnahen Annahmen ist diese Studie also kein Argument gegen mehr Elektroautos, sondern eher für eine schnelle Elektrifizierung.

© Bild und Berechnungen: Auke Hoekstra, TU Eindhoven
© Bild und Berechnungen: Auke Hoekstra, TU Eindhoven

 

 

Ehrenrettung

Trotz aller Fehlannahmen stehen in der Zusammenfassung der Studie dann doch einige brauchbare Aussagen, die sollen hier nicht unerwähnt bleiben, deswegen gebe ich die sinngemäß kurz wieder:

 

-        NMC622 Akkuzellen könnten eine deutlich Verbesserung bringen

-        Alle Antriebe haben CO2-Einsparpotential, auch BEVs

-       Die Bilanz von Elektroautos verbessert sich mit Recycling des Akkus deutlich

-       Eine Technologie alleine wird nicht ausreichen (Anmerkung: Im PKW werden BEVs wohl reichen, aber für andere Anwendungen wird an Wasserstoff und auch an Verbrennungskraftmaschinen tatsächlich kein Weg vorbeiführen)

 

Kolben-Koch

Nach den inhaltlichen Ausführungen muss jetzt noch etwas Quellenkritik sein: Prof. Dr. Koch arbeitete 10 Jahre in der Nutzfahrzeugmotorenentwicklung bei Daimler, als eines seiner Interessen wird unter anderem die weitere Verbesserung des Verbrennungsmotors angegeben. Seine Co-Autoren, Dr. Olaf Toedter (Leiter neue Technologien und Zündsysteme) und Philipp Weber (wissenschaftlicher Mitarbeiter) haben ebenfalls einen starken beruflichen Bezug zum Verbrennungsmotor. Das ist an sich nichts Schlimmes, allerdings sollte doch bedacht werden, dass alle drei Autoren ein großes Interesse daran haben, dass es den Verbrennungsmotor noch lange Zeit gibt und an diesem noch lange Zeit geforscht wird. Es ist nicht zu erwarten, dass eine Studie von Motorenentwicklern zu dem Ergebnis kommt, Verbrennungsmotoren seien etwas Schlechtes. Eine Studie der Mineralölindustrie wird auch niemals zu dem Ergebnis kommen, dass Benzin etwas Schlechtes sei.

 

Ein Gschmäckle (so nennt der Schwabe es, wenn ein Sachverhalt zum Himmel stinkt) bekommt die Studie dadurch, dass Thomas Koch 2019 das berühmt-berüchtigte Papier von Dieter Köhler unterzeichnete, in dem „Lungenärzte“ (augenscheinlich nicht nur, wie die Personalie Koch zeigt) erklärten, dass Dieselabgase eigentlich total harmlos seien. Das Pikante daran: Herr Köhler hat sich ganz plump um mehrere Größenordnungen verrechnet – wenn man diesen Fehler korrigiert, kommt heraus, dass Dieselabgase doch gar nicht so gesund sind. Dass einem Profi wie Herrn Koch dieser grobe Fehler nicht aufgefallen ist, könnte die Vermutung nahelegen, dass er einfach alles blind unterschreibt, was dem Diesel hilft – völlig egal, ob richtig oder falsch. Das muss natürlich keineswegs so sein, aber den Verdacht wäre er erst los, wenn er sich klar und deutlich von Köhlers Unwahrheiten distanziert hätte – hat er aber nicht.

 

Ein Armutszeugnis für den Journalismus

Zum Abschluss noch eine kleine Medienkritik: Die Fehlannahmen sind teils so offensichtlich (gerade die Annahme, Akkus nur in China zu produzieren), dass sie in jeder seriösen Redaktion hätten auf- und durchfallen müssen. Hier haben sich große Teile der deutschen Medienlandschaft nicht mit Ruhm bekleckert und die Falschbehauptungen aus der Pressemitteilung ungeprüft und unkommentiert übergenommen – ein Armutszeugnis. Es ist völlig durchschaubar und auch legitim, dass ein Institut für Verbrennungsmotoren ausrechnet, dass Verbrennungsmotoren gut sind.

 

Es ist auch nicht verwunderlich, dass der VDI (unter dessen Mitgliedern sehr viele Ingenieure alter Schule sind, für die der Verbrennungsmotor das Nonplusultra ist) so ein Papier dankend annimmt und weiterverbreitet. Aufgabe der Medien wäre es gewesen, die Ungenauigkeiten und Fehler zu benennen, zumindest aber dreißig Sekunden in eine Google-Suche zu investieren, um den Hintergrund der Autoren zu erfahren und transparent zu machen. Denn „ein Ingenieursverein hat berechnet, dass Elektroautos schlecht sind“, ist nun mal etwas völlig anderes als „drei Verbrennungsmotorenentwickler rechnen aus, dass Verbrennungsmotoren besser sind als Akkus.“

 

Und bei aller Kritik an VDI und IFKM muss eins auch gesagt werden: Die Studie betont klar die Vorteile und Verbesserungspotentiale von Elektroautos – diese differenzierte Ansicht hat kaum eine Zeitung adäquat wiedergegeben.

 

Nachtrag:

Eine Stellungnahme beim KIT ist angefragt und wird hier ergänzt, sobald ich die habe. Aus internen Kreisen ist zu hören, dass längst nicht alle dort die Meinung des Kolbeninstituts vertreten und auch nicht jeder glücklich damit ist, dass ausgerechnet „Kolbenprofessor“ Koch die Elektroauto-Studie bekommen hat.

Funfact: Das KIT ist an diversen Kompetenzclustern für Batterieforschung beteiligt, für Verbrennungsmotoren gibt es solche Engagements nicht - das sagt ja auch schon etwas aus.

 

Weiterführende Infos:

Golem.de: Studien rechnen Verbrennerautos schön

Carmaniac via Youtube: Humorvolle Aufbereitung des Phänomens, dass Elektroautos ständig schlecht gerechnet werden

VDI.de: Studie zum Download

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Kommentare: 15
  • #1

    robert (Donnerstag, 05 November 2020 07:43)

    Vielen Dank für die Wiederlegung dieser "Studie" musste sie heute auch in meiner Tagezeitung lesen diesen Unsinn, übrigens habe gehört das der großartige Professor Volker Quashning wegen dieser Studie aus dem VDI ausgetreten ist.

  • #2

    MS (Donnerstag, 05 November 2020 09:26)

    Da wir gerade dabei sind Fakten gerade zu ziehen: Kann es sein, dass in der Grafik von Auke Hoekstra, TU Eindhoven, die reziproke spezifische Energie der Batterie falsch angegeben ist? Ich sehe 75kg/kWh. Das wären nur 13Wh/kg und für LIB ziemlich niedrig. Die Batterie würde damit auch 3600kg wiegen, was dann doch ein bisschen viel wäre. Fehlt hier nur das Dezimalzeichen, oder ist der Wert komplett falsch?

  • #3

    Herr Holle (Donnerstag, 05 November 2020 09:47)

    Vielen Dank auch von mir, und zwar doppelt! Für die fachlich-technische Analyse, aber auch die institutionenökonomische Stakeholder-Analyse - hier "Medienkritik" genannt. Die Studie fällt ja nicht zufällig vom Himmel, es geht derzeit im die Umsetzung der REDII in deutsche Gesetze. Eine Ergänzgun: Bei den NMC-Batterien sind die Hersteller mittlerweile schon bei 9(1/2)(1/2) angekommen, mit den entsprechenden Kostenvorteilen. Wobei mehr Nickel auch nicht unbedingt besser für die Umwelt ist, Norilsk Nickel ist in Sibirien einer der größten Luftverschmutzer der Welt (z.B. SO2)...

  • #4

    (Donnerstag, 05 November 2020 10:02)

    Nur eine kleine Korrektur: NMC-Zellen in der Konfiguration 811 sind gemeint, 80%, 10%,10%...
    Ansonsten - danke für den Artikel!!!

  • #5

    Andreas-Michael Reinhardt (Donnerstag, 05 November 2020 10:54)

    Danke Robin für diesen Beitrag zur Sache #VDI - "Studie". Die Fakten liegen auf dem Tisch aufgrund Delfter TU/e - Entgegnung von Auke #Hoekstra: "Für Verwunderung sorgte die Veröffentlichung des VDI unter anderem an der TU Eindhoven, wo H. an Energiesystemen und Mobilität forscht. Dieser hatte sich in einer Untersuchung kürzlich weitgehend mit dem gleichen Thema beschäftigt und kam zu gänzlich anderen Ergebnissen. "Das Hauptproblem der VDI-Studie besteht darin, dass sie für die #Akku-Produktion falsche Zahlen verwenden", erklärte er. laut winfuture.de/news und teslamag.
    Den Gesamteindruck über die Qualität dieser sich "wissenschaftlich" nennenden Studie runden die Anmerkungen für mich ab in Deiner heutigen Ausarbeitung zum Thema "Qualitätsjournalismus" und dem "Skandal der #Lungenfachärzte Prof. Köhler und Kollegen", wo wir jetzt auch - das war mir neu - den Prof. Koch aus Karlsruhe "einordnen" können, Verfasser der VDI/IFKM - Studie. Ich fordere, dass #VDI, #KIT, #IFKM das Notwendige tun und sich öffentlich äußern, ob und wie sie fachliche #Qualität und #Integrität in ihrer wissenschaftlichen Arbeit jeweils sicherstellen und dieser Prozess transparent gemacht werden kann für die (Fach-) Öffentlichkeit - Diese Fehlzündungen der Motoren- Lobby gegenüber den Traktionsbatterien häufen sich ja seit Jahren, leider.
    Danke für die Mühen, die Du Dir mal wieder gemacht hast. Das Ergebnis spricht für sich!

  • #6

    Jürgen (Donnerstag, 05 November 2020 11:01)

    Sehr geehrter Herr Engelhardt,
    danke für die Richtigstellungen. Die sind enorm wichtig, denn darüber wir Politik gemacht und leider glauben viele Menschen diesen Schwachsinn. Gut, wenn es dann Menschen wie Sie gibt, die sich ein Herz und die Zeit nehmen. Das ist der bessere Weg den Frust abzubauen. Gleiches gilt auch für die Fehldarstellungen in der Wasserstofftechnologie und für Deutschlands furchtbare Politik bei den Ladestationen.
    Eine Kleinigkeit hätte ich für ein besseres Verständnis anzumerken. In der Grafik werden bei CO2-Diesel fuel 3310g CO2/l Diesel angegeben. Hier wäre die Angabe je kWh besser wegen der Vergleichbarkeit und der lieben Form.
    Genauso gebe ich bei Benzinern gern den Diesel- bzw Spritverbrauch /100km gern in kWh an, um den Wahnsinn, der mit der Verbrennertechnologie betrieben wird deutlich zu machen.
    Wenn also ein Diesel Mittelklassen PKW 6l/100km benötigt, sind das 60kWh/100km, also fast das Vierfache gegenüber dem Verbrauch des angegebenen Tesla.

  • #7

    Matthias (Donnerstag, 05 November 2020 15:07)

    Danke für die Richtigstellung und diese Stellungnahme! Bin aufgrund der Studie auch aus dem VDI ausgetreten...
    Innovation und Objektivität ist etwas Anderes...

  • #8

    Marcel Balcu (Donnerstag, 05 November 2020 16:42)

    Ich habe auch etwas dazu geschrieben:
    https://maraba.de/elektromobilitaet/vdi-studie2020

  • #9

    Peter (Donnerstag, 05 November 2020 18:36)

    Ich bezweifele das die CO2 Angaben zu den VerbrennerTeilen stimmen. Wenn ein Verbrenner aus über 3000 Teilen besteht hätte ich gerne von jedem verbauten Teil die Ökobilanz gesehen.
    Wer hat die Angaben geprüft!?

  • #10

    Lucian Dogaru (Freitag, 06 November 2020 10:08)

    Vielen Dank für den Beitrag ! Meine VDI Mitgliedschaft habe ich auch gekündigt...

  • #11

    Herr Holle (Freitag, 06 November 2020 10:37)

    Herzlichen Glückwunsch zum persönlichen Kompliment im eigenen Eintrag des VW-Chefs auf Linkedin! https://www.linkedin.com/posts/herbertdiess_antrieb-der-zukunft-der-technologieoffenheits-hype-activity-6727559082875600896-7Ui6

  • #12

    Uwe HH (Freitag, 06 November 2020 16:19)

    Wenn der VDI nicht mehr an Innovativen arbeitet und zur Besitzstandswahrung übergeht, dann ist er dem Untergang geweiht, wie so mancher Verband in Zeiten schneller Veränderungen.
    Und schnelle Veränderungen kommen noch mehr.

  • #13

    MS (Freitag, 06 November 2020 17:57)

    Antwort auf #8: Hallo Marcel Balcu, Vielen Dank für diese wunderbare Sammlung von Argumenten, Links und Literatur. Das ist eine hervorragende Basis für alle, die sich intensiver mit der Thematik auseinandersetzen möchten.

  • #14

    Sebastian Büttner (Samstag, 07 November 2020 11:12)

    Bin schon vor über 20 Jahren aus dem VDI ausgetreten. Die VDI-Nachrichten haben schon damals unerträglich einseitig zur Energiewende berichtet.
    Kompliment und Dank für die sachliche, fundierte, transparente Arbeit!

  • #15

    Ralf S (Dienstag, 24 November 2020 23:36)

    Bei dem Sendebeitrag heute auf Arte ist mir schlecht geworden.
    https://www.arte.tv/de/videos/084757-000-A/umweltsuender-e-auto/
    Bei den Umweltsünden, die natürlich nur indirekt von den Industrieländern begangen werden, habe ich sehr starke Zweifel, ob wir auf Teufel komm raus ausschließlich auf E-Autos setzen sollten. Die globalen Umweltsünden und CO2-Verbräuche weltweit - auch für die Herstellung - müssen mit eingepreist werden.