Lebenszyklusanalyse von Elektro- und Benzinfahrzeugen unter Berücksichtigung von Netzunterschieden und kaltem Klima in China

Warum das für Alltagsfahrende wichtig ist

Wenn immer mehr Menschen über den Umstieg von Benzinautos auf Elektrofahrzeuge nachdenken, stellt sich eine einfache Frage: Helfen Elektrofahrzeuge immer dem Klima? Diese Studie geht dieser Frage in China nach, wo Strom oft aus Kohle stammt und die Winter im äußersten Nordosten hart sind. Indem die Forscher die Emissionen über die gesamte „Nutzungsphase“ der Fahrzeuge verfolgen — also während des Fahrens und bei Betankung bzw. Aufladen — zeigen sie, wann batterieelektrische Fahrzeuge tatsächlich Emissionen einsparen und wann schmutzige Stromnetze und Frost diese Vorteile schmälern.

Vom Stecker oder Zapfhahn bis zum Auspuff

Die Forschenden verwenden eine Methode namens Lebenszyklusanalyse, die vereinfacht gesagt alle Energieverbräuche und Verschmutzungen zusammenrechnet, die über viele Jahre mit der Nutzung eines Fahrzeugs verbunden sind. Statt am Auspuff aufzuhören, beziehen sie mit ein, was beim Kraftwerk für Elektroautos und in der Raffinerie für Benzinautos passiert. Sie vergleichen zwei in China beliebte Modelle mit ähnlichen Preisen: den BYD Dolphin (elektrisch) und den Volkswagen Lavida (Benzin). Für beide gehen sie von 20.000 Kilometern Fahrleistung pro Jahr über 15 Jahre aus — ein typisches Nutzungsmuster für Privatautos in der untersuchten Region.

Elektro vs. Benzin in einer kohlelastigen Region

Im Fokus steht Heilongjiang, eine Provinz im Nordosten Chinas mit sehr kalten Wintern und einem Stromnetz, das vom Kohlestrom dominiert wird. Unter diesen harten Bedingungen schneiden Elektrofahrzeuge beim Klima trotzdem besser ab, allerdings nicht so deutlich, wie viele erwarten würden. Über ein Jahr Fahrbetrieb emittiert das Elektrofahrzeug etwa 25 Prozent weniger Treibhausgase als das Benzinfahrzeug. Es belastet auch Öl- und Gasressourcen deutlich weniger, was sich in rund 90 Prozent niedrigeren künftigen Kosten für Ressourcenerschöpfung niederschlägt. Wegen des Anteils großer Energieprojekte — einschließlich Wasserkraft mit Pumpspeicherung — verursacht das Elektrofahrzeug jedoch etwa 2,6-mal stärkere Auswirkungen durch „Landnutzungsänderungen“, also mehr mit der Energieproduktion verbundene Flächenveränderungen.

Wie Kälte und Jahreszeiten das Bild verändern

Frostige Temperaturen fügen eine weitere Komplikation hinzu. In Heilongjiang liegt der Winterdurchschnitt bei etwa −16 °C, was Batterien von Elektroautos weniger effizient macht und den Stromverbrauch für die Fahrgastzellenheizung erhöht. Die Studie zeigt, dass im Winter die Ladeeffizienz auf rund 59 Prozent sinken kann, wodurch die saisonalen Emissionen des Elektroautos um bis zu 70 Prozent ansteigen. In den kältesten Monaten können seine Treibhausgasemissionen vorübergehend sogar die des Benzinautos übersteigen. Addiert man jedoch alle vier Jahreszeiten, bietet das Elektrofahrzeug weiterhin einen jährlichen Klimavorteil — etwa 14 Prozent niedrigere fossile Emissionen als das Benzinfahrzeug in dieser rauen Region. Frühling und Herbst liegen dazwischen, während der Sommer mit milden Temperaturen die beste Leistung für Elektroautos bringt.

Verschiedene Stromnetze, verschiedene Ergebnisse

China hat kein einheitliches Stromsystem, sondern sechs große regionale Netze, von denen einige mehr Kohle, andere mehr Wasser-, Wind- oder Kernenergie nutzen. Das Team führt Szenarien für alle sechs Netze durch und findet ein konsistentes Muster: Elektroautos schneiden überall besser ab als Benzinautos, aber das Ausmaß des Vorteils hängt stark davon ab, wie sauber der Strom ist. Im Südwestnetz, wo erneuerbare und niedrigkohlenstoffige Energien häufiger sind, sind die Vorteile für Gesundheit, Ökosysteme und Ressourcen am größten. Im Nordostnetz, wo Kohle dominiert, sind die Einsparungen kleiner und einige Wirkungsbereiche — wie Landnutzungsänderungen — sind für die elektrische Option schlechter. Das verdeutlicht, dass das bloße Zählen von Elektroautos nicht ausreicht; wichtig ist ebenso, womit das Netz gespeist wird.

Was passiert, wenn das Netz sauberer wird?

Um die Zukunft zu erkunden, testen die Forschenden, was passieren würde, wenn Kohle im Nordostnetz schrittweise durch sauberere Quellen wie Wind, Solar, Erdgas und Kernenergie ersetzt würde. Ihre Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalysen zeigen, dass mehr sauberer Strom die gesundheitsbezogenen Schäden um etwa 15 Prozent reduziert und die Kosten für Ressourcenerschöpfung für Elektroautos um mehr als 90 Prozent senkt. Anders gesagt: Mit der Dekarbonisierung des Netzes werden Elektrofahrzeuge stetig attraktiver — nicht nur fürs Klima, sondern auch für langfristigen Ressourceneinsatz und öffentliche Gesundheit. Bei Benzinautos führen nur große Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz zu vergleichbaren Vorteilen, und selbst dann bleiben sie insgesamt umweltschädlicher.

Was das für Fahrende und Entscheidungsträger bedeutet

Für Alltagsfahrende lautet die Kernbotschaft: Elektroautos sind in der Regel klimafreundlicher als Benzinautos, selbst in Regionen mit kohleintensivem Strom und eisigen Wintern. Ihr Vorsprung ist dort jedoch geringer und kann in den kältesten Monaten vorübergehend verschwinden. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass für wirklich „emissionsfreies“ Fahren die Förderung von Elektrofahrzeugen Hand in Hand gehen muss mit der Säuberung des Stromnetzes und der Verbesserung der Batterieeffizienz bei niedrigen Temperaturen. Politiken, die Wind-, Solar-, Kern- und andere CO2-arme Quellen ausbauen, sowie Technologien, die Batterien im Winter effizient halten, sind entscheidend, damit Elektroautos ihr Versprechen saubereren, nachhaltigeren Verkehrs einlösen.

Zitation: Ma, S., He, Z., Sharaai, A.H. et al. Life cycle assessment of electric and gasoline vehicles considering grid differences and cold climate in China. Sci Rep 16, 7010 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38471-1

Schlüsselwörter: Elektrofahrzeuge, Treibhausgasemissionen, kaltes Klima, Strommix, Lebenszyklusanalyse