Veroorzaakt een elektrische auto niet meer broeikasgassen dan een benzine-auto? Bijvoorbeeld omdat je alle grondstoffen voor die honderden kilo’s wegende batterij nog moet delven en die batterij daarna moet opladen met stroom?
Het is een vraag die ik de afgelopen maanden keer op keer gesteld kreeg wanneer ik vertelde dat ik schreef over batterijen en elektrische auto’s.
Een begrijpelijke vraag. De belangrijkste reden dat ik elektrische auto’s interessant vind, is dat ze, eenmaal opgeladen, terwijl ze rijden helemaal niets uitstoten.
Maar dan roepen de volgende vragen inderdaad nog steeds om antwoord:
- Hoeveel broeikasgassen komen er vrij in de mijnbouwgebieden aan de andere kant van de wereld, als gevolg van het gebruik van (fossiele) energie voor de winning van grondstoffen?
- Hoeveel komt er vrij bij de productie van materialen en de fabricage en sloop van elektrische voertuigen en hun batterijen?
- En hoeveel broeikasgassen komen er vrij bij de productie van de stroom die in deze auto’s gaat?
Hieronder een poging om dat zo precies mogelijk in kaart te brengen, voor Nederland.
Ik kijk alleen naar CO2 omdat dat voor wat betreft auto’s veruit de belangrijkste veroorzaker is van het broeikaseffect. Over lokale milieuschade door mijnbouw schreef ik eerder Lees mijn verhaal over mijnbouw voor batterijen: ‘Hoe Tesla in Amerika aan een mijn bouwt waar auto’s uit komen.’een groot verhaal.
De auto, de brandstof en het rijden
Ik deel mijn onderzoek op in deze drie fases:
- Het maken van de auto (inclusief onderhoud, sloop, recycling),
- het maken van de brandstof (benzine, grijze en groene stroom) en
- het rijden met de auto (de uitstoot onderweg).
Ik ga ervan uit dat elektrisch en benzine-auto’s 220.000 kilometer meegaan, geef de uitgestoten CO2 voor alle drie de stappen en daarna een totaalberekening.
Op basis van de gevonden verschillen tussen benzine- en elektrische auto’s ga ik kijken wat de elektrificatie van de auto in Nederland kan betekenen voor het klimaat. In 2014 was het personenvervoer verantwoordelijk voor ten minste 10 procent van de in totaal in Nederland uitgestoten hoeveelheid CO2. Binnen veel gemeenten is vervoer de grootste veroorzaker van CO2-uitstoot.
Voor de context ook nog even de Europese klimaatdoelstellingen: 60 procent minder directe CO2-uitstoot door wegverkeer in 2050 en ten minste 80 procent minder uitstoot voor de energiesector en de industrie.
Nog een heel belangrijke relativerende opmerking vooraf
Het is wat vreemd om mee te beginnen, maar de uitstootverschillen tussen beide auto’s nu zijn helemaal niet belangrijk.
Om de klimaatverandering op aarde te beperken, moeten we van fossiele brandstoffen af. Dit betekent dat we een autotechnologie nodig hebben die ervoor zorgt dat we niet meer op olie en gas hoeven rond te rijden. En betekent dat we nu stroom beginnen te maken uit andere dan fossiele bronnen, zodat de kolen- en gascentrales over een paar decennia uitgeschakeld kunnen worden.
Waar het om draait, is dat je in een elektrische auto groene energie kunt stoppen, wat per definitie niet kan bij een auto die rijdt op een olieproduct. Of de elektrische auto op dit moment schoner rijdt is daarom van beperkt belang.
Dan ook nog dit: een berekening zoals deze leidt vanzelf tot schijnprecisie. Voor mijn som neem ik de aannames over van het onderzoeksinstituut TNO, dat in 2015 een rapport uitbracht waarin de CO2-uitstoot (en uitstoot van andere gassen) tussen de verschillende auto’s met elkaar worden vergeleken. Ik koos voor dit rapport omdat het specifiek over Nederland gaat – en dat maakt, zo gaan we zien, veel uit.
Maar TNO-onderzoeker Richard Smokers, die al 25 jaar dit soort berekeningen maakt, zei in een telefoongesprek: ‘Als je de aannames een beetje aanpast, op verdedigbare gronden, kun je heel andere resultaten krijgen.’ (Twee belangrijke aannames van TNO en voorbeelden van hoe je die anders kan maken vind je in dit nootje.)
Verder is het natuurlijk heel goed om te weten op welke momenten in het leven van een elektrische auto deze wel CO2 uitstoot. Dan weten we meteen waar nog meer winst te behalen valt. Onderstaande vergelijking geeft er hopelijk inzicht in.
Geen zin in de details? Ga hier meteen naar de totaalberekening.
Juist zin in nog meer details? Hier nog drie mini-notities over waarom ik dieselauto’s, hybride auto’s en waterstofauto’s buiten beschouwing liet.
1. Het maken van de auto
Pak een benzine-auto en een auto op batterijen en zaag ze overdwars door. Het meest in het oog springende verschil is het onderdeel dat voor de energie zorgt.
In een benzine-auto is dat een leeg vat, gemaakt van plastic, staal of aluminium: de benzinetank. In een elektrische auto zijn het honderden kilo’s aan batterijcellen, meestal op de bodem van de auto.
De productie van de batterij kost veel meer CO2-uitstoot dan de productie van een lege tank. En naast de energie die het kost om de grondstoffen voor de batterij te delven, zit je met de raffinage en productie.
Maar hoe groot is het verschil precies?
De schattingen over de uitstoot bij het maken van de batterij lopen sterk uiteen. De onderzoekers van TNO berekenden daarom het gemiddelde uit vijf onderzoeken naar verschillende soorten autobatterijen tussen 2008 en 2013 en concludeerden dat bij het maken van een batterij gemiddeld 150 kg aan CO2 vrijkomt per kilowattuur (kWh) aan accucapaciteit.
Het aantal kWh van een batterij geeft aan hoe ver je ermee kan rijden. Als we stellen dat een elektrische auto minstens 60 kWh aan capaciteit moet hebben voor we hem willen kopen, dan veroorzaakt de productie van de batterij eenmalig 9 ton CO2.
Behalve de batterij zijn er meer verschillen tussen de auto’s: zo wordt de carrosserie soms (maar niet altijd) van lichtere materialen gemaakt. Is dat aluminium, dan komt bij de productie ervan meer CO2 vrij dan bij de productie van ouderwets staal.
Hoeveel het scheelt verschilt sterk van auto tot auto en van onderzoeksrapport tot onderzoeksrapport. TNO rekent die verschillen uiteindelijk om logische redenen niet mee.
Zo komen we voor de productiefase op een verschil van 9 ton CO2 uit in het nadeel van de elektrische auto.
2. Het maken van de brandstof…
We hebben onze auto’s. Nu willen we de weg op en hebben we brandstof nodig.
Benzine wordt gemaakt van olie, die eerst moet worden gevonden, getransporteerd, geraffineerd en daarna afgeleverd bij een benzinepomp.
Een auto op batterijen rijdt op stroom: elektriciteit. Deze laad je op via laadpalen bij je eigen huis, op straat of bij snellaadstations.
…bij een grotendeels grijze-stroom-scenario
Elektriciteit kan op vele manieren worden gemaakt. In Nederland werd stroom in 2014 als volgt geproduceerd:
Wat betekent dit voor de CO2-uitstoot?
TNO komt voor de huidige leveringsmix (één vijfde groen en vier vijfde grijs, waarvan het meeste gas) uit op 447 gram CO2 per kWh. Goed om te weten is dat de CO2-uitstoot van kolencentrales circa twee keer zo hoog ligt als bij gascentrales.
Het produceren van groene energie veroorzaakt gemiddeld 36 gram CO2 per kWh: dan heb je de productie van zonnepanelen en windmolens meegerekend.
Deze cijfers moet je vergelijken met de CO2 die vrijkomt bij de productie van benzine. Dat is omgerekend 57 gram per kWh. Dit gaat alleen om de CO2 die vrijkomt bij winning en raffinage.
Er mist nu nog een stap. Bij het verbranden van benzine – straks, als we wegrijden – komt maar 22 tot 30 procent van de energie in de voortbeweging terecht. De rest gaat in warmte en wrijving verloren.
Die efficiëntie moeten we vergelijken met die van een energiecentrale en van een elektrische auto. Een gascentrale – waar de meeste Nederlandse fossiele energie vandaan komt – is efficiënter dan een auto: het rendement van een moderne centrale is 50 à 60 procent. Maar lang niet zo efficiënt als een elektrische auto zelf.
In een elektrische auto wordt 74 tot 94 procent van alle energie in de auto efficiënt verbruikt.
Wat dit betekent? Dat je in het geval van grijze stroom pakweg de helft minder energie in een elektrische auto hoeft te stoppen dan in een benzineauto om dezelfde afstand af te leggen. In het geval van groene stroom (een volledig energie-efficiënt proces) zelfs zo’n drieënhalf keer minder.
…en bij een grotendeels groene-stroom-scenario
Voordat we met deze cijfers gaan rekenen: op wat voor stroom rijden de 15.000 chauffeurs van elektrische auto’s in Nederland eigenlijk? Op die gemiddelde, voornamelijk grijze energiemix?
Daar lijkt het niet op.
Wat ik te weten kwam: op dit moment zijn er zo’n 13.000 publieke laadpunten en 15.000semi-publieke laadpunten in Nederland, plus nog enkele honderden snellaadstations.
De afspraak is dat Nederlandse gemeenten alle publieke laadpalen van groene stroom voorzien. Nu is er een (terechte) discussie gaande over hoe groen die stroom precies is. Maar gaan we daar even aan voorbij, dan kun je stellen dat de publieke laadpalen in Nederland groen zijn.
Op wat voor stroom rijden de 15.000 chauffeurs van elektrische auto’s in Nederland eigenlijk?
Semi-publieke laadpalen zijn dat, voor zover ik kan nagaan, deels. Blijft de vraag over wat de 15.000 elektrische rijders thuis en op hun kantoor voor energiecontract hebben, waar de meeste laadpalen staan, naar schatting nu zo’n 72.000.
Harde cijfers hierover ontbreken. Twee woordvoerders die ik sprak, van Fastned en van EVNet, gaven aan het idee te hebben dat elektrische rijders over het algemeen heel klimaatbewust zijn. Je zou dus denken dat de meeste van deze mensen een groen energiecontract hebben.
Voor de som rekende ik de twee uitersten door. Een scenario waarbij elektrische auto’s rijden op de huidige energiemix, die voor vier vijfde uit grijze stroom bestaat. En het ideale scenario, waarbij onze elektrische auto’s helemaal op groene stroom rijden.
Dan kom je op dit plaatje uit, voor wat betreft de productie van de brandstof, dat meteen laat zien waarom het een erg goed idee is om op groene stroom te rijden.
3. Het rijden met de auto
De tank is vol, en de batterij opgeladen. We gaan rijden.
Het verbranden van benzine veroorzaakt volgens TNO gemiddeld 170 gram CO2 per gereden kilometer: dit is een representatief getal voor een moderne kleine middenklasser. Rijd je daarmee 220.000 kilometer, dan veroorzaakt dat 37,4 ton CO2.
En hoeveel stoot de elektrische auto uit? Nul. Het ontladen van een batterij veroorzaakt geen CO2-uitstoot.
In één klap is de benzine-auto nu de grootste vervuiler.
Totaalberekening: dit is het verschil in CO2-uitstoot tussen beide auto’s
Het hele verhaal samengevat: het produceren van de batterij voor een elektrische auto veroorzaakt eenmalig een hoop extra CO2-uitstoot. Maar zelfs als we met deze auto zouden rijden op de huidige energie-mix in Nederland, dan is de gemiddelde elektrische auto alsnog flink schoner dan de gemiddelde benzine-auto. Dat komt doordat de productie van de auto en de stroom uiteindelijk voor een veel kleiner deel van de CO2-uitstoot verantwoordelijk zijn dan het daadwerkelijke rijden.
Een elektrische auto die rijdt op honderd procent groene stroom, veroorzaakt met de huidige technologie zo’n twee derde minder CO2-uitstoot dan een benzine-auto
In de praktijk gebruiken Nederlandse elektrische auto’s vermoedelijk stroom die groener is dan de gemiddelde Nederlandse productiemix, en dus is de totale CO2-uitstoot nog lager.
Maar waar het echt om draait is dit: een elektrische auto die rijdt op honderd procent groene stroom, veroorzaakt met de huidige technologie zo’n twee derde minder CO2-uitstoot dan een benzine-auto.
Dit is waar we heen moeten en dankzij de ontwikkeling van deze auto ook heen kunnen. De batterijen in de auto vormen bovendien een deel van de opslag die we hard nodig hebben om de hernieuwbare energie te bewaren.
Wat betekent dit voor het klimaat?
Gaan we allemaal elektrisch rijden in Nederland op groene stroom, dan kan dat tegen de 6-7 procent van onze huidige totale CO2-uitstoot gaan schelen.
Als we de CO2-uitstoot willen beperken tot 2 graden Celsius in de komende eeuw, moet de uitstoot van wegverkeer in 2050 met zestig procent zijn afgenomen ten opzichte van 1990(dat niveau is ongeveer hetzelfde als in 2015). Het gaat hier om directe uitstoot op de weg, voor alle voertuigen.
Met nul uitstoot op de weg dient de elektrische auto dit doel optimaal. (Je zou kunnen zeggen: daar is-ie voor gemaakt.) Het Planbureau voor de Leefomgeving concludeert daarom ook dat er vanaf 2035 geen benzine-auto’s meer mogen worden verkocht. De milieucommissies van de vier politieke partijen die nu formatieonderhandelingen voeren De milieucommissies willen geen fossiel aangedreven voertuigen meer in 2025. Lees meer in de Volkskrant (25 april 2017).halen die deadline nu nog eens tien jaar naar voren.
Daarnaast moet de CO2-uitstoot van de energieproductie in Europa met minstens 80 procent naar beneden. Kijken we naar de rol van de elektrische auto, dan is duidelijk: ze moeten allemaal zo snel mogelijk gaan rijden op honderd procent groene stroom. Bij de opwekking daarvan komt immers geen uitstoot vrij.
Tot slot weten we nu dat de productie van de batterij voor elektrische auto’s juist extra CO2-uitstoot veroorzaakt. Maar ook daarvoor heb ik hoop: (strenge richtlijnen voor) Lees mijn verhaal over recycling: ‘Batterijen schadelijk voor het milieu? Ze gaan het redden!’zo volledig mogelijke recycling.
Dankjulliewel!
Correspondentleden Dieuwertje Schrijvers en Wiljan Smaal lazen een veel eerdere versie van dit artikel mee, gaven heel nuttig commentaar en deden me inzien dat ik het grondig moest herschrijven en me op Nederland moest gaan richten.
Dieuwertje wees me verder op het bestaan op een wetenschappelijk tijdschrift dat geheel gewijd is aan de kunst van de levenscyclusanalyse – met een special over elektrische auto’s – en las ook een volgende versie mee.
Correspondentlid Jack van Dijk wees me op het Duitse journalistieke Krautreporter: ‘Dein Elektro-Auto ist Keine Öko-Revolution’onderzoek van Krautreporter dat me deed beseffen dat het voor de uitstootcijfers over nu erg uitmaakt in welk land je zit.
Correspondentlid Jan Derk Stegeman gaf inspirerende input over hoe je ook (compleet anders) naar deze vraag kan kijken. Voor nu nam ik alleen zijn commentaar mee dat de aanname van 220.000 kilometer voor een elektrische auto aan de lage kant zou kunnen zijn (zie de uitklapnoot daarover).
Richard Smokers van TNO gaf cruciale context bij het rapport van TNO en keek of ik geen gekkigheid uithaalde met de cijfers. Zijn collega en Correspondentlid René van Gijlswijk hielp me bij een laatste berekening.
Veel dank allemaal! Eventuele fouten zijn alleen van mij.
Laat een reactie achter