ICCT-Studie: Plug-in-Hybride im Winter mit hohen Emissionen

Im Winterbetrieb vervielfachen sich die reale CO2-Emissionen von PHEVs, wie NGO und die TU Wien anhand eines BMW X1 xDrive 25e nachweisen. E-Radius schrumpft rapide, Verbrenner wärmt den Kat an.

Im Winter sinkt die elektrische Reichweite von Plug-in-Hybrid-Modellen deutlich, wie das ICCT gemeinsam mit der TU Wien am Beispiel eines BMW X1xDrive 25e nachgewiesen haben. | Foto: Volvo
Im Winter sinkt die elektrische Reichweite von Plug-in-Hybrid-Modellen deutlich, wie das ICCT gemeinsam mit der TU Wien am Beispiel eines BMW X1xDrive 25e nachgewiesen haben. | Foto: Volvo
Johannes Reichel

Die nach jüngstem Beschluss des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWI) noch bis Ende 2022 staatlich subventionierten Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge weisen im Wintereinsatz eine noch deutlich schlechtere Umweltbilanz auf, als unter Normalbedingungen. Das hat die Umwelt-NGO International Council on Clean Transportation (ICCT) in einer neuen Studie am Beispiel eines BMW X1 xDrive 25e ermittelt. Unter Idealbedingungen bei 23 Grad kam das Fahrzeug mit 2 g CO2/km über die Runden, bei 35 Grad mit Klimaanlage waren es 10 g CO/km, bei leerem Akku und sonst gleichen Bedinungen fielen satte 155 und 190 g CO2/km an.

Die auch bei der Dienstwagensteuer bevorzugten PHEVs sollen noch bis Ende 2022 mit bis zu 6.750 Euro bezuschusst werden, ab Januar 2022 müssen die Modelle aber eine Mindestreichweite von 60 Kilometern aufweisen. Ab 2023 soll das Förderregime dann aber komplett neu gefasst werden. Im Koalitionsvertrag war die Rede von einer Mindestreichweite von 80 Kilometer für PHEVs sowie eine Überprüfung der real gefahrenen EV-Strecken.

"Hybridfahrzeuge sollen zukünftig nur noch privilegiert werden, wenn das Fahrzeug überwiegend (mehr als 50 Prozent) auch im rein elektrischen Fahrantrieb betrieben wird", so der Wortlaut des Passus.

Das Wirtschaftsministerium unter Führung von Robert Habeck (Grüne) hat aber mit der nochmaligen Verlängerung eine Neuformulierung der Kriterien mit stärkerem Fokus auf Klimaschutz angekündigt. Man wolle nur noch Fahrzeuge fördern, die einen "nachweislich positiven Klimaschutzeffekt" hätten, so das BMWI. Auch die EU ist derzeit in Verhandlungen über einen "Utility-Faktor", der die tatsächliche Nutzung des EV-Modus berücksichtigt.

Vor allem in dienstlichen Flotten lausige EV-Nutzung

Zuvor hatte die Umweltprüforganisation ICCT bereits auf mehrere Studien verwiesen, die zeigten, dass Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV) eine große Diskrepanz zwischen den CO2-Emissionen in der Praxis und den offiziellen Typgenehmigungswerten aufwiesen. Das liege größtenteils daran, dass die Fahrzeuge seltener aufgeladen würden als in der Typgenehmigungsverordnung vorgesehen, aber auch auf die Verwendung von Heizung und Klimaanlage, die bei der Typgenehmigung nicht bewertet werden. Das Fraunhofer-Institut hatte eine EV-Nutzung von lediglich 43 Prozent bei privaten PHEV-Nutzern und nur 18 Prozent bei geschäftlichen PHEVs ermittelt.

Vor allem Premiumanbieter setzen stark auf PHEVs

In einer neuen Untersuchung haben die Wissenschaftler nun anhand eines repräsentativen PHEV-Modells von BMW die Auswirkungen der Umgebungstemperatur und der Verwendung einer Klimaanlage auf die CO2-Emissionen, den Stromverbrauch und die elektrische Reichweite gemessen. Der Hersteller setzt wie die Premiumwettbewerber Mercedes-Benz, Audi oder Volvo auch massiv auf den Plug-in-Hybrid-Antrieb und integriert die Fahrzeuge in seine Elektrifizierungsstrategie bis 2030, bewirbt diese als "Power of choice". Der Kompakt-Geländewagen wurde auch in verschiedenen Plug-in-Hybrid-Betriebsarten getestet, um deren Auswirkungen auf die CO2-Emissionen zu bewerten. Darüber hinaus wurde untersucht, wie die vom Fahrzeug während des Testprogramms aufgezeichneten On-Board-Kraftstoff- und Energieverbrauchsdaten (OBFCM) zur Bestimmung der realen Nutzung von PHEVs verwendet werden können.

Elektrische Reichweite stark verringert durch Klima und Heizung

Die Studie ergab, dass die vom Klimakompressor und von der Kabinenheizung verbrauchte elektrische Energie die für den Antrieb des Fahrzeugs verfügbare Energie und damit die der elektrischen Energie zugeschriebene Reichweite verringert. Beim Fahren des Geschwindigkeitsprofils des weltweit harmonisierten Leichtfahrzeug-Testzyklus (WTLP) können bei 23 °C umgerechnet 46 km mit elektrischer Energie zurückgelegt werden. Bei -5 °C halbierte sich die Strecke jedoch fast auf 24 km und verringerte sich bei 35 °C um 11 % auf 41 km, bilanziert die NGO. Beim Start mit einer voll geladenen Batterie bei 23 °C und 35 °C fahre das Fahrzeug zunächst rein elektrisch, bis die Batterie fast entladen ist. Daraus resultierten niedrige ladungsbedingte CO2-Emissionen von 2 bzw. 10 g/km.

Verbrenner wärmt den Kat auf

Bei -5 °C hingegen werde der Verbrennungsmotor von Beginn des Tests an intermittierend zum Aufwärmen des Katalysators eingesetzt. In Verbindung mit der geringeren für den Antrieb verfügbaren elektrischen Energie führe diese Änderung der Betriebsstrategie dazu, dass die CO2-Emissionen bei -5 °C 94 g/km betragen, sprich mehr als 40 Mal höher seien als bei 23 °C. Zusammen mit einem Anstieg der ladungserhaltenden CO2-Emissionen um 30 % von 155 g/km auf 201 g/km verdreifacht sich der gewichtete, kombinierte CO2-Wert bei -5 °C im Vergleich zu 23 °C fast, von 43 g/km auf 122 g/km. Bei 35 °C liegen die ladungserhaltenden CO2-Emissionen bei 190 g/km und die gewichteten, kombinierten CO2-Emissionen bei 57 g/km, was 34 % höher ist als bei 23 °C.

Charge-Modus: Wenn der Verbrenner den Akku lädt

Das Fahrzeug wurde außerdem im vom Benutzer wählbaren ladungserhöhenden PHEV-Modus getestet, wobei sich herausstellte, dass in erster Linie der Verbrennungsmotor zum Laden der Batterie verwendet wird, bis diese voll ist. Der zusätzliche Kraftstoffverbrauch für die Batterieladung erhöhte die WLTP-CO2-Emissionen um 60 %, von 154 g/km auf 246 g/km, im Vergleich zum Betrieb im ladungserhaltenden Modus. Im Vergleich zum Laden der Fahrzeugbatterie mit Energie aus dem EU-Netz werde im ladungserhöhenden Modus 2,5 bis 2,8 Mal mehr CO2 emittiert. Unerwarteterweise wurde der Verbrennungsmotor auch dann zum Laden der Batterie verwendet, wenn der sportliche Fahrzeug- und Getriebemodus gewählt wurde, selbst wenn der ladungserhöhende Modus nicht aktiviert war, bilanzieren die Wissenschaftler.

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