Das Klimagas Kohlendioxid (CO2) ist mit einem Anteil von 88 % an der Gesamtheit aller Treibhausgas-Emissionen der Hauptauslöser für die globale Erwärmung. In dieser Arbeit werden die Begriffe CO2-Emissionen und Treibhausgas-Emissionen deshalb weitestgehend als Synonyme verwendet. Diese Emissionen werden in den Kapiteln zwei (Produktion) und drei (Nutzung) für den Lebenszyklus eines Automobils dargelegt. Das Recycling in Kapitel vier ist ebenfalls Teil des Lebenszyklus. Der Schwerpunkt liegt dabei jedoch mehr auf den aktuellen Möglichkeiten der Wiederverwertung als auf Emissionswerten. Der ökologische Gesamtvergleich in Kapitel 5.1 vergleicht deshalb die in Kapitel zwei und drei aufgeführten Emissionswerte, anhand von Fahrzeugen der folgenden Segmente (nach EU-KOMMISSION)7: Kleinwagen, Mittelklassewagen und Sport Utility Vehicles (SUVs). Letzteres Segment hatte in 2018 mit 19,9 % die höchste Steigerung an Neuzulassungen in Deutschland und gewinnt somit immer weiter an Relevanz. Diese drei Klassen machen den größten Anteil aller Neuzulassungen aus.
Ziel dieser Arbeit ist es, mit diesem Vergleich aufzuzeigen, welche Antriebsform bezogen auf den gesamten Lebenszyklus je nach Fahrzeugklasse aktuell die umweltfreundlichste Variante ist. Jegliche spekulativen Veränderungen der nächsten Jahre werden in dieser Arbeit außer Acht gelassen. Die Ergebnisse zeigen den Stand der aktuellen Lage. Zudem wird in Kapitel 5.2 der ökonomische Aspekt von alternativen Antrieben für Firmenwagen aufgegriffen, da diese in Deutschland 64 % aller Neuzulassungen ausmachen.9 Dafür wird eine Kostenrechnung aufgestellt, sowie diverse Problematiken alternativer Antriebe in gewerblicher Nutzung angeführt. Ziel ist es, damit zu untersuchen, ob die Anschaffung alternativer Antriebe für den Fuhrpark eines Unternehmens aktuell ökonomisch sinnvoll ist.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Ausgangslage und Aufbau der Arbeit
1.2 Grundlagen der verschiedenen Antriebe
2 Umweltbelastung bei der Fahrzeugproduktion
2.1 Dieselfahrzeug
2.2 Batteriefahrzeug
2.3 Brennstoffzellenfahrzeug
3 Umweltbelastung im Betrieb
3.1 Dieselfahrzeug
3.2 Batteriefahrzeug
3.3 Brennstoffzellenfahrzeug
4 Recycling und Second Life
4.1 Dieselfahrzeug
4.2 Batteriefahrzeug
4.3 Brennstoffzellenfahrzeug
5 Diskussion
5.1 Ökologische Vergleiche
5.1.1 Vergleich der Kleinwagenklasse
5.1.2 Vergleich der Mittelklassewagen
5.1.3 Vergleich der SUVs
5.2 Ökonomischer Vergleich gewerblich genutzter PKW
6 Fazit
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Ziel dieser Arbeit ist es, einen ökologischen und ökonomischen Vergleich verschiedener Antriebskonzepte (Batterie-, Wasserstoff- und Dieselantrieb) über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs zu ziehen, um die Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit für verschiedene Fahrzeugklassen zu bewerten.
- Analyse der CO2-Emissionen entlang der gesamten Prozesskette (Produktion, Nutzung, Recycling)
- Differenzierung der Ergebnisse nach Fahrzeugklassen: Kleinwagen, Mittelklassewagen und SUVs
- Untersuchung der Wirtschaftlichkeit von alternativen Antrieben im gewerblichen Einsatz unter Berücksichtigung staatlicher Förderungen
- Vergleichende Evaluierung der Umweltbelastung im Betrieb sowie der Herausforderungen beim Recycling
- Diskussion der Zukunftsfähigkeit und ökologischen Relevanz der untersuchten Antriebstechnologien
Auszug aus dem Buch
3.3 Brennstoffzellenfahrzeug
Wie auch beim Batteriefahrzeug, müssen bei den Wasserstofffahrzeugen keine Treibhausgas-Emissionen für den direkten Verbrauch des Wasserstoffs während des Betriebs veranschlagt werden. Ein Brennstoffzellenfahrzeug stößt lediglich Wasserdampf aus, welcher keinen Schaden für die Umwelt verursacht. Somit betragen die TTW-Emissionen 0 g CO2/km.
Allerdings muss der Wasserstoff erst produziert und transportiert werden. Für die Herstellung von Wasserstoff gibt es verschiedene Verfahren. Es wird zunächst ein genereller Emissionswert pro Kilo Wasserstoff bestimmt, welcher dann je nach Fahrzeugtyp und Verbrauch zur Berechnung verwendet wird, um vergleichbare Werte zu erhalten.
Die am weitesten verbreitete Methode zur Herstellung von Wasserstoff ist momentan noch die Dampfreformierung mithilfe der fossilen Energieträger Erdgas (68%), Öl (16%) oder Kohle (11%). Diese liefern (Stand 2014) ca. 95% des produzierten Wasserstoffs. Durch chemische Prozesse wird aus einem dieser Energieträger und Wasser Wasserstoff hergestellt. Die Dampfreformierung verläuft unabhängig vom verwendeten fossilen Energieträger grundsätzlich analog.
Die umweltfreundlichere Variante ist die Wasserstoff-Produktion mittels Elektrolyse. Bei dieser Methode wird durch den Einsatz von Strom, das Spalten von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff ermöglicht. Jedoch ist dies auch wieder abhängig von dem zur Produktion verwendeten Strommix. Bei Nutzung von ausschließlich erneuerbaren Energiequellen wie beispielsweise Wind- oder Wasserkraft (sog. `grüner Strom`), wird Wasserstoff am umweltfreundlichsten hergestellt. Der Anteil des durch Elektrolyse produzierten Wasserstoffs beträgt momentan jedoch lediglich 5 %.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik des Klimawandels im Verkehrssektor ein und erläutert die Zielsetzung sowie den Aufbau der Arbeit.
2 Umweltbelastung bei der Fahrzeugproduktion: In diesem Kapitel werden die Daten zur Produktion der verschiedenen Antriebsformen über die gesamte Prozesskette hinweg analysiert.
3 Umweltbelastung im Betrieb: Hier liegt der Fokus auf der Kalkulation der Emissionen für den Fahrbetrieb, unterteilt in „Well-to-Tank“- und „Tank-to-Wheel“-Daten für die drei Antriebsarten.
4 Recycling und Second Life: Dieses Kapitel behandelt die Entsorgung von Altfahrzeugen, das Recycling der spezifischen Komponenten wie Batterien und Brennstoffzellen sowie Ansätze zur Zweitnutzung.
5 Diskussion: In der Diskussion werden die ökologischen und ökonomischen Vergleiche für die verschiedenen Fahrzeugklassen auf Basis der vorangegangenen Kapitel zusammengeführt und ausgewertet.
6 Fazit: Das Fazit fasst die zentralen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und gibt Auskunft darüber, welcher Antrieb für welche Anforderungen ökologisch und ökonomisch am sinnvollsten ist.
Schlüsselwörter
CO2-Emissionen, Lebenszyklus, Dieselfahrzeug, Batteriefahrzeug, Brennstoffzellenfahrzeug, Fahrzeugproduktion, Umweltbelastung, Recycling, Elektrolyse, Dampfreformierung, Wirtschaftlichkeit, gewerbliche PKW, Treibhausgase, Antriebskonzepte, Nachhaltigkeit
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht den ökologischen und ökonomischen Vergleich von Diesel-, Batterie- und Wasserstoffantrieben über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs.
Was sind die zentralen Themenfelder der Studie?
Die zentralen Themen sind die CO2-Emissionen in der Produktion, die Umweltbelastung im Betrieb, das Recycling der Materialien sowie die Wirtschaftlichkeit bei gewerblicher Nutzung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, für verschiedene Fahrzeugklassen (Kleinwagen, Mittelklasse, SUV) aufzuzeigen, welche Antriebsart unter Berücksichtigung aktueller Rahmenbedingungen ökologisch und ökonomisch sinnvoll ist.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literatur- und Datenanalyse, bei der vorhandene Studien und Emissionswerte für Produktion, Nutzung und Recycling gegeneinander abgewogen werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Analyse der Umweltbelastungen in der Produktion und im Betrieb, die Betrachtung von Recycling-Aspekten sowie eine anschließende Diskussion der Ergebnisse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen Lebenszyklus, CO2-Emissionen, Batteriefahrzeug, Brennstoffzellenfahrzeug, Recycling, Dampfreformierung und gewerbliche Wirtschaftlichkeit.
Warum ist das Recycling bei Brennstoffzellen so komplex?
Die Rückgewinnung von platinhaltigen Komponenten ist aufwendig, da hohe Temperaturen bei der Demontage die Materialien beschädigen könnten und eine manuelle Zerlegung notwendig ist.
Wie unterscheidet sich die Wirtschaftlichkeit bei gewerblicher Nutzung?
Trotz ökologischer Vorteile sind Brennstoffzellenfahrzeuge aktuell aufgrund hoher Anschaffungskosten oft teurer; Batteriefahrzeuge profitieren stärker von staatlichen Förderungen und steuerlichen Vorteilen.
- Citation du texte
- Hanns-Ludwig Mack (Auteur), 2019, Ein ökologischer Vergleich von Batterie-, Wasserstoff- und Dieselantrieb, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1240233
