Wie können sich die Methoden Life Cycle Analysis und Energy Return on Investment gegenseitig ergänzen, um eine fehlerfreie Bewertung nachhaltiger Energiegewinnung zu ermöglichen?
Der aktuelle Bericht des Umweltbundesamtes zu den jährlichen Treibhausgas - Emissionen zeigt eine Reduktion der Emissionen von 1251 Mio. t CO2 – Äquivalent (Jahr 1990) auf 858 t CO2 – Äquivalent (Jahr 2018). Dabei stellt der Bericht fest, dass der Energiesektor mit rund 84% (Jahr 2018) die größte Quelle anthropogener Treibhausgasemissionen ist, was auf die Notwendigkeit der Energiegewinnung- und Nutzung in allen Lebensbereichen zurückzuführen ist. Die aktuellen Politikstrategien der Bundesregierung und der Europäischen Kommission zielen mit Hilfe von Klimapaketen darauf ab, einer nachhaltigen Entwicklung unter Berücksichtigung von wirtschaftspolitischen Zielen mittels operationalisierbarer Vorgaben nachzukommen, was für Unternehmen die Implementierung von Umweltmanagementmethoden bedeutet.
Da die Nachhaltigkeit ein dynamischer Prozess ist und die Vorgaben der Politik von Unternehmen eingehalten werden müssen, ist die Anwendung von Methoden zur Bewertung von Umweltauswirkungen unabdingbar.
Die beschriebene Ausgangslage bildet die Grundlage für die vorliegende Arbeit, welche die Methoden Life Cycle Analysis und Energy Return on Investment zur Bewertung nachhaltiger Energiegewinnung vorstellt und einen konzeptionellen Vergleich anführt.
Die Relevanz der Beantwortung zeigt sich zum einen in der Aktualität des Themas, welche in der Ausgangslage beschrieben wurde. Zum anderen führt die Literatur keinen direkten Vergleich der Methoden aus konzeptioneller Sicht an, welcher jedoch für den Energiesektor eine herausragende Bedeutung bei Aufdeckung von möglichen Potenzialen der Kombination der Methoden haben könnte. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist folglich die Beantwortung der Forschungsfrage, aus der sich die folgenden zwei Forschungsziele ergeben:
(1) Wie können Life Cycle Analysis und Energy Return on Investment aus konzeptioneller Sicht verglichen werden?
(2) Inwiefern kann ein Fallbeispiel aus der Praxis die Ergebnisse bestätigen?
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation und Forschungsfrage
1.2 Aufbau der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen der Methoden
2.1 Life Cycle Analysis
2.1.1 Begriffserklärung
2.1.2 Mathematischer Hintergrund
2.2 Energy Return on Investment
2.2.1 Begriffserklärung
2.2.2 Mathematischer Hintergrund
3 Vergleich von Life Cycle Analysis und Energy Return on Investment
3.1 Methodik
3.2 Input – Output – Ansatz bei Life Cycle Analysis
3.3 Input – Output – Ansatz bei Energy Return on Investment
3.4 Gegenüberstellung der Methoden
3.5 Fallbeispiel in der Antriebstechnologie
3.5.1 Herausforderungen
3.5.2 Vergleich mittels Life Cycle Analysis
3.5.2.1 Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen
3.5.2.2 Sachbilanz und Wirkungsabschätzung
3.5.2.3 Auswertung
3.5.3 Vergleich mittels Energy Return on Investment
3.5.3.1 Theoretisches Verfahren der Analyse
3.5.3.2 Rahmen und Berechnung Diesel – Lkw Euro 6
3.5.3.3 Rahmen und Berechnung BEV – Lkw
3.5.3.4 Gegenüberstellung Diesel – Lkw Euro 6 und BEV – Lkw
4 Diskussion
4.1 Vergleich der Ergebnisse
4.2 Beantwortung der Forschungsfrage
5 Fazit
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht, wie sich die Methoden Life Cycle Analysis (LCA) und Energy Return on Investment (EROI) konzeptionell vergleichen und ergänzen lassen, um eine präzisere Bewertung nachhaltiger Energiegewinnung zu ermöglichen. Dabei wird insbesondere auf die Herausforderungen der Systemabgrenzung und die Vergleichbarkeit von Ergebnissen eingegangen, wobei ein praktisches Fallbeispiel im Straßengüterverkehr die theoretischen Ausführungen untermauert.
- Konzeptioneller Vergleich der Methoden LCA und EROI
- Anwendung der Methoden auf Antriebstechnologien im Straßengüterverkehr
- Analyse von In- und Output-Ansätzen sowie Systemgrenzen
- Diskussion zur Standardisierung und Kombination beider Bewertungsverfahren
Auszug aus dem Buch
3.3 Input – Output – Ansatz bei Energy Return on Investment
Der Energy Return on Investment wurde spezifisch für den Energiesektor entwickelt, um das Verhältnis zwischen für die Energiegewinnung eingesetzter und dabei gewonnener Energie zu betrachten. Es handelt sich somit um eine Input – Output – Betrachtung, welche den Vergleich der Energieeffizienz unterschiedlicher Energietechnologien ermöglichen soll (Chiriboga et al. 2020).
Die Herausforderung bei dem EROI besteht allerdings darin, die Systemgrenzen zu definieren. Je nach Wahl der Systemgrenze und der damit verbundenen Methodik können unterschiedliche EROI – Ergebnisse resultieren. Aus diesem Grund muss vorab für die Berechnung des EROI eine Systemgrenze festgelegt werden, um eine konsistente Anwendung der gewählten Methode zu ermöglichen (Mulder & Hagens 2008).
Dabei werden folgende Daten berücksichtigt:
x Primär – Inputs (Energie und Nichtenergie – Inputs)
x Energieverbrauch der Technologie bis zur Bereitstellung der Energie am Verbrauchsort
x Externalitäten
x Nichtenergie – Outputs
Wie bereits erklärt, werden sämtliche Energie- und Stoffströme in Energieeinheiten (z. B. kWh) bewertet (Mulder & Hagens 2008), wobei keine Betrachtung der qualitativen Komponente einer Energietechnologie ersichtlich ist. So hat beispielsweise eine kWh – Kohleenergie für die Gesamtgesellschaft einen weniger qualitativen Nutzwert als eine kWh – Elektrizität. Dies ergibt sich aus dem Preisunterschied und der Tatsache, dass Kohle für die Produktion elektrischer Energie genutzt wird (Mulder & Hagens 2008).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung stellt die Motivation dar, nachhaltige Energiegewinnung zu bewerten, und leitet daraus basierend auf der Literaturrecherche die Forschungsfrage und die Ziele dieser Arbeit ab.
2 Theoretische Grundlagen der Methoden: Hier werden die beiden Methoden LCA und EROI theoretisch eingeführt, ihre Begriffskontexte erläutert und die grundlegenden mathematischen Hintergründe skizziert.
3 Vergleich von Life Cycle Analysis und Energy Return on Investment: Dieses Kapitel vergleicht beide Methoden konzeptionell über ihren jeweiligen Input-Output-Ansatz und wendet sie exemplarisch auf ein Fallbeispiel zur Antriebstechnologie im Straßengüterverkehr an.
4 Diskussion: Die Ergebnisse aus dem Fallbeispiel werden hier kritisch reflektiert und die Forschungsfrage im Hinblick auf eine mögliche methodische Kombination zur verbesserten Umweltbewertung beantwortet.
5 Fazit: Das Fazit fasst die Erkenntnisse zusammen, bewertet die Eignung der Methoden im Kontext der Nachhaltigkeitsbewertung und gibt einen Ausblick auf notwendige Entwicklungen in der Forschung.
Schlüsselwörter
Life Cycle Analysis, LCA, Energy Return on Investment, EROI, Energiegewinnung, Nachhaltigkeit, Umweltbilanz, Antriebstechnologie, Straßengüterverkehr, Input-Output-Analyse, Systemgrenzen, Energieeffizienz, Treibhausgasemissionen, Strommix, Nachhaltigkeitsmanagement
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht zwei wissenschaftliche Methoden zur Bewertung der Effizienz und der ökologischen Auswirkungen von Energietechnologien: die Life Cycle Analysis und den Energy Return on Investment.
Welche Themenfelder stehen im Zentrum?
Zentral sind der konzeptionelle Vergleich zwischen LCA und EROI sowie die praktische Anwendung dieser Methoden bei der Analyse klimarelevanter Auswirkungen von Diesel-Lkw und batterieelektrischen Lkw (BEV).
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das Ziel ist es, zu analysieren, wie sich beide Methoden gegenseitig ergänzen können, um eine fehlerfreie bzw. fundierte Bewertung nachhaltiger Energiegewinnungskonzepte zu ermöglichen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse für den konzeptionellen Vergleich sowie auf einer quantitativen Untersuchung im Rahmen eines Fallbeispiels, bei dem Sekundärdaten für eigene Berechnungen genutzt werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen, den konzeptionellen Vergleich, die Durchführung einer detaillierten LCA und EROI-Berechnung für den Straßengüterverkehr sowie die anschließende kritische Diskussion.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am stärksten?
Wesentliche Begriffe sind Life Cycle Analysis, EROI, Nachhaltigkeitsbewertung, Antriebstechnologie, Systemgrenzen und Input-Output-Analyse.
Warum ist eine Kombination von LCA und EROI für die Forschung relevant?
Da die LCA qualitativ und quantitativ sehr umfassend ist, der EROI jedoch eine klare Effizienzkennzahl bietet, könnte eine Kombination die Entscheidungsfindung in der Energiepolitik verbessern, sofern eine Normierung des EROI erfolgt.
Wie unterscheidet sich die Bewertung beim BEV-Lkw im Vergleich zum Diesel-Lkw?
Die Untersuchung zeigt, dass der batterieelektrische Lkw hinsichtlich externer Kosten und Energieeffizienz deutlich besser abschneiden kann als ein effizienter Diesel-Lkw, wobei dies stark von den Annahmen zur Nutzung und zum Strommix abhängt.
- Quote paper
- Irsa Kiani (Author), 2021, Methoden zur Bewertung nachhaltiger Energiegewinnung. Ein konzeptioneller Vergleich von Life Cycle Analysis und Energy Return on Investment, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1280712
