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Ökobilanzen / Lebenszyklusanalysen - umstritten, aber ohne Alternativen?

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  • Ökobilanzen / Lebenszyklusanalysen - umstritten, aber ohne Alternativen?

    Die Entscheidung über den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen in unseren Verkehrssystemen wurde getroffen, und der Schwerpunkt liegt jetzt hauptsächlich auf batterieelektrischen Fahrzeugen, aber synthetische Brennstoffe und Brennstoffzellen sind noch in Betrieb. Nur Lebenszyklusbewertungen, die die gesamte Lebensdauer der Fahrzeuge von der Herstellung der Rohstoffe bis zur Entsorgung abdecken, können den erforderlichen Nachweis erbringen.

    Sie können Batterie-Elektrofahrzeuge (BEVs) als relativ umweltfreundlich oder als Klimakiller bezeichnen, und Sie werden zahlreiche Studien finden, die Sie unabhängig von Ihrer Ansicht unterstützen. In den letzten Jahren haben zahlreiche Forschungsprojekte den Lebenszyklus von BEVs und Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren untersucht und in einigen Fällen sehr unterschiedliche Ergebnisse erzielt. Dies führt uns zu dem Schluss, dass Studien zur Bewertung des Lebenszyklus interessenbasiert sind. Die Automobilindustrie möchte weiterhin Verbrennungsmotoren verkaufen, während Klimaaktivisten versuchen, sie daran zu hindern. Die Situation ist jedoch nicht so einfach, wie es scheint, da Life Cycle Assessments (LCAs) paradox sind. Zwei Studien zu den Klimaauswirkungen von Verbrennungsmotoren und elektrischen Antrieben werden kaum jemals zu identischen Ergebnissen führen.

    Der Grund dafür ist sowohl einfach als auch ernüchternd. Zu Beginn jeder Ökobilanzstudie muss der Rahmen für die Untersuchung festgelegt werden, damit verschiedene Autos verglichen werden können. Wie viele Kilometer wird das betreffende Auto während seiner Lebensdauer zurücklegen? Wo wurde es hergestellt? Was ist die Kapazität der Batterie im BEV? Die Antworten auf Fragen wie diese stellen die Autoren der Studie bereits vor ein Dilemma, da diese anfänglichen Annahmen zwar zu einer Studie führen, die an sich kohärent ist, es jedoch nicht möglich sein wird, die Ergebnisse mit denen anderer Studien zu vergleichen, die geringfügig sind verschiedene Eingabeparameter ohne weitere Arbeit.

    Darüber hinaus wurden wichtige Daten für wichtige Prozesse in einer Ökobilanz allzu oft noch nicht einmal gesammelt, und es ist nicht ungewöhnlich, dass persönliche Einschätzungen oder Interessen der Autoren eine Rolle spielen, beispielsweise bei der Auswahl von Daten oder der Einstellung von den Bilanzrahmen. Ökobilanzen sind daher nicht universell gültig und dennoch das einzige Mittel, um die Umweltauswirkungen verschiedener Antriebsstrangarten zu vergleichen und eine Debatte zu beleuchten, die im Laufe der Jahre immer heißer geworden ist.
    Vergleich des CO2-Fußabdrucks desselben Fahrzeugs mit Elektro- und Dieselantrieb: Nach ca. 125.000 km hat der VW e-Golf einen besseren CO2-Fußabdruck © Volkswagen

    Vergleich des CO2-Fußabdrucks desselben Fahrzeugs mit Elektro- und Dieselantrieb: Nach ca. 125.000 km hat der VW e-Golf einen besseren CO2-Fußabdruck
    © Volkswagen



    Ökobilanzen statt Emissionen

    Viele Leute in der Automobilindustrie haben die ausschließliche staatliche Unterstützung für BEVs kritisiert, die auf der Tatsache beruht, dass elektrische Antriebe im Betrieb emissionsfrei sind. Niemand bestreitet dies, aber diese Perspektive berücksichtigt nicht den immer noch hohen Anteil fossiler Brennstoffe am Ladestrom oder die energieintensive Herstellung von Traktionsbatterien. Daher benötigen wir zuverlässige Ökobilanzen, die die Produktion, Kraftstoff- und Energieversorgung und -entsorgung eines Fahrzeugs sowie dessen Betrieb abdecken.

    In diesem Zusammenhang ist die unabhängige und kritische Bewertung der Ökobilanz von grundlegender Bedeutung, wie Martin Wietschel, Professor am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, erklärt: "Wenn eine Ökobilanz veröffentlicht wird, die beispielsweise einen Fahrzeugtyp vergleicht Bei einem anderen sollte es im Voraus von einem externen Experten bewertet werden, um sicherzustellen, dass es der Norm ISO 14040 entspricht. Nur dann kann es als vertrauenswürdig angesehen werden. "


    Die Rolle von Ökobilanzen für Automobilhersteller

    Dies ist der Ansatz der großen Automobilhersteller, wenn Ökobilanzen Teil ihrer Entwicklungsprozesse oder PR-Aktivitäten sind. Ein Pionier unter ihnen in Bezug auf Transparenz ist Mercedes-Benz. Das Unternehmen stellt relativ detaillierte Ökobilanzen für die verschiedenen Modelle im Internet öffentlich zur Verfügung [2]. Zum Beispiel kann jeder, der interessiert ist, herausfinden, dass die Produktion eines Autos in der GLA-Klasse durchschnittlich 5,8 t CO 2 ergibt Äquivalente und dies wird begleitet von 21,9 t aus 160.000 km Fahrt und 0,3 t aus Recycling. Wenn Sie mehr Details wünschen, können Sie feststellen, dass die Herstellung des Fahrzeugs und des Kraftstoffs sowie die Verwendung des Autos jeweils für etwa ein Drittel der von ihm emittierten photochemischen Oxidationsmittel, auch als Sommersmog bekannt, verantwortlich sind. Die Ergebnisse der Ökobilanzen sind von Tüv Süd zertifiziert.

    Ökobilanzen sind bei Volkswagen ein grundlegendes Instrument, um die CO 2 -Emissionen des Konzerns bis 2025 um 30% zu senken und die Organisation bis 2050 klimaneutral zu machen [3]. Alle Ökobilanzen sind von Tüv Nord Cert zertifiziert, und eine Strategie zur Veröffentlichung der Informationen wird entwickelt. Innerhalb des Volkswagen Konzerns ist Audi noch einen Schritt weiter gegangen und hat kurze Dokumente erstellt, in denen die Ökobilanz seiner aktuellen Modelle mit denen ihrer Vorgänger verglichen wird. Bei Elektrofahrzeugen erfolgt der Vergleich mit ihren Verbrennungsmotoräquivalenten [4].
    Vergleich der Auswirkungen auf den Lebenszyklus von Fahrzeugen der unteren Mittelklasse für konventionelle ICEVs und BEVs mit Benzin- (G) und Dieselantrieb (D) für verschiedene EU-Länder © Ricardo

    Vergleich der Auswirkungen auf den Lebenszyklus von Fahrzeugen der unteren Mittelklasse für konventionelle ICEVs und BEVs mit Benzin- (G) und Dieselantrieb (D) für verschiedene EU-Länder
    © Ricardo


    Bei BMW wurden Ökobilanzen bisher hauptsächlich für interne Zwecke eingesetzt. Sie ermöglichen es dem Unternehmen, Elektroautos mit Benzin- und Dieseläquivalenten zu vergleichen, die das gleiche Leistungsniveau aufweisen. Laut BMW liegt der Schwerpunkt auf dem Nachweis, dass Plug-in-Hybride (PHEVs) und BEVs geringere CO 2 -Emissionen aufweisen als ähnliche Modelle mit fossilen Brennstoffen, selbst wenn sie mit Strom aus dem durchschnittlichen Mix in der EU aufgeladen werden. Die in der Regel von Tüv Süd zertifizierten Ökobilanzen sind nicht öffentlich zugänglich.
    Umweltauswirkungen von Fahrzeugen mit niedrigerem Medium für verschiedene Antriebsstrangtypen (Basisszenario für 2020, 2030 und 2050 sowie für den Fall, dass die EU ihren Beitrag zu einem maximalen globalen Temperaturanstieg von 1,5 ° C bis 2050 leistet, B: Benzin, D. : Diesel, LPG: Flüssiggas, CNG: komprimiertes Erdgas) © Ricardo

    Umweltauswirkungen von Fahrzeugen mit niedrigerem Medium für verschiedene Antriebsstrangtypen (Basisszenario für 2020, 2030 und 2050 sowie für den Fall, dass die EU ihren Beitrag zu einem maximalen globalen Temperaturanstieg von 1,5 ° C bis 2050 leistet, B: Benzin, D. : Diesel, LPG: Flüssiggas, CNG: komprimiertes Erdgas)
    © Ricardo


    Volvo ist auch bestrebt, seine Elektroautos mit gleichwertigen Verbrennungsmotormodellen mit Ökobilanzen zu vergleichen, obwohl sich das Unternehmen noch in den Anfängen des Prozesses befindet. Bisher hat Volvo mithilfe des schwedischen Umweltforschungsinstituts IVL und der Chalmers University of Technology den CO 2 -Fußabdruck seines XC40-Modells veröffentlicht, diese Informationen wurden jedoch nicht zertifiziert [5]. In Zukunft werden Ökobilanzen für alle anderen vollelektrischen Modelle hergestellt.



    Welche Informationen bieten die Ökobilanzen der Hersteller?

    Die von den Herstellern erstellten Vergleichs-Ökobilanzen liefern im Wesentlichen drei Ergebnisse. Erstens wird die Umweltbelastung eines konventionell angetriebenen Autos von der Entfernung dominiert, die es auf den Straßen zurücklegt, während für BEVs der Herstellungsprozess eine viel größere Rolle spielt.

    Zweitens sind neue Modelle etwas umweltfreundlicher als ihre Vorgänger, was unter anderem auf immer effizientere Produktionsprozesse, einen höheren Anteil des Recyclings der verwendeten Materialien sowie effizientere Motoren und den Einsatz von Leichtbaustrukturen zurückzuführen ist Dies spiegelt sich in niedrigeren Kraftstoffverbrauchszahlen wider.

    Drittens sind die gesamten CO 2 -Emissionen von Elektrofahrzeugen besser als bei vergleichbaren Modellen von Fahrzeugen mit reinem Verbrennungsmotor, jedoch nur dann, wenn sie eine bestimmte Mindeststrecke zurückgelegt und den energieintensiveren Produktionsprozess elektrischer Antriebe kompensiert haben. Bezogen auf den durchschnittlichen EU-weiten Strommix liegt dieser Break-Even-Punkt für den batterieelektrischen Volvo XC40 Recharge bei rund 84.000 km, für den VW e-Golf bei rund 125.000 km und für den Plug-in-Hybrid Audi Q7 e bei rund 128.000 km -tron quattro. Die Hersteller geben jedoch an, dass die Gewinnschwelle Zehntausende von Kilometern früher erreicht werden kann, wenn die Batterien hergestellt und die Autos mit Energie aus erneuerbaren Quellen aufgeladen werden.


    Argumente für den Antriebsstrang der Zukunft

    Es gibt mehrere Argumente für die Ökobilanzen von Elektroautos, insbesondere den Plan der EU, den Energiesektor bis 2050 zu dekarbonisieren. Darüber hinaus gibt es technische Fortschritte wie neue Kathodenmaterialien, die eine höhere Energiedichte ermöglichen, und verbesserte Recyclingprozesse. Ein zweites Leben für Batterien könnte Elektroautos in eine noch stärkere Position bringen. Gleichzeitig können Verbrennungsmotoren einen Beitrag zur sauberen Mobilität leisten, wenn sie mit synthetischen Kraftstoffen betrieben werden, die mit erneuerbaren Energien hergestellt werden. Die Pläne der Bundesregierung zur Entwicklung des Wasserstoffsektors lassen auch auf einen Durchbruch für Brennstoffzellen in Fahrzeugantrieben hoffen. Welcher davon ist der umweltfreundliche Antriebsstrang der Zukunft?

    Zwei im Jahr 2020 durchgeführte Metastudien können dies beleuchten. Sie haben Ergebnisse, die in vielerlei Hinsicht sehr ähnlich sind, sich jedoch in einem wesentlichen Bereich unterscheiden. Eine wurde vom Anbieter von Ingenieurdienstleistungen Ricardo zusammen mit E4Tech und dem Ifeu-Institut erstellt, das im Auftrag der Europäischen Kommission 350 öffentlich zugängliche Ökobilanzen für Fahrzeuge evaluierte [6]. Ziel dieser Metastudie war es, die Umweltauswirkungen der Hauptantriebe und Kraftstoffketten für den Zeitraum 2020 bis 2050 zu bewerten. Um dies zu erreichen, haben die Autoren bestehende Ökobilanzen erweitert, um die Ergebnisse der einzelnen Studien zu liefern, auf denen die Metastudie basiert aufeinander abgestimmt und vergleichbar machen.

    Das Ergebnis der Metastudie ist klar. Je höher der Elektrifizierungsgrad eines Antriebsstrangs ist, desto geringer sind die Treibhausgasemissionen, die er über seinen gesamten Lebenszyklus im Vergleich zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotorfahrzeug (ICEV) erzeugt. Dies bedeutet, dass mit zunehmender Batteriekapazität eines PHEV und damit zunehmender elektrischer Reichweite trotz der erhöhten Umweltbelastung durch den Produktionsprozess geringere Emissionen entstehen. Die zunehmende Dekarbonisierung des Energiesektors und die erwarteten sinkenden Emissionen bei der Batterieproduktion werden Elektrofahrzeugen einen noch größeren Umweltvorteil verschaffen.

    Laut den Autoren sind die Umweltauswirkungen von PHEVs und BEVs heute ähnlich, aber mit einem höheren Anteil an Energie aus erneuerbaren Energien dürften BEVs in Zukunft erheblich weniger Emissionen verursachen als PHEVs. Höhere Batteriekapazitäten in BEVs führen heute noch zu moderat höheren Umweltauswirkungen, aber die Bedeutung der Reichweite für die Ökobilanz wird wahrscheinlich mit den oben genannten Entwicklungen im Energiemix und in der Herstellung abnehmen.

    Gesamtemissionen von ICEV, BEV und FCEV, wenn Kraftstoffe bzw. Ladestrom durch erneuerbare Energien erzeugt werden; Die Ergebnisse werden auf eine maximale Fahrzeugkilometerzahl von 150.000 km skaliert (transparente Balken: gemittelte Emissionen, undurchsichtige Balken: Streuungsbereich der Ergebnisse aus den verschiedenen Studien; dünne schwarze Linien: Maximale und minimale Ergebnisse innerhalb der Studien; n: zugrunde liegende Studien) © [M] Frontier Economics | FVV

    Gesamtemissionen von ICEV, BEV und FCEV, wenn Kraftstoffe bzw. Ladestrom durch erneuerbare Energien erzeugt werden; Die Ergebnisse werden auf eine maximale Fahrzeugkilometerzahl von 150.000 km skaliert (transparente Balken: gemittelte Emissionen, undurchsichtige Balken: Streuungsbereich der Ergebnisse aus den verschiedenen Studien; dünne schwarze Linien: Maximale und minimale Ergebnisse innerhalb der Studien; n: zugrunde liegende Studien)
    © [M] Frontier Economics | FVV


    Die Auswirkungen von Autos mit Brennstoffzellenantrieb (FCEV) sind derzeit mit denen von CNG- und Hybrid-Elektroautos (HEV) vergleichbar, wenn der Wasserstoff durch Reformierung von Erdgas erzeugt wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die Auswirkungen von FCEVs über den gesamten Zeitraum mindestens 50% höher sind als die von vergleichbaren BEVs. Dies liegt nach Angaben der Autoren hauptsächlich an den Umwandlungsverlusten bei der Wasserstoffproduktion und -nutzung.


    Diskussion über die Daten für synthetische Kraftstoffe

    Die Autoren heben jedoch auch die Einschränkungen der von ihnen verwendeten Analysen hervor. In der Tat betrifft die Mehrheit der bisher veröffentlichten Ökobilanzen die Treibhausgasemissionen von Autos mit Benzin, Diesel oder elektrifiziertem Antrieb. Für neuere Kraftstoffe wie Gas, das mit erneuerbarem Strom, Wasserstoff oder synthetischen Kraftstoffen erzeugt wird, liegen jedoch relativ wenige Daten vor, weshalb sie in der Ricardo-Studie nicht in den endgültigen Vergleich der verschiedenen Antriebsstrangarten einbezogen werden.
    Dies wird unter anderem vom ART Fuels Forum kritisiert, das ebenfalls von der Europäischen Kommission finanziert wird und sich der Förderung neuer, nachhaltiger Kraftstoffe widmet - und das der Ricardo-Studie den Status einer Grundlage für langfristige politische Entscheidungen verweigert [ 7].

    Eine von der Forschungsvereinigung für Verbrennungsmotoren (FVV) des Beratungsunternehmens Frontier Economics in Auftrag gegebene Metastudie, die auf mehr als 80 Ökobilanzen basiert, kommt zu ähnlichen Ergebnissen wie die Ricardo-Studie in wesentlichen Bereichen. Im Gegensatz zur Ricardo-Studie werden jedoch synthetische Kraftstoffe in die endgültige Bewertung einbezogen und es wird der Schluss gezogen, dass Fahrzeuge, die über ihren gesamten Lebenszyklus mit erneuerbarem synthetischem Diesel betrieben werden, ähnlich niedrige oder möglicherweise sogar geringere Treibhausgasemissionen aufweisen als BEV [8].

    Die Bewertung der E-Kraftstoffe basiert auf fünf Studien, die der Autor David Bothe auf Nachfrage als "begründet" bezeichnete. Sie zeigen, dass Autos, die mit synthetischen Kraftstoffen betrieben werden, eine Alternative zu BEVs darstellen, und genau so möchte Bothe es verstehen: "Wir sprechen uns nicht nur für E-Kraftstoffe aus. Wir möchten klarstellen, dass es Unterschiede gibt Optionen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen. " Unter fairen Marktbedingungen ist eine Mischung aus Antriebsstrangtechnologien der beste Weg, um die Treibhausgasemissionen zu senken. Bothe zufolge könnten synthetische Kraftstoffe mittelfristig aus besonders günstigen Standorten für die Erzeugung erneuerbarer Energien wie Südamerika und Nordafrika importiert werden und könnten auch den Druck auf die Stromnetze in europäischen Ländern verringern.


    Zu wenig Wert auf die Energieinfrastruktur

    Sowohl die FVV- als auch die Ricardo-Studie kommen zu informativen, aber nicht endgültigen Schlussfolgerungen über die Ökobilanzen verschiedener Arten von Antriebssträngen. Die beiden Studien beziehen sich auf die Tatsache, dass die für eine gut informierte Bewertung erforderlichen Schlüsseldaten noch nicht verfügbar sind. Die Autoren der FVV-Studie schätzen beispielsweise, dass die Emissionen aus dem Bau neuer Wind- und Solarparks und aus dem Ausbau des Ladesystems erheblich sein werden, diese werden jedoch in den meisten veröffentlichten Fahrzeug-Ökobilanzen nicht berücksichtigt . Die Autoren der Ricardo-Studie erklären auch, dass zuverlässigere Daten zum Recycling von Materialien und zu Szenarien für das Ende der Lebensdauer von Batterien erforderlich sind, was die Gültigkeit von Ökobilanzen in Zukunft verbessern würde.

    Für die Ökobilanzen von Fahrzeugen gilt das gleiche Prinzip wie für die gesamte wissenschaftliche Welt: Dies ist die beste Wahrheit, die wir haben, und wir müssen unser vorhandenes Wissen nutzen, bis es widerlegt wird.



    Verweise

    [1] Cays, J.: Ein umweltbezogener Lebenszyklusansatz für das Design. Cham: Springer International Publishing, 2021

    [2] Daimler (ed.): Mercedes-Benz Modelle mit 360° Umweltcheck. Online: https://​www.​daimler.​com/​nachhalt...ifikat​e/​, access: February 08, 2021

    [3] VDI (ed.): CO 2-Bilanz von E-Fahrzeugen. Online: www.​vdi.​de/​news/​detail/​ co2-bilanz-von-e-fahrzeugen, access: February 08, 2021

    [4] Audi (Hrsg.): Dokumente & Policies. Online: https://www.audi.com/de/unternehmen/...eit/downloads- und -kontakt / dokumente und -richtlinien. Html , Zugriff: 08. Februar 2021

    [5] Volvo (Hrsg.): Bericht über den CO2-Fußabdruck. Batterieelektrischer XC40 Recharge und XC40 ICE. Online: https: // group. Volvocars. Com / news / nachhaltige / 2020 / ~ / media / ccs / Volvo_ carbonfootprintr eport. Pdf , Zugriff: 08. Februar 2021

    [6] Hill, N.; Amaral, S.; Morgan-Price, S.; Nokes, T.; Bates, J.; Helms, H.; Fehrenbach, H.; Biemann, K.; Abdalla, N.; Jöhrens, J.; Cotton, E.; Deutsch, L.; Harris, A.; Ziem-Milojevic, S.; Haye, S.; Sim C.; Bauen, A.: Ermittlung der Umweltauswirkungen konventioneller und alternativ betriebener Fahrzeuge durch Ökobilanz. Abschlussbericht für die Europäische Kommission, GD Klimaschutz, Europäische Kommission, 2020

    [7] ART Fuels Forum (Hrsg.): Zusammenfassung der Überprüfung der GD Clima-Studie "Ermittlung der Umweltauswirkungen konventioneller Fahrzeuge und alternativ Kraftstoffe durch Ökobilanzen". Online: https: // artfuelsforum. EU / news-articles / überprüfung der studie zur bestimmung der umweltauswirkungen konventioneller und alternativ kraftstofffahrzeuge durch lca / , Zugang: 8. Februar 2021

    [8] Bothe, D.; Steinfort, T.: Cradle-to-Grave-Lebenszyklusanalyse im Mobilitätssektor. Metastudie zur CO 2-Bilanz alternativer Fahrzeugantriebe. Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V., Frankfurt am Main, 2020

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