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Life Cycle Assessment – Wie umweltfreundlich ist das Elektroauto?

Hausarbeit 2011 22 Seiten

BWL - Beschaffung, Produktion, Logistik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einleitung

2 Life Cycle Assessment im motorisierten Individualverkehr
2.1 Grundlegendes zu Life Cycle Assessment
2.2 Bezugsgrößen und beispielhafte Ökobilanzierung

3 Elektroauto im Vergleich zum konventionellen Fahrzeug
3.1 Grundlegendes zum Elektroauto
3.2 Batterie / Akkumulatoren
3.3 Betrieb des Elektroautos
3.4 Life Cycle Assessment - Elektroauto

4 Fazit und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Übersicht der berücksichtigten Prozesse beim konventionellen Fahrzeug und Elektroauto

Abbildung 2: Durchschnittlicher Besetzungsgrad je Fahrtzweck in Deutschland

Abbildung 3: Smart fortwo

Abbildung 4: Einordnung des Elektroautos

Abbildung 5: Darstellung der Wertschöpfungskette der Batterie

Abbildung 6: Durchschnittliche Bruttostromerzeugung in Deutschland 2008 - 2010 nach Energieträgern

Abbildung 7: Vergleich Elektroauto vs. Verbrennungsmotor

Abbildung 8: Radioaktive Abfälle pro pkm

Abbildung 9: Klimawirkung pro pkm

Abbildung 10: Vergleich der Umweltbelastung pro pkm

Tabellenverzeichnis

Tabelle 2: Beispielbilanzierung Smart fortwo (Benzin)

Tabelle 3: Charakterisierung Mittelklassewagen - Vergleich Elektroauto und konventionelles Fahrzeug

1 Einleitung

Der Straßenverkehr in Deutschland hat nach dem Energiesektor von 18%[1] den zweitgrößten Anteil an den gesamten deutschen CO2 Emissionen und stellt damit im Kampf gegen den Klimawandel eine Herausforderung dar. Bis dato gab es keine nennenswerte Alternative zum Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. In 2010 zeigte die Ölkatastrophe im Golf von Mexiko wie wichtig es ist von fossilen Brennstoffen wegzukommen.

Eine vermeintliche Lösung, die sich derzeit auf dem Markt abzeichnet, soll die Elektromobilität sein. Die Bundesregierung will in acht Modellregionen die Elektromobilität auf die Straße bringen. Im Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität, den die Bundesregierung im August 2010 final verabschiedet hat, lautet das Ziel „eine Million Elektroautos auf deutschen Straßen im Jahr 2020, zehn Jahre später fünf Millionen“. „Fahrzeuge mit Elektroantrieb bieten große Potenziale zur Verringerung der verkehrsbedingten CO2-Emissionen sowie der Abhängigkeit von Erdölimporten“, heißt es darin.[2] Allerdings titelte im Vorfeld die Zeitung DIE ZEIT „Die Mär vom emissionsfreien Fahren“[3]. Der STERN nannte die Elektromobilität sogar als „Die schmutzige Revolution“[4].

Was aber steckt hinten den Befürchtungen? Was versteht man eigentlich unter einem Elektroauto? Wie kann es zur Verringerung der verkehrsbedingten CO2-Emissionen beitragen? Was sind die wesentlichen Aspekte zur Durchführung eines Life Cycle Assessment (LCA) für ein Elektroauto? Wie sehen seine Klimabilanz und Umweltbilanz aus?

Um diese Fragen zu beantworten wird im Rahmen dieser Ausarbeitung zunächst der LCA-Prozess im motorisierten Individualverkehr beschrieben und mittels des Kleinwagens Smart fortwo beispielhaft berechnet (Kapitel 2). Im dritten Kapitel wird einleitend das Elektroauto anhand des Grads der Elektrifizierung näher definiert und abgegrenzt. Ferner wird der Akkumulator, der einen wesentlichen Bestandteil des Elektroautos ausmacht, auf die Umweltwirkung untersucht. Des Weiteren wird der Betrieb aus Klimagesichtspunkten von einigen Elektroautomodellen im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugmodellen mittels der Well-to-Wheel-Analyse analysiert. Für den Vergleich werden die CO2-Emissionen des deutschen Strommixes sowie Einzelbetrachtung von Erneuerbaren Energien, Gas-, und Kohlekraftwerken verglichen. Darauf aufbauend folgt die Ökobilanzierung für ein Elektroauto der Mittelklasse sowie ein entsprechender Vergleich mit einem Diesel und Benzin betriebenen Fahrzeug. Abschließend werden in Kapitel 4 die Ergebnisse zusammen gefasst und ein Ausblick für das Elektroauto gegeben.

2 Life Cycle Assessment im motorisierten Individualverkehr

2.1 Grundlegendes zu Life Cycle Assessment

Der Begriff „Life Cycle Assessment“ (LCA) stammt aus dem Englischen und wird im deutschen Sprachgebrauch auch als Ökobilanz, Ökobilanzierung oder Lebenszyklusanalyse verwendet. Unter LCA versteht man eine systematische Analyse der Umweltwirkungen von Produkten, Produktgruppen, Systeme, Verfahren oder Verhaltensweisen während des gesamten Lebensweges.[5] Dazu gehören sämtliche Umweltwirkungen während der Produktion, der Nutzungsphase und der Entsorgung des Produktes, sowie die damit verbundenen vorgelagerte Prozesse wie Energiebereitstellung und zeitlich nachgelagerte Prozesse. Zu den Umweltwirkungen zählt man sämtliche umweltrelevanten Entnahmen aus der Umwelt (Rohstoffe) sowie die Emissionen in die Umwelt (z. B. Abfälle, Abwasser, Kohlendioxidemissionen).[6]

Entsprechend dem LCA-Ansatz müssen im individuellen Personenverkehr zuerst die Fahrzeuge gebaut, betrieben, unterhalten und am Ende ihres Lebenszyklus entsorgt werden. Weiter braucht es eine Verkehrsinfrastruktur (Straßen, Tunnel, Brücken) sowie zusätzliche notwendige Anlagen wie Tankstellen, Rastplätze und Verkehrssteuerungssysteme für einen geordneten Betrieb.[7]

Neben den direkten Aktivitäten für den Betrieb des Fahrzeuges sind weitere indirekte Aktivitäten mit der Transportdienstleistung verbunden. Dies soll im vollgendem Beispiel anhand der Energiebereitstellung aufgezeigt werden. Bevor ein Auto an der Tankstelle betankt werden kann, ist eine Reihe von weiteren Prozessen notwendig:[8]

- Fossile Rohstoffe (Erdöl) wird aus dem Bohrloch gefördert und entweder via Pipeline oder Tankschiff zum nächsten Ölsammelpunkt transportiert.
- Von da wird das Rohöl mit Pipeline, Eisenbahn oder LKW zu einer Raffinerie gebracht. Hier wird das Rohöl durch Energiezufuhr und Chemikalien in die verschiedenen Bestandteile aufgetrennt, um das Rohbenzin herzustellen.
- Nach weiteren chemischen Prozessen entsteht schließlich Benzin.
- Das Benzin wird mittels Tanklastwagen oder Eisenbahnwagen zu den einzelnen Tankstellen transportiert.

Alle Zwischenschritte sind mit Energieverbräuchen und Emissionen verbunden. Nach der gleichen Methodik werden die zusätzlichen Aufwendungen für die Stromherstellung bestimmt. Die folgende Grafik gibt einen Überblick über die vorgelagerten Prozesse, welche im Rahmen des LCA ebenfalls berücksichtig werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Übersicht der berücksichtigten Prozesse beim konventionellen Fahrzeug und Elektroauto[9]

Werden ausschließlich oder überwiegend fossile Energieträger für den Antrieb eines Fahrzeuges benutzt, sind Energieverbrauch und Emissionen aus dem Betrieb der Fahrzeuge dominierend. Die Aufwendungen für die Energiebereitstellung sind vor allem dann maßgeblich, wenn die Emissionen aus dem Betrieb - beispielsweise beim Elektroauto – sehr gering sind. Hier ist es dann wesentlich aus welchen Energiequellen die Elektrizität erzeugt wird.

2.2 Bezugsgrößen und beispielhafte Ökobilanzierung

Die Umweltauswirkungen von einem Transport werden jeweils bezüglich eines Personenkilometers [pkm] bzw. Tonnenkilometers [tkm] bei Transportgütern berechnet. Dabei werden die Auswirkungen eines Fahrzeugkilometers errechnet und die Umweltbelastung durch die durchschnittliche Auslastung geteilt, so dass die Umweltauswirkungen pro pkm bzw. tkm ausgedrückt werden können. Zudem wird im Straßenpersonenverkehr ein durchschnittlicher Besetzungsgrad berücksichtigt. Dieser beträgt in Deutschland rund 1,6 Personen pro PKW-Fahrt, wobei die durchschnittliche Auslastung je nach Verkehrszweck unterschiedlich ist.[10] Wie die nachfolgende Grafik zeigt, ist besonders hervorzuheben der sehr niedrige Besetzungsgrad von nur 1,24 auf dem Weg zur Arbeit. Durch Fahrgemeinschaften oder erhöhte Nutzung on öffentlichen Verkehrsmitteln könnte hier bereits ein Beitrag zur Senkung der externen Effekte wie Stau oder Umweltbelastung erzielt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Durchschnittlicher Besetzungsgrad je Fahrtzweck in Deutschland[11]

In diesem Zusammenhang hat der Autor dieser Seminararbeit den Wert für den Car-Sharing-Ansatz in die Abbildung eingebaut. Durch Car-Sharing lässt sich logischerweise eine positivere Umweltwirkung pro Personenkilometer von rund 27%[12] ableiten.[13] Für die weitere Berechnung der Ökobilanz der Fahrzeuge wird in der Seminararbeit der Durchschnittswert von 1,6 zugrunde gelegt.

Das nachfolgende Beispiel soll die Berechnung der Ökobilanz aus Klimagesichtspunkten für den Smart fortwo (Benziner) aufzeigen. Der direkte CO2-Ausstoss von einem Smart fortwo wird vom Hersteller mit 105 g CO2 pro km[14] angegeben. Unter Berücksichtigung des Besetzungsgrads von 1,6 wird durch den direkten Betrieb für den Transport einer Person über einen Kilometer 65.4 g CO2–Äquivalente am Auspuff ausgestoßen. Wie bereits oben beschrieben müssen für die vollständige Bilanzierung zusätzlich die Aufwendungen für die Energiebereitstellung (z.B. in der Raffinerie), das Fahrzeug und Fahrweg hinzugezählt werden. Sowohl Fahrzeug wie auch Fahrweg müssen erstellt, unterhalten und am Ende der Lebensphase entsorgt werden. Anhand der Schweizer Ökobilanzierungsplattform mobitool resultiert insgesamt eine CO2-Emission von 100,9 g CO2-Äquivalenten pro Personenkilometer.[15]

[...]


[1] Umweltbundesamt (2008): Internetquelle.

[2] vgl. Die Bundesregierung (2010): Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität der Bundesregierung S. 1.

[3] Asendorpf, D. (2009): DIE ZEIT – Onlineartikel vom 02.10.2009, Internetquelle.

[4] Schwarzer, C. (2008): Stern - Onlineartikel vom 01.12.2008, Internetquelle.

[5] vgl. Sietz, M. (1998): S. 75.

[6] vgl. Arvanitoyannis, I. (2008): S. 97.

[7] vgl. Frischknecht, R. / Leuenberger, M. (2009): S.9f.

[8] vgl. Tuchschmid, M., Halder, M. (2010): S. 10.

[9] in Anlehnung an Tuchschmid, M., Halder, M. (2010): S. 11.

[10] vgl. Krugmeister, M. (2004): S. 111.

[11] Eigene Grafik in Anlehnung an Krugmeister, M. (2004): S. 111, Behrendt, S. (2000): S. 43.

[12] Berrechnung: (1,98 – 1,56) / 1,56 x 100.

[13] vgl. Behrendt, S. (2000): S. 43.

[14] Es wurde der Smart fortwo Cabrio micro hybrid drive 52kW zugrunde gelegt. vgl. Auto Motor Sport (2010): Internetquelle.

[15] vgl. Tuchschmid, M., Halder, M. (2010): S. 14.

Details

Seiten
22
Jahr
2011
ISBN (eBook)
9783640960354
ISBN (Buch)
9783640960927
Dateigröße
1.2 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v175126
Institution / Hochschule
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg – Produktion und Umwelt
Note
1,7
Schlagworte
Ökobilanz Elektroauto Brennstoffzelle Erneuerbare Energien CO2 Life Cycle Assessment Mobilität Externe Kosten Batterie Ökobilanzierung Tesla Smart Toyota Prius Hybrid-Fahrzeug iMiEV E-Golf E-Smart

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Titel: Life Cycle Assessment – Wie umweltfreundlich ist das Elektroauto?