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Systemtheoretische Grundlagen zur Klimawandel-Problematik mit spezieller Berücksichtigung von PKW Read chapter Read first chapter

2021 | OriginalPaper | Chapter

7. Treibhausgasemissionen und Gesamtkosten je Antriebstechnologie und Energieträger für repräsentative Fahrzeuge

Authors: Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

Published in: Kosteneffiziente und nachhaltige Automobile

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die spezifischen THG-Emissionen gemäß einer Lebenszyklusanalyse (LCA) und die spezifischen Gesamtkosten (Total Cost of Ownership, TCO) für repräsentative Fahrzeuge dargelegt. Anhand dessen wird ersichtlich, welche THG-Emissionen (LCA) und Kosten für PKW mit verschiedenen Antriebstechnologien und Energieträgern hervorgehen. Soweit Technologien einschließlich der verwendeten Energieträger gegenüber einer bestimmten Referenz geringere CO2-Emissionen jedoch höhere Kosten verursachen, ist die Bestimmung von CO2-Vermeidungskosten eine häufig herangezogene Vorgehensweise, um die Kosteneffizienz der CO2-Minderung darzulegen. Es werden hier Benzinfahrzeuge mit fossilem Kraftstoff als Referenz betrachtet, da diese im Jahr 2016 die höchsten THG-Emissionen (LCA) verursachten, jedoch die niedrigsten Gesamtkosten (TCO) aufwiesen. Auf Basis der Auswertung repräsentativer Fahrzeuge werden Empfehlungen an die Politik und Wirtschaft abgeleitet. U. a. wird eine politisches Instrument vorgestellt, mit welchem die Temperaturziele des Abkommens von Paris möglichst treffsicher und kosteneffizient eingehalten werden können.

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Footnotes
1
Berechnung weicht von Formel 1.11 ab – Gesamtemissionen und -kosten statt spezifische Kosten und Emissionsfaktoren.
 
2
Antriebstechnologie und/oder Energieträger.
 
3
Einschließlich dem Ersatz von fossilem Benzin durch erneuerbare Energieträger bei Benzinfahrzeugen.
 
4
Gleicht der Methodik in [1].
 
5
Siehe Abb. 1.​29 und Erläuterungen im Abschn. 1.​8.​1.
 
6
Mit Vorkettenemissionen einer PV-Anlage und minimal möglichen Strombezugskosten einer PV-Eigenversorgung.
 
7
Der Versicherungsbetrag ist unabhängig vom Verbrauch und entspricht den Werten in Abb. 7.2.
 
8
Gleicht der Methodik in [1].
 
9
Für Standardfahrzeuge werden weitere Antriebstechnologien und Energieträger neben denen der Referenzfahrzeuge aus Abschn. 7.1 betrachtet – beispielsweise vollhybride Benzin- und Dieselfahrzeuge sowie Brennstoffzellenfahrzeuge.
 
10
Siehe Abschn. 4.​3.​1, Abb. 4.​8.
 
11
Da diese Strombezugsvariante 2016 nicht verfügbar war.
 
12
Nur für die Betrachtungsjahre 2030 und 2050.
 
13
Für 2016 werden fixe Batteriekapazitäten anstatt fixe Reichweiten für PHEV und BEV angenommen, wodurch lediglich die spezifischen Ladeinfrastrukturkosten durch den Energieverbrauch beeinflusst werden.
 
14
Dies entspricht einem Listenpreisunterschied von 850 € exkl. MwSt. bzw. 1010 € inkl. MwSt. unter der Annahme das für die Wartung Mehrkosten von 2,3 € je Monat für ein Diesel- gegenüber einem Benzinfahrzeug bestehen.
 
15
Sensitivitätsanalyse ausschließlich bezüglich der CO2-Vermeidungskosten, da eine Einsparung gegenüber der Benzin-Referenz durch eine Variation der Ladeinfrastrukturkosten 2016 nicht möglich ist.
 
16
Aufgrund des niedrigeren WTW-Emissionsfaktors von Benzin in [2] gehen für alle alternativen Antriebstechnologien und Energieträger leicht höhere CO2-Vermeidungskosten im Vergleich zu den Werten einer Attributional-LCA hervor – mit einer maximalen Erhöhung von 100 €/t. Nur für Dieselfahrzeuge ist die Abweichung höher.
 
17
Stand 2016: 7 Vol.-%.
 
18
Siehe Abschn. 1.​2.​4, 37,5 % Einsparung gegenüber \( 95\ {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_2}/\mathrm{km} \) entsprechen \( 59,375\ {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_2}/\mathrm{km} \)
 
19
Siehe Abschn. 7.2.2.2.
 
20
Dies trifft auch auf das batterie-elektrische Standardfahrzeug im Jahr 2050 ungefähr zu (siehe Sensitivitätsanalyse im Anhang).
 
21
Für das Jahr 2050 gilt die gleiche Achsenskalierung wie für das Jahr 2030, dargestellt in Abb. 7.18.
 
22
Unter der Annahme eines Anteil von Steuern und Versicherungen von 33,33 % (siehe Abschn. 7.1).
 
23
Gegenüber den THG-Emissionen im Zuge der Herstellung und des Recyclings der Standardfahrzeuge im Jahr 2016 werden bis 2030 lediglich Veränderungen hinsichtlich der Herstellung von Batterien und Brennstoffzellen berücksichtigt.
 
24
Siehe Abschn. 1.​4.​3 und 1.​8.​2.
 
25
Gegenüber den THG-Emissionen im Zuge der Herstellung und des Recyclings der Standardfahrzeuge im Jahr 2016 werden bis 2050 lediglich Veränderungen hinsichtlich der Herstellung von Batterien und Brennstoffzellen berücksichtigt.
 
26
Siehe Formel 1.11; Beispielsweise beträgt im Falle eines CO2-Preises von 125 €/t die Kostendifferenz zwischen SNG und Erdgas 2,2 ct/kWh für Kostenparität.
 
27
Gemäß [12] liegen die Besetzungsgrade von PKW aktuell zwischen 1,1 und 1,9.
 
28
Siehe Formel 1.2 und 1.​4 − ni, j, k(t).
 
29
Vgl. u. a. [13‐16].
 
30
Ohne Anspruch auf Vollständigkeit, siehe Abschn. 1.​2.​4, 3.​2.​1.​2 und 3.​4.​3.​1 für CO2-Preise.
 
31
Steuer (simulierter Preis für die Umwelt) auf Verbrauch oder die Inanspruchnahme von Umweltgütern, wodurch erreicht wird, dass die einzelwirtschaftlichen Entscheidungsträger die Kosten des Umweltverbrauchs in ihren Entscheidungen berücksichtigen. Nach dem britischen Ökonomen Arthur Pigou, der diese Art des Staatseingriffs bereits 1920 in seinem Werk „The Economics of Welfare“ vorschlug [18, S. 70].
 
32
„Existiert kein festes Verhältnis zwischen Input und Emissionen, müssen die Emissionen an der Quelle gemessen werden – was üblicherweise deutlich aufwändiger ist“ [18, S. 92].
 
Literature
1.
M. Miotti, G. J. Supran, E. J. Kim und J. E. Trancik, „Personal Vehicles Evaluated against Climate Change Mitigation Targets“, Environmental science & technology, Jg. 50, Nr. 20, S. 10795–10804, 2016.
2.
H. Maas et al., „Well-to-Tank Report version 4. a: JEC well-to-wheels analysis: well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context“. Luxembourg: Publications Office, 2014.
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P. Plötz, S. A. Funke, P. Jochem und M. Wietschel, „CO 2 Mitigation Potential of Plug-in Hybrid Electric Vehicles larger than expected“, Scientific Reports, Jg. 7, Nr. 1, S. 16493, 2017.
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M. Fasihi, D. Bogdanov und C. Breyer, „Long-Term Hydrocarbon Trade Options for the Maghreb Region and Europe – Renewable Energy Based Synthetic Fuels for a Net Zero Emissions World“, Sustainability, Jg. 9, Nr. 2, S. 306, 2017.
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M. Fasihi, D. Bogdanov und C. Breyer, „Techno-Economic Assessment of Power-to-Liquids (PtL) Fuels Production and Global Trading Based on Hybrid PV-Wind Power Plants“, Energy Procedia, Jg. 99, S. 243–268, 2016.
17.
18.
B. Sturm und C. Vogt, „Umweltökonomik: Eine anwendungsorientierte Einführung“, 2. Aufl. Berlin: Springer Gabler, 2018.
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20.
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22.
P. C. Cramton, D. J. C. MacKay, A. Ockenfels und S. Stoft, Hg., „Global carbon pricing: The path to climate cooperation“. Cambridge, Massachusetts, London, England: The MIT Press, 2017.
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25.
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M. Zapf, H. Pengg, C. Weindl, How to Comply with the Paris Agreement Temperature Goal: Global Carbon Pricing According to Carbon Budgets. Energies 2019, 12, 2983. CrossRef
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28.
World Bank und Ecofys, „State and Trends of Carbon Pricing 2018“, License: Creative Commons Attribution CC BY 3.0 IGO, Mai. 2018.
29.
30.
31.
32.
33.
Metadata
Title
Treibhausgasemissionen und Gesamtkosten je Antriebstechnologie und Energieträger für repräsentative Fahrzeuge
Authors
Martin Zapf
Hermann Pengg
Thomas Bütler
Christian Bach
Christian Weindl
Copyright Year
2021
Book
Kosteneffiziente und nachhaltige Automobile

Print ISBN: 978-3-658-33250-1

Electronic ISBN: 978-3-658-33251-8

Copyright Year: 2021

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-33251-8_7

Version: 0.1940.0