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Über dieses Buch

In diesem Buch werden für repräsentative Fahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebskonzepten Gesamtkosten und Treibhausgasemissionen vorgestellt. Die Gesamtkosten sind zum einen aus Kundensicht, aber auch unabhängig von der nationalen Steuerbelastung ermittelt. Es werden sowohl fossile als auch erneuerbare Energieträger betrachtet. Auf Basis systemtheoretischer Grundlagen und wissenschaftlicher Erkenntnisse zum Klimawandel wird die Vorgehensweise entwickelt. Es kommen beispielsweise folgende Methoden zum Einsatz: Lebenszyklusanalysen, Total-Cost-of-Ownership, CO2-Vermeidungskosten und Verbrauchswerte, die Realverbräuche besser widerspiegeln als Normverbrauchswerte. Letztere sind anhand von Verbrauchsfunktionen (Willans-Ansatz) für unterschiedliche Fahrprofile modelliert. Es wird zudem ein politisches Instrument vorgestellt, mit welchem die Temperaturziele des Abkommens von Paris möglichst treffsicher und kosteneffizient eingehalten werden können.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Systemtheoretische Grundlagen zur Klimawandel-Problematik mit spezieller Berücksichtigung von PKW

Zusammenfassung
Die Fragestellungen, die in diesem Buch untersucht werden, betreffen komplexe Systeme. Daher werden im ersten Kapitel zunächst systemtheoretische Grundlagen bereitgestellt. Der Unterschied von einfachen und komplexen Systemen sowie systemischen und nicht-systemischen Modellen wird erläutert und anhand von Beispielen illustriert. Eine allgemeine Methodik für systemorientiertes Vorgehen und ein systemtheoretischer Aufbau des Gesamtsystems werden vorgestellt. Die Anthroposphäre – d. h. vom Menschen geschaffene Systeme mit Menschen als Akteuren – wird detailliert beschrieben, sowie die Wechselwirkung der Anthroposphäre mit den natürlichen Systemen des Planeten Erde. Im Zuge dessen wird das Klimawandel-Problem detailliert erläutert und das Kohlenstoff-Budget (engl.: Carbon Budget) wird als wesentliches Konzept vorgestellt. Aus diesen Grundlagen wird ein detailliertes systemisches Modell des PKW-Sektors als Teil des Transportsektors entwickelt. Formeln für die kumulierten jährlichen Gesamtemissionen, die kumulierten jährlichen Kosten sowie Näherungsmethoden zur Berechnung werden bereitgestellt. Die Methoden Total Cost of Ownership (TCO) und Lebenszyklusanalyse (engl.: Lifecycle Assessment, LCA) werden vorgestellt, und es wird begründet, warum die Methoden innerhalb des systemtheoretischen Gesamtkonzepts vorteilhaft eingesetzt werden können. Die genannten Formeln können auf den gesamten Transportsektor erweitert werden. Das Kapitel endet mit der Vorstellung der folgenden systemisch relevanten Messgrößen für PKW, die in den darauffolgenden Kapiteln im Detail betrachtet werden: spezifische Treibhausgas-Emissionen, spezifische Gesamtkosten sowie CO2-Vermeidungskosten und deren Zusammenhang mit einem vorgegebenen Kohlenstoff-Budget.
Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

2. Auswahl und Modellierung repräsentativer Fahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebskonzepten und Energieträgern

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden repräsentative Fahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebstechnologien und Energieträgern dargelegt, die als Untersuchungsgegenstand dienen. Neben den Referenzfahrzeugen, welche einzelne bis 2016 am Markt verfügbare Modelle abbilden, werden zusätzlich synthetische Fahrzeuge betrachtet, die sich nur bezüglich der antriebsspezifischen Eigenschaften unterscheiden und hier als Standardfahrzeuge deklariert werden. Für erneuerbare Kraftstoffe werden die technischen Potenziale in Deutschland abgeschätzt, deren Umfang den Einsatz der jeweiligen Kraftstoffe einschränkt. Diese gilt es bei der Bewertung von erneuerbaren Energieträgern, neben deren Kosten und Emissionsfaktoren, die an anderer Stelle im Buch gezeigt werden, zu berücksichtigen.
Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

3. Treibhausgasemissionen nach einer Life-Cycle-Analysis (LCA)

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die THG-Emissionen im Zuge der Herstellung und des Recyclings repräsentativer Fahrzeuge sowie Well-to-Wheel-Emissionsfaktoren von Energieträgern dargelegt, welche die Grundlage für die Ermittlung der gesamten THG-Emissionen von Automobilen gemäß einer Lebenszyklusanalyse (LCA) bilden. Die Verwendung von spezifischen THG-Emissionen bzw. Emissionsfaktoren ist u. a. für Vergleichszwecke vorteilhaft. Von besonderer Relevanz ist der Emissionsfaktor von Strom, da sich dieser für alle elektrischen Antriebstechnologien und strombasierten Kraftstoffe signifikant auf die gesamten THG-Emissionen auswirkt, welche mit diesen Technologien einhergehen. Es wird ein erneuerbarer Strombezug definiert, bei welchem nachweislich keinerlei direkte THG-Emissionen durch konventionelle Stromerzeugungsanlagen hervorgehen. Zudem werden bestehende Grünstromprodukte hinsichtlich ihrer Verursachergerechtigkeit bewertet. Basierend auf diesen Betrachtungen werden die Emissionsfaktoren für unterschiedliche Strombezugsvarianten abgeleitet.
Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

4. Tank-to-Wheel-Verbrauchswerte gemäß Prüfstandsmessungen sowie aus Kundensicht – der Willans-Ansatz

Zusammenfassung
Der Tank-to-Wheel-Verbrauch verbrennungsmotorischer Fahrzeuge, der Battery-to-Wheel-Verbrauch elektrischer Fahrzeuge oder die Kombination bei hybriden Fahrzeugen beinhaltet den energetischen Verbrauch eines chemischen Energieträgers und/oder von Elektrizität ab einem stationären Energiesystem. Tank-to-Wheel- bzw. Battery-to-Wheel-Verbräuche eignen sich nur, um THG-Emissionen identischer Fahrzeugtechnologien zu vergleichen, da die Energiebereitstellung unterschiedlicher Antriebskonzepte sehr verschieden sein kann. Anhand Fahrzeugmessungen leiten sich für verschiedene Antriebskonzepte Verbrauchsfunktionen ab (Willans-Ansatz). Die damit ermittelten TTW-Energieverbräuche für unterschiedliche Fahrprofile, z. B. Stadt- oder Autobahnbetrieb sowie gemischte Anteile, werden für verschiedene Fahrzeugtechnologien in diesem Kapitel vorgestellt.
Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

5. Gesamtkosten nach der Total Cost of Ownership Methodik (TCO) – Differenzierung nach antriebsspezifischen Kosten

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden einzelne Bestandteile der Gesamtkosten betrachtet, die in Summe über den Lebensweg eines Fahrzeuges entstehen. Für Referenzfahrzeuge werden jegliche Kosten nach der Total Cost of Ownership (TCO) Methodik in die Gesamtkosten einbezogen. Für Standardfahrzeuge werden diejenigen TCO-Bestandteile berücksichtigt, die kennzeichnend für eine jeweilige Antriebstechnologie sind – als Gesamtkosten (TCO) exkl. Steuern und Versicherungen bezeichnet. Die für die Ermittlung der Energiekosten relevanten Energiepreise werden für verschiedene Energieträger gemäß ihren zugrunde liegenden Kostenbestandteilen dargelegt.
Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

6. Potenziale und Entwicklungsperspektiven verschiedener Technologien

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden Potenziale hinsichtlich des Verbrauchs und der Kosten von Fahrzeugtechnologien dargelegt. Zudem werden mögliche Preisentwicklungen für verschiedene Energieträger vorgestellt. Ein besonderer Fokus wird auf die zukünftigen Gasgestehungs- und Tankstellenkosten von Wasserstoff und synthetischem Methan wie auch auf die Stromkosten gelegt. Es wird gezeigt, dass sich vermutlich zukünftig die Herstellkosten von Fahrzeugtechnologien annähern. Dadurch steigt die Bedeutung der Energiekosten. Es ist eine deutliche Reduktion der Energiepreise für erneuerbare Energieträger sowie des Fahrzeugverbrauchs erwartbar.
Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

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

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.
Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

8. Executive Summary

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die wichtigsten Erkenntnisse des Buches zusammengefasst. Es werden THG-Reduktionspfade gezeigt, welche sich auf die Temperaturziele des Abkommens von Paris beziehen. Des Weiteren werden für repräsentative Fahrzeuge die Ergebnisse zum realen Energieverbrauch, zu den THG-Emissionen nach einer Lebenszyklusanalyse, zu den Total Cost of Ownership sowie zu den CO2-Vermeidungskosten dargelegt. Auf Basis dieser Auswertung 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.
Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

Backmatter

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