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Erschienen in:
Systemtheoretische Grundlagen zur Klimawandel-Problematik mit spezieller Berücksichtigung von PKW Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

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

verfasst von : Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

Erschienen in: Kosteneffiziente und nachhaltige Automobile

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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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.

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Vorheriges Kapitel Auswahl und Modellierung repräsentativer Fahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebskonzepten und Energieträgern
Nächstes Kapitel Tank-to-Wheel-Verbrauchswerte gemäß Prüfstandsmessungen sowie aus Kundensicht – der Willans-Ansatz
Fußnoten
1
Ablesewert mit eingeschränkter Genauigkeit.
 
2
Emissionsfaktoren setzen die Emissionsmenge in Beziehung mit einer die Emission verursachenden Aktivität, beispielsweise die Nutzung von Stoffen (z. B. Bezug auf das Gewicht, Volumen oder Energiegehalt eines Stoffes) oder Technologien (z. B. Bezug auf die Dauer oder Wegstrecke bei der Nutzung einer Technologie).
 
3
Joint Research Centre-EUCAR-CONCAWE collaboration.
 
4
Einsatz lediglich bei Diesel aus betriebswirtschaftlichen Erwägungen – vollständige Substituierung des bisher verwendeten Wasserstoffs aus Dampfreformierung durch (grünen) erneuerbaren Wasserstoff EE-H2 in Deutschland würde eine THG-Minderung des in den Verkehr gebrachten Diesels von circa 1,3 % ermöglichen [8, S. 42].
 
5
Bezogen auf den Heizwert (engl.: Lower Heating Value) von 13,194 kWh/kg (CNG EU Average).
 
6
„Bsp.: wird auf bestehender Ackerfläche in Deutschland mehr für einen neuen Markt (z. B. Biokraftstoffe) produziert, so müssen an anderer Stelle die Produkte den bisher versorgten Markt (z. B. Nahrungs- oder Futtermittel) erzeugt werden“ [13, S. 9].
 
7
„Electricity that would otherwise be curtailed (fuel production plant started and stopped by transmission network operator)“ [16] – gemäß FQD.
 
8
Jährlich bis zum 31. Oktober für das darauffolgende Verpflichtungsjahr durch das Umweltbundesamt bekannt zu geben gemäß dem Strommix in Deutschland.
 
9
Gemäß einer 2,5-fach höheren Antriebseffizienz im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen: \( \frac{1}{2,5}=0,4 \).
 
10
Emissionsfaktoren: \( 73,6\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_{2\mathrm{eq}}}/\mathrm{MJ} \) für LPG, \( 69,3\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_{2\mathrm{eq}}}/\mathrm{MJ} \) für CNG und \( 104,3\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_{2\mathrm{eq}}}/\mathrm{MJ} \) für Wasserstoff aus Dampfreformierung.
 
11
Durch Gutschriften sind negative Emissionsfaktoren möglich – Standardwert bei 80 % Gülle, 20 % Mais mit abgedeckten Gärrestlager: \( -12\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_{2\mathrm{eq}}}/\mathrm{MJ} \) [19].
 
12
Ein erneuerbarer Strombezug wird im Abschn. 3.4 definiert.
 
13
Verbrauch bei 15.000 km Jahresfahrleistung und etwa 66 kWh/100 km.
 
14
Stand 2016: \( 5,76\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_{2\mathrm{eq}}}/\mathrm{kWh} \) (Gastransport, -speicherung und -verteilung) \( +13,81\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_{2\mathrm{eq}}}/\mathrm{kWh} \) (Tankstellenbetrieb gemäß Tab. 3.3) = \( 19,57\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_{2\mathrm{eq}}}/\mathrm{kWh} \).
 
15
Siehe Abschn. 3.1.
 
16
Dieser Anteil weicht vom erneuerbaren Anteil der Stromerzeugung nach Formel 3.1 ab.
 
17
Bsp.: ok-power, Grüner Strom Label, TÜV Nord Geprüfter Ökostrom, TÜV Süd EE01.
 
18
Siehe Abschn. 3.4.3.4.
 
19
Vgl. [37, 41] bzgl. derzeitige Netzentgeltsystematik und deren Weiterentwicklung.
 
20
Grenzkosten von Erzeugungsanlagen werden in [28] beschrieben.
 
21
Dies gilt entsprechend auch, soweit der erneuerbare Anteil eines Teilsystems den erneuerbaren Anteil des zusammenhängenden Energiesystems unterschreitet, wie es bei EO1 in Abb. 3.2 der Fall ist.
 
22
CO2, N2O aus der Herstellung von Salpetersäure, Adipinsäure, Glyoxylsäure und Glyoxal und FKW aus der Aluminiumherstellung [43].
 
23
Vgl. [47] bzgl. Internalisierung externer Effekte.
 
24
Vgl. [28] bzgl. must-run Stromerzeugung.
 
25
Merit Order entspricht nicht der Rangfolge gemäß den Emissionsfaktoren der Stromerzeuger.
 
26
Auch bei erneuerbaren Erzeugungsanlagen.
 
27
Gemäß Abkommen von Paris.
 
28
In den zitierten Studien wird jedoch ein deutlich höherer durchschnittlicher Emissionsfaktor für den Stromerzeugungsmix in Deutschland von \( 300\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_{2\mathrm{eq}}}/\mathrm{kWh} \) im Jahr 2030 prognostiziert.
 
29
TTW-Emissionsfaktoren: \( 264,54\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_2}/\mathrm{kWh} \) für Benzin, \( 267,64\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_2}/\mathrm{kWh} \) für Diesel und \( 203,81\kern0.35em {\mathrm{g}}_{{\mathrm{CO}}_2}/\mathrm{kWh} \) für CNG.
 
30
Ablesewert mit eingeschränkter Genauigkeit.
 
31
Ablesewert mit eingeschränkter Genauigkeit.
 
32
Entspricht annäherungsweise den Werten der Referenzfahrzeuge aus dem Jahr 2016 in Tab. 3.13.
 
33
Gleicht in etwa dem Wert eines Wasserstoff-Standardfahrzeuges aus Abb. 3.5, der auf Angaben in [62, S. 105] basiert.
 
34
Für jegliche elektrischen Fahrzeuge werden spezifische Emissionen bei der Batterieherstellung von 60–73 kgCO2/kWh im Jahr 2030 unterstellt [9, S. 174].
 
35
Insbesondere von Aluminium und CFK in der Karosserie.
 
36
Ablesewert mit eingeschränkter Genauigkeit.
 
37
Vgl. [65, S. 19] bzgl. Herkunft der Sachbilanzdaten unterschiedlicher Studien.
 
38
Vgl. [65, S. 46] bzgl. Emissionsfaktoren der Stromerzeugung für relevante Orte der weltweiten Batteriezellfertigung; Die meisten Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge in Europa wurden 2016 in Japan und Südkorea hergestellt, wo etwa 25–40 % der Stromerzeugung aus Kohle stammte [64, S. 5].
 
39
„Battery energy density, or the energy storage per kilogram of battery, continues to steadily increase at an average rate of approximately 5–8 % per year. Although this does not represent an equivalent reduction in materials or energy, one estimate shows that a 50 % increase in battery energy density, which is achievable in 5 to 9 years with this estimated rate of improvement, would lead to a 10–15 % reduction in cumulative energy density“ [64, S. 9].
 
40
Siehe Abb. 6.​10.
 
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Metadaten
Titel
Treibhausgasemissionen nach einer Life-Cycle-Analysis (LCA)
verfasst von
Martin Zapf
Hermann Pengg
Thomas Bütler
Christian Bach
Christian Weindl
Copyright-Jahr
2021
Buch
Kosteneffiziente und nachhaltige Automobile

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

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

Copyright-Jahr: 2021

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-33251-8_3