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29.07.2015 | Werkstoffe | Im Fokus | Onlineartikel

Produktionsphase wird in der Ökobilanz immer wichtiger

Autor:
Ulrich Knorra

Rund 80 Prozent der Umweltlasten eines Fahrzeugs entfallen im Schnitt noch auf den Fahrbetrieb. Da dieser aber nur einer von mehreren Faktoren ist, richtet sich der Blick zunehmend auf die Produktionsphase und ihre vorgelagerten Prozesse. Eine Ökobilanz ist komplex, sie wird für OEMs aber immer wichtiger.

Rund 80 Prozent der Umweltauswirkungen eines Fahrzeugs entfallen derzeit noch auf die Nutzungsphase, das heißt den Fahrbetrieb. Es wird erwartet, dass sich dieser Prozentsatz durch Ausschöpfen von Leichtbaupotenzialen, Optimierung des Antriebsstrangs und zunehmende Elektrifizierung vermindert. Die EU-Vorgabe, bis 2020 eine Fahrzeugflotte mit 95 g CO2/km anzubieten, beschleunigt diese Entwicklung. Ob dieser Wert aber bei der immer beliebteren "sportlichen Fahrweise" und mit der heutigen Angebotspalette tatsächlich zu erreichen sein wird, ist umstritten, zumal der anhaltende SUV-Boom eher das Gegenteil bewirken dürfte.

Belastbare Aussagen sind sehr aufwendig

Da der Fahrbetrieb im Hinblick auf die Umweltauswirkungen aber nur einer von vielen Faktoren ist, richtet sich der Blick zunehmend auf die Produktionsphase und ihre vorgelagerten Prozessemissionen. Dass allein die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus einen ganzheitlichen Überblick über die ökologischen Beeinträchtigungen bieten kann, scheint überall angekommen zu sein.

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Das bedeutet, dass Gewinnung, Aufbereitung und Transport der Rohstoffe, Bauteilherstellung und Recyclingpotenzial der Endprodukte mit einbezogen werden müssen. Um diese lange Zeit unbeachteten Umweltkosten nicht länger zu sozialisieren, wird versucht, mit Ökobilanzen (Life Cycle Assessment) nach ISO 14040 und 14044 die Auswirkungen jedes Einzelprozesses zu bewerten und in einer Gesamtrechnung zusammenzuführen. Doch einfach ist das nicht. Wegen der zum Teil widersprüchlichen Interaktionen zwischen diversen Prozessen und der großen Datenmenge ist die Formulierung einer belastbaren Aussage sehr aufwendig. Schön wäre es, wenn zum Beispiel Modifikationen im Antrieb von Fahrzeug A auch zwangsläufig positive Wirkung bei Fahrzeug B bewirkten. Doch ist dem leider nicht so.

Ökobilanzmodell für die Stahlherstellung

Da die Automobilindustrie von den Zulieferern immer mehr Umweltdaten abfragt, hat der Zulieferer ThyssenKrupp Steel Europe ein Ökobilanzmodell seiner Stahlherstellung aufgebaut. Eine spezielle Software berücksichtigt dabei, verschiedene Parameter einzeln zu variieren. In Abhängigkeit der Stahlsorten können Legierungszusammensetzung, Herstellungsroute oder Beschichtung verändert werden. Auch werden dabei neben CO2-Emissionen begleitende Faktoren berücksichtig wie SO2-, Kohlenwasserstoff- oder Schwermetallemissionen.

So eruierten die Duisburger am Beispiel einer B-Säule die Umweltauswirkungen von warm- und kaltumgeformtem Stahl. Überraschendes Ergebnis, das die Experten im Fachartikel "Nachhaltigkeit in der Lieferkette von Stahl für die Automobilindustrie" in der ATZ 7-8/2015 vorstellten: Trotz des hohen Energieeinsatzes bei der Warmumformung von 900 °C schneidet bilanziell das kaltumgeformte Bauteil schlechter ab. "Betrachtet man die Emissionen, die im Lauf der Materialherstellung inklusive aller Vorketten anfallen, entstehen bei der Produktion je nach Route, Beschichtung und Legierung rund 2 kg CO2-Äquivalent je kg Stahlblech", sagen Entwicklungsingenieurin für Life Cycle Assessments, Anna Meinke, und Lisa Mohr im produktbezogenen Umweltschutz bei ThyssenKrupp. Eine Stahlgüte für die Warmumformung weise gegenüber einem konventionellen Stahl zwar rund 20 Prozent höhere Emissionen aus. Unter Berücksichtigung des Leichtbaupotenzials beider Güten reduziere sich aber der Materialeinsatz so stark, dass bereits in der Produktionsphase der warmumgeformten B-Säule geringere Umweltauswirkungen auftreten als bei der konventionellen Variante.

Warmumformung rechnet sich

Der höhere Energiebedarf durch das Erwärmen der Bauteile könne durch den stark reduzierten Materialeinsatz überkompensiert werden. In der Nutzungsphase bewirke die warmumgeformte, leichtere B-Säule geringere Emissionen und könne damit weiter punkten. Bei Volkswagen spricht man in diesem Zusammenhang gar von einem "Beispiel für die erfolgreiche Umsetzung des intelligenten Leichtbaus unter Berücksichtigung der Prinzipien der umweltgerechten Fahrzeugentwicklung." Warmumformen sei aus der Gesamtbetrachtung über den gesamten Lebenszyklus heraus die einzige Leichtbaumethode, "die sich ab dem ersten Kilometer rechnet".

Beim aktuellen Stichwort "Leichtbau" werden fast reflexartig immer wieder die gleichen Werkstoffe genannt. Doch sind CFK, Magnesium oder Primäraluminium in ihrer Herstellung energie- und CO2-intensiv. Vermieden werden sollten deshalb Aussagen wie "Werkstoff X ist stets besser als Werkstoff Y". Wie die Autoren Dr. Jens Warsen und Dr. Stephan Krinke im Fachartikel "Das Lebenszyklus-Konzept von Volkswagen" in der ATZ 7/8 2012 schreiben, müssen letztlich "zusätzliche CO2-Emisionen aus der Produktionsphase von Leichtbauwerkstoffen und -konzepten durch Kraftstoffeinsparungen infolge des geringeren Eigengewichts während der Nutzungsphase kompensiert werden." Nur wenn der ökologische Break-even möglichst frühzeitig erreicht werde, könne von einem intelligenten Leichtbau gesprochen werden. Leichtbaumaßnahmen müssten deshalb immer im Kontext des Gesamtfahrzeugs gesehen werden und nicht aus der Perspektive eines einzelnen Bauteils.

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

01.07.2012 | Titelthema | Ausgabe 7-8/2012

Das Lebenszyklus-Konzept von Volkswagen

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