Antriebskonzepte auf dem Weg zur CO₂-neutralen Mobilität

Autoren

Dr.-Ing. M. Brauer, Dr.-Ing. C. Danzer, Dipl.-Ing. M. Kratzsch, Dr.-Ing. M. Leesch, Dipl.-Ing. E. Schneider, Dipl.-Ing. M. Sens, Dipl.-Ing. W. Wukisiewitsch, IAV GmbH, Berlin / Chemnitz

Jahr

2020

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 813

Zusammenfassung

Der voranschreitende Temperaturanstieg in unserer Atmosphäre und der damit verbundene Klimawandel wird auf lange Sicht eine große Herausforderung für die Umwelt und die Weltbevölkerung sein. Der Straßenverkehr trägt in Europa zu ca. 20 % der CO₂-Emissionen bei, weshalb es wichtig ist, ambitionierte CO₂-Minderungsziele für diesen Sektor zu setzen. Mit den CO₂-Grenzwerten basierend auf dem WLTC ist hierfür bereits ein erster Schritt getan, jedoch weist die aktuelle Gesetzgebung, die sich auf nur die Tank to Wheel Emissionen bezieht, erhebliche Schwächen auf und ist in dieser Form weder technologieoffen, noch zielführend für eine Transformation in Richtung Nachhaltigkeit und Umweltschutz.
Batterieelektrische Fahrzeuge können und müssen einen wichtigen Beitrag für die Absenkung der CO₂-Emission leisten. Ihr Einsatz macht vor allem dort Sinn, wo lokale Schadstofffreiheit wichtig ist, „stop & go“ -Verkehr auftritt und geringe bis mittlere Reichweitenanforderungen gestellt werden. Ursächlich für diese Einschätzung ist neben dem CO₂-Fußabdruck der Stromproduktion vor allem das erhebliche CO₂-Äquivalent, welches bereits bei der Produktion von batterieelektrischen Fahrzeuge emittiert wird. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge mit großer Batterie und entsprechend hohen Reichweitenzielen.

In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer parametrischen Studie der realen Treibhausgasemission (bzw. des CO₂-Äquivalents) unterschiedlicher Flottenzusammensetzungen und Antriebstechnologien für den Straßenverkehr bis zum Jahr 2035 vorgestellt. Die Studie stellt Tank to Wheel, Well to Wheel und Life Cycle Assessment Bewertungen systematisch gegenüber. Für die Durchführung der Studie sind diverse Annahmen und Eingangsdaten erforderlich, die transparent aufgezeigt und mit dem Anspruch höchstmöglicher Objektivität zusammengetragen wurden.

Für die Bereitstellung der Eingangsdaten werden in vorbereitenden Studienschritten technische Optimierungspotentiale der unterschiedlichen Antriebstechnologien bis zum Jahr 2035 per Simulation untersucht und in dem Beitrag stichpunktartig erläutert.
Das wesentliche Ergebnis der Studie ist, dass sich die unterschiedlichen Antriebstechnologien und Flottenzusammensetzungen in ihrem real emittierten CO₂-Äquivalent nach Life Cycle Assessment nicht nennenswert unterscheiden. Von daher würde es unter der Prämisse eines Life Cycle Assessment zunächst Sinn machen, die unterschiedlichen Mobilitätsanforderungen (Schadstofffreiheit, Reichweite, Leistungsgewicht, Kosten, ...) bei der Zusammenstellung der Antriebstechnologien in der Flotte zu berücksichtigen. Die Studie zeigt darüber hinaus, dass zur weiteren Absenkung der CO₂-Emission nach LCA die folgenden Leitlinien verfolgt werden müssen, da anderenfalls keine Chance zur Einhaltung der ambitionierten CO₂-Ziele besteht:

• Effizienzsteigerungsmaßnahmen sollten bei sämtlichen zum Einsatz kommenden Antriebstechnologien umgesetzt werden.
• Für Anwendungen mit hohen Reichweitenanforderungen sollten eher PHEVs, als BEVs zum Einsatz kommen, da hierdurch die erforderliche Batteriegröße verkleinert werden kann.
• Der Dieselanteil in der Flotte sollte eher angehoben, als reduziert werden.
• Die Haltbarkeit und Haltedauer von Fahrzeugen sollte erhöht werden.
• Biokraftstoffe der zweiten Generation bzw. allgemein regenerativ hergestellte Kraftstoffe haben den größten verbleibenden Hebel auf die CO₂-Emission nach LCA. Aus diesem Grund sollten die gesetzlich festgelegten Beimischungsquoten regenerativer Kraftstoffe in naher Zukunft deutlich angehoben werden.