Whitepaper_Der Antriebsstrang in der Transformation_SEG Automotive

4. Etablierte Antriebstechnologien
im Vergleich
Welche Antriebstechnologie ist die beste Wahl, wenn man heute ein Auto kauft? Diese augenscheinlich
einfache Frage erweist sich als äußerst komplex – und muss anhand zweier Dimensionen
beantwortet werden:
1. Was ist die beste Lösung für die Umwelt?
2. Nach welchen Hauptkriterien entscheidet der Verbraucher?
Insgesamte CO 2
Emissionen im laufenden Betrieb
EV
PHEV
Benzin-Mildhybrid
Erdgas
Diesel
Dazu kommt, dass sich diese Fragen nicht pauschal beantworten lassen, da sie vom Umfeld
des Käufers abhängen – v.a. von seinem Heimatland (und damit dem Strommix) und dem Einsatzzweck
des Fahrzeugs (z.B. als Zweitauto für die Stadt oder als Erstauto mit hohem Anteil
an Überlandverkehr). Im Folgenden werden daher die Umwelt- und Käuferperspektive separat
betrachtet.
Benziner
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
CO 2 g/km
Quelle: Applied Energy / Research Gate 27
4.1 Umweltperspektive
„Well to Wheel“ Berechnung CO 2
-Emissionen im laufenden Betrieb 2016 pro Kilometer in den Ländern USA, China,
Brazilien, Frankreich und Italien – ausgewiesen ist die Bandbreite vom jeweils emissionsärmsten bis zum emissionsreichsten
Landeswert.
Ein unbestreitbarer Vorteil vollelektrischer Antriebskonzepte gegenüber Verbrennungsmotoren
ist der Entfall der lokalen Schadstoffbelastung. Für große Ballungsräume weltweit kann dies der
wesentliche Faktor sein.
Mit Blick auf die Gesamtklimabilanz hinsichtlich der CO 2
-Emissionen fällt das Ergebnis nicht unbedingt
so eindeutig für die Elektrifizierung aus. Dabei gibt es zwei Faktoren:
In Frankreich (hoher Anteil an Atomstrom) und Brasilien (hoher Anteil an erneuerbaren Energien
und Biomasse) erzeugen E-Autos pro Kilometer Laufleistung nur rund 1/10 des CO 2
-Ausstoßes
konventioneller Antriebe. In China dagegen ist durch den hohen Kohleanteil im Strommix von
den verglichenen Antriebstechnologien ein Benzin-Mildhybrid die effizienteste Lösung. 27 Ein
48V-Diesel-Hybrid würde durch den niedrigeren Ausgangswert mit einer vergleichbaren Einsparung
noch etwas besser abschneiden.
1) Die CO 2
-Emissionen aus dem laufenden Betrieb pro km Fahrleistung
(„Well to Wheel“ Analyse)
2) Die CO 2
-Emissionen, welche bei der Fahrzeugherstellung und -entsorgung anfallen
Führt man diese beiden Werte zusammen, erhält man eine „Cradle-to-Grave“ Betrachtung für
das Fahrzeug, also eine realistische Abschätzung über die Gesamtemissionen über die Lebensdauer
des Fahrzeuges.
Zu ähnlichen Ergebnissen kam der Global EV Outlook 2017 3
der IEA (International Energy Agency):
“Well-to-Wheel” Emissionen, 2015 und 2030
300
Benziner
4.1.1 CO 2
Emissionen im laufenden Betrieb
(„Well to Wheel“ Analyse)
EVs fahren emissionsfrei. Im Idealfall kommt auch der Strom für den elektrischen Antrieb aus regenerativen
Energiequellen – sonst werden die CO 2
-Emissionen nur von der Straße in ein Kohle-Kraftwerk
verlagert. Was im Einzelfall auf individueller Ebene gut funktionieren kann, wenn
etwa das E-Auto tagsüber im Betrieb mit Solarstrom aus dem hauseigenen Kollektor geladen
wird, ist aus gesamtgesellschaftlicher Sicht schwierig zu erreichen. In Deutschland etwa kamen
im Jahr 2017 nur rund 38% des Stroms aus regenerativen Quellen– davon knapp 4% aus Wasserkraft.
25 Zum Vergleich: Norwegen hat fast 100% Wasserkraftanteil an der Stromerzeugung. 26
g CO
2
/km
250
200
150
100
50
0
Frankreich USA China Japan Europa
Quelle: IEA Global EV Outlook 2017 3
2015
2015
2030
Benzin-Hybrid
Diesel
PHEV
EV
2030 RTS
2030 2DS
Je nach Energiemix des jeweiligen Landes produzieren EVs im laufenden Betrieb daher unter
Umständen sogar mehr CO 2
als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Eine internationale Studie
analysierte dazu die Märkte USA, China, Brasilien, Frankreich und Italien, die einen sehr unterschiedlichen
Strommix aufweisen – vom fast emissionsfreien, Atomkraft-dominierten Frankreich
bis zum Kohlestrom-Land China. Dabei wurden die Energieaufwände für die Bereitstellung
(also z.B. Herstellung und Transport des Kraftstoffes) miteinkalkuliert.
Auch hier zeigen sich starke lokale Unterschiede und der Vorteil von Hybriden gegenüber herkömmlichen
Verbrennern: In China sind sie im laufenden Betrieb die effizienteste Wahl, in USA
und Japan nur knapp hinter PHEV und EV. Hier wurde zudem betrachtet, wie sich der technologische
Fortschritt und die erwartete Verbesserung des Strommixes mittelfristig auf die Well-to-
Wheel Emissionen auswirken könnten. Dabei ist offenbar zu erwarten, dass sich die Verbesserungen
bei allen Antriebstechnologien in gCO 2
/km bis 2030 in China, USA und Japan in etwa die
Waage halten.
25 26 27
ise.fraunhofer.de iea.org researchgate.net
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