Der Straßenverkehr in Deutschland verursacht etwa 20% der Treibhausgasemissionen und hat weitere negative Auswirkungen wie z.B. Feinstaub-, Schadstoff- und Lärmbelastung. Das Elektroauto (BEV) ist unter den PKW mit 0,07% noch kaum vertreten. Vor dem Hintergrund, dass BEVs als Zukunftstechnologie bezeichnet werden, befasst sich die Ihnen vorliegende Facharbeit mit der Frage, ob das Elektroauto aus ökologischer Sicht ein Gewinn für die Umwelt ist.
Die Facharbeit ist in drei Themenabschnitte unterteilt. Als erstes wird die Herstellung von Elektroautos unter ökologischen Gesichtspunkten näher beleuchtet und dabei insbesondere der Rohstoffeinsatz und Batterieherstellung thematisiert und anschließend ein Vergleich der Herstellung von BEVs zu konventionellen Autos (ICEV) gezogen. Als zweiten Hauptpunkt wird die Benutzungsphase von Elektroautos in Deutschland untersucht. Der CO2-Fußabdruck wird näherungsweise ermittelt, wobei der Einfluss von möglichen zukünftigen Veränderungen im Strommix analysiert wird, sodass sich Schlüsse auf die eigentliche Sauberkeit und Umweltfreundlichkeit von Elektroautos ziehen lassen. Auch hier wird das Ergebnis mit vergleichbaren konventionellen Autos verglichen. Im abschließenden Fazit werden der gesamten Lebenszyklus der zwei exemplarisch ausgewählten Fahrzeuge (Mittelklasse/ Oberklasse) betrachtet und eine zukunftsgerichtete Analyse durchgeführt, die mit einer kritischen Reflexion schließt. Auf andere alternative Antriebe wurden aus folgenden Gründen nicht eingegangen: Erdgasantriebe nutzen als Energieträger weiterhin fossiles Ergas und das Treibhausgas-Einsparpotential wäre zu gering, um die Klimaziele längerfristig zu erreichen. Brennstoffzellenfahrzeuge wiederum sind energetisch um die Hälfte ineffizienter als BEVs. Der Einsatz synthetischer Kraftstoffen im Verbrennungsmotor führt sogar zu einem vier- bis fünffachen Primärstromverbrauch. Diese alternativen Antriebsformen haben dadurch deutlich geringeren Reichweiten als batterieelektrische Fahrzeuge. Beim Hyprid- und Plug-in- Hybridfahrzeug ist der Rohstoffbedarf durch Benutzung zweier Antriebe größer. Dafür sind diese beim Gebrauch etwas effizienter als das konventionelle Auto. Dennoch schneiden hybride Systeme im Vergleich zum BEV über die gesamte Lebensphase hinsichtlich des CO2-Fußabdruck nicht besser ab und in Zukunft deutlich schlechter ab.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Die Herstellung von Elektroautos
2.1. Rohstoffeinsatz
2.2. Herstellung
2.3. Vergleich der Herstellung mit konventionellen Autos
3. Die Benutzungsphase
3.1. Verbrauch und Effizienz
3.2. Herkunft des Stroms und sein Einfluss
3.3. Vergleich der Benutzungsphase mit konventionellen Autos
4. Bewertung der Umweltfreundlichkeit und Fazit
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die ökologische Bilanz von Elektroautos (BEVs) in Deutschland, um die Forschungsfrage zu beantworten, ob diese Technologie tatsächlich einen Gewinn für die Umwelt darstellt. Dabei werden der gesamte Lebenszyklus, von der rohstoffintensiven Batterieproduktion bis hin zur emissionsarmen Nutzungsphase im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmotoren analysiert.
- Ökologische Auswirkungen der Batterieproduktion und des Rohstoffeinsatzes
- Vergleich der CO2-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus
- Analyse der Effizienz und des Einflusses des deutschen Strommixes
- Gegenüberstellung von Elektro- und Verbrennerfahrzeugen im Fahrbetrieb
- Ausblick auf die zukünftige Entwicklung und Dekarbonisierung des Verkehrs
Auszug aus dem Buch
2.2. Herstellung
Im Wesentlichen bestehen Elektroautos aus Fahrwerk, Karosserie, Innenraum, sowie Batterie, Elektromotor und Leistungselektronik. Bei der Herstellung des BEVs sind die Treibhausgase für die Umweltfreundlichkeit am relevantesten.
Bei Elektroautos macht die Batterie einen Großteil der CO2-Emissionen aus. Auf den gesamten Lebenszyklus können ca. 24% der CO2-Emissionen auf die Batterieherstellung anfallen (vgl. Eckard Helmers 2017: 8). Dies liegt am hohen Energieaufwand für die Herstellung der Batterie und den Abbau sowie die Weiterverarbeitung der benötigten Rohstoffe.
Die genaue Bestimmung von Emissionswerten ist von vielen Faktoren abhängig, daher können lediglich Richtwerte erarbeitet werden, welche sich aus einigen Studien aus den letzten Jahren zusammen tragen lassen. Generell lässt sich aber sagen, dass die geographische Herkunft eine deutlich größere Rolle spielt als die chemische Zusammensetzung. Der Energieverbrauch für die Herstellung ist mit ca. 1000MJ pro kWh Batteriekapazität sehr hoch (vgl. ivl.se 2017: 24). Der wichtigste Faktor für eine umweltfreundliche Batterieherstellung ist die Zusammensetzung des lokalen Strommixes. Heute werden fast alle Batteriezellen in Asien hergestellt (vgl. SZ.de 2017: 18), wo der Strommix von fossilen Energieträgern geprägt ist (vgl. Baihe Gu 2015: 5). Nach Auswertung mehreren Studien liegt der CO2-Emissionsfaktor zur Herstellung einer kWh Batteriekapazität zwischen 110 und 200 kg CO2 (vgl. Tabelle 5). Die Spannweite der Werte erklärt sich durch die unterschiedliche Energiedichte der getesteten Batterien sowie durch Unterschiede in der Zusammensetzung des Strommixes.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik der verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen ein und formuliert die zentrale Forschungsfrage nach der ökologischen Sinnhaftigkeit von Elektroautos.
2. Die Herstellung von Elektroautos: Dieses Kapitel beleuchtet den ökologischen Fußabdruck bei der Produktion, wobei insbesondere der Rohstoffbedarf und die energieintensive Batterieherstellung im Vergleich zu Verbrennern kritisch betrachtet werden.
3. Die Benutzungsphase: Dieser Abschnitt analysiert die Energieeffizienz und den CO2-Ausstoß während der Nutzung, unter Berücksichtigung des deutschen Strommixes und möglicher zukünftiger Veränderungen.
4. Bewertung der Umweltfreundlichkeit und Fazit: Hier wird der gesamte Lebenszyklus zusammenfassend bewertet und die Frage beantwortet, inwiefern Elektroautos bereits heute und in Zukunft als ökologisch vorteilhaft einzustufen sind.
Schlüsselwörter
Elektroauto, BEV, CO2-Fußabdruck, Umweltbilanz, Batterieherstellung, Rohstoffeinsatz, Strommix, Nachhaltigkeit, Klimawandel, Verbrennungsmotor, Energieeffizienz, Lebenszyklusanalyse, Dekarbonisierung, Schadstoffemissionen, Elektromobilität.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Facharbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, ob das Elektroauto aus ökologischer Sicht eine umweltfreundlichere Alternative zum herkömmlichen PKW mit Verbrennungsmotor darstellt.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen auf der ökologischen Bilanz der Batterieherstellung, der Rohstoffgewinnung sowie den Emissionen während der Nutzungsphase unter Berücksichtigung verschiedener Strommix-Szenarien.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, zu klären, ob ein Elektroauto über den gesamten Lebenszyklus hinweg tatsächlich einen Gewinn für die Umwelt bietet.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Autor führt eine lebenszyklusorientierte Analyse durch, indem er wissenschaftliche Studien und Emissionsdaten vergleicht, um ein Modell für CO2-Emissionen zu erstellen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Untersuchung der Herstellungsemissionen (inklusive Rohstoffproblematik) und der Nutzungsphase im Kontext des deutschen Strommixes.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zentral sind Begriffe wie Elektroauto (BEV), CO2-Bilanz, Batterieherstellung, Strommix, Rohstoffabbau und Nachhaltigkeit.
Welchen Einfluss hat die Herkunft des Stroms auf das Ergebnis?
Die Analyse zeigt, dass der CO2-Ausstoß während der Nutzungsphase stark vom Anteil erneuerbarer Energien im Strommix abhängt, wobei ein saubererer Strommix das Elektroauto in Zukunft deutlich umweltfreundlicher macht.
Wie schneidet die Batterieherstellung im Vergleich zum Verbrennungsmotor ab?
Die Herstellung eines Elektroautos verursacht aufgrund des hohen Energieaufwands für die Batterie eine deutlich höhere Umweltbelastung als die Produktion eines vergleichbaren Verbrenners.
Warum spielt die Infrastruktur laut dem Autor eine entscheidende Rolle?
Eine breite Akzeptanz und damit ein signifikanter ökologischer Gewinn können nur durch ein dichtes Netz an Ladestationen und belastbare Stromnetze erreicht werden.
- Arbeit zitieren
- Lukas Reim (Autor:in), 2018, Das Elektroauto aus ökologischer Sicht. Ein Gewinn für die Umwelt?, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/464624
