Bewertung ausgewählter Antriebskonzepte aus ökobilanzieller Perspektive

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1 Bewertung ausgewählter Antriebskonzepte aus ökobilanzieller Perspektive CIO Campus Was treibt uns voran?, , Dresden Dr. Marek Gawor, Torsten Semper, Dr. Bernd Becker, Dr. Heiko Neukirchner / IAV GmbH 1

2 Inhalt 1. Motivation 2. Beschreibung der Antriebskonzepte / Modellbildung 3. Ergebnisse Treibhausgaseffektpotenzial a) Laufleistung b) Antriebsspezifische Laufleistung c) Einfluss CO 2 -armer Kraftstoffe 4. Betrachtung weiterer umweltrelevanter Kriterien 5. Zusammenfassung 2

3 Nachhaltigkeitsbewertung: Systemelemente in einem komplexen Umfeld Produktauswirkungen Kraftstoff / Energiebereitstellung Rohstoffgewinnung / Materialherstellung Kostenoptimierung Hotspotidentifikation Recycling und Entsorgung Szenarien / Sensitivitäts -analyse Flottenverbrauch und -szenarien Nachhaltige Mobilität Prioritätenplanung Green Marketing und PR Quelle: volkswagen.de Systemauswirkungen Reduktion der Umweltbelastung 3

4 Betrachtungsraum und Begriffe Rohstoffgewinnung Materialherstellung Energiewandlung Aufladen Energiespeicher Recycling Rad Entsorgung Aufbereitung / Energiewandlung Primärenergieförderung Nutzung Tank to Wheel Well to Tank Well to Wheel Life Cycle Assessment 4

5 Modellbildung und Methode Datenbank spezifische Emissionen der Ressourcen Stücklisten Materialien / Massen Datenbank Bereitstellung Fahrenergie Info zum Fahrzyklus spez. Emissionen / Laufleistung Datenbank spezifische Emissionen der Ressourcen Rohstoffe Hilfsstoffe Rest Energie Emissionen Elektr. Energie, Benzin, Diesel, Wasserstoff, Emissionen Energie Emissionen Darstellung ohne Verwertungsschleife 5

6 Beispielhafte Umweltwirkungen und umweltrelevante Kriterien Umweltwirkungskategorie/ Umweltrelevante Kriterien (IPCC/CML ) Abkürzung Einheit Treibhausgasemissionen (Global Warming Potential) GWP CO 2 -Aquivalente Versauerungspotenzial (Acidification Potential) AP SO 2 -Äquivalente Sommersmogbildungspotenzial (Photochemical Ozone Creation Potential) POCP C 2 H 4 -Äquivalente Eutrophierungspotenzial (Eutrophication Potential) EP PO 4 -Äquivalente Primärenergiebedarf Wasserverbrauch Landverbrauch 6

7 Betrachtete Antriebskonzepte in der Kompaktklasse Kraftstoff / Energie Antrieb Traktionsbatterie Laufleistung Ottomotorisches Dieselmotorisches Plug-in-Hybrid Batterieelektrisches Ottomotor, 80 kw Dieselmotor, 80 kw Ottomotor, 100 kw Permanenterregte Synchronmaschine, 85 kw Brennstoffzellenfahrzeug PEM- Brennstoffzellensystem, 85 kw - Premiumbenzin aus Rohöl (EU27-Mix) - Dieselkraftstoff aus Rohöl (EU27-Mix) 10 kwh Premiumbenzin aus Rohöl (EU27-Mix) / EU27- Strommix 25 kwh EU27-Strommix 2,5 kwh Wasserstoff aus Erdgas- Dampfreformierung 7

8 Treibhausgaseffektpotenzial für eine Laufleistung von (WLTC) spez. Treibhausgaseffektpotenzial in gco 2 e/km Ottomotorisches Fahren Bereitstellung elektrische Energie Bereitstellung Kraftstoff Verwertung 4 Zunahme seinfluss Dieselmotorisches Plug-in-Hybrid Batterieelektrisches Brennstoffzellenfahrzeug 8

9 Antriebsspezifische Laufleistung Kraftstoff / Energie Antrieb Traktionsbatterie Laufleistung Ottomotorisches Dieselmotorisches Plug-in-Hybrid Batterieelektrisches Ottomotor, 80 kw Dieselmotor, 80 kw Ottomotor, 100 kw Permanenterregte Synchronmaschine, 85 kw Brennstoffzellenfahrzeug PEM- Brennstoffzellensystem, 85 kw - Premiumbenzin aus Rohöl (EU27-Mix) - Dieselkraftstoff aus Rohöl (EU27-Mix) 10 kwh Premiumbenzin aus Rohöl (EU27-Mix) / EU27- Strommix km km km 25 kwh EU27-Strommix km 2,5 kwh Wasserstoff aus Erdgas- Dampfreformierung km 9

10 Treibhausgaseffektpotenzial für antriebsspezifische Laufleistungen (WLTC) spez. Treibhausgaseffektpotenzial in gco 2 e/km Ottomotorisches Fahren Bereitstellung elektrische Energie Bereitstellung Kraftstoff Verwertung Dieselmotorisches Plug-in-Hybrid Batterieelektrisches Brennstoffzellenfahrzeug 10

11 Ausgewählte CO 2 -arme Energieträger Kraftstoff / Energie Antrieb Traktionsbatterie Laufleistung Ottomotorisches Ottomotor, 80 kw - Bioethanol aus Pflanzenreststoffen Dieselmotorisches Dieselmotor, 80 kw - Synthetischer Dieselkraftstoff aus Windenergie Plug-in-Hybrid Ottomotor, 100 kw 10 kwh Bioethanol aus Reststoffen/ CO 2 -arme elektrische Energie Batterieelektrisches Permanenterregte Synchronmaschine, 85 kw 25 kwh CO 2 -arme elektrische Energie Brennstoffzellenfahrzeug PEM- Brennstoffzellensystem, 85 kw 2,5 kwh CO 2 -arme elektrische Energie, Elektrolyse 11

12 Treibhausgaseffektpotenzial für die exemplarische Verwendung CO 2 -armer Energieträger (, WLTC) spez. Treibhausgaseffektpotenzial in gco 2 e/km Ottomotorisches Fahren Bereitstellung elektrische Energie Bereitstellung Kraftstoff Verwertung - 80 % Dominanz der - 79 % 28 Dieselmotorisches % Plug-in-Hybrid % Batterieelektrisches % 69 Brennstoffzellenfahrzeug 12

13 Betrachtung weiterer umweltrelevanter Kriterien (, WLTP) = 100% 13

14 Bewertung der Antriebskonzepte Ottomotorisches geringste Treibhausgasemissionen in der höchste Treibhausgasemissionen im Fahrbetrieb insgesamt hohes Treibhausgaseffektpotenzial lokal kein schadstofffreier Betrieb Dieselmotorisches geringe Treibhausgasemissionen in der insgesamt geringes Treibhausgaseffektpotenzial lokal kein schadstofffreier Betrieb Plug-in-Hybrid hohe Treibhausgasemissionen in der Gesamttreibhausgaseffektpotenzial liegt zwischen otto- und dieselmotorischem Antrieb lokal begrenzter schadstofffreier Betrieb Batterieelektrisches sehr hohe Treibhausgasemissionen in der geringstes Gesamttreibhausgaseffektpotenzial kehrt sich bei geringen Laufleistungen um! lokal schadstofffreier Betrieb Brennstoffzellenfahrzeug höchste Treibhausgasemissionen in der Relativierung durch zu erwartende hohe Laufleistungen Erdgasdampfreformierung führt zu hohen Treibhausgasemissionen keine Option! lokal schadstofffreier Betrieb 14

15 Zusammenfassung Änderung der Bewertung durch Verwendung antriebsspezifischer Laufleistungen durch Verwendung CO 2 -armer Energieträger tritt Nutzungsphase in den Hintergrund Treibhausgasemissionen werden von dominiert signifikante Nachteile der untersuchten teil- bzw. vollelektrischen Antriebe und des Brennstoffzellenantriebs bei den Treibhausgasemissionen in der gegenüber konventionellen Antrieben zukünftige Schwerpunkte der Material- bzw. Verfahrensentwicklung alleinige Bewertung des Treibhausgaseffektpotenzials nicht ausreichend Einbeziehung weiterer Umweltkriterien führt zu einem differenzierten Bild (z. B. sehr hohes Versauerungspotenzial bei Plug-in-Hybrid und batterieelektrischem Antrieb) 15

16 Vielen Dank Dr.-Ing. Marek Gawor IAV GmbH Telefon