Bachelorarbeit, 2021
100 Seiten, Note: 1,7
1. Einleitung
1.1 Zielsetzung der Untersuchung
1.2 Aufbau der Forschungsmethodik und Vorgehensweise
2. Grundlagen zum Automobil
2.1 Entstehung des Automobils
2.2 Antriebskonzepte für das Auto
2.2.1 Auto mit Verbrennungsmotor
2.2.2 Batteriebetriebenes Elektroauto
2.2.3 Brennstoffzellen-Auto
2.3 Verbrennungsmotoren – Abgase
2.3.1 Deutschland - Emissionen, die durch den Straßenverkehr entstehen
2.3.2 Zusammenfassung - Verbrennungsmotoren
3. Elektromobilität
3.1 Geschichte der Elektromobilität
3.2 Technischer Stand der Elektromobilität
3.2.1 Aufbau eines Elektrofahrzeuges
3.2.2 Funktionsprinzip eines reinen Elektrofahrzeuges
3.2.3 Typen von Elektromotoren
3.2.4 Energiespeicher – Akkumulator
3.2.5 Aufladung
3.2.6 Ladeinfrastruktur
3.3 Vorteile der Elektrofahrzeuge
3.3.1 Energieeffizienz des Elektroantriebs
3.3.2 Unkomplizierter Aufbau von Elektrofahrzeugen
3.3.3 Lokale Emissionsfreiheit bei Elektrofahrzeugen
3.4 Nachteile der Elektrofahrzeuge
3.4.1 Menschenrechtsverletzungen in der Lieferkette
3.4.2 Die Verfügbarkeit von Lithium und die Folgen dessen Abbau für die Umwelt
4. Wirtschaftliche und Umweltpolitische Bedeutung
4.1 Wirtschaftliche Bedeutung
4.1.1 Marktanteil und Bedeutung der Automobilbranche
4.1.2 Förderung der Elektromobilität
4.2 Umweltpolitische Bedeutung der Automobilindustrie
5. Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen
5.1 Lebenszyklusanalyse der CO₂-Emissionen von Automobilen
5.2 CO₂-Bilanz im Vergleich: Elektro gegen Verbrenner
5.2.1 Analyse 1: CO₂-Emission in der Herstellungsphase
5.2.2 Analyse 2: CO₂-Emission in der Herstellung der Batterie
5.2.3 Analyse 3: CO₂-Emission in der Nutzungsphase
5.2.4 Analyse 4: CO₂-Emissionen im Recyclingprozess
5.3 Zusammenfassung und Auswertung der Untersuchungen
6. Fazit und Ausblick
6.1 Beantwortung der Forschungsfrage
6.2 Zukünftige Forschungsempfehlungen
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist es, die Unterschiede der CO₂-Emissionen zwischen Elektrofahrzeugen und Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor über den gesamten Lebenszyklus hinweg wissenschaftlich zu untersuchen und zu bewerten, um zu klären, ob die Elektromobilität eine klimafreundliche Alternative darstellt.
2.3.1 Deutschland - Emissionen, die durch den Straßenverkehr entstehen
Immer, wenn kohlenstoffbasierte Kraftstoffe wie Diesel oder Benzin verbrannt werden, entsteht CO₂. Dabei gilt: Je geringer der Verbrauch der Verbrennungsmotoren, desto geringer der CO₂-Ausstoß. Das Problem der Verbrennungsmotoren, trotz moderner Abgastechnik, ist, dass diese beim Verbrennungsprozess große Menge CO₂ erzeugen und damit Schadstoffe wie Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und den Feinstaub (PM10) freigeben. Der Großteil der Abgasbestandteile sind in Form von Gas, Dampf und Staub in der Luft zu finden. Den höchsten Wert, mit rund 146 Millionen Tonnen pro Jahr, nimmt Kohlenstoffdioxid ein. Wird dieser Wert mit dem Vorjahreswert verglichen, ist festzustellen, dass dieser um 11,4 Prozent gesunken ist. Damit liegt er auch unter den vom Bundesklimaschutzgesetz 2020 geforderten jährlichen CO₂-Emissionen von 150 Millionen Tonnen. Der Grund für den Rückgang ist, dass während des anfänglichen Lockdowns in der Corona-Pandemie weniger Menschen mit dem Auto gefahren sind. Dies belegen geringere Verkaufszahlen für Kraftstoff und Daten von Messpunkten auf Autobahnen und Bundesstraßen.
Ein kleiner Teil der Reduzierung in Höhe von etwa zwei Millionen Tonnen, ist auf die Senkung der CO₂-Emissionen von Neufahrzeugen zurückzuführen, darunter die Zunahme der Neuzulassungen von Elektrofahrzeugen und die Zunahme der Biokraftstoffe. Da Kohlenmonoxid im Vergleich gleich zu Kohlenstoffdioxid gesundheitsgefährdender für den menschlichen Körper ist, wird folglich ein geringerer Anteil dessen angestrebt. Gemessen am Gewicht macht CO mit fast 820.000 Tonnen pro Jahr den zweitgrößten Anteil der Verkehrsschadstoffe aus. Dieser entsteht bei der Brennstoffverbrennung, wenn kein ausreichend Sauerstoff verfügbar ist. CO ist deutlich schädlicher als CO₂. Dieses geruchslose Gas ist einer der größten Kohlenmonoxid-Erzeuger im deutschen Autoverkehr. Beim CO schneidet Diesel im Motorenbereich besser ab, und dass obwohl in den letzten Jahren die Abgasnormen der europäischen Emissionsvorgaben deutlich verschärft wurden.
1. Einleitung: Dieses Kapitel stellt die Relevanz des Klimawandels als globale Herausforderung dar und leitet die Forschungsfrage hinsichtlich der Nachhaltigkeit der Elektromobilität in Deutschland ein.
2. Grundlagen zum Automobil: Hier wird die historische Entwicklung des Automobils beleuchtet und die technische Funktionsweise sowie die Problematik von Verbrennungsmotoren und deren Abgasen erläutert.
3. Elektromobilität: Dieses Kapitel beschreibt die Geschichte der Elektromobilität, den aktuellen technischen Stand, die Komponenten von Elektrofahrzeugen sowie Chancen und Risiken.
4. Wirtschaftliche und Umweltpolitische Bedeutung: Es wird die ökonomische Relevanz der Automobilbranche und die Bedeutung politischer Förderstrategien für den Wandel zur Elektromobilität untersucht.
5. Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen: Dieser Hauptteil widmet sich der detaillierten Lebenszyklusanalyse und dem CO₂-Vergleich zwischen Elektroautos und Benzinern anhand verschiedener Analysephasen.
6. Fazit und Ausblick: Das Kapitel fasst die zentralen Ergebnisse der Arbeit zusammen, beantwortet die Forschungsfrage und gibt Empfehlungen für zukünftige wissenschaftliche Untersuchungen.
Elektromobilität, Lebenszyklusanalyse, CO₂-Bilanz, Verbrennungsmotor, Lithium-Ionen-Batterie, Treibhausgasemissionen, Automobilindustrie, Klimaschutz, Nachhaltigkeit, Rohstoffabbau, Ladeinfrastruktur, Batterierecycling, Energieeffizienz, Förderung, Mobilitätswende.
Die Arbeit untersucht, inwiefern die Elektromobilität im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmotoren einen Beitrag zu einer nachhaltigen Wirtschaft in Deutschland leisten kann.
Die zentralen Themen umfassen die historische Entwicklung, technische Grundlagen von Antrieben, wirtschaftliche Auswirkungen auf die Automobilbranche sowie die ökologische Bilanzierung der Fahrzeugtypen.
Ziel ist es, durch eine detaillierte Lebenszyklusanalyse die Unterschiede bei den CO₂-Emissionen zwischen Elektrofahrzeugen und Verbrennern herauszuarbeiten und zu prüfen, ob das Elektroauto eine realitätsnahe Alternative darstellt.
Die Arbeit nutzt die Methode der Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment, LCA), um Umweltauswirkungen in verschiedenen Phasen wie Herstellung, Nutzung und Recycling zu vergleichen.
Im Hauptteil liegt der Fokus auf der konkreten Lebenszyklusanalyse, in der Emissionen verschiedener Fahrzeugkonzepte berechnet, gegenübergestellt und unter Einbeziehung von Annahmen zur Datenlage ausgewertet werden.
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Elektromobilität, CO₂-Bilanz, Nachhaltigkeit, Batterietechnologie, Rohstoffbedarf und Klimaschutz charakterisiert.
Da Elektrofahrzeuge bei der Nutzung lokal emissionsfrei sind, hängt ihre gesamte Klimabilanz stark davon ab, wie sauber der Strom produziert wird, den sie laden. Ein höherer Anteil erneuerbarer Energien verbessert die Bilanz signifikant.
Das Recycling ermöglicht die Rückgewinnung von Rohstoffen wie Kobalt und Lithium, was den Bedarf an Primärressourcen reduziert und die Umweltbilanz langfristig durch eine Kreislaufwirtschaft optimieren kann.
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