Bachelorarbeit, 2019
39 Seiten, Note: 1,0
1 Einleitung
1.1 Ausgangslage und Aufbau der Arbeit
1.2 Grundlagen der verschiedenen Antriebe
2 Umweltbelastung bei der Fahrzeugproduktion
2.1 Dieselfahrzeug
2.2 Batteriefahrzeug
2.3 Brennstoffzellenfahrzeug
3 Umweltbelastung im Betrieb
3.1 Dieselfahrzeug
3.2 Batteriefahrzeug
3.3 Brennstoffzellenfahrzeug
4 Recycling und Second Life
4.1 Dieselfahrzeug
4.2 Batteriefahrzeug
4.3 Brennstoffzellenfahrzeug
5 Diskussion
5.1 Ökologische Vergleiche
5.1.1 Vergleich der Kleinwagenklasse
5.1.2 Vergleich der Mittelklassewagen
5.1.3 Vergleich der SUVs
5.2 Ökonomischer Vergleich gewerblich genutzter PKW
6 Fazit
Ziel dieser Arbeit ist es, einen ökologischen und ökonomischen Vergleich verschiedener Antriebskonzepte (Batterie-, Wasserstoff- und Dieselantrieb) über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs zu ziehen, um die Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit für verschiedene Fahrzeugklassen zu bewerten.
3.3 Brennstoffzellenfahrzeug
Wie auch beim Batteriefahrzeug, müssen bei den Wasserstofffahrzeugen keine Treibhausgas-Emissionen für den direkten Verbrauch des Wasserstoffs während des Betriebs veranschlagt werden. Ein Brennstoffzellenfahrzeug stößt lediglich Wasserdampf aus, welcher keinen Schaden für die Umwelt verursacht. Somit betragen die TTW-Emissionen 0 g CO2/km.
Allerdings muss der Wasserstoff erst produziert und transportiert werden. Für die Herstellung von Wasserstoff gibt es verschiedene Verfahren. Es wird zunächst ein genereller Emissionswert pro Kilo Wasserstoff bestimmt, welcher dann je nach Fahrzeugtyp und Verbrauch zur Berechnung verwendet wird, um vergleichbare Werte zu erhalten.
Die am weitesten verbreitete Methode zur Herstellung von Wasserstoff ist momentan noch die Dampfreformierung mithilfe der fossilen Energieträger Erdgas (68%), Öl (16%) oder Kohle (11%). Diese liefern (Stand 2014) ca. 95% des produzierten Wasserstoffs. Durch chemische Prozesse wird aus einem dieser Energieträger und Wasser Wasserstoff hergestellt. Die Dampfreformierung verläuft unabhängig vom verwendeten fossilen Energieträger grundsätzlich analog.
Die umweltfreundlichere Variante ist die Wasserstoff-Produktion mittels Elektrolyse. Bei dieser Methode wird durch den Einsatz von Strom, das Spalten von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff ermöglicht. Jedoch ist dies auch wieder abhängig von dem zur Produktion verwendeten Strommix. Bei Nutzung von ausschließlich erneuerbaren Energiequellen wie beispielsweise Wind- oder Wasserkraft (sog. `grüner Strom`), wird Wasserstoff am umweltfreundlichsten hergestellt. Der Anteil des durch Elektrolyse produzierten Wasserstoffs beträgt momentan jedoch lediglich 5 %.
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik des Klimawandels im Verkehrssektor ein und erläutert die Zielsetzung sowie den Aufbau der Arbeit.
2 Umweltbelastung bei der Fahrzeugproduktion: In diesem Kapitel werden die Daten zur Produktion der verschiedenen Antriebsformen über die gesamte Prozesskette hinweg analysiert.
3 Umweltbelastung im Betrieb: Hier liegt der Fokus auf der Kalkulation der Emissionen für den Fahrbetrieb, unterteilt in „Well-to-Tank“- und „Tank-to-Wheel“-Daten für die drei Antriebsarten.
4 Recycling und Second Life: Dieses Kapitel behandelt die Entsorgung von Altfahrzeugen, das Recycling der spezifischen Komponenten wie Batterien und Brennstoffzellen sowie Ansätze zur Zweitnutzung.
5 Diskussion: In der Diskussion werden die ökologischen und ökonomischen Vergleiche für die verschiedenen Fahrzeugklassen auf Basis der vorangegangenen Kapitel zusammengeführt und ausgewertet.
6 Fazit: Das Fazit fasst die zentralen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und gibt Auskunft darüber, welcher Antrieb für welche Anforderungen ökologisch und ökonomisch am sinnvollsten ist.
CO2-Emissionen, Lebenszyklus, Dieselfahrzeug, Batteriefahrzeug, Brennstoffzellenfahrzeug, Fahrzeugproduktion, Umweltbelastung, Recycling, Elektrolyse, Dampfreformierung, Wirtschaftlichkeit, gewerbliche PKW, Treibhausgase, Antriebskonzepte, Nachhaltigkeit
Die Arbeit untersucht den ökologischen und ökonomischen Vergleich von Diesel-, Batterie- und Wasserstoffantrieben über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs.
Die zentralen Themen sind die CO2-Emissionen in der Produktion, die Umweltbelastung im Betrieb, das Recycling der Materialien sowie die Wirtschaftlichkeit bei gewerblicher Nutzung.
Ziel ist es, für verschiedene Fahrzeugklassen (Kleinwagen, Mittelklasse, SUV) aufzuzeigen, welche Antriebsart unter Berücksichtigung aktueller Rahmenbedingungen ökologisch und ökonomisch sinnvoll ist.
Die Arbeit basiert auf einer Literatur- und Datenanalyse, bei der vorhandene Studien und Emissionswerte für Produktion, Nutzung und Recycling gegeneinander abgewogen werden.
Der Hauptteil gliedert sich in die Analyse der Umweltbelastungen in der Produktion und im Betrieb, die Betrachtung von Recycling-Aspekten sowie eine anschließende Diskussion der Ergebnisse.
Zu den wichtigsten Begriffen zählen Lebenszyklus, CO2-Emissionen, Batteriefahrzeug, Brennstoffzellenfahrzeug, Recycling, Dampfreformierung und gewerbliche Wirtschaftlichkeit.
Die Rückgewinnung von platinhaltigen Komponenten ist aufwendig, da hohe Temperaturen bei der Demontage die Materialien beschädigen könnten und eine manuelle Zerlegung notwendig ist.
Trotz ökologischer Vorteile sind Brennstoffzellenfahrzeuge aktuell aufgrund hoher Anschaffungskosten oft teurer; Batteriefahrzeuge profitieren stärker von staatlichen Förderungen und steuerlichen Vorteilen.
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