Bachelorarbeit, 2021
43 Seiten, Note: 1,3
1 Einleitung
1.1 Motivation und Forschungsfrage
1.2 Aufbau der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen der Methoden
2.1 Life Cycle Analysis
2.1.1 Begriffserklärung
2.1.2 Mathematischer Hintergrund
2.2 Energy Return on Investment
2.2.1 Begriffserklärung
2.2.2 Mathematischer Hintergrund
3 Vergleich von Life Cycle Analysis und Energy Return on Investment
3.1 Methodik
3.2 Input – Output – Ansatz bei Life Cycle Analysis
3.3 Input – Output – Ansatz bei Energy Return on Investment
3.4 Gegenüberstellung der Methoden
3.5 Fallbeispiel in der Antriebstechnologie
3.5.1 Herausforderungen
3.5.2 Vergleich mittels Life Cycle Analysis
3.5.2.1 Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen
3.5.2.2 Sachbilanz und Wirkungsabschätzung
3.5.2.3 Auswertung
3.5.3 Vergleich mittels Energy Return on Investment
3.5.3.1 Theoretisches Verfahren der Analyse
3.5.3.2 Rahmen und Berechnung Diesel – Lkw Euro 6
3.5.3.3 Rahmen und Berechnung BEV – Lkw
3.5.3.4 Gegenüberstellung Diesel – Lkw Euro 6 und BEV – Lkw
4 Diskussion
4.1 Vergleich der Ergebnisse
4.2 Beantwortung der Forschungsfrage
5 Fazit
Diese Arbeit untersucht, wie sich die Methoden Life Cycle Analysis (LCA) und Energy Return on Investment (EROI) konzeptionell vergleichen und ergänzen lassen, um eine präzisere Bewertung nachhaltiger Energiegewinnung zu ermöglichen. Dabei wird insbesondere auf die Herausforderungen der Systemabgrenzung und die Vergleichbarkeit von Ergebnissen eingegangen, wobei ein praktisches Fallbeispiel im Straßengüterverkehr die theoretischen Ausführungen untermauert.
3.3 Input – Output – Ansatz bei Energy Return on Investment
Der Energy Return on Investment wurde spezifisch für den Energiesektor entwickelt, um das Verhältnis zwischen für die Energiegewinnung eingesetzter und dabei gewonnener Energie zu betrachten. Es handelt sich somit um eine Input – Output – Betrachtung, welche den Vergleich der Energieeffizienz unterschiedlicher Energietechnologien ermöglichen soll (Chiriboga et al. 2020).
Die Herausforderung bei dem EROI besteht allerdings darin, die Systemgrenzen zu definieren. Je nach Wahl der Systemgrenze und der damit verbundenen Methodik können unterschiedliche EROI – Ergebnisse resultieren. Aus diesem Grund muss vorab für die Berechnung des EROI eine Systemgrenze festgelegt werden, um eine konsistente Anwendung der gewählten Methode zu ermöglichen (Mulder & Hagens 2008).
Dabei werden folgende Daten berücksichtigt:
x Primär – Inputs (Energie und Nichtenergie – Inputs)
x Energieverbrauch der Technologie bis zur Bereitstellung der Energie am Verbrauchsort
x Externalitäten
x Nichtenergie – Outputs
Wie bereits erklärt, werden sämtliche Energie- und Stoffströme in Energieeinheiten (z. B. kWh) bewertet (Mulder & Hagens 2008), wobei keine Betrachtung der qualitativen Komponente einer Energietechnologie ersichtlich ist. So hat beispielsweise eine kWh – Kohleenergie für die Gesamtgesellschaft einen weniger qualitativen Nutzwert als eine kWh – Elektrizität. Dies ergibt sich aus dem Preisunterschied und der Tatsache, dass Kohle für die Produktion elektrischer Energie genutzt wird (Mulder & Hagens 2008).
1 Einleitung: Diese Einleitung stellt die Motivation dar, nachhaltige Energiegewinnung zu bewerten, und leitet daraus basierend auf der Literaturrecherche die Forschungsfrage und die Ziele dieser Arbeit ab.
2 Theoretische Grundlagen der Methoden: Hier werden die beiden Methoden LCA und EROI theoretisch eingeführt, ihre Begriffskontexte erläutert und die grundlegenden mathematischen Hintergründe skizziert.
3 Vergleich von Life Cycle Analysis und Energy Return on Investment: Dieses Kapitel vergleicht beide Methoden konzeptionell über ihren jeweiligen Input-Output-Ansatz und wendet sie exemplarisch auf ein Fallbeispiel zur Antriebstechnologie im Straßengüterverkehr an.
4 Diskussion: Die Ergebnisse aus dem Fallbeispiel werden hier kritisch reflektiert und die Forschungsfrage im Hinblick auf eine mögliche methodische Kombination zur verbesserten Umweltbewertung beantwortet.
5 Fazit: Das Fazit fasst die Erkenntnisse zusammen, bewertet die Eignung der Methoden im Kontext der Nachhaltigkeitsbewertung und gibt einen Ausblick auf notwendige Entwicklungen in der Forschung.
Life Cycle Analysis, LCA, Energy Return on Investment, EROI, Energiegewinnung, Nachhaltigkeit, Umweltbilanz, Antriebstechnologie, Straßengüterverkehr, Input-Output-Analyse, Systemgrenzen, Energieeffizienz, Treibhausgasemissionen, Strommix, Nachhaltigkeitsmanagement
Die Arbeit untersucht zwei wissenschaftliche Methoden zur Bewertung der Effizienz und der ökologischen Auswirkungen von Energietechnologien: die Life Cycle Analysis und den Energy Return on Investment.
Zentral sind der konzeptionelle Vergleich zwischen LCA und EROI sowie die praktische Anwendung dieser Methoden bei der Analyse klimarelevanter Auswirkungen von Diesel-Lkw und batterieelektrischen Lkw (BEV).
Das Ziel ist es, zu analysieren, wie sich beide Methoden gegenseitig ergänzen können, um eine fehlerfreie bzw. fundierte Bewertung nachhaltiger Energiegewinnungskonzepte zu ermöglichen.
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse für den konzeptionellen Vergleich sowie auf einer quantitativen Untersuchung im Rahmen eines Fallbeispiels, bei dem Sekundärdaten für eigene Berechnungen genutzt werden.
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen, den konzeptionellen Vergleich, die Durchführung einer detaillierten LCA und EROI-Berechnung für den Straßengüterverkehr sowie die anschließende kritische Diskussion.
Wesentliche Begriffe sind Life Cycle Analysis, EROI, Nachhaltigkeitsbewertung, Antriebstechnologie, Systemgrenzen und Input-Output-Analyse.
Da die LCA qualitativ und quantitativ sehr umfassend ist, der EROI jedoch eine klare Effizienzkennzahl bietet, könnte eine Kombination die Entscheidungsfindung in der Energiepolitik verbessern, sofern eine Normierung des EROI erfolgt.
Die Untersuchung zeigt, dass der batterieelektrische Lkw hinsichtlich externer Kosten und Energieeffizienz deutlich besser abschneiden kann als ein effizienter Diesel-Lkw, wobei dies stark von den Annahmen zur Nutzung und zum Strommix abhängt.
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