Umweltbilanzen: Herstellung

Die Herstellung eines Fahrzeugs liefert einen relevanten Beitrag zu seiner Umweltbilanz. Für Verbrennungsfahrzeuge liegt dieser beim Treibhauseffekt bei etwa 15 % der Gesamtbilanz, bei Elektrofahrzeugen ist er in der Regel deutlich höher. Hier fällt zwar der Verbrennungsmotor, das Schaltgetriebe und die Abgasnachbehandlung weg, dafür kommt ein Elektromotor und eine Traktionsbatterie hinzu. Der Herstellungsanteil hängt dann stark von der Batteriegröße ab - für ein mittleres Fahrzeug (Reichweite etwa 100 km, betrieben mit konventionellem Strom) liegt er mit etwa 30 % doppelt so hoch wie beim Verbrenner.

Der wichtigste Parameter für die herstellungsbedingten Umweltwirkungen eines Fahrzeugs ist seine Größe, weil ein Großteil der Wirkungen proportional zum Materialeinsatz ist. Bei Elektroautos ist die Batterie jedoch ebenfalls ein entscheidender Faktor. Heute werden überwiegend Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Sie zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus und unterliegen keinem Memory-Effekt - ihre Kapazität bleibt also auch bei Teilentladungen erhalten.

Bei aktuellen Elektroautos ist die Batterie für fast die Hälfte der herstellungsbedingten Umweltwirkungen verantwortlich. Dies liegt auch daran, dass die Lebensdauer aktueller Batterien heutzutage in der Regel unter derjenigen der Fahrzeuge liegt (die Garantien der Fahrzeughersteller erstrecken sich aktuell im Mittel auf etwa 100'000 km). Für die gegenwärtige Betrachtung nehmen wir daher an, dass bei jedem zweiten Fahrzeug die Batterie einmal ausgewechselt werden muss.

Ein Blick in die Zukunft

Bisher wurden Lithium-Ionen-Batterien vor allem im Bereich der Consumer-Elektronik (Handys, Notebooks etc.) verwendet. Ihr Einsatz in Automobilen stellt zum Teil stark veränderte und gesteigerte Anforderungen, vor allem im Bezug auf Langlebigkeit und Sicherheit bei Unfällen. Auf dem Gebiet der Batterieentwicklung gibt es derzeit zahlreiche Forschungsaktivitäten, deren hauptsächliche Ziele die Erhöhung der Energiedichte, die Verbesserung der Temperaturstabilität und die Verlängerung der Lebensdauer sind. Für Batterien im Jahr 2030 werden daher in UMBReLA deutliche Fortschritte unterstellt, die dazu führen. dass sich die herstellungsbedingten Umweltwirkungen von E-Mobilen denen von konventionellen Fahrzeugen immer weiter annähern (siehe Abbildung).

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Herstellungsbedingte Treibhausgasemissionen, aktuell sowie für drei verschiedene Szenarien des Jahres 2030 (IFEU 2011)

Darüber hinaus spielt es eine Rolle, ob Technologien des Fahrzeugleichtbaus eingesetzt werden. Beim Materialleichtbau substituiert ein Leichtbauwerkstoff (z.B. Aluminium) einen gewissen Stahlanteil. Dadurch steigen zwar die herstellungsbedingten Umweltwirkungen (da die Produktion von Aluminium energieintensiver als die von Stahl ist), dies wird jedoch durch Energieeinsparungen beim Betrieb der Fahrzeuge wieder ausgeglichen. Über den gesamten Lebensweg gesehen werden dadurch Treibhausgase eingespart. Im moderaten und innovativen Szenario für 2030 geht UMBReLA von erhöhtem Aluminium-Leichtbau aus (siehe Abbildung). Zukünftig könnten zudem Carbonfasern eine wichtige Rolle im automobilen Leichtbau spielen, da ihr Potential zur Gewichtsreduktion sehr hoch ist (bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit) und sich gute Recyclingmöglichkeiten abzeichnen. Hier ist jedoch noch viel Entwicklungsarbeit erforderlich.

Zusätzlich gibt es weitere Leichtbaumöglichkeiten, die auf eine Minderung des Materialeinsatzes im Fahrzeug abzielen.