Cradle-to-Grave-Lebenszyklus-analyse im Mobilitätssektor
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FVV PRIME MOVERS. TECHNOLOGIES.
Cradle-to-Grave-Lebenszyklus-
analyse im Mobilitätssektor
Metastudie zur CO2-Bilanz alternativer Fahrzeugantriebe
© 2020 FVV – Frankfurt am Main
›Well-to-Tank‹
Erzeugung,
Verarbeitung und
Bereitstellung der
Antriebsenergie.
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FVV PRIME MOVERS. TECHNOLOGIES.
Cradle-to-Grave-Lebenszyklus
analyse im Mobilitätssektor
Metastudie zur CO2-Bilanz alternativer Fahrzeugantriebe
AUTOREN
Dr. David Bothe und Theresa Steinfort
Frontier Economics Ltd.
www.frontier-economics.com
4 | VORWORT
PROF. DR.-ING. DIPL.-ING.
PETER GUTZMER DIETMAR GOERICKE
Vorsitzender Geschäftsführer
FVV FVV
Was ist umweltfreundlicher: Einen alten, aber funktionsfähigen Kühlschrank mit
etwas höherem Stromverbrauch noch ein, zwei Jahre zu behalten oder ihn ge-
gen einen neuen Kühlschrank der höchsten Effizienzklasse einzutauschen?
Bereits eine scheinbar so banale Frage lässt sich eindeutig nur mit Hilfe einer
Lebenszyklusanalyse beantworten, die alle Energie- und Stoffströme in der
gesamten Wertschöpfungskette berücksichtigt, von der Gewinnung der Rohstof-
fe über die Produktion der Komponenten, die Montage, den Betriebszeitraum als
auch das Ende des Produktlebens. Schon bei einem Kühlschrank ist das eine
reichlich komplexe Angelegenheit. Geht es um einen Pkw mit mehreren Tau-
send Komponenten, betrieben mit Energieträgern, die auf großen Anlagen her-
gestellt und über aufwändige Infrastrukturen vertrieben werden, steigt die Kom-
plexität einer Lebenszyklusanalyse erheblich. Schon kleine Veränderungen der
Randbedingungen, etwa des für die Produktion der Fahrzeuge oder der Energie-
träger zugrunde gelegten Energiemix, können zu erheblichen Schwankungen
der Ergebnisse führen.
Dennoch: Wenn wir klimaneutrale Antriebe und Energieträger für den Straßen-
verkehr erforschen, entwickeln und auf die Straße bringen wollen, ist es nicht
sinnvoll, allein auf die Emissionen in der Betriebsphase zu schauen; es gilt, alle
Aspekte des Lebenszyklus zu betrachten. Denn CO2, das durch die Produktion
von Fahrzeugen, Anlagen oder Infrastrukturen in die Atmosphäre gelangt, ver-
bleibt dort länger als die Nutzungsphase andauert. Es belastet dadurch das
globale CO2-Budget, das uns noch zur Verfügung steht, um die Klimaziele von
Paris zu erreichen. Dass die Lebenszyklusanalyse daher ein grundsätzlich sinn-
volles Vorgehen darstellt, ist mittlerweile in weiten Kreisen von Politik und Wirt-
schaft Konsens. Das EU-Parlament hat die EU-Kommission sogar dazu aufgefor-
dert, bis zur Mitte des Jahrzehnts Ideen für eine Regulierung des Pkw-Sektors
auf Basis von Lebenszyklusanalysen vorzulegen. Wie also ist der Spagat zwi-
schen vermuteter Ungenauigkeit einzelner Analysen und der generellen Sinn-
haftigkeit der Lebenszyklusanalyse zu lösen?
VORWORT | 5 Die FVV hat sich dafür entschieden, im ersten Schritt die vorliegende Metastudie zu existierenden Lebenszyklusanalysen in Auftrag zu geben. Dafür haben die Experten von Frontier Economics mehr als 80 Studien ausgewertet. Da nahezu alle Studien mit mehreren Szenarien arbeiten, sind insgesamt 430 Konstellatio- nen eingeflossen, die unzähligen Arbeitsstunden wissenschaftlich ausgebildeter Experten entsprechen. Man könnte auch von „wissenschaftlicher Schwarm- intelligenz“ sprechen. Die Metaanalyse bestätigt zunächst die Vermutung, dass die Ergebnisse stark di- vergieren. Betrachtet man jedoch nur jene Bandbreite, die 50 % aller Studien um den Median abdeckt, ergeben sich relativ enge Streubänder. Sie ermöglichen es, unterschiedliche Antriebe und Energieträger zu vergleichen. Dabei zeigt sich: Während in Einzelbetrachtungen oft die eine Antriebstechnologie gegen die andere gewinnt, überlappen sich die Ergebnisse in der Metaanalyse so stark, dass bereits bei aktuellem Energiemix batterieelektrische Pkw und Dieselfahr- zeuge in etwa auf Augenhöhe sind. Nimmt man nur jene Szenarien, in denen in der Betriebsphase ausschließlich regenerativ erzeugte Energieträger – E-Kraft- stoffe, Grünstrom und grüner Wasserstoff eingesetzt werden – so schlägt das Pendel zugunsten des mit E-Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotors aus. Eine weitere wichtige Erkenntnis aus der Metastudie: Fast durchgehend werden die notwendigen Investitionen in die Energie-Infrastruktur nicht berücksichtigt. Ebenso finden die am Markt erfolgreichen Plug-in-Hybridantriebe nur selten Eingang in Lebenszyklusanalysen. Es gibt also noch viel zu tun, damit die Lebenszyklusanalyse zu einem Standard- werkzeug in der Bewertung künftiger Antriebe und Energieträger werden kann. Voreilige Schnellschüsse, die sich auf die Ergebnisse einzelner Studien stützen, sind daher nicht ratsam. Wir wünschen Ihnen eine spannende Lektüre und freuen uns, wenn Sie mit uns über die Ergebnisse diskutieren! Frankfurt am Main | im Juni 2020
6 | INHALT
SEITE 8–15 SEITE 16–27
Kurzüberblick Motivation und Herangehensweise
Klimaschutz im Mobilitätssektor erfordert 8 Bei globalen Herausforderungen müssen wir 17
einen umfassenden, nachhaltigen Ansatz über nationale und branchenspezifische Ziele
hinausblicken und das große Ganze betrach
ten
Unser Ziel bestand darin, eine umfassende 18
Analyse des Lebenszyklus von Antriebs
technologien durchzuführen
Für eine nachhaltige Technologieauswahl 20
braucht es eine umfassende branchen
übergreifende, globale und intertemporale
Lebenszyklusanalyse
Der Datenbestand ist zwar groß, Schlüssel 24
informationen fehlen jedoch immer noch
Keine der betrachteten Studien deckt alle 25
relevanten Aspekte im Detail ab
Vergleichbarkeit und Vollständigkeit bleiben 26
eine zentrale Herausforderung
INHALT | 7
SEITE 28–41 SEITE 42–49
Ergebnisse Schlussfolgerungen
Aus Sicht des Klimaschutzes liegt keine der 28 Technologieoffene und zielorientierte Ansätze 42
Technologien klar an der Spitze in der Klimapolitik sorgen für eine effektive Re
duzierung der CO2-Emissionen
Emissionen treten bei den verschiedenen 31
Antriebstechnologien in unterschiedlichen Einmalige Fahrzeugemissionen in Kombination 43
Lebenszyklusphasen auf mit einer langen Lebensdauer erfordern eine
besondere Berücksichtigung der zeitlichen
Die CO2-Emissionen hängen stark vom 41 Dimension
Einzelfall und den spezifischen
Rahmenbedingungen ab Branchenspezifische Ziele schaffen Anreize, 46
Emissionen zu verlagern statt diese zu
reduzieren
Klimapolitik erfordert stets einen klaren Blick 49
auf das große Ganze
Literatur 50
Abbildungsverzeichnis 56
Disclaimer, Impressum 58
8 | KURZÜBERBLICK
Die Studie im Kurzüberblick
»Klimaschutz im Mobilitätssektor erfordert einen umfassenden, nachhaltigen
Ansatz.«
Mit dem Pariser Abkommen haben sich die Euro Dieses Ziel wurde von der Bundesregierung in
päische Union und Deutschland ehrgeizige Klima- branchenspezifische Ziele für die Bereiche Ener
schutzziele gesetzt, die eine Reduzierung der jähr gie, Gebäude, Verkehr, Industrie, Land- und Forst
lichen CO2-Emissionen in allen energieverbrau- wirtschaft sowie Landnutzung untergliedert1. So ist
chenden Sektoren vorsehen. Um dieses Budgetziel beispielsweise das Emissionsbudget im Verkehrs
greif- und messbar zu machen, haben die Europäi sektor für 2030 um 40 % niedriger als 1990. Trotz
sche Union und Deutschland das Budget in Jahres- der Bemühungen, antriebsspezifische CO2-
ziele eingeteilt, d. h. das verbleibende CO2-Budget Emissionen zu reduzieren (z. B. durch den Einsatz
wurde auf die kommenden Jahre verteilt, wobei in effizienterer Motoren), lässt sich in diesem Bereich
jedem Jahr ein bestimmtes Jahresbudget zur Ver nach wie vor keine Senkung der jährlichen
fügung steht. Das Jahresbudget der EU für 2050 ist Emissionen beobachten. Dies hängt damit
dabei um 80-95 % kleiner als das für 1990. zusammen, dass die spezifischen Emissionsein
sparungen durch den steigenden Mobilitätsbedarf
Deutschland hat sich außerdem ein Zwischenziel mehr als aufgewogen werden (siehe Abbildung 1).
für 2030 gesetzt. Bis dahin muss das Jahresbudget
55 % unter dem von 1990 liegen. Die stagnierenden Emissionen im Verkehrssektor
haben eine intensive politische Diskussion über
mögliche Konzepte und Technologien zur Errei
chung des branchenspezifischen Ziels für 2030
ausgelöst. Hierbei werden jedoch die CO2-
Emissionen von T echnologien in anderen Branchen,
Ländern oder Jahren oft vernachlässigt. Ange
sichts der globalen Herausforderung des Klima
wandels müssen die Emissionen jedoch umfassend
über den gesamten Lebenszyklus betrachtet wer
den, um ihre tatsächlichen Klimaauswirkungen
beurteilen zu können.
Abblidung 1: Stagnierende Emissionen im Verkehrssektor
1 Die Zuordnung der Emissionen zu den einzelnen Sektoren erfolgt nach dem Quellenprinzip, d. h. die Emissionen werden dem
„produzierenden“ Sektor zugeordnet und nicht demjenigen, in dem das Produkt verwendet wird.
KURZÜBERBLICK | 9
»Bei globalen Herausforderungen müssen wir über nationale und branchen
spezifische Ziele hinausblicken und das große Ganze betrachten.«
Die Unterteilung der globalen Zielsetzungen in spezi- elektrischer Antrieb) als auch im Hinblick auf die Art
fischere Ziele auf nationaler und sektoraler Ebene der verwendeten Energiequellen (elektrisch, flüssig,
mag aus politischer Sicht ein sinnvoller Weg sein, gasförmig). In zahlreichen Studien wurde versucht,
da Meilensteine klar und messbar definiert werden. die Klimawirkung von Technologien über den gesam
Allerdings wird so auch das Denken innerhalb geo ten Lebenszyklus zu analysieren. Aufgrund unter
graphischer oder sektoraler Grenzen gefördert, was schiedlicher Schwerpunktsetzungen und Detailgrade
die Bemühungen, Klimaschutzziele kosteneffizient bleibt es jedoch schwierig, daraus einen umfassen
oder im Extremfall überhaupt zu e rreichen, gefähr den Überblick abzuleiten.
den kann.
Das Ziel der vorliegenden Studie besteht daher
Ausgehend von den vorstehenden Ausführungen hat darin, verfügbare internationale Arbeiten und deren
sich hinsichtlich der Klimaschutzziele im Verkehrs- Ergebnisse zu untersuchen und dabei in einer
sektor eine intensive energiepolitische Debatte um Metaanalyse gleichzeitig „weiße Flecken“ zur
Konzepte und Technologien entfacht – sowohl hin Klimawirkung verschiedener Antriebstechnologien
sichtlich der Antriebsart (Verbrennungsmotor oder über den gesamten Lebenszyklus aufzuzeigen.
»Jährliche, nationale oder branchenspezifische Ansätze sind keine gute Basis,
um die globale Herausforderung der Klimaerwärmung zu meistern.«
Die Klimaschutzpolitik ist eine direkte Folge der lich, an welchem geographischen Ort die
Erkenntnisse aus dem IPCC-Bericht. Hier kam man Emissionen verursacht werden.
zu dem Schluss, dass nur noch ein Restbudget von • Die Klimawirkung von CO2 ist nicht zeit
420 bis 580 Gt CO2-Äq verbleibt, um den weiteren abhängig. Um die globale Erwärmung auf
globalen Temperaturanstieg auf 1,5 °C zu begren maximal 1,5 oder 2 °C zu begrenzen, darf
zen (siehe Abbildung 2). Daher ist zu beachten, weltweit nur noch eine bestimmte Menge an
dass sämtliche technologischen Entscheidungen Treibhausgasen freigesetzt werden (d. h. ein
immer vor dem Hintergrund betrachtet werden globales CO2-Restbudget). Dies bedeutet,
müssen, wie wirksam sie für eine effiziente Ver dass alle Emissionen relevant sind – unab
wendung dieses Restbudgets sind. hängig davon, wann sie ausgestoßen werden.
Dies erfordert eine Systemanalyse auf Grundlage Viele Maßnahmen zum Klimaschutz haben jedoch
einer branchenübergreifenden, globalen und zeit eine zeitliche, geographische und/oder sektorale
lich unbegrenzten Ebene: Begrenzung (siehe Abbildung 3): So gelten EU-
Flottenziele beispielsweise nur innerhalb der Euro
• I n allen Branchen gilt es, Emissionen zu päischen Union. National festgelegte Maßnahmen
verringern. Um einen umfassenden Vergleich haben in der Regel einen noch engeren Anwen
der verschiedenen Technologien sicherzustel dungsbereich. Darüber hinaus konzentrieren sich
len, sollten alle Emissionen, die ein Fahrzeug die EU-Flottenziele nur auf ein ganz bestimmtes
in anderen Sektoren verursacht, dem betref Stadium im Lebenszyklus, d. h. die Fahrzeug
fenden Fahrzeug zugerechnet werden. nutzung. Die Fahrzeugemissionen im Energie- und
•
Die Auswirkungen auf das Klima sind glo- Industriesektor werden in diesem Zusammenhang
bal. Für den Treibhauseffekt ist es unerheb nicht berücksichtigt.
10 | KURZÜBERBLICK
Abbildung 2: Das globale Budget für CO2-Äq ist begrenzt Abbildung 3: Regierungen setzen das Budget in nationale
Jahresziele um
»Für eine nachhaltige Technologieauswahl braucht es eine umfassende
branchenübergreifende, globale und intertemporale Lebenszyklusanalyse.«
Um Technologien im Hinblick auf Klima- und Nach
haltigkeitsaspekte sinnvoll bewerten zu können,
müssen alle direkten und indirekten Auswirkungen
auf allen vor- und nachgelagerten Stufen der Wert
schöpfungskette berücksichtigt werden: Die Pers
pektive muss erweitert werden, um eine umfassen
de Lebenszyklusanalyse für alle Lebensphasen
eines Produkts zu gewährleisten.
Bei einer Beschränkung auf einen bestimmten
Abschnitt des Lebenszyklus (wie z. B. die Nutzungs
phase eines Fahrzeugs) kann es dazu kommen,
dass auch solche Technologien möglicherweise gut
abschneiden, die in einer Gesamtbetrachtung keine
Emissionseinsparungen bewirken. Dies hängt damit
zusammen, dass die Emissionen innerhalb der
engen sektorspezifischen, geografischen und zeitli
chen Perspektive geringer ausfallen.
Vor diesem Hintergrund führt kein Weg an einer
umfassenden Analyse vorbei, die alle Emissionen
über den gesamten Lebenszyklus einer Technolo
gie e
rfasst (siehe Abbildung 4). Abbildung 4: Phasen des Lebenszyklus
KURZÜBERBLICK | 11
Neben Die einzelnen Lebenszyklusabschnitte lassen sich
• der reinen Nutzung des Fahrzeugs nahezu beliebig festlegen. Das bedeutet einerseits,
(Tank-to-Wheel) dass verlässliche Aussagen zu den Vorteilen einzel
ner Antriebsoptionen hinsichtlich der Klimaschutz
gehören hierzu insbesondere: ziele ohne Berücksichtigung der oben dargestellten
• die Herstellung des Fahrzeugs komplexen Wechselwirkungen nicht möglich sind.
(Cradle-to-Gate) Umgekehrt stoßen Forscher an pragmatische Gren
• die Bereitstellung der Antriebsenergie zen und versuchen möglicherweise, die umfangrei
(Well-to-Tank) chen Effekte zumindest auf aggregierter Ebene zu
• der Aufbau und Betrieb der notwendigen betrachten.
Infrastruktur (Infrastruktur)
• das Recycling des Fahrzeugs zur Rückgewin
nung von Rohstoffen (End-of-Life)
»Der Datenbestand ist zwar groß, Schlüsselinformationen fehlen jedoch noch.«
Für diese Metaanalyse haben wir mehr als 80 Auch die Vergleichbarkeit bleibt nach wie vor eine
Studien gesichtet und überprüft, die sich mit den große Herausforderung: Im individuellen Straßen
CO2-Emissionen von Fahrzeugen und Antrieben verkehr gibt es unzählige Anwendungsfälle – und
über den gesamten oder Teile des Lebenszyklus jeder zugrunde liegende Parameter wirkt sich auf
beschäftigen. die Gesamtemissionswirkung eines Fahrzeugs aus.
Zu den Parametern gehören die Laufleistung, die
Trotz des großen Datenbestands lässt sich festhal Nutzungshäufigkeit, die Fahrzeuggröße sowie die
ten, dass einige wichtige Informationen noch im- Beladung. Der klimatische Fußabdruck eines Nutz
mer fehlen: Während Lebenszyklusphasen wie die fahrzeugs mit einer jährlichen Fahrleistung von
Fahrzeugherstellung und -nutzung in den meisten mehr als 50.000 km ist folglich nicht vergleichbar
Studien abgedeckt werden, werden die Emissionen mit dem Fußabdruck eines Pendlerfahrzeugs, mit
am Ende des Lebenszyklus sehr viel seltener the dem täglich nur eine begrenzte Strecke zurückge
matisiert. Zudem geht fast keine der untersuchten legt wird. Anwendungsfälle und ihre jeweiligen
Studien auf den notwendigen Ausbau der Infra Emissionen werden auch durch Faktoren wie Kli
struktur und die damit verbundenen Emissionen maregion und Topologie beeinflusst.
ein. Antriebstechnologien von batteriebetriebenen
Elektrofahrzeugen (BEVs) und Diesel- oder Benzin
fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren (ICEVs) wer
den zudem in den meisten Studien behandelt, ande
re Technologien (wie Fahrzeuge, die mit Erdgas,
Wasserstoff oder E-Kraftstoffen aus erneuerbaren
Energien betrieben werden, z. B. Brennstoffzelle
nelektrofahrzeuge (FCEVs) oder ICEVs) werden
jedoch nur in Ausnahmefällen b eschrieben. Angesichts der enormen Anzahl an
unterschiedlichen Anwendungsfäl-
len können die Ergebnisse einzelner
Studien daher nur in begrenztem
Maß verallgemeinert werden.12 | KURZÜBERBLICK ZUSAMMENFASSUNG
Bei einem Vergleich verschiedener Technologien in Anzahl an Studien werden auch andere, gängige
den Studien ist zu beachten, dass das Ergebnis Anwendungsfälle mit anderen Fahrzeuggrößen
immer auf dem konkreten Anwendungsfall und den oder Fahrverhalten betrachtet. Daher können Er
jeweils zugrunde liegenden Parametern basiert. Die kenntnisse aus den einzelnen Studien nur bedingt
meisten Studien beziehen sich auf einen generi verallgemeinert werden.
schen Anwendungsfall. In einer relativ kleinen
»Aus Sicht des Klimaschutzes liegt keine der Technologien klar an der Spitze. Die
CO2-Emissionen treten vielmehr in unterschiedlichen Phasen des Lebenszyklus auf.«
In den vorliegenden Studien zeigt sich hinsichtlich bieten BEVs tendenziell Vorteile bei den Well-
der Gesamt-CO2-Emissionen ein sehr heterogenes to-Wheel-Emissionen.
Bild, bedingt durch die verschiedenen alternativen
Antriebsmöglichkeiten im Verkehrssektor. Folglich ergibt sich die geeignetste Technologie aus
Abbildung 5 zeigt eine zusammenfassende Dar individuellen Annahmen und spezifischen Rah
stellung der Ergebnisse für die am häufigsten un menbedingungen. Ein klarer Trend zeichnet sich
tersuchten Technologien in verschiedenen Lebens hierbei nicht ab.
zyklusphasen: BEVs, die ihren Ladestrom aus dem
vor Ort verfügbaren Stromnetz beziehen; BEVs, die Es gibt aber Hinweise darauf, wie in Zukunft alle
ihren Strom zu 100 % aus erneuerbaren Quellen Technologien ihre Emissionsbelastung deutlich
beziehen; ICEVs, die mit Diesel und Benzin oder mit reduzieren und sogar klimaneutral werden können.
einem erneuerbaren E-Kraftstoff aus Strom betrie Dies ist möglich, wenn „grüne“ Antriebsenergie
ben werden; und FCEVs, die mit Wasserstoff (H₂) eingesetzt wird, d. h. Ladestrom, H₂ und E-Kraft
betrieben werden, der aus einem Mix von Quellen stoffe stammen aus erneuerbaren Quellen.
wie Erdgas sowie regenerativem Strom mittels
Elektrolyse stammt.
Die Forschungslücken
Insgesamt liegt keine Technologie klar an der u mfassen sowohl Lebens
Spitze. Lebenszyklusanalysen belegen, dass die zyklusphasen als auch
CO2-Emissionen bei vielen verfügbaren Antriebs Technologieoptionen.
technologien ähnlich sind. Die sehr große Schwan-
kungsbreite der Ergebnisse ist jedoch sowohl durch
die Unsicherheiten als auch durch die unterschied Im Rahmen unserer Metaanalyse wurden jedoch
lichen Anwendungsfälle bedingt. auch einige verbleibende Forschungslücken bzw.
weiße Flecken aufgedeckt:
Die Emissionen fallen in den verschiedenen
Lebenszyklusabschnitten der jeweiligen Technolo • Nur wenige Studien gehen im Detail auf die
gien sehr unterschiedlich aus. Die Fahrzeugherstel Emissionen am Ende der Lebensdauer ein.
lung und die Well-to-Wheel-Emissionen (d. h. die Eine genauere Schätzung der CO2-Bilanz
Gewinnung der Antriebsenergie und die Fahrzeug wäre jedoch vor allem insofern interessant,
nutzung) machen den größten Anteil der Emissio als die Wirkungsrichtung am Ende des Le
nen aus. Die Fahrzeugherstellung schlägt bei BEVs benszyklus in beide Richtungen gehen kann
und FCEVs in allen Studien stärker zu Buche als bei – nämlich sowohl in Richtung Emissionen als
Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Allerdings auch in Richtung Emissionseinsparungen.KURZÜBERBLICK | 13 Abbildung 5: Basierend auf der CO2-Lebenszyklusanalyse geht keine der Technologien als klarer Sieger hervor Anmerkung: Um eine grobe Vergleichbarkeit zu gewährleisten, wurden die Studienergebnisse auf eine maximale Laufleistung von 150.000 km skaliert.
14 | KURZÜBERBLICK
• In keiner der Studien werden die Emissionen vernachlässigt werden und erfordern eine
der Energieinfrastruktur in der Lebenszyk weitere Analyse.
lusanalyse eines Fahrzeugs berücksichtigt. • Die Abdeckung aller verfügbaren technolo
Nach Analyse einiger spezifischer Studien gischen Optionen in den untersuchten Studi-
kamen wir jedoch zu dem Schluss, dass die en ist relativ unausgewogen: Es werden im
Infrastrukturemissionen durchaus einen An Allgemeinen nicht alle Arten von E-Kraftstof
teil von fast 10 %2 der gesamten Fahrzeuge fen behandelt und auch FCEVs und kombi
missionen ausmachen können. Dementspre nierte Antriebe wie Hybride werden nur sel
chend dürfen diese Emissionen nicht ten untersucht.
»Technologieoffene und zielorientierte Ansätze in der Klimapolitik können für
eine effektive Reduzierung der CO2-Emissionen sorgen.«
Bisher haben wir Folgendes diskutiert: Empfehlungen zu:
• Klimapolitische Entscheidungen zu einzelnen •
Aufgrund unvollständiger Informationen ist
Technologien müssen zunächst auf einer ein zielgerichteter und technologieneutraler
umfassenden Analyse basieren, um nachhal Ansatz in der Politik erforderlich: Viele Para
tige Technologien sicherzustellen (siehe Kapi- meter hängen von individuellen Anwendungs
tel 2 Motivation und Herangehensweise, Ab fällen ab und sind daher von Natur aus nicht
schnitt „Für eine nachhaltige geeignet für eine zentrale Entscheidungs
Technologieauswahl braucht es eine umfas findung. Darüber hinaus ist davon auszuge
sende branchenübergreifende, globale und hen, dass sich viele Technologien, das
intertemporale Lebenszyklusanalyse“). Mobilitätsverhalten und weitere Rahmenbe
• Ein umfassender Datenbestand liegt bislang dingungen in Zukunft ändern und viele Ent
leider noch nicht vor (siehe Kapitel 2 Motivati wicklungen unvorhersehbar bleiben werden.
on und Ansatz, Abschnitt „Der Datenbestand Entsprechend birgt jede technologiebezogene
ist zwar groß, Schlüsselinformationen fehlen Entscheidung heute ein erhebliches Risiko,
jedoch immer noch“). sich in Zukunft als falsch zu erweisen. Die
• Basierend auf den vorliegenden Erkenntnissen wichtigste Empfehlung an die Politik lautet
deutet sich an, dass es keine eindeutig über daher, eine technologieoffene Gestaltung zu
legene Technologie gibt. Vielmehr hängen die verfolgen.
relativen Vorteile der Antriebstechnologien •
Einmalige Fahrzeugemissionen in Verbin-
von sehr individuellen Umständen ab (siehe dung mit einer langen Lebensdauer erfor-
Kapitel 3 Ergebnisse. dern eine besondere Berücksichtigung der
zeitlichen Dimensionen: Politische Anstren
Dennoch muss sich die Klimapolitik jetzt der gungen zur Erreichung spezifischer Ziele (wie
Herausforderung der globalen Erwärmung stellen. das 2030-Ziel für den deutschen Verkehrssek
Die k ombinierten Ergebnisse der überprüften Studi tor) können – bei begrenzter zeitlicher Pers
en lassen – trotz der genannten Einschränkungen pektive – dazu führen, dass das Restbudget
– einige erste Schlussfolgerungen zu politischen für Emissionen in die Atmosphäre insgesamt
2 Konservativ gehen wir von einem Anteil zwischen 5 und 8 % aus.KURZÜBERBLICK | 15
überschritten wird (siehe Abbildung 6). Dies Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass ein
kann insbesondere dann der Fall sein, wenn technologieoffener Ansatz verfolgt werden muss,
für eine Reduzierung der jährlichen Verkehr der stets das Gesamtbild im Blick behält.
semissionen (z. B. Tank-to-Wheel) hohe ein
malige Emissionen in den Vorjahren (z. B.
Emissionen beim Fahrzeugbau) erforderlich
werden. Das Beispiel in Kapitel 4 Schluss
folgerungen verdeutlicht die Relevanz der
zeitlichen Dimension und der Einhaltung des
Emissionsbudgets für die Erreichung der
Klimaziele.
• Bei sektoralen Zielen besteht das Risiko,
dass diese eher zu einer Verschiebung von
Emissionen führen als zu einer tatsächlichen
Reduzierung. Die Beispielberechnung zeigt,
wie sich eine politische Maßnahme – ideal für
die Verringerung der jährlichen Emissionen im
Verkehrssektor – negativ auf den Industrie-
und Stromsektor auswirken kann. Daran wird
die Wichtigkeit einer branchenübergreifenden
Perspektive sowie der zeitlichen Dimension Abbildung 6: Die zeitliche Dimension ist bei großen einmali
deutlich. gen Emissionen ein entscheidender Faktor16 | MOTIVATION
Motivation
Auf der Grundlage des Pariser Klimaschutzab rzielte Effizienzsteigerungen durch den kontinuier
e
kommens haben sich Deutschland und die Europäi lich wachsenden Mobilitätsbedarf nahezu aufge
sche Union das ehrgeizige Ziel gesetzt, die Treib wogen (siehe Abbildung 7). Die Mobilität hat zum
hausgasemissionen (CO2-Äq, CO2) bis 2050 um Wirtschaftswachstum in vielen Sektoren beige
80-95 % gegenüber 1990 zu reduzieren. Dement tragen bzw. wurde von diesem Wachstum beflügelt.
sprechend sieht der Klimaschutzplan 2050 der Das spiegelt sich auch in der aktuell zunehmenden
Bundesregierung ein Zwischenziel für 2030 vor. Bis Nutzung von Mobilitätslösungen in absoluten
dahin sollen die CO2-Emissionen mindestens 55 % Zahlen wider. Dies erklärt auch, warum die
unter dem Niveau von 1990 liegen. Dieses Ziel wur CO2-Emissionen des Verkehrssektors im Vergleich
de in Einzelziele für die Sektoren Energie, Gebäude, zu den Werten von 1990 in absoluten Zahlen nicht
Verkehr, Industrie, Land- und Forstwirtschaft sowie zurückgegangen sind (siehe Abbildung 7 linke
Landnutzung aufgeschlüsselt3. Grafik). Angesichts dieses historischen Trends er
scheint das von der Bundesregierung g esetzte Ziel,
Im Verkehrssektor – und insbesondere im Straßen die Emissionen des Verkehrssektors bis 2030 um
verkehr – werden die öffentlichen Debatten zuneh 40 % zu reduzieren, besonders ehrgeizig.
mend lauter. Darüber hinaus werden zahlreiche
Abbildung 7: Die Emissionen im Mobilitätssektor haben trotz höherer Wirkungsgrade zugenommen
3 Die Zuordnung der Emissionen zu den einzelnen Sektoren erfolgt nach dem Quellenprinzip, d. h. die Emissionen werden dem
„produzierenden“ Sektor zugeordnet und nicht demjenigen, in dem das Produkt verwendet wird.MOTIVATION | 17
»Bei globalen Herausforderungen müssen wir über nationale und branchen
spezifische Ziele hinausblicken und das große Ganze betrachten.«
Die Unterteilung der globalen Zielsetzungen in Verlagerung von Emissionen in andere Regionen (z. B.
spezifischere Ziele auf nationaler und sektoraler durch Verlagerung in vor- oder nachgelagerte Stufen)
Ebene mag aus politischer Sicht ein sinnvoller Weg zwar dazu führen, dass politische Ziele auf nationaler
sein, da Meilensteine klar und messbar definiert Ebene eingehalten werden, das bedeutet allerdings
werden. nicht, dass diese Verlagerung auch auf globaler Ebe
ne zur Zielerreichung in den Bereichen Klimaschutz
Allerdings wird so auch das Denken innerhalb geo bzw. Nachhaltigkeit (z. B. Schutz der Menschenrechte
graphischer oder sektoraler Grenzen gefördert, was oder Wassereinsparungen) beiträgt.
die Bemühungen, Klimaschutzziele kosteneffizient
oder im Extremfall überhaupt zu erreichen, gefährden Aufgrund dieser zentralen Fragestellungen hat sich
kann. Es ist auch denkbar, dass Maßnahmen zur im Verkehrssektor eine intensive energiepolitische
CO2-Reduzierung in einem Sektor zwar eine maximale Debatte um Konzepte und Technologien entfacht –
Reduzierung der CO2-Emissionen in diesem spezifi sowohl hinsichtlich der Antriebsart (Verbrennungs
schen Sektor garantieren, dieselben Maßnahmen in motor oder elektrischer Antrieb) als auch im Hinblick
anderen Bereichen jedoch dazu führen, dass die auf die Art der verwendeten Energiequellen (elekt
Emissionswerte gleich bleiben oder gar ansteigen. risch, flüssig, gasförmig). Angesichts der unterschied
Insgesamt bleiben die CO2-Emissionen dadurch über lichen Mobilitätstechnologien hat dies dazu geführt,
alle Sektoren hinweg mehr oder weniger konstant. dass neben den deutlich sichtbaren Effekten in der
Insbesondere im Hinblick auf die zunehmende Sektor eigentlichen Nutzungsphase der Fahrzeuge über den
kopplung ist es fraglich, ob die Gesamtziele kosten gesamten L ebenszyklus hinweg die Emissionen und
effizient erreicht werden können, wenn jeder Sektor andere nachhaltigkeitsrelevante Effekte zunehmend
nur seine eigenen Ziele verfolgt. in den Fokus gerückt sind.
Sowohl im Hinblick auf die Erreichung der übergeord In diesem Zusammenhang hat die FVV Frontier Eco
neten Ziele des Pariser Abkommens als auch unter nomics beauftragt, eine Metaanalyse und Bewertung
dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit4 muss stets von internationalen Studien zur Klimabilanz verschie
bedacht werden, dass CO2-Emissionen und Strategien dener Antriebstechnologien über den gesamten Le
zur deren Reduzierung globale Auswirkungen haben. benszyklus eines Fahrzeugs (Cradle-to-Grave oder
Dementsprechend kann eine einseitige geographische Cradle-to-Cradle, siehe Kapitel 2) durchzuführen.
4 Im Jahr 2015 haben die Vereinten Nationen die Agenda 2030 mit 17 globalen Zielen für nachhaltige Entwicklung und eine bessere
Zukunft herausgegeben. Klimaschutz ist eines der 17 Ziele.18 | MOTIVATION
»Unser Ziel bestand darin, eine umfassende Analyse des Lebenszyklus von
Antriebstechnologien durchzuführen.«
Dazu haben wir mehr als 80 Studien mit fast 500 Der Aufbau der Studie gestaltet sich wie folgt:
Szenarien5 (die meisten aus den letzten 15 Jahren
und mit deutschem oder europäischem Fokus) aus • Zunächst wird in Kapitel 2 Motivation und
gewertet, in denen die CO2-Emissionen von Herangehensweise, Abschnitt „Für eine
Antriebstechnologien über alle oder ausgewählte nachhaltige Technologieauswahl braucht es
Lebenszyklusphasen (d. h. Fahrzeugherstellung, eine umfassende branchenübergreifende,
Kraftstoffherstellung, Energieinfrastruktur, Nut globale und intertemporale Lebenszyklus
zung und Lebensende) analysiert werden. In Fällen, analyse“, erläutert, welche Aspekte bei der
in denen keine Daten vorliegen, werden zusätzlich umfassenden Analyse der CO2-Emissionen
auch Analysen verschiedener Komponenten (z. B. verschiedener Antriebstechnologien über
zu Batterien oder einzelnen Infrastrukturkompo den gesamten Lebenszyklus hinweg berück
nenten) berücksichtigt. Zu den Zielen gehören: sichtigt werden müssen.
• Kapitel 2 Motivation und Herangehensweise,
• Erstens gilt es herauszufinden, was als Abschnitt „Der Datenbestand ist zwar groß,
sicheres Wissen angesehen werden kann Schlüsselinformationen fehlen jedoch im
und in welchen Bereichen es noch Unsicher mer noch“, gibt einen Überblick über die ver
heiten oder gar „weiße Flecken“ gibt. fügbare Literatur und geht auf die
• Zweitens werden wir auf der Grundlage der Herausforderungen im Hinblick auf die Ver
vorliegenden Studienergebnisse Schluss gleichbarkeit und Vollständigkeit verschie
folgerungen zu den Vorteilen einzelner dener Studien ein.
Antriebstechnologien ziehen. • In Kapitel 3 Ergebnisse werden die Resultate
unserer Metaanalyse für jeden Abschnitt
Dabei berücksichtigen wir die Tatsache, dass die des Lebenszyklus eines Fahrzeugs ausführ
Emissionen über alle Sektoren und Regionen hin licher dargestellt.
weg und intertemporal betrachtet werden müssen. • In Kapitel 4 Schlussfolgerungen werden
schließlich Empfehlungen an die Politik
formuliert.
5 Ein Szenario umfasst eine Technologie (z. B. BEV, ICEV mit Dieselmotor) und Annahmen zum Strommix, zur Herstellungsmethode für
Wasserstoff sowie zur Fahrzeuggröße.MOTIVATION UNSERER
MOTIVATION
STUDIE | 1920 | NACHHALTIGE TECHNOLOGIEAUSWAHL
Für eine nachhaltige Technologieauswahl
braucht es eine umfassende branchen
übergreifende, globale und intertemporale
Lebenszyklusanalyse
Um Technologien im Hinblick auf Klima- und Nach
haltigkeitsaspekte sinnvoll bewerten zu können,
müssen alle direkten und indirekten Auswirkungen
auf allen vor- und nachgelagerten Stufen der Wert Klimapolitische Maßnahmen müssen
schöpfungskette berücksichtigt werden. Die Pers branchenübergreifend, global und
pektive muss erweitert werden, um eine umfassen ohne zeitliche Begrenzung gedacht
de Lebenszyklusanalyse für alle Lebensphasen werden.
eines Produkts zu gewährleisten. Im Hinblick auf
das höhere Ziel einer Kreislaufwirtschaft spielt auch
das Recycling und die Wiedereinführung in den
Rohstoffkreislauf eine wichtige Rolle.
»Nationale, branchenspezifische Überlegungen geben nur wenig Aufschluss
über die Auswirkungen einer Technologie.«
Dies erfordert eine Systemanalyse auf Grundlage •
Die Auswirkungen auf das Klima sind
einer branchenübergreifenden, globalen und zeitlich global. Für den Treibhauseffekt ist es uner
unbegrenzten Ebene (siehe Abbildung 8): heblich, wo die Emissionen verursacht
werden. Folglich sollten nicht nur die
•
In allen Branchen gilt es, Emissionen zu Emissionen bei der Fahrzeugherstellung in
verringern. Um einen umfassenden Ver Deutschland oder in der EU, sondern viel
gleich der Technologien zu gewährleisten, mehr auch die in Zulieferländern wie China
sollten alle Emissionen, die ein Fahrzeug in verursachten Emissionen berücksichtigt
anderen Sektoren verursacht (z. B. im werden. Nationale Ziele – zum Beispiel die
Energiesektor bei der Erzeugung der Ziele aus dem Kyoto-Protokoll oder dem Pa
Antriebsenergie oder im Industriesektor bei riser Abkommen – sind daher ebenfalls kri
der Fahrzeugherstellung), dem Fahrzeug zu tisch zu betrachten, da Emissionen
gerechnet werden. Eine ausschließliche importiert oder exportiert werden können.
Konzentration auf den Verkehrssektor ist im Wenn die Ziele zur Verringerung der Treib
Hinblick auf die Gesamtemissionsziele nur hausgasemissionen unterschiedlich hoch
wenig aussagekräftig – insbesondere im gesteckt werden, ergibt sich daraus ein
Zusammenhang mit einer Sektorkopplung. Anreiz, Prozesse mit hohen Emissionen in
Länder mit weniger strengeren Vorschriften
zu verlagern, anstatt diese zu senken.NACHHALTIGE TECHNOLOGIEAUSWAHL | 21
Abbildung 8: Nationale, branchenspezifische Überlegungen geben nur wenig Aufschluss über die Auswirkungen einer Technologie
• Die Klimawirkung von CO2 ist nicht zeitab- gasen freigesetzt werden (d. h. ein globales
hängig. Im Hinblick auf Emissionsein CO2-Restbudget). Dies bedeutet, dass alle
sparungen werden die relevanten Emissions Emissionen relevant sind – unabhängig davon,
mengen durch den Bestand an absoluten und wann sie ausgestoßen werden. Die positive
kumulierten CO2-Emissionen ausgedrückt: Korrelation zwischen den kumulierten, vom
Um die globale Erwärmung auf maximal 1,5 Menschen verursachten CO2-Emissionen seit
oder 2 °C zu begrenzen, darf weltweit nur 1876 und der Temperaturänderung von 1850–
noch eine bestimmte Menge an Treibhaus 1900 ist in Abbildung 9 dargestellt.
Abbildung 9: IPCC-Klimamodelle zeigen einen direkten Zusammenhang zwischen akkumulierten CO2-Emissionen und
Temperaturanstieg22 | NACHHALTIGE TECHNOLOGIEAUSWAHL
Viele Maßnahmen zum Klimaschutz haben jedoch Die Beschränkung der Perspektive auf die reine
eine zeitliche, geographische und/oder sektorale Nutzung des Fahrzeugs kann zu Fehlanreizen füh
Begrenzung: So gelten EU-Flottenziele beispiels ren, die nicht in Einklang mit den klimapolitischen
weise nur innerhalb der Europäischen Union. Natio Zielen stehen. So ist es beispielsweise durchaus
nal festgelegte Maßnahmen haben in der Regel möglich, dass mit solchen Instrumenten Technolo
einen noch engeren Anwendungsbereich. Darüber gien g efördert werden, die im Allgemeinen keine
hinaus konzentrieren sich die EU-Flottenziele nur Emissionseinsparungen bewirken. Dies hängt damit
auf ein ganz bestimmtes Stadium im Lebenszyklus, zusammen, dass die Emissionen innerhalb der
d. h. die Fahrzeugnutzung. Die Fahrzeugemissionen engen sektorspezifischen, geografischen und zeit
im Energie- und Industriesektor werden in diesem lichen Perspektive geringer ausfallen. Wenn sich die
Zusammenhang nicht berücksichtigt. Instrumente nur auf einzelne Phasen des Lebens
zyklus einer Technologie beziehen, führt dies zu
einer Situation, in der Emissionsverlagerung und
Emissionsvermeidung ungerechtfertigterweise auf
Instrumente, die sich nur auf einzelne dieselbe Stufe gestellt werden.
Phasen im Lebenszyklus einer Tech
nologie beziehen, schaffen negative
Anreize. Denn oftmals wird dabei eine
bloße Verlagerung der Emissionen
mit einer tatsächlichen Reduzierung
gleichgesetzt.
»Vor diesem Hintergrund müssen effektive Maßnahmen zum Klimaschutz immer
auf einer umfassenden technologischen Analyse beruhen.«
Abbildung 10 veranschaulicht die große Anzahl an In der Abbildung wird auch die Zuordnung der
Lebenszyklusphasen, die mindestens berücksichtigt CO2-Emissionen in den einzelnen Lebenszykluspha
werden müssen, um eine wirklich umfassende sen zu den verschiedenen Sektoren (Industrie, Ener
Cradle-to-Grave- oder sogar Cradle-to-Cradle- gie, Verkehr) deutlich. Dies unterstreicht unsere
Analyse zu ermöglichen. Neben der eigentlichen Feststellung, dass bei der aktuellen branchenspezi
Fahrzeugnutzung (Tank-to-Wheel) gehören hierzu fischen Ausrichtung klimapolitischer Maßnahmen
insbesondere solche branchenübergreifenden Zusammenhänge
weitgehend ignoriert werden.
• die Herstellung des Fahrzeugs
(Cradle-to-Gate) Die einzelnen Lebenszyklusabschnitte können dabei
• die Bereitstellung der Antriebsenergie fast unbegrenzt weit verzweigt sein und die Äste in
(Well-to-Tank) Abbildung 10 wurden nur aus pragmatischen Grün
• der Aufbau und Betrieb der notwendigen den abgeschnitten. Dementsprechend stehen die
Infrastruktur (Infrastruktur) Studienautoren vor der Herausforderung, diese
• das Recycling des Fahrzeugs zur Rück weitreichenden Effekte zumindest auf aggregierter
gewinnung von Rohstoffen (End-of-Life) Ebene zu betrachten. Denn ohne Berücksichtigung
der oben dargestellten komplexen WechselwirkunNACHHALTIGE TECHNOLOGIEAUSWAHL | 23
gen lassen sich keine verlässlichen Aussagen über läufig, dass das auch in Bezug auf andere Nachhal
die Vorteile einzelner Antriebsoptionen hinsichtlich tigkeitsziele der Fall ist. Weitere Aspekte, die zumin-
der Klimaschutzziele ableiten. dest am Rande berücksichtigt werden müssen, sind
z. B. die Landnutzung für erneuerbare Energiequel
Eine gründliche Bewertung der verfügbaren Tech len, lokale Emissionen aus der Fahrzeugnutzung
nologien sollte zudem auch weitere Nachhaltig oder das Risiko von Methanleckagen (weitere Bei
keitseffekte einbeziehen. Wenn eine Antriebs spiele siehe Abbildung 10 „Weitere punktuell zu be
technologie im Hinblick auf CO2-Emissionen gute achtende negative Umweltwirkungen“).
Ergebnisse aufweist, bedeutet dies nicht zwangs
Abbildung 10: Eine umfassende Analyse des CO2-Fußabdrucks erfordert immer eine detaillierte Betrachtung aller Abschnitte
des Lebenszyklus und aller Auswirkungen in vor- und nachgelagerten Sektoren24 | UMFANGREICHER DATENBESTAND, SCHLÜSSELINFORMATIONEN FEHLEN JEDOCH
Der Datenbestand ist zwar groß, Schlüssel
informationen fehlen jedoch immer noch
Die angesprochene umfassende Berücksichtigung • Was ist der internationale Forschungsstand
der Technologien ist nichts Neues; sie wurde für alle Stufen der Wertschöpfung von
bereits unter der Überschrift „Ökobilanz“ etabliert Antriebskonzepten, die für den jeweiligen
und auch in einschlägigen Normen (z. B. ISO 140) Lebenszyklus relevant sind?
definiert. Folglich kann beim Vergleich der An • Was kann als gesichertes Wissen angese
triebstechnologien auf einen großen Datenbestand hen werden und in welchen Bereichen gibt
und umfangreiche Studien zurückgegriffen werden. es noch erhebliche Unsicherheiten? Wurden
alle relevanten Vorlaufeffekte berücksichtigt
Diese umfassende Analyse wird in bestehenden oder gibt es noch „weiße Flecken“?
Datenbeständen und Studien oft in einem engeren • Welche Bereiche müssen weiter beforscht
Sinne interpretiert als in Abbildung 10 dargestellt. werden?
Aus diesem Grund besteht das Ziel der Metaanaly • Was lässt sich ausgehend von den vorlie
se darin, Antworten auf die folgenden Fragen zu genden Studienergebnissen zu den Vorteilen
finden: einzelner Antriebskonzepte sagen?
»Ein umfangreicher Datenbestand birgt eine Fülle von Informationen.«
Für unsere Metaanalyse haben wir 85 Studien iden turkomponenten) berücksichtigt. Wie in Abbildung
tifiziert, die (einen Teil der) Aspekte einer 11 dargestellt, wurden die meisten Studien in den
Lebenszyklusanalyse der CO2-Emissionen von vergangenen 15 Jahren veröffentlicht. Dies hängt
Antriebstechnologien für Personenkraftwagen6 damit zusammen, dass alternative Antriebssyste
untersuchen. Dementsprechend haben wir uns auf me (wie BEVs oder FCEVs) erst in den letzten Jah
thematisch relevante Studien konzentriert. In ren in den Vordergrund gerückt sind. Darüber hin
Fällen, in denen keine Daten vorliegen, wurden aus h
aben wir vorrangig Studien mit deutschem
zusätzlich auch Analysen verschiedener Kompo oder europäischem Fokus untersucht.
nenten (z. B. zu Batterien oder einzelnen Infrastruk
6 Siehe Literatur „In der vorliegenden Metaanalyse berücksichtigte Lebenszyklusanalysen“ für einen Überblick über die einzelnen
untersuchten Studien.UMFANGREICHER DATENBESTAND, SCHLÜSSELINFORMATIONEN FEHLEN JEDOCH | 25 Abbildung 11: Es stehen umfassende Quellen mit großen Datenbeständen zur Verfügung – unsere Metaanalyse konzentriert sich auf 85 internationale Studien aus den letzten 15 Jahren Anmerkung: Die untersuchten Studien beinhalten fast 500 Analysen (z. B. mit unterschiedlichen Strommixen, Wasserstoff produktionsmethoden, Fahrzeuggrößen) und decken bis zu 10 verschiedene Technologien ab (z. B. BEV, ICEV mit Dieselmotor, ICEV mit Benzinmotor). »Trotz des großen Datenbestands deckt keine der Studien alle relevanten Aspekte im Detail ab.« Trotz der umfangreichen Datenbasis (siehe (siehe Abbildung 12). Dies ist möglicherweise auf Abbildung 11) ist zu bemerken, dass in keiner der die oben erwähnte engere Auslegung des Begriffs untersuchten Studien alle fünf Lebenszykluspha „Ökobilanz“ und der einschlägigen Normen zurück sen berücksichtigt werden, die unserer Ansicht zuführen. Wenn eine solche umfassende Lebens nach für eine aussagekräftige Analyse von Relevanz zyklusanalyse jedoch als Grundlage für sinnvolle sind (d. h. Fahrzeugherstellung, Herstellung der klimapolitische Entscheidungen herangezogen Antriebsenergie, Energieinfrastruktur (Ausbau), werden soll, müssen alle mit der Energieinfrastruk Fahrzeugnutzung und End-of-Life). Besonders her tur verbundenen Emissionen berücksichtigt werden vorzuheben ist die Tatsache, dass die Infrastruktur – d. h. die Errichtung von Ladesäulen, Wasserstoff zur Energiebereitstellung in der Lebenszyklus tankstellen und -netzen sowie die Verluste durch analyse für Fahrzeuge nicht berücksichtigt wird Transport, Speicherung und Energieumwandlung.
26 | UMFANGREICHER DATENBESTAND, SCHLÜSSELINFORMATIONEN FEHLEN JEDOCH
Abbildung 12: Die Energieinfrastruktur bleibt in vielen Lebenszyklusanalysen unberücksichtigt (n = 85 Studien)
Anmerkung: In einigen Lebenszyklusanalysen werden unter Infrastruktur die Emissionen aus der Herstellung und dem Straßen
betrieb gefasst. Da diese für alle Fahrzeugtypen identisch sind, wird letzteres in dieser Studie nicht explizit betrachtet. Die
betreffenden Studien wurden jedoch im Balken „Infrastruktur“ erfasst.
»Vergleichbarkeit und Vollständigkeit bleiben eine zentrale Herausforderung.«
Der Verkehrssektor umfasst eine große Vielfalt an Bei einem Vergleich verschiedener Technologien
möglichen Anwendungsfällen und Rahmenbe ist zu beachten, dass das spezifische Ergebnis im
dingungen, die sich auf die Emissionen der einge mer auf dem konkreten Anwendungsfall und den
setzten Technologien auswirken: Der klimatische jeweils zugrunde liegenden Parametern basiert. In
Fußabdruck eines Nutzfahrzeugs mit einer jährli den meisten Studien werden beispielsweise generi
chen Fahrleistung von mehr als 50.000 km ist folg sche Anwendungsfälle mit mittelgroßen Fahrzeu
lich nicht vergleichbar mit dem Fußabdruck eines gen (z. B. VW Golf), einer eingeschränkten Anforde
Pendlerfahrzeugs, mit dem täglich nur eine be rung bzgl. der Fahrzeugreichweite, einer
grenzte Strecke zurückgelegt wird. Gleiches gilt für durchschnittlichen Außentemperatur etc. betrach
Parameter wie Beladung, Größe, Klima, Reichweite tet. Dementsprechend werden andere, jedoch übli
oder die Art der eingesetzten Antriebsenergie che Anwendungsfälle – z. B. größere Fahrzeuge mit
(Strommix, Anteil von Biokraftstoffen etc.). höherer Nutzlast oder realistischere geografische
Bedingungen bzw. Temperaturen – in nur wenigen
Studien behandelt. Eine Verallgemeinerung einzel
Da Studien auf Annahmen und ner Studienergebnisse ist daher nur in sehr
Szenarien basieren, gestaltet sich begrenztem Umfang möglich.
die Vergleichbarkeit der Ergebnisse
Darüber hinaus können viele aktuell verfügbare
schwierig. Technologien einen Beitrag dazu leisten, die
CO2-Emissionen im Verkehrssektor zu reduzieren.UMFANGREICHER DATENBESTAND, SCHLÜSSELINFORMATIONEN FEHLEN JEDOCH | 27
Einsparungen können beispielsweise durch einen • Während bestimmten Antriebstechnologien
höheren Wirkungsgrad des Antriebs oder durch die in neueren Studien viel Aufmerksamkeit ge
Umstellung von fossilen auf CO2-neutrale Energie widmet wurde, werden andere Technologien
träger erzielt werden. Hierzu zählen beispielsweise nur selten berücksichtigt. Antriebstechnolo
die Nutzung von regenerativem Ladestrom oder gien wie BEVs oder ICEVs werden dabei um
auch E-Kraftstoffe, d. h. flüssige Brennstoffe7 und fassend analysiert, andere Lösungen wie
Gase wie Wasserstoff aus erneuerbaren Energie Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge oder mit
quellen. Dementsprechend stehen zahlreiche Flüssiggas bzw. komprimiertem Erdgas be
unterschiedliche Antriebsarten zur Verfügung: triebene Fahrzeuge bleiben hingegen vieler
z. B. batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEVs); orts unberücksichtigt (siehe Abbildung 13).
hocheffiziente Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor • Im Allgemeinen gibt es keine Studie, die alle
(ICEVs), die mit fossilen Kraftstoffen, Biokraftstof Kraftstoffoptionen einer bestimmten An
fen oder E-Kraftstoffen angetrieben werden, teil triebstechnologie umfassend abdeckt (z. B.
weise auch in Kombination mit Hybridfahrzeugen; kann ein ICEV mit fossilem Diesel, Biodiesel
oder Brennstoffzellenelektrofahrzeuge (FCEVs). oder erneuerbarem Diesel angetrieben
werden). So gibt es nur sehr wenige Studien,
Die vollständige Abdeckung aller relevanten Tech in denen die Nutzung von (Plug-In-)Hybriden
nologien gestaltet sich somit zunehmend schwieri im Zusammenhang mit E-Kraftstoffen unter
ger. Dies erklärt auch den sehr unterschiedlichen sucht wird.
Detailgrad in den verschiedenen Studien:
Abbildung 13: Einige Antriebe (ungeachtet möglicher Technologieoptionen) werden nur in wenigen Studien angesprochen.
Anmerkung: Die Grafik zeigt die Anzahl der Studien, in denen die jeweilige Antriebstechnologie analysiert wird. HEV = Hybrid-
Elektrofahrzeug, PHEV = Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeug, CNG = Erdgasfahrzeug, LPG = Flüssiggasfahrzeug.
Daher ist neben der Vollständigkeit auch die Ver Studienergebnisse miteinander vergleichen und
gleichbarkeit in Bezug auf spezifische analytische weitere Technologien abdecken zu können.
Details eine Herausforderung. Da die jeweiligen Im folgenden Kapitel spielen wir die wichtigsten
Parameter auf vielen unterschiedlichen Annahmen Schritte durch, um die Daten vergleichbar zu
basieren (z. B. hinsichtlich der technologischen machen und ihre Vollständigkeit zu überprüfen –
Lebensdauer), sind verschiedene Umrechnungen sowohl im Allgemeinen als auch für die einzelnen
und Anpassungen erforderlich, um die einzelnen Lebenszyklusphasen.
7 Die Tank-to-Wheel-Emissionen von E-Kraftstoffen wie E-Diesel und E-Benzin liegen auf dem Niveau der jeweiligen fossilen Äquivalente.
Bei der Kraftstoffherstellung (Well-to-Wheel) wird jedoch genauso viel CO2 aus der Atmosphäre abgefangen (negative Emissionen) wie
später emittiert wird. Aus diesem Grund liegen die Nettoemissionen von E-Kraftstoffen bei Null.28 | KEINE TECHNOLOGIE IST ÜBERLEGEN
Aus Sicht des Klimaschutzes liegt keine
der Technologien klar an der Spitze
In den vorliegenden Studien zeigt sich hinsichtlich analysen belegen, dass die CO2-Emissionen
der Gesamt- CO2-Emissionen ein sehr heterogenes bei vielen der verfügbaren Antriebstechno
Bild, bedingt durch die verschiedenen alternativen logien ähnlich ausfallen.
Antriebsmöglichkeiten im Verkehrssektor. Das • Allerdings variieren die Emissionen in den
Ergebnis lässt sich wie folgt zusammenfassen, unterschiedlichen Lebenszyklusphasen der
weitere Details hierzu folgen in diesem Kapitel: verfügbaren Technologien erheblich.
• Folglich hängt die Auswahl der vorteilhaftes
• Im Hinblick auf die CO2-Emissionen setzt ten Technologie von individuellen Annahmen
sich keine der Technologien eindeutig ge und spezifischen Rahmenbedingungen ab.
genüber den anderen durch. Lebenszyklus
»Die Technologien weisen ähnliche Emissionen auf. Keine Alternative ist eindeutig
überlegen.«
Die Lebenszyklusanalysen von batterieelektrischen Emissionen für die jeweilige Lebenszyklusphase.
Fahrzeugen sowie Fahrzeugen mit Verbrennungs • Diese Balken folgen der Logik eines Wasserfall
motoren und Brennstoffzellen weisen in vielen diagramms – gestapelt stellen sie die gesamten
Fällen relativ geringfügige Unterschiede auf, die CO2-Emissionen des Fahrzeugs dar. Das bedeu
stark von zugrunde liegenden Annahmen abhängig tet, dass das obere Ende des transparenten:
sind. Allerdings ist keine der Technologien deutlich – blauen Balkens den Mittelwert der Studien für
überlegen. die Gesamtemissionen des jeweiligen mit fos
silen Energien betriebenen Antriebs anzeigt.
Abbildung 14 fasst die Studienergebnisse zu den ge – grünen Balkens den Mittelwert der Studien
samten CO2-Emissionen von Verbrennungsmotoren für die Gesamtemissionen eines mit erneuer
(sowohl für fossile Kraftstoffe als auch für E-Kraft barer Energie betriebenen Antriebs veran
stoffe), BEVs (mit einem Strommix aus s owohl fossi schaulicht.
len Ressourcen als auch Ökostrom) und FCEVs (mit • Die undurchsichtigen Balken zeigen an, wie die
Wasserstoff aus sowohl fossilen als auch erneuer Ergebnisse in den Studien über die einzelnen
baren Quellen) über die gesamte Fahrzeuglebens Lebenszyklusphasen verteilt sind. Die Werte
dauer zusammen. Für diese Analyse verwenden wir basieren auf den mittleren 50 % aller Studien
die Ergebnisse aller überprüften externen Studien ergebnisse für die jeweilige Lebenszyklusphase.
und stellen deren Umfang und Verteilung dar: Die Bandbreite dieser Ergebnisse ist bereits sehr
groß, nicht zuletzt aufgrund der unterschiedli
• Die transparenten Balken im Hintergrund der chen Annahmen und Szenarien in den verschie
Abbildung veranschaulichen die mittleren denen Studien. Der Begriff „Variation“ beschreibtSie können auch lesen
