Vergleichende Ökobilanzierung alternativer Antriebskonzepte für Nutzfahrzeuge

Kurzfassung

Der heutige Straßengüterverkehr stellt mit seinen Treibhausgasemissionen eine wesentliche Umweltbelastung dar. In Anbetracht des fortschreitenden Klimawandels ergibt sich daher die Notwendigkeit für alternative Antriebskonzepte. Hierzu stehen aktuell verschiedene Antriebsstrang- und Energiespeicherkonzepte zur Diskussion. In diesem Zusammenhang wird in der vorliegenden Arbeit eine Lebenszyklusanalyse alternativ angetriebener Nutzfahrzeuge im Straßengüterverkehr für das Betrachtungsjahr 2030 durchgeführt. Dazu wird ein Ökobilanzmodell aufgebaut, welches die relevanten Energie- und Stoffströme in einer Cradle-to-Grave- und Well-to-Wheel-Betrachtung aufgreift. Dabei werden der batterieelektrische Antrieb (BEV), der Brennstoffzellenantrieb (FCEV) und der Antrieb mittels Wasserstoffverbrennungsmotor (HICEV) betrachtet. Zudem wird der dieselmotorische Antrieb (DICEV) als Referenz herangezogen. Die Analyse umfasst sechs Fahrzeugsegmente mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 3,5 t bis 40 t, welchen jeweils ein repräsentatives Nutzungsprofil im Bereich des urbanen Verteilerverkehrs, regionalen Verteilerverkehrs oder Fernverkehrs zugeordnet wird. Die Konfiguration der betrachteten Fahrzeuge erfolgt basierend auf Markt- und Literaturdaten und den Anforderungen, welche sich aus dem jeweiligen Nutzungsprofil ergeben. Zur ökologischen Bewertung der Antriebskonzepte werden neben dem Treibhauspotenzial sechs weitere Wirkungskategorien ausgewertet. Unter den definierten Rahmenbedingungen erreichen alle alternativ angetriebenen Fahrzeuge im Vergleich zum jeweiligen Referenzfahrzeug ein geringeres Treibhauspotenzial. Hierbei weisen über alle Segmente hinweg die BEV die höchsten und die HICEV die geringsten Reduktionspotenziale auf. Für die übrigen Wirkungskategorien ergeben sich jedoch zum Teil deutlich andere Tendenzen, welche im Rahmen einer ganzheitlichen ökologischen Bewertung zu berücksichtigen sind. So weist das BEV im 3,5-t-Segment die insgesamt günstigste Ökobilanz auf. Im 7,5- bis 26-t-Segment büßen die BEV mit steigender Fahrzeuggröße ihre relativen Vorteile zunehmend ein, stellen aber weiterhin das tendenziell ökologischste Antriebskonzept dar. Im 40-t-Segment schneiden das BEV und FCEV in Summe auf einem vergleichbaren Niveau ab. Dabei stellt das FCEV infolge des deutlich geringeren Metall- und Wasserverbrauchspotentials und des geringeren Toxizitätspotenzials bei einem gleichzeitig nur begrenzt höheren Treibhauspotenzial die aus ökologischer Sicht voraussichtlich bessere Option dar. In Bezug auf die einzelnen Lebensabschnitte sind die Batterieherstellung, die Stromerzeugung und die Wasserstoffherstellung als größte Einflussfaktoren auf die Ökobilanz zu identifizieren.