Fahrzeugtechnologieszenarien unter Berücksichtigung der ökologischen Bewertung zukünftiger Werkstoff- und Antriebstechnologien

Abstract

Im Kontext der globalen Klimakrise und der Notwendigkeit nachhaltiger Mobilität rücken Fahrzeugtechnologieszenarien in den Fokus, die eine ökologische Bewertung zukünftiger Werkstoff- und Antriebstechnologien ermöglichen. Im Rahmen dieser Dissertation wurden die Stoff- und Energiebilanzen verschiedener Pkw-Antriebstechnologien untersucht und für Szenarien bis 2040 wichtige ökologische Indikatoren bestimmt. Ziel war es, die Technologien im Hinblick auf ihren ökologischen Gesamtnutzen zu untersuchen und den potenziellen Einfluss verschiedener Umweltkriterien auf Kaufentscheidung und Marktentwicklung der Pkw-Neufahrzeuge in Deutschland zu bestimmen. Hierfür wurde die Betrachtung der Einzeltechnologien mit einem Fahrzeugmarkt-Szenariomodell für Deutschland gekoppelt. Im ersten Schritt werden alternative und konventionelle Fahrzeuge anhand von Stoffstrommodellen miteinander verglichen. Im zweiten Schritt werden mithilfe von Simulationen aus dem Fahrzeugmarkt-Szenariomodell VECTOR21 Rückschlüsse auf Auswirkungen verschiedener Bewertungssystemgrenzen auf die Neufahrzeugflotten in Deutschland analysiert. Über die reine ökobilanzielle Bewertung der Fahrzeuge hinaus wurde in dieser Arbeit der Auswahlprozess bei der Kaufentscheidung der Pkw-Nutzer abhängig von ökologischen Indikatoren abgebildet. Es werden dabei nicht nur zusätzliche Umweltparameter, sondern auch die Herstellung der Fahrzeuge und ihre Entsorgung mit in die berücksichtigten Kennzahlen einbezogen und somit als wichtiger Bestandteil der Kaufentscheidung zugrunde gelegt. Die ökologische Bewertung zeigt deutlich niedrigere Treibhausgasemissionen bei Betrachtung des gesamten Lebenswegs von Hybriden und batterieelektrischen Pkws. Dieser Vorteil steigt bis 2040 kontinuierlich an. Jedoch gilt dies nicht für alle Wirkungskategorien. Das Versauerungspotenzial oder der Verbrauch metallischer Ressourcen bspw. sind nachteilig für die elektrifizierten Antriebe. Die Modellierung des Neufahrzeugmarkts mit VECTOR21 zeigt eine deutliche Bewegung hin zu elektrifizierten Antrieben. Die Einführung von umweltbezogenen Entscheidungskriterien beschleunigt den Markthochlauf von batterieelektrischen Fahrzeugen, wenn zusätzlich zu Treibhausgasemissionen Indikatoren für die Luftqualität berücksichtigt werden. Andererseits sind die Emissionen in der Fahrzeugherstellung für elektrische Pkws höher, sodass die Berücksichtigung dieser höheren Emissionen bei der Kaufentscheidung den Markthochlauf dämpfen kann. Der entwickelte Modellansatz und die Ergebnisse dieser Dissertation ermöglichen es, Abhängigkeiten zwischen der Technologieentwicklung auf dem Pkw-Markt und dem ökologischen Nutzen der Technologien zu untersuchen sowie potenzielle Einflüsse verschiedener Umweltkennzahlen auf den Kaufentscheidungsprozess zu beziffern. Die Arbeit leistet somit einen Beitrag zur Identifizierung ökologisch günstiger Pkw-Entwicklungspfade und geeigneter Maßnahmen zur Verringerung von Umweltbelastungen aus dem Pkw-Sektor.