Technische und ökobilanzielle Analyse von potentiellen Langstrecken-Lastkraftwagen für das Jahr 2050

Autoren

Dipl.-Ing. A. Lozanovski, A. Geß MSc, Universität Stuttgart;
Dipl.-Ing. O. Dingel, Dipl.-Ing. (FH) T. Semper, IAV GmbH, Chemnitz

Jahr

2020

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 813

Zusammenfassung

In dieser Arbeit werden fünf Langstrecken-Lkw für das Jahr 2050 im Detail analysiert. Zwei Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge (PHEV), deren Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen E-Fuels (Fischer-Tropsch Diesel - FTD und Synthetisches Erdgas - SNG) betrieben werden und drei elektrisch angetriebene Fahrzeuge (EV). Letztere teilen sich auf in ein Batterie-Elektrofahrzeug (BEV), ein Oberleitungs-Elektrofahrzeug (CEV) und ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV).
Die Treibhausgas (THG) - Emissionen der Fahrzeugproduktion sind für das CEV am geringsten, da es keinen Verbrennungsmotor und keine große Batterie oder Tanks hat. Es folgen das FCEV und die beiden PHEV, deren THG-Emissionen sich in einem ähnlichen Bereich befinden. Aufgrund der großen Batterie hat das BEV die höchsten THG Ergebnisse in der Fahrzeugproduktion. Dafür verursacht das BEV im Fahrbetrieb zusammen mit dem CEV aufgrund des hohen Wirkungsgrads der direkten Stromnutzung sowohl bei der Energiebereitstellung (Well-to-Tank Bilanz) als auch bei der Energiewandlung im Fahrzeug (Tank-to-Wheel Bilanz) die niedrigsten THG-Emissionen. Unter Berücksichtigung zukünftiger Wirkungsgrade für Kraftstoffproduktion und Verbrauch verursachen SNG und FTD-PHEV die höchsten THG-Emissionen. Das Wasserstoff betriebene FCEV liegt zwischen den beiden anderen Fahrzeuggruppen.
Die Gesamtergebnisse hängen von den Treibhausgasemissionen des für die Kraftstoffherstellung verwendeten Stroms ab. Heutige erneuerbare Stromerzeugung hat 21,8 g CO₂ Äq. / kWh (EU28; Speicherung berücksichtigt) und 27,4 g CO₂ Äq. / kWh (Mittlerer Osten / Nordafrika). Basierend auf diesen Werten weist der CEV die niedrigsten THG-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus auf, gefolgt vom BEV. Der FCEV liegt in der Mitte, während die PHEV die höchsten Treibhausgasemissionen aufweisen.
Bei 7 g CO₂ Äq. / kWh Strom wird der Break-even von BEV gegenüber FTD-PHEV erreicht. Wenn die THG Werte der Stromerzeugung unter dem Break-Even Wert liegen, haben E-Fuel-PHEV die gleiche Treibhausgasbilanz wie das BEV.