Klimaschutz und CO2-Reduzierung beim Auto

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Der Klimawandel ist längst da. Kann er noch gestoppt werden? - Bild: depositphotos.com

Klimaschutz und CO2 Reduzierung beim Auto - Welche Technologien gibt es?

Der durchschnittliche CO₂-Ausstoß der 2012 bundesweit verkauften Neuwagen lag bei 141,8 Gramm CO₂ pro Kilometer (s. aktuelle Ergänzung). Stickoxide und Rußpartikel konnten durch entsprechende Grenzwerte deutlich reduziert werden. Der CO₂-Ausstoß im Straßenverkehr sank seit 1990 aber nur um vier Prozent (Quelle: VCD 1990- 2008). Bis 2015 muss der Ausstoß bei Neuwagen nach EU-Vorgaben auf 137 Gramm sinken. Dieser Grenzwert ist im Grunde genommen aber viel zu niedrig. Es wäre besser, den durchschnittlichen CO₂-Ausstoß aller verkauften Pkw wie von der EU gefordert bis 2020 auf 95 Gramm je Kilometer zu senken. Die Autoindustrie müsste deshalb ihre Anstrengungen in Sachen Klimaschutz ernsthaft forcieren und den Durchschnittsverbrauch aller Pkw massiv senken.

Schon heute gebe es, außer bei den Siebensitzern, in jeder Fahrzeugklasse Pkws, die weniger als 110 Gramm CO₂ pro Kilometer emittieren. Das Beispiel VW mit seiner BlueMotion-Technologie zeigt, wie stark sich Spritspartechnik auf Verbrauch und CO₂-Ausstoß auswirkt. Doch es reicht nicht aus, diese Technik nur in Extravarianten einzubauen, sie muss serienmäßig in allen Modellen zum Standard werden, dies fordert nicht nur der VCD.

Wegweisende Technologien wie die Hybridtechnik, der Wasserstoffantrieb und alternative Kraftstoffe müssen vehement vorangetrieben, die erforderlichen Infrastrukturen geschaffen werden. Ziel muss es sein, dass immer sparsamere und abgasärmere Motoren und Fahrzeugkonzepte entwickelt und angeboten aber auch gekauft werden.

Bis 2020 sollen nach Plänen der Bundesregierung und der Autoindustrie eine Million Elektroautos auf Deutschlands Straßen fahren. Bisher (2012) werden solche Fahrzeuge von den großen Herstellern kaum angeboten oder verkauft. Bisher gibt es Elektroautos nur in Modellversuchen, Kleinstserien oder als teure Umbauten. Aber selbst wenn die Zielsetzung der Bundesregierung für 2020 erreicht würde, stehen einer Million Elektroautos gut 45 Millionen herkömmliche Pkw gegenüber.

Aber der herkömmliche Verbrennungsmotor, angetrieben von herkömmlichen Kraftstoffen, steht deshalb keineswegs vor seiner Ablösung. Ihn wird es noch viele Jahre geben; zumindest solange es Erdöl gibt, geben. Ihn gilt es weiter zu optimieren und für alternative Kraftstoffe fit zu machen. Es gibt bereits eine Vielzahl von technischen Möglichkeiten, um Fahrzeuge CO₂-ärmer zu betreiben (siehe Tabelle) Diese sind teilweise recht aufwändig, aber sind auch teilweise recht einfach zu realisieren. Der Kunde sollte beim Autokauf danach fragen.

(Quelle: ATZ-online) Laut der McKinsey-Studie "Roads towards a low-carbon future" (2009) hat die Weiterentwicklung des klassischen Verbrennungsmotors und Antriebsstrangs das größte Potenzial bei der Reduzierung des globalen CO₂-Ausstoßes von Pkw. So ließe sich der CO₂-Ausstoß bis 2030 um jährlich 2,2 Mrd. Tonnen reduzieren. Die Hälfte könnte die Automobilindustrie durch die sparsamere Kraftstoffverwertung bei Pkw mit Verbrennungsmotoren erreichen. Knapp ein Viertel könnte aus alternativen Antriebstechnologien wie Hybrid- Plug-in-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen kommen. Beigemischte Biokraftstoffe und Konzepte zur Änderung des Fahrverhaltens und intelligentere Verkehrsführung bilden zusammen das restliche Vermeidungspotenzial.

Es ist anzunehmen, dass zukünftig Start-Stopp-Systeme und die Elektrifizierung der Nebenaggregate in Serie gehen werden. Aber auch die Optimierung der Abgasnachbehandlung bietet Potenzial für eine Reduzierung. Einerseits wird es voraussichtlich Vollhybride geben und andererseits wird das Downsizing forciert werden. Beide Technologien gehen in die gleiche Richtung, nämlich den Verbrennungsmotor in Bereichen zu betreiben, in denen er im alltäglichen Betrieb effizienter arbeitet. Übrigens: Mit Downsizing und Start-Stopp-Funktion lassen sich 80 bis 90 % der CO₂-Einsparungen eines Vollhybrids zu geringeren Kosten erzielen. Als Technologien werden sich aller Voraussicht nach variable Ventiltriebe zur drosselfreien Laststeuerung und variable Aufladesysteme (z.B. Doppel-Turbo) etablieren. Bei Otto- und Dieselmotoren gibt es bauartbedingt unterschiedliche Entwicklungsrichtungen. Bei Ottomotoren sind das Downsizing mit Aufladung sowie Direkteinspritzung. Bei Dieselmotoren ist es ähnlich, aber der Trend geht vermutlich mehr zu zu höheren Einspritz- und Aufladedrücken.

Der Werkstoffspezialist Thyssen Krupp sieht in der Optimierung des konventionellen Antriebs den weit größeren Beitrag zum Klimaschutz als in Leichtbaumaßnahmen an der Karosserie.

Dies ist eines der wichtigsten Ergebnisse des Drei-Jahre-Projekts InCar (Entwicklungsprojekt zu Innovationen bei Karosserie, Fahrwerk und Antrieb). Die Europäische Union wird ab 2012 jene Hersteller mit Strafzahlungen belegen, die Automodelle mit Werten über 130 g Kohlendioxid pro gefahrenem Kilometer auf den Markt bringen. Verglichen mit dem Thema Leichtbau lassen sich allein durch die InCar-Maßnahme Variables Ventilhubsystem 14 g CO₂ pro Kilometer einsparen. Der Karosserieleichtbau kommt nur auf eine CO₂-Ersparnis von 2 g/km. Reibungsoptimierung im Antriebsstrang (z.B. reibungsoptimierte Radlager, LEichtbau und Beschichtung von Motorteilen) gehören hier ebenfalls dazu.

Quelle: ThyssenKrupp

Technologien zur CO₂-Einsparung

Es gibt durchaus eine Menge an mehr oder weniger aufwendigen technischen Maßnahmen, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern bzw. den CO2-Ausstoß zu senken (Die Prozentangaben beziehen sich in der Regel auf den EU-Zyklus).

Quelle: auto-motor-sport, Thyssen Krupp, Conti, VW, u. a. (Zahlen sind als grober Anhalt zu sehen.)

Technologien zur CO₂-Einsparung	g CO₂/km	% geschätzt
Entkoppelter Klimakompressor (bei ausgeschalteter Klimaanlage schaltet sich der Kompressor ab)		1
Aerodynamik (z.B. glatte Flächen und geschlossene Klappen)		1
Getriebetechnik (viele Stufen, lange Übersetzungen), Doppelkupplungsgetriebe, el. Getriebeölpumpe		6
Antriebsstrang: Grundmotor mit Kolben und Ringen, Leichtbau plus Reibungsoptimierung; z.B. sowie Leichtbautassenstößel, beschichtete Motorteile, reibungsoptimierte Radlager (10% weniger Motorreibung = 2% weniger CO₂)	2-3	2
Riementrieb (im Vergleich zum Kettentrieb)		1,5
Motorentechnik (Downsizing, Einspritztechnik, Aufladung)		10
Variables Ventilhubsystem	14
Geregelte kennfeldgesteuerte (Pendelschieber-) Ölpumpe		1 - 3
Bedarfsgeregelte Kraftstoffpumpe (Die Intankpumpe fördert nur unter Last)	1 - 2	1
Elektrische Wasserpumpe (nicht immer muss das Wasser umgepumpt werden)		2
Effiziente Generatoren mit Hochleistungsdioden		2
Piezo-Einspritzinjektoren mit Einspritzratenverlaufsformung beim Dieselmotor (in Entw.)
Reduzierter Kraftstoffrücklauf bei Common Rail	1
Kraftstoffdampfhandhabung mit HC Sensor (Hydro Carbon Sensor)
Bremsenergierückgewinnung "Rekuperation"(el. abkoppelbarer Generator und AGM-Batterie)		3
Elektrische Lenkung (Geradesausfahrt benötigt keine Lenkunterstützung)		3
Leichtlaufreifen, weniger Rollwiderstand		1
Leichtbau Karosserie; Leichtmetalle und hochfeste Stähle, dadurch weniger Leistung erforderlich		2
Leichtbau Fahrwerk (Leichtmetalle, hochfeste Stähle oder Karbon)	1 - 2	1 - 2
Leichtbausitze		1
Schaltpunktanzeige (Hochschaltanzeige, Pfeile im Display) signalisiert das Hochschalten, setzt auf Sparwillen des Fahrers		2
Start-Stopp (Im Stand schaltet sich der Motor ab, ein Tritt auf das Kupplungspedal startet ihn wieder)		3

Straßenverkehr

Die Anzahl der Autos und der gefahrenen Kilometer wächst weltweit kontinuierlich. Der Treibstoffverbrauch wächst dadurch, trotz gesunkenem Durchschnittsverbrauchs, natürlich auch weiter.

Seit Anfang der Neunziger stoßen immer mehr Autos immer weniger Emissionen aus. Diese positive Trendwende entstand im Wechselspiel von strenger gefassten internationalen Abgasgesetzen einerseits und der Entwicklung einer effizienten Technologie zur Abgasreinigung andererseits. Dies ist durchaus als Erfolg zu werten. Dies kann aber nur ein Anfang sein. Denn die Autos sind trotz Leichtbaus in den letzten Jahren, durch mehr Komfort- und Sicherheitsausstattungen leider auch wiederum schwerer geworden, was für die vielen kraftstoffsenkenden Maßnahmen eher kontraproduktiv ist und den Kraftstoffverbrauch wieder in die Höhe treiben lässt. Dies ist auch ein Grund warum der Flottenverbrauch, nicht in dem Maß gesunken ist wie versprochen wurde (dazu mehr weiter unten).

Der Anteil des gesamten Straßenverkehrs an den globalen anthropogenen CO₂-Emissionen beträgt rund 11,5 Prozent. Filtert man den Anteil der Pkw heraus, kommt man auf 5,5 Prozent. In Deutschland liegt der Anteil der CO₂-Emissionen durch den Straßenverkehr bei 20%. Kraftwerke, Industrie und Hausbrand tragen am stärksten zu den anthropogenen CO₂-Emissionen bei, auch der Flugverkehr gewinnt an Bedeutung.

Die CO₂-Emissionen hängen direkt vom Verbrauch eines Fahrzeugs ab. Der deutsche Straßenverkehr produzierte 2004 158,3 Mio t davon. Das liegt ungefähr auf dem Niveau von 1990, der Anteil der Fahrzeuge und die gefahrenen Kilometer stiegen dabei seitdem ungefähr jeweils auf das 1,5 fache. Von 1999 bis 2005 konnten die CO₂-Emissionen um ca. 12% gesenkt werden. Dies ergeben Untersuchungen des EEFA. Ob das als Erfolg zu werten ist ist, muss jeder für sich entscheiden. Der Verband der Deutschen Automobilhersteller (VDA) hatte sich freiwillig verpflichtet, den Flottenverbrauch der jeweils neuen Modelle von 1990 bis 2005 um ein Viertel zu senken. Diese Selbstverpflichtung konnte aber nicht eingehalten werden. Der Verband der europäischen Automobilhersteller ACEA (Association des Constructeurs Européens d’Automobiles) hat mit der Europäischen Union eine „freiwillige Vereinbarung“ getroffen. Hierin verpflichtet sich der Verband, die durchschnittlichen CO₂-Emissionen von in der EU neu zugelassenen Pkw bis zum Jahr 2008 im Vergleich zum Basisjahr 1995 um 25 Prozent zu verringern. Dies würde einen Rückgang von 186 Gramm CO₂ pro Kilometer (1995) auf 140 Gramm CO₂ pro Kilometer (2008) bedeuten. Auch diese Vereinbarung konnte nicht eingehalten werden.

Übrigens: Wie viel CO₂ ihr Fahrzeug produziert, kann in einem Leitfaden der VDA nachgeschlagen werden (s. Link unten). Sie können es auch selber ganz einfach überschlägig berechnen:

Bei der Verbrennung von einem Liter Benzin entstehen 2,37 kg CO₂. Bei der Verbrennung von einem Liter Diesel entstehen 2,62 kg CO₂.
Fahrzeug mit Benzin-Motor: Ø-Verbrauch pro 100 km x 23,7
Fahrzeug mit Diesel-Motor: Ø-Verbrauch pro 100 km x 26,2

Beispiel: Ø-Verbrauch/100 km: 6,2 Liter Diesel x 26,2 = 162,4 g CO₂ / km.

CO2-Rechner von Naturefund.de

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Im Übrigen würden Autofahrer für einen Neuwagen mit einem geringeren CO_2-Ausstoß auch gerne mehr bezahlen. Dies ergab eine im November 2009 veröffentlichte Untersuchung des Zentrums für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW). Demnach zeigen besonders Frauen, jüngere Neuwagenkäufer unter 45 Jahren und diejenigen mit Abitur eine höhere Zahlungsbereitschaft.

Wie viel CO2 stoßen die Fahrzeuge aus?

Laden Sie sich doch einfach den Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch aller neuen Personenkraftwagenmodelle, die in Deutschland zum Verkauf angeboten werden von DAT und VDA herunter (Stand: 03/2013).

Was kostet es eigentlich wenn man das ganze Jahr mit Abblendlicht fährt, statt mit Tagfahrlicht?

Mit unserem kleinem Excelsheet als Download können Sie das ganz bequem ausrechnen, wie groß sind die Kosten für verbrauchte elektrische Leistung sind.

Tipps zum Kraftstoffsparen bei kfztech.de

weitere Tipps zum Spritsparen vom Verkehrsministerium

Intelligente Verkehrssysteme

Ein sinnvolles Konzept zur Einsparung von CO₂ im Straßenverkehr liegt mit Sicherheit auch bei intelligenten Verkehrssystemen. Da dies ein sehr weites Feld ist, hier nur drei interessante Links zu diesem Zusammenhang:

Alternative zum Auto: Bus oder Bahn - Mit welchem dieser Verkehrsmittel fährt man besser, günstiger und umweltschonender?
Intelligentere Verkehrssysteme (IBM)
Travolution (AUDI, Gevas, TU München)
Onboard DSRC-System (Toyota)
Feinstaub

Aktueller Status

Wer gerne mehr zum aktuellen Status der globalen Erwärmung erfahren möchte, wird sicherlich auf der Seite tomorrow.io/weather/blog/global-warming-status/ fündig. Seit ist auf englisch.

Hintergrund CO2

In verschiedenen Stufen will die EU den europäischen Ausstoß gefährlicher Treibhausgase bis 2020 um 20 Prozent unter den Wert von 1990 senken. Bis 2015 sollten die Hersteller im europäischen Mittel einen Grenzwert von durchschnittlich 130 Gramm g CO2-Ausstoß pro Kilometer bei Pkw Neufahrzeugen erreichen. Seit 2020 liegt der Grenzwert bei 95 g/km. Dieses Ziel wurde allerdings nicht erreicht.

Quellen für Texte und Bild: Umweltbundesamt, Max-Planck-Institut für Meteorologie, Wikipedia, TU-Wien, dpa, ddp, T-Online, Süddeutsche, NASA, VDA, RPO, Handelsblatt, Bauthermografie & Luftdichtheitsprüfung, Vattenfall, ThyssenKrupp, ATZ-Online, Tagesspiegel,