Emissionen in der Elektromobilität lassen sich nicht nur durch den richtigen Strommix verringern, sondern bereits bei der Fahrzeugherstellung durch den Einsatz der richtigen Werkstoffe. Das hat Manuel Schweizer, Student der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) im Masterstudiengang „Applied Research in Engineering Sciences“, in einem Forschungsprojekt analysiert. Das überraschende Ergebnis: Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor bringt Leichtbau bei Elektrofahrzeugen keinen Vorteil gegenüber Stahl.
In seiner Arbeit verglich Schweizer die Auswirkungen von Leichtbaumaßnahmen bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Elektrofahrzeugen hinsichtlich Ressourceneffizienz und Emissionen. Ziel war es, den optimalen Materialmix für beide Fahrzeugarten zu ermitteln. Zunächst modellierte Schweizer jeweils ein Fahrzeug beider Antriebsarten für die untere Mittelklasse sowie für die Oberklasse. In seine anschließenden Berechnungen bezog er die Herstellungsenergie und Emissionen verschiedener Werkstoffe, unter anderem Aluminium und Stahl, ein.
Kein negativer Einfluss durch Einsatz von Stahl in Elektrofahrzeugen
Die vergleichenden Berechnungen ergaben, dass die Leichtbauvariante bei Elektrofahrzeugen über den gesamten Lebenszyklus gerechnet sowohl mehr Energie benötigt als auch mehr Emissionen ausstößt als bei einer Verwendung von Stahl. Ein negativer Einfluss des zusätzlichen Gewichts durch Stahleinsatz tritt bei E-Fahrzeugen nicht in dem Maße auf, wie es bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor der Fall ist. Das liege Schweizer zufolge daran, dass der Elektromotor neben seinem höheren Wirkungsgrad auch die Möglichkeit der Energierückgewinnung beim Bremsen besitzt. Hier gelte die Regel: Je schwerer ein E-Mobil ist, desto höher seine Rekuperationsleistung.
Das Ergebnis: Mit einer ressourceneffizienten Werkstoffwahl lassen sich bei einem E-Fahrzeug der unteren Mittelklasse 9 bis 13 Prozent der Emissionen einsparen. Bei einem Fahrzeug der oberen Mittelklasse seien es sogar 19 bis 24 Prozent. Durch diese Energie- und Emissionseinsparungen durch Stahlbau, so Schweizer, könnte mehr Batteriekapazität bereitgestellt und somit die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht werden.
„Es geht darum, dass zum Beispiel Aluminium bei der Herstellung deutlich energieintensiver ist als Stahl“, erläutert Martin Bednarz, Professor für Innovative Fertigungsverfahren und Digitalisierung in der Produktion an der THI. Auf die Lebenszeit eines Fahrzeugs bezogen rechne sich Leichtbau nur bei einem Auto mit Verbrennungsmotor – bezogen auf die Gesamtemissionen bei der Herstellung und dem Betrieb. „Verzichtet man bei einem E-Fahrzeug auf den Leichtbau, ist es zwar schwerer, aber man hat auch deutlich weniger Primärenergie eingesetzt, um das Fahrzeug zu bauen. Ergo könnte man in dieses Fahrzeug quasi ressourcenneutral eine höhere Batteriekapazität einbauen und damit die Reichweite erhöhen“, so Bednarz. „Und kostengünstiger ist Stahlbau ohnehin.“
Quelle: VDI, Foto: Shutterstock
