Well-to-Wheel Betrachtung des Ottomotors
Erstellt am: 04.11.2010 | Stand des Wissens: 08.03.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Sinkende Emissionsgrenzwerte [EUC18] bedingen Bestrebungen den spezifischen Energieverbrauch und die ausgestoßenen Treibhausgase von Fahrzeugen mit Ottomotoren zu reduzieren. Im Tank-to-Wheel (TtW) System kann dies durch eine Vielzahl an technischen Maßnahmen erfolgen. Auf Seiten des Motors bieten beispielsweise die Benzindirekteinspritzung, Downsizing (Verkleinerung) oder der Abgasturbolader Potenzial zur Senkung des spezifischen Treibstoffverbrauchs [Grue06, S. 42ff.]. Weiterhin sind am Gesamtfahrzeug auch Maßnahmen wie die Einführung von Euro-Normen, Gewichts- und Widerstandsreduktionen oder die Start-Stopp-Automatik für die Emissionsvermeidung förderlich [Grue06, S. 124ff.].
Die Treibhausgasemissionen werden aber auch durch die Wahl des eingesetzten Treibstoffes maßgeblich beeinflusst. Konventionelle Ottomotoren können nach geringfügigen Änderungen neben Benzin auch mit Erdgas, Biogas, Wasserstoff oder Ethanol betrieben werden [Grue06, S. 42ff.]. Die direkten Treibhausgasemissionen der verschiedenen Treibstoffarten unterscheiden sich deutlich: Gegenüber Benzin mit einem Treibhausgasemissionsfaktor von 172 Gramm Kohlenstoffdioxid (CO2) Äquivalent pro Kilometer und damit dem höchsten Emissionsfaktor, hat Erdgas circa 34 Prozent geringere Emissionen mit einem Faktor von 115 Gramm CO2-Äquivalent pro Kilometer. Die Emissionswerte für Brennstoffzellenfahrzeuge variieren in Abhängigkeit vom Ursprung des Wasserstoffs. Wird der Wasserstoff über Elektrolyse auf Basis von erneuerbarem Strom erzeugt, können die Emissionswerte maßgeblich gesenkt werden. Hierfür ist der verstärkte Ausbau erneuerbarer Energiequellen zentral [RoBr20].
Die Treibhausgasemissionen werden aber auch durch die Wahl des eingesetzten Treibstoffes maßgeblich beeinflusst. Konventionelle Ottomotoren können nach geringfügigen Änderungen neben Benzin auch mit Erdgas, Biogas, Wasserstoff oder Ethanol betrieben werden [Grue06, S. 42ff.]. Die direkten Treibhausgasemissionen der verschiedenen Treibstoffarten unterscheiden sich deutlich: Gegenüber Benzin mit einem Treibhausgasemissionsfaktor von 172 Gramm Kohlenstoffdioxid (CO2) Äquivalent pro Kilometer und damit dem höchsten Emissionsfaktor, hat Erdgas circa 34 Prozent geringere Emissionen mit einem Faktor von 115 Gramm CO2-Äquivalent pro Kilometer. Die Emissionswerte für Brennstoffzellenfahrzeuge variieren in Abhängigkeit vom Ursprung des Wasserstoffs. Wird der Wasserstoff über Elektrolyse auf Basis von erneuerbarem Strom erzeugt, können die Emissionswerte maßgeblich gesenkt werden. Hierfür ist der verstärkte Ausbau erneuerbarer Energiequellen zentral [RoBr20].
Im Jahr 2009 wurden mit der Einführung der "EU-regulations for fuel ethanol" neue Standards für Ethanol in Diesel- und Benzintreibstoffen verabschiedet [EU07]. Dieser neue Standard erlaubt einen Anteil von 5 Prozent (E5) beziehungsweise 10 Prozent (E10) Ethanol in fossilen Treibstoffen. Die Treibhausgasemissionen für Benzintreibstoffe verringerten sich demnach auf 2,80 Kilogramm CO2-Äquivalent pro Liter für E5 und 2,72 Kilogramm CO2-Äquivalent pro Liter für E10 [BMVI13e].
Wie im Falle der Wasserstoffgewinnung bereits aufgezeigt, hängt die Klimarelevanz in erster Linie von der Gewinnung und Aufbereitung des Treibstoffs und weniger von den Verbrauchseinsparpotenzialen auf Seiten des Antriebes ab [Grue06, S. 43]. Das TtW Verbrauchseffizienzpotenzial für Ottomotoren mit fossilen Brennstoffen ist limitiert.
Wie im Falle der Wasserstoffgewinnung bereits aufgezeigt, hängt die Klimarelevanz in erster Linie von der Gewinnung und Aufbereitung des Treibstoffs und weniger von den Verbrauchseinsparpotenzialen auf Seiten des Antriebes ab [Grue06, S. 43]. Das TtW Verbrauchseffizienzpotenzial für Ottomotoren mit fossilen Brennstoffen ist limitiert.
