Well-to-Wheel Betrachtung von Hybridfahrzeugen
Erstellt am: 04.11.2010 | Stand des Wissens: 08.03.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Hybridfahrzeuge (HEV) kombinieren mehrere Energiewandler und Speichersysteme im Antriebsstrang. Typischerweise handelt es sich dabei um Verbrennungs- und Elektromotoren mit Tank und Batterie. Als eine spezielle Systemauslegung kann der Plug-In Hybrid (PHEV) betrachtet werden. Bei dieser Variante kann die Batterie auch aus einer externen Stromquelle aufgeladen werden. Die Möglichkeit, Kohlenstoffdioxid (CO2) Emissionen zu reduzieren, hängt maßgeblich von den Emissionsfaktoren des verwendeten Stroms [Grue06, S. 56] sowie der Fahrzeugnutzung ab, da diese den elektrischen Fahranteil bestimmt [PlFu15]. Ziel ist es, den rein elektrischen Fahranteil zu vergrößern.
Als Treibstoffe für Hybride kommen alle für Verbrennungsmotoren geeigneten Treibstoffe infrage. Dabei resultieren die Verbrauchsminderungen gegenüber konventionellen Fahrzeugen im Wesentlichen aus dem Betrieb mit Rekuperation, der Realisierung von "Downsizing"-Maßnahmen sowie aus dem Betrieb des Verbrennungsmotors im optimalen Betriebsbereich. Darüber hinaus ist ein wichtiger Vorteil von PHEV die Möglichkeit der vollständigen emissionsfreien Fahrt (limitiert durch die Batteriekapazität), etwa in stark belasteten innerstädtischen Bereichen [Grue06, S. 53].
[AjGl20] betrachten anhand des Well-to-Wheel (WtW) Gesamtsystems die CO2-Emissionen von verschiedenen Elektrofahrzeugtypen im Vergleich zu konventionellen Antriebskonzepten. Die dabei untersuchten Autos haben alle eine Leistung in Höhe von 80 Kilowatt und eine angenommene Fahrleistung von 15.000 Kilometern pro Jahr. Dabei berücksichtigen sie im Rahmen der Tank-to-Wheel (TtW) Betrachtung neben den Treibhausgasemissionen für den Kraftstoff ebenfalls die Emissionen für die Herstellung und Verschrottung des Fahrzeugs. Wie in Abbildung 1 zu erkennen ist, schneidet der Range-Extender (REX), welcher mit erneuerbarem Strom und Benzin versorgt wird, unter den verschiedenen Hybrid-Konzepten am besten ab. Es bleibt allerdings zu berücksichtigen, dass die Treibhausgasemissionen für Hybridfahrzeuge wie den Plug-in Hybrid (PHEV) und den Range-Extender (REX) wesentlich vom angenommen Anteil des Stromverbrauchs (elektrischen Fahrbetrieb) am Gesamtenergieverbrauch abhängig sind. In der hier beschriebenen Studie gilt die Annahme, dass der Stromverbrauch bei 50 Prozent für die PHEVs beziehungsweise 90 Prozent am Gesamtenergieverbrauchs für die REX liegt. Durch die Nutzung von Hybridfahrzeugen (HEV) kann eine Treibhausgasemissions-Einsparung von fast 25 Prozent im Vergleich zu konventionellen Verbrennern erzielt werden [AjGl20].
Abb. 1: Well-to-Wheel Betrachtung verschiedener Antriebskonzepte batterieelektrische Fahrzeuge (BEV), REX, PHEVs, HEVs, konventionelle Verbrennerfahrzeuge jeweils mit unterschiedlichen Kraftstoffen [AjGl20, S.141] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)
