Energiebilanz Werkstoffe Leichtbau
Leichtbau und Elektrifizierung senken den Verbrauch der Autos... (Grafik: Thomas Kussin)
 

Der Preis der Enthaltsamkeit

Leichtbau und Elektrifizierung senken den Verbrauch der Autos, lassen aber den Energieaufwand bei der Herstellung signifikant in die Höhe schnellen.

04.12.2012 Autorevue Magazin

Ungefähr 90 Prozent des Energieverbrauchs eines Automobils entfielen bisher auf das Fahren, bestanden also aus dem puren Nachfüllen von Kraftstoff, nur rund zehn Prozent wurden zuvor für dessen Herstellung aufgewendet. Dieses Verhältnis ändert sich gerade dramatisch: die Stichworte lauten Leichtbau und Elektrifizierung. Egal, ob Hybridauto oder Elektro­auto, der Einbau von Batterien schlägt sich signifikant auf die Energiebilanz nieder, da sie schwer sind und ihre Herstellung sehr energieaufwendig ist. Genauso die Leichtbauwerkstoffe: Die Produktion von leichterem Aluminium ist um ein Vielfaches energieintensiver als jene von Stahl, von Kohlenstofffaser-Werkstoffen ganz zu schweigen.

Daraus leitet sich eine provokante und doch logische Frage ab: Lässt sich der energetische Mehraufwand bei der Produktion überhaupt durch die Energieersparnis im Betrieb kompensieren? Außerdem sagt der Energieverbrauch zwar viel über den CO2-Ausstoß, aber noch nichts über die Umweltfreundlichkeit insgesamt aus. Deshalb wird die Frage nach umfassenden Lebenszyklus-Analysen immer dringlicher, die sowohl die Energie-Situa­tion als auch die Umweltwirkungen berücksichtigen. Und die Analyse muss gleich an zwei Fronten gleichzeitig ansetzen, nämlich bei der Produktion des Fahrzeugs und bei der Bereitstellung des Energieträgers.

Bei fossilen Kraftstoffen für herkömmliche Autos lässt sich das bei Herstellung und Verbrennung entstehende Kohlendioxid relativ leicht ermitteln. Bei der Generierung von elek­trischem Strom für Elektro­autos entsteht mitunter fast gar kein CO2 (Wasserkraft) – oder aber ganz besonders viel (Kohlekraftwerk). So kommen wir zum ersten Unsicherheitsfaktor. Woher stammt der Strom zum Fahren, aber auch für die Herstellung des Autos? Ein Auto setzt sich aus etwa 2000 verschiedenen Materialien zusammen. Immerhin bestehen 65 Prozent der ganzen Masse aus Eisen und Stahl und 18 Prozent aus Kunststoffen. Streng genommen müsste man jedes Schräuferl analysieren und schauen, woher die Energie für dessen Herstellung kommt.

Da liegt einer der Knackpunkte: Es gibt zwar Normen für die Erstellung von Umweltbilanzen (Life Cycle Assessment), aber je nachdem, wo auf der Welt ein Bauteil hergestellt wird, kommen aufgrund unterschiedlicher ökologischer Rahmenbedingungen ganz andere Ergebnisse heraus. Daher gibt es derzeit trotz eines genormten Procederes keine Möglichkeit, die Ergebnisse von Umweltbilanzen unterschiedlicher Hersteller sinnstiftend zu vergleichen.

Mit gutem Willen lassen sich die Wirkungen neuer Technologien trotzdem relativ genau abschätzen. Ein konkretes Beispiel aus dem Leichtbau: Geringeres Gewicht und höhere Steifigkeit können im Karosseriebereich dadurch erreicht werden, dass das Blech vor dem Umformen erhitzt wird, was einen erheblichen zusätzlichen Energieaufwand bedeutet. Trotzdem wiegt der geringere Materialeinsatz beim Herstellungsprozess mit geringeren Folgewirkungen beim Recycling diesen energetischen Zusatzaufwand bereits auf. Dazu kommen noch gut messbare Einsparungen im Betrieb durch das geringere Gewicht.

Energiebilanz Werkstoffe Leichtbau
Foto: www.laggers.at

Aber nicht immer ist die Sachlage so eindeutig. Aluminium wiegt zwar nur ein Drittel von Stahl, seine Herstellung erfordert aber fast sieben Mal so viel Energie. Da ist es schon einigermaßen schwierig, den höheren Energieeinsatz bei der Herstellung durch eine Gewichtsersparnis beim Fahren zu kompensieren, geschweige denn einen echten energetischen Vorteil zu lukrieren. Diese Diskussion reißt seit der Präsentation des ersten Voll­alu-Serienwagens der Neuzeit (Audi A8 im Jahr 1994) nicht ab. Noch schwieriger wird es bei Verwendung von Kohlenstofffaser-Werkstoffen, unterm Strich ­einen Vorteil auszuweisen. Ähnliches gilt für Magnesium. Kurz: Der hohe Aufwand verhilft zwar zu besseren Verbrauchswerten und damit vielleicht einem besseren Umweltgewissen, aber nicht unbedingt zu einem echten ökologischen Nutzen.

So richtig brisant wird das Thema aber bei den Batterien, weil sie in ihrer Energiebilanz auf zwei Seiten negativ zuschlagen: Erstens sorgt ein Batteriepaket, das eine Reichweite weit über 100 km ermöglichen soll, für einen Gewichtszuwachs jenseits von 300 kg. Zweitens besteht es überwiegend aus teuren und teils ­extrem energieaufwendig ­herzustellenden Werkstoffen.

Das Mehrgewicht kann zwar mit viel Hirnschmalz ­einigermaßen in Schach gehalten werden, allerdings nur bei extremem Leichtbau, der wiederum den Energieaufwand in die Höhe treibt. Als Parade­beispiel gelten die ­künftigen Elektroautos i3 und i8 von BMW. Die Erklärung der Energiebilanz ist bei einem derart hohen Einsatz an exotischen Werkstoffen, allen voran das Kohlenstofffaser-Chassis, immer wieder ein Drahtseilakt am Abgrund zwischen bösen Befürchtungen und kalmierender Hoffnung auf technologische Durchbruchsszenarien in Verarbeitung und Recycling von Superwerkstoffen.

Was bei all den offenen ­Fragen aber bleibt, ist trotzdem die Tatsache, dass man die Suche nach umweltfreundlicheren Technologien nicht einstellen kann, nur weil Schwierigkeiten auftauchen könnten. Als sicher gilt jedenfalls, dass die Spritersparnis der derzeitigen Hybridautos am Markt bereits den energetischen Mehraufwand durch ­geringeren Verbrauch mehr als kompensiert, vorausgesetzt das Recycling verläuft so gewissenhaft, wie in den Bilanzen ausgewiesen. Das Gleiche ist natürlich auch von Elektroautos zu verlangen.

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