Wie die Schadstoffbilanz von Autos ausfällt, entscheidet sich mitunter schon in der Materialauswahl bei ihrer Herstellung.

Bild: Pixabay, TayebMEZAHDIA

Studie mit überraschendem Ergebnis Was ist der optimale Materialmix für E-Fahrzeuge?

28.04.2020

Emissionen in der Elektromobilität lassen sich nicht nur durch den richtigen Strommix verringern, sondern bereits bei der Auswahl der Werkstoffe in der Fahrzeugherstellung. Welche Materialien sich am besten eignen, hat ein Studierender der TH Ingolstadt untersucht. Er ist dabei zu einem überraschenden Ergebnis gelangt.

Manuel Schweizer, Studierender im Masterstudiengang „Applied Research in Engineering Sciences“ an der Technischen Hochschule Ingolstadt, hat in einem Forschungsprojekt analysiert, welche Werkstoffe sich am besten für die Herstellung von E-Autos eignen.

In seiner Arbeit verglich Schweizer die Auswirkungen von Leichtbaumaßnahmen bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Elektrofahrzeugen im Hinblick auf Ressourceneffizienz und Emissionen. Ziel war es, den optimalen Materialmix für beide Fahrzeugarten zu ermitteln.

Verbrenner und Stromer im Vergleich

Zunächst modellierte Schweizer jeweils ein Fahrzeug beider Antriebsarten für die untere Mittelklasse sowie die Oberklasse. In seine anschließenden Berechnungen bezog er die Herstellungsenergie und Emissionen verschiedener Werkstoffe, unter anderem Aluminium und Stahl, ein.

Die vergleichenden Berechnungen ergaben, dass die Leichtbauvariante über den gesamten Lebenszyklus sowohl mehr Energie benötigt als auch mehr Emissionen ausstößt als Stahlbauweisen der gleichen Fahrzeugklasse. Ein negativer Einfluss des zusätzlichen Gewichts tritt dabei nicht in dem Maße auf, wie es bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor der Fall ist, da der Elektromotor neben seinem höheren Wirkungsgrad auch die Möglichkeit der Energierückgewinnung beim Bremsen besitzt.

Auf den Punkt gebracht: Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor bringt Leichtbau bei Elektrofahrzeugen hinsichtlich der Gesamtenergie und Gesamtemissionen keinen Vorteil gegenüber Stahl.

Schlussfolgerung aus der Studie

Schweizer kam zu dem Ergebnis, dass sich durch eine ressourceneffiziente Werkstoffwahl bei einem Fahrzeug der unteren Mittelklasse neun bis 13 Prozent der Emissionen einsparen lassen, die bei der Batterieherstellung anfallen. Bei einem Fahrzeug der oberen Mittelklasse sind es 19 bis 24 Prozent. Durch diese Energie- und Emissionseinsparungen könnte laut dem Studierenden mehr Batteriekapazität hergestellt und somit die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht werden.

Schweizer wurde in seiner Forschungsarbeit von Martin Bednarz, Professor für Innovative Fertigungsverfahren und Digitalisierung in der Produktion, unterstützt.

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