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Langjährige erfolgreiche wissenschaftliche Zusammenarbeit der Hochschule Trier. Von welchen Faktoren hängt der Stromverbrauch von Elektroautos ab? Wie effizient ist das E-Auto, und wie steht es um das Preis-Leistungsverhältnis in Bezug auf die Reichweite? Kunden haben es bislang schwer, hier einen Überblick zu gewinnen. Eine leicht verständliche und begründete Klassifizierung von Elektroautos fehlte nämlich bislang.
Der Energieverbrauch von E-Autos ist ohnehin derzeit weitgehend unreguliert in der EU und geht mit null g CO2-Emissionen in die Flottenbilanz der Hersteller ein, unabhängig davon, ob es sich um ein E-SUV mit 2 Tonnen Gewicht oder um einen elektrischen Kleinwagen handelt. Eine Regulierung wird jedoch erwartet.
Prof. Dr. Eckard Helmers (Umwelt-Campus Birkenfeld) und Dr. Martin Weiss haben gemeinsam mit Co-Autoren von der Colorado School of Mines (Golden, USA) hierzu Vorschläge in Form einer Effizienz-Klassifizierung für ein neues Energielabel entwickelt und als wissenschaftliche Veröffentlichung herausgebracht. In die Untersuchung gingen über 300 Elektroautos aus dem aktuellen Marktangebot ein.
Prof. Eckard Helmers ist seit 1998 Professor am Umwelt-Campus Birkenfeld. Er forscht seit über 10 Jahren gemeinsam mit Dr. Martin Weiss zur Elektromobilität. Ihre Zusammenarbeit geht zurück auf Forschungsaufenthalte von Prof. Helmers am Joint Research Center der EU-Kommission (Ispra, Italien), wo Dr. Weiss als Wissenschaftler an Fahrzeugemissionen und Innovationen im Transportsektor arbeitete.
Prof. Helmers und Dr. Weiss widmeten sich zunächst der Ökobilanzierung, denn in der Anfangsphase der Elektrifizierung war die Ökobilanz von Elektroautos umstritten. Um hier neue Erkenntnisse zu gewinnen, betrieb Prof. Helmers über viele Jahre Projekte zur experimentellen Elektrifizierung gebrauchter Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Dadurch konnten die sog. Materialkuchen beider Fahrzeugversionen direkt miteinander verglichen werden. Anschließend war eine ökobilanzielle Modellierung möglich. Das Ergebnis war eine bis dahin unerreichte Datentiefe: Helmers und Weiss konnten nachweisen, dass sich Elektroautos nach 20.000 bis 200.000 km gegenüber ihren Pendants mit Verbrennungsmotor hinsichtlich der CO2-Bilanz amortisieren und von welchen Faktoren dies im Einzelnen abhängt. Diese Erkenntnisse sind unverzichtbar, wenn es um die Dekarbonisierung der Mobilität geht. Sie zeigen: Ökobilanziell lassen sich die CO2-Emissionen durch die Elektrifizierung von Autos auf ein Drittel senken. Das ist eine bedeutende Reduktion der Klimawirkung. Mobilität mit Null-CO2-Emissionen, wie sie für das Jahr 2045/2050 geplant ist, erfordert darüber hinaus also noch weitere Maßnahmen. Die Forschungsergebnisse zeigen hier die Optimierungspotenziale auf. Ein weiteres Forschungsprojekt mit dem Joint Research Center der EU-Kommission widmete sich der Frage, wie die Lücke zwischen den etablierten „well-to-wheel“-CO2-Kosten der Mobilität und den ökobilanziellen Modellen geschlossen werden kann.
Die well-to-wheel-Betrachtung erfasst nur die Aufwendungen der Energiebereitstellung und des Energieverbrauchs des Fahrzeugs, während in Ökobilanzen der gesamte Lebenszyklus bewertet wird.
Bereits vor 4 Jahren veröffentlichten Weiss und Helmers eine erste Studie, in der untersucht wurde, wie sich die Energieeffizienz von Elektroautos in den ersten 10 Jahren seit Beginn der Elektrifizierung entwickelte. Erstaunlicherweise war keine Effizienzsteigerung beim Energieverbrauch festzustellen. Sie wäre jedoch angesichts des technologischen Fortschritts zu erwarten gewesen.
Die beobachtete mangelnde Effizienzsteigerung geht unter anderem auf das ständige Größen- und Leistungswachstum der Autos auf unseren Straßen zurück, welches schon seit Jahrzehnten zu beobachten ist. Weiss und Helmers haben in Europa auch erstmals bei klassischen PKW mit Verbrennungsmotor Ausmaß und Folgen dieser Entwicklung untersucht: Ein erheblicher Teil des technischen Effizienz-Fortschritts bei Benzin- und Dieselmotoren wurde von dieser Entwicklung aufgezehrt (4). Technologien zeigen „Lernraten“. Auch deren Verständnis widmeten sich die beiden Forscher und zeigten auf, wie die Preise und Produktionskosten für elektrifizierte Fahrzeuge in den vergangenen Jahren gesunken sind.
Fünf Studierende vom Umwelt-Campus Birkenfeld waren an der Datenerhebung dieser Projekte beteiligt und sind Koautoren der wissenschaftlichen Publikationen. Alle genannten Veröffentlichungen sind im Internet im Wortlaut abrufbar. Sie wurden von anderen Forschern bereits rund 600x zitiert.
Prof. Dr. Eckard Helmers, Dipl.-Chem.
+49 6782 17-1213
e.helmers@umwelt-campus.de
https://www.umwelt-campus.de/ehelmers
M. Weiss, T. Winbush, A. Newman, E. Helmers (2024). Energy Consumption of Electric Vehicles in Europe. Sustainability MDPI 16(17): 7529. https://doi.org/10.3390/su16177529
E. Helmers, J. Dietz, M. Weiss (2020). Sensitivity Analysis in the Life-Cycle Assessment of Electric vs. Combustion Engine Cars under Approximate Real-World Conditions. Sustainability MDPI 12: 1241. https://doi.org/10.3390/su12031241
M. Weiss, K. C. Cloos, E. Helmers (2020). Energy efficiency trade-offs in small to large electric vehicles. Environmental Sciences Europe 32: 46. https://doi.org/10.1186/s12302-020-00307-8
M. Weiss, L. Irrgang, A. Kiefer, J. Roth, E. Helmers (2020). Mass- and power-related efficiency trade-offs and CO2 emissions of compact passenger cars. Journal of Cleaner Production 118326. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118326
M. Weiss, A. Zerfass, E. Helmers (2019). Declining prices for fully electric and plug-in hybrid cars - An assessment of learning rates, user costs, and the costs for mitigating CO2 and air pollutant emissions. Journal of Cleaner Production 212: 1478-1489. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.12.019
E. Helmers, M. Weiss (2017). Advances and critical aspects in the life-cycle assessment of battery-electric cars (review). Energy and Emission Control Technologies. Published 1 February 2017, Vol 5, 1—18 https://www.dovepress.com/getfile.php?fileID=34716 (paper download) https://doi.org/10.2147/EECT.S60408
Prof. Dr. Eckard Helmers ist seit 1998 Professor am Umwelt-Campus Birkenfeld und forscht seit über 1 ...
Frank Gemeinhardt
Frank Gemeinhardt
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Elektrotechnik, Umwelt / Ökologie, Verkehr / Transport
überregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch
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