In der heutigen Zeit spielt die Bedeutung der Energieversorgung bzw. die des damit gekoppelten Aspekts des Klimaschutzes eine zentrale Rolle in unserer Gesellschaft. Damit die gesetzten Ziele sowohl auf nationaler als auch auf globaler Ebene erreicht werden können, bedarf es einer Umstrukturierung unserer Energieversorgungspolitik. Eine grundlegende Voraussetzung dafür ist, dass der Mensch zu allererst anfängt ein objektives Bewusstsein bezüglich seiner Energiepolitik zu entwickeln, was heute in unserer komplexen Welt nicht all zu einfach ist. Erst dadurch ist es dem Menschen möglich verschiedene Produkte und Verfahren hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen zu bewerten und zu vergleichen.
Im Jahr 2004 betrug der Endenergieverbrauch in der Bundesrepublik Deutschland 314,4 Mio. SKE bzw. 9.214 PJ. Diese Energiemenge verteilte sich auf die Verbraucher Haushalte (29,5 %), Handel und Gewerbe (16,2 %), Industrie (25,9 %) sowie Verkehr (28,4 %).
Aus diesen Anteilen am „Energiekuchen“ wird ersichtlich welch hohe Bedeutung dem Sektor Verkehr in unserem Alltag zukommt. Hinsichtlich unserer Verkehrspolitik wird immer wieder darüber diskutiert, welches Verkehrsmittel wie z.B. Automobil, Bahn, Bus oder Flugzeug am günstigsten abschneidet in Punkto Umweltverträglichkeit- bzw. Energieverbrauch. Hierbei steht gerade die Flugverkehrspolitik stärker denn je in der Diskussion, da die „Billigflüge“ in immer größer Zahl angeboten werden, eine Kerosinsteuer derzeit noch nicht existiert und der Ausstoß an Emissionen in der oberen Atmosphäre ein viel stärkeres Klimaschädigungspotential hat als in Bodennähe ausgestoßene Emissionen. Hierbei reicht es allerdings nicht aus zu wissen wie viel das jeweilige Verkehrsmittel innerhalb der Nutzungsdauer an Ressourcen beansprucht, sondern es ist vielmehr wichtiger die gesamte Prozesskette zu betrachten und auszuwerten. Das fängt bei der Gewinnung und Verarbeitung der Roh-, Betriebs-, und Hilfsstoffe an und reicht bis hin zur Entsorgung bzw. bis zur Wiederverwertung der Endprodukte. Weil für die Herstellung, Nutzung und Verwertung zusätzliche Produkte und Anlagen erforderlich sind, muss eine Grenze vereinbart werden. Diese Grenze legt fest was dem betrachteten Produkt noch zugerechnet wird und was nicht.
In dieser Arbeit sollen daher zwei Szenarien gegenübergestellt werden, um am Ende vergleichen zu können, welches Szenario unter Berücksichtung der gesamten Prozesskette besser abschneidet hinsichtlich des Energieaufwands.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und Zielsetzung
2 Grundlegendes der Bilanzierung
2.1 Darstellung des Bilanzrahmens
2.2 Die Familie
2.3 Die Autofahrt
2.4 Die Heizung der Ferienwohnung
2.5 Die Flugreise
3 Stoffbilanz der betrachteten Verkehrsmittel
3.1 Materialeinsatz beim Flugzeug
3.2 Materialeinsatz beim PKW
3.3 Materialeinsatz beim Heizofen
4 Energiebilanz der betrachteten Verkehrsmittel
4.1 Herstellung des Flugzeugs
4.2 Herstellung des PKW
4.3 Herstellung des Heizofens
4.4 Betrieb des Flugzeugs
4.5 Betrieb des PKW
4.6 Betrieb des Heizofens
4.7 Betrachtung des Endergebnisses
5 Zusammenfassung und Auswertung
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Umweltauswirkungen zweier Urlaubsszenarien einer vierköpfigen Familie anhand des kumulierten Energieaufwands (KEA) über die gesamte Prozesskette hinweg zu vergleichen und zu bewerten.
- Analyse des kumulierten Energieaufwands (KEA) für Flugreisen und PKW-Reisen inklusive der Herstellungsprozesse.
- Vergleich der stofflichen Zusammensetzung und Energieintensität verschiedener Verkehrsmittel (Airbus A 320 vs. VW Golf A4).
- Einbeziehung vorgelagerter Prozessschritte wie Rohstoffgewinnung, Weiterverarbeitung und Transport.
- Untersuchung der Rolle der Auslastung auf den spezifischen Energieverbrauch pro Kopf.
- Beurteilung der Auswirkungen von Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium und CFK auf die Gesamtenergiebilanz.
Auszug aus dem Buch
3.1 Materialeinsatz beim Flugzeug
Beim Airbus A 320 ist hinsichtlich der Masse das am häufigsten eingesetzte Material das Aluminium. Wichtigster Rohstoff für die Aluminiumerzeugung ist Bauxit, ein Mineral, dass das Metall in Form von Aluminiumoxiden enthält. Der größte Teil des weltweit gewonnenen Bauxits stammt aus Australien (36 %), Guinea (14 %), Jamaika (10 %) sowie aus Brasilien (9%) [4]. Die folgende Abb. 2 zeigt die prozentualen Anteile der Materialien, die im Airbus A 320 eingesetzt werden.
Die Extraktion des Aluminiumoxids aus dem Bauxit erfolgt in einem chemischen Aufschlussverfahren (Bayer Verfahren) und liefert Tonerde (Al2O3) als Zwischenprodukt. Aus der Tonerde wird in einem elektrolytischen Reduktionsprozess (Hall-Herault-Verfahren) Aluminium mit einem Reinheitsgrad von über 95 % abgetrennt. Dieser Prozess ist durch den sehr großen Strombedarf für die Elektrolyse gekennzeichnet. Bei der getrennt abgebildeten Anodenfertigung (Abb. 3) ist neben Strom und Brennstoffen insbesondere der stoff gebundene Energieinhalt der Kohlenstoffanoden zu berücksichtigen, der einen wichtigen Energieeintrag für die Aluminiumhütte darstellt [4]. Die Energieeinsätze weisen meist erhebliche Bandbreiten in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern auf. Beispielsweise variiert der Strombedarf der Elektrolyse in Abhängigkeit von der eingesetzten Technik zwischen 12,9 und 18,3 MWh pro Tonne Aluminium bzw. 46,44 GJ/t und 65,88 GJ/t [4]. Im Mittel ist das ist nahezu die Hälfte der Energiemenge, die für die Gesamtproduktion des Aluminiums benötigt wird.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung und Zielsetzung: Einführung in die Problematik des Energieverbrauchs im Verkehrssektor und Definition der zu vergleichenden Urlaubsszenarien.
2 Grundlegendes der Bilanzierung: Festlegung des Bilanzrahmens sowie der Rahmenbedingungen für die Familie und die betrachteten Aktivitäten während der Reise.
3 Stoffbilanz der betrachteten Verkehrsmittel: Detaillierte Analyse der Materialzusammensetzung von Flugzeug, PKW und Heizofen als Basis für die energetische Bewertung.
4 Energiebilanz der betrachteten Verkehrsmittel: Berechnung und Gegenüberstellung des Energieaufwands für die Herstellung und den Betrieb der untersuchten Verkehrsmittel und Heizsysteme.
5 Zusammenfassung und Auswertung: Synthese der Ergebnisse, die zeigt, dass Flugreisen einen deutlich höheren spezifischen Energieverbrauch pro Kopf aufweisen als PKW-Reisen.
Schlüsselwörter
Energiebilanz, KEA, Flugzeug, PKW, Aluminium, Bauxit, Prozesskette, Treibstoffverbrauch, Klimaschutz, Materialeinsatz, Primärenergieaufwand, Stoffbilanz, Urlaubsreise, Verkehrsmittel, Leichtbau.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit vergleicht die ökologische Belastung durch den Energieaufwand zweier unterschiedlicher Urlaubsszenarien einer vierköpfigen Familie.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind Energie- und Stoffbilanzen, die Prozesskettenanalyse bei der Herstellung von Verkehrsmitteln sowie deren betriebsbedingter Energieverbrauch.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es zu ermitteln, ob eine Urlaubsreise mit dem Flugzeug oder eine Reise mit dem PKW (inklusive Heizung der Ferienwohnung) unter Berücksichtigung des kumulierten Energieaufwands besser abschneidet.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird die Methode der Stoffstromanalyse sowie die Berechnung des kumulierten Energieaufwands (KEA) unter Einbeziehung von Primärenergiedaten verwendet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit dem Materialeinsatz und der Energiebilanzierung von Airbus A 320, VW Golf A4 und einer Ölheizung, sowohl für die Herstellungs- als auch für die Nutzungsphase.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Energiebilanz, KEA, Prozesskette, Aluminium, Primärenergieaufwand, Materialeinsatz und Verkehrsmittelvergleich.
Warum wird bei der Flugzeugherstellung ein so hoher Energieaufwand festgestellt?
Der hohe Energieaufwand resultiert vor allem aus der aufwendigen Herstellung der verwendeten Leichtbauwerkstoffe wie Aluminium, deren Gewinnung und Verarbeitung extrem energieintensiv ist.
Wie stark beeinflusst die Auslastung das Ergebnis?
Die Auslastung ist entscheidend, da sie den spezifischen Energieverbrauch pro Kopf maßgeblich reduziert; je mehr Passagiere ein Flugzeug oder PKW befördert, desto geringer ist der rechnerische Energieanteil pro Person.
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- Diplom-Wirtschaftsingenieur Lars Pingel (Author), 2007, Vergleich der Energiebilanz von PKW und Flugzeug, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/81414
