Umweltbilanzen: Emissionen

Neben dem Verbrauch an Energie und Ressourcen sind vor allem die Emissionen von Klimagasen und Schadstoffen für die Umweltbilanz wichtig. Diese entstehen sowohl bei der Fahrzeugherstellung und der Entsorgung bzw. dem Recycling, als auch bei der Bereitstellung von Kraftstoff bzw. Strom. Der Betrieb des Fahrzeugs an sich ist bei batterieelektrischen sowie bei Brennstoffzellenfahrzeugen emissionsfrei - im Sinne eines fairen Vergleichs zwischen verschiedenen Fahrzeugtypen müssen jedoch selbstverständlich für eine Bewertung alle Lebenswegabschnitte betrachtet werden.

Die so genannten Treibhausgasemissionen, insbesondere Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Stickstoffmonoxid (N2O, auch Lachgas genannt) tragen zum globalen Treibhauseffekt bei und schädigen dadurch indirekt Mensch und Natur. Zusätzlich zu den Treibhausgasen werden auch zahlreiche Substanzen mit direkten negativen Wirkungen auf die Natur und die menschliche Gesundheit emittiert (Schadstoffe). Während Treibhausgase global wirken - also unabhängig von dem Ort, an dem sie emittiert wurden - kommt es bei den Schadstoffen sehr wohl auf den Ort der Emission an. Schadstoffe können in dicht besiedelten Gebieten deutlich mehr Menschen Schaden zufügen als auf freiem Feld. Wichtige Schadstoffe sind Partikel (Feinstaub, PM), Stickstoffdioxid (NO2, bzw. zusammen mit Stickstoffmonoxid (NO) auch als NOx geführt), Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Schwefeldioxid (SO2).

Umweltwirkungskategorien

Die verschiedenen emittierten Stoffe und Substanzen sind für unterschiedliche - teilweise aber sich überschneidende - Wirkungen verantwortlich. Um diese Wirkungen zusammenfassend bewerten zu können, werden in Ökobilanzen so genannte Umweltwirkungskategorien verwendet. Diese gewichten die einzelnen Komponenten zu einem einzigen Faktor, der die Stärke der Umweltwirkung beschreibt. Wichtige Kategorien sind:

  • Klimawirkung

    Unser Klima wird u.a. vom so genannten Treibhauseffekt beeinflusst, zu dem sowohl natürliche als auch vom Menschen zusätzlich verursachte Treibhausgasemissionen beitragen. Eine künstliche Verstärkung des Treibhauseffektes führt zu einer globalen Erwärmung, die Risiken für Mensch und Natur beinhaltet.
    Die wichtigsten, durch menschliche Aktivitäten zusätzlich emittierten Treibhausgase sind Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Stickstoffmonoxid (N2O, auch Lachgas genannt). Ihre Wirkung ist jedoch sehr unterschiedlich. Um die Klimawirkung eines Prozesses zusammenzufassen werden daher Treibhausgas-Äquivalente verwendet, die die Klimawirkung im Vergleich zu Kohlendioxid angeben. So hat Methan ein Treibhauspotenzial von 25 - trägt also 25 mal so stark zum Treibhauseffekt bei wie Kohlendioxid. Das Treibhauspotenzial von Lachgas liegt gar bei 298 (IPCC, 2007).

  • Versauerung

    Versauerung bedeutet eine Absenkung des pH-Wertes und kann sowohl ein natürlicher Prozesse sein, als auch durch menschliche Aktivitäten verursacht oder beschleunigt werden. Verantwortlich sind dann vor allem Emissionen von Salzsäure, Schwefeloxiden, Schwefelwasserstoffen, Stickoxiden und Ammoniak. Die Versauerung kann dabei sowohl in Gewässern als auch in Böden (saurer Regen) auftreten und schränkt u.a. das Pflanzenwachstum ein bzw. mindert landwirtschaftliche Erträge.

  • Eutrophierung

    Eutrophierung steht für eine Nährstoffzufuhr im Übermaß, sowohl für Gewässer als auch für Böden. Verantwortlich dafür sind vor allem Phosphat und Nitrat die meist vom Menschen ausgebracht werden, z.B. bei Düngung in der Landwirtschaft. Eine solche Überdüngung bzw. Überernährung von Pflanzen und anderen Organismen (z.B. Algen) hat eine erhöhte Produktivität zur Folge, die aber auch mit Sauerstoffzehrung verbunden ist.
    Da Gewässer und Böden auf sehr unterschiedliche Weise betroffen sind, wird häufig eine Unterteilung der Umweltwirkung in die Kategorien Gewässer-Eutrophierung und Boden-Eutrophierung vorgenommen. Dabei wird vereinfachend davon ausgegangen, dass alle luftseitig emittierten Nährstoffe eine Überdüngung des Bodens darstellen und alle wasserseitig emittierten Nährstoffe zur Überdüngung der Gewässer beitragen.

  • Sommersmogbildung

    Mit Sommersmog wird eine hohe Konzentration bodennahen Ozons bezeichnet. Ozon ist ein schädliches Spurengas das zu Vegetations- und Materialschäden führt sowie Gesundheitsbeschwerden hervorruft. Die Ozonbildung wird unter anderem durch UV-Strahlung begünstigt, also durch sonniges Wetter – daher der Name Sommersmog.
    Die Umweltwirkung Sommersmog wird als POCP (Photochemical Ozone Creation Potential, Photooxidantienbildung) angegeben. Photooxidantien sind dabei reaktive Stoffe und können in der Umwelt vielfache chemische Reaktionen auslösen, die zur Luftverschmutzung beitragen.

  • Feinstaub

    Eine Reihe von internationalen Studien zeigt, dass eine Erhöhung der Feinstaubkonzentration mit einer starken Erhöhung der Sterblichkeit infolge von Atemwegs- und Herzkreislauferkrankungen einhergeht. Neue Studien international anerkannter Organisationen - aktuell der WHO - haben ein hohes Mortalitätsrisiko durch Feinstäube bestätigt.
    Feinstaub bezeichnet dabei Staub, dessen Partikel einen Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer (µm) aufweisen und wird daher auch PM10 (Particulate Matter < 10µm) genannt.

Relevanz der Wirkungskategorien

Die in den verschiedenen Wirkungskategorien zusammengefassten Umwelteinflüsse unterscheiden sich qualitativ. Um Vergleiche zwischen den Kategorien anstellen und die Relevanz der einzelnen Kategorien beurteilen zu können, ist es notwendig, die Ergebnisse in den einzelnen Kategorien auf ein gemeinsames Maß zu beziehen. Dafür wird oft die Menge an Umweltwirkungen herangezogen, die ein durchschnittlicher Bundesbürger im Laufe eines Jahres insgesamt verursacht. Man spricht hier von "Einwohnerdurchschnittswerten" (EDW).

Die Graphik zeigt das Abschneiden der verschiedenen Antriebsstränge in den einzelnen Wirkungskategorien in Form von EDW. Sie bezieht sich auf ein Standard-Referenzfahrzeug des jeweiligen Typs (Kompaktklasse, 150'000 km Fahrleistung). So verursacht ein Fahrzeug über seine gesamte Lebensdauer beispielsweise etwa das dreifache der Klimagasemissionen, die ein durchschnittlicher Bundesbürger innerhalb eines Jahres verursacht.

Schadstoffemissionen von mittleren Kompaktklassefahrzeugen (Otto, Diesel, Elektro) über den gesamten Lebensweg, dargestellt in Einwohnerdurchschnittswerten (IFEU 2011)

Der Vergleich der EDW zeigt, dass bei den Pkw-bedingten Umweltwirkungen (aktuelle Fahrzeuge vorausgesetzt) vor allem die Treibhausgasemissionen und die Versauerung relevant sind. Bei der Versauerung gibt es gleichzeitig auch die größten Unterschiede zwischen den Antriebssträngen: Aufgrund der Stickoxidemissionen im Betrieb liegt sie beim Diesel höher als beim Otto-Pkw. Elektrofahrzeuge sind aufgrund des hohen Beitrags der Batterieherstellung bei der Versauerung derzeit noch Spitzenreiter. Ein verstärktes Recycling könnte die Situation hier deutlich verbessern. Eutrophierung ist lediglich beim Diesel-Pkw ein größeres Problem, bedingt unter anderem durch die Ammoniakemissionen. Das Sommersmogpotential liegt bei allen betrachteten Fahrzeugtypen aufgrund der niedrigen Kohlenwasserstoffemissionen aktueller Fahrzeuge niedrig.