Aluminium im Automobilbau – der Irrglaube

1 Kommentar

Vor- und Nachteile von Autos mit einem hohen Aluminium Anteil – Aufbauend auf den Bericht, ob Elektroautos wirklich nachhaltig sind, geht der Trend im Automobilbau zur Aluminium Karosserie und einem Aluminium Fahrwerk. Denn Aluminium bietet einen Gewichtsvorteil. Der neue Land Rover Discovery wird 480 Kilogramm weniger wiegen. Relativ unbekannt ist die Tatsache, dass Aluminium fünfmal so teuer wie Stahl und der Energieeinsatz zur Herstellung von Aluminium enorm ist. Grundvoraussetzung wäre der Einsatz von recyceltem Aluminium, das nur ein Zehntel der Energie benötigt, als bei Herstellung des Primäraluminiums nötig war. Recycling von Aluminium in Bauwerken oder Autos ist jedoch nur möglich, wenn der Lebenszyklus des Produkts begrenzt ist. Während Autos 14 Jahre und länger halten, fahren LKWs bis zu 24 Jahre. Die eingesetzte Menge an recyceltem Aluminium beträgt derzeit 20 Prozent und der Einsatz von Aluminium im Autobau ist somit zweifelhaft.

Aluminium

Aluminium
Bild 1 von 3

Umweltschonend wird ein aus Aluminiumteilen gebautes Auto erst nach 150.000 Kilometer Fahrleistung

Seit 1991 hat sich das Gewicht eines VW Golf 1 mit einem Leergewicht von 750 kg, über den Golf IV mit einem Leergewicht von 1.050 kg auf bis zu 1.472 kg beim Golf 7 gesteigert. Und dies trotz Steigerung des Anteils an Aluminium von 50 auf 140 Kilogramm. Mehr Aluminium macht das Auto teurer und Schäden an der Aluminium Karosserie können nur von Werkstätten mit Aluminiumkompetenz repariert werden. Dies erhöht die Einstandskosten und lässt die Versicherungsgebühren der jeweiligen Modelle ansteigen.

Die Herstellung von Aluminium für Autos ist energieaufwendig

Aluminium zu produzieren bedeutet, die im Rohmaterial Bauxit enthaltene Aluminium Hydroxide mit Natronlauge zu lösen und anschließend durch Erhitzen in Aluminiumoxid zu überführen. Nun folgt der Schritt der sehr energieaufwendigen Elektrolyse, um das reine Aluminium zu gewinnen. Die Menge Kohlendioxid (CO2) die während der Herstellung von Aluminium emittiert wird, ist gigantisch. Denn nur Sauerstoff, der bei der Elektrolyse an der Anode gebildet wird, oxidiert die Anodenkohle zu CO2. Zwar möchte man mit dem Einsatz von Aluminium das Gewicht und den Benzinverbrauch senken, schafft jedoch erstmals Treibhausgas und trägt zur Klimaerwärmung bei.

Rechnet es sich überhaupt ein Auto aus Aluminium zu bauen, wenn der Energieaufwand bei Aluminium 89 Prozent höher ist?

Dichte
Aluminium: 2.698 kg je m³
 
Energieaufwand
Aluminium: 69 KWh je kg
 
CO2-Emission
Aluminium: 16,1 kg CO2 je kg
 
Stahl: 7.840 kg je m³
 
 
Stahl: 6,31 KWh je kg
 
 
Stahl: 1,65 kg CO2 je kg

Die Dichte von Benzin liegt bei 0,75 kg pro Liter

Die Zahlen zeigen deutlich, dass das Aluminium so viel mehr an Energie und CO2 benötigt, dass diese erzeugten Emissionen wieder eingefahren werden müssen. Dies bedeutet jedoch, nicht am Mobilitätskonzept der Zukunft zu arbeiten, sondern mehr zu fahren, um zu sparen. Umweltschutz bedeutet jedoch Vermeidung und Verzicht. Nimmt man einen SUV mit 250 Kilogramm Aluminiumeinsatz, kann durch die 35 Prozent Dichte des Stahls bis zu 65 Prozent eingespart werden, aber auch Sicherheitsfragen dürfen nicht vergessen werden. Bei einem rechnerischen Faktor von 45 Prozent erreicht man eine Reduktion von 112 Kilogramm. 250 Kilogramm Stahl werden mit 6,31 kWh/kg hergestellt, 138 Kilogramm Aluminium mit 69,0 kWh/kg. Das Auto mit Aluminium benötigt also 6.150 kWh oder 22,2 Gigajoul mehr Energie in der Herstellung. Rechnet man diese Energie im deutschen Energiemix um, werden 3.690 Kilogramm CO2 mehr emittiert. Ein normaler SUV benötigt im kombinierten Testzyklus derzeit 15 kg pro 100 Kilometer Fahrweg.

Was spart das Auto mit Aluminium an Benzin ein?

Bei einem Fahrgewicht von 1.6 Tonnen und einer Reduktion um 112 Kilogramm bei einem durchschnittlichen Benzinverbrauch von 8 Liter auf 100 km spart man ungefähr 1,12 Liter pro 100 Kilometer ein. Dieser Wert ist theoretisch und in der Praxis werden durchschnittlich 0,6 Liter Einsparung erzielt. Die Diskrepanz zwischen Praxis und Theorie liegt daran, dass nur in Beschleunigungsphasen und wenn das Auto mit hoher Kraft fährt, viel Luftwiderstand zu überwinden ist. Grundsätzlich ist der Luftwiderstand bei 100 km/h unabhängig vom Gewicht des Autos. Das Fahrverhalten spielt eine Rolle und dies ist die Diskrepanz. Nun muss die Energieeinsparung ermittelt werden. Berechnet man die Luftdichte, Luftwiderstandskraft und Frontfläche des Autos mit einem CW Wert von 0,3, ist es möglich, die Energie von 8 Liter Benzin zu berechnen. Benzin selbst verfügt nur über einen Wirkungsgrad (Energieinhalt) von 25 Prozent. Es ist nun möglich zu berechnen, wann mit einem Auto gebaut aus Aluminiumteilen, bei 100 Kilometer die Energieeinsparung überwiegt.

= x mal 0,6 Liter/100 km x 35 MJ/L
= x mal 210 kJ/km

Ein Aluminiumauto benötigt also 210 kJ pro Kilometer weniger Energie als ein Auto aus Stahl. Eingespart müssen jedoch die vorher berechneten 6.150 kWh oder 22.2 Gigajoul. 210 Kilojoule sind 0,0583333 kWh. In diesem berechneten Beispiel muss das Auto also 105.500 km. fahren, um das vorher produzierte CO2 auszugleichen.

Die Herstellung von Aluminium verseucht die Umwelt

Aluminium benötigt in der Herstellung nicht nur mehr Energie, sondern setzt auch mehr CO2 frei als die Stahlherstellung. 112 Kilo Aluminium benötigten 16,1 kg CO2/kg. Im Hinblick auf 250 Kilogramm Stahl, mit einem Faktor von 1,65 kg CO2/kg. Im Ergebnis fallen 1.390 Kilogramm zusätzliche CO2 Emissionen bei der Aluminiumherstellung an. Jetzt gilt es heraus zu finden, wie viel CO2 beim Verbrennen von 1 Liter Benzin emittiert wird, um die 1.390 Kilogramm zu berechnen. Bei einer Dichte von 0,75 kg/l werden ungefähr 2,4 kg CO2 emittiert. (0,6 eingesparte Liter auf 100 km x 2,4 kg / l = 1,44 kg /100 km.) Bezogen auf die Berechnung oben, emittiert ein Aluminiumauto also ca. 1,44 Kilogramm pro 100 Kilometer weniger CO2 als ein Stahlauto. Dem entgegenzusetzen sind die 1.390 Kilogramm mehr CO2 Emissionen in der Aluminiumherstellung.

Fazit des Einsatzes von Aluminium im Fahrzeugbau

Berücksichtigt man die Berechnungen, so muss ein Auto mit Aluminiumanteil um die 150.000 Kilometer fahren, um den vorherigen Nachteil der Produktion auszugleichen. Zudem sind die Abfallprodukte der Aluminium Herstellung giftig. Denn es entsteht Rotschlamm aus der ätzenden Natronlauge und die enthaltenen Schwermetalle, wie Arsen und Quecksilber müssen entsorgt werden. Dazu wird der Rotschlamm von der Natronlauge getrennt und die Schwermetalle gebunden. Dies kostet erneut Energie. Vom Prinzip kann auch die Physik zwei unvergleichbare Dinge, wie die Einsparung der Energie und Einsparung der CO2 Emissionen nicht genau berechnen. Deshalb lässt sich hier auch nur schwer eine Ökobilanz erstellen.

Hat nun ein Elektroauto einen hohen Aluminium Anteil und die tägliche Fahrleistung beträgt, wie von allen Autoherstellern propagiert, nur 50 bis 70 Kilometer täglich, macht der Einsatz von Aluminium wenig Sinn. Das Elektroauto fährt zwar CO2 neutral wenn es mit Solarstrom betankt wird, hat aber durch Nutzung von Aluminium schon so viele Emissionen verursacht, dass in diesem Fall ein Benzinfahrzeug die sinnvollere Alternative wäre. Dieser Beitrag dient der Diskussion und stellt keine der vorgestellten Technologien in Frage, sondern soll neutral aufklären. Wir freuen uns über Ihre Kommentare.

Wie ist Ihre Meinung zum Aluminium-Fahrzeugbau?

Kategorie: Magazin

Autor:

Kommentare (1)

Trackback URL | Kommentar RSS Feed

  1. Malavi Bonne sagt:

    Ein fachlich toller Artikel der zwar Lücken hat, aber vermutlich das ganze Thema hier keinen Platz findet. So etwas wäre er in der Welt of Wissenschaft besser aufgehoben. Der Autor gibt die Punkte richtig wieder. Ohne Mobilitätskonzept wird weder das Land noch die stark bevölkerte Innenstadt einen Vorteil von Aluminium haben.

    Und sich auf die Bahn zu verlassen wäre ein großer Fehler.

Schreiben Sie einen Kommentar

Spam-Schutz * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.