Inhaltsverzeichnis	5
	Abkürzungs- und Symbolverzeichnis	10
	1: Systemtheoretische Grundlagen zur Klimawandel-Problematik mit spezieller Berücksichtigung von PKW	14
	1.1 Einführung	14
	1.2 Systemwissenschaft und ihre Bedeutung für die Problemstellung	16
	1.2.1 System	17
	1.2.2 Komplexe Systeme	18
	1.2.3 Modelle	21
	1.2.4 Systemische Modelle und nicht-systemische Modelle – Eine Veranschaulichung anhand der CO2-Regulierung für PKW in Europa	23
	1.3 Eine Methodik für systemorientiertes Vorgehen	30
	1.3.1 Beschreibung des Vorgehens	30
	1.3.2 Festlegung von Systemgrenzen des größten involvierten Systems	31
	1.4 Modelle und Forschungsergebnisse zum Klimawandel	32
	1.4.1 Metaphorisches Modell – Reis-Metapher	32
	1.4.2 Was sind die Ursachen und Folgen des Klimawandels? Ergebnisse von gesamtsystemischen Analysen des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)	35
	1.4.3 Global Carbon Law – Wie stark müssen die jährlichen THG-Emissionen reduziert werden, um den Klimawandel wirksam zu reduzieren?	43
	1.5 Abgrenzung und Messgrößen des Transportsektors – als Teilsystem der Anthroposphäre	48
	1.5.1 Abgrenzung relevanter Teilsysteme	48
	1.5.2 Abgrenzung von Wirtschafts- und Technologiesystemen innerhalb der Anthroposphäre	50
	1.5.3 Qualität und Preis als zentrale Messgrößen von Wirtschafts- und Technologiesystemen	53
	1.5.4 Externe Effekte	53
	1.5.5 Total Cost of Ownership (TCO)	55
	1.6 Lebenszyklusanalyse als Werkzeug zur Analyse der Umweltwirkungen von Technologien	57
	1.6.1 Was ist eine Lebenszyklusanalyse?	59
	1.6.2 Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens	60
	1.6.3 Erstellung einer Sachbilanz	60
	1.6.4 Wirkungsabschätzung – Klimaänderung	61
	1.6.5 Nicht berücksichtigte Wirkungskategorien – u. a. Stickoxid- und Feinstaubemissionen sowie Ressourcenbewertung	62
	1.6.5.1 Stickoxide und Feinstaub	63
	1.6.5.2 Ressourcenbewertung bei Elektrofahrzeugen im Vergleich zu verbrennungsmotorischen Fahrzeugen	67
	1.6.6 Exkurs: Planetary Boundaries	68
	1.6.7 Exkurs: Sustainable Development Goals	68
	1.7 Modelle zum Personenverkehrssektor sowie für PKW	69
	1.7.1 Personenverkehr als kleinste Einheit (Zelle) des betrachteten Systems	69
	1.7.2 Rigoroses Modell für die Gesamtemissionen des Personenverkehrssektors	72
	1.7.3 Rigoroses Modell für repräsentative Technologievergleiche und Sensitivitätsanalysen für PKW	74
	1.8 Messgrößen für PKW-Vergleiche	81
	1.8.1 Spezifische THG-Emissionen und Gesamtkosten	82
	1.8.2 Bewertungsmethode für die Kompatibilität von Teilsystemen des Wirtschafts- und Technologiesystems mit dem Global Carbon Law	84
	1.8.3 CO2-Vermeidungskosten und sektorübergreifende Technologievergleiche	86
	Literatur	92
	2: Auswahl und Modellierung repräsentativer Fahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebskonzepten und Energieträgern	99
	2.1 Antriebskonzepte und Energieträger	99
	2.2 Arten und Potenziale von erneuerbaren Kraftstoffen	102
	2.3 Referenzfahrzeuge	108
	2.4 Standardfahrzeuge	111
	2.4.1 Konfiguration eines Standard-Benzinfahrzeuges	111
	2.4.2 Konfiguration von Standardfahrzeugen mit alternativen Antriebstechnologien	115
	2.4.2.1 Datenbasis	115
	2.4.2.2 Methodik zur Generierung von Standardfahrzeugen in der Leistungsklasse 81–100 kW	120
	2.4.3 Plausibilitätsprüfung der Standardfahrzeugkennzahlen	123
	2.4.3.1 Kundenverbrauch	123
	2.4.3.2 Herstellkosten bzw. Differenzkosten je Antriebstechnologie	124
	Literatur	131
	3: Treibhausgasemissionen nach einer Life-Cycle-Analysis (LCA)	134
	3.1 Well-to-Tank Emissionsfaktoren fossiler Kraftstoffe	135
	3.2 Well-to-Tank Emissionsfaktoren von Biokraftstoffen	138
	3.2.1 Gesetzgebung zur Minderung der THG-Emissionen von Kraftstoffen	138
	3.2.1.1 Europäische Regelungen	138
	3.2.1.2 Nationale Regelungen	140
	3.2.1.3 Fortschreibung der Regelungen zu Biokraftstoffen und erneuerbaren Strom	141
	3.2.2 Emissionsfaktoren von Biokraftstoffen	143
	3.2.3 Beimischung erneuerbarer Kraftstoffe	145
	3.3 Well-to-Tank Emissionsfaktoren von SNG und Wasserstoff	146
	3.4 Well-to-Tank Emissionsfaktoren von Strom	148
	3.4.1 Erneuerbarer Anteil der Stromerzeugung	151
	3.4.2 Erneuerbarer Anteil des individuellen Strombezugs aus Systemperspektive	152
	3.4.2.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz	153
	3.4.2.2 Grünstromvermarktung	154
	3.4.2.3 Exkurs: Beeinflussung des zukünftigen erneuerbaren Anteils durch die Ausgestaltung des Markt- und Regulierungsdesigns	155
	3.4.2.4 Exkurs: Einschränkungen hinsichtlich der Verursachergerechtigkeit von Ausbauanreizen	156
	3.4.2.5 Exkurs: Beeinflussung des erneuerbaren Anteils der Stromerzeugung mit einer Eigenverbrauchsoptimierung	157
	3.4.3 THG-Emissionen beim individuellen Strombezug	159
	3.4.3.1 EU-Emissionshandelssystem und Effort Sharing Agreements	161
	3.4.3.2 Emissionsfaktoren je Stromerzeugungsanlage	164
	3.4.3.3 Grenzbetrachtung zusätzlicher Verbraucher – Consequential LCA	164
	3.4.3.4 Durchschnittsbetrachtung zusätzlicher Verbraucher – Attributional LCA	170
	3.4.4 Emissionsfaktoren für strombasierte Antriebskonzepte	171
	3.4.4.1 Elektromobilität	171
	3.4.4.2 Synthetische Gase und der Betrieb von Gastankstellen	172
	3.5 Well-to-Wheel Emissionsfaktoren je Energieträger	173
	3.6 Treibhausgasemissionen bei der Herstellung und dem Recycling von Fahrzeugen	176
	3.6.1 Referenzfahrzeuge	176
	3.6.2 Studien bezüglich synthetischer Fahrzeuge	176
	3.6.3 Spezifische THG-Emissionen der Batterieherstellung	178
	3.6.4 Standardfahrzeuge	183
	3.6.5 Fahrzeuggewicht je nach Leistungsklasse	185
	Literatur	186
	4: Tank-to-Wheel-Verbrauchswerte gemäß Prüfstandsmessungen sowie aus Kundensicht – der Willans-Ansatz	193
	4.1 Das Reglementarische Messverfahren	193
	4.1.1 Verbrauchsberechnung verbrennungsmotorischer Fahrzeuge	195
	4.1.2 Energiebedarfsberechnung elektrischer Fahrzeuge	198
	4.1.3 Verbrauchsberechnung von Plug-in-Hybrid Fahrzeugen	200
	4.2 Prüfstandsmessungen als Basis der Verbrauchsberechnung nach dem Willans-Ansatz	203
	4.3 Ableitung des Kundenverbrauchs	204
	4.3.1 Berechnung des Kundenverbrauchs anhand des Willans-Ansatzes	204
	4.3.2 Realverbrauchsermittlung gemäß ADAC EcoTest	208
	4.3.3 Realverbrauchsdaten von Spritmonitor	209
	4.3.4 Referenzfahrzeuge – Kundenverbrauchsfaktor	210
	4.3.5 Synthetische Standardfahrzeuge	214
	4.3.6 Energiefluss am Beispiel des synthetischen BEV	217
	4.3.7 Einfluss von unterschiedlichen Autobahngeschwindigkeiten	218
	Literatur	220
	5: Gesamtkosten nach der Total Cost of Ownership Methodik (TCO) – Differenzierung nach antriebsspezifischen Kosten	222
	5.1 Annuitätenmethode	223
	5.2 Anschaffungskosten	225
	5.3 Energiekosten	226
	5.3.1 Fossile Kraftstoffe	226
	5.3.2 Biokraftstoffe	228
	5.3.3 SNG und Wasserstoff	231
	5.3.3.1 Strombezugsvarianten im Inland	231
	5.3.3.2 Gasgestehungskosten	233
	5.3.3.3 Sonstige Kosten für die Gasbereitstellung an der Tankstelle	235
	5.3.4 Stromkosten für Elektrofahrzeuge	235
	5.3.4.1 Heimladen mit Strommix – Haushaltsstromtarif	237
	5.3.4.2 Strompreise an öffentlichen und halböffentlichen Ladesäulen	241
	5.3.4.3 PV-Eigenversorgung	241
	5.3.4.4 Heimladen – Smart Charging Windstrom	244
	5.3.5 Gegenüberstellung der Marktpreisbestandteile einzelner Kraftstoffe	246
	5.4 Versicherungskosten	247
	5.5 Wartungskosten	248
	5.6 Nationale Steuern	249
	Literatur	252
	6: Potenziale und Entwicklungsperspektiven verschiedener Technologien	257
	6.1 Optimierung des Kundenverbrauchs	257
	6.1.1 Fahrwiderstände	257
	6.1.2 Verbrennungsmotorische Fahrzeuge	260
	6.1.3 Batterie-elektrische Fahrzeuge	261
	6.1.4 Hybridfahrzeuge	264
	6.1.5 Wasserstofffahrzeuge	264
	6.1.6 Kundenverbrauch je Betrachtungsjahr und Fahrprofil	265
	6.2 Potenziale der CNG-Mobilität	267
	6.2.1 Verbrauchsoptimierung	267
	6.2.2 Erhöhung des Wasserstoffanteils	269
	6.2.3 Anschaffungspreise	270
	6.2.4 CNG-Tankstellenbetrieb und -Bereitstellungskosten	271
	6.3 Fossile Kraftstoffpreise	275
	6.4 Strombezug durch die Elektromobilität	279
	6.4.1 Netzbelastungen und -kosten durch die Elektromobilität	279
	6.4.2 Infrastrukturkosten	281
	6.4.2.1 Netzentgelte	281
	6.4.2.2 Ladeinfrastruktur inkl. Messsystem für Heimladesysteme	281
	6.4.2.3 Öffentliche Ladesäulen	283
	6.4.3 Strombereitstellungskosten	284
	6.5 Kosten synthetischer Kraftstoffe	286
	6.5.1 National	287
	6.5.2 International	289
	6.5.2.1 „Die zukünftigen Kosten strombasierter synthetischer Brennstoffe“	290
	6.5.2.2 „Status und Perspektiven flüssiger Energieträger in der Energiewende“	297
	6.5.2.3 „dena-Leitstudie Integrierte Energiewende“	297
	6.5.2.4 „Defossilisierung des Transportsektors: Optionen und Voraussetzungen in Deutschland“	297
	6.5.2.5 Studien der Lappeenranta University of Technology School of Energy Systems	298
	6.6 Wasserstoffbereitstellungskosten	302
	6.7 Produktbeschaffungskosten sowie Kosten für Verteilung und Verkauf je Energieträger	306
	6.8 Anschaffungspreise bzw. Herstellkosten	308
	6.8.1 Batterie-elektrische Fahrzeuge sowie HEV und HFCEV	308
	6.8.2 Verbrennungsmotorische Fahrzeuge	310
	6.8.3 Listenpreise sowie monatliche Gesamtkosten je Betrachtungsjahr	312
	Literatur	313
	7: Treibhausgasemissionen und Gesamtkosten je Antriebstechnologie und Energieträger für repräsentative Fahrzeuge	319
	7.1 Referenzfahrzeuge	322
	7.1.1 Kosten und THG-Emissionen 2016	323
	7.1.2 CO2-Vermeidungskosten	329
	7.1.3 Zusammenfassende Erkenntnisse	332
	7.2 Standardfahrzeuge	334
	7.2.1 Betrachtungsjahr 2016	335
	7.2.1.1 Standard-Fahrprofil	336
	7.2.1.2 Sensitivitätsanalyse	339
	7.2.1.3 Autobahn- und City-Fahrprofil	350
	7.2.2 Betrachtungsjahr 2030 – Zukunftsszenario Low Oil Price	351
	7.2.2.1 Standard-Fahrprofil	351
	7.2.2.2 Sensitivitätsanalyse	355
	7.2.2.3 Autobahn- und City-Fahrprofil	361
	7.2.2.4 Standard-Fahrprofil – fossile Kraftstoffpreise gemäß New Policies Szenario	363
	7.2.3 Betrachtungsjahr 2050 – Zukunftsszenario Low Oil Price	363
	7.2.3.1 Standard-Fahrprofil	364
	7.2.3.2 Sensitivitätsanalyse	369
	7.2.3.3 Autobahn- und City Fahrprofil	369
	7.2.3.4 Standard-Fahrprofil – fossile Kraftstoffpreise gemäß New Policies Szenario	369
	7.2.4 Entwicklung der spezifischen Gesamtkosten und THG-Emissionen zwischen 2016 und 2030 – Zukunftsszenario Low Oil Price	371
	7.2.5 Entwicklung der spezifischen Gesamtkosten und THG-Emissionen zwischen 2030 und 2050 – Zukunftsszenario Low Oil Price	376
	7.2.6 Standardfahrzeuge mit fossilen Kraftstoffen – Zukunftsszenario New Policies	379
	7.2.7 Analyse der Energiekosten je Betrachtungsjahr	381
	7.3 Fazit und Empfehlungen an Politik und Wirtschaft	385
	7.3.1 Zusammenfassende Erkenntnisse	385
	7.3.2 Zukünftige Individualmobilität mittels PKW	391
	7.3.3 Gasinfrastrukturen für den PKW-Sektor	394
	7.3.4 Optimierungsmöglichkeiten regulatorischer Eingriffe	395
	7.3.4.1 CO2-Regulierung für PKW	395
	7.3.4.2 Energie- und Stromsteuer	396
	7.3.4.3 Weltweiter CO2-Preis bzw. weltweites CO2-Handelssystem	397
	Literatur	404
	8: Executive Summary	408
	8.1 Notwendige THG-Einsparungen und das Global Carbon Law	409
	8.2 Realer Energieverbrauch im Vergleich zum am Prüfstand gemessenen Verbrauch	411
	8.3 Technologievergleiche nach einer Life-Cycle-Analysis (LCA) sowie nach der Total Cost of Ownership Methode (TCO)	412
	8.4 Empfehlungen an Politik und Wirtschaft	420
	8.5 Optimierungsmöglichkeiten regulatorischer Eingriffe	423
	Literatur	426
	Anhang	427
	Vergleich Benzin-Diesel	427
	Vergleich Benzin-CNG	429
	Vergleich Benzin-BEV	430
	Vergleich Benzin-Hybrid	431
	Vergleich Benzin-PHEV	432
	Sensitivitätsanalyse: Standardfahrzeuge im Jahr 2030 beim Standard-Fahrprofil – Low Oil Price	433
	Sensitivitätsanalyse: Standardfahrzeuge im Jahr 2050 beim Standard-Fahrprofil – Low Oil Price	437
	Übersicht der Methodik	448
	Gesamte anthropogene THG-Emissionen (Gt /Jahr) nach Wirtschaftssektoren im Jahr 2010 [1]	449
	Verschiedene Power-to-X Prozesse, Endprodukte und Anwendungsbeispiele [2]	450
	Literatur	451
	Stichwortverzeichnis	452