Fahrzeug ohne Emissionen

Ein Zero Emission Vehicle (ZEV) ist ein Fahrzeug, das keine Abgase von der Bordstromquelle abgibt. Gesundheitsgefährdende Schadstoffe für die Gesundheit und die Umwelt umfassen Partikel (Ruß), Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Ozon, Blei und verschiedene Stickoxide. Obwohl von den ursprünglichen Definitionen des California Air Resources Board (CARB) oder der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde (EPA) nicht als Emissionsschadstoffe betrachtet, umfasst der letzte Begriff dieses Begriffs auch flüchtige organische Verbindungen und verschiedene Luftgifte (vor allem 1,3-Butadien) ) und globale Schadstoffe wie Kohlendioxid und andere Treibhausgase.

Beispiele für emissionsfreie Fahrzeuge umfassen muskelbetriebene Fahrzeuge wie Fahrräder;elektrische Fahrräder; Schwerkraftfahrer Batterie-Elektrofahrzeuge, die die Emissionen an den Ort verlagern können, an dem der Strom erzeugt wird (wenn der Strom aus Kohle- oder Erdgaskraftwerken stammt – im Gegensatz zu Wasserkraft-, Windkraft-, Sonnenkraft- oder Kernkraftwerken); und mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellenfahrzeuge. Emissionen aus dem Herstellungsprozess sind daher nicht in dieser Definition enthalten, und es wurde argumentiert, dass die Emissionen, die während der Herstellung entstehen, derzeit in einer Größenordnung liegen, die mit derjenigen der Emissionen vergleichbar ist, die während der Betriebslebensdauer eines Fahrzeugs erzeugt werden . Diese Fahrzeuge befinden sich jedoch noch am Anfang ihrer Entwicklung. Die Emissionen in der Fertigung können durch die Entwicklung von Technologie und Industrie, die Verlagerung in Richtung Massenproduktion und den ständig zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energien in den Lieferketten abnehmen.

Fahrzeugstruktur
Die Klassifizierung erfolgt auf unterschiedliche Weise nach der Art des Antriebssystems, der eingesetzten Energie, der Art der Speicherung oder den emittierten Stoffen.

ZEV mit elektrischem Antrieb
Elektroauto als Batterie Elektrofahrzeug mit Traktionsbatterie (Beispiel: GM EV1)
Brennstoffzellenfahrzeuge mit Druckspeicher (Mercedes-Benz F-Cell), Flüssigwasserstoffspeicher (kryogenisch gespeicherter Wasserstoff) oder Flüssigbrennstoff-Methanol (Bsp .: Honda FCX -Konzept) [Hinweis. 1]
Fahrzeuge mit Schwungradspeicher (z. B. Gyrobus)

ZEV mit mechanischem Antriebssystem
Fahrzeuge mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor (z. B. BMW Wasserstoff) [Hinweis. 2]
Fahrzeuge mit Wasserstoffgasturbine [Hinweis. 2]
Fahrzeuge mit Gas-Expansionsmaschine (pneumatisches Auto)
von Menschen angetriebene Fahrzeuge [Anmerkung. 3]

Bemerkungen:

1. Wasser wird bei Emissionen am Boden nicht als schädliches Abgas angesehen.
2. Da diese Antriebe unter anderem auf der Luftatmung basieren, werden Stickoxide ausgestoßen.Die Fahrzeuge sind daher nicht emissionsfrei im engeren Sinne, sondern nach kalifornischer Gesetzgebung als ZEV eingestuft.
3. Kohlendioxid wird emittiert, was nach den Richtlinien des ZEV nicht berücksichtigt wird. Diese Fahrzeuge sind auch keine Kraftfahrzeuge, da sie keine technischen Antriebsmaschinen haben.

Technologie und Industrie

Well-to-Wheel-Emissionen
Der Begriff “Zero-Emission” (ZEV), wie er ursprünglich vom California Air Resources Board (CARB) geprägt wurde, bezieht sich nur auf Kraftfahrzeugemissionen aus der Bordstromquelle. Daher berücksichtigt die CARB-Definition nur die Schadstoffe, die am Ort des Fahrzeugbetriebs emittiert werden, und die Vorteile für die reine Luft sind in der Regel lokal, da die Luftschadstoffemissionen je nach Quelle der zur Aufladung der Batterien verwendeten Elektrizität an den Ort des Fahrzeugs verschoben werden Anlagen zur Stromerzeugung. Im weiteren Sinne muss der Strom, der zum Aufladen der Batterien verwendet wird, aus erneuerbaren oder sauberen Quellen wie Windkraft, Sonnenenergie, Wasserkraft oder Kernkraft erzeugt werden, damit der ZEV nahezu keine oder gar keine Rad-zu-Rad-Emissionen aufweist. Mit anderen Worten, wenn ZEVs aus mit fossilen Kraftwerken erzeugter Elektrizität aufgeladen werden, können sie nicht als Nullemission betrachtet werden.

Die Verbreitung von Elektrofahrzeugen kann jedoch zur Entwicklung von Systemen beitragen, mit denen die Elektrofahrzeugbatterien mit überschüssiger Elektrizität aufgeladen werden, die nicht anderweitig verwendet werden können. Zum Beispiel ist der Strombedarf nachts am niedrigsten, und der zu diesem Zeitpunkt erzeugte Stromüberschuss kann zum Aufladen der Batterien des Elektrofahrzeugs verwendet werden. Es ist erwähnenswert, dass erneuerbare Energiequellen wie Windkraftanlagen oder Kernkraftwerke im Vergleich zu fossilen Kraftwerken hinsichtlich der erzeugten Elektrizitätsmenge weniger beherrschbar sind. Die meisten erneuerbaren Energiequellen sind als intermittierende Energiequellen bekannt. Daher wird die Entwicklung dieser Ressourcen zu einem Überschuss an Energie führen, der durch die Entwicklung von Elektrofahrzeugen besser genutzt werden kann. Darüber hinaus profitieren die meisten Elektrofahrzeuge von regenerativen Bremsen und anderen Optimierungssystemen, wodurch die Energieeffizienz dieser Fahrzeuge erhöht wird.

Brennstoffzellenfahrzeuge (Fuel Cell Vehicles, FCVs) können bei der Entwicklung nachhaltiger Energiequellen noch mehr helfen, da diese Autos Wasserstoff als Treibstoff verwenden.Komprimierter Wasserstoff kann als Energiespeicherelement verwendet werden, während Strom in Batterien gespeichert werden muss. Der Wasserstoff kann durch Elektrizität durch Elektrolyse erzeugt werden, und dieser Strom kann aus grünen Quellen stammen. Wasserstoff kann in situ erzeugt werden, wenn der erzeugte Strom nicht benötigt wird, oder er kann an den Windpark angeschlossen werden, oder er kann an das Netz angeschlossen werden, um den überschüssigen Strom aus dem Netz zu nutzen und Strom zu erzeugen, z. B. an Hydrogenpumpstationen. Daher kann die Entwicklung von FCVs einen großen Schritt hin zu einer nachhaltigen Entwicklung und zur Verringerung der Treibhausgasemissionen auf lange Sicht darstellen.

Andere Länder haben eine andere Definition des ZEV, was bemerkenswert ist, wenn Treibhausgase in jüngster Zeit einbezogen werden, da viele europäische Vorschriften nun die Kohlendioxid-CO2-Emissionen regeln. CARBs Rolle bei der Regulierung von Treibhausgasen begann 2004 auf der Grundlage des Pavley Act von 2002 (AB 1493), wurde jedoch durch Klagen und durch die EPA im Jahr 2007 blockiert, indem der erforderliche Verzicht abgelehnt wurde. Weitere Verantwortlichkeiten wurden CARB durch den kalifornischen Global Warming Solutions Act von 2006 (AB 32) übertragen, der das Mandat zur Festlegung kohlenstoffarmer Kraftstoffnormen enthält.

Als Ergebnis einer Untersuchung wegen falscher Werbung in Bezug auf “Zero Emission” -Ansprüche entschied die Advertising Standards Authority (ASA) im Vereinigten Königreich im März 2010, eine Werbung von Renault UK wegen “Zero Emission Vehicles” zu verbieten, weil die Werbung verletzt wurde GAP (Broadcast) TV Code Regeln 5.1.1, 5.1.2 (Irreführende Werbung) und 5.2.1 (Irreführende Werbung – Evidence) und 5.2.6 (Irreführende Werbung – Umweltansprüche).

Treibhausgase und andere Schadstoffemissionen werden durch Fahrzeugherstellungsprozesse erzeugt. Die Emissionen aus der Fertigung sind um viele Faktoren größer als die Emissionen von Auspuffrohren, selbst in Fahrzeugen mit Ottomotor. Die meisten Berichte über die Auswirkungen des ZEV auf das Klima berücksichtigen diese Herstellungsemissionen nicht, obwohl die Emissionen während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs relativ gering sind.

In Anbetracht des derzeitigen US-Energiemixes würde ein ZEV die Kohlendioxidemissionen um 30% reduzieren. Angesichts der aktuellen Energiemixe in anderen Ländern wurde vorausgesagt, dass diese Emissionen in Großbritannien um 40% und in China um 19% abnehmen würden.

Arten von emissionsfreien Fahrzeugen
Abgesehen von mit Tieren und mit Menschen betriebenen Fahrzeugen emittieren batterieelektrische Fahrzeuge (darunter Autos, Flugzeuge und Boote) auch keine der oben genannten Schadstoffe und auch keine CO2-Gase. Dies ist eine besonders wichtige Eigenschaft in dicht besiedelten Gebieten, in denen die Gesundheit der Bewohner stark beeinträchtigt werden kann. Die Produktion von Kraftstoffen, die ZEVs antreiben, wie z. B. die Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen, kann jedoch mehr Emissionen pro Meile verursachen als die Emissionen eines konventionellen mit fossilen Brennstoffen betriebenen Fahrzeugs. Um die Auswirkungen des Betriebs eines ZEV auf die Emissionen zu verstehen, ist eine Bewertung der Lebensdauer des Rades erforderlich.

Andere emissionsfreie Fahrzeugtechnologien umfassen Plug-In-Hybride (z. B. ICE / Elektrobatterie), wenn sich diese im Elektromodus befinden, einige Plug-In-Hybride sowohl im Auflademodus als auch im Elektromodus (z. B. Brennstoffzelle / Elektrobatterie, Druckluftmotor / Elektrobatterie) und Flüssigkeit Stickstofffahrzeuge, Wasserstofffahrzeuge (unter Verwendung von Brennstoffzellen oder umgebauten Verbrennungsmotoren) und Druckluftfahrzeuge, die normalerweise durch langsame (Haus) oder schnelle (Straßenstation) elektrische Kompressoren, Schwungrad-Energiespeicherfahrzeuge, solarbetriebene Autos und Tribriden aufgeladen werden.

Segway Personal Transporter sind zweirädrige, selbstbalancierende, batteriebetriebene Maschinen, die elfmal energieeffizienter sind als ein durchschnittliches amerikanisches Auto. Der mit zwei Lithium-Ionen-Batterien betriebene Segway PT erzeugt während des Betriebs null Emissionen und verbraucht beim Laden über eine normale Steckdose eine vernachlässigbare Menge an Strom.

Schließlich insbesondere für Boote (obwohl Windkraftfahrzeuge mit Windantrieb (Windkraftanlage und Kite) und andere Wasserfahrzeuge vorhanden sind, regelmäßige und spezielle Segel (wie Rotorsegel, Flügelsegel, Turbosegel, Skysegel, die es emissionsfrei antreiben können.) Bei größeren Schiffen (wie Tankern, Containerschiffen, …) wird auch Atomkraft verwendet (wenn auch nicht üblich).

Fahrräder
In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde der Fahrradbesitz während des Fahrradbooms vor dem Massenbesitz von Autos allgemein. In den 1960er Jahren wurde die Flying Pigeon das meistverkaufte mechanisierte Fahrzeug der Welt. In China sind rund 210 Millionen Elektrofahrräder unterwegs.

Anreize
Subventionen für den öffentlichen Verkehr
Der japanische öffentliche Verkehr wird aufgrund wachsender Umweltbedenken in Richtung Null Emissionen gefahren. Honda hat einen konzeptionellen Bus auf den Markt gebracht, der über Trainingsgeräte an der Rückseite des Fahrzeugs verfügt, um kinetische Energie für den Antrieb zu erzeugen.

Aufgrund des Stop-Start-Verhaltens des Leerlaufs im öffentlichen Verkehr kann regeneratives Bremsen eine Möglichkeit für öffentliche Verkehrssysteme der Zukunft sein.

Subventionen für die Entwicklung von Elektroautos
In einem Versuch, die CO2-Emissionen sowie die Lärmbelästigung in südafrikanischen Städten zu reduzieren, hat das südafrikanische Department of Science & amp; Technologie (DST) sowie andere private Investitionen haben über den Innovationsfonds 5 Mio. USD für die Entwicklung des Joule bereitgestellt. Der Joule ist ein Fünfsitzer-Auto, das 2014 erscheinen soll.

Low-Emission-Programm
Das California Air Resources Board (CARB) führte 1990 das Zero Emission-Programm ein, das auf dem California Clean Air Act von 1987 basiert. Es ist hier ein Teil des emissionsarmen Programms, das mit der Abkürzung LEV (englisches emissionsarmes Fahrzeug oder deutsches emissionsarmes Fahrzeug) und der jeweiligen einstelligen Versionsnummer als Index bezeichnet wird. Dies ist nun in der 3. Version als LEV 3 vorhanden und gültig. Dieses Rahmenprogramm hat bereits festgelegt, dass bis 2018 der Anteil neu zugelassener Fahrzeuge, die die Anforderungen des ZEV erfüllen, 18% der Gesamtzahl neu zugelassener Fahrzeuge betragen muss. 1997 entwickelten und produzierten die Big Seven, die sieben Autohersteller, die die meisten Fahrzeuge in Kalifornien verkaufen, erstmals ein emissionsfreies Fahrzeug. Die ursprünglich strenge Regelung wurde jedoch eindeutig zugunsten der Automobilhersteller überarbeitet. Inzwischen sind diese Bestimmungen nur in Kalifornien nicht mehr gültig, sind aber im Laufe der Zeit von einer Reihe von US-Bundesstaaten und werden in Anträgen verwendet.

Die gesamte Gesetzgebung gilt ausschließlich für bestimmte Schadstoffemissionen von Fahrzeugen, die während des Betriebs in die Umwelt freigesetzt werden (Tank-to-Wheel): Kohlenmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe NMOG und Stickoxide NO x. Die CO 2 -Emissionen, die im Zuge der Klimadiskussion einen neuen Wert gewonnen haben, sowie die Berücksichtigung der Energieversorgung von Tank zu Tank oder der gesamten Energiekette von der Energieerzeugung über die Umwandlung in kinetische Energie -wheel), werden nicht berücksichtigt., Ebenfalls ignoriert wird ein ganzheitlicher Schadstoffausgleich oder Life Cycle Assessment.

Für die Umweltverträglichkeit eines Fahrzeugs sind jedoch nicht nur die fahrzeugbedingten Emissionen im Betrieb relevant, sondern auch die Belastung von

Produktion des Fahrzeugs
Erzeugung und Aufbereitung des Brennstoffs oder des elektrischen Stroms
Wartung des Fahrzeugs
Entsorgung des Fahrzeugs
Logistikbedingte Emissionen für Produktion, Vertrieb, Wartung und Entsorgung

Im Gegensatz zu den europäischen Abgasnormen, die von allen Automobilherstellern verlangt werden, zu einem bestimmten Zeitpunkt für alle neuen Modelle einen verschärften Grenzwert einzuhalten, werden in den USA und Kalifornien neue Normen eingeführt, wobei die Grenzwerte der sogenannten “Phase-in” – und “Out-out” -Einstellungen der alten heraufgesetzt werden Standard.Dies ist eine mehrjährige Implementierung, bei der der neue Standard um einen jährlichen prozentualen Anstieg aller neuen Modelle erhöht werden muss, während der alte Standard von einem jährlichen Prozentsatz aller neuen Modelle erfüllt werden kann. Dies gilt individuell für jeden Hersteller, da die Basis für den genannten Prozentsatz die gesamte auf den Markt gebrachte Fahrzeugflotte des Herstellers ist.

Dies war auch beim Übergang von LEV 1 zu LEV 2 der Fall. LEV 1 bestand bereits seit dem Modelljahr (ein neues Modell ist bereits im Zeitraum August-Oktober des Vorjahres auf dem Markt) mit der entsprechende Phase-in-Gültigkeit. Im Zeitraum 2004-2007 wurde es durch LEV 2 in Schritten von 25% durch eine entsprechende Phase-In- oder Phase-Out-Phase ersetzt.

Der Übergang vom LEV 2 zum neuen Regel-LEV 3 erfolgt wieder als Phase-In oder Phase-Out, diesmal jedoch in 20% -Schritten. Es hat bereits im Jahr 2016 begonnen und wird im Jahr 2020 enden. Gleichzeitig gilt jedoch eine kontinuierliche Reduzierung des Flottenmittelwerts für die Summe aus NMOG und NO x im verlängerten Zeitraum von 2015 bis 2025, in der der Endwert liegt von 30 mg pro Meile wird letztendlich angegeben.

Beide Übergänge sind in den folgenden Tabellen nach Jahren aufgegliedert.
Phase-In / Phase-Out LEV 1 / LEV 2

Model Jahr 2004 2005 2006 2007
LEV 1 75% 50% 25% 0%
LEV 2 25% 50% 75% 100%

Phase-In / Phase-Out LEV 2 / LEV 3

Model Jahr 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
LEV 2 100% 80% 60% 40% 20% 0% – bleibt 0% –
LEV 3 0% 20% 40% 60% 80% 100% – bleibt 100% –
– lineare Reduktion des Flottenmittelwerts für die Summe NMOG + NO x –

Grenzen
Die in den folgenden beiden Tabellen aufgeführten Grenzwerte beziehen sich auf eine Laufleistung von 50.000 Meilen. Für die Laufleistung von 100.000 Meilen, die üblicherweise auch als “Nutzungsdauer” bezeichnet wird, sind die nachzuweisenden Grenzwerte jeweils etwas höher festgelegt.

Grenzen des kalifornischen Low-Emission-Programms (LEV 1 )

Emissionsklasse CO g / Meile NMOG g / Meile NO x g / Meile
TLEV – Transientes Fahrzeug mit geringer Emission 3.4 0,125 0,4
LEV – Low Emission Vehicle 3.4 0,075 0,2
ULEV – Fahrzeug mit extrem geringer Emission 1.7 0,04 0,2
ZEV – Zero Emission Vehicle 0 0 0

Grenzen des kalifornischen Low-Emission-Programms (LEV 2 )

Emissionsklasse CO g / Meile NMOG g / Meile NO x g / Meile
TLEV – Transientes Fahrzeug mit geringer Emission 3.4 0,125 0,4
LEV – Low Emission Vehicle 3.4 0,075 0,2
ULEV – Fahrzeug mit extrem geringer Emission 1.7 0,04 0,2
ZEV – Zero Emission Vehicle 0 0 0

EmissionsklasseCO g / meileNMOG g / meileNO x g / meileLEV – Fahrzeug mit niedriger Emission3.40,0750.05ULEV – Fahrzeug mit extrem niedriger Emission1.70.040.05SULEV – Fahrzeug mit extrem niedriger Emission10.010.02ZEV – Fahrzeug mit Nullemission000

CO = Kohlenmonoxid – NMOG = organisches Gas ohne Methan (Kohlenwasserstoffe außer Methan) – NO x = Stickoxid

Gültigkeit
Die folgenden US-Bundesstaaten haben die kalifornischen LEV-Vorschriften bereits verabschiedet:

Arizona, mein 2011
Connecticut, MEIN 2008
Maine, mein 2009
Maryland, MEIN 2011
Massachusetts, MY 2004
New Jersey, MEIN 2008
New Mexico, MEIN 2011
New York, MEIN 2004
Oregon, mein 2009
Pennsylvania, MEIN 2008
Rhode Island, MY 2008
Vermont, MY 2004
Washington, mein 2009

Folgende US-Bundesstaaten sind noch in der Diskussion, ob die Bestimmungen angenommen werden sollten:

Colorado
Florida
Montana
North Carolina
Utah
Wisconsin

Weiterentwicklung der ZEV-Anforderungen seit der Einführung
Nach der Ankündigung der Einführung des ZEV-Mandats nach langen Diskussionen mit Vertretern der Automobilindustrie für das Modelljahr 2003 wurde erstmals ein Anteil von 10% aller neu zugelassenen Fahrzeuge definiert, die die Anforderungen des ZEV erfüllen. Die ursprüngliche Absicht, nur Fahrzeuge als emissionsfreie Fahrzeuge anzuerkennen, die tatsächlich nichts emittierten, wurde jedoch nach schweren Eingriffen der Automobilindustrie fallen gelassen. Für solche Fahrzeugantriebe könnten gemäß der ursprünglichen Version nur Brennstoffzellenfahrzeuge und batteriebetriebene Elektrofahrzeuge verwendet werden. Während sich wasserstoffbetriebene Fahrzeuge 2003 noch in der Entwicklung befanden, wurden batteriebetriebene Fahrzeuge von allen großen Herstellern frühzeitig entwickelt. Ihre Produktion war jedoch nicht wirtschaftlich, weshalb die Hersteller auf eine Lockerung der CARB-Gesetze drängten und nach ihrer Umsetzung die Entwicklung des ZEV fast vollständig brachen und sogar die vorhandenen, funktionierenden ZEV-Fahrzeuge teilweise ausrangierten. In dieser Dokumentation geht es um die Dokumentation Wer hat das Elektroauto getötet? aus dem Jahr 2003.

Beispiele für Fahrzeugentwicklungen des ZEV aus dieser Phase:

GM EV1
Toyota RAV4 elektrisch
Honda EV Plus
Ford Ecostar
Ford Ranger EV
BMW E1
Daimler A-Klasse elektrisch
Golf CitySTROMer
Hotzenblitz

Aus diesem Grund haben ab 2003 (Markteinführung der ZEV-Fahrzeuge) auch Fahrzeuge erkannt, die kleine oder sehr saubere Antriebe hatten oder – wie die kürzlich eingeführten Hybridfahrzeuge – eine kleine Strecke rein elektrisch zurücklegen konnten. Dies führte zu einer “Verwässerung” des ursprünglichen Anteils von 10% ZEV-Fahrzeugen, weshalb der Name LEV (wörtlich “emissionsarmes Fahrzeug”) zunehmend von den Herstellern festgelegt wurde. Derzeit ist eine schrittweise Erhöhung des ZEV-Anteils von 4,5% im Jahr 2018 auf 22% ab 2025 geplant.

Welche Automobilhersteller sind betroffen?
Die Entwicklung von batteriebetriebenen elektrischen Antrieben oder solchen, die ihre benötigte Energie aus einer Brennstoffzelle beziehen und einen Wasserstofftank besitzen, verkaufen nicht alle Automobilhersteller, die in Kalifornien Automobile verkaufen. Das Air Resources Board als zuständige Behörde war sich dessen stets bewusst. Für solche kleineren Unternehmen wurde daher eine gestaffelte Lösung geschaffen, die folgendermaßen aussieht:

Sorge der Automobilhersteller

Unabhängigkeit des Unternehmens Verkaufte Menge pro Jahr in Kalifornien Betroffen vom ZEV-Mandat Kommentar
Nichtunabhängig bis zu 4.500 nichtbetroffen
unabhängig bis zu 10.000 nichtbetroffen
4.501 bis 60.000 betroffen Die ZEV-Anforderungen können jedoch nur mit PZEV-Fahrzeugen (Bronze-Status) erfüllt werden.
mehr als 60.000 voll betroffen Die betroffenen Hersteller sind: Daimler, VW, General Motors, Ford, Toyota, Honda, Hyundai (die “großen Sieben”)

Für diese Hersteller könnte eine Beispielberechnung folgendermaßen aussehen:

Beispielrechnung

Verkaufte Fahrzeuge eines Herstellers 100000
Aus dieser Verpflichtung des Herstellers, 10% Fahrzeuge anzubieten, die den ZEV-Kriterien entsprechen: 10.000
Die Nummer könnte dann wie folgt zusammengesetzt sein:
Kredite von ZEV-Fahrzeugen 2000
Kredite von AT-PZEV-Fahrzeugen 2000
Kredite von PZEV-Fahrzeugen 6000