Zero Emission Vehicle

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Zero Emission Vehicle (ZEV) ist die Bezeichnung für ein Fahrzeug in der extremsten Ausprägung der Abgasstandards der CARB-Gesetzgebung des US-amerikanischen Bundesstaates Kalifornien. Es bedeutet wörtlich: „Null-Emissions-Fahrzeug“ und weist auf das Fehlen schädlicher Emissionen aus Verbrennungsgasen beim Betrieb (Tank-to-Wheel) der Fahrzeuge hin; nicht erfasst sind jedoch Emissionen durch Abrieb (Feinstaub) und Lärm. Der Begriff wurde durch das kalifornische „Low Emission Program“ geprägt und betrachtet verschiedene festgelegte Schadstoffemissionen.

Ein ZEV im wörtlichen Sinne gibt es nicht, da beim Betrieb jedes Fahrzeuges Emissionen entstehen, beispielsweise Geräusche durch die Antriebsaggregate wie Motor, Getriebe und Reifen oder den Fahrtwind.

Fahrzeuggliederung[Bearbeiten]

Die Gliederung erfolgt auf verschiedene Weise nach der Art der Antriebssystems, der verwendeten Energie, Art der Speicherung oder der emittierten Stoffe.

ZEV mit elektrischem Antriebssystem[Bearbeiten]

ZEV mit mechanischem Antriebssystem[Bearbeiten]

Anmerkungen:

  1. Wasser gilt dabei bei bodennaher Emission nicht als schädliches Abgas.
  2. a b Da diese Antriebe auf Luftatmung basiert, werden unter anderem Stickoxide ausgestoßen. Die Fahrzeuge sind daher im engeren Sinne nicht emissionsfrei, werden nach der kalifornischen Gesetzgebung aber als ZEV eingestuft.
  3. Dabei wird Kohlendioxid emittiert, welches nach den ZEV-Richtlinien unberücksichtigt bleibt. Auch stellen diese Fahrzeuge keine Kraftfahrzeuge dar, da sie keine technische Antriebsmaschine besitzen.

Low Emission Program[Bearbeiten]

Werbeaufschrift ZERO EMISSIONS VEHICLE an einem Oberleitungsbus in San Francisco

Die Einführung des Zero-Emission-Programms durch das Californian Air Resources Board CARB erfolgte 1990 auf Basis des im Jahr 1987 erlassenen Clean Air Act des Staates Kalifornien. Es ist hier ein Bestandteil des Low-Emission-Programs, das nun in seiner 3. Version existiert und Gültigkeit hat. In diesem Rahmenprogramm ist bereits festgeschrieben, dass bis zum Jahre 2018 der Anteil von neu zugelassenen Fahrzeugen, die den ZEV-Bestimmungen genügen, an der Gesamtzahl neu zugelassener Fahrzeuge 18 % betragen muss. Im Jahr 1997 erfolgte erstmals eine Einverständniserklärung der Big Seven -die sieben Automobilhersteller, die in Kalifornien die größte Stückzahl an Fahrzeugen verkaufen-, Zero-Emission-Vehicle zu entwickeln und zu produzieren. Allerdings wurde dafür die ursprünglich strenge Regelung deutlich zugunsten der Automobilhersteller überarbeitet[1]. Mittlerweile haben diese Bestimmungen nicht mehr nur in Kalifornien Gültigkeit, sondern sind im Laufe der Zeit von einer ganzen Reihe US-amerikanischer Staaten übernommen worden und finden dort Anwendung.

Das gesamte Gesetzeswerk bezieht sich ausschließlich auf bestimmte Schadstoffemissionen von Fahrzeugen, die während des Betriebes an die Umgebung abgegeben werden (Tank-to-Wheel): Kohlenstoffmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe NMOG und Stickoxide [[NOx]]. Unberücksichtigt bleiben die CO2-Emissionen, die im Zuge der Klimadiskussion eine neue Wertigkeit erfahren haben, sowie eine Betrachtung der Energiebereitstellung Well-to-Tank bzw. der gesamten Energiekette von der Energieerzeugung bis zur Umwandlung in kinetische Energie (Well-to-Wheel). Unberücksichtigt bleibt auch eine ganzheitliche Schadstoffbilanz bzw. Ökobilanz.

Für die Umweltbilanz eines Fahrzeuges sind allerdings nicht nur die fahrzeugnahen Emissionen im Betrieb relevant, sondern auch die Belastung durch

Anders als von den europäischen Abgasnormen bekannt, bei denen ein verschärfter Grenzwert zu einem bestimmten Datum von allen Automobilherstellern bei allen neuen Modellen nachweislich eingehalten werden muss, werden in USA und in Kalifornien neue Normen mit verschärften Grenzwerten durch sogenanntes Phase-In und durch Phase-Out der alten Norm eingeführt. Hierbei handelt es sich um eine zeitlich auf mehrere Jahre ausgedehnte Einführung, bei denen die neue Norm um einen je Jahr steigenden Prozentsatz aller neuen Modelle eingehalten werden muss, die alte Norm hingegen um einen je Jahr fallenden Prozentsatz aller neuen Modelle eingehalten werden kann. Dies gilt individuell für jeden Hersteller, als Basis für den genannten Prozentsatz gilt die gesamte neu auf den Markt gebrachte Fahrzeugflotte des Herstellers.

So wurde auch beim Übergang von LEV1 auf LEV2 verfahren. LEV1 besaß bereits seit Modelljahr (ein neues Modell kommt bereits im Zeitraum August-Oktober des vorangegangenen Jahres auf den Markt) 1994 mit entsprechendem Phase-In Gültigkeit. Im Zeitraum 2004-2007 wurde es mit einem entsprechenden Phase-In bzw. Phase-Out durch LEV2 ersetzt. Im Klartext bedeutet dies:

Phase-In / Phase-Out
Modelljahr 2004 2005 2006 2007
LEV1 75 % 50 % 25 % 0 %
LEV2 25 % 50 % 75 % 100 %

Grenzwerte[Bearbeiten]

Die in den beiden folgenden Tabellen aufgeführten Grenzwerte beziehen sich auf eine Laufleistung von 50.000 Meilen. Für die Laufleistung 100.000 Meilen, die gemeinhin auch als "Useful Life" bezeichnet wird, sind die nachzuweisenden Grenzwerte jeweils etwas höher angesetzt.

Grenzwerte des kalifornischen Low-Emission-Programs (LEV 1)[2]
Emissionsklasse CO g/Meile NMOG g/Meile NOx g/Meile
TLEV – Transient Low Emission Vehicle 3,4 0,125 0,4
LEV – Low Emission Vehicle 3,4 0,075 0,2
ULEV – Ultra Low Emissions Vehicle 1,7 0,04 0,2
ZEV – Zero Emission Vehicle 0 0 0
Grenzwerte des kalifornischen Low-Emission-Programs (LEV 2)[2]
Emissionsklasse CO g/Meile NMOG g/Meile NOx g/Meile
LEV – Low Emission Vehicle 3,4 0,075 0,05
ULEV – Ultra Low Emissions Vehicle 1,7 0,04 0,05
SULEV – Super Ultra Low Emissions Vehicle 1 0,01 0,02
ZEV – Zero Emission Vehicle 0 0 0

CO = Kohlenstoffmonoxid – NMOG = Non Methan Organic Gas (Kohlenwasserstoff außer Methan) – NOx = Stickoxid

Gültigkeit[Bearbeiten]

Folgende US-Staaten haben die kalifornischen LEV-Bestimmungen bisher übernommen:

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

Die folgenden US-Staaten befinden sich noch in der Beratung, ob die Bestimmungen übernommen werden sollen:

  • Colorado
  • Florida
  • Montana
  • North Carolina
  • Utah
  • Wisconsin

Weiterentwicklung der ZEV-Anforderungen seit der Einführung[Bearbeiten]

Nach der Ankündigung, das ZEV-Mandat einzuführen, wurde nach langwierigen Diskussionen mit Vertretern der Automobilindustrie, für das Modelljahr 2003 erstmals ein Prozentsatz von 10 % aller neu zugelassenen Fahrzeuge festgelegt, die den ZEV-Anforderungen genügten. Das ursprüngliche Vorhaben, nur solche Fahrzeuge als Zero-Emission-Fahrzeuge anzuerkennen, die tatsächlich nichts emittierten, wurde jedoch nach heftigsten Interventionen der Automobilindustrie fallen gelassen. Bei solchen Fahrzeugantrieben konnte es sich nämlich nach der ursprünglichen Fassung nur um Brennstoffzellenfahrzeuge und batteriegetriebene Elektrofahrzeuge handeln. Während sich die mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeuge 2003 noch in der Entwicklung befanden, waren batterieelektrische Fahrzeuge von allen großen Herstellern schon frühzeitig entwickelt worden. Ihre Herstellung war jedoch nicht wirtschaftlich, weshalb die Hersteller auf eine Lockerung der CARB-Gesetze drängten und nach deren Durchsetzung die Entwicklung der ZEV fast vollständig abbrachen und die existierenden, funktionstüchtigen ZEV-Fahrzeuge teilweise sogar verschrotteten. Dieser Phase thematisiert der Dokumentarfilm Who killed the electric car? aus dem Jahr 2003.

Beispiele für ZEV-Fahrzeugentwicklungen aus dieser Phase:

Aus diesem Grunde wurden ab 2003 (Start der ZEV-Fahrzeuge) auch solche Fahrzeuge teilweise anerkannt, die über kleine oder sehr saubere Antriebe verfügten, oder -wie die kürzlich eingeführten Hybridfahrzeuge- eine kleine Fahrstrecke rein elektrisch zurücklegen konnten. Somit ergab sich eine "Verwässerung" des ursprünglichen Anteils von 10% ZEV-Fahrzeugen, weswegen sich von den Herstellern forciert auch die Bezeichnung LEV (wörtlich: „Niedrig-Emissions-Fahrzeug“) etablierte. Derzeit ist eine stufenweise Anhebung des ZEV-Anteiles von 4,5 % in 2018 bis 22 % ab 2025 vorgesehen.[5]

Welche Automobilhersteller sind betroffen[Bearbeiten]

Die Entwicklung von batteriegespeisten elektrischen Antrieben, oder solchen, die ihre benötigte Energie von einer Brennstoffzelle beziehen und über einen Wasserstofftank verfügen, ist nicht von allen Automobilherstellern, die Automobile in Kalifornien verkaufen wirtschaftlich überhaupt zu stemmen. Dessen war sich das Air Resources Board als verantwortliche Behörde immer bewusst. Für solche kleineren Unternehmen wurde daher eine gestaffelte Lösung geschaffen, die folgendermaßen aussieht:

Betroffenheit von Automobilherstellern
Unabhängigkeit des Unternehmens Verkaufte Stückzahl pro Jahr in Kalifornien Vom ZEV-Mandat betroffen Kommentar
Nicht unabhängig bis zu 4.500 nicht betroffen
unabhängig bis zu 10.000 nicht betroffen
4.501 bis 60.000 betroffen aber die ZEV-Anforderungen können ausschließlich mit PZEV-Fahrzeugen erfüllt werden (Bronze-Status)
mehr als 60.000 voll betroffen die hiervon betroffenen Hersteller sind: Daimler, VW, General Motors, Ford, Toyota, Honda, Hyundai (the "big seven")

Für diese Hersteller könnte ein Beispielrechnung folgendermaßen aussehen:

Beispielrechnung
Verkaufte Fahrzeuge eines Herstellers 100.000
Hieraus Verpflichtung für den Hersteller, 10% Fahrzeuge anzubieten, die ZEV-Kriterien genügen: 10.000
Die Zahl könnte sich dann so zusammensetzen:
Credits durch ZEV-Fahrzeuge 2000
Credits durch AT-PZEV-Fahrzeuge 2000
Credits durch PZEV-Fahrzeuge 6000

Quellen[Bearbeiten]

  1. CARB, Fact Sheet 2003: 2003 Zero Emission Vehicle Programm Changes (PDF; 127 kB), aufgerufen am 7. August 2012
  2. a b http://delphi.com/pdf/emissions/Delphi-Passenger-Car-Light-Duty-Truck-Emissions-Brochure-2011-2012.pdf
  3. Datenblatt ElWeb:General Motors EV1 , aufgerufen am 29. Januar 2012
  4. Prospekt der Daimler-Benz AG, 12/1997:The A-Class Electric Vehicle, Powered by the ZEBRA Battery System PDF-Prospekt, aufgerufen am 18. Januar 2012
  5. ARB Kalifornien: ZERO-EMISSION VEHICLE STANDARDS FOR 2018, PDF, aufgerufen 26. September 2014