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R. Sanz:
"Ökobilanz einer mobilen brennstoffzellenelektrischen Ladestation für BEV";
Supervisor: P. Hofmann, J. Konrad; Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA), 2021.

The effects on the environment caused by the use of a mobile hydrogen power generation unit (MHP) for breakdown assistance for BEVs that have broken down due to a discharged high-voltage battery are shown using a life cycle assessment in accordance with DIN EN ISO 14040. The MHP generates electrical energy by means of a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) and can be transported to the scene by a car. The BEV can be charged either via the PEMFC or via the built-in high-voltage battery. Charging capacities of up to 22 kW can be achieved. The mass of the MHP is 1008 kg. The MHP's life cycle assessment is divided into three main phases: production, use and end of life. For the accounting of the production, the transport distances as well as the packaging of the raw materials of the components and the finished MHP are estimated. The C02 equivalents that arise during the manufacture of the components are recorded on the basis of available life cycle assessments. The C02 equivalents of the raw materials are taken from the GEMIS 4.9 database. For the usage, it is assumed that the hydrogen used to operate the MHP corresponds to the current European hydrogen mix. A diesel vehicle is assumed for the transport of the MHP to the breakdown site. The demand for hydrogen is calculated based on the overall efficiency of the MHP. The expected number of BEVs requiring breakdown assistance that have broken down due to a discharged high-voltage battery comes from an expert forecast. For the processes at the end of life, a "quasi-closed-loop system" is used for recycling. All results are standardized to the functional unit of one kilowatt hour of electrical energy (kWhe). The influence of the individual processes on the total C02 equivalents of the life cycle is checked using a sensitivity analysis. The results of the life cycle assessment show that the total C02 equivalents of the MHP are 3.14 kg/kWhe, in which 85.54% are generated during usage. lf instead of the current European hydrogen mix, hydrogen is used for operation, which is generated by electrolysis from renewable energy sources, and an HFCV is used instead of a diesel vehicle to transport the MHP, the C02 equivalents are reduced to 0.94 kgCO2e/kWhe. When comparing these C02 equivalents, the use of the MHP, in contrast to a diesel generator with a diesel car, leads to a reduction in C02 equivalents of 65,74% for the entire life cycle.

Die Auswirkungen auf die Umwelt, welche durch den Einsatz einer mobilen Wasserstoff- Energieerzeugungseinheit (MHP) zur Pannenhilfe für BEV, welche aufgrund einer entladenen Hochvoltbatterie liegengeblieben sind, werden anhand einer Ökobilanz nach DIN EN ISO 14040 aufgezeigt.

Die MHP erzeugt elektrische Energie mittels einer Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle (PEMFC) und kann von einem PKW zur Einsatzstelle transportiert werden. Das BEV kann entweder über die PEMFC oder über die verbaute Hochvoltbatterie geladen werden. Es werden Ladeleistungen bis zu 22 kW erreicht. Die Masse der MHP beträgt 1008 kg.

Die Ökobilanz der MHP gliedert sich in drei Hauptphasen: Herstellung, Nutzung und Lebensende. Für die Bilanzierung der Herstellung werden die Transportdistanzen, sowie die Verpackung der Rohstoffe, der Komponenten und der fertigen MHP abgeschätzt. Die C02-Äquivalente, welche bei der Herstellung der Komponenten entstehen, werden anhand vorliegender Ökobilanzen erfasst. Die C02-Äquivalente der Rohstoffe werden aus der Datenbank GEMIS 4.9 entnommen. Für die Bilanzierung der Nutzung wird angenommen, dass der Wasserstoff zum Betrieb der MHP dem aktuellem europäischen Wasserstoffmix entspricht. Für den Transport der MHP zur Einsatzstelle wird ein Dieselfahrzeug angenommen. Der Bedarf an Wasserstoff wird anhand des Gesamtwirkungsgrades der MHP errechnet. Die zu erwartete Anzahl an auf Pannenhilfe angewiesene BEV, welche aufgrund einer entladenen Hochvoltbatterie liegengeblieben sind entstammt einer Experten-Zukunftsprognose. Für die Prozesse am Lebensende wird ein "quasi-closed-loop System" für das Recycling verwendet. Alle Ergebnisse werden dabei auf die funktionelle Einheit, von einer Kilowattstunde elektrische Energie (kWhe), normiert. Der Einfluss der einzelnen Prozesse an den gesamten C02-Äquivalenten des Lebensweges wird anhand einer Sensitivitätsanalyse überprüft.

Aus den Ergebnissen der Ökobilanz geht hervor, dass die gesamten C02-Äquivalente der MHP 3, 14 kg/kWhe betragen, und zu 85,54% während der Nutzung entstehen. Wird statt dem aktuellen europäischen Wasserstoffmix, jedoch Wasserstoff zum Betrieb verwendet, welcher durch Elektrolyse aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird, und anstelle eines Dieselfahrzeuges ein HFCV zum Transport der MHP eingesetzt, reduzieren sich die C02-Äquivalente auf 0,94 kgCO2e/kWhe. Bei der Gegenüberstellung dieser C02-Äquivalente, führt der Einsatz der MHP im Gegensatz zu einem
Dieselgenerator mit einem Diesel-PKW zu einer Reduktion der C02-Äquivalente für den gesamten Lebensweg von 65,74%.