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Lösungsansätze für CO2-Reduktion beim Verkehr

06.01.2011 von

Wir Menschen sind durchschnittlich 1 bis 1.5 Stunden täglich unterwegs, unabhängig vom Bruttoinlandprodukt eines Landes. Dies haben unterschiedliche Erhebungen weltweit gezeigt. Auch wenn die Reisezeit konstant geblieben ist, hat die Entwicklung neuer Verkehrsmittel und –systeme die Reichweite unserer Bewegungen erhöht: Die persönliche Verkehrsleistung ist kontinuierlich gestiegen. 

Steigende Treibhausgas-Emissionen

Weltweit basieren mehr als 95 Prozent des Endenergieverbrauchs im Bereich Verkehr auf Erdöl, also auf fossilen Energieträgern. Bei deren Verbrennung werden zwar immer weniger Schadstoffe ausgestossen, doch weil immer mehr Auto gefahren wird, nimmt insbesondere der CO₂-Aussstoss zu. Deshalb ist der Verkehrssektor für knapp 15 Prozent der totalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Der Trend ist steigend.

Das alles hat Folgen für Umwelt und Klima. Zum Schutz des Klimas ist es notwendig, diese Emissionen drastisch zu reduzieren. Wie schaffen wir das?

Die Nachfrageseite

Zum einen ist es deshalb notwendig, den Zuwachs der Verkehrsnachfrage zu dämpfen. Die Ausrede, dass es eine steigende Verkehrsnachfrage für die wirtschaftliche Entwicklung brauche, gilt nicht: Die Kopplung von Verkehrsnachfrage und wirtschaftlicher Entwicklung ist kein natürliches Gesetz. Zum anderen spielen die Raumplanung und der Aufbau nachhaltiger Städte eine wichtige Rolle. In der Schweiz legt zum Beispiel ein Einwohner einer Kernstadt rund 25 Prozent weniger Kilometer zurück als ein Einwohner eines Agglomerationsgürtels – und dies auch noch mit einem höheren Anteil an öffentlichen Verkehrsmitteln.

Wichtig ist auch, das Mobilitätsverhalten so zu lenken, dass der «Modal Split» in Richtung emissionsärmere Verkehrsmittel verschoben wird. Der «Modal Split» ist die Verteilung des Transportaufkommens auf die verschiedenen Verkehrsmittel.

Technische Lösungsansätze

Für den Individualverkehr sind zusätzlich verschiedene technische Lösungen denkbar:

Bezüglich des Fahrzeugs sind die Leichtbauweise und eine verbesserte Aerodynamik bei unveränderten Komfort- und Sicherheitstandards gefragt. Zudem sind Fortschritte in der Motorentechnologie entscheidend für die Reduktion der CO₂-Emissionen.

Mit einer umfassenden Hybridisierung des Antriebs könnte der Kraftstoffverbrauch um 20 bis 30 Prozent gesenkt werden. Das grösste Potenzial haben dabei Plug-in-Hybride und reine Elektrofahrzeuge mit Batterien oder Brennstoffzellen (Wasserstoff). Allerdings ist die Variante mit der Brennstoffzelle bei den heutigen Herstellungsverfahren deutlich ineffizienter als diejenige mit der Batterie.

Sekundäre Energieträger wie die Elektrizität sind entscheidend für die Entkarbonisierung des Verkehrs. Sinnvoll sind sie aber nur, wenn sie CO2-arm produziert werden. Weitere Möglichkeiten bieten alternative Treibstoffe, kohlenstoffarmer oder biogener Herkunft. Für letztere ist aber das Ausbaupotenzial – unter Einhaltung ökologischer Kriterien – mittelfristig begrenzt.

Einen wichtigen Beitrag kann auch das ITS («Intelligent Transport System») leisten. Es handelt sich hier um eine Kombination von Kommunikations-, Positionierungs- und Automationstechnologien für die Verbesserung der Sicherheit, der Effizienz im Verkehr und für die Reduktion der Umweltbelastungen.

Komplexität als Herausforderung

Lösungsansätze für die Entkarbonisierung des Individualverkehrs sind also vorhanden. Die Abstimmung der vorgestellten Lösungsansätze ist aufgrund der (zunehmenden) Komplexität des Energiesystems aber nicht einfach und erfordert eine klare Roadmap. Zu berücksichtigen gilt es zudem die demografische und wirtschaftliche Entwicklung von Schwellenländern. Insgesamt eine riesige Herausforderung mit hohen Anforderungen an das gesamte Energiesystem – und eine Herausforderung für heutige und zukünftige Ingenieure.

Zum Autor

Dr. Fabrizio Noembrini ist Geschäftsführer des Energy Science Center der ETH Zürich (>Webseite Energy Science Center).

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Kommentare (12) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Zitat Fabrizio Noembrini:
Wir Menschen sind durchschnittlich 1 bis 1.5 Stunden täglich unterwegs, unabhängig vom Bruttoinlandprodukt eines Landes. …Die persönliche Verkehrsleistung ist kontinuierlich gestiegen. und zwar indem immer mehr mit dem Auto unterwegs sind.

Fabrizio Noembrini glaubt, dass die Politik die Entkarbonisierung des Verkehrs steuern und fördern muss – unter anderem mit Bevorzugung des ÖV, intelligenten Transport Systemen (Maut,Verkehrslenkung,…), Beeinflussung des Modalsplits (Wahl des Verkehrsmittels) – und dass all diese Lenkungsmassnahmen in eine klar definierte road map eingebunden werden müssen.

Doch es könnte auch ganz anders kommen: Eine zunehmende Ölverknappung könnte uns dazu zwingen nach Alternativen zum Öl zu suchen. Die internationale Energieagentur geht davon aus, dass die Förderung an konventionellem Öl bereits seit 2006 sinkt (siehe World Energy Outlook 2010, http://www.iea.org/weo/docs/weo2010/weo2010_london_nov9.pdf Folie 8 ) und dass jede weitere Steigerung der Ölproduktion von unvkonentionellen Ölquellen kommen muss – also von Schweröl, Ölsand, Ölschiefer und Biotreibstoffen. Die meisten dieser unkonventionellen Öle können aber erst ab einem Rohöl-Barrel-Preis von 60 oder mehr Dollar (Ölsand 60 Dollar, Biotreibstoffe 100 Dollar, …) kostendeckend gefördert werden und ihre Förderung kann nicht gleich schnell gesteigert werden wie das beispielsweise bei Saudi-/Irak- oder Nordseeöl der Fall ist oder war (Ausnahme Biotreibstoff). Bei einer Zunahme der globalen Ölnachfrage von 1% pro Jahr bedeutet das, dass der Ölpreis nie mehr unter 80 Dollar sinken wird – ausser in Zeiten der Rezession.

Wie im Kommentar von Martin Holzherr. 07.01.2011, 0:33 schon dargestellt, sind hybride Fahrzeuge mit einer elektrischen Reichweite von 40 bis 80 Kilometeren
1) energetisch der beste Ersatz für Öl
2) ab einem Benzin-Preis von 2 Euro/Liter und 100’000km Fahrstrecke rentabel.

Doch auch im Jahr 2025 werden Plug-In-Hybride und E-Mobile nicht mehr als 10% des Wagenparks in der Schweiz und in Europa ausmachen. Ganz einfach, weil die Produktion von Elektrofahrzeugen nicht beliebig schnell hochgefahren werden kann (noch fehlende Batteriemassenfabrikation) und weil der alte Wagenpark nur langsam ersetzt wird. Das hat mehrere Konsequenzen:
– der zusätzliche Strombedarf für Elektrofahrzeuge wächst nur langsam. Bis zum Jahr 2025 steigt bei 200’000 Plug-In Hybrids in der Schweiz der Gesamtstrombedarf nur um 6%
– Elektrofahrzeuge können eine schnell zunehmende Ölverknappung nicht (allein) auffangen
– Hohe Ölpreise werden Biotreibstoffen Auftrieb geben (Vergrösserung der Anbaufläche rasch möglich) und dazu führen, dass bestehende Kohleverflüssigungsprojekte ausgebaut werden

Fazit:
– +1% Ölnachfrage pro Jahr führt zu Erdölverknappung mit Preissteigerung
– In Nicht-Rezessionszeiten liegen die Ölpreise für immer über 80 Dollar pro Barrel
– Elektrofahrzeuge sind eine gute Langfrist-, aber keine Kurzfristlösung
– Der Biotreibstoffanbau kann schnell gesteigert werden, gefährdet aber die Nahrungsmittelsicherheit
– 3-stellige Ölpreise gefährden die Konjunktur und wirken rezessiv
– Ein Wegkommen vom Öl, ob freiwillig oder unfreiwillig, ist ein langwieriger Prozess

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

Wer das Geld hat, kauft sich immer noch stark motorisierte Autos.
Ja und? Der spezifische (auf km bezogene) Verbrauch sagt doch noch lange nichts über den absoluten CO2-Ausstoss oder den absoluten Kraftstoffverbrauch aus. Der Besitzer eines solchen Autos kann sehr wohl unter der Woche mit den öffentlichen Verkehrsmitteln pendeln und sein Auto nur am Wochenende, und nur bei schönem Wetter, für einen Ausflug benutzen. Er bläst dann immer noch weniger CO2 in die Luft als der Nachbar, der mit dem Auto zur Arbeit pendelt.

Oder er fährt mit seinem Smart zur Arbeit und benutzt den Off-Roader nur, um sein Pferd zu den Turnieren, sein Boot zu den Regattten oder mit seiner Familie ins Skigebiet zu fahren.

Oder er braucht unter der Woche überhaupt kein Verkehrsmittel, weil der von zu Hause aus arbeitet.

Merke: Beurteile nie einen Menschen nach der Grösse seines Fahrzeugs.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 3 Daumen runter 1

@Kommentar von Ben Palmer. 07.01.2011, 18:23
@Kommentar von Michael Dittmar. 07.01.2011, 13:52
@Kommentar von Tim Schloendorn. 07.01.2011, 11:55

Wer das Geld hat, kauft sich immer noch stark motorisierte Autos. Wenn es daneben noch mit positiven Umweltattributen auftrumpft, umso besser. Laut Sonntagszeitung vom 8.11.2010 ist der VW Golf das beliebeste Auto (siehe http://www.neueautos.ch/files/presse/www.sonntagszeitung.ch.pdf )
Zum Beispiel der VW Golf. Er ist mit 8816 Stück dieses Jahr (bis Ende September) das meistverkaufte Auto schweizweit. Am gefragtesten ist das Top-Modell VW Golf 2.0 TSI, 4Motion, 270 PS für 53 600 Franken.

Bei 270 PS fangen im benachbarten Ausland die Träume an, hier in der Schweiz sind diese Träume Alltag. Vor einiger Zeit fuhr ich mit einem Bekannten in seinem Toyota durch die Gegend. Er war dafür den Benzinpreis auf 5 Franken /Liter zu erhöhen, damit sich die Leute umweltbewusster verhalten, beklagte sich auf Anfrage aber darüber, dass sein Auto untermotorisiert sei.
Fazit: Das Idealauto – das Auto, dass sich die Leute wünschen – strotzt nur so vor Kraft und läuft mit Chanel No. 5 (für Frauen, bei Männerparfums kenne ich micht nicht aus).

Vielleicht bringt das ja eine zukünftige fortgeschrittene Technik.
Wie lauten doch Arthur C.Clarke’s 3 „laws“ of prediction:

1.When a distinguished but elderly scientist states that something is possible, he is almost certainly right; when he states that something is impossible, he is probably wrong.
2.The only way of discovering the limits of the possible is to venture a little way past them into the impossible.
3. Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

@Tim: Um jegliches Missverständnis auszuräumen: Ich habe den kleineren Wagen aus Kostengründen gewählt, nicht wegen geringeren CO2-Ausstosses. Von 1000 kg auf 600 kg beträgt die Reduktion leer nur 40%, mit einer Person besetzt 37%. Aber das Bundesamt für Gesundheit ist anscheinend auch auf dem CO2-Trip und versucht, das Passagiergewicht mit gezielter Anti-Übergewicht-Propaganda zu reduzieren.

Die Ironie: mein Auto ist erst gerade ein Jahr alt. Trotzdem müsste ich eine Vignette für die geplante Umweltzone in Genf bezahlen oder sogar mein Auto ausserhalb der Stadt stehen lassen.

Übrigens: wenn ich das Geld hätte, würde ich mir einen grösseren Wagen leisten, eventuell auch als Zweitwagen.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 1

Warum nennen wir das neue Auto
nicht einfach beim richtigen Namen?

Twike?

Wenn nur noch diese Model verkauft wird
dann ist es auch nicht mehr ganz so gefaehrlich
(und sollte auch billiger werden)
und ueberhaupt…
(na klar die Loesung gibt es schon wenn man nur wollte,
nur warum wollen „wir“ nur nicht)

http://www.twike.com/

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 1

@Ben:

Gratuliere zu dem kleinen Auto – Damit bist Du bei ca. 40% des Schweizer Durchschnitts:

http://www.tagesanzeiger.ch/schweiz/standard/Schweizer-kaufen-leichtere-Autos/story/28024531

Daher: Es ist, wie am Beispiel deines Wagens deutlich sichtbar, kein Problem auf ca. 60% des Gewichts der Fahrzeuge zu verzichten.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 1

In diesem Kommentar zeige ich auf, dass der Ersatz von Benzin und Diesel durch etwas anderes sehr viel Energie benötigt. Nur die Kombination von mehr Bahn und Bus, weniger Mobilität insgesamt und Plugin-Hybriden ist ein realistischer Ersatz für die gegenwärtigen fossil betriebenenen Fahrzeuge. Der Autor dieses Beitrags dagegen lässt den Eindruck aufkommen, es gebe viele mögliche Wege um den Verkehr zu entfossilieren – dem ist nicht so.

Der Autor Fabrizio Neombrini schlägt folgendes vor um den Verkehr CO2-ärmer zu machen
– ÖV, Pendeln vermeiden (Wohnen,Arbeiten,Freizeit am gleichen Ort)
– Optimierter Motor/optimiertes Fahrzeug (Leichtbau,..)
– Hydridisierung/Elektrofahrzeug (Hybrid, Plug-In, reines E-Mobil)
– Biotreibstoffe/Synthetische Treibstoffe
– Intelligentes Transportsystem (Lenkung,Tariffierung,autonomes Fahrzeug ITS siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Intelligent_transportation_system )

Anmerkungen: Wohnen Arbeiten und Freizeit alles in derselben Stadt ist eine Vision, die heute an zu teuren Stadtwohnungen scheitert. Von Fahrzeugoptimierungen wird schon seit 20 Jahren gesprochen. Eine umfassende Hybridisierung soll nach Fabrizio Neombrini nur 20% bis 30% Treibstoff sparen. Das stimmt wohl nicht, denn mit richtig dimensionierten Plug-In-Hybriden sind Einsparungen von 60% möglich (oder mehr siehe weiter unten).

Als weitere Möglichkeiten sehe ich:
– Telearbeitsplätze (kein Pendeln mehr nötig)
– Personal Rapid Transit (Schienengebundene automatische Fahrzeuge so gross wie Autos)
– Evacuated Tube Tunneling Transport (Maglev schneller als 500 km/h in evakuierter Röhre, sehr kleiner Energieverbrauch)

Anmerkungen: Telearbeitsplätze reduzieren nicht nur die Mobiltiät sondern auch die Anzahl der Bürogebäude, die Belastung von Strassen und den Energieverbrauch insgesamt. Personal Rapid Transit verknüpft die Feinverteilungsfunktion des Autos mit dem kleinen Footprint von Schienenfahrzeugen. Transport in evakuierten Röhren könnte den Flugverkehr überflüssig machen und das bei 1/10 der Transportenergie.

Mobilität ohne fossile Rohstoffe

Der Energiebedarf für den Transport (Primärenergie) entspricht in Europa gerade ungefähr dem gesamten Stromverbrauch!
Fossile Mobilität durch nichtfossile Mobilität ersetzen kann also sehr viel neue Energiequellen nötig machen!!
Dabei muss Europa in 20 Jahren mit der Hälfte des heutigen fossilen Verbrauchs auskommen, denn Asien benötigt in 20 Jahren mindestens doppelt so viel Treibstoff wie heute und insgesamt wird in 20 Jahren kaum mehr fossiler Treibstoff gefördert werden als heute.
Für Deutschland gilt (siehe http://lexikon.kfz.tu-berlin.de/kfz-seminar/downloads/vortrag_tu_berlin_29012009.pdf )
– 600 Terawattstunden Stromverbrauch insgesamt, 600 Terwattstunden Primärenergieverbrauch Verkehr
– Umstellung auf Brennstoffzellen-Mobilität (Wasserstoff) würde 300 Terawattstunden Strom (Elektrolyse) verbrauchen
– Umstellung auf rein elektrische Fahrzeuge würde 100 Terawattstunden Strom verbrauchen
– Mit einem Plug-In-Hybrid mit elektrischer Reichweite von 80 km spart man 63% des Treibstoffes ein

In der Schweiz würde die Umstellung auf reine Elektromobilität ungefähr 1.5 zusätzliche AKW’s brauchen oder aber eine Photovoltaikfläche von 150 Quadratkilometern (12km auf 12km zu heutigen Kosten von 100 Milliarden Euro )

Fazit:
– Heutige Fahrzeuge in CH brauchen soviel fossile Energie wie die gesamte Stromversorgung
– Elektrofahrzeuge sind drei Mal effizienter als Brenstoffzellenfahrzeuge
– Nur Plug-In-Hybride mit einer elektrischen Reichweite zwischen 40 und 80 km sind eine realistische Alternative zu Benzin-/Dieselautos, sie decken nämlich >60% aller Tagesdistanzen ab. Reine E-Mobile sind zu teuer oder nur als Stadtfahrzeug einzusetzen
– Trotz der Effizienz des el. Antriebs benötigt man für eine völlige Umstellung in CH mehr als 1 Kernkraftwerk zusätzlich
– In 20 Jahren wird man Strecken über 100 km meist mit dem Zug zurücklegen (ausser es gibt eine Batterierevolution)

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 1

@Tim Schloendorn: Um doppelt soviel könnte der Kraftstoffverbrauch mit einer umfassenden Gewichtsreduktion gesenkt werden.

Nein, nein, nein. Solche Arten Aussagen mögen zwar populär sein, für mich ist das weder nachvollziehbar noch informativ.

„Um doppelt soviel gesenkt werden“, also um 40 bis 60%, ist eine quantitative Aussage. „umfassende Gewichtsreduktion“ ist ein qualitative Aussage. Das hat weder Hand noch Fuss.
Mein Auto wiegt 600 kg leer. Was wäre dann eine „umfassende“ Gewichstreduktion, damit ich den Verbrauch auf 50% senken könnte? Man müsste dazu vermutlich den Motor entfernen.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 0

Mit einer umfassenden Hybridisierung des Antriebs könnte der Kraftstoffverbrauch um 20 bis 30 Prozent gesenkt werden.

Um doppelt soviel könnte der Kraftstoffverbrauch mit einer umfassenden Gewichtsreduktion gesenkt werden.

Davon abgesehen nur mein Lieblingslink:
http://shweeb.com/

🙂

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 1

@Kommentar von Roger Meier. 06.01.2011, 11:43

Gute Punkte, kann ich nur zustimmen!

Aber das Problem:

Was wir wollen (mehr und mehr und besser und besser und schneller
etc), was wir bekommen (Staus etc) und
was die Natur erlaubt ist nicht das gleiche!

Wenn es also stimmt dass das Oel endlich ist
und wir praktisch auf dem Maximum sitzen
dann ist es eben mit dem „wollen“ bald vorbei.

Herr Palmer bietet eine interessante Loesung an.
(waere noch interessant zu wissen wieviel er das Auto
zu Freizeitbeduerfnissen, dividiert durch die Zahl der Mitfahrer, nutzt)

Dann waere auch noch das Fliegen interessant
wieviele km/Jahr im Mittel.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 1

„In der Schweiz legt zum Beispiel ein Einwohner einer Kernstadt rund 25 Prozent weniger Kilometer zurück als ein Einwohner eines Agglomerationsgürtels“

Das glaube ich. Aber: Als Bewohner einer „Kernstadt“ muss ich dafür in einer überteuerten eher kleinen Wohnung wohnen. Für mich akzeptabel, aber was ist mit den Leuten, die ein EFH wollen? Die ihren Kindern einen Garten gönnen?

Und wie sieht die Lösung unserer visionären Gesellschaftsveränderer aus? Müssen jetzt alle in die „Kernstädte“ ziehen? Die ländlichen Gebiete müssen aussterben?

Gruss, R. Meier

“So far, real measurements give no ground for concern about a catastrophic future warming.” – Scientist Dr. Jarl R. Ahlbeck, a chemical engineer at Abo Akademi University in Finland, author of 200 scientific publications and former Greenpeace member.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 3

Mit einer umfassenden Hybridisierung des Antriebs könnte der Kraftstoffverbrauch um 20 bis 30 Prozent gesenkt werden.
Wenn Sie mit Kraftstoffverbrauch nur den direkten fossilen Anteil meinen, mögen Sie recht haben. Allerdings wird weder der direkte (zur Fortbewegung benötigte) noch der indirekte (Herstellung, Ersatz eines grossen teils des Fahrzeugparks) Energieverbrauch geringer.

Woher also wollen sie die Energie beziehen? Achso, die kommt ja aus der Steckdose …

Übrigens: Ich arbeite seit über 20 Jahren von zu Hause aus. Internet und der PC machen es möglich. Ich gebe sogar Kurse, die Teilnehmer aus mehreren Nationen umfassen (ohne dass diese ihren Arbeitsplatz oder ihr Heim verlassen) und beteilige mich an internationalen Telefon- oder Video-Konferenzen und Meetings ohne vor die Tür zu gehen.

Ich spare damit auch die ökologischen Infrastruktur- und Unterhaltskosten (Heizung, Beleuchtung, Raum, Baumaterialien) eines Büros, das übrigens auch dann beheizt würde, wenn ich nicht anwesend bin.

Nur zu Kundenbesuchen bin ich auf Transportmittel angewiesen. Mein jährliche km-Leistung ist von 30’000 bis 40’000 km auf 6’000 gesunken.

Warum und womit sind Sie heute an Ihren Arbeitsplatz gefahren?

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 4 Daumen runter 0

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