Automobile Antriebsysteme und globale Klimaerwärmung - Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019
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Eidgenössisches Departement für
Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK
Bundesamt für Umwelt BAFU
Automobile Antriebsysteme
und globale Klimaerwärmung
Daniel Zürcher,
Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019
Grundlagen und Umweltziele im Bereich der
Mobilität
aus UVEK-Orientierungsrahmen 2040 - Zukunft Mobilität Schweiz Luft-, Wasser-,
Boden- und
Lärmemissionen
aus UVEK-Orientierungsrahmen 2040 - Zukunft Mobilität Schweiz
Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 2
Unser Problem: Sektor Verkehr ist grösster Emittent und gar nicht auf Kurs Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 3
Es geht sogar in die falsche Richtung! Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 4
Verfügbare alternative Antriebsarten
(auf dem Markt verfügbare Technologien)
Verfügbare alternative Antriebsarten Alternative
Treibstoffe
(Plug-in) - Batteriebetriebene Brennstoffzellen nicht-fossile
Hybrid Fahrzeuge (BEV) Fahrzeuge (FCV) Treibstoffe (aus
Benzin/ Diesel Biomasse oder
CO2)
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Energieeffizienz von Antriebssystemen Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 6
Ökobilanzen: Definition und allgemeine Aspekte • Eine Ökobilanz dient der Bestimmung der Umweltbelastung von Produkten, Prozessen, Dienstleistungen, Massnahmen, Betrieben oder ganzen Volkswirtschaftlichen • Die Ökobilanz erfasst innerhalb eines definierten Rahmens den Verbrauch von Energie und Rohstoffen, den Ausstoss schädlicher Stoffe in Luft, Wasser und Boden sowie den Verkehrslärm • Eine seriöse Ökobilanzierung wird gemäss den Grundsätzen der ISO 14040 und ISO 14044 durchgeführt. • Ecoinvent ist die gängige Datenbasis in der CH Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 7
Ökobilanzen: Besonderheiten • Anstatt alle ökologischen Aspekte gleichzeitig zu betrachten, kann man sich auch auf einen einzelnen Aspekt konzentrieren wie Klima, Feinstaub oder Energie und nur diesen bilanzieren • Die Klima-, Energie- & Ökobilanz-Resultate hängen stark von Annahmen ab (bspw. Lebensdauer der Batterien, Recyclingquote der Rohstoffe oder Energiequelle für deren Herstellung) • Bei jungen sich schnell entwickelnden Technologien ist die Datenbasis meist eher klein und darüber hinaus schnell nicht mehr aktuell. Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 8
Treibhausgasbilanz von Personenwagen mit verschiedenen Antriebsarten [CO2-Äq / pro km] (Vergleich der Resultate aus ca. 20 Studien) Strommix CH: ~40% Wasserkraft, ~34% Kernkraft, ~23% nicht überprüfbarer Import und ~3% neue erneuerbare Erzeugung Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 9
Umweltwirkungen verschiedener Antriebsarten in 2018 pro km (PSI 2019, Kompaktklassewagen) Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 10
Methode der ökologischen Knappheit zur Vollaggregierung der Umweltwirkung • Damit Varianten in ihrer gesamthaften Umweltwirkung miteinander verglichen werden können, müssen die Wirkungen gewichtet und aggregiert werden. Dafür gibt es zwei Ansätze: - Die Schadensmodellierung - Die Differenz zur Toleranzmenge Sie ermöglicht eine aussagekräftige Vollaggregation der verschiedenen Umweltwirkungen und ist deshalb die in der Schweiz meist verwendete Methode, auch genannt: «Methode der ökologischen Knappheit». • Das Resultat wird in Umweltbelastungspunkten UBP ausgedrückt. Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 11
Aggregierte Umweltbelastung von
Personenwagen [UBP / pro Personen-km]
Kompaktklasse
(Benzin)
Kompaktklasse
(Diesel)
Kompaktklasse
(Hybrid)
Kompaktklasse
(Erdgas)
Kompaktklasse
(Ökostrom)
Leichtfahrzeug
(Ökostrom, 13 kWh)
e)
Durchschnitt ÖV
Bahn
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Betrieb und Unterhalt Herstellung Fahrweg (Strasse, Schiene)
Quelle: www.mobitool.ch, Herstellerangaben
Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 12Aggregierte Umweltbelastung von Batterie-
betriebenen Fahrzeugen [UBP / pro Personen-km]
Kompaktklasse, Benzinbetriebe-
nes Referenzfahrzeug
Kompaktklasse
(CH-Strommix, 1 x 41 kWh)
Kompaktklasse Verbesserungspotential:
(Ökostrom, 1 x 41 kWh) Aufladen mit Ökostrom
Mittelklasse
(CH-Strommix, 1 x 60 kWh)
Mittelklasse
(Ökostrom, 1 x 60 kWh)
Anteil Batterieherstellung
Mittelklasse (Verbesserungspotential
(Ökostrom, 1 x 60 kWh) vorhanden)
2 Personen im Auto (statt 1.6)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Betrieb und Unterhalt Herstellung Fahrweg (Strasse, Schiene)
Datenquelle: www.mobitool.ch, Herstellerangaben
Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 13Ökofaktoren: Bedeutung der «Distanz zum Ziel» Das ausschlaggebende Element zur Berechnung eines Ökofaktors ist das Verhältnis im Quadrat zwischen dem Stand der Emissionen und dem Zielwert, der durch die Umweltpolitik bestimmt wurde (distance to target) Beispiel Ökofaktor 2013 für Dieselruss : Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 14
Ökofaktoren: wohin geht die Reise… • Die Ökofaktoren werden alle 7 Jahre revidiert, weil sie jeweils die neue Situation in Bezug auf Umweltziele und aktuellem Stand der Emissionen berücksichtigen müssen • Beispiel Entwicklung Ökofaktor für CO2: 2006 0.31 UBP/g CO2-eq 2013 0.46 UBP/g CO2-eq 2020 wird deutlich höher sein ! (wir entfernen uns vom Zielpfad) Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 15
Fazit: Klima- und Umweltwirkungen
verschiedener Antriebssysteme
• Übereinkommen von Paris verlangt langfristig Klima-
neutralität bis Mitte Jahrhundert, was einen CO2-
neutralen Verkehr bedingt; aus heutiger Sicht wird die
Elektrifizierung dabei eine sehr wichtige Rolle spielen
• Besondere Aspekte elektrifizierter Antriebe:
• Verringerte Luftbelastung durch den Verkehr in der
Schweiz und geringerer Lärmbelastung innerorts
• Umweltbelastung wird grösstenteils in die Vorkette
und somit ins Ausland verlagert v.a. wegen (noch)
«unsauberen» Herstellung der Batterien (Kohlestrom
in Asien) und Primärohstoffaubbau
• Ökobilanzvergleiche in der CH werden in Zukunft
noch eindeutiger zu Gunsten der BEV ausfallen,
weil wir zur Zeit immer mehr vom Zielpfad abkommen
Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 16Fazit: Optimierungspotential • Fahrzeuggewicht und Batterieleistung dem Einsatzzweck anpassen (so leicht wie möglich) • Erneuerbare Energien bei Produktion (Fahrzeug, Batterie) und im Betrieb einsetzen • Umweltbilanz von Batterien wird sich verbessern, wenn sie in Zukunft eine längere Lebensdauer, weniger Gewicht, eine hohe Recyclingquote und allenfalls einer Zweitnutzung zugeführt werden können (z.B. als Stromspeicher). • Erneuerbare Treibstoffe aus Biomasse und Überschussstrom aus heutiger Sicht dort einsetzen, wo eine Elektrifizierung (noch) nicht möglich ist (z.B. im Luftverkehr) Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 17
Wohin läuft die Entwicklung aus Sicht der Wirtschaft • gemessen an den geplanten Investitionen setzt die EU-Automobilindustrie mittelfristig auf Batteriebetriebene Fahrzeuge und sieht Brennstoffzellen- & Gasfahrzeuge eher als Nischenfahrzeuge • Produktionsziele 2025: 2.4 Mio BEV 1.6 Plug-in Hybrid 0.2 Gasfahrzeuge 0.009 FCV Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 18
Umweltwirkungen verschiedener Antriebsarten in 2040 (PSI 2019, Kompaktklassewagen) Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 19
Roadmap Elektromobilität: eine beeindruckende Zusammenarbeit Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 20
Ziele Klimapaket des Bundes vom 3. Juli 2019 zur Fahrzeugflotte Das VBS revidiert bis Ende 2020 die Weisung über die ökologischen Grundsätze der Beschaffung und Nutzung von Verwaltungsfahrzeugen mit dem Ziel, die Fahrzeugflotte im Rahmen der Erneuerung stärker auf energieeffiziente Fahrzeuge umzustellen. Dabei wird bei Neuzulassungen bis 2022 ein Anteil von mindestens 20% elektrisch betriebener Fahrzeuge angestrebt (Gewicht bis 3.5 Tonnen). Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 21
Weitere Herausforderungen und Lösungsansätze Prognostizierte Verkehrszunahme (Verkehrsperspektiven 2040) verringert das Reduktionspotential durch Elektrifizierung. Daher sind weitere Massnahmen notwendig: • Verlagerung auf Langsamverkehr und ÖV • Reduktion der bewegten Masse pro Personenkilometer (leichtere Fahrzeuge, höherer Besetzungsgrad) • Reduktion der gefahrenen Km und der Fahrzeugzahl durch neue Formen der Mobilität (bspw. Sharing) • Eine Abkehr von fossiler Energie erfordert genügend nachhaltig produzierte erneuerbare Energie Daniel Zürcher, Nationale Mobilitätskonferenz, Bern, 26.8.2019 22
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