Nullemissions-nutzfahrzeuge - Vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative
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Nullemissions- nutzfahrzeuge Vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative
Nullemissions-
nutzfahrzeuge
Vom ökologischen Hoffnungsträger
zur ökonomischen Alternative
Herausgeber
Autoren
Inhaltsverzeichnis
Vorwort ............................................................................................................................................. 4 6 Lebenszykluskosten (TCO) ...................................................................................................... 62
Die Kernergebnisse auf einen Blick ................................................................................................ 6
6.1 Batteriepreisentwicklung ........................................................................................................................... 65
1 Ausgangslage und Zielsetzung .............................................................................................. 10 6.2 Kostenentwicklung der Brennstoffzelle ...................................................................................................... 66
6.3 Investitionen .............................................................................................................................................. 67
2 Nutzfahrzeuge: Antriebsformen und Einsatzzwecke ..................................................................... 14 6.4 Energieträgerpreise ................................................................................................................................... 68
6.5 Kosten der Infrastruktur ............................................................................................................................. 69
2.1 Fahrzeugsegmente .................................................................................................................................... 16 6.6 TCO schwerer Transporter ......................................................................................................................... 70
2.2 Fahrzeugantriebe ....................................................................................................................................... 22 6.7 TCO schwerer LKW ................................................................................................................................... 72
6.8 TCO Stadtbus ............................................................................................................................................. 73
3 Bedeutung der Nutzfahrzeuge in Baden-Württemberg ........................................................ 26 6.9 TCO Abfallsammelfahrzeug ....................................................................................................................... 74
6.10 TCO Radlader ............................................................................................................................................. 74
3.1 Fahrzeugbestand nach Segmenten ............................................................................................................ 28 6.11 Exkurs: Auswirkungen der Digitalisierung auf die TCO .............................................................................. 75
3.2 Fahrleistung und Verkehrsleistung ............................................................................................................. 32
3.3 Endenergieverbrauch des Verkehrs ............................................................................................................ 36 7 Ressourcen- und Energieverbrauch, Treibhausgasemissionen (WtW) ............................... 78
3.4 Verkehrsbedingte Emissionen .................................................................................................................... 37
3.5 Ökonomische Relevanz des Nutzfahrzeugsektors für Baden-Württemberg ............................................... 39 7.1 Kritische Rohstoffe .................................................................................................................................... 80
7.2 Energieeffizienz der Antriebsstränge ......................................................................................................... 84
4 Gesetze und Regulierungen ..................................................................................................... 44 7.3 Umweltwirkungen der Energieträgerbereitstellung .................................................................................... 85
7.4 WtW-Betrachtung schwerer Transporter .................................................................................................... 89
4.1 Mautpflicht ................................................................................................................................................ 46 7.5 WtW-Betrachtung schwerer LKW .............................................................................................................. 91
4.2 Steuerbelastung ......................................................................................................................................... 47 7.6 WtW-Betrachtung Stadtbus ....................................................................................................................... 92
4.3 Ein- und Durchfahrtsbeschränkungen ........................................................................................................ 48 7.7 WtW-Betrachtung Abfallsammelfahrzeug .................................................................................................. 94
4.4 Grenzwerte Fahrzeugemissionen ............................................................................................................... 49 7.8 WtW-Betrachtung Radlader ....................................................................................................................... 95
4.5 Grenzwerte für geschlossene Räume ........................................................................................................ 50
8 Maßnahmen und Handlungsempfehlungen ......................................................................... 98
5 Eignung der Antriebskonzepte für verschiedene Nutzfahrzeugsegmente ......................... 54
Literaturverzeichnis ......................................................................................................................... 102
5.1 Reichweite/Betriebsdauer .......................................................................................................................... 57 Abbildungsverzeichnis .................................................................................................................... 108
5.2 Nutzlast ...................................................................................................................................................... 57 Tabellenverzeichnis ......................................................................................................................... 111
5.3 Lokale Emissionsfreiheit ............................................................................................................................ 58 Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................................... 112
5.4 Infrastruktur ............................................................................................................................................... 59
5.5 Lebensdauer der Flotten ............................................................................................................................ 59
5.6 Wartung ..................................................................................................................................................... 60
5.7 Sicherheit ................................................................................................................................................... 60
5.8 Auswahl besonders potenzialreicher Beispielsegmente ............................................................................ 60
Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative
Vorwort
Nutzungsprofile, Fahrleistungen, Leistungsbedarfe etc. auf- gen, sondern auch Hersteller, Zulieferer, Werkstättenbetrei-
weisen. Ebenso vielfältig und unterschiedlich ist folglich ber etc., die rechtzeitig ihr Portfolio bzw. Serviceangebot
auch die Motivation, alternativ angetriebene Fahrzeuge zu anpassen, Kompetenzen aufbauen und sich am Markt posi-
konstruieren, aufzubauen und anzuwenden. Während bei tionieren müssen. Insbesondere gilt dies für das Automobil-
manchen Einsatzzwecken gesetzliche Vorgaben hinsichtlich und Flächenland Baden-Württemberg mit einer ausgepräg-
maximaler Arbeitsplatzkonzentrationen an Schadstoffen, ten Nutzfahrzeugindustrie. Mit den Ergebnissen der Studie
bspw. in geschlossenen Räumen, die Triebfeder sind, gilt es wollen wir einen Beitrag leisten, um zielgerichtet Perspekti-
z. B. in Ballungsräumen, die Feinstaub-Emissionen in den ven und Potenziale für die Elektrifizierung im Nutzfahrzeug-
Griff zu bekommen. Bei wieder anderen Anwendungen ha- segment aufzuzeigen und den vielfältigen Akteuren hilfrei-
ben die Lebenszykluskosten allerhöchste Priorität: Die lau- che Informationen und nützliche Anhaltspunkte für ihre
fenden Betriebskosten sollen möglichst gering gehalten Arbeit zu liefern.
werden. Diese Vorüberlegungen waren Ausgangspunkt für
die zentrale Fragestellung der vorliegenden Studie, um eine
Elektromobilität ist alltagstauglich – PKW mit Batterie- oder Brennstoffzellen- faktenbasierte Diskussionsgrundlage zu schaffen: Ist es be-
antrieb finden durch steigende Reichweiten immer mehr Akzeptanz bei den reits möglich, dass die Total Cost of Ownership eines emis-
Kunden. Die Absatzzahlen weltweit weisen nach oben. Die große Gruppe der sionsfreien Nutzfahrzeugs unter denen eines vergleichba-
Nutzfahrzeuge dagegen, die Güter und Waren transportieren, Personen beför- ren Dieselfahrzeugs liegen? Und welche infrastrukturellen
dern oder Wertstoffe einsammeln, scheint von der Elektrifizierung noch weit Voraussetzungen müssen dafür geschaffen werden? Denn
entfernt. Der Dieselmotor gilt noch auf Jahre als alternativlos – so zumindest klar ist, dass hier Entwicklungen nur erfolgreich vorangetrie-
die landläufige Meinung. Aber gibt es wirklich keine emissionsfreien Alternati- ben werden können, wenn neben den technologischen
ven für diese Fahrzeugklassen, die im Wirtschafts- und Logistikverkehr unser Möglichkeiten auch betriebswirtschaftliche Überlegungen
tägliches Leben am Laufen halten? sowie regulatorische Rahmenbedingungen in den Blick ge-
nommen werden.
Auf diese Frage gibt es keine pauschale Antwort. Zu vielfältig, zu unterschiedlich sind
die Fahrzeuge. Die Bandbreite reicht von Bussen über leichte und schwere Liefer- Diese und weitere Fragestellungen interessieren nicht nur Franz Loogen, Geschäftsführer
fahrzeuge bis hin zu Arbeitsmaschinen und Traktoren, die allesamt unterschiedliche die heutigen Betreiber von dieselbetriebenen Nutzfahrzeu- e-mobil BW GmbH
4 5
Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative
Die Kernergebnisse
auf einen Blick
TCO (€/a2015)
Nullemissionsfahrzeuge mit batterieelektrischen oder Brennstoffzellenantrieben weisen im Nutzfahrzeugbereich erheb- Diesel
TCO (€/a2015)
liche ökologische Vorteile gegenüber dem Einsatz von Dieselantrieben auf (Abbildung 1). Aktuell lässt sich ein Einsatz 25.000
Diesel
BEV
dieser Fahrzeuge im kostensensiblen Nutzfahrzeugbereich wirtschaftlich jedoch noch nicht darstellen. 25.000
20.000 BEV
20.000
15.000
Gleichwohl zeigt sich, dass eine Nachfrage nach Nullemis- Diese sehr unterschiedlichen Anforderungen bieten jedoch
15.000
sionsantrieben besteht, sofern praxistaugliche und kosten- gleichzeitig große Chancen für mittelständische Unterneh- 10.000
günstigere Fahrzeuge am Markt verfügbar sind, da Nullemis- men, um dank ihrer hohen Flexibilität Nischenmärkte in der 10.000
sionsfahrzeuge auch spezifische Vorteile im Einsatz Entwicklung und Herstellung von Nullemissionsfahrzeugen 5.000
Abbildung 2:
aufweisen. Diese Vorteile können durch regulative und finan- und deren Komponenten zu besetzen. Mit ihrer traditionell 5.000
0 TCO am Beispiel des schweren
zielle Vorteile so weit gestärkt werden, dass Nullemissions- wichtigen Rolle als Zulieferer und Systementwickler der Au-
0 0 50.000 100.000 150.000 200.000 Transporters in Abhängigkeit
antriebe in absehbarer Zeit eine wirtschaftliche Alternative tomobilindustrie verfügen die Betriebe in Baden-Württem-
von der Fahrleistung
darstellen können. Bei der Ausgestaltung dieser Instrumen- berg dabei über eine hervorragende Ausgangsposition. 0 50.000 100.000 (km)
Laufleistung 150.000 200.000
te ist jedoch zwingend auf die hohe Heterogenität der Fahr- Laufleistung (km)
zeuge und der Anwendungsanforderungen im Nutzfahrzeug-
sektor zu achten.
Nutzfahrzeuge und ihre Relevanz für Die anderen Nutzfahrzeugsegmente (v. a. landwirtschaft-
Baden-Württemberg liche Maschinen und Baumaschinen) emittieren noch einmal
ungefähr die gleichen Mengen an Schadstoffen. Somit han-
Unter dem Begriff der Nutzfahrzeuge sind äußerst verschie- delt es sich hier um eine ausgesprochen relevante Schad-
dene Segmente vereint, die sich hinsichtlich ihrer techni- stoffquelle, die bei den Bemühungen zur Senkung der
schen Spezifikationen und ihrer Einsatzkontexte fundamen- Emissionen zwingend zu berücksichtigen ist. Dabei müssen
tal unterscheiden. Diese Heterogenität zeigt sich auch in für alle Nutzfahrzeugbereiche Lösungen gefunden werden,
Baden-Württemberg deutlich: Von den insgesamt 440.000 die die spezifischen Herausforderungen der einzelnen Seg-
THG-Emissionen (t CO2e)
Diesel
zugelassenen Nutzfahrzeugen handelt es sich lediglich bei mente berücksichtigen.
THG-Emissionen (t CO2e)
140 etwa 80.000 um LKW und Sattelzugmaschinen. Nicht nur
Diesel
BEV
140
120 ökologisch, auch ökonomisch besitzt der Nutzfahrzeugbe- Ziel der Studie
BEV reich in Baden-Württemberg eine hohe Bedeutung: Fast
120
100
12.000 Arbeitsplätze im Bundesland sind allein in der direk- Die Studie hat das Ziel, einen Überblick über die verschiede-
100
80
ten Produktion dieser Fahrzeuge verortet. Die bedeutends- nen Nutzfahrzeugbereiche zu geben und die Voraussetzun-
60
80 ten Segmente sind dabei nicht nur LKW, sondern auch Land- gen und Grenzen eines Einsatzes von alternativen Antrieben
60 18.149 maschinen und Busse. zu analysieren. Dabei wird bewusst der Anspruch formuliert,
40
18.149 die lokalen Emissionen der Fahrzeuge auf null zu senken.
20
40 Abbildung 1:
Der heutige Anteil alternativer Antriebe ist in nahezu allen Somit kommen lediglich batterieelektrische Fahrzeuge (BEV)
200 THG-Emissionen in Abhängigkeit
Nutzfahrzeugsegmenten praktisch null, da Nutzfahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV) als Alternativen in
0 0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 von der Fahrleistung am Beispiel
fast ausnahmslos mit Diesel angetrieben werden. Damit Frage, regenerative Verbrennungskraftstoffe sind hingegen
des schweren Transporters
0 50.000 100.000 Laufleistung
150.000 (km)
200.000 250.000 300.000 gehen erhebliche Emissionen von Luftschadstoffen einher. nicht Teil der Studie, da sie dem Anspruch von Nullemissi-
Laufleistung (km) Allein die Nutzfahrzeuge mit Straßenzulassung sind für etwa onsfahrzeugen nicht gerecht werden.
20.000 t NOx und 1.000 t Feinstaub pro Jahr verantwortlich.
6 7
Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative
Diesel, wobei die Gesamtbilanz eng mit dem Energiemix der len Bereichen und nächtlicher Betrieb). Gleichzeitig müssen
Stromerzeugung zusammenhängt. Insgesamt konnten im aber auch die Einsatzgrenzen der Fahrzeuge in den verschie-
Rahmen der Analysen die großen ökologischen Vorteile von denen Einsatzbereichen mit einbezogen werden: Während
BEV und FCEV im Vergleich zum Diesel nachgewiesen wer- bei BEV insbesondere höhere Fahrzeuggewichte und eine
den, selbst wenn eine hohe Verbreitung dieser Technologien geringere Reichweite problematisch sein können, sind bei
den Bedarf an einigen begrenzten Rohstoffen erheblich stei- Brennstoffzellenfahrzeugen v. a. Fragen der Infrastrukturver-
gern wird. Somit ist deren sukzessive Marktdurchdringung fügbarkeit zu beachten. Insgesamt zeigt sich in diesen kriti-
aus umweltpolitischer Sicht insgesamt als sehr vorteilhaft schen Punkten, dass heute verfügbare Prototypen erst sehr
einzuschätzen. eingeschränkt den praktischen Anforderungen der Anwen-
der gerecht werden.
Aktuell sind Nullemissionsantriebe jedoch in keinem der
betrachteten Segmente bezogen auf die reinen Lebenszyk- Handlungsempfehlungen
luskosten eine wirtschaftliche Alternative zum Diesel.
© iStockphoto: Chesky_W
Hauptgrund dafür sind die heute noch deutlich höheren An- Aus den Analysen ergeben sich drei Handlungsfelder, die ei-
schaffungspreise dieser Fahrzeuge. Im Jahr 2030 kann aber nen Markteintritt von Nullemissionsnutzfahrzeugen be-
in manchen Segmenten unter den in der Studie getroffenen schleunigen können: Durch zielgerichtetere monetäre Anrei-
Annahmen eine Kostengleichheit durchaus erreicht werden. ze kann ihre Wirtschaftlichkeit gesteigert werden. Ein
Dies liegt an stark fallenden Anschaffungskosten der Fahr- geeignetes regulatorisches Umfeld kann ihre Einsatzchan-
Im Rahmen der Studie wird ein Gesamtbild der Rahmenbe- zeuge, wenn diese nicht mehr als „Einzelstücke“ gefertigt, cen gegenüber dem Diesel weiter stärken, indem stärker
dingungen gezeichnet, die einen Einfluss darauf haben, ob sondern in hohen Stückzahlen produziert werden. Beim zwischen schadstoffarmen und Nullemissionsantrieben dif-
und wann BEV und FCEV künftig eine Alternative zum Diesel Wasserstoff sind zudem erhebliche Kostendegressionen zu ferenziert wird und Letzteren spezifische Privilegien und Vor-
darstellen können. Daher werden sowohl das regulatorische erwarten, wenn dieser im industriellen Maßstab klimaneut- teile (wie die Einfahrt in Umweltzonen, Nachtbetrieb etc.)
Umfeld als auch technische und organisatorische Einsatz- ral mittels Elektrolyse hergestellt werden kann. eingeräumt werden. Zudem muss ein Dialog zwischen Her-
grenzen dieser Fahrzeuge beleuchtet und insbesondere die stellern und Nutzern initiiert werden, der die Entwicklung
unterschiedlichen Anforderungen der einzelnen Nutzfahr- Eine entscheidende Rolle bei der Wettbewerbsfähigkeit von praxistauglicher Fahrzeuge entlang der Nutzerbedürfnisse in
zeugsegmente herausgearbeitet. Ein besonderer Fokus wird Nullemissionsantrieben spielt das regulatorische Umfeld, den entsprechenden Einsatzgebieten anstößt.
darauf gelegt, wie sich die Kosten (im Sinne von Total Cost wo bislang Fahrzeuge mit Nullemissionen ungenügend be-
of Ownership (TCO)) bei der Nutzung von BEV und FCEV rücksichtigt sind. Zwar differenziert eine Vielzahl regulatori-
künftig im Vergleich zum Diesel in den Segmenten entwi- scher Instrumente nach den Emissionen der Fahrzeuge und
ckeln und wie sich deren Treibhausgasemissionen in einer bietet wirtschaftliche Vorteile für Fahrzeuge mit niedrigen
Lebenszyklus-Perspektive darstellen. Emissionen (z. B. Boni bei der Maut). Allerdings werden da-
bei BEV und FCEV bislang von wenigen Ausnahmen abgese-
Kernergebnisse der Analysen hen gleich behandelt wie besonders emissionsarme Diesel-
fahrzeuge (EURO VI). Somit fehlen hier Anreizsysteme, um
Bezogen auf die Energieeffizienz weisen die Nullemissions- BEV und FCEV im Wettbewerb mit Verbrennungsmotoren zu
antriebe in allen betrachteten Segmenten deutliche Vorteile stärken.
gegenüber dem Diesel auf. Diese Vorteile sind umso höher,
je unregelmäßiger die Leistung des Motors im Betrieb ist. Eng mit dem regulatorischen Rahmen verknüpft sind auch
Bei beiden Nullemissionsantriebsvarianten fallen auch in der spezifische Vorteile für Nullemissionsnutzfahrzeuge, die in
gesamten Well-to-Wheel-Betrachtung deutlich geringere bestimmten Segmenten bei der Gesamtbewertung durch-
Treibhausgas-Emissionen (THG-Emissionen) an als beim aus relevant sind (z. B. möglicher Einsatz in emissionssensib-
8 9
01
Ausgangslage und
Zielsetzung
© Natthapon/
istockphoto
Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative 01
01
dem Weg zur Klimaneutralität. Dies gilt umso mehr, da erfolgt ein Überblick über den gesetzlichen und regulatori-
Ausgangslage und Treibhausgase nur eine der Herausforderungen fossiler An- schen Rahmen, der bei der Zulassung und dem Einsatz von
Zielsetzung triebe darstellen. Gerade in Baden-Württemberg rücken Nutzfahrzeugen zu beachten ist. Empirischer Kern der Stu-
auch von Verbrennungsmotoren emittierte Luftschadstoffe die sind die Kapitel 5 und 6, in denen vergleichende Be-
(v. a. Feinstaub und Stickoxide) vermehrt in den Fokus poli- trachtungen von Diesel- und Nullemissionsantrieben bezo-
tischer und gesellschaftlicher Debatten. Die überdurch- gen auf Lebenszykluskosten sowie Ressourcen- und
schnittlich hohe Anzahl sogenannter „Umweltzonen“ ist in Energieverbrauch für fünf Beispielsegmente vorgenommen
Baden-Württemberg ein deutliches Zeichen dafür, dass es werden. Im letzten Abschnitt werden aus einer Gesamt-
nicht nur um die Vermeidung von Treibhausgasen geht, son- schau der Ergebnisse Handlungsempfehlungen für eine be-
dern dass vielmehr ein „Nullemissionsziel“ des Verkehrs schleunigte Verbreitung von Nullemissionsantrieben abge-
© Esoro AG
angestrebt werden sollte. leitet.
In den Emissionsdebatten stehen PKW im besonderen Fo-
kus. Dies ist insofern auch gerechtfertigt, als sie für 61 %
der Emissionen des Verkehrs verantwortlich sind (UBA
2016). Im Umkehrschluss bedeutet dies aber auch, dass auf
den Nutzfahrzeugsektor mehr als ein Drittel der Emissionen
entfällt. Technische Entwicklungen zur Dekarbonisierung
von Nutzfahrzeugen adressieren zumeist den Bereich der
LKW, die fraglos schon allein aufgrund ihrer sehr hohen ku-
mulierten Fahrleistung den überwiegenden Anteil der Emis-
sionen der Nutzfahrzeuge verursachen. Dennoch darf nicht
verkannt werden, dass der Nutzfahrzeugbereich eine höchst
heterogene Gruppe von Fahrzeugen unterschiedlichster
technischer Spezifika und Anwendungsbereiche umfasst:
Der schweizerische Lebensmittelkonzern COOP setzt auf Brennstoffzellen-Lkw im Verteilerverkehr Baugeräte, Traktoren, Flurförderzeuge und kommunale
Fahrzeuge wie Busse und Müllfahrzeuge – sie alle sind die-
ser Gruppe zuzurechnen. Zwar weisen diese Segmente in
Summe deutlich geringere Fahrleistungen bzw. Betriebs-
Vor dem Hintergrund der 2015 international gefassten Be- Im Kontrast zu diesen ehrgeizigen Zielen muss festgestellt stunden auf als LKW, aber auch sie sind einzubeziehen,
schlüsse von Paris hat sich Deutschland ambitionierte Kli- werden, dass der Verkehrssektor trotz hoher technologi- wenn der Nutzfahrzeugbereich seine Emissionen Richtung
maschutzziele gesetzt. So definiert der Klimaschutzplan scher Fortschritte bei der Effizienz bislang keine Beiträge null verringern soll. Zudem ist zu beachten, dass z. B. Bau-
2050 (BMUB 2016) für das Jahr 2050 eine Reduktion des zur CO2-Reduktion beisteuern konnte. Der zweite Monito- maschinen und Flurförderzeuge in ihrem unmittelbaren Ein-
Treibhausgasausstoßes um bis zu 95 % gegenüber 1990. ring-Kurzbericht der Klimaschutzziele und der Umsetzung satzbereich durchaus relevante Emissionen im Rahmen ih-
© Wacker Chemie AG
des IEKK von 2015 weist nach, dass in Baden-Württemberg rer Betriebsstunden verursachen.
Schon 2013 hat das Land Baden-Württemberg das Gesetz die Emissionen des Verkehrs in den letzten Jahren sogar
zur Förderung des Klimaschutzes verabschiedet, in dem wieder angestiegen sind (LMUKE 2016). Eine Erreichung Vor dem Hintergrund dieser Ausgangssituation setzt sich
eine Reduktion von 25 % bereits für 2020 und eine Redukti- der Ziele für 2020 erscheint somit unrealistisch; angesichts die vorliegende Studie das Ziel, den gesamten Bereich der
on von 90 % bis 2050 gefordert wurde. Diese weitgehende auch künftig hoher prognostizierter Wachstumsraten im Nutzfahrzeuge näher zu beleuchten und Optionen aufzuzei-
Treibhausgasneutralität ist nur zu erreichen, wenn in nahezu Verkehr ist das Ziel für 2050 nur unter großen Anstrengun- gen, wie der Anteil von Dieselantrieben in den verschiede-
allen Verbrauchssektoren eine möglichst vollständige De- gen zu erreichen. nen Segmenten zugunsten emissionsfreier Antriebe ge-
karbonisierung stattfindet. Zur Umsetzung dieser ambitio- senkt werden kann. Dazu sollen zunächst eine
nierten Ziele wurde auf Landesebene das Integrierte Ener- Offenbar sind also die bisherigen Fortschritte bei der Re- Bestandsaufnahme des gesamten Nutzfahrzeugbereichs
gie- und Klimaschutzkonzept (IEKK) erarbeitet. Es beinhaltet duktion der Emissionen von Fahrzeugen mit Verbrennungs- erarbeitet und die verfügbaren Nullemissionsantriebe vor-
nicht nur einen umfangreichen Maßnahmenkatalog, son- motoren keineswegs ausreichend, um die gesteckten Ziele gestellt werden. Im Anschluss wird der Blick auf die Bedeu-
dern benennt auch für den Verkehrsbereich ein konkretes zu erreichen. Nur eine möglichst weitgehende Dekarboni- tung des Nutzfahrzeugbereichs für Baden-Württemberg
Reduktionsziel: 70 % der Treibhausgase sollen dort einge- sierung des Verkehrs durch eine zügige Einführung alterna- geworfen. Dabei soll sowohl seine ökonomische als auch Unter Tage sind emissionsarme Fahrzeuge gefragt
spart werden (IEKK 2014, S. 93). tiver Antriebstechnologien entfaltet genug Wirkung auf seine ökologische Relevanz aufgezeigt werden. Im Kapitel 4
12 13
02
Nutzfahrzeuge:
Antriebsformen und
Einsatzzwecke
© Gerhard Seybert/
fotolia
Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative 02
02
Im Rahmen dieser Studie werden die leichten Nutzfahrzeuge gen zur Elektrifizierung des Antriebsstrangs sind damit deut-
Nutzfahrzeuge:Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative 02
© MAN Truck & Bus AG © paulbranding/fotolia
Mittlere LKW Sattelzugmaschinen
Definition 7,5–12 t zGG Definition Gespann aus Zugmaschine und Auflieger
Einsatzbereiche Nahverkehr, regionaler Lieferverkehr Einsatzbereiche Fernverkehr
Halter Zumeist privatwirtschaftlich Halter Zumeist privatwirtschaftlich
Bestand 2016 79.000 Bestand 2016 194.000
Davon BEV oder Wasserstoff 0* Davon BEV oder Wasserstoff 0*
Jahresfahrleistung Je nach Einsatzkontext hohe Spreizung, laut KBA im Schnitt 39.000 km pro Jahr Jahresfahrleistung Je nach Einsatzkontext hohe Spreizung, laut KBA im Schnitt 100.000 km pro Jahr
Je nach Einsatzkontext, Ladung, Aufbauart und Fahrweise große Unterschiede,
Verbrauch auf 100 km Je nach Einsatzkontext, Ladung und Fahrweise große Unterschiede, im Schnitt 19 l Diesel Verbrauch auf 100 km
im Schnitt 30 l Diesel
4–6 Jahre; in der Regel werden die SZM danach im Werkverkehr mit
Haltedauer 10 Jahre Haltedauer
deutlich geringeren Laufleistungen weiterverwendet oder weiterverkauft
Quelle: KBA (mehrere) und HBEFA 2017 * ohne Umrüstungen Quelle: KBA (mehrere) und Prognos/Thinkstep (interne Daten) * ohne Umrüstungen
© Daimler AG © animaflora/fotolia
Schwere LKW Busse
Definition Ab 12 t zGG Definition Personenbeförderung mit >8 Plätzen
Einsatzbereiche Fernverkehr, schwerer Verteilverkehr Einsatzbereiche Zumeist im Stadt- und Regionalverkehr, zunehmend auch Fernverkehr
Halter Zumeist privatwirtschaftlich Halter Zumeist öffentlich, Fernverkehr privatwirtschaftlich
Bestand 2016 200.000 Bestand 2016 78.000
Davon BEV oder Wasserstoff 0* Davon BEV oder Wasserstoff 500 (0,6 %)*
Jahresfahrleistung Je nach Einsatzkontext hohe Spreizung, laut KBA im Schnitt 100.000 km pro Jahr Jahresfahrleistung Je nach Einsatzkontext hohe Spreizung, laut KBA im Schnitt 60.000 km pro Jahr
Je nach Einsatzkontext, Ladung, Aufbauart und Fahrweise große Unterschiede,
Verbrauch auf 100 km Verbrauch auf 100 km Je nach Einsatzkontext und Fahrweise große Unterschiede, im Schnitt 30–40 l Diesel
im Schnitt 27 l Diesel
Haltedauer 6–8 Jahre Haltedauer 9 Jahre
Quelle: KBA (mehrere) und HBEFA 2017 * ohne Umrüstungen Quelle: KBA (mehrere) und Branchenberichte * ohne Umrüstungen
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© Wacker Chemie AG © FAUN Umwelttechnik GmbH & Co. KG
Bagger, Baugeräte und
sonstige Abfallsammelfahrzeuge
Arbeitsmaschinen
Definition Spezialfahrzeuge für bestimmte Einsatzbereiche Definition Fahrzeug zur Abfallsammlung
Einsatzbereiche Auf Baustellen und im Tagebau; in Bergwerken auch in geschlossenen Räumen Einsatzbereiche Siedlungsbereich und öffentliches Straßennetz
Halter Zumeist privatwirtschaftlich Halter Öffentlich und privatwirtschaftlich
Bestand 2016 11.000 mit Straßenzulassung, weitere ca. 350.000 ohne Bestand 2016 13.000
Alternative Antriebe quasi nicht vorhanden; in einzelnen Anwendungsnischen
Davon BEV oder Wasserstoff Davon BEV oder Wasserstoff 0*
elektrische Antriebe mithilfe von Kabeln*
Jahresarbeitsleistung Sehr heterogen von etwa 800 bis über 2.000 h pro Jahr Jahresfahrleistung Abhängig vom Einsatzgebiet etwa 10.000 km pro Jahr
Abhängig von Größe und Leistung der Maschine, Bagger z. B. etwa 15 l Diesel/h,
Verbrauch pro Stunde Verbrauch auf 100 km Je nach Sammelrevier stark unterschiedlich, 50–120 l Diesel
Radlader bis zu 45 l Diesel/h
5–15 Jahre, abhängig vom Gerät
Haltedauer Haltedauer 8 Jahre (Abschreibungsdauer)
(Abschreibungsdauer, Nutzungsdauer sehr unterschiedlich und oft deutlich länger)
Quelle: KBA (mehrere) und eigene Schätzungen auf Basis von Branchenberichten * ohne Umrüstungen Quelle: KBA und Branchenberichte * ohne Umrüstungen
© ozgurdonmaz/istockphoto © bucherindustries
Flurförderzeuge Reinigungsfahrzeuge
Fahrzeuge für lokale (horizontale) Güterbeförderung, zumeist Gabelstapler
Definition Definition Fahrzeuge zur Reinigung von Straßen, Gehwegen und Kanalisation
verschiedener Größen, aber auch Schlepper und Loren
Einsatzbereiche Industrie, Logistik und Lagerei, sehr häufig in geschlossenen Räumen Einsatzbereiche Öffentlicher Raum
Halter Zumeist privatwirtschaftlich Halter Zumeist öffentlich
Bestand 2016 Insgesamt ca. 600.000 Bestand 2016 Ca. 16.000
Über 80 % fahren bereits elektrisch, nur besonders schwere oder Geräte in speziellen
Davon BEV oder Wasserstoff Davon BEV oder Wasserstoff Kleine Fahrzeuge in Einzelfällen elektrisch*
Umfeldern sind nicht elektrifiziert, hier existieren bereits etwa 1.000 H2-Antriebe*
Jahresarbeitsleistung Je nach Einsatzkontext etwa 1.000 h pro Jahr Jahresarbeitsleistung 1.000–1.500 h pro Jahr
Verbrauch pro Stunde Abhängig von Größe und Leistung, im Schnitt etwa 3 l Diesel/h Verbrauch pro Stunde Abhängig von Größe und Leistung, im Schnitt 4–5 l Diesel/h
Haltedauer 8 Jahre Haltedauer 10 Jahre
Quelle: VDMA * ohne Umrüstungen Quelle: KBA, Bucher Kommunalfahrzeuge, eigene Berechnungen nach Uni Stuttgart * ohne Umrüstungen
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© deere
notwendige elektrische Stromstärke zu gewährleisten und die fig die Notwendigkeit eines Schaltgetriebes oder zumindest
damit verbundenen Energieverluste gering zu halten. Der aus bedarf dieses weniger Übersetzungsstufen als bei konventi-
der Traktionsbatterie stammende Gleichstrom wird in einem onellen Fahrzeugen. Für Traktionsbatterien finden Zellen un-
Landmaschinen und Traktoren
Umrichter zu Wechselstrom umgewandelt, der wiederum im terschiedlicher Form und Zellchemie Anwendung. Allen ist
Elektromotor für den geforderten Vortrieb sorgt. Wird ein sol- jedoch gemein, dass sie in der Regel große Volumina und
ches Fahrzeug z. B. bei Bergabfahrten abgebremst, kann eine Gewichte mit sich bringen, die zu berücksichtigen sind (siehe
Energierückgewinnung durch Rekuperation erfolgen. Dabei Abbildung 4).
Hauptsächlich Traktoren, aber auch alle anderen mobilen land- und dient der Elektromotor als Generator, der die Bremsenergie
Definition
forstwirtschaftlichen Maschinen
nutzt, um Strom zu erzeugen und damit die Batterie aufzuladen. Der Wasserstoff kann in unterschiedlichen Formen gespei-
Einsatzbereiche Landwirtschaftliche Flächen, öffentliches/privates Straßennetz Batterieelektrisches
chert werden. Heutzutage sind Hochdruckspeicher (350 bar Brennstoff
Auch ein Brennstoffzellenfahrzeug (Abbildung 3, rechts) für Nutzfahrzeuge wie Busse, 700Fahrzeug
bar für PKW) üblich. Die fahrze
Halter Zumeist privat nutzt einen Elektromotor als Antrieb. Der Strom wird in einer dafür benötigten Wasserstoffbehälter sind ebenfalls schwe-
im Fahrzeug integrierten Brennstoffzelle erzeugt, wobei ein rer und größer als Tanks für konventionelle Kraftstoffe, je-
Bestand 2016 1,4 Mio. Traktoren, etwa 100.000 Mähdrescher und Sonstige Energieträger (in der Regel Wasserstoff) verbraucht wird, der doch in geringerem Maße als Batterien. Insbesondere hin-
in einem Tank mitgeführt wird. Zwischen BrennstoffzelleBatterieelektrisches
und sichtlich der Energiespeicherung ergeben
Brennstoffzellen- sich damit
Davon BEV oder Wasserstoff 0* Elektromotor wird in der Regel eine Batterie zur Pufferung Fahrzeug fahrzeugden beiden betrachte-
wesentliche Unterschiede zwischen
vorgesehen, sodass auch Brennstoffzellenfahrzeuge Brems- ten Nullemissionsantrieben. Um eine bestimmte Menge an
Jahresarbeitsleistung Je nach Einsatzgebiet 700–900 h pro Jahr energie rekuperieren können. Energie zu speichern, benötigen Batterien in der Regel deut-
lich mehr Volumen und Gewicht als ein gefüllter Wasserstoff-
FC
Verbrauch pro Stunde Abhängig von Größe und Leistung bis zu 10 l Diesel Elektromotoren, die in beiden Fahrzeugkonzepten eingesetzt tank (siehe Abbildung 4). Das zusätzliche Volumen und Ge-
werden, zeichnen sich im Unterschied zu konventionellen wicht schränkt die Nutzung batterieelektrischer Antriebe bei
Haltedauer 8–12 Jahre Verbrennungsmotoren insbesondere durch ein hohes Dreh- einigen Nutzfahrzeuganwendungen insbesondere bei größe- H2
moment bei geringen Drehzahlen aus. Dadurch entfällt häu- ren Entfernungen (>200 km) deutlich ein.
Quelle: KBA, Branchenberichte, eigene Schätzungen nach VDMA * ohne Umrüstungen
FC
H2
Die vorgenommene Segmentierung zeigt die enorme Vielfalt lich erfüllen, werden sie im Weiteren nicht näher betrachtet.
Batterie
der Fahrzeuge, die im Nutzfahrzeugmarkt zu berücksichtigen Auch die Verwendung von synthetischen und Bio-Kraftstof-
H2
sind. Größen, technische Spezifikationen und Einsatzgebiete fen, sowohl für Otto- als auch für Dieselmotoren, verursacht Batterieelektrisches Brennstoffzellen-
Fahrzeug fahrzeug Elektromotor/Generator
sind derart vielfältig, dass eine pauschale Betrachtung über lokale Schadstoffemissionen, insbesondere Stickoxide und FC
alle Nutzfahrzeugklassen keine verwertbaren Aussagen lie- Feinstaub, weshalb sie an dieser Stelle nicht näher erläutert Elektrifizierte
Nebenaggregate
fern kann. Daher werden beispielhaft fünf Anwendungsfälle werden.
für verschiedene Nutzfahrzeugklassen in einem spezifischen Batterie
H2 Wasserstofftank
Einsatzbereich ausgewählt und vertieft analysiert. Vorab wird Da der Wasserdampf, der von einem Fahrzeug mit Brenn-
Elektromotor/Generator
die (theoretische) Verfügbarkeit alternativer Antriebe bei ver- stoffzellenantrieb emittiert wird, keinen Schadstoff darstellt, FC Brennstoffzelle
schiedenen Nutzfahrzeugen diskutiert. sind derartige Fahrzeuge ebenso wie die batterieelektrischen Elektrifizierte
Antriebe den Nullemissionsfahrzeugen zuzuordnen. Die Ka- Nebenaggregate
2.2 Fahrzeugantriebe tegorisierung „Nullemissionsfahrzeug“ bezieht sich dabei FC
ausschließlich auf den lokalen Schadstoffausstoß während
In den verschiedenen Nutzfahrzeugsegmenten können un- der Fahrt. Bei der ökologischen Lebenszyklusbetrachtung
H2
terschiedliche Antriebstechnologien einzeln oder in Kombina- sind jedoch auch die Emissionen bei der Herstellung der
tion (Hybridtechnologien) verwendet werden. Im Folgenden Energieträger zu berücksichtigen (siehe Kapitel 7).
Abbildung 3: Batterieelektrischer
werden die untersuchten Antriebskonzepte eingegrenzt. Die
und Brennstoffzellenantrieb,
Verwendung von komprimiertem und flüssigem Erdgas (CNG Ein batterieelektrisches Fahrzeug (Abbildung 3, links) nutzt
Abbildung adaptiert nach
und LNG) in Verbrennungsmotoren kann zu einer deutlichen eine Traktionsbatterie, die von einer externen Energiequelle
e-mobil BW 2015
Reduktion der emittierten Luftschadstoffe führen. Da derarti- aufgeladen wird. In aller Regel weist die Batterie eine hohe
ge Fahrzeuge aber die Nullemissionsbedingung nicht gänz- Spannung auf, um die insbesondere bei hohen Leistungen Batterie
H2 Wasserstofftank
Elektromotor/Generator
FC Brennstoffzelle
Elektrifizierte
Nebenaggregate
22 23Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative 02
Diesel Druckwasserstoff 700 bar Lithium-Ionen-Batterie Fahrzeugkategorie Batterieelektrisch Brennstoffzelle
6 kg H2 = 200 kWh, chemische Energie 100 kWh, elektrische Energie
Fuso eCanter
System System System Schwere Transporter Kleinserie -
Kraftstoff Wasserstoff Zellen Reichweite: 100 km
Smith Newton UPS Brennstoffzellenhybrid-Lieferfahrzeug
Mittlere LKW Auf dem Markt Nutzlast: 7 t Prototyp Nutzlast: 4,5 t
Reichweite: 160 km Reichweite: 200 km
Mercedes-Benz Urban eTruck Scania (Asko)
43 kg 125 kg 830 kg Schwere LKW Prototyp Gesamtgewicht: 26 t Prototyp Gesamtgewicht: 27 t
33 kg 6 kg 540 kg Reichweite: max. 200 km Reichweite: max. 500 km
Terberg YT202-EV Toyota „Project Portal“
Sattelzugmaschinen Kleinserie Prototyp Gesamtgewicht: 36 t
Gesamtgewicht: 40 t Reichweite: 320 km
Sileo S12/18 Van Hool A 330 hybrid FC
Busse Auf dem Markt Auf dem Markt
46 l 260 l 670 l Reichweite: 150 bis 250 km Reichweite: 300 km
37 l 170 l 360 l
BYD 8R FAUN Rotopress BZ-REX
Abfallsammelfahrzeuge Auf dem Markt 10 t Nutzlast Konzept
Reichweite: 120 km Reichweite: 50 bis 100 km
Abbildung 4: Gegenüberstellung der Gewichte und Volumina von Diesel, Wasserstoff und Batterie für 500 km Reichweite Bucher municipal CityCat 2020e Bucher Schörling CityCat H2
Reinigungsfahrzeuge
(von Helmolt 2010) Auf dem Markt Prototyp
Tabelle 2: Auswahl an batterieelektrischen und Brennstoffzellennutzfahrzeugen mit Straßenzulassung
Ein weiterer Unterschied betrifft die Energieverfügbarkeit forderlich ist, um eine entsprechende Reichweite zu gewähr- Fahrzeugkategorie Batterieelektrisch Brennstoffzelle
zum Befüllen der Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) bzw. des leisten.1 In diesem Fall wäre eine flächendeckende Wasser-
Wasserstoffspeichers: Für die Batterie existieren verschiede- stoffversorgung ohne zusätzliche Infrastrukturinvestitionen Kramer 5055e
Baugeräte und Bagger -
Auf dem Markt
ne Ladekonzepte mit unterschiedlichen Ladeleistungen, die auch für LKW sichergestellt.
entsprechende Ladezeiten mit sich bringen. Die Ladeinfra-
Still RX 60-25 Still R 60-25 Fuel Cell
struktur benötigt lediglich einen Anschluss an das Stromnetz, Tabelle 2 zeigt eine Auswahl an batterieelektrischen und Flurförderzeuge
Auf dem Markt Kleinserie, auf dem Markt
das in Deutschland prinzipiell gut ausgebaut ist. Für die ange- Brennstoffzellennutzfahrzeugen für verschiedene Nutzfahr-
strebte flächendeckende Versorgung mit Ladestationen sind zeugsegmente im Straßenverkehr. In der Regel ermöglicht John Deere, SESAM (Traktor)
Landmaschinen und New Holland, NH2 (Traktor)
jedoch auch erhebliche Investitionen in Netzverstärkungs- die Verwendung einer Brennstoffzelle und eines Wasser- Prototyp
Traktoren Verfügbar
Reichweite: 55 km
und Ausbaumaßnahmen erforderlich (NPE 2015). stofftanks höhere Reichweiten als die Verwendung einer
Traktionsbatterie. Für die leichteren LKW, die gewöhnlich im Tabelle 3: Auswahl an batterieelektrischen und Brennstoffzellennutzfahrzeugen abseits öffentlicher Straßen
Die Versorgung mit Wasserstoff hingegen ist aktuell auf we- Verteilerverkehr eingesetzt werden und somit auch geringere
nige Versorgungspunkte beschränkt, was den Einsatz dieser Anforderungen hinsichtlich der zurückzulegenden Reichwei-
Fahrzeuge erschwert. Für die Zukunft ist ein zunehmender te mit sich bringen, liegt der Entwicklungsfokus bislang auf
Ausbau mit einer Basisabdeckung von ca. 100 Wasserstoff- rein batterieelektrischen Antrieben. Kernaussagen Kapitel 2
tankstellen in Deutschland bis 2020 und einer weiteren Ver-
dichtung der Versorgungsstruktur bis hin zu 1.000 Tankstel- Tabelle 3 zeigt eine Auswahl von batterieelektrischen und
len im Jahr 2030 geplant (H2Mobility 2017). Diese Planung Brennstoffzellennutzfahrzeugen, die abseits des öffentlichen Unter dem Begriff der Nutzfahrzeuge sind äußerst verschie- Als Alternativen kommen batterieelektrische und Brennstoff-
bezieht sich jedoch ausschließlich auf die 700-bar-Drucktech- Straßennetzes oder nur auf kurzen Strecken eingesetzt wer- dene Segmente gefasst, die sich hinsichtlich ihrer techni- zellenfahrzeuge infrage, die beide dem Anspruch einer loka-
nologie für PKW, während für Busse und LKW die 350-bar- den. Prinzipiell sind beide Antriebstechnologien in allen Seg- schen Spezifikationen und Einsatzkontexte fundamental un- len Emissionsfreiheit gerecht werden. Beide Antriebe sind
Technologie bevorzugt wird. Während diese für Stadtbusse menten einsetzbar. Wie bei den LKW werden auch hier bei terscheiden. Damit einher gehen auch vielfältige zu für einen Einsatz prinzipiell technologisch ausgereift, es zeigt
auch zukünftig als Stand der Technik angesehen werden Anwendungen mit geringeren Reichweitenanforderungen beachtende technische und betriebliche Anforderungen. Die- sich aber, dass in vielen Segmenten entsprechende Fahrzeu-
kann (e-mobil BW 2013), wird derzeit evaluiert, inwieweit für batterieelektrische Antriebe bevorzugt. sen Unterschieden muss bei dem Einsatz von Nullemissions- ge bislang allenfalls als Prototypen zu nicht markttauglichen
LKW im Fernverkehr ebenfalls das 700-bar-Druckniveau er- antrieben Rechnung getragen werden. Preisen verfügbar sind.
1 I Im Fernverkehr stellt das zusätzliche Volumen der Wasserstofftanks einen begrenzenden Faktor dar. Mit 350-bar-Speichern wird aktuell eine Reichweite von bis zu 400 km
als realistisch erachtet, wobei mit einer Kompression auf 700 bar die Reichweite um etwa 60 % gesteigert werden kann (EMCEL 2017).
24 2503
Bedeutung der Nutzfahrzeuge
in Baden-Württemberg
© Daimler AGNullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative 03
03
samtmasse von 3,5–7,5 t sind in Baden-Württemberg ein- schwere Nutzfahrzeuge nicht gelten. Rund 23.000 Nutzfahr-
Bedeutung der Landmaschinen getragen. Dieses Segment hat damit unter den hier betrach- zeuge mit mehr als 12 t zGG sind im Fahrzeugbestand Ba-
Nutzfahrzeuge in machen einen teten Nutzfahrzeugen den größten Bestandsanteil. Betrachtet den-Württembergs vertreten. Sie teilen sich je hälftig auf in
Baden-Württemberg Großteil des Nutz- man jedoch die Entwicklung bei den leichten Transportern Sattelzugmaschinen und schwere LKW. Die Anzahl an Flur-
fahrzeugbestandes (GrößenklassenNullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative 03
Abfallsammel- und Reinigungsfahrzeuge weisen mit jeweils anteile von Fahrzeugen mit der Abgasnorm Euro VI je Fahr- Wie die Betrachtung des Fahrzeugbestandes nach der Ab- gen zur Güterbeförderung hat kein Nutzfahrzeugsegment
etwa 2.000 Fahrzeugen die geringsten Bestandszahlen unter zeugkategorie am 1. Januar 2016. gasnorm Euro VI zeigt, haben Sattelzugmaschinen jährlich elektrische Anteile über 1 %. Bei den Omnibussen sind es
den betrachteten Fahrzeugkategorien auf. Sie sind jedoch hohe Anteile an der Anzahl der Neufahrzeuge. Im Jahr 2015 immerhin 0,6 % in Baden-Württemberg (Stand: 1. Januar
häufig in dichtbesiedelten Gebieten unterwegs und stehen da- Da für LKW, Sattelzugmaschinen und Omnibusse die Euro- waren fast 20 % der Sattelzugmaschinen jünger als ein Jahr. 2016).
her auch unter besonderem Druck, Emissionen zu reduzieren. VI-Norm seit 2014 verpflichtend ist, lassen sich an den Be- Bei hohen Neuzulassungsanteilen wirken entsprechende
standsanteilen der Fahrzeuge mit Euro-VI-Norm gewisserma- Maßnahmen (z. B. Abgasgrenzwerte) schneller auf die Fahr- Ein Blick auf den Bestand der Fahrzeugsegmente LKW >3,5 t
Seit dem 31. Dezember 2013 gilt die Abgasnorm Euro VI. Mit ßen Neufahrzeuganteile erkennen. Anfang 2016 haben zeugflotte. Auch Flurförderzeuge weisen mit einem Anteil und Kraftomnibusse, kategorisiert nach verwendeten Kraft-
Euro VI werden die Grenzwerte für LKW für den Ausstoß von bereits fast 40 % der Sattelzugmaschinen im Fahrzeugbe- von 14 % der Neuzulassungen am Bestand eine hohe Durch- stoffarten, zum 1. Januar 2016 in Abbildung 8 zeigt, dass na-
Partikeln um etwa 67 % und von Stickstoffoxiden sogar um stand von Baden-Württemberg die Abgasnorm Euro VI dringungsrate von Neufahrzeugen auf. Reinigungsfahrzeuge hezu ausschließlich Diesel im Bereich der schweren Nutz-
80 % gegenüber Euro V gesenkt. Damit bedeutet die Einfüh- erfüllt. Die Anzahl der Neuzulassungen je Fahrzeugkategorie und schwere Transporter erzielen mit 6 % Neuzulassungsan- fahrzeuge verwendet wird.
rung der Abgasnorm Euro VI eine wesentliche Verschärfung ist einerseits abhängig von der absoluten Anzahl im Bestand teil die geringsten Werte.
gegenüber der vorherigen Stufe. Die Abgase werden erst- und andererseits von den Investitionszyklen der Nutzfahrzeu-
mals nicht nur im Labor geprüft, sondern mittels PEMS auch 2
ge. Je höher der Neuzulassungsanteil, desto eher kann sich Die Durchdringung von alternativen Antrieben beim heutigen
im realen Verkehr gemessen. Seit 2014 ist die Schadstoff- der Fahrzeugbestand modernisieren. Die nachfolgende Abbil- Nutzfahrzeugbestand ist praktisch null. Einzig die Gabelstap-
norm Euro VI verpflichtend für die Zulassung der meisten dung 7 zeigt die Neuzulassungsanteile je Nutzfahrzeugseg- ler sind bereits heute größtenteils elektrisch betrieben (Anteil
Nutzfahrzeuge. Die folgende Abbildung 6 zeigt die Bestands- ment in Baden-Württemberg. E-Antriebe liegt bei 83 %). Bei den klassischen Nutzfahrzeu-
Schwere Transporter 3,5–7,5 t 6%
Schwere Transporter 3,5–7,5 t 7%
Mittlere LKW 7,5–12 t 8%
Mittlere LKW 7,5–12 t 15 %
Schwere LKW >12 t 11 %
Schwere LKW >12 t 20 %
Sattelzugmaschinen 19 %
Kraftomnibusse 7%
Sattelzugmaschinen 38 %
Flurförderfahrzeuge 14 %
Kraftomnibusse 14 %
Abfallsammelfahrzeuge 9%
Land-/Forstwirtschaftliche Zugmaschinen 0% Reinigungsfahrzeuge 6%
0% 10 % 20 % 30 % 40 % 0% 5% 10 % 15 % 20 %
Abbildung 6: Anteil der Fahrzeuge mit Abgasnorm Euro VI nach Nutzfahrzeugsegment in Baden-Württemberg am 01.01.2016 Abbildung 7: Anteil der Fahrzeugneuzulassungen am Fahrzeugbestand im Jahr 2015
2 I Ein mobiles Emissionsmessgerät (engl.: Portable Emissions Measurement System; PEMS) kann die Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen während
einer realen Straßenfahrt analysieren.
30 31Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative 03
Im Bereich der fahrenden Maschinen in den Sektoren Land- Die Fahrzeugkategorie LKW wird in der Veröffentlichung rund 4 Mrd. Fahrzeugkilometer, bei Omnibussen mit steigen-
wirtschaft, Bauwirtschaft und Industrie ist Diesel ebenfalls „Verkehr in Kilometern“ (KBA 2016a) nach zulässiger Ge- der und bei kleineren LKW mit sinkender Tendenz. Entgegen
der bei weitem relevanteste Kraftstoff (siehe Abbildung 9). samtmasse und Kraftstoffarten abgegrenzt. Die LKW werden der großen Anzahl im Bestand sind Fahrleistungen bei land-
Zusätzlich hat Flüssiggas (LPG) für den Einsatz in Flurförder- in drei Größenklassen unterschieden (6 t). wirtschaftlich genutzten Zugmaschinen sehr gering. Die rele-
LKW mit Nutzlast >2 t
zeugen, vor allem in Gabelstaplern, mit einem errechneten Die Abgrenzung bei den LKW erfolgt damit nicht analog zu vante Größe zur Bestimmung von Energieverbrauch und
Elektro Anteil von 8 % im Jahr 2010 einen erwähnenswerten Anteil. dieser Untersuchung, weshalb die Angaben nicht direkt ver- Emissionen sind deshalb bei diesem Segment die Betriebs-
0,1 %
Erdgas Benzin
gleichbar sind. Trotzdem erkennt man die Größenordnungen stunden.
0,1 % 0,2 % 3.2 Fahrleistung und Verkehrsleistung bei den Fahrleistungen nach Fahrzeugsegmenten. Die nach-
folgende Abbildung 10 zeigt die Inländerfahrleistung für drei Für Baden-Württemberg sind Fahrleistungsdaten für schwe-
Für das Jahr 2013 berechnete das KBA erstmals ein differen- Jahre gemäß der KBA-Statistik „Verkehr in Kilometern“. re Nutzfahrzeuge (inkl. Busse) nach Straßenkategorie verfüg-
ziertes Fahrleistungsgerüst nach Fahrzeug- und Kraftstoffar- bar. Die Fahrleistungsdaten beziehen sich auf die in Baden-
ten sowie nach Fahrzeugalter (KBA 2015). Diese Berechnun- In Deutschland gemeldete schwere LKW über 6 t zulässiger Württemberg (territorial) geleistete Fahrleistung. Für die
gen basieren auf den festgestellten Kilometerständen aller Gesamtmasse weisen gemäß KBA im Jahr 2015 eine Lauf- anderen Fahrzeugsegmente sind keine Fahrleistungsdaten
im Rahmen der Hauptuntersuchung vorgeführten Fahrzeuge. leistung von insgesamt über 12,8 Mrd. Kilometer auf. Das vom Statistischen Landesamt Baden-Württemberg verfügbar
Für das Jahr 2013 umfasst die Stichprobe 26,5 Mio. Fahrzeu- sind 5 % weniger als im Jahr 2013. Die Fahrleistung von Sat- (StaLa BW 2017c).
ge. Damit stellt diese Fahrleistungsquelle bezüglich der Inlän- telzugmaschinen ist im gleichen Zeitraum um 3 % auf
derfahrleistung nach Fahrzeugkategorie die umfangreichste 18,7 Mrd. Fahrzeugkilometer im Jahr 2015 angestiegen. Om-
Diesel Erhebung dar. nibusse und kleinere LKW zwischen 3,5 und 6 t erreichen je
99,6 %
2013
Mrd. Fzg.-km
Kraftomnibusse Endenergieverbrauch mobiler Maschinen 2014
in Baden-Württemberg 2010 20
Mrd. Fzg.-km
2013
2015
Elektro
Sonstige 0,2 % Hybrid 2014
LPG 18
0,1 % 0,4 % Benzin 20
7,7 %
0,6 % 2015
Benzin Erdgas
16
18
6 t maschinen schaftliche omnibusse
zGG zGG Zugmaschinen
LKW LKW Sattelzug- Land-/Forstwirt- Kraft- Abbildung 10: Inländerfahrleis-
Abbildung 8: Fahrzeugbestand schwerer Nutzfahrzeuge Abbildung 9: Berechneter Kraftstoffverbrauch 3,5–6 t >6 t maschinen schaftliche omnibusse tung nach Nutzfahrzeugkategorie
zGG zGG Zugmaschinen
und Kraftomnibusse in Baden-Württemberg zum mobiler Maschinen in Baden-Württemberg im Jahr 2010 für die Jahre 2013–2015, in Mrd.
01.01.2016 (Datengrundlage: (KBA 2016c)) (Datengrundlage: (ifeu 2014b)) Fzg.-km (KBA, mehrere Jahre)
32 33Nullemissionsnutzfahrzeuge – vom ökologischen Hoffnungsträger zur ökonomischen Alternative 03
Mrd. Fzg.-km Mrd. tkm
Autobahnen Mrd. tkm Straße
8,0 1.000
Außerortsstraßen Straße
Schiene
Mrd. Fzg.-km 1.000
6,0 Innerortsstraßen Schiene
Autobahnen Binnenschiff
8,0 Binnenschiff
Außerortsstraßen
6,0 750
6,0 Innerortsstraßen
750
4,0
6,0
4,0 500
4,0 500
3,0
4,0
2,0 250
3,0
250
1,0 Abbildung 12: Entwicklung
2,0
und Prognose der Güterverkehrs-
0,0 0,0 leistung (Mrd. tkm)
1,0 0,0
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 nach Verkehrsträger; Prognos
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 Referenzentwicklung
0,0
Abbildung 11: Inländerfahrleis-
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 tung von schweren Nutzfahrzeu-
gen nach Straßenkategorien für
die Jahre 2005 bis 2015, in Mrd.
Fzg.-km (StaLa BW 2017c)
Mrd. Fzg.-km
Mrd. Fzg.-km Busse
70
Busse
SZM
70
SZM
LKW >3,5 t
Die jährliche Fahrleistung von schweren Nutzfahrzeugen in leistungen wird dabei für die Sattelzugmaschinen prognosti- LKW >3,5 t
Baden-Württemberg liegt bei ungefähr 7 Mrd. Fahrzeug- ziert, deren Fahrleistung bis 2050 um 54 % zunehmen wird, 53
kilometern und ist im Zeitraum von 2005 bis 2015 um 4,5 % wie in Abbildung 13 dargestellt ist.
53
angestiegen. Rund 48 % der Fahrleistung von schweren
Nutzfahrzeugen werden auf der Autobahn erbracht, weitere Die prognostizierten Wachstumsraten der Fahrleistung ha-
36 % auf Außerortsstraßen und die restlichen 16 % auf In- ben eine direkte Auswirkung auf den Energieverbrauch des 35
nerortsstraßen in Baden-Württemberg. Straßenverkehrs. Die Entwicklung des Energieverbrauchs
35
des Verkehrs in Deutschland und Baden-Württemberg wird
Im Hinblick auf die zukünftige Entwicklung gehen alle Prog- im folgenden Unterkapitel beschrieben.
nosen von einer deutlichen Zunahme der Güterverkehrsleis-
18
tung in Deutschland aus. Während die prozentuale Zunahme
18
des Straßengüterverkehrs im Vergleich zu Schiene und Bin-
Abbildung 13: Entwicklung und
nenschifffahrt niedriger ausfällt, ist sein Wachstum in absolu-
Prognose der Inländerfahrleistung
ten Zahlen aufgrund seiner dominierenden Stellung bei wei- 0 (Mrd. Fzg.-km) der schweren
tem am stärksten (die prognostizierte Zunahme des
0 Nutzfahrzeuge nach Fahrzeugart;
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050
Straßengüterverkehrs ist höher als die aktuelle Güterver-
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 Prognos Referenzentwicklung
kehrsleistung für Schiene und Binnenschifffahrt zusammen;
vgl. Abbildung 12). Die weitaus stärkste Zunahme der Fahr-
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