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Alternative Antriebe als Klimaschutzmaßnahme im Straßengüterverkehr

Erstellt am: 08.11.2023 | Stand des Wissens: 08.11.2023
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Die Straßengüterverkehrsleistung (gemessen in Tonnenkilometern) ist in Deutschland zwischen den Jahren 1995 und 2019 um 78 Prozent gestiegen. Im gleichen Zeitraum nahmen allerdings auch die durch den Straßengüterverkehr verursachten Kohlenstoffdioxid (CO2)-Emissionen trotz fahrzeugtechnischer Verbesserungen um 21 Prozent zu. Dieser Anstieg der CO2-Emissionen steht im Widerspruch zu dem politischen Ziel der Bundesregierung, die Treibhausgasemissionen in Deutschland bis zum Jahr 2030 um 55 Prozent, im Vergleich zum Jahr 1990, zu senken [UBA21ab].
Um eine Reduzierung der transportbedingten Umweltwirkungen zu erreichen, stehen verschiedene verkehrliche, betriebliche und technische Ansätze zur Verfügung. Beispielsweise ermöglicht die Verlagerung des Verkehrs auf andere Transportwege mit geringeren Umweltwirkungen, wie zum Beispiel auf die Binnenwasserstraßen, emissionsbedingte Minderungspotenziale. Außerdem bietet die Bündelung von Transporten, beispielweise über eine Optimierung der Routenplanung oder größere Transporteinheiten zur Einsparung von Fahrten, Ansatzpunkte zur CO2-Reduktion [Flä15a]. Auch die technische Optimierung der Fahrzeuge kann dazu beitragen transportbedingte Umweltwirkungen zu verringern. Hierbei bieten je nach Anwendungsfall verschiedene Energieträger (Diesel, Benzin, Wasserstoff, Strom, Erdgas) Minderungsmöglichkeiten sowie je Energieträger Verbesserungen in der Energieeffizienz. Da Diesel-Lkw in ihrem Optimierungspotenzial hinsichtlich Klimaneutralität limitiert sind und sie keinen emissionsfreien Verkehr ermöglichen, zielt die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung auf einen Umstieg auf alternative Antriebe ab [Hac18; BMWK21e]. Zum heutigen Zeitpunkt ist der Diesel-Antrieb mit circa 92 Prozent immer noch dominierend bei den Neuzulassungen von Lkw. Die Abbildung 1 zeigt den Bestand an Diesel- und Benzin-Lastkraftwagen zum gleichen Zeitpunkt 1. Januar 2022 [KBA22i].
Anzahl zugelassener Diesel- und Benzin-Nutzfahrzeuge in Deutschland nach NutzlastAbbildung 1: Anzahl zugelassener Diesel- und Benzin-Nutzfahrzeuge in Deutschland nach Nutzlast [KBA22i]
Trotz des hohen Anteils an Diesel-Fahrzeugen kommen einige Lastkraftwagen mit alternativen Antrieben auf den deutschen Straßen zum Einsatz. Diese finden zum heutigen Stand vorwiegend Anwendung in Fahrzeugen mit geringerer Nutzlast von bis zu 2.000 Kilogramm. Insbesondere der Antrieb mittels Batterieelektrik, Erdgas (CNG) und Autogas (LPG) lässt sich hier ausmachen. Alternative Antriebe bilden weiterhin nur einen kleinen Teil des deutschen Fahrzeugbestands. Das Kraftfahrtbundesamt (KBA) führt eine Statistik zum Bestand der in Deutschland zugelassenen Lastkraftwagen nach Nutzlast und Kraftstoffart. Anhand der erhobenen Daten lässt sich der Stand der alternativen Antriebe zum Zeitpunkt 1. Januar 2022 feststellen [KBA22i].
Anzahl zugelassener Nutzfahrzeuge in Deutschland mit alternativen Antrieben nach Nutzlast Abbildung 2: Anzahl zugelassener Nutzfahrzeuge in Deutschland mit alternativen Antrieben nach Nutzlast [KBA22i]
In der Abbildung 2 stehen die Begriffe BEV für Battery Electric Vehicle, CNG für Compressed Natural Gas und LPG für Liquified Petroleum Gas. Die Anmerkung einschließlich bivalent steht hierbei für Fahrzeuge mit Ottomotor, die sowohl mit Erdgas als auch mit Benzin betrieben werden können. Neben den in der Statistik aufgeführten Antriebskonzepten, werden weitere Antriebskonzepte in dieser Wissenslandkarte thematisiert, da diese in der aktuellen Forschung zur Dekarbonisierung des Straßengüterverkehrs zunehmend untersucht werden. Dazu gehören die Antriebskonzepte mit den Kraftstoffen Liquified Natural Gas (LNG) und Wasserstoff sowie der Antrieb mittels Oberleitungen. Diese sollen im Folgenden genauer hinsichtlich Kosten- und Energieeffizienz sowie Emissionsausstoß beschrieben werden. Zur Einschätzung der Entwicklung der alternativen Antriebe sind in der folgenden Tabelle die Bestandsunterschiede zwischen dem 1. Januar 2021 und dem 1. Januar 2022 abgebildet.
Bestandsveränderungen in Deutschland zugelassener Lastkraftwagen nach Kraftstoff zwischen dem  01. Januar 2021 und dem 01. Januar 2022Tabelle 1: Bestandsveränderungen in Deutschland zugelassener Lastkraftwagen nach Kraftstoff zwischen dem 1. Januar 2021 und dem 1. Januar 2022
Die Daten zeigen, dass sich, trotz der relativ kleinen Marktdurchdringung der alternativen Antriebe unter den Lastkraftwagen im Vergleich zum Diesel-Lkw, die Bestände von Plug-in-Hybriden, batterieelektrischen oder mit Autogas betriebenen Fahrzeugen deutlich erhöht haben. In diesem Sinne ist ein Trend erkennbar, der zeigt, dass alternative Antriebe im deutschen Straßengüterverkehr steigenden Einsatz finden.
Um diese Marktdurchdringung weiter zu fördern, unternimmt der deutsche Staat, insbesondere das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) sowie das Umweltbundesamt (UBA), verschiedene Anstrengungen um den Wandel in Richtung umweltfreundlicher Technologien zu beschleunigen. Hierzu gehören CO2-Bepreisung, finanzielle Unterstützung bei der Beschaffung sowie Maut-Befreiung alternativ angetriebener Fahrzeuge und infrastrukturelle Anpassungen [Now21d; UBA19w]. Außerdem werden Demonstrations- und Forschungsprojekte durchgeführt, um die Alltagstauglichkeit zu verbessern und das Minderungspotenzial in Bezug auf den Ressourcenverbrauch und die Emissionen aufzuzeigen [DVGW18; FuE23; [BMWK21e] Kom22]. Für die erfolgreiche Realisierung eines solchen Paradigmenwechsels arbeiten die beteiligten Akteure aus Wirtschaft, Politik und Gesellschaft zusammen, um deren teilweise unterschiedliche Interessen zu vereinen. Es müssen verschiedene Ziele wie beispielsweise Kosteneffizienz, Klimaneutralität und Lärmvermeidung in Einklang gebracht werden. Eine alternative Antriebstechnologie kann ihr Potenzial zum Klimaschutz nur dann entfalten, wenn die entsprechenden Fahrzeuge wirtschaftlich attraktiv sind und diese eine relevante Marktdurchdringung erreichen [dena18c; BMDV17; Nabu13].
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Verkehrsplanung und Logistik, Prof. Dr.-Ing. H. Flämig
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Alternative Antriebe als Klimaschutzmaßnahme im Straßengüterverkehr (Stand des Wissens: 20.11.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?577534
Literatur
[BMDV17] Bundesministerium für Digitales und Verkehr (Hrsg.) Fahrplan für einen klimafreundlichen Straßengüterverkehr, 2017/06/14
[BMWK21e] Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Hrsg.) BMVI bringt Innovationscluster für klimafreundliche Lkw-Antriebstechnologien auf den Weg, 2021/09/08
[dena18c] Deutsche Energie-Agentur GmbH (Hrsg.) Einsatzgebiete für Power Fuels: Schwerlaststraßenverkehr, 2018
[DVGW18] Gruber, Heike MOBILITÄT: CNG, LNG & erneuerbare Gase für einen klimafreundlichen Verkehrssektor, veröffentlicht in Themenreihe ewp-kompakt, wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH, Bonn, 2018/06
[Flä15a] Flämig, Heike Logistik und Nachhaltigkeit, veröffentlicht in Corporate Social Responsibility in der Logistikbranche, Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. KG, Berlin , 2015, ISBN/ISSN 978 3 503 14488 4
[FuE23] Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH (Hrsg.) e.Highway.SH, 2023
[Hac18] Hacker, Florian, Kühnel, Sven, Görz, Wolf Oberleitungs-Lkw im Kontext weiterer Antriebs und Energieversorgungsoptionen für den Straßengüterfernverkehr, 2018
[KBA22i] Kraftfahrt-Bundesamt (Hrsg.) Fahrzeugzulassungen, 2022/01/01
[Kom22] Kommunikationsbüro Ulmer GmbH (Hrsg.) Reallabor Hylix-B, 2022
[Nabu13] Naturschutzbund Deutschland e.V. (Hrsg.) Bausteine für einen umweltfreundlichen Güterverkehr, 2013
[Now21d] NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (Hrsg.) BMVI bringt Innovationscluster für klimafreundliche Lkw-Antriebstechnologien auf den Weg, 2021/09/08
[UBA19w] Umweltbundesamt (Hrsg.) Wie energieeffizient ist ein Schiff?, 2019/09/06
[UBA21ab] Öko-Institut e.V. Institut für angewandte Ökologie Mobilität in die Zukunft steuern: Gerecht, individuell und nachhaltig, 2021, ISBN/ISSN 1862-4804
Glossar
CNG Compressed natural gas = komprimiertes Erdgas (CH4) wie es zum Beispiel in Fahrzeugen getankt werden kann. Durch die Kompression auf ca. 200 bar erhöht sich der Energiegehalt bezogen auf das Volumen und somit z.B. die Reichweite eines Fahrzeuges bei gleichem Tankvolumen.
LNG
Liquified natural gas = Flüssigerdgas (CH4) wie es zum Beispiel in Fahrzeugen getankt werden kann. Durch Abkühlen auf -164 Grad Celsius schrumpft das Volumen auf ein sechshundertstel des Normvolumens. Damit erhöht sich der Energiegehalt bezogen auf das Volumen und somit zum Beispiel die Reichweite eines Fahrzeuges bei gleichem Tankvolumen. Für die aufwendige Verflüssigung werden circa 10 bis 25 Prozent der im Erdgas gespeicherten Energie aufgewendet, daher findet man im Straßenverkehr hauptsächlich compressed natural gas = komprimiertes Erdgas (CNG).
Lkw Lastkraftwagen (Lkw) sind Kraftfahrzeuge, die laut Richtlinie 1997/27/EG überwiegend oder sogar ausschließlich für die Beförderung von Gütern und Waren bestimmt sind. Oftmals handelt es sich dabei um Fahrzeuge mit einer zulässigen Gesamtmasse zwischen 3,5 und 12 Tonnen. In Einzelfällen kann die zulässige Gesamtmasse diese Werte jedoch auch unter- beziehungsweise überschreiten, sofern das Kriterium der Güterbeförderung gegeben ist. Lastkraftwagen können auch einen Anhänger ziehen.
LPG = Liquified Petroleum Gas. Flüssiggas (Propan, Butan und deren Gemische) ist ein Kohlenwasserstoff, der unter relativ geringem Druck verflüssigt und dann nur etwa 1/260 seines gasförmigen Volumens einnimmt.
BMDV
Bundesministerium für Digitales und Verkehr (bis 10/2005 BMVBW, bis 12/2013 BMVBS und bis 11/2021 BMVI)
H2 Wasserstoff ("H2" = grch.-lat. für hydrogenium "Wassererzeuger") ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 1. Wasserstoff stellt sowohl bezogen auf die Masse (75%) als auch bezogen auf die Zahl der Teilchen (91%) das häufigste aller im All vorkommenden Elemente dar. Wasserstoff ist ein farb- und geruchloses Gas welches in der Natur aufgrund der hohen Reaktivität nicht in seiner elementaren Form vorkommt. Wasserstoff liegt gebunden in Form von Erdöl und Erdgas, in Mineralien, in Biomasse, aber vorwiegend in Form von Wasser vor. Wasserstoff ist somit ein Sekundärenergieträger (Energiespeicher)und muss erst aus den oben genannten fossilen oder nicht fossilen Primärenergieträgern unter Einsatz von zusätzlicher Energie hergestellt werden.
UBA Umweltbundesamt

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?576464

Gedruckt am Dienstag, 28. Mai 2024 01:05:31