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Wie geht's Weiter mit dem LkW?sheLL LkW-stUdieFakten, Trends und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030
sheLL LkW-stUdie
25. sheLL PkW-sZeNArieN: sYNOPsis 2
E
Shell PKW-Szenarien
biS 2030Fakten, Trends und Handlungsoptionen
für nachhaltige Auto-Mobilität
Pkw-Szenarien für Deutschland
Lkw-Trends in Deutschland und Europa
Pkw-Trends in Österreich und der Schweiz
IVPkw-Antriebe, krAftstoffe und Co2-emissionen
24) Vgl. Bundesregierung, Sachstand und Eckpunkte zum Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität, Berlin 2008; für Wasserstoff-Technologie vgl. auch
www.cleanenergypartnership.de
30/31
Compressed Natural Gas, daher auch CNG-Fahrzeug. LPG- und CNG-Fahrzeuge können mit ergänzender Ot-tokraftstoff-Versorgung ausgestattet werden (bivalente Fahrzeuge); die folgenden Verbrauchsrechnungen un-terstellen jedoch ausschließlich monovalente LPG- und CNG-Fahrzeuge. LPG- und CNG-Pkw stellen heute etwa 0,5 % der deutschen Pkw-Flotte.
Einen noch geringeren Flottenanteil haben aktuell Elektro- und Wasserstoff-Antriebe. Ziel von Politik und Unternehmen ist es jedoch, deren Markteinführung in den kommenden Jahren voranzutreiben.24)
Hybrid- und elektro-fahrzeuge stützen sich zu-sätzlich oder allein auf einen Elektro-Motor als Energie-wandler. Hybrid-Konzepte können dabei heute stark variieren; sie reichen vom Mikro- oder Mild-Hybrid mit Start-Stopp-Funktion, Bremskraft-Rückgewinnung und Antriebsunterstützung bis hin zum Vollhybrid, der rein elektrisches Fahren erlaubt. Sind die Aggregate Ver-brennungs- und Elektromotor parallel angeordnet und können alternativ oder kombiniert betrieben werden, spricht man vom Parallel-Hybrid (vgl. Abbildung 19).
Unter Elektro-Fahrzeugen kann man batteriegetriebene Elektro-Fahrzeuge und Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge, die beide rein elektrisch angetrieben und am Stromnetz mit Fahrstrom aufgeladen werden, verstehen. Im Gegensatz zum rein batterieelektrischen Fahrzeug kann der Plug-In-Hybrid seine Batterie zusätzlich noch über einen einge-
Konventionelle Antriebe können aber auch von alternativen flüssigen kraftstoffen mit Energie versorgt werden; dies können sowohl biogene Kraftstof-fe wie Biodiesel oder Bioethanol als auch synthetische Kraftstoffe aus verschiedenen Energieträgern wie Erdgas, Biomasse oder Kohle sein. Während Biokraftstoffe schon heute substanzielle Ergän-zungsbeiträge zum Kraftstoff-Mix in Deutschland leisten, stehen bislang nur geringe Mengen synthetischer Kraft-stoffe aus Erdgas – auch Gas-to-Liquids oder kurz GTL genannt – zur Verfügung.
Die deutsche Pkw-Flotte rekrutiert sich aktuell (2008) zu 99,4 % aus konventionellen Antrieben, das heißt Otto und Diesel; weniger als ein Prozent aller Fahrzeuge be-sitzen einen alternativen Antrieb (vgl. Abbildung 18).
Alternative Antriebe lassen sich am einfachsten ne-gativ definieren – als all diejenigen Antriebe, die nicht auf einem klassischen Verbrennungsmotor basieren und die keine flüssigen Kraftstoffe aufnehmen können.
Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, die aber gasför-mige Kraftstoffe nutzen, sind zwei Typen zu unterschei-den: Erstens, Flüssiggas oder Autogas, das aus Propan und Butan besteht und bei der Erdgasgewinnung sowie als Raffinerie-Produkt bei der Rohölverarbeitung anfällt; die englische Bezeichnung lautet Liquefied Petroleum Gas oder kurz LPG, daher auch LPG-Fahrzeug. Zweitens, komprimiertes Erdgas, mit der englischen Bezeichnung
Mit Demografie sowie allgemeiner Wirtschafts- und Einkommens-entwicklung werden – anders als in der letzten Ausgabe der Shell Pkw-Szenarien – zwei wichtige Einflussparameter auf die Gesamt-nachfrage, den Pkw-Besitz und den Modalsplit im Personenverkehr als gleich angenommen. Die aktuellen Szenarien-Annahmen betref-fen vor allem die Qualität der im Pkw-Verkehr tatsächlich genutzten Fahrzeuge. So gehen von den Annahmen zum Alternativ-Szenario stärkere Impulse auf eine schnellere Umschichtung des Fahrzeugbe-stands in Richtung auf verbrauchs- und umweltfreundlichere Pkw aus als im Trend-Szenario. Dies ist aktuell eine Frage größter Relevanz, weil die Automobilindustrie und die Kraftstoffproduzenten, aber auch Verkehrs-, Klima- und Energiepolitik ein großes Interesse an konkreten Anhaltspunkten haben, mit welcher Geschwindigkeit alternative An-triebstechnologien an Bedeutung gewinnen könnten, wenn entspre-chende Rahmenbedingungen herrschten.
Die neuen Shell Pkw-Szenarien variieren daher ausschließlich im Pkw-Modul. Die vorgelagerten Stufen der Mobilitätsentwicklung, also die generelle Mobilitätsintensität, die Verkehrsmittelwahlent-scheidung wie auch die Grundsatzentscheidung über den Pkw-Be-sitz (und damit über die Größe des Pkw-Bestands), sind hingegen in den beiden Szenarien identisch. Alle Unterschiede in den beiden „Szenario-Prognosen“ hängen letztlich allein davon ab, mit welcher Intensität in den beiden Szenarien der grundsätzlich gleich große Pkw-Bestand umgeschichtet wird, welche Antriebstechniken dabei in den Pkw-Bestand gelangen und welche Kraftstoff-Technologien ge-nutzt werden. Damit wird in den Szenario-Ergebnissen direkt sichtbar, welche Effekte verschiedene Antriebstechniken auf den Kraftstoffver-brauch und welche Effekte verschiedene Kraftstoffe auf die CO2-Emissionen in den beiden Szenarien haben.
Antriebskonzepte und krAftstoffeDas zur Umsetzung der Szenario-Varianten eingesetzte Fahrzeug-modell untergliedert die relevanten Pkw-Kenngrößen, nämlich die Stilllegungen, die Neuzulassung sowie die Nutzung der Pkw ein-schließlich des dabei auftretenden Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen nach Antriebsarten der Fahrzeuge. Dabei werden Antriebskonzepte in zwei Klassen eingeteilt:
konventionelle Antriebe sind Fahrzeuge mit Otto- oder Die-sel-Motor. Sie basieren auf dem Prinzip des Verbrennungsmotors, der zündfähige flüssige Kraftstoffe in mechanische Energie umwandelt.Konventionelle Fahrzeuge werden zum einen mit konventionellen flüssigen Kraftstoffen wie Benzin und Diesel betankt. Am 1. Januar 2008 waren drei Viertel aller zugelassenen Fahrzeu-ge Benziner und 24,4 % Diesel-Pkw.
Otto75%
Andere0,6%
Diesel24,4%
Flüssiggas (LPG) Erdgas (CNG)
Hybrid
ElektroSonstige
Quelle: KBA
E
Räder
Räder
Tank Verbrennungs-motor
ElektronischesSteuergerät
Elektromotor/GeneratorBatterie
Achse/Differential
Getriebe➜➔
Elektrische Leistungsübertragung
MechanischeLeistungsübertragung
Funktionsprinzip des Parallel-Hybrids
Antriebe im Pkw-Bestand 2008Bi
Bj
d• Steigende Motorisierung• Stagnierende Fahrleistung• Abnehmender Kraftstoffverbrauch• Sinkende CO2-Emissionen
sheLL LkW-stUdie
die erste sheLL LkW-stUdie 3
• Pkw dominieren heute im Straßenverkehr
• Wachsende Bedeutung des Straßengüterverkehrs
• Welche technologischen Potenziale?
• Ziele und Leitfragen:1. Umwelt – Luftqualität2. Energie – Antriebe/Kraftstoffe/Effizienz 3. Klima – CO2-Emissionen
• In Kooperation mit dem DLR-IVF, Berlin
SHELL LKW-STUDIE
Fakten, Trends und Perspektiven
im Straßengüterverkehr bis 2030
Lkw_Studie_Inhalt___170410_GESAMT_JS.indd 1
17.04.10 18:21
sheLL LkW-stUdie
mOdALsPLit im güterverkehr 2008 4
Quelle: Verkehr in Zahlen 2009/2010
Eisenbahn
Binnenschiff
Deutsche Lkw (ohne Nahverkehr)
Ausländische Lkw
Rohrfernleitung (2,5%) Luftverkehr (0,2%)
42,5%
26,7% 10,0%
18,1%
MODAL SPLIT IM GÜTERVERKEHR IM JAHR 2008
sheLL LkW-stUdie
LkW ist NiCht gLeiCh LkW 5
typ Zulässiges gesamtgewicht typisches einsatzgebiet
Leichte Nutzfahrzeuge (LNF)
(N1)bis unter 3,5 t Dienstleistungs- und Lieferfahrzeug
Leichte Lkw (N1)
ab 3,5 bis unter 7,5 t Auslieferung im Nahverkehr
Schwere, nicht mautpflichtige Lkw
(N2)ab 7,5 bis unter 12 t
Auslieferung im Regional verkehr, Transport von Volumengütern
Schwere Lkw (N3)
ab 12 tAls Motorwagen eines Gliederzuges im
Güterfern verkehr, Baustellen verkehre
Sattelzugmaschinen (SZM) (in der Regel N3)
in der Regel bis 40 t oder 44 t
Güterfernverkehr
Quelle: eigene Darstellung
sheLL LkW-stUdie
BestANd LkW UNd sAtteLZUgmAsChiNeN iN deUtsChLANd Am 1.1.2010
6
bis 3,5 Tonnen(1.849.098)
3,5 bis 7,5 Tonnen (276.952)
7,5 bis 12 Tonnen (68.842)
über 12 Tonnen (190.207)
Sattelzugmaschinen (170.911)
7%
3%
11% 72 %
7%
BESTAND AN LKW UND SATTELZUGMASCHINEN AM 1.1.2010
Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (2009/2010)
sheLL LkW-stUdie
eNtWiCkLUNg BestANd LkW UNd sAtteLZUgmAsChiNeN iN deUtsChLANd
7
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
1990 1995 2000 2005 2010
ENTWICKLUNG DES BESTANDES VON LKW UND SATTELZUGMASCHINEN IN DEUTSCHLAND 1990–2010
0
100
200
300
400
500
1990 1995 2000 2005 2010
Tausend
Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (1990-2010)
Mio.
Gesamt
bis 3,5 t
3,5–7,5 t
7,5–12 t
über 12 t
Sattelzugmaschinen
Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (1999-2010)Ab 2007 veränderte Berechnungsgrundlage
sheLL LkW-stUdie
eNtWiCkLUNg AUsgeWähLter emissiONeN des strAsseNverkehrs
8
0
20
40
60
80
100
1995 2000 2005 2008
%
Quelle: Umweltbundesamt (2010); eigene Berechnungen
ENTWICKLUNG AUSGEWÄHLTER EMISSIONEN DES STRASSENVERKEHRS 1995–2008
PM 10
SO2
NOX
CO
sheLL LkW-stUdie
eNtWiCkLUNg vON ABgAsgreNZWerteN iNfOLge der eUrONOrmeN
9
20
40
60
80
100
0
0 20 40 60 80 100 %NOx (EURO I = 8g/kWh)
PM (EURO I = 0,36g/kWh)%
Konflikt NOx- und PM-Emissionen
Kalte Verbrennung: wenig NOx, viel PM
Heiße Verbrennung:viel NOx, wenig PM
Quelle: eigene Darstellung nach Daten des Umweltbundesamtes
SCR-Katalysator
reduziert NOx
Parti
kelfi
lter
redu
zier
t PM
1993Euro I
1996Euro II
2001Euro III
2006Euro IV
2008Euro V
ab 2012Euro VI
PM- UND NOX-ABGASGRENZWERTEEntwicklung der EURO-Normen für Lkw über 3,5 Tonnen (EURO I = 100%)
sheLL LkW-stUdie
BestANd LkW UNd sZm NACh emissiONskLAsseN iN d 10
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
1995 2000 2005 2009
Mio.
Anteil EEV nicht darstellbar
über 12t und SZMohne
3,5 bis 12tunter 3,5 t
über 12t und SZMEuro 1 / Euro I
3,5 bis 12tunter 3,5 t
über 12t und SZMEuro 2 / Euro II
3,5 bis 12tunter 3,5 t
über 12t und SZMEuro 3 / Euro III
3,5 bis 12tunter 3,5 t
über 12t und SZMEuro 4 / Euro IV
3,5 bis 12tunter 3,5 t
über 12t und SZMEuro 5 / Euro V
3,5 bis 12tunter 3,5 t
Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt
Euro 1 / Euro I
Euro 2 / Euro II
Euro 3 / Euro III
Euro 5 / Euro VEuro 4 / Euro IV
ohne
sheLL LkW-stUdie
ANteiLe sChAdstOffkLAsseN AN fAhrLeistUNgeN vON LkW >12 t AUf BAB
11
0
20
40
60
80
100
20092008200720062005Dez.JuniDez.JuniDez.JuniDez.JuniDez.Juni
ANTEILE DER FAHRLEISTUNG VON LKW AB 12 TONNEN UND SATTELZUGMASCHINEN AUF BAB NACH SCHADSTOFFKLASSEN
%
Euro V
EEV
Euro IV
Euro III
Euro II
Euro I
Quelle: Bundesamt für Güterverkehr
sheLL LkW-stUdie
AerOdYNAmik-POteNZiALe Bei sAtteLZügeN 12TECHNISCHE MÖGLICHKEITEN ZUR VERBESSERUNG DER AERODYNAMIK VON SATTELZÜGEN
Aerodynamisch geformtes Dach ohne Aufbauten wie Scheinwerfer oder Hörner
Spoiler zwischen Zugmaschine und Auflieger
Tropfenform des Aufliegers („Teardrop Trailer”)
Heckspoiler
Eingezogenes Heck
Unterbodenverkleidung für Zugmaschine und Auflieger
Komplette Seitenverkleidung
Verminderung des Luftwiderstandes bei 85 km/h:15 bis 20%
Quelle: eigene Darstellung
sheLL LkW-stUdie
krAftstOffANteiLe 2009 iN miO. tONNeN 13
Biodiesel B72,3
Biodiesel B100(0,24)
Pflanzenöl (0,1)
Bioethanol (0,9)
Benzin
19,9
Diesel28,26
ANTEILE DER KRAFTSTOFFSORTEN IN MILLIONEN TONNEN
Quelle: UFOP (2010)
sheLL LkW-stUdie
ANtrieBe UNd krAfstOffe der ZUkUNft 14
Quelle: eigene Darstellung
sheLL LkW-stUdie
CO2-emissiONeN iN deUtsChLANd 2008 15
Verkehr: 20%
Quelle: Umweltbundesamt (2010); eigene Darstellung
Energiewirtschaft (47%)Industrie (13%)Pkw (13%)Straßengüterverkehr (5%)
übriger Verkehr (2%)Haushalte (14%)Kleinverbraucher (6%)
CO2-EMISSIONEN IN DEUTSCHLAND
sheLL LkW-stUdie
PrOgNOse der verkehrsLeistUNg iN deUtsChLANd 16
0
200
400
600
800
1000
1200
2010 2015 2020 2025 2030Quelle: BVU/Intraplan; eigene Berechnung
Mrd. tkm
Lkw
Binnenschiff
Eisenbahn
PROGNOSE DER VERKEHRSLEISTUNG ZWISCHEN 2010–2030 IN DEUTSCHLAND
sheLL LkW-stUdie
fAhrLeistUNgeN NACh fAhrZeUgkLAsseN 17
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Quelle: eigene Berechnungen
Lkw Sattelzugmaschinenleichte Nutzfahrzeuge
Mrd. Fzkm
FAHRLEISTUNGEN
20052030
20052030
2005
2030
sheLL LkW-stUdie
ANNAhmeN ZUr effiZieNZverBesserUNg 18
komponenteLeichte Nutzfahrzeuge
und Lkw sattelzugmaschinen
trend Alternativ trend Alternativ
Motor / Getriebe 8 % 10 % 10 % 10 %
Hybridisierung 10 % 20 % 2 % 5 %
Aerodynamik, Leichtbau, Leichtlaufreifen 2 % 5 % 5 % 10 %
Energiesparende Fahrweise 5 % 7 % 3 % 7 %
summe effizienzverbesserung 23 % 36 % 19 % 28 %
Biokraftstoffanteile 12 % 20 % 12 % 20 %
Fahrleistungsanteil CNG-Fahrzeuge 0,5 % 2 % 0 % 0,5 %
Biomethananteil im CNG 20 % 20 % 20 % 20 %
Fahrleistungsanteil an Elektromobilität 0,5 % 2,0 % 0 % 0 %
Strommix CO2-Emissionen in gCO2/kWh 512,9 301 512,9 301
Quelle: eigene Darstellung
sheLL LkW-stUdie
gesAmtkrAftstOffverBrAUCh NUtZfAhrZeUge 19
0
5
10
15
20
25
Quelle: eigene Berechnungen
2030Trendszenario
2030Alternativszenario
2005
Mio. t
GESAMTKRAFTSTOFFVERBRAUCH NUTZFAHRZEUGE
leichte Nutzfahrzeuge Lkw Sattelzugmaschinen Gesamtverbrauch
sheLL LkW-stUdie
ABsChätZUNg CO2- emissiONeN strAsseNgüterverkehr 20
40
50
60
70
80
90
100 Mio. t
2005 2010 2015 2020 2025 2030Quelle: eigene Berechnung
ABSCHÄTZUNG DER ENTWICKLUNG VON IM STRASSENVERKEHR VERURSACHTEN CO₂-EMISSIONEN
Trendszenario
konstanteTechnologie
Alternativ-szenario
sheLL LkW-stUdie
CO2-emissiONeN PkW UNd NUtZfAhrZeUge 21
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Quelle: Shell Pkw-Szenarien; eigene Berechnungen
2030Trendszenario
2030Alternativszenario
2005
Mio. t
ENTWICKLUNG DER CO₂-EMISSIONEN BEI PKW UND NUTZFAHRZEUGEN
Pkw
Nutzfahrzeuge
Pkw
Nutzfahrzeuge
Pkw
Nutzfahrzeuge
sheLL LkW-stUdie
ZUsAmmeNfAssUNg
▸ Ca. 3 Mio. Lkw in Deutschland im Jahr 2030
▸ Vor allem schwere Lkw werden immer sauberer
▸ Lkw 2030: Verbesserte Dieseltechnologie, nachhaltige Biokraftstoffe, Hybridisierung, Aerodynamik
▸ Lkw-Effizienzsteigerung: 19 bis 36 %
▸ Lkw-Fahrleistungen: plus zwei Drittel
▸ Kraftstoffverbrauch / CO2-Emissionen: plus die Hälfte / ein Drittel
▸ Gesamte CO2-Emissionen Straße: –1 bis –17 %
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SHELL LKW-STUDIEFakten, Trends und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030
Lkw_Studie_Inhalt___170410_GESAMT_JS.indd 1 17.04.10 18:21
Shell Deutschland
http://www.shell.de/lkwstudie
http://www.dlr.de/vf