Einführung: Das Projekt „ Verkehrsentwicklung und Umwelt ... · DLR.de • Folie 3...

Berlin, 5. Juli 2018

Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 1

Einführung: Das Projekt „ Verkehrsentwicklung und Umwelt“ (VEU) im

Rahmen der Verkehrssystemforschung am DLR


Welche Rolle spielt der bodengebundene Verkehr in Deutschland

für das Weltklima?


Der bodengebundene Verkehr in Deutschland trägt mit knapp 5 mK fast 1%

zur globalen Erwärmung bei.

CO2-Emissionen des deutschen Verkehrs und damit verbundene globale Temperaturänderung:


Kernfragestellung von VEU: Welche Verkehrsentwicklungen sind möglich?

Welche Folgen haben sie für Umwelt und Klima?


? ?


VEU-Ergebnisse zeigen, wie die Klimaziele 2030 des deutschen Verkehrs

erreicht werden können – aber erst 2040.


DLR.de • Folie 6

Konsistente

Rahmenbedingungen

€ € CO2 CO2

Politik

Umwelt

Wirtschaft

& Energie

Gesellschaft

Technologie

Anwendung DLR

Modellverbund

Quantifizierung der

Szenarien 2040

VEU Ansatz: von qualitativen Szenarien zu quantitativen Prognosen.

VEU

Modell-

Verbund

Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018

Drei Szenarien der Verkehrsentwicklung bis 2040.

Trendszenario „Referenz“.


Geregelter Ruck

Freies Spiel

Referenz

International kooperative Umgebung

Regulierung und Lenkung durch

Anreizsysteme und Setzungen

Intensivierung der Energiewende

Deregulierung und Wettbewerb der

Verkehrs- & Energieträger

Stockende Energiewende

International uneindeutige Umgebung

BVWP Anlehnung; moderate Lenkung

und Anreizsysteme

Allmähliche Energiewende

International kompetitive Umgebung

Leichter Bevölkerungsrückgang in allen Szenarien

Moderates Wirtschaftswachstum in allen Szenarien

Ganzheitliche Analyse im multi-disziplinären Modellverbund des DLR.


Hoch

aufgelöste

Emissionen

Bodenverkehr

& Energie-

erzeugung

Bodengebundene Verkehre

DEMO & TAPAS / SUMO,

DLR VF / TS

Differenzierte

Fahrleistungen

Fahrzeugtechnologien

VECTOR, DLR FK

Emissions-

faktoren

Luftverkehr

AIR, DLR FW

Emissionen

Integration nicht-

verkehrlicher

Emissionen

SMOKE, HZG

Energiemarkt

MESAP/PlaNet, DLR TT

Vorketten-

Emissionen

Luftverkehrs-

emissionen

Atmosphäre &

Klimamodellierung

TransCLIM,

AirCLIM, EMAC

DLR PA, KIT Flüge


Zwölf beteiligte Institute,

ca. 80 mitarbeitende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

DLR.de • Folie 10

Der VEU Forschungsverbund

Beteiligte DLR-Institute

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik

Institut für Antriebstechnik

Institut für Fahrzeugkonzepte

Institut für Flughafenwesen und Luftverkehr

Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin

Institut für Physik der Atmosphäre

Institut für Technische Thermodynamik

Institut für Verkehrsforschung

Institut für Verkehrssystemtechnik

Simulations- und Softwaretechnik

Assoziierter Partner

Karlsruhe Institute für Technology (KIT),

Institut für Meteorologie und Klimaforschung

Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Zentrum für

Material- und Küstenforschung

n Köln

n Lampoldshausen

n Stuttgart

n Oberpfaffenhofen

Braunschweig n

n Göttingen

Berlin- n

nBonn

Trauen n

n Hamburg

n Neustrelitz

Weilheim n

Bremen- n

n Karlsruhe

n Geesthacht


DLR.de • Folie 11

An VEU beteiligte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Daniel Aeschbach, DLR-ME

Michael Behrisch, DLR-TS

Ralf Berghof, DLR-FW

Peter Berster, DLR-FW

Johannes Bieser, HZG

Christian Blank, DLR-TS

Katrin Dahlmann, DLR-PA

Aline Delatte, DLR-VF

Hanjo Ehmer, DLR-FW

Simone Ehrenberger, DLR-FK

Klaus Ehrenfried, DLR-AS

Verena Ehrler, DLR-VF

Eva-Maria Elmenhorst, DLR-ME

Jakob Erdmann, DLR-TS

Veronika Eyring, DLR-PA

Falko Nordenholz, DLR-VF

Ina Frenzel, DLR-VF

Kay Gade, DLR-VF

Laura Gebhardt, DLR-VF

Marc Gelhausen, DLR-FW

Flemming Giesel, DLR-VF

Mirko Goletz, DLR-VF

Volker Grewe, DLR-PA

Johannes Gruber, DLR-VF

Dietrich Heimann, DLR-PA

Marek Heinrich, DLR-TS

Dirk Heinrichs, DLR-VF

Matthias Heinrichs, DLR-VF

Johannes Hendricks, DLR-PA

Arne Henning, DLR-AS

Michael Hepting, DLR-FW

Stefan Huber, DLR-VF

Patrick Jöckel, DLR-PA

Martin Jung, DLR-FW

Hermann Keimel, DLR-FW

Benjamin Kickhöfer, DLR-VF

Jens Klauenberg, DLR-VF

Florian Kleiner, DLR-FK

Matthias Klötzke, DLR-FK

Gunnar Knitschky, DLR-VF

Katja Köhler, DLR-VF

Petra Kokus, DLR-FW

Thomas Kowalski, DLR-AS

Ulrike Kugler, DLR-FK

Tobias Kuhnimhof, DLR-VF

Martin Kurowski, DLR-VF

Alexandra Leipold, DLR-FW

Barbara Lenz, DLR-VF

Gernot Liedtke, DLR-VF

Andreas Lischke, DLR-VF

Sigfried Loose, DLR-AS

Daniela Luft, DLR-VF

Sven Maertens, DLR-FW

Volker Matthias, HZG

Franco Mendolia, DLR-ME

Tudor Mocanu, DLR-VF

Stephan Müller, DLR-VF

Uwe Müller, DLR-ME

Thorsten Neumann, DLR-TS

Claudia Nobis, DLR-VF

Rebekka Oostendorp, DLR-VF

Henry Pak, DLR-FW

Martin Plohr, DLR-AT

Michael Ponater, DLR-PA

Thomas Pregger, DLR-TT

Markus Quante, HZG

Mattia Righi, DLR-PA

Sandra Sanok, DLR-ME

Anke Sauerländer-Biebel, DLR-TS

Robert Sausen, DLR-PA

Arthur Schady, DLR-PA

Hans Schlager, DLR-PA

Stephan Schmid, DLR-FK

Angelika Schulz, DLR-VF

Tilo Schumann, DLR-TS

Oliver Seebach, DLR-SC

Doreen Seider, DLR-SC

Stefan Seum, DLR-VF

Sonja Simon, DLR-TT

Bernhard Vogel, KIT

Heike Vogel, KIT

Sarah Weidenfeld, DLR-ME

Christian Winkler, DLR-VF

Axel Wolfermann, DLR-VF


Verkehrsentwicklung und Umwelt (VEU)

Entwicklung der Verkehrsnachfrage in den VEU Szenarien

Vortrag: Prof. Dirk Heinrichs, Dr. Tobias Kuhnimhof


Modelle zur Abbildung der Verkehrsnachfrage im VEU-Modellverbund.


Hoch

aufgelöste

Emissionen

Bodenverkehr

& Energie-

erzeugung



DLR VF / TS

Differenzierte

Fahrleistungen


VECTOR, DLR FK

Emissions-

faktoren

Luftverkehr

AIR, DLR FW

Emissionen

Integration nicht-

verkehrlicher

Emissionen

SMOKE, HZG

Energiemarkt


Vorketten-

Emissionen

Luftverkehrs-

emissionen

Atmosphäre &

Klimamodellierung

TransCLIM,

AirCLIM, EMAC

DLR PA, KIT Flüge

Verkehrsnachfragemodellierung für unterschiedliche räumliche Kontexte.


Deutschlandmodell DEMO:

- Mehrstufiges, makroskopisches,

multimodales Verkehrsmodell

- Getrennte Modellierung von

- Personennahverkehr

- Personenfernverkehr

- Personenwirtschaftsverkehr

- Güterverkehr

- 7000 Verkehrszellen

- ca. 1 Mio. Strecken

Berlinmodell Tapas:

- Aktivitätenbasiertes multimodales

Verkehrsmodell

- Adressfeine Nachfrage (11 Mio.

tägliche Wege)

- Umlegung auf ein sehr feines

Netz

- 1193 Verkehrszellen

- Einbettung in DEMO

Geregelter Ruck

Referenz

Ausgestaltung der Szenarien durch Rahmenbedingungen und Maßnahmen.


Bevölkerung - 4,4% - 4,4%

Wirtschaft + 1,14% BIP pro Jahr + 1,14% BIP pro Jahr

Strom ca. 50% erneuerbar ca. 80% erneuerbar

ÖV Fokus auf die Stadt überall günstiger & schneller

Privat-Pkw Trendfortsetzung deutlicher Rückgang

Kosten Pkw wie heute Kraftstoffsteuer x2; Parken teurer

Pkw-Flotten-CO2 65 g/km 45 g/km

Überführung qualitativer Szenarien in quantitative Modellinputs.

Beispiel Pkw-Besitz:

0

100

200

300

400

500

600

700

1940 1960 1980 2000 2020 2040

Pk

w p

ro 1

.00

0 E

inw

oh

ner

"Referenz"

"Geregelter Ruck"

Zulassungstatistik

• Führerscheinrück-

gänge für Junge und

Städter

• Weniger

Zweitwagen

• Kohorteneffekte

• Weiterer

Zweitwagenzuwachs

DLR.de • Folie 16 Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018


Personenverkehrsleistung nach Verkehrsmittel. Im Geregelten Ruck

kein weiteres Wachstum und Verlagerung auf den Umweltverbund.

68 69 69

923 1.001 1.015

154

164 168

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

2010 2030 2040

Mil

liard

en

pk

m

Referenz

ÖV

Car-Sharing

Autos

Fuß &Fahrrad

68 78 77

923 879 838

154 213 227

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

2010 2030 2040

Mil

liard

en

pk

m

Geregelter Ruck

ÖV

Car-Sharing

Autos

Fuß &Fahrrad


Personenverkehrsleistung nach Verkehrsmittel. Im Geregelten Ruck

kein weiteres Wachstum und Verlagerung auf den Umweltverbund.

68 69 69

923 1.001 1.015

154

164 168

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

2010 2030 2040

Mil

liard

en

pk

m

Referenz

ÖV

Car-Sharing

Autos

Fuß &Fahrrad

68 78 77

923 879 838

154 213 227

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

2010 2030 2040

Mil

liard

en

pk

m

Geregelter Ruck

ÖV

Car-Sharing

Autos

Fuß &Fahrrad

Luftverkehr +40% Originäreinsteiger

Luftverkehr +25% Originäreinsteiger


Güterverkehrsleistung nach Verkehrsmittel. Ähnliche Gesamtzuwächse

in beiden Szenarien. Bahn wächst im Geregelten Ruck deutlich stärker.

438

602 695

108

139

147

62

75

80

0

200

400

600

800

1.000

2010 2030 2040

Mil

liard

en

t-k

m

Referenz

Binnenschiff

Bahn

Lkw

438

580 649

108

183

206

62

78

79

0

200

400

600

800

1.000

2010 2030 2040

Mil

liard

en

t-k

m

Geregelter Ruck

Binnenschiff

Bahn

Lkw


Güterverkehrsleistung nach Verkehrsmittel. Ähnliche Gesamtzuwächse

in beiden Szenarien. Bahn wächst im Geregelten Ruck deutlich stärker.

438

602 695

108

139

147

62

75

80

0

200

400

600

800

1.000

2010 2030 2040

Mil

liard

en

t-k

m

Referenz

Binnenschiff

Bahn

Lkw

+59%

+37%

438

580 649

108

183

206

62

78

79

0

200

400

600

800

1.000

2010 2030 2040

Mil

liard

en

t-k

m

Geregelter Ruck

Binnenschiff

Bahn

Lkw

+48%

+92%

0

100

200

300

400

500

600

700

2010 2030 2040 2010 2030 2040

Pkw Lkw

Mil

liard

en

Fa

hrz

eu

g-k

m

Referenz

Elektro

Gas (CNG)

Diesel

Benzin


Fahrleistungen nach Energieträger. Im Geregelten Ruck wird vor

allem Diesel durch Elektro ersetzt & die Pkw-Fahrleistung nimmt ab.

0

100

200

300

400

500

600

700

2010 2030 2040 2010 2030 2040

Pkw Lkw

Mil

liard

en

Fa

hrz

eu

g-k

m

Geregelter Ruck

Brennstoff-zelle

Elektro

Gas (CNG)

Diesel

Benzin

0

100

200

300

400

500

600

700

2010 2030 2040 2010 2030 2040

Pkw Lkw

Mil

liard

en

Fa

hrz

eu

g-k

m

Referenz

Elektro

Gas (CNG)

Diesel

Benzin


Fahrleistungen nach Energieträger. Im Geregelten Ruck wird vor

allem Diesel durch Elektro ersetzt & die Pkw-Fahrleistung nimmt ab.

0

100

200

300

400

500

600

700

2010 2030 2040 2010 2030 2040

Pkw Lkw

Mil

liard

en

Fa

hrz

eu

g-k

m

Geregelter Ruck

Brennstoff-zelle

Elektro

Gas (CNG)

Diesel

Benzin

CO2 pro Pkw-Km:

• Elektro: 87 g

• Verbrenner: 96 g

CO2 pro Pkw-Km:

• Elektro: 25 g

• Verbrenner: 93 g


Entwicklung Verkehrsleistung und Klimaemissionen des Verkehrs

im Überblick. Der Geregelte Ruck schafft 2040 die Klimaziele 2030.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

2000 2010 2020 2030 2040

Referenz

Güter-Tonnen-km, historisch

Güter-Tonnen-km, Prognose

Personen-km,historisch

Personen-km,Prognose

Direkte Verkehrs-CO2-Emissionen

Klimaziel 2030(<98 Mio. TonnenCO2)

Index 2

010 =

1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

2000 2010 2020 2030 2040

Geregelter Ruck







Index 2

010 =

1

Quelle: historische Verkehrsleistungskenngrößen aus Verkehr in Zahlen


Entwicklung Verkehrsleistung und Klimaemissionen des Verkehrs

im Überblick. Der Geregelte Ruck schafft 2040 die Klimaziele 2030.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

2000 2010 2020 2030 2040

Referenz







Index 2

010 =

1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

2000 2010 2020 2030 2040

Geregelter Ruck







Index 2

010 =

1

Quelle: historische Verkehrsleistungskenngrößen aus Verkehr in Zahlen

Was macht den Unterschied?

• ¼ Vermeidung & Verlagerung

• ¾ effizientere Technologie

Entwicklung der Rahmenbedingungen im ‚Urbanen Zoom‘ Berlin

weichen teilweise vom nationalen Trend ab.


- +

+ + +

+ +

Bevölkerung

Alterung

Pkw-Besitz

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010 2030 2040

29% 28% 27%

13% 14% 13%

24% 19% 19%

6% 5%

4%

28% 30%

32%

3% 5%

Geregelter Ruck

Fuß Rad Pkw Beifahrer ÖPNV Car-Sharing

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010 2030 2040

29% 26% 25%

13% 12% 12%

24% 28% 29%

6% 8% 8%

28% 26% 26%

0,7% 1,1%

Referenz (Berlin)


Modal Split: Zunahme Pkw Wege in der Referenz. Verlagerung

zum ÖPNV im Geregelten Ruck.


ÖPNV – Öffentlicher Personen Nahverkehr

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010 2030 2040

29% 28% 27%

13% 14% 13%

24% 19% 19%

6% 5%

4%

28% 30%

32%

3% 5%

Geregelter Ruck


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010 2030 2040

29% 26% 25%

13% 12% 12%

24% 28% 29%

6% 8% 8%

28% 26% 26%

0,7% 1,1%

Referenz (Berlin)


Modal Split: Zunahme Pkw Wege in der Referenz. Verlagerung

zum ÖPNV im Geregelten Ruck. Wegeanzahl steigt.


+5% Wege gegenüber 2010

+4% Wege gegenüber 2010

Verkehrsleistung: Steigerung bei Pkw in der Referenz. Deutlicher

Zuwachs des ÖPNV im Geregelten Ruck.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2010 2030 2040

5 6 5

9 11 10

23 22 20

6 6 5

31 38

40

2 4

Mill

ion

en

km

Geregelter Ruck


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2010 2030 2040

5 5 5

9 8 8

23 29 29

6

8 8

31

33 32

0,5 0,8

Mill

ion

en

km

Referenz

Fuß Rad Pkw Beifahrer ÖPNV Car Sharing

Direkte CO2-Emissionen des MIV sinken in beiden Szenarien.

Deutlich größere Reduzierung im Geregelten Ruck.


0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

CO

2-E

mis

sio

n in

To

nn

en

Tagessumme der CO2-Emissionen an einen Werktag

Referenz

Geregelter Ruck

2040 2010

Direkte CO2-Emissionen des MIV sinken in beiden Szenarien.

Deutlich größere Reduzierung im Geregelten Ruck.


0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

CO

2-E

mis

sio

n in

To

nn

en

Tagessumme der CO2-Emissionen an einen Werktag

Referenz

Geregelter Ruck

2040 2010

Was macht den Unterschied?

• 20% Vermeidung & Verlagerung

• 80% effizientere Technologie

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

CO

2-E

mis

sio

n in

To

nn

en

Tagessumme der CO2-Emissionen an einem Werktag (Innere Stadt)

Referenz

Geregelter Ruck

2040 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

CO

2-E

mis

sio

n in

To

nn

en

Tagessumme der CO2-Emissionen an einem Werktag (Äußere Stadt)

Referenz

Geregelter Ruck

2010 2040

Direkte CO2-Emissionen des MIV gehen vorrangig in der Inneren

Stadt zurück. In der Äußeren Stadt deutlich geringere Minderung.


2010

Fazit:


• Herausforderung der Erreichung der

Klimaziele in Städten wird durch

demographisches Wachstum noch

verstärkt.

• Technologie und mehr Attraktivität der

Alternativen zum Pkw allein reicht nicht:

Push und Pull erforderlich.

• Mehr Fokus auf suburbanen Raum.

• Derzeitige Trends sind im Sinne der

Klimaziele äußerst ungünstig.

• Aber Klimaziele sind mit günstigen

Rahmen-bedingungen & wirkungsvollen

Maßnahmen machbar.

• Dazu sind Änderungen auf allen Ebenen

notwendig:

• Verkehrsverhalten

• Technik Verkehrssektor

• Technik Energiesektor


Pfade der Fahrzeugtechnologien und die Entwicklung des Energiesystems

Vortrag: Simone Ehrenberger


Modelle zur Abbildung der Verkehrsnachfrage im VEU-Modellverbund.


Hoch

aufgelöste

Emissionen

Bodenverkehr

& Energie-

erzeugung



DLR VF / TS

Differenzierte

Fahrleistungen


VECTOR, DLR FK

Emissions-

faktoren

Luftverkehr

AIR, DLR FW

Emissionen

Integration nicht-

verkehrlicher

Emissionen

SMOKE, HZG

Energiemarkt


Vorketten-

Emissionen

Luftverkehrs-

emissionen

Atmosphäre &

Klimamodellierung

TransCLIM,

AirCLIM, EMAC

DLR PA, KIT Flüge

Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Chart 35

Analyse von Fahrzeugtechnik-Szenarien mit VECTOR 21: Das agenten-

basierte Modell bildet Angebot, Nachfrage und externe Einflussfaktoren ab.

• Kundenpräferenzen werden

Fahrzeugvarianten

gegenübergestellt

• Das Modell unterscheidet

900 verschiedene

Kundengruppen

• Fahrzeuge sind technisch,

ökonomisch und ökologisch

spezifiziert

www.vector21.de

http://www.vector21.de/

Fahrzeugangebot: Eine Vielzahl alternativer Antriebskonzepte wird im Modell

abgebildet.

Small Medium Large

Electric motor [kW]

Traction battery [kWh]

Power electronics

[kW]

Electric motor [kW]


Power electronics

[kW]

Electric motor [kW]


Power electronics

[kW]

HEV 20 1.1 20 27 1.2 27 40 1.3 40

PHEV 65 8.7* 65 75 8.7* 75 85 8.7* 85

FCEV 65 2 65 100 3 100 160 4 160

BEV 50 15* 50 105 23* 105 220 60* 220

* Increasing per technology package

Sinkende Emissionen mit steigender Effizienz und höheren Kosten


Auslaufen der

Kaufprämie

Ladeinfrastruktur wird

ausgebaut

Leichte

Verschärfung der

EU CO2 Ziele

Entwicklung der Pkw-Neufahrzeugflotte in Deutschland. Mehr als 80 %

elektrifizierte Antriebe sind im Geregelten Ruck in 2040 vorhanden.


Weniger

Fahrzeuge

pro Kopf

vorhanden

Ausbau der

Lade- und

Wasserstoff-

infrastruktur

Starke Ver-

schärfung der

EU CO2 Ziele

Starker

Anstieg der

Steuern für

konventionelle

Kraftstoffe

Referenzszenario Geregelter Ruck

Entwicklung der Pkw-Flotte: Im Geregelten Ruck mehr E-Fahrzeuge durch

schärfere Grenzwerte & drastische Verteuerung konventioneller Kraftstoffe.


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

2010 2020 2030 2040

Mil

lio

ne

n P

kw

Referenz

Batterie-elektrisch

Brennstoff-zelle

Benzin-Plug-In-Hybrid

Gas

Diesel-Hybrid

Diesel

Benzin-Hybrid

Benzin

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

2010 2020 2030 2040

Mil

lio

ne

n P

kw

Geregelter Ruck

Batterie-elektrisch

Brennstoff-zelle

Benzin-Plug-In-Hybrid

Gas

Diesel-Hybrid

Diesel

Benzin-Hybrid

Benzin

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2010 2020 2030 2040

[gC

O2/v

eh

icle

-km

]

Well-to-Wheel CO2 Emissionen Pkw Flotte

Ø Pkw Referenz

Ø PkwGeregelter Ruck

Ø Pkw FreiesSpiel

Emissionsfaktoren der Fahrzeugflotte: Eine deutliche Reduktion

verschiedener Schadstoffe bis 2040 ist möglich.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

2010 2020 2030 2040

gN

Ox/v

eh

cle

-km

NOx Emissionen Pkw Flotte

Ø Pkw Referenz

Ø Pkw GeregelterRuck

Ø Pkw Freies Spiel

Euro 6 Diesel &

Benzin Standard

Euro 4 Diesel

Grenzwert


Struktur des Szenariomodells für Nutzfahrzeuge: Das agentenbasierte Modell

verfolgt einen transportaufgabenspezifischen Ansatz.


• Berücksichtigung von

Transportaufgaben

• Analyse des Einflusses

alternativer Antriebskonzepte

auf die Nutzlast und das

Nutzvolumen

• Ermittlung von spezifischen

Instandhaltungskosten und

von Restwerten für

Nutzfahrzeugkonzepte mit

alternativen

Antriebstechnologien

• Großes Marktpotenzial für Hybridfahrzeuge insbesondere im Markt für leichte

Nutzfahrzeuge vorhanden

• Batterie-elektrische Fahrzeuge können sich im Referenzszenario kaum durchsetzen

• Brennstoffzellenfahrzeuge werden ab 2035 wettbewerbsfähig

Szenarioanalysen für Nutzfahrzeuge: Hybride Antriebskonzepte leisten einen

wesentlichen Beitrag zur Reduktion der CO2 Emissionen.


100%

80%

60%

40%

20%

0% 2015 2020 2025 2030 2035 2040

100%

80%

60%

40%

20%

0% 2015 2020 2025 2030 2035 2040

NG-Plug-In-Hybrid

NG-Vollhybrid

NG-Mild-Hybrid

Erdgas (NG)

Diesel-Plug-In-Hybrid

Diesel-Vollhybrid

Diesel-Mild-Hybrid

Diesel

Brennstoffzelle

Batterieelektrisch

Referenz Geregelter Ruck


Nur im Geregelten Ruck emittieren E-Fahrzeuge deutlich weniger CO2 als

Verbrenner, insbesondere durch die Umstellung der Stromerzeugung.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010 2020 2030 2040

An

teil

an

de

r S

tro

mb

ere

itste

llu

ng

Geregelter Ruck

ErneuerbareEnergien

Nicht-biogeneAbfälle

Atomenergie

Erd- undSynth-Gas

Kohle und Öl

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010 2020 2030 2040

An

teil

an

de

r S

tro

mb

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itste

llu

ng

Referenz

ErneuerbareEnergien

Nicht-biogeneAbfälle

Atomenergie

Erd- undSynth-Gas

Kohle und Öl


Fazit:

• Ambitionierte regulatorische Maßnahmen führen zu einer Wende im Fahrzeugmarkt bei

Pkw und Lkw

• Klimaschutz-Vorgaben für die Pkw-Flotte sind sehr entscheidend für die zukünftige

Entwicklung („Lastverteilung“)

• Mehr als 80 % elektrifizierte Antriebe sind im geregelten Ruck in 2040 vorhanden

• Eine deutliche Reduktion verschiedener Schadstoffe bis 2040 ist möglich

• Die Energieerzeugung leistet einen entscheidenden Beitrag zur Minderung der

Gesamtemissionen bis 2040 sowohl im Referenzszenario als auch im geregelten Ruck


Die Wirkungen der Verkehrssystementwicklungen in den VEU Szenarien

auf Luftqualität und Klima

Vortrag: Dr. Johannes Hendricks


Simulation der Auswirkungen auf Luftqualität und Klima.


Hoch

aufgelöste

Emissionen

Bodenverkehr

& Energie-

erzeugung



DLR VF / TS

Differenzierte

Fahrleistungen


VECTOR, DLR FK

Emissions-

faktoren

Luftverkehr

AIR, DLR FW

Emissionen

Integration nicht-

verkehrlicher

Emissionen

SMOKE, HZG

Energiemarkt


Vorketten-

Emissionen

Luftverkehrs-

emissionen

Atmosphäre &

Klimamodellierung

TransCLIM,

AirCLIM, EMAC

DLR PA, KIT Flüge

Wirkungen von Verkehrsemissionen auf Atmosphäre und Klima.


Klima-

antriebe

Emissionen

Veränderte

Konzen-

trationen

H2O

H2O

Direkte

Treibhaus-

gase

CO2

CO2

Indirekte

Treibhaus-

gase

NOx

O3

VOC, CO

Indirekter

Aerosol-

effekt

Wolken

Kondensstreifen CH4

Direkter

Aerosol-

effekt

SO2

Partikel

Partikel

Luftqualität

NOx

VOC ΔCO

Klimawandel

Emissionen des Verkehrs


Deutliche Klimagasminderungen im Geregelten Ruck. Im Personenverkehr

durch Verhalten & Technologie, im Güterverkehr v.a. durch Technologie.


0

20

40

60

80

100

120

140

160

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2010 2030 2040

Mil

lio

ne

n T

on

ne

n C

O2-Ä

qu

ivale

nte

Transport CO2-Emissionen Referenz

EmissionenElektrizität fürTransport

Transport-RaffinierieEmissionen

Güterverkehr direkt

Öffentlicher Verkehrdirekt

Pkw direkteEmissionen

DE Klima-

Ziel 2030

Transport

direkt < 98

Millionen

Tonnen

0

20

40

60

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100

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2010 2030 2040

Mil

lio

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n T

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n C

O2-Ä

qu

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Transport CO2-Emissionen Geregelter Ruck

EmissionenElektrizität fürTransport

Transport-RaffinierieEmissionen

Güterverkehr direkt

Öffentlicher Verkehrdirekt

Pkw direkteEmissionen

DE Klima-

Ziel 2030

Transport

direkt < 98

Millionen

Tonnen

Transport-Raffinerie

Emissionen

Transport-Raffinerie

Emissionen

Deutlicher Rückgang von Stickoxiden und Feinstaub,

zumindest aus dem Auspuff.


Verkehr in Deutschland: Fahrleistung und Emissionsentstehung.


Fahrleistungen Emissionsentstehung

CO NOx VOC NH3 SO2 PM2.5 PMC

* * * * * Evaporation

Abriebe

Kaltbetrieb

Warmbetrieb

Autobahn Außerorts Innerorts

*relevanter Anteil

an Gesamtemission

Wirkungen auf die Luftqualität


2010: Der Verkehr trägt deutlich zur NO2-Belastung bei.


NO2 Gesamtbelastung Januar 2010

NO2 Minderungspotenzial Verkehr Januar 2010

2040: Die NO2-Belastung wird in Zukunft deutlich sinken.

Der Verkehr wird hierzu besonders stark beitragen.


NO2 Rückgang Gesamtbelastung

Januar, 2040 vgl. mit 2010 (Referenz)

NO2 Minderungspotenzial Verkehr

Januar 2040 (Referenz)

Wirkungen auf das Klima


Modellierung der Klimawirkungen des deutschlandweiten Verkehrs.


Klimaeffekte (T, …)

Emissionen

Aerosol-

Klima-Response-

Funktionen

Emissionen, (CH4),

Hintergrundkonzentrationen

Strahlungsantriebe

RF(Aerosol, O3, CO2, CH4)

Klimaänderungen

T(Aerosol, O3, CO2, CH4)

AirClim

Klima-Responsemodell

RF(Aerosol) RF(O3), RF(CH4)

(CH4)

Aerosol CO2 CH4 Ozon

EMAC/QCTM

Tagging

3d-Klimamodell

Gasphasenchemie

(entkoppelt)

EMAC/MADE3

3d-Klimamodell

mit Aerosol

(Wolken- und

Strahlungskopplung)

TransClim

Response-

modell

Ozonchemie

Die globalen Klimawirkungen des deutschlandweiten Verkehrs werden durch

seine CO2-Emissionen bestimmt.


Strahlungsantrieb:

Änderung der mittleren

Strahlungsbilanz der Erde

Strahlungsantriebe der Emissionen

des deutschlandweiten Verkehrs

VEU-Referenz-Szenario

VEU

RCPs (Representative

Concentration Pathways)

Globale Hintergrundszenarien:

geringe (2.6), mittlere (4.5),

starke (8.5) Erwärmung

Die Klimawirkungen des globalen Verkehrs werden auch durch

Nicht-CO2-Komponenten bestimmt.


Aerosolpartikel:

Die kühlende Wirkung von Partikeln

hat eine große Bedeutung

Ozon:

Die Erwärmung durch Ozon

verstärkt die Wirkung des CO2

VEU1 VEU2

Strahlungsantriebe globaler Landverkehr (2000)

VEU2 (2006-2010)

Verkehr Deutschland: Keine Entwicklung im Sinne des 2°-Zieles bei Stillstand

der Emissionsminderung nach 2040.


Klimaschutzplan 2050

VEU

CO2-Emissionen Verkehr Deutschland

Resultierende Temperaturänderung

RCP 4.5

VEU

Direkte Emissionen (Auspuffemissionen)

Wenn sich nach 2040 die Dekarbonisierung im Verkehr nicht fortsetzt ...

Verkehr Deutschland: Entwicklung im Sinne des 2°-Zieles bei Verstetigung

der im „Geregelten Ruck“ eingeleiteten Emissionstrends nach 2040.


Klimaschutzplan 2050

VEU

CO2-Emissionen Verkehr Deutschland

Resultierende Temperaturänderung

RCP 4.5

VEU

Direkte Emissionen (Auspuffemissionen)

Wenn nach 2040 die Dekarbonisierung im Verkehr konsequent weitergeht …

Fazit:


Luftqualität

• Die NO2-Konzentrationen in Deutschland sinken bis 2040 um 40 bis 70% (je nach Region)

• Der Anteil des Verkehrs sinkt dabei bis 2040 von etwa 50% auf 25%

• Dieser Trend ist in allen Szenarien ähnlich ausgeprägt und betrifft ganz besonders die

Ballungsräume

Klima

• Der deutsche Verkehr trägt deutlich zur globalen Erwärmung bei

• Der „geregelte Ruck“ befindet sich auf einem Pfad großer Minderung der CO2-Emission

• Die Erfüllung des „Klimaschutzplans 2050“ gelingt dabei jedoch nur bei fortschreitender

Dekarbonisierung auch nach 2040

• In diesem Fall kommt es zu einer Trendumkehr der verkehrsinduzierten Erwärmung,

im Sinne des 2°-Zieles

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Projektleitung und Kontakt:

Stefan Seum


[email protected]

Themensprecherin DLR Programmthema Verkehrssystem:

Prof. Dr. Barbara Lenz


[email protected]


mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Einführung: Das Projekt „ Verkehrsentwicklung und Umwelt ... · DLR.de • Folie 3...

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