Wie geht's Weiter mit dem LkW? sheLL LkW-stUdie · sheLL LkW-stUdie die erste sheLL LkW-stUdie 3...

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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 Europ

    a

    Pkw-Trends in Österreich und der Sch

    weiz

    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 Perspek

    tiven

    im Straßengüterverkehr bis

    2030

    Lkw_Studie_Inhalt___1704

    10_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 %

    22

    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

    Schaltfläche 1: Seite 2: OffSeite 3: Seite 4: Seite 5: Seite 6: Seite 7: Seite 8: Seite 9: Seite 10: Seite 11: Seite 12: Seite 13: Seite 14: Seite 15: Seite 16: Seite 17: Seite 18: Seite 19: Seite 20: Seite 21: Seite 22:

    Schaltfläche 2: Seite 2: OffSeite 3: Seite 4: Seite 5: Seite 6: Seite 7: Seite 8: Seite 9: Seite 10: Seite 11: Seite 12: Seite 13: Seite 14: Seite 15: Seite 16: Seite 17: Seite 18: Seite 19: Seite 20: Seite 21: Seite 22: