Deutscher Bundestag Drucksache 16/5325 16. Wahlperiode ...dip21.bundestag.de/dip21/btd/16/053/1605325.pdfDeutscher Bundestag – 16. Wahlperiode – 3 – Drucksache 16/5325 Vorwort

Deutscher Bundestag Drucksache 16/532516. Wahlperiode 10. 05. 2007

Berichtdes Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung (18. Ausschuss) gemäß § 56a der Geschäftsordnung

Technikfolgenabschätzung (TA)

TA-Vorstudie: Perspektiven eines CO2- und emissionsarmen Verkehrs – Kraftstoffe und Antriebe im Überblick

I n h a l t s v e r z e i c h n i s

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Vorwort des Ausschusses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

I. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

II. Zielsetzung und methodisches Vorgehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

III. Effizienz- und Emissionsminderungspotenziale der Verkehrsträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1. Straßenverkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162. Bahn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163. Flugverkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174. Schiffsverkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

IV. Antriebstechnologien und -Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201. Ottomotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212. Dieselmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263. Konvergenz von Otto- und Dieselmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274. Exkurs: Wechselwirkungen zwischen CO2-Minderungsmaßnahmen

und Schadstoffemissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275. Hybridantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286. Elektromotor mit Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317. Elektromotor mit Brennstoffzelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318. Nichtmotorische Verbesserungen des Antriebsstranges . . . . . . . . . . 349. Verbesserungen der Nebenverbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3510. Reduktion der Fahrwiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Drucksache 16/5325 – 2 – Deutscher Bundestag – 16. Wahlperiode

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V. Kraftstoffe und Energieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371. Konventionelle, fossile Kraftstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402. Biokraftstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433. Wasserstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

VI. Emissionsminderungspotenziale Well-to-Wheels . . . . . . . . . . . . . 641. WtT – Technologieauswahl und Quantifizierung . . . . . . . . . . . . . . . 652. TtW – Technologieauswahl und Quantifizierung . . . . . . . . . . . . . . . 673. WtW-Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 754. Vergleich mit weiteren Studien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795. Kraftstoffbedarf und Treibhausgasemissionen WtW . . . . . . . . . . . . . 81

VII. Biokraftstoffe – Mengenpotenzial und Flächenbedarf . . . . . . . . . 841. Flächenbedarf von Biokraftstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852. Strombedarf für regenerativen Wasserstoff via Elektrolyse . . . . . . . 893. Exkurs: Biokraftstoffe – Ertragssteigerungen durch Gentechnik? . . . 89

VIII. Erweiterung der Ressourcenbasis durch Importe . . . . . . . . . . . . 901. Importpotenziale aus Europa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 902. Importpotenziale aus Entwicklungsländern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 913. Physische Importe oder Handel mit Biokraftstoffzertifikaten? . . . . . 93

IX. Nutzungskonkurrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931. Generelle Überlegungen zu Nutzungskonkurrenzen . . . . . . . . . . . . . 942. Erneuerbare Energieträger: Mobil oder stationär? . . . . . . . . . . . . . . . 97

X. Infrastrukturanforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011. Erdgasinfrastruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1012. Wasserstoffinfrastruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

XI. Forschungs- und Förderungsbedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

XII. Prioritärer Untersuchungsbedarf für die Technikfolgen-abschätzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1091. In Auftrag gegebene Gutachten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1092. Weitere Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1161. Tabellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162. Abbildungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1193. Basisliteratur Kurzcharakterisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1204. CO2-Sequestrierung bei der Wasserstofferzeugung . . . . . . . . . . . . . . 1245. WtW Grunddaten für die Quantifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

Deutscher Bundestag – 16. Wahlperiode – 3 – Drucksache 16/5325

Vorwort des AusschussesMobilität und Verkehr sind nicht wegzudenkende Voraussetzungen für das täglicheLeben und Wirtschaften in einem hoch industrialisierten und technisierten Land wieder Bundesrepublik Deutschland. Die Bedeutung des Verkehrsbereichs für Wohl-stand und Lebensqualität kann kaum überschätzt werden. Allerdings verursacht derVerkehr auch erhebliche negative Umwelteffekte in Form von Klimagas- und Schad-stoffemissionen. Hinzu kommt die hohe Abhängigkeit des Verkehrs von erschöpfli-chen fossilen Ressourcen. Technologische Möglichkeiten, die einen Beitrag zur Lö-sung dieser Problemlage leisten können, bestehen sowohl bei der Entwicklung voneffizienteren Antriebstechnologien als auch bei der Herstellung und Nutzung von al-ternativen Kraftstoffen.

Vor diesem Hintergrund hat der Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfol-genabschätzung im Oktober 2004 beschlossen, das Büro für Technikfolgen-Abschät-zung beim Deutschen Bundestag (TAB) im Rahmen einer Vorstudie mit der Untersu-chung der technischen Möglichkeiten für einen CO2- und schadstoffarmen Verkehrzu beauftragen. Ziel des TAB-Projekts war es, einen aktuellen und gut strukturiertenÜberblick über den gegenwärtigen Stand des Wissens und der Diskussion zu geben.

In dem vorliegenden TAB-Bericht werden ausführlich die Effizienz- und Emissions-minderungspotenziale der Verkehrsträger (Straße, Schiene, Wasser, Luft), die tech-nologischen Potenziale bei Antriebstechnologien und -systemen sowie bei Kraftstof-fen und Energieträgern analysiert. In einer integrierten Betrachtung werden dieEmissionsminderungspotenziale entlang der gesamten technologischen Kette vom„Bohrloch bis zum Rad“ („well-to-wheels“) dargestellt. Darüber hinaus werden dieMengenpotenziale bzw. der Flächenbedarf für Biokraftstoffe in Deutschland aufge-zeigt. Zudem werden der Stellenwert der Importe von Bioenergieträgern und ihrevielfältigen Implikationen sowie Nutzungskonkurrenzen (z. B. mobiler vs. stationä-rer Sektor) thematisiert. Auf der Grundlage dieses analytischen Überblicks werdender Forschungs- und Förderungsbedarf für neue bzw. weiterentwickelte Technolo-gien angesprochen und der Bedarf an weitergehenden TA-Untersuchungen abgelei-tet.

Der Deutsche Bundestag erhält mit diesem Bericht des TAB eine aktuelle und um-fassende Informationsgrundlage für die zukünftige parlamentarische Befassung mitdiesem wirtschafts-, umwelt- und forschungspolitisch bedeutenden Themenfeld.

Berlin, den 12. März 2007

Der Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung

Ulla Burchardt, MdBVorsitzende

Axel E. Fischer, MdBBerichterstatter

Swen Schulz, MdBBerichterstatter

Uwe Barth, MdBBerichterstatter

Dr. Petra Sitte, MdBBerichterstatterin

Hans-Josef Fell, MdBBerichterstatter


Zusammenfassung

Entgegen dem allgemeinen Trend ist der Verkehrsbereichder einzige Sektor, in dem die CO2-Emissionen im letztenJahrzehnt weiter angestiegen sind. Indessen ist die Not-wendigkeit der Verminderung des CO2-Ausstoßes und derSchadstoffemissionen im Verkehr unstrittig. Ansatzpunktebestehen hierfür zum einen in der Einführung neuer Kraft-stoffe und Energieträger zur Substitution von Benzin undDiesel und zum anderen bei der Effizienzsteigerung vonAntrieben. Da dem Verkehrsbereich zukünftig eine wich-tige Rolle beim Klima- und Ressourcenschutz sowie beider Erreichung von Luftreinhaltezielen zukommen wird,wurde das Büro für Technikfolgen-Abschätzung beimDeutschen Bundestag (TAB) vom Ausschuss für Bildung,Forschung und Technikfolgenabschätzung des DeutschenBundestages beauftragt, das Thema „Perspektiven einesCO2- und emissionsarmen Verkehrs – Kraftstoffe und An-triebe im Überblick“ im Rahmen einer Vorstudie zu bear-beiten.

Ziel dieser Vorstudie ist es, die vorhandene aktuelle Lite-ratur zu sichten, auszuwerten und die bisher untersuchtenThemenschwerpunkte übersichtlich darzustellen. Zusätz-lich wurden zur Quantifizierung von Emissionsminde-rungspotenzialen und zum Flächenbedarf von Biokraft-stoffen weiter gehende Berechnungen durchgeführt. Aufdieser Grundlage werden Forschungslücken identifiziertund Themen vorgeschlagen, die nach Einschätzung desTAB besondere Aufmerksamkeit für weiter gehende ver-tiefende Analysen verdienen.

Effizienz- und Emissionsminderungspotenziale der Verkehrsträger

Straßenverkehr

Der Straßenverkehr weist nicht nur aufgrund seines An-teils an der gesamten Verkehrsleistung, sondern auch we-gen seines bislang erreichten Entwicklungsstandes diegrößten Potenziale zur Effizienzsteigerung und zur Redu-zierung der verursachten Treibhausgase (THG) auf. Des-wegen steht er meist im Fokus jeder verkehrlichen Tech-nologiediskussion. Dies zeigen auch die Schwerpunkteder Fachliteratur; die überwiegende Mehrzahl der gesich-teten Studien behandelt Technologien zur Effizienzsteige-rung und Emissionsminderung im Verkehr aus demBlickwinkel des Straßenverkehrs. Aus den genanntenGründen folgt auch der vorliegende Bericht weitgehenddieser Betrachtungsweise.

Bahnverkehr

Bahnfahrzeuge werden heutzutage in der Regel mitElektromotoren oder Dieselmotoren angetrieben. Dabeiweisen Elektromotoren heute schon einen relativ hohenEntwicklungsstand mit nur geringen weiteren Einspar-potenzialen auf. Auch die in Bahnfahrzeugen eingesetz-ten (Groß-)Dieselmotoren haben unter Effizienzkrite-rien bereits ein hohes Entwicklungsniveau erreicht. Es

ist festzustellen, dass die Hersteller aufgrund der gerin-gen Motorenstückzahlen für die bahneigene Entwick-lung neuer Antriebstechnologien wenig Anreiz sehenund daher eher Technologien, die sich im Straßenver-kehr bewährt haben, mit zeitlichem Abstand auf denBahnverkehr übertragen.

Zwischen den sehr effizienten Dieselaggregaten undElektroantrieben mit externer Stromversorgung bestehenfür Bahnfahrzeuge wahrscheinlich auch zukünftig nur äu-ßerst schmale Nischen für alternative Antriebstechnolo-gien wie z. B. Brennstoffzellen. Weitere technische Ein-sparpotenziale liegen vor allem im Bereich der Reduktionder Fahrwiderstände (Roll- und Beschleunigungswider-stand, Aerodynamik) und der Rückgewinnung von Brems-energie bei Dieselfahrzeugen.

Flugverkehr

Der Flugverkehr weist seit einigen Jahren von allenVerkehrsarten mit Abstand die höchsten Steigerungsra-ten der Verkehrsleistungen auf. Dieser Trend hält inallen Prognosen auch künftig an. Daher sind Maßnah-men zur Verbrauchsreduktion und Emissionsminde-rung im Flugverkehr von hoher Priorität. Gleichzeitigist aber das Spektrum der hierfür einsetzbaren Techno-logien begrenzt, was den Problemdruck in diesem Sek-tor erhöht.

Bei den etablierten Triebwerken existiert ein Zielkonfliktzwischen einer weiteren Steigerung der Turbineneffizienzund der Minimierung der Stickoxidemissionen. Brenn-stoffzellen sind als alternative Antriebstechnologie imLuftverkehr wegen ihres relativ hohen Gewichts nichtprädestiniert. Zusätzlich entsteht bei Brennstoffzellen alsReaktionsprodukt überwiegend Wasser, was nicht unpro-blematisch ist. Der Grund ist, dass bestimmte Emissionen(u. a. Wasser) in großer Höhe andere Wirkmechanismenals auf der Erdoberfläche aufweisen. Welche Bedeutungdiese sog. „nichtbeständigen Treibhausgase“ für denTreibhauseffekt besitzen, ist wissenschaftlich noch nichtabschließend geklärt. Die Bewertung der Umwelteigen-schaften alternativer Kraftstoffe (z. B. Wasserstoff) imLuftverkehr wird davon maßgeblich abhängen.

Im Vordergrund von Kraftstoffeinsparungen beim Flug-zeug standen und stehen der Leichtbau und die Aerodyna-mik. Weitere Fortschritte beim Leichtbau sind vor allemvon der Entwicklung neuer Werkstoffe abhängig.

Schiffsverkehr

Als beherrschende Antriebstechnologie hat sich imSchiffsbetrieb der (Groß-)Dieselmotor durchgesetzt. Erwird in der Binnenschifffahrt mit Diesel, in der Hochsee-schifffahrt vor allem mit Schweröl angetrieben, was we-gen der hohen Schadstoffemissionen aus Umweltge-sichtspunkten keine optimale Lösung darstellt. Aufgrunddes für den Schiffsverkehr typischen, quasistationären


Betriebs kann der Motor kraftstoffsparend ausgelegt undnahe dem Betriebsoptimum gefahren werden.

Als Maßnahmen zur Verbesserung bestehender oder Ent-wicklung neuer Antriebe kommen prinzipiell dieselbenTechnologien wie für Straßen- und Bahnfahrzeuge in-frage. Brennstoffzellen werden heute schon im militäri-schen Bereich für Schiffsantriebe verwendet. Eine breiteAnwendung in der zivilen Schifffahrt ist in den kommen-den Jahren aus Kostengründen jedoch fraglich.

Antriebstechnologien und -systeme

Trotz ihres hohen Entwicklungsstandes weisen auch diekonventionellen Antriebe – vor allem Otto- und Diesel-motoren – noch ein erhebliches Potenzial zur Weiterent-wicklung auf. Darüber hinausgehende Potenziale werdenvon fortgeschritteneren Technologien wie z. B. Hybrid-und Brennstoffzellenantrieben erwartet.

Ottomotor

Die technischen Möglichkeiten, den spezifischen Kraft-stoffverbrauch von konventionellen Ottomotoren zu sen-ken, sind sehr vielfältig. Ottomotoren weisen unterTeillast einen relativ schlechten Wirkungsgrad auf. Vieleder Verbesserungen zielen daher darauf ab, den Teillast-betrieb zu optimieren oder aber zu vermeiden.

Kurz- bis mittelfristig einsatzfähige Technologien sindz. B. „downsizing“ mit Aufladung (Turbolader), Direkt-einspritzung des Kraftstoffs sowie variable Ventilsteue-rung, Zylinderabschaltung und Verdichtung. Jede diesertechnischen Maßnahmen hat das Potenzial, zur Kraft-stoffreduktion mit einigen wenigen bis zu gut 15 Prozentbeizutragen (je nach Fahrzeugart und -größe). Allerdingsdürfen die Werte der Einzelmaßnahmen nicht einfach auf-summiert werden, da sie zum Teil das gleiche Minde-rungspotenzial auf unterschiedliche Art und Weise er-schließen.

Neben den konventionellen „Benzinern“ sind heute bereitsOttomotoren im Einsatz, die mit Erdgas, Ethanol oderWasserstoff betrieben werden können. Die Technik hierfürist somit im Prinzip vorhanden; deutliche Verbesserungenwerden aber zukünftig noch erwartet. Die Einführungdieser Motorenkonzepte hängt auch von der Verfügbar-keit des jeweiligen Kraftstoffs ab. Mit der Einführungvon Erdgas- und/oder Wasserstofffahrzeugen muss derAufbau einer entsprechenden Tankstelleninfrastruktureinhergehen. Für Erdgas als Kraftstoff ist eine flächende-ckende Infrastruktur zzt. im Aufbau.

Dieselmotor

Der Dieselmotor wurde bereits in der Vergangenheit aufeinen günstigen Verbrauch hin optimiert und hat in dieserHinsicht einen relativ hohen Entwicklungsstand erreicht.Deutliche Effizienzsteigerungen konnten vor allem durch

die elektronische Direkteinspritzung erzielt werden, de-ren Entwicklung weitestgehend abgeschlossen ist. BeiDieselmotoren sind in naher Zukunft nur noch geringeKraftstoffeinsparungen durch weitere Optimierungenschon angewandter Technologien (z. B. Minimierung derMotorreibung, verbesserte Abgasrückführung) zu erwar-ten.

Mehr noch als bei Ottomotoren existiert bei der Ausle-gung von Dieselmotoren ein Zielkonflikt zwischen derSteigerung der Energieeffizienz und den zunehmendengesetzlichen Anforderungen zur Emissionsreduktion derLuftschadstoffe Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe,Stickoxide und Partikel.

Konvergenz von Otto- und Dieselmotor

Konventionelle Verbrennungsmotoren, gleich ob Ottooder Diesel, haben ein Grundproblem: Durch denBrennraum läuft eine Flammenfront, die diesen in rela-tiv heiße und kalte Bereiche aufteilt mit negativen Aus-wirkungen auf die Stickoxid- und Rußemissionen. EinZiel ist deshalb, ein homogenes Luft-Kraftstoff-Ge-misch an mehreren Stellen im Zylinder selbständig undgleichzeitig ohne Flammenfront und Druckwelle im Zy-linder zu entzünden und zu verbrennen. Damit wird derVorteil des homogenen Luft-Kraftstoff-Gemisches beiOttomotoren mit dem Selbstzündungsverhalten vonDieselmotoren verbunden. Dieses Verfahren wird homo-genisierte Verbrennung (Homogeneous CompressionCombustion Ignition, HCCI) genannt. Die Entwicklungdieser Technologie befindet sich gegenwärtig im Sta-dium von Prüfstandversuchen.

Wechselwirkungen zwischen CO2-Minderungs-maßnahmen und Schadstoffemissionen

Fahrzeugtechnische Maßnahmen, die der Reduktion vonKraftstoffverbrauch bzw. CO2-Emissionen dienen, kön-nen hinsichtlich der Emissionen von human- und ökotoxi-schen Schadstoffen kontraproduktiv sein. Umgekehrtkann die Reduktion von Schadstoffen (z. B. Partikelfilterbei Dieselfahrzeugen) zu erhöhtem Verbrauch und einerSteigerung der CO2-Emissionen führen. Eine Quantifizie-rung dieser Wechselwirkungen von CO2- und Schadstoff-minderungsmaßnahmen ist jedoch teilweise methodischschwierig. Hier besteht noch Forschungsbedarf.

Hybridfahrzeuge

Hybridfahrzeuge kombinieren mehrere Energiewandlerund Speichersysteme im Fahrzeug. Typischerweise han-delt es sich dabei um Verbrennungs- und Elektromotorenmit Kraftstofftank und Batterie. Die Verbrauchsminde-rung gegenüber konventionellen Fahrzeugen auf glei-chem Entwicklungsstand resultiert im Wesentlichen ausfolgenden Eigenschaften des Antriebsstranges bzw. derBetriebsweise:


– Rekuperation, d. h. teilweise Rückgewinnung der (ins-besondere im Stadtverkehr häufig anfallenden) Brems-energie,

– optimaler Betriebsbereich der Verbrennungsmotoren,d. h. Vermeidung der niedrigen Wirkungsgrade imTeillastbereich und Nutzung der höheren Wirkungs-grade im mittleren bis oberen Lastbereich,

– „downsizing“, d. h. kleinere Auslegung der Verbren-nungsmaschinen.

Die Schwachstellen des Hybridkonzepts können wie folgtcharakterisiert werden:

– Komplexität: Durch die größere Anzahl an Kompo-nenten ergeben sich höhere Kosten für Produktion undWartung sowie Verluste durch zusätzliche Energie-umwandlungen, die die Verbrauchsminderungen redu-zieren.

– Gewicht: Das zusätzliche Gewicht der hybridspezifi-schen Komponenten limitiert die Verbrauchsreduktiongegenüber monovalenten Fahrzeugen.

Insgesamt resultiert bei Hybridfahrzeugen damit einestarke Abhängigkeit der Effizienz vom Fahrprofil: Zwarergeben sich im Stadtverkehr vergleichsweise hohe Ein-sparungen. Außerorts sind die Effekte jedoch deutlichkleiner; ggf. können bei hohen Geschwindigkeiten sogarMehrverbräuche durch das Zusatzgewicht auftreten.

Dennoch ist klar, dass das Hybridkonzept bereits heutezur Emissionsminderung beitragen kann und noch erheb-liches Entwicklungspotenzial besitzt. Ein wichtiger zu-sätzlicher Vorteil aller Hybride besteht in der Möglich-keit, vollständig emissionsfrei zu fahren (limitiert durchdie Batteriekapazität), etwa in stark belasteten Gebietenwie z. B. im innerstädtischen Bereich.

Brennstoffzellenfahrzeuge

Brennstoffzellenfahrzeuge gelten als zukunftsweisendesFahrzeugkonzept. Sie befinden sich in der Entwicklungs-phase; Serienfahrzeuge existieren bislang nicht. In Bezugauf den eingesetzten Brennstoff können drei Konzepteunterschieden werden:

– Reinwasserstoff (gespeichert als Flüssig- oder Druck-wasserstoff),

– Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Brenngases anBord aus Methanol oder Kohlenwasserstoffen („on-board reforming“) und

– Direktumsetzung von Methanol in speziellen Brenn-stoffzellen.

Unter Effizienzaspekten ist Wasserstoff der Brennstoffder Wahl; problematisch sind allerdings die Speicherungan Bord und die fehlende H2-Infrastruktur. Wasserstoff-speicher sind deutlich schwerer und um ein Vielfachesteurer als Tanks für Methanol oder Benzin.

Entwicklungsbedarf besteht bei allen Komponenten, vorallem unter dem Aspekt der Kostensenkung. Die FuE vonBrennstoffzellen findet zum großen Teil im Bereich derMaterialwissenschaften (z. B. neue Membranmaterialienfür Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen) statt. Eine nen-nenswerte Marktdurchdringung von Brennstoffzellen-fahrzeugen wird – nachdem die Euphorie der 1990erJahre deutlich abgekühlt ist – gegenwärtig frühestens in15 bis 20 Jahren erwartet.

Technologische Potenziale für Verbrauchssenkung und Emissionsminderung

Um die technologischen Potenziale zur Verbrauchssen-kung, d. h. die Effekte fahrzeugseitiger Maßnahmen bes-ser illustrieren zu können, wurden Technologiepaketedefiniert und zu sechs Beispielkonfigurationen zusam-mengefasst, deren Minderungen quantifiziert wurden:

– Konventionell: Dies ist ein Fahrzeug, bei dem zusätz-lich zu einer deutlichen Verringerung der Fahrwider-stände (Gewicht, Roll-, Luftwiderstand) eine Palettevon antriebsseitigen Weiterentwicklungen eher kon-ventioneller Natur realisiert ist.

– Milder Hybrid: Dieses Fahrzeug wird von einemHybridmotor mit einem kleineren elektrischen Aggre-gat angetrieben.

– Vollhybrid: Dieser unterscheidet sich vom milden Hy-brid durch eine größere Dimensionierung des elektri-schen Antriebs.

– Konzept: Dies ist ein visionäres Fahrzeug, bei demeine extreme Reduktion der Fahrwiderstände mit opti-mierten Antrieben verknüpft wurde.

– Konzepthybrid: Bei diesem Fahrzeug kommt zusätz-lich ein Hybridantrieb zum Einsatz.

– H2-BZ: Dies ist ein Fahrzeug mit einer wasserstoffbe-triebenen Brennstoffzelle.

Das Ergebnis in nachfolgender Übersicht zeigt, dass sichschon bei der Ausschöpfung „konventioneller“ Maßnah-men beträchtliche Effizienzpotenziale erschließen lassen.Die größten Reduktionen unter den marktnahen Konfigu-rationen ergeben sich aber für Hybridkonzepte, dort be-sonders für Vollhybride. Für die Konzept-PKW undBrennstoffzellen-PKW ergeben sich deutlich niedrigereVerbräuche als für die konventionellen und Hybridneuzu-lassungen in 2020.

Der Einfluss, den die verschiedenen optimierten Techno-logiekonfigurationen auf den Gesamtverbrauch der Fahr-zeugflotte ausüben können, ist allerdings entscheidendvon deren Marktdurchdringung abhängig. Das heißt, dassfür deutlichere Reduktionen vor allem die hohen Poten-ziale noch eher visionärer Konzepte erforderlich sindund/oder eine wesentlich schnellere Marktdurchdringungrelativ ausgereifter Maßnahmen.


Alternative Kraftstoffe: ökologische und ökonomische Betrachtung

Derzeit werden international und national schwerpunktmä-ßig etwa zehn verschiedene alternative Kraftstoffe mit einerVielzahl möglicher Erzeugungswege in Kombination mitverschiedenen Antriebstechnologien (wie optimierte kon-ventionelle Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen)bezüglich ihrer potenziellen Beiträge zu einer nachhaltige-ren Mobilität diskutiert. Im Fokus der Diskussion liegen ne-ben den konventionellen marktgängigen Biokraftstoffen(Biodiesel, Ethanol aus Zucker/Stärke sowie Biogas) vor al-lem die Biokraftstoffe, die derzeit in der Entwicklungsphasesind (v. a. Biomass-to-Liquid(BtL)-Kraftstoffe, Ethanol ausHolz, Stroh o. Ä.) sowie Wasserstoff.

Konventionelle Biokraftstoffe

– Für die konventionellen Biokraftstoffe Biodiesel (inDeutschland vorwiegend aus Raps hergestellt), Bio-ethanol aus Getreide, Mais und Zuckerrüben sowieBiogas sind die Technologien zur Herstellung nahezuausgereift; Optimierungspotenziale bieten vor allemnoch die Reduzierung des Düngemitteleinsatzes, die Er-tragssteigerung je Hektar und die Verwertung der beider Kraftstoffherstellung anfallenden Koppelprodukte.

Datenlage: Die Energie- und Treibhausgasbilanzen unddie Kosten variieren in der Literatur sehr stark vor allemaufgrund der Annahmen zur landwirtschaftlichen Produk-tion und der Berücksichtigung der anfallenden Koppel-produkte. Es gibt nur wenige Veröffentlichungen, die dieHerstellung von Biogas als Kraftstoff bilanzieren. Jenachdem, ob als Rohstoff Reststoffe oder Anbaubiomasseverwendet wird, können Energie-, Treibhausgas- undKostenbilanz stark variieren.

Treibhausgasbilanz: Grundsätzlich gilt, dass die Treib-hausgasbilanzen von Rapsmethylester und Ethanol ausWeizen oder Zuckerrübe unter Berücksichtigung der di-rekten Verbrennung des Kraftstoffs im Vergleich mit denReferenzkraftstoffen Diesel und Benzin deutlich günsti-ger ausfallen, wenn die Koppelprodukte nutzbar sind. Beioptimierter Koppelproduktnutzung können die Treib-hausgasemissionen nochmals deutlich gemindert wer-den. Die Bilanz für Biogas aus Reststoffen ist trotz dereher dürftigen Datenlage als sehr günstig einzuschätzen.

Kosten: Die Herstellung von Biodiesel und Ethanol ist imVergleich zu fossilen Kraftstoffen deutlich kostenintensi-ver und auch 2010 voraussichtlich nicht unter 20 bis40 Euro/GJ zu realisieren. Biogas aus Reststoffen ist mitetwa 15 bis 34 Euro/GJ vergleichsweise günstiger. BeiEnergiepflanzen scheinen 2-Kulturen-Systeme (Feucht-gutlinien) besonders günstig abzuschneiden.

Biokraftstoffe in der Entwicklungsphase

Perspektivisch interessant sind vor allem Bioethanol ausholzartigen Ausgangsstoffen (Zellulose) und synthetischeKraftstoffe aus der Biomassevergasung (Biomass-to-Li-quid, BtL). Zwar ist in den nächsten zehn bis 15 Jahrennicht damit zu rechnen, dass es zu einer nennenswertenDurchdringung des Kraftstoffmarktes mit diesen syntheti-schen Kraftstoffen kommt. Sie bieten aber aufgrund desim Vergleich zu konventionellen Biokraftstoffen unspezi-fischen Ausgangsmaterials und der Möglichkeit, Pflanzenals Ganzes zu nutzen, erhebliche Potenziale für dieZukunft. Demonstrationsvorhaben zeigen, dass weitererverfahrenstechnischer Entwicklungsbedarf besteht, be-vor diese Route zur Kraftstoffbereitstellung wirtschaftlichbeschritten werden kann. Zu beachten ist, dass für die


Rohstoffbereitstellung eine wirtschaftlich und ökologischsinnvolle Biomasselogistik aufgebaut werden muss.

Datenlage: Es existieren kaum Veröffentlichungen zur Bi-lanzierung der Energie- und Treibhausgasemissionen fürdiese noch in der Entwicklungsphase befindlichen Bio-kraftstoffpfade.

Treibhausgasbilanz: Grundsätzlich ist auf Basis der vor-handenen Konzeptstudien und Demonstrationsvorhabenzu erwarten, dass sowohl der Energieverbrauch als auchdie Treibhausgasemissionen deutlich unter die der kon-ventionellen Biokraftstoffe gesenkt werden können.

Kosten: Die in den verschiedenen Veröffentlichungendargestellten Kosten variieren erheblich, sodass kein ein-heitliches Bild abzuleiten ist. Es wird aber allgemein er-wartet, dass die Kosten zukünftig deutlich sinken werden.Verschiedentlich werden Kosten von um die 9 Euro/GJim Jahr 2010 für möglich gehalten.

Wasserstoff

Die Herstellung von Wasserstoff als Kraftstoff in tiefkaltverflüssigter Form oder komprimiert gasförmig ist auf derBasis nahezu aller Primärenergieträger möglich. Die be-nötigten Technologien sind in den meisten Fällen bereitsentwickelt bzw. kommerziell verfügbar. Die Herstellungkann sowohl in zentralen Großanlagen als auch dezentralan den Tankstellen erfolgen.

Datenlage: Die Herstellungspfade von Wasserstoff sindhinsichtlich Energiebedarf und Treibhausgasemissionenvergleichsweise gut untersucht. Weitere Umweltwirkun-gen (z. B. Versauerungs- und Ozonbildungspotenzial)sind hingegen wenig bis überhaupt nicht untersucht wor-den. Die existierenden Kostendaten zu den einzelnenKraftstoffpfaden sind noch sehr wenig belastbar.

Treibhausgasbilanz: Die Treibhausgasbilanz von Wasser-stoff hängt entscheidend von der eingesetzten Primär-energie ab. Potenziale für CO2- und emissionsarme Kraft-stoffpfade zur Herstellung von Wasserstoff basieren vorallem auf erneuerbaren Energieträgern. Die (potenziellgroßen) Treibhausgasreduktionspotenziale bei der Dampf-reformierung von Erdgas und Vergasung von Kohle hän-gen von der technischen und wirtschaftlichen Realisier-barkeit der CO2-Abscheidung und Lagerung ab. Generellhat die Herstellung von tiefkalt verflüssigtem Wasser-stoff, die vor allem durch ökonomische Erwägungen ge-fördert wird, gegenüber der komprimierten Form unterKlimagesichtspunkten Nachteile durch die hohen energe-tischen Aufwendungen bei der Verflüssigung.

Kosten: Trotz aller Unsicherheiten weisen die nach demheutigen Stand des Wissens verfügbaren Daten höhere Kos-ten im Vergleich zu vielen Biokraftstoffen aus. Die kosten-günstigste Variante mit hohen Emissionsminderungspoten-zialen stellt die direkte Vergasung von Biomasse dar. DiePotenziale sind vergleichbar mit denen der elektrolytischenWasserstoffherstellung mit regenerativ erzeugtem Strom,die jedoch mit höheren Kosten verbunden ist.

Infrastrukturanforderungen: Für die Nutzung von Wasser-stoff als Kraftstoff ist eine wichtige Voraussetzung für dieDiffusion entsprechender Fahrzeuge ein flächendecken-

des Netz von Wasserstofftankstellen. Für die Lösung desProblems, ob zuerst das Tankstellenangebot geschaffenwerden muss, um die Nachfrage nach Wasserstoff anzu-kurbeln, oder ob die Nachfrage nach Wasserstoff das An-gebot an Tankstellen induzieren kann, gibt es aus heutigerSicht keinen Königsweg. Am ehesten könnte es sich inder Praxis wohl dadurch lösen lassen, dass durch ein zeit-lich eng verzahntes und den Marktphasen angepasstes In-vestitionsverhalten und Förderinstrumentarium ein je-weils marktfähiges Gleichgewicht erreicht wird. ImAllgemeinen wird davon ausgegangen, dass in der Pilot-und Einführungsphase Flottenbetreibern eine Schlüssel-rolle zukommen könnte.

Die Entwicklung einer Wasserstoffinfrastruktur wäre zumheutigen Zeitpunkt verfrüht, da einige Technologieent-scheidungen mit Schlüsselbedeutung noch nicht getroffensind bzw. getroffen werden können, z. B. die Art derSpeicherung von Wasserstoff im Fahrzeug. Daher sindeine verstärkte internationale Kooperation in Forschungund Entwicklung, die Weiterentwicklung von Infrastruk-turkonzepten sowie von Normen und Standards unver-zichtbar.

Emissionsminderungspotenziale Well-to-Wheels

Zur Quantifizierung der technologischen Emissionsmin-derungspotenziale des Verkehrssektors ist eine integrierteBetrachtung erforderlich, die die Potenziale bei der Kraft-stoffbereitstellung (Well-to-Tank, WtT) und diejenigenim Fahrzeug selbst (Tank-to-Wheels, TtW) zu einer Well-to-Wheels(WtW)-Perspektive zusammenführt. Im Ge-gensatz zur Literatur, in der diese Diskussion meist an-hand eines willkürlich gewählten Referenzfahrzeugs ge-führt wird, wird im vorliegenden Bericht der gesamteFahrzeugpark in den Bezugsjahren 2010 und 2020 abge-bildet.

WtW-Betrachtung 2010

Einige Ergebnisse der WtW-Betrachtung für das Jahr2010 zeigt die Übersicht, in der die Emissionen von CO2-Äquivalenten je gefahrenem Fahrzeugkilometer für eineReihe von Motor/Kraftstoffkombinationen dargestelltsind.

Es wird deutlich, dass aufgrund der im Trend unterstelltenEffizienzmaßnahmen die Treibhausgasemissionen derkonventionell angetriebenen PKW verglichen mit demBasisjahr 2004 um etwa 14 Prozent abnehmen. Wie be-reits erwähnt, zeigt sich auch die starke Abhängigkeit derTreibhausgasemissionen von Biokraftstoffen von der An-rechnung von Gutschriften in deren Vorketten. Besondersauffällig ist dies im Falle von Biodiesel (Rapsmethylester,RME), dessen Minderungspotenzial je nach Nutzung derKoppelprodukte gegenüber der Nutzung von fossilemDieselkraftstoff zwischen 20 und 80 Prozent liegen kann.Insgesamt zeigt sich, dass auch die konventionellen Bio-kraftstoffe (RME und Bioethanol auf Basis von Weizen-körnern oder Zuckerrüben) in jedem Fall einen Vorteilgegenüber den fossilen Kraftstoffen bezüglich der Treib-hausgasemissionen aufweisen.


Unter Aspekten der Treibhausgasminderung sehr interes-sant erscheint in diesem Fall Biogas, das aus Gülle, einerMischung von Gülle und Mais oder aber auch aus Bioab-fall oder Feuchtgut (2-Kulturen-Systeme) hergestellt wer-den kann. Gegenüber Erdgas fossilen Ursprungs kannz. B. aus Bioabfall hergestelltes methanreiches Gas dieTreibhausgasemissionen um rund 90 Prozent mindern.

WtW-Betrachtung 2020

Unter den hier betrachteten Rahmenbedingungen und An-nahmen zur technologischen Entwicklung resultiert eineMinderung der Treibhausgasemissionen allein durchEffizienzverbesserung des durchschnittlichen PKWs imJahr 2020 bezogen auf das Basisjahr 2004 von etwa25 Prozent. Bei Einsatz eines auf minimalen Verbrauchhin optimierten Konzepthybrid-PKWs kann die Minde-rung der Treibhausgasemissionen um weitere 25 Prozentgesteigert werden.

Aufgrund von Lernkurveneffekten bei der Herstellungvon Biokraftstoffen sind auch die Treibhausgasemissio-nen (WtW) bei Nutzung von konventionellen Biokraft-stoffen im Jahr 2020 niedriger als im Jahr 2010. Beson-ders günstig schneiden die Biokraftstoffe der sog.„zweiten Generation“ ab, die sich momentan noch in derEntwicklungsphase befinden, 2020 aber voraussichtlicheinen Beitrag zum Kraftstoffmarkt in Deutschland leistenwerden. Mit diesen Kraftstoffen sind Minderungen derTreibhausgasemissionen von über 80 Prozent gegenüberden fossilen Energieträgern möglich. Bei Anrechnungvon Koppelprodukten, z. B. dem Stromüberschuss bei der

Herstellung von FT-Diesel, sind in einigen Fällen sogarnegative Treibhausgasemissionen möglich. Auch im Jahr2020 erscheinen verschiedene Herstellungspfade vonBiogas mit Treibhausgasminderungen von 65 bis 90 Pro-zent gegenüber Erdgas interessant.

Die WtW-Bilanzierung für wasserstoffbetriebene Brenn-stoffzellenfahrzeuge hängt entscheidend von der Her-kunft des Wasserstoffs ab. Es zeigt sich, dass – aufgrundder hohen Emissionen in der Kraftstoffvorkette – aus Erd-gas bereitgestellter Wasserstoff keinen signifikantenTreibhausgasvorteil gegenüber den herkömmlichen fossi-len Kraftstoffen aufweist. Wird Wasserstoff über Elektro-lyse auf der Basis des europäischen Strommixes erzeugtund dann in Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt, sofällt die Bilanz gegenüber der Nutzung von fossilenKraftstoffen und konventionellen Verbrennungsmotoreneindeutig negativ aus. Wird der Wasserstoff dagegen ausregenerativem Strom per Elektrolyse hergestellt, so hat ervergleichsweise niedrige Treibhausgasemissionen. Hierist jedoch zu beachten, wie weiter unten ausgeführt, dassdie Nutzung von regenerativ erzeugtem Strom zum An-trieb von Fahrzeugen in Konkurrenz zum stationären Sek-tor steht.

Falls die CO2-Abscheidung technisch so weit optimiertwerden kann, dass sie auch unter ökonomischen Ge-sichtspunkten konkurrenzfähig ist, und ausreichend Spei-cherkapazitäten für die Deponierung zur Verfügung ste-hen, könnten auch die Wasserstoffpfade „Reformierungvon Erdgas“ und „Kohlevergasung“ für die Erreichung


von Klimaschutzzielen im Verkehrsbereich interessantwerden.

Biokraftstoffe – Mengenpotenzial und Flächenbedarf

Neben der technologischen Einsatzreife, den spezifischenEmissionsminderungspotenzialen und den Kosten vonBiokraftstoffen ist die Frage, welche Menge von Bio-kraftstoffen auf der vorhandenen Fläche hergestellt wer-den kann, zur Gesamtbewertung ihrer Relevanz für dieSubstitution fossiler Kraftstoffe und das Erreichen vonKlimaschutzzielen von maßgeblicher Bedeutung.

Ausgehend von Grundannahmen zum landwirtschaftli-chen Ertrag und Wirkungsgraden der einzelnen Herstel-lungsverfahren einschließlich Steigerungen aufgrund vonLernkurveneffekten werden in einigen Szenarien die Flä-chenbedarfe berechnet, die sich bei der Substitution einerbestimmten Menge fossiler Kraftstoffe ergeben.

Eine Maximalbetrachtung verdeutlicht, dass eine Flächevon über 18 Mio. ha benötigt würde, um den gesamtenKraftstoffbedarf des PKW-Sektors 2010 durch konventio-nelle Biokraftstoffe (RME, Bioethanol aus Weizen) zudecken. Dies ist offensichtlich durch heimische Produk-tion nicht zu realisieren. Als unter umweltpolitischenRestriktionen maximal verfügbare Anbaufläche für Ener-giepflanzen in Deutschland im Jahr 2010 werden in derLiteratur etwa 1,6 Mio. ha angegeben.

Der Flächenbedarf, um das vorläufige EU-Ziel von10 Prozent Biokraftstoffanteil im Jahr 2020 zu realisie-ren, läge beim Einsatz von RME und Bioethanol auf Wei-zenbasis bei 1,6 Mio. ha. Damit wären Treibhausgasmin-derungen von etwa 7 Mio. t/a verbunden. Würde das EU-Ziel durch Biokraftstoffe der sog. zweiten Generationrealisiert, betrüge der Flächenbedarf zur Substitution vonDieselkraftstoff 1,1 Mio. ha, wenn BtL aus Holz vonKurzumtriebsplantagen zum Einsatz käme. Der Flächen-bedarf von Bioethanol aus Lignozellulose kann hier nichtquantifiziert werden, da die notwendigen Daten nicht zurVerfügung stehen. Die Treibhausgasminderungen würdensich auf etwa 12,3 Mio. t/a belaufen.

Erweiterung der Ressourcenbasis durch Importe

Aus den Analysen zu den Mengenpotenzialen von Bio-kraftstoffen wird klar, dass bei anspruchsvollen Mengen-zielen der resultierende Flächenbedarf beträchtlich ist.Somit erscheint die Option interessant, neben den heimi-schen Potenzialen zur Bereitstellung von Biomasse fürdie energetische Nutzung auch exogene Potenziale durchImporte von Bioenergieträgern (Brenn- und Kraftstoffe)zu nutzen.

In Europa liegen beispielsweise erhebliche und bislangungenutzte Potenziale in Polen und Rumänien. Noch we-sentlich umfangreicher erscheinen die Importpotenzialeaus Schwellen- und Entwicklungsländern. Die globalenBioenergiepotenziale liegen aufgrund der klimatischenBedingungen und der Flächenverfügbarkeit zu einem er-heblichen Anteil – mindestens 50 Prozent – in heutigenSchwellen- und Entwicklungsländern.

Unter Nachhaltigkeitsaspekten ist dabei wesentlich, dassmögliche Exporte von Biokraftstoffen nicht zu Nachtei-len für die Umwelt (z. B. Urwaldrodung, Umwandlungvon extensiven Flächen zu Bioenergieplantagen) oder so-zialen Problemen (z. B. Enteignung oder Vertreibung)führen und die Nahrungsmittelsicherheit nicht nachteiligbeeinflusst wird.

Erste Studienergebnisse z. B. der Welternährungsorgani-sation (FAO) weisen in die Richtung, dass kein direkterZusammenhang zwischen möglichen Bioenergieimportenaus Entwicklungsländern und der Ernährungssicherheitbesteht. Wünschenswert wäre allerdings die Entwicklungvon verbindlichen Kriterien für die „Nachhaltigkeit“ vonBiokraftstoffexporten aus Entwicklungsländern.

Nutzungskonkurrenzen

In Studien zur Nutzung von Biokraftstoffen erfolgenPotenzialbetrachtungen oft in der Art, dass 100 Prozentder verfügbaren Biomasse dem Kraftstoffsektor zugeord-net werden. Bei einer solchen Vorgehensweise werdenNutzungskonkurrenzen außer Acht gelassen, die auf ver-schiedenen Ebenen wirksam sind. Nutzungskonkurrenzensind geprägt durch Zielkonflikte und z. T. sich widerspre-chende Restriktionen einerseits und durch das Verhältniszwischen – begrenzten – Ressourcen (Potenzialen) undNachfrage andererseits.

Nutzungszwecke von Flächen

Eine grundlegende Konkurrenzsituation besteht darin,dass unterschiedliche Nutzungsformen – z. B. Land- undForstwirtschaft, Siedlung und Verkehr sowie Natur- undLandschaftsschutz bzw. Erholung – um die vorhandeneFläche konkurrieren. Kommen neue Nutzungsansprüche– wie der Anbau von Energiepflanzen für Biokraftstoffe –hinzu oder verändern sich die Nutzungsmuster, könnensich die Nutzungskonkurrenzen verschärfen. Die Bestim-mung der Fläche, die für den Biomasseanbau zur Verfü-gung steht, ist damit methodisch insofern schwierig, alsAbwägungen über die Priorität der verschiedenen Nut-zungsansprüche erfolgen müssen (z. B. Biomasse vs. Na-turschutz).

Mobil oder stationär?

Eine weitere fundamentale Konkurrenzsituation liegt inder Frage begründet, welcher Nutzung die gewonneneBiomasse bzw. der erzeugte Strom zugeführt werden soll:Ist die Nutzung im Verkehrsbereich oder die im stationä-ren Sektor zu bevorzugen? Geeignete Kriterien zur um-weltökonomischen Bewertung sind hier die erzielbarenCO2-Minderungen und die Vermeidungskosten.

Unbestritten ist, dass die rohstoffliche Nutzung von Bio-masse prioritär sein sollte, da sie in der Nutzungskette derStoffe quasi vorgeschaltet werden kann. Vorausgesetzt,dass die Materialien nach der stofflichen Nutzungsphasein logistisch unaufwendiger Form erfasst und gesammeltwerden können, sind sie daran anschließend energetischbzw. als Kraftstoff nutzbar.


Bei der Bewertung, ob die mobile oder stationäre Nut-zung (also z. B. Umwandlung von Holz zu BtL-Dieseloder Verbrennung von Holzpellets zur Wärme- undStromerzeugung) zu bevorzugen ist, kommen die meistenaktuellen Studien in der Tendenz zum Ergebnis, dass diestationäre Nutzung unter dem Blick der Treibhausgasver-meidungskosten effizienter ist als die Biomassenutzungim mobilen Sektor. Ebenso wird die Einspeisung erneuer-baren Stroms in das Netz als effizienter eingeschätzt alsdie Herstellung von Wasserstoff via Elektrolyse für denmobilen Einsatz. Allerdings kann eine belastbare Aus-sage zu den zukünftigen Treibhausgasvermeidungskostendurch „stationäre“ oder „mobile“ Nutzung ohne eine de-taillierte Modellierung konsistenter Szenarien mit ent-sprechenden Mengengerüsten, Kostenentwicklungen undBerücksichtigung von Sättigungseffekten nicht getroffenwerden.

Prioritärer Untersuchungsbedarf für die Technikfolgenabschätzung

Aus dem in diesem Bericht herausgearbeiteten Gesamt-überblick über den gegenwärtigen Wissens- und Diskus-sionsstand in den Themenbereichen Verkehrsträger undAntriebstechnologien sowie Kraftstoffe wurde eine Reihevon untersuchungsbedürftigen Fragestellungen identifi-ziert, die nach Einschätzung des TAB besondere Auf-merksamkeit verdienen, da sie einerseits für die Realisie-rung von Emissionsminderungen im Verkehrsbereichzentrale Bedeutung besitzen und andererseits erheblicheForschungslücken in diesen Feldern zu konstatieren sind.Prioritärer Untersuchungsbedarf wird auf folgenden Ge-bieten gesehen:

Verkehrsträger und Antriebstechnologien

– Potenziale zur Emissionsminderung der Verkehrsträ-ger Schiene, Wasser, Luft

– Problembereich Güterverkehr – technologische Poten-ziale

Kraftstoffe

– Biokraftstoffe der sog. zweiten Generation (Well-to-Wheels-Analysen)

– CO2-Abscheidung und -Lagerung bei der Herstellungvon Kraftstoffen

– Importe von Biokraftstoffen

– Globale Biomassepotenziale und Nutzungskonkurren-zen

– Einführungsstrategien für alternative Kraftstoffe

I. Einleitung

Der Verkehrsbereich besitzt eine enorme ökonomischeund ökologische Bedeutung. Einerseits nimmt er eineSchlüsselstellung für Handel und Wirtschaft ein und istselbst ein bedeutender Wirtschaftssektor. Zudem sindMobilität und Verkehr nicht wegzudenkende Vorausset-

zungen für die Lebensstile in unserer hochindustrialisier-ten und technisierten Gesellschaft.

Andererseits gehen vom Verkehrsbereich erhebliche Um-weltwirkungen aus: Bei den Emissionen sowohl vonTreibhausgasen als auch von Luftschadstoffen spieltDeutschlands Verkehrssektor eine gewichtige Rolle. Miteinem Anteil von 20 Prozent (Bezugsjahr 2002) liegt erbei den gesamten CO2-Emissionen an zweiter Stelle hin-ter dem Kraftwerkssektor (Abbildung 1). Es ist der ein-zige Sektor, dessen CO2-Emissionen in der Dekade ab1990 noch gestiegen sind. Erst in den letzten Jahren istein geringfügiger Rückgang eingetreten.

Auch bei den Luftschadstoffen ist der Verkehr ein we-sentlicher Verursacher von Emissionen. So beträgt seinAnteil an den Gesamtemissionen bei Stickoxiden (NOx)über 50 Prozent, bei Kohlenmonoxid 46 Prozent, beiStaub immerhin 17 Prozent. Lediglich bei Schwefeldio-xid (SO2) ist der Anteil des Verkehrs mit weniger als1 Prozent marginal (BMWA 2005). Diese Situationkönnte sich in Zukunft weiter verschärfen, da prognosti-ziert wird, dass die Verkehrsleistungen in Deutschland biszum Jahr 2020 im Trend erheblich wachsen werden: imPersonenverkehr um 28 Prozent und besonders stark imGüterverkehr mit einer Steigerung von 66 Prozent (je-weils bezogen auf 1997). Für die CO2-Emissionen desmotorisierten Verkehrs würde dies eine Steigerung um13 Prozent bedeuten (TAB 2002).

Darüber hinaus ist der Verkehrsbereich in hohem Maßeabhängig vom absehbar knapp werdenden EnergieträgerErdöl, dessen weltweit größte Reserven sich in politischhöchst instabilen Regionen befinden.

Ausgehend von dieser Bestandsaufnahme wird klar, dassdem Verkehrsbereich zukünftig eine zunehmend wichtigeRolle in der Energie- und Umweltpolitik zukommt, wennman das Erreichen von Klimaschutz- und Luftreinhal-tungszielen ernsthaft anstrebt. Nennenswerte Lösungsbei-träge werden von technologischen Weiterentwicklungenim Bereich der Antriebssysteme und Verkehrsträger undinsbesondere von der Einführung alternativer Kraftstoffein den Verkehrssektor erhofft.

Vor diesem Hintergrund hat der Ausschuss für Bildung,Forschung und Technikfolgenabschätzung im Oktober2004 beschlossen, das TAB im Rahmen einer Vorstudiemit der Untersuchung der technischen Möglichkeiten füreinen CO2- und schadstoffarmen Verkehr zu beauftragen.

Mit dieser Fragestellung hat sich in jüngster Zeit eine au-ßerordentlich große Anzahl von Forschungsvorhaben, Pi-lotprojekten und anderen Aktivitäten beschäftigt, die zuden unterschiedlichsten Ergebnissen gekommen sind. Ins-gesamt lässt sich festhalten, dass das Themenfeld auf-grund der Vielzahl und Heterogenität der aktuellenProjekte durch eine enorme Unübersichtlichkeit charakte-risiert ist. Ziel des TAB-Projekts ist es daher, einen ak-tuellen, umfassenden und strukturierten Überblick überden gegenwärtigen Stand des Wissens und der Diskussionauf der Basis einer Analyse der relevanten verfügbarenPublikationen zu geben.


A b b i l d u n g 1

CO2-Emissionen in Deutschland nach Sektoren

Quelle: eigene Darstellung, Daten aus BMWA 2005

Der Bericht ist folgendermaßen aufgebaut: In Kapitel IIwerden Zielsetzung und methodisches Vorgehen erläutert.Kapitel III beschäftigt sich mit den Effizienz- und Emis-sionsminderungspotenzialen der Verkehrsträger (Straße,Schiene, Wasser, Luft). In Kapitel IV werden Antriebs-technologien und -systeme im Hinblick auf technologi-sche Weiterentwicklungen für verringerte Treibhausgase-missionen (Tank-to-Wheels) untersucht. Kraftstoffe undEnergieträger und deren Herstellungspfade (Well-to-Tank) sind der Gegenstand von Kapitel V. In Kapitel VIwerden die Emissionsminderungspotenziale integriert(Well-to-Wheels) betrachtet. Es folgt in Kapitel VII eineUntersuchung des Mengenpotenzials bzw. des Flächenbe-darfs für Biokraftstoffe in Deutschland. In Kapitel VIIIwerden Importe von Bioenergieträgern und ihre vielfälti-gen Implikationen diskutiert. Nutzungskonkurrenzen(also z. B. mobiler vs. stationärer Sektor) werden inKapitel IX beleuchtet. In Kapitel X werden die Infra-strukturanforderungen für alternative (v. a. gasförmige)Kraftstoffe dargelegt. In Kapitel XI wird der Forschungs-und Förderungsbedarf für neue bzw. weiterentwickelteTechnologien angesprochen, wie er nach Einschätzungdes TAB besteht. Aus den Ergebnissen der vorstehendenKapitel wird zum Abschluss in Kapitel XII der Bedarf anweiter gehenden Untersuchungen für die Technikfolgen-abschätzung abgeleitet.

Während die Kapitel III bis V sowie VIII bis X einenstrukturierten Überblick über den Stand der Fachdiskus-sion auf der Grundlage einer intensiven Analyse der ver-

fügbaren Literatur bieten, gehen vor allem die Kapitel VI(WtW-Analysen) und VII (Mengenpotenzial für Biokraft-stoffe), für die eigene Simulationen und Berechnungenmithilfe der Analysetools TREMOD und GEMIS durch-geführt wurden, über den publizierten Wissensstand hi-naus.

Der vorliegende Bericht stützt sich wesentlich auf die imRahmen dieses Projekts vergebenen Gutachten:

– „Perspektiven eines CO2- und emissionsarmen Ver-kehrs – Arbeitsteil: Verkehrsträger und Antriebs-technologien“ des IFEU (Institut für Energie undUmweltforschung GmbH) Heidelberg, Autoren:Dr. U. Höpfner, H. Helms, U. Lambrecht, Dr. A. Patyk,C. Reuter

– „Perspektiven eines CO2- und emissionsarmen Ver-kehrs – Arbeitsteil: Kraftstoffe und Infrastruktur“ desÖko-Instituts e.V., Berlin, Autoren: Dr. W. Zimmer,C. Hochfeld, U. Fritsche, W. Jenseit, M. Schmied

– „Potenziale zur Minderung von Treibhausgas- undSchadstoffemissionen: Integrierte Betrachtung vonKraftstoffen und Antrieben“, erstellt durch die Arbeitsge-meinschaft Öko-Institut/IFEU, Autoren: Dr. W. Zimmer,U. Fritsche, C. Hochfeld, Dr. U. Höpfner, W. Knörr,Dr. A. Patyk

Die Verantwortung für die Auswahl und Strukturierungder darin enthaltenen Informationen sowie ihre Zusam-menführung mit weiteren Quellen liegt bei den Autoren


des vorliegenden Berichts. Den Gutachtern sei an dieserStelle nochmals ausdrücklich für die Ergebnisse ihrer Ar-beit, die gute Zusammenarbeit und die ausgeprägte Be-reitschaft zu inhaltlichen Diskussionen gedankt.

Ein herzlicher Dank geht an dieser Stelle auch an die Her-ren Dieter Bockey (Union zur Förderung von Oel- undProteinpflanzen e.V., UFOP), Dr. Axel Friedrich (Um-weltbundesamt, UBA), Andreas Gruber und ChristianGruber (MAN), Prof. Dr.-Ing. Bernd Höhlein, AlbertKobbe (BGW – Bundesverband der deutschen Gas- undWasserwirtschaft e.V.), Dr. Joachim Nitsch (DeutschesZentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR), Jaco Reijerkerk(Linde AG), Patrick Schnell (Total Deutschland GmbH),Peter Schrum (Bundesverband Biogene Kraftstoffe e.V.,BBK), Thomas Siegmund (Bundesinitiative BioEnergie,BBE) und Dr. Hans Weidner (Adam Opel AG), die imRahmen eines Reviewprozesses die Gutachten kritischgegengelesen und mit ihren Anmerkungen und Anregun-gen wertvollen Input für die Erstellung dieses Berichtsgeliefert haben.

II. Zielsetzung und methodisches Vorgehen

Der Themenbereich „emissionsarmer Verkehr“ steht inden letzten Jahren im Zentrum von vielfältigen und inten-siven Forschungsanstrengungen der Technikbewertung,Ökobilanzen und Lebenszyklusanalysen. Der Umfang derverfügbaren Literatur und die Erscheinungsfrequenz vonneuen Publikationen sind beachtlich. Auf der anderenSeite sind die verschiedenen Ergebnisse aufgrund von un-terschiedlichen Schwerpunktsetzungen, divergierendenGrundannahmen und methodischen Differenzen teilweiseschwer vergleichbar. Es lässt sich daher konstatieren, dassdas Themenfeld aufgrund der Vielzahl und Heterogenitätder aktuellen Projekte und Publikationen durch eineenorme Unübersichtlichkeit charakterisiert ist.

Ziel des TAB-Projekts war es daher, einen aktuellen, um-fassenden und strukturierten Überblick über den gegen-wärtigen Stand des Wissens und der Diskussion zu geben.Zu diesem Zweck sollten

– alle relevanten Studien identifiziert, gesichtet undstrukturiert werden, in denen das Themenfeld „CO2-und emissionsarmer Verkehr“ behandelt wurde,

– eine Charakterisierung der Studien hinsichtlich ihrerSchwerpunktsetzung, Methodik etc. vorgenommenwerden, sowie

– eine synoptische Darstellung und vergleichende Ana-lyse der verschiedenen Annahmen und Ergebnisse er-stellt werden.

Diese Schritte wurden zunächst jeweils getrennt für dieBereiche „Verkehrsträger und Antriebstechnologien“(Tank-to-Wheels, TtW) und „Kraftstoffe und Energieträ-ger“ (Well-to-Tank, WtT) durchgeführt, um technologi-sche Einzelpotenziale beleuchten und diskutieren zu kön-nen. Im Anschluss wurden die WtT- und TtW-Ergebnissein eine integrierte Well-to-Wheels(WtW)-Betrachtungzusammengeführt.

Abgrenzung des Untersuchungsgegenstandes

Inhaltliche Abgrenzung

In diesem Bericht stehen die Analyse und Bewertung vonAntriebstechnologien und Kraftstoffen bzw. Energieträ-gern im Hinblick auf ihre Potenziale zur Emissionsmin-derung im Mittelpunkt. Diese technologiezentrierte Per-spektive impliziert, dass beispielsweise weder veränderteVerhaltensweisen und Lebensstile oder die Möglichkeitender Siedlungs- und Verkehrsplanung und ihre Wirkungenauf die Verkehrsnachfrage noch politische und rechtlicheRahmenbedingungen sowie Instrumente und Maßnahmenzur CO2-Reduktion im Verkehr (s. hierzu z. B. TAB 2002u. UBA 2003a) Gegenstand der Untersuchungen sind.

Des Weiteren konzentriert sich die Darstellung auf dieNutzungsphase der Fahrzeuge. Das heißt, dass der Res-sourcenverbrauch und die Emissionen bei Produktion undNachnutzung (Recycling, Entsorgung) der Fahrzeuge imRahmen dieses Berichts nicht behandelt werden. Schließ-lich liegt der Schwerpunkt der Analysen auf dem BereichStraßenverkehr. Dies ergab sich zum einen aus der Litera-turauswertung, da für die anderen Verkehrsträger (Bahn,Schiff, Flugzeug) technologieübergreifende Vergleichs-studien praktisch nicht vorliegen. Zum anderen begründetsich dies aus der dominierenden Rolle, die der Straßen-verkehr bei der Emission von Treibhausgasen und Luft-schadstoffen einnimmt.

Regionaler und zeitlicher Bezug

Der Fokus der Untersuchungen liegt auf Deutschland mitden hier geltenden Rahmenbedingungen und Vorausset-zungen. Betrachtet werden ausschließlich Antriebstech-nologien und alternative Kraftstoffpfade, die für dendeutschen Markt von Relevanz sind. Da sowohl die Fahr-zeugindustrie als auch die Kraftstoffbereitstellung inter-national organisiert sind, war jedoch an den entsprechen-den Stellen der „Blick über den Tellerrand“ sinnvoll. Sowird z. B. die mögliche Rolle von Importen alternativerKraftstoffe thematisiert.

Bei der Literaturanalyse wurde jeweils qualitativ heraus-gearbeitet, wie sich die unterschiedlichen regionalenSchwerpunktsetzungen (Europa, USA) mit entsprechenddifferierenden Grundannahmen in den Ergebnissen be-merkbar machen. Der Versuch, die Studien quantitativ zuvergleichen, musste dagegen wegen der Heterogenitätund – teilweisen – Intransparenz der zugrunde gelegtenAnnahmen leider aufgegeben werden.

Der zeitliche Rahmen orientiert sich an den verfügbarenStudien (s.u.). Der heutige Stand der Technik wird mitBezug auf das Basisjahr 2004 diskutiert. Daneben werdenkurzfristig umsetzbare technologische Maßnahmen– markiert durch das Zieljahr 2010 – und mittelfristig ver-fügbare Potenziale (2020 und später) analysiert. Es wer-den also z. B. nur Kraftstoffe betrachtet, deren Herstel-lung und Distribution bis 2020 so weit technischentwickelt sind bzw. sein können, dass sie das Pilotsta-dium überschritten haben und für einen breiteren Einsatzzur Verfügung stehen werden.


Analyseparameter

Um die Perspektiven eines CO2- und emissionsarmenVerkehrs aufzeigen zu können, werden folgende Analyse-parameter verwendet:

Fossiler Energieverbrauch: Der Verbrauch der Energie-ressourcen kann durch einen Indikator, der den Energie-aufwand zur Bereitstellung und Nutzung eines Produktsbeschreibt, dargestellt werden. Als wesentlicher Parame-ter wird hier der fossile Energiebedarf betrachtet. VieleStudien beziehen sich auf den gesamten Primärenergie-verbrauch, der je nach Verfahrenstechnik und Verwen-dung der Koppelprodukte auch regenerative Energien mitbeinhalten kann. Die Ergebnisse dieser Studien werdenzwar textlich erwähnt, jedoch nicht in die tabellarischenÜbersichten aufgenommen.

Treibhausgasemissionen: Der Leitindikator bei der Be-wertung der Umwelteigenschaften ist der Ausstoß anTreibhausgasen (bilanziert als Kohlendioxidäquivalente).Darin enthalten sind neben Kohlendioxid- vor allem dieMethan- und Lachgasemissionen, deren treibhausrele-vante Wirkung entsprechend ihrem sogenannten „globalwarming potential“ (GWP) berücksichtigt wird.

Weitere Umweltwirkungen: Als weitere Umweltauswir-kungen werden die Luftschadstoffemissionen betrachtet.Die Kraftstoffvorketten werden damit hinsichtlich derWirkungskategorien Versauerung, Eutrophierung, Ozon-abbau und Ozonbildungspotenzial ausgewertet. Für dieParameter Öko- und Humantoxizität ist die Fahrzeugnut-zung maßgeblich, v. a. bei Stickoxid- und Partikelemis-sionen. Diese konnten aus methodischen Gründen imRahmen dieses Berichts nicht in voller Breite untersuchtwerden, werden aber im Hinblick auf Wechselwirkungenund Zielkonflikte zwischen CO2-Minderungsmaßnah-men und Schadstoffemissionen diskutiert.

Kosten: Der Einbezug der Kostenseite neben den Um-weltauswirkungen ist sinnvoll, da nur so die ökologischund ökonomisch sinnvollsten Technologieoptionen (z. B.Kraftstoffpfade) identifiziert werden können. Angaben zuKosten variieren jedoch in der Literatur teilweise erheb-lich aufgrund unterschiedlicher Rohstoffpreise, betrachte-ter Verfahren und anderer zum Teil spekulativer Annah-men. Die Literaturauswertung im Rahmen dieser Studiezeigt die Bandbreiten der derzeit diskutierten Kosten auf.

Methodisches Vorgehen

Zunächst wurde die umfangreiche verfügbare Literatursystematisch gesichtet und ausgewertet. Im Anschluss da-ran wurde eine Anzahl technologieübergreifender Ver-gleichsstudien aufgrund ihrer grundlegenden Bedeutungund ihres „impact“ auf die aktuelle wissenschaftliche Dis-kussion des Themengebiets ausgewählt. Dies sind für denBereich Verkehrsträger und Antriebstechnologien:

– Argonne 2002, CARB 2004, DoE 2000, GM 2002,GM 2005, IFEU 2003a, IFEU 2005b, Kolke 2004,MIT 2003b, NESCCAF 2004, OECD/IEA 2005,RAND Europe et al. 2003, Ricardo 2003

Und für den Bereich Kraftstoffe und Energieträger:

– CONCAWE 2003 sowie die späteren Aktualisierun-gen, IFEU 2004b, Kraftstoffmatrix 2004, Öko-Institut2004b, VIEWLS 2005

Einen Überblick über die in der herangezogenen Basis-literatur untersuchten Schwerpunkte gibt Tabelle 1. EineKurzcharakterisierung der Publikationen findet sich inAnhang 3.

Diese Publikationen wurden detailliert vergleichend aus-gewertet und punktuell durch Ergebnisse aus Veröffentli-chungen zu Einzeltechnologien angereichert. Die Ergeb-nisse dieser Literaturauswertung haben sich vor allem inden Kapiteln III bis V niedergeschlagen.

Berechnung von WtW-Szenarien

Für eine Gesamtbewertung der Potenziale zur Kraftstoff-einsparung und Emissionsminderung ist eine Zusammen-führung der WtT- und TtW-Perspektiven in eine inte-grierte Betrachtung Well-to-Wheels (WtW) erforderlich.Hierfür wurden, über eine reine Literaturanalyse hinaus-gehend, Szenarien entwickelt und quantitative Berech-nungen auf der Basis der Datenbanken bzw. Software-tools TREMOD 4.0 (IFEU 2005c) und GEMIS 4.3durchgeführt.

Review

Da in diesem sehr aktiv beforschten Feld die veröffent-lichte Literatur möglicherweise den aktuellen Stand derDiskussion nicht adäquat widerspiegelt, wurde aktuellesExpertenwissen aus der Industrie, Verbänden und wissen-schaftlichen Einrichtungen einbezogen. Zu diesemZweck und mit dem Ziel, die Ergebnisse der im Rahmendieses TAB-Projekts in Auftrag gegebenen Gutachten(IFEU 2005a, Öko-Institut 2005a, Öko-Institut/IFEU2006) zu verifizieren und zu validieren, wurde eine Reihevon renommierten Experten eingeladen, an einem Review-prozess mitzuwirken. Aktiv teilgenommen haben:

– Dieter Bockey (Union zur Förderung von Oel- undProteinpflanzen e.V., UFOP)

– Dr. Axel Friedrich (Umweltbundesamt, UBA)

– Andreas Gruber und Christian Gruber (MAN)

– Prof. Dr.-Ing. Bernd Höhlein

– Albert Kobbe (Bundesverband der deutschen Gas- undWasserwirtschaft e.V., BGW)

– Dr. Joachim Nitsch (Deutsches Zentrum für Luft- undRaumfahrt, DLR)

– Jaco Reijerkerk (Linde AG)

– Patrick Schnell (Total Deutschland GmbH)

– Peter Schrum (Bundesverband Biogene Kraftstoffee.V., BBK)

– Thomas Siegmund (Bundesinitiative BioEnergie,BBE)

– Dr. Hans Weidner (Adam Opel AG)


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III. Effizienz- und Emissionsminderungs-potenziale der Verkehrsträger

Die gängigen Verkehrsträger – Straße, Schiene, Wasserund Luft – haben aufgrund ihrer jeweiligen Eigenheitensehr unterschiedliche technologische Potenziale zurEmissionsminderung und zur Steigerung der Effizienzdes Kraftstoff- bzw. Energieeinsatzes. Die Einsatzmög-lichkeiten bestimmter Technologien, deren Umsetzungs-reife und Marktpotenziale determinieren diese Potenzialeweitgehend.

Selbstverständlich gibt es beträchtliche Unterschiede zwi-schen den Verkehrsträgern auch bei den aktuellen Emis-sionsfaktoren (z. B. CO2-Emissionen pro Personen-kilometer). Daher besteht eine mögliche Strategie zurEmissionsminderung in der Veränderung der Zusammen-setzung der Verkehrsleistung („Modal Split“) weg von in-effizienteren Verkehrssystemen (Straßenverkehr, Flug-zeug) hin zu effizienteren Verkehrssystemen (Bahn,Schiff). Aufgrund der hier vorliegenden Schwerpunktset-zung auf technologische Potenziale, kann auf diese Dis-kussion aber nicht näher eingegangen werden. Die fol-genden Ausführungen basieren wesentlich auf demGutachten IFEU (2005a).

Im Folgenden wird dem motorisierten Straßenverkehrgrößere Aufmerksamkeit gewidmet als dem übrigen Ver-kehr. Denn zum einen besitzt der Straßenverkehr dengrößten Anteil an der gesamten Verkehrsleistung inDeutschland sowohl im Personen- als auch im Güterver-kehr (über 80 Prozent bzw. mehr als 60 Prozent im Be-zugsjahr 1997 [BVU et al. 2001]). Entsprechend lassensich absolute Minderungen der Umwelteinwirkungen amehesten dort realisieren.

Daneben bieten Kraftfahrzeuge mit ihrem relativ hohenspezifischen Energieverbrauch immer noch zahlreicheMöglichkeiten zur Optimierung des Antriebs und derFahrwiderstände und sind auch prinzipiell für neue An-triebstechnologien geeignet. Andere Verkehrsträger wiedie Bahn oder das Flugzeug können demgegenüber nurnoch in Teilbereichen verbessert und nur sehr schwer mitneuen Antriebstechnologien ausgerüstet werden. Bei-spielsweise wird die Bahn schon heute mit sehr effizien-ten Elektro- und Dieselmotoren angetrieben und verfügtmit dem Rad-Schiene-System über einen kaum noch zuverbessernden Rollwiderstand. Das Flugzeug des zivilenLuftverkehrs wird auf absehbare Zeit mit Turbinen betrie-ben, ein anderes Antriebskonzept ist hier vorläufig nichtin Sicht. Im Schiffsbetrieb wird der Dieselmotor noch aufabsehbare Zeit der beherrschende Antrieb bleiben, und esist nur mit geringen technisch bedingten, spezifischen Re-duktionen der verursachten Treibhausgase zu rechnen.

1. Straßenverkehr

Der Straßenverkehr weist nicht nur aufgrund seines An-teils an der gesamten Verkehrsleistung, sondern auch we-gen seines bislang erreichten Entwicklungsstandes diegrößten Potenziale zur Effizienzsteigerung und zur Redu-

zierung der verursachten Treibhausgase auf. Deswegensteht er meist im Fokus jeder verkehrlichen Technologie-diskussion. Dies zeigen auch die Schwerpunkte der Fach-literatur; die überwiegende Mehrzahl der gesichteten Stu-dien behandelt Technologien zur Effizienzsteigerung undEmissionsminderung im Verkehr aus dem Blickwinkeldes Straßenverkehrs. Aus den genannten Gründen folgtauch der vorliegende Bericht weitgehend dieser Betrach-tungsweise. Demzufolge werden in Kapitel 4 diese The-menbereiche detailliert analysiert:

– Verbesserungen an konventionellen Motoren (Ottobzw. Diesel)

– Hybridantrieb (Verbrennungsmotor plus Elektromo-tor)

– Elektromotor mit Batterie

– Elektromotor mit Brennstoffzelle

– Nichtmotorische Verbesserungen des Antriebsstranges

– Verbesserung der Nebenverbraucher

– Reduktion der Fahrwiderstände

2. Bahn

Bahnfahrzeuge werden heutzutage in der Regel mit Elek-tro- oder Dieselmotoren angetrieben. Die erbrachte Ver-kehrsleistung der Dieseltraktion beträgt in Deutschlandallerdings für den Personen- und Güterverkehr insgesamtnur ca. 12 Prozent (IFEU 2005c).

Die Elektrotraktion wird aufgrund verschiedener Eigen-schaften (energieeffizient, abgasfrei, ein Energiespeicheran Bord des Fahrzeugs ist nicht erforderlich) auf abseh-bare Zeit die dominierende Antriebsart im Bahnwesenbleiben. Dabei weisen Elektromotoren heute schon einenrelativ hohen Entwicklungsstand mit nur geringen weite-ren Einsparpotenzialen auf. Für gewisse (Nischen-)An-wendungen, wie z. B. den Rangierbetrieb, oder für nicht-elektrifizierte Strecken wird die Dieseltraktion auch inZukunft bestehen bleiben. Noch mehr als beim Straßen-verkehr gilt, dass (Groß-)Dieselmotoren unter Effizienz-kriterien bereits ein hohes Entwicklungsstadium erreichthaben, prinzipiell aber alle in Kapitel IV beschriebenenMaßnahmen zur Verbesserung von Dieselmotoren auchim Bahnwesen ergriffen werden können. Darüber hinauskann im Eisenbahnbetrieb eine genauere Anpassung derMotoren an das Lastprofil vorgenommen werden. Aller-dings ist festzustellen, dass die Hersteller aufgrund dergeringen Motorenstückzahlen für die bahneigene Ent-wicklung neuer Antriebstechnologien wenig Anreiz se-hen und daher eher Technologien, die sich im Straßenver-kehr bewährt haben, auf den Bahnverkehr übertragen.Dass diese Technologien – wenn auch zeitlich versetzt –tatsächlich für den Bahnverkehr nutzbar gemacht werden,ist absehbar, da der Energieverbrauch für Eisenbahnver-kehrsunternehmen einen beträchtlichen Kostenfaktor dar-stellt und diese daher entsprechenden Druck auf die Her-steller ausüben.


Alternative Antriebe

Die DB AG erprobte bis vor einiger Zeit den Einsatz ei-ner Erdgaslok im Münchener Hauptbahnhof, die den An-forderungen eines Alltagsbetriebes Stand hielt. Ob einökonomisch wie ökologisch sinnvoller Betrieb möglichist, muss die Auswertung des Pilotversuchs zeigen.

Auch Brennstoffzellen ließen sich langfristig prinzipiell fürden Bahnbetrieb auslegen. Verlässliche Aussagen übermögliche Einsparpotenziale von Brennstoffzellen für denBahnverkehr liegen bislang allerdings nicht vor. Zwischenden sehr effizienten Diesel- und Elektroantrieben mit exter-ner Stromversorgung, letztere auch lokal emissionsfrei, be-stehen wahrscheinlich auch zukünftig nur äußerst schmaleNischen für Brennstoffzellen in Bahnfahrzeugen. Prinzi-piell könnten ähnliche Brennstoffzellentypen eingesetztwerden, wie sie für Schiffe entwickelt wurden (siehe un-ten). Gegenwärtig scheint es auf diesem Gebiet Entwick-lungsaktivitäten nur in Japan zu geben. Hier hat kürzlichder Bahnkonzern JR East angekündigt, Mitte des Jahresden weltweit ersten Zug mit Brennstoffzellenantrieb in denTestbetrieb zu nehmen (DWV 2006).

Beim Einsatz von Erdgas und anderen alternativen Treib-stoffen sind vor allem bei Loks im Langstreckeneinsatzdie Volumina der mitzuführenden Tanks und Platzpro-bleme ein Hemmnis.

Reduktion der Fahrwiderstände

Weitere technische Einsparpotenziale bei Eisenbahnfahr-zeugen liegen vor allem im Bereich der Reduktion derFahrwiderstände (Roll- und Beschleunigungswiderstand,Aerodynamik) und der Rückgewinnung (Rekuperation)von Bremsenergie bei Dieselfahrzeugen. Während derRollwiderstand des Rad-Schiene-Konzepts schon sehr ge-ring ist und wenig Raum für Optimierungen bietet, liegenim Bereich des Leichtbaus und der optimierten Aerody-namik noch ungenutzte Einsparpotenziale.

Leichtbau kann bei Eisenbahnfahrzeugen über die grund-sätzlich wirkenden Maßnahmen (vgl. Kap. IV.10) hinausmit folgender eisenbahnspezifischer Technologie reali-siert werden. Bei den sogenannten Jacobs- und andereninnovativen Drehgestellen teilen sich im Gegensatz zukonventionellen Triebwagen je zwei Wagen ein Drehge-stell (Abbildung 2). Somit kann die Anzahl der Drehge-stelle bzw. die Fahrzeugmasse verringert und der fahr-zeugspezifische Energieverbrauch um 2 bis 5 Prozentreduziert werden. Unter der Annahme einer 5- bis20prozentigen Flottendurchdringung ist mit einem Ein-sparpotenzial von 1 bis 2 Prozent über die gesamte Fahr-zeugflotte zu rechnen (UIC 2005).

Da der Luftwiderstand vor allem im Hochgeschwindig-keitsverkehr einen großen Anteil des gesamten Energie-verbrauchs ausmacht, wird dort schon seit Längerem aufdie Aerodynamik geachtet. Die Prinzipien einer optimier-ten Aerodynamik sind dabei schon seit Längerem be-kannt, neueste Computersimulationen unterstützen je-doch den kosteneffizienten Entwicklungsprozess undführen in letzter Zeit auch zu einer zunehmenden Anwen-dung (z. B. beim ICE 3: optimierte Triebkopfform, opti-mierte Stromabnehmer).

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Verschiedene Drehgestellkonfigurationen von Triebwagen

Quelle: IFEU 2005a (MU = Multiple Unit)

Rückspeisung von Bremsenergie

Die Energierückspeisung ist bei Elektrofahrzeugen heuteStandard. Der Elektromotor arbeitet beim Bremsen als Ge-nerator und speist unter bestimmten Voraussetzungen elek-trische Energie in die Oberleitung zurück. Bei Dieselfahr-zeugen ist die Rückspeisung von Bremsenergie nurmöglich, wenn eigens dafür Energiespeicher an Bord mit-geführt werden. Prinzipiell kommen hierfür Schwungräder,Kondensatoren und Batterien in Betracht. Bislang kommtdie Rekuperation von Bremsenergie für Beschleunigungs-zwecke bei Dieselfahrzeugen nur im LIREX (Leichter undInnovativer RegionalExpress) der DB AG zum Einsatz.Die Einsparpotenziale für Einzelfahrzeuge werden im Be-reich von 2 bis zu 10 Prozent bewertet (UIC 2005).

3. Flugverkehr

Beim Flugverkehr weisen bestimmte Emissionen auf-grund der Emission in großer Höhe andere Wirkmecha-nismen als auf der Erdoberfläche auf. Neben den im Ver-kehrssektor sonst relevanten, beständigen TreibhausgasenCO2, CH4 und N2O, bei denen es keine Rolle spielt, wound wann sie emittiert werden, können im Flugverkehrvor allem Stickoxide sowie Wasserdampf, aber auch Par-tikel und Aerosole in Abhängigkeit von der Flughöhezum Treibhauseffekt beitragen (Abbildung 3).

NOx ist selbst kein Treibhausgas, aber eine sogenannteVorläufersubstanz, die zur Ozonbildung beiträgt. Ozon istu. a. auch ein Treibhausgas, dessen Wirkpotenzial aller-dings schwer mit den beständigen Treibhausgasen zu ver-gleichen ist, da sowohl seine Konzentration als auch seineWirkung vom Ort, der Höhenlage und der Jahreszeit ab-hängen. Der sonst unschädliche Wasserdampf hat eben-falls ein Treibhauspotenzial. In den unteren Schichten derTroposphäre übt er jedoch einen relativ geringen Einflussauf den Treibhauseffekt aus, da er dort durch Wolken-bildung und Regen rasch ausgewaschen wird. Mit


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Relative Wirkung bestimmter Abgase für den Treibhauseffekt in Abhängigkeit von der Flughöhe

Quelle: IPCC 1999, nach IFEU 2005a

zunehmender Höhe verstärkt sich der Effekt allerdings,u. a. weil Wasserdampf die Bildung von Kondensstreifenunterstützt. Kondensstreifen, die als linienförmige Wol-ken am Himmel sichtbar sind, bilden sich in einer ausrei-chend kalten Luft durch die warmen und feuchten Was-serdampfemissionen des Luftverkehrs. Auch Partikel und(Sulfat-)Aerosole haben im Luftverkehr durch ihre absor-bierenden und streuenden Eigenschaften Einfluss auf denTreibhauseffekt (Öko-Institut 2004a). Insgesamt sind dieAuswirkungen dieser höhenabhängigen, nichtbeständigenTreibhausgase noch nicht abschließend bekannt und der-zeit Gegenstand der wissenschaftlichen Forschung undDiskussion.

Turbinen

Größere Passagierflugzeuge werden heutzutage meist mitkerosinbefeuerten Turbinentriebwerken ausgerüstet.Diese besitzen gegenüber anderen Antriebstechnologienden entscheidenden Vorteil, dass sie bezogen auf die ab-gegebene Leistung ein sehr geringes Gewicht (inkl. desmitzuführenden Kraftstoffs) besitzen. In der Vergangen-heit wurde die Effizienz von Triebwerken vor allem durchdie Erhöhung der Verbrennungstemperaturen und -drückerealisiert. Eine derartige Auslegung der Triebwerke hatallerdings eine Zunahme der NOx-Emissionen zur Folge.Somit existiert heute ein Zielkonflikt zwischen einer wei-teren Steigerung der Triebwerkseffizienz und der Mini-mierung der NOx-Emissionen. Eine neue Generation vonTriebwerken mit Abgaswärmetauschern soll diesen Kon-flikt zumindest teilweise auflösen. Beim sog. Wärmeaus-tauschertriebwerk, das auf einem Kreisprozess mit Zwi-schenkühlung sowie einer Energierückgewinnung übereinen Wärmetauscher im Abgasstrahl des Triebwerks ba-siert, werden thermische Wirkungsgrade, die über denenvon konventionellen Triebwerken liegen, und eine gleich-

zeitige Verringerung der CO2- und NOx-Emissionen vonbis zu 20 bzw. 40 Prozent möglich. Mit der Anwendungdieser Technologie ist frühestens in etwa zehn Jahren zurechnen (MTU 2002).

Theoretisch können Turbinen auf eine Vielzahl verschie-dener Treibstoffe (z. B. Compressed Natural Gas, CNG,oder H2) angepasst werden. Einschränkend wirken hierzunächst vor allem das Gewicht und das Volumen desmitzuführenden Treibstoffs bzw. seines Speichers, fernerdie notwendige Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit.Kurzfristig sind diese Hemmnisse voraussichtlich nichtzu überwinden: „In der Antriebsforschung wird davonausgegangen, dass Wasserstoff frühestens in 50 Jahrenkonkurrenzfähig auf den Markt kommt, sodass erst lang-fristig über das Konzept wasserstoffgetriebener Flug-zeuge entschieden werden dürfte“ (UBA 2003a). Darüberhinaus verursachen die Treibstoffe CNG und Wasserstoffbei ihrer Verbrennung gegenüber Kerosin zwar geringerespezifische CO2-Emissionen, rufen jedoch höhere Was-serdampfemissionen hervor, die in großer Höhe ausgesto-ßen möglicherweise problematisch sind. Die Bewertungalternativer Kraftstoffe im Luftverkehr wird unter Um-weltgesichtspunkten maßgeblich von den Emissionennichtbeständiger Treibhausgase und deren noch nichtgänzlich geklärten Bedeutung für den Treibhauseffekt ab-hängen.

Brennstoffzellen

Als zukünftige alternative Antriebstechnologie im Luft-verkehr kommen Brennstoffzellen weniger infrage. Der-zeit werden zwar Brennstoffzellen zur Bordstromversor-gung in Flugzeugen entwickelt, um die Aufgabe derElektrizitätserzeugung von den Triebwerken zu trennenund diese für den Antrieb effektiver nutzen zu können.Allerdings haben Brennstoffzellen ein relativ hohes Ei-


gengewicht und könnten keine Strahltriebwerke, sondernlediglich weniger effiziente Propellermaschinen antrei-ben. Zusätzlich entsteht bei der Brennstoffzelle als Reak-tionsprodukt überwiegend Wasser, das im Luftverkehrwiederum die oben beschriebenen Probleme mit sichbringt.

Leichtbau und Aerodynamik

Im Vordergrund von Kraftstoffeinsparungen beim Flug-zeug standen und stehen der Leichtbau und die Aerodyna-mik. Die weitere Verbesserung ist beim Leichtbau vor al-lem von der Entwicklung neuer Werkstoffe abhängig. ZurOptimierung der Aerodynamik werden sogenannte Rib-lets eingesetzt. Riblets sind Furchen in Strömungsrich-tung, die Turbulenzen der um die Flugzeughaut strömen-den Luft minimieren und somit den Reibungswiderstanddes Flugzeugs verringern. In der Literatur werden Treib-stoffeinsparungen durch Riblets in Höhe von 0,5 bis1,5 Prozent diskutiert. Problematisch und noch Gegen-stand der Forschung ist vor allem die Verschmutzung derRiblets durch Ruß und Staubpartikel (Öko-Institut2004a).

4. SchiffsverkehrAls beherrschende Antriebstechnologie hat sich imSchiffsbetrieb der (Groß-)Dieselmotor durchgesetzt. Erwird in der Binnenschifffahrt mit Diesel, in der Hochsee-schifffahrt mit Schweröl, Gasöl oder marinem Die-seltreibstoff angetrieben. Vor allem wegen des hohenSchwefelgehalts von bis zu 5 Prozent und den dadurchverursachten Schadstoffemissionen besitzt Schweröl un-günstige Umwelteigenschaften. Aufgrund des für denSchiffsverkehr typischen, quasistationären Betriebs kannder Motor kraftstoffsparend ausgelegt und nahe dem Be-triebsoptimum gefahren werden. Allerdings besteht auchhier der in Kapitel IV.4 näher beschriebene Zielkonfliktzwischen dem Energieverbrauch und den zu minimieren-den Luftschadstoffemissionen.

Als Maßnahmen zur Verbesserung bestehender oder Ent-wicklung neuer Antriebe kommen prinzipiell alle inKapitel IV vorgestellten Technologien infrage. Brenn-stoffzellen werden heute schon im militärischen Bereichfür Schiffsantriebe eingesetzt (v. a. die U-Boot-Klasse212A, die im Oktober 2005 von der deutschen Marine inDienst gestellt wurde). Eine breite Anwendung im zivilenSchiffsbetrieb ist in den kommenden Jahren aus Kosten-gründen jedoch fraglich. Vorteilhaft für den Einsatz vonBrennstoffzellen in Schiffen wirken sich aus:

– der quasistationäre Betrieb,

– die geringen Platzprobleme beim Einbau und

– der geringe Gewichtseinfluss auf den Kraftstoffver-brauch.

Zugdrachen zur Antriebsunterstützung für Seeschiffe

Eine aus der traditionellen Seefahrt stammende Antriebs-technologie wird heute unter dem Gesichtspunkt desKraftstoffverbrauchs neu diskutiert: der Segelantrieb. Für

Hochseeschiffe sind Segel in Form von Gleitschirmenvorgesehen, die dem Schiff einen regenerativen Vortriebverschaffen. Die Drachen werden über eine Steuergondelund ein Zugseil direkt am Rumpf des Schiffes befestigt.Ein vollautomatisches Steuerungssystem soll den Dra-chen optimal zu Windrichtung und Kurs des Schiffes aus-richten und auch Start und Landung vollautomatisch vor-nehmen.

Dieses Konzept besitzt mehrere Vorteile gegenüber her-kömmlichen mastgestützten Segeln: Die Drachen sollenin Höhen von 100 bis 300 m operieren und können somitstetigere und stärkere Winde ausnutzen. Pro Quadratme-ter Segelfläche wird damit eine erheblich größere An-triebsleistung erzeugt. Die bei Segelschiffen üblicheSchräglage (Krängung) ist dabei minimal (SkySails2006a). Das System soll sowohl für neue Schiffe (v. a.Frachtschiffe und Superyachten) als auch zur Nachrüs-tung geeignet sein. Nach Angaben der Firma SkySails,die diese Antriebssysteme entwickelt, sollen bis zu50 Prozent Kraftstoff eingespart werden können bei einerAmortisation der Investition durch eingesparte Kraftstoff-kosten in drei bis fünf Jahren.

Die prinzipielle Funktionsfähigkeit des Systems wurdeim Herbst 2005 in einem Praxistest an einem kleinerenSchiff nachgewiesen (Abbildung 4). Im nächsten Jahrsollen die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit imAlltagsbetrieb bei einem Schwergutfrachter gezeigt wer-den (SkySails 2006b).

Die Umweltvorteile eines solchen Systems wären – dieFunktionsfähigkeit vorausgesetzt – sowohl bei den CO2-Emissionen als auch bei den Schadstoffen evident, dennim Frachtschiffbereich wird vor allem Schweröl einge-setzt, das sehr schwefelhaltig ist (sog. „Bunker C“). Un-abhängige Studien zur Verlässlichkeit und tatsächlichenEnergieausbeute liegen bislang nicht vor. Eine Studie desUmweltministeriums Dänemarks (EPA DK 2000) hatzwar die Realisierbarkeit von modernen Windschiffen un-tersucht, deren Potenzial zur Kraftstoffeinsparung jedochnicht weiter analysiert. Allerdings wird von Fachleutendie Praxistauglichkeit teilweise angezweifelt. Auch dieNachrüstbarkeit von Schiffen, die z. B. von ihrer Rumpf-form nicht dafür ausgelegt sind, dass sie gezogen werden,wird infrage gestellt (Handelsblatt 2006).

Reduzierung der Fahrwiderstände

Maßnahmen zur Reduzierung der Fahrwiderstände sindbei Schiffen nur schwer zu realisieren. Die Fahrgeschwin-digkeit ist gering, sodass Aerodynamik für den Kraft-stoffverbrauch kaum eine Rolle spielt. Der Fahrwider-stand des Wassers wird durch die Rumpfform und denTiefgang des Schiffes bestimmt. Hier gibt es gewisseMöglichkeiten, durch strömungsoptimierte Rumpfformen(z. B. Doppelrumpf wie beim Katamaran) Verbesserun-gen zu erzielen.

Mögliche Gewichtsreduktionen durch Leichtbau könnennur zum Teil genutzt werden, da sicherheitsrelevante As-pekte berührt werden. Schiffe benötigen für eine stabileLage im Wasser einen gewissen Tiefgang. Durch


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SkySails Praxistest mit einem Lotsenschiff in der Ostsee (Herbst 2005)

Quelle: http://www.skysails.info/fileadmin/user_upload/Pressedownload/Fotos/Jan_Luiken_runs_3_web_gross.jpg

Leichtbau könnte jedoch eine erhöhte Zuladung und so-mit ein auf das Transportaufkommen bezogener Umwelt-vorteil erreicht werden. Durch besondere Oberflächen,z. B. eine schuppige Oberfläche ähnlich der Haut vonHaien (BMBF 2006), und eine regelmäßige Reinigungund Entfernung von Anlagerungen an der Schiffshaut(Algen, Muscheln, Seepocken etc.) kann die Wasserrei-bung reduziert werden. Derartige Maßnahmen werdenheute bereits durchgeführt.

IV. Antriebstechnologien und -systemeIn diesem Kapitel steht die Analyse von technischenMaßnahmen am Fahrzeug im Vordergrund. Sie können zueiner Absenkung des spezifischen Energieverbrauchsführen und damit unabhängig vom verwendeten Kraft-stoff zu einer Minderung der ausgestoßenen Treibhaus-gase beitragen. Das heißt, hier werden die EmissionenTank-to-Wheels (TTW) betrachtet. Die Darstellung ba-siert wesentlich auf IFEU (2005a).

Der Energieverbrauch eines Fahrzeugs setzt sich zusam-men aus dem Systemwirkungsgrad aufseiten der Energie-wandler und -verbraucher sowie dem Fahrwiderstand(Abbildung 5). Beide Faktoren bieten Ansatzpunkte zuVerbesserungen und damit einer Senkung des Energiever-brauchs.

Im Mittelpunkt der folgenden Analysen stehen technischbedingte Reduktionen des Kraftstoffverbrauchs und derdamit einhergehenden klimarelevanten Emissionen. Dar-

über hinaus müssen bei technischen Maßnahmen zur Effi-zienzsteigerung von Motoren und Antrieben auch dieLuftschadstoffemissionen berücksichtigt werden.

Die Emission von Luftschadstoffen ist in Deutschlandbzw. der EU in den letzten Jahren – u. a. veranlasst durchstetig verschärfte Grenzwerte – drastisch gesunken. Es istdavon auszugehen, dass weitere Grenzwertstufen zu einerweiter gehenden Reduktion der Schadstoffemissionenvon Neufahrzeugen führen werden. So ist z. B. anzuneh-men, dass sich die Grenzwerte für PKW-Dieselfahrzeugedenen der Ottofahrzeuge annähern werden. Die dafür ein-zusetzenden Schadstoffminderungstechnologien könntennegative Rückwirkungen auf den Energieverbrauch derFahrzeuge bzw. auf Technologien, die der Kraftstoffmin-derung dienen, haben.

Umgekehrt können auch Maßnahmen zur Kraftstoffein-sparung negative Rückwirkungen auf die Emission limi-tierter Schadstoffe zeigen. So erhöht sich z. B. bei eineraus Effizienzgesichtspunkten wünschenswerten Erhö-hung der Verbrennungstemperatur gleichzeitig der Aus-stoß von Stickoxiden. Dieser Typ von Effekten wird je-weils bei den relevanten Technologien mitdiskutiert. Eineeigenständige und umfassende Betrachtung von zu entwi-ckelnden Technologien zur Minderung der Luftschadstof-femissionen erfolgt jedoch aufgrund der Schwerpunktset-zung nicht.

Auch der Einfluss verschiedener Kraftstoffe auf die di-rekten Emissionen der Luftschadstoffe der Fahrzeuge


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Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch eines Fahrzeugs

Quelle: IFEU 2005a auf Basis von NRC 2002

wird hier nicht weiter problematisiert. Solch eine Nut-zung mag im Einzelfall und kurzfristig zum Vor- oderNachteil gereichen. So werden zum Beispiel durch dieVerwendung von RME statt des normalen Dieselkraft-stoffs in PKW gelegentlich massenbezogen niedrigerePartikelemissionen, aber höhere Stickoxidemissionenfestgestellt. Sind solche Unterschiede drastisch, fließensie in die politische Behandlung der Schadstoffminderungein. Ansonsten unterliegen auch derart angetriebene Fahr-zeuge der Notwendigkeit der Erfüllung der für sie gelten-den Grenzwerte.

1. Ottomotor

Die technischen Möglichkeiten, den spezifischen Kraft-stoffverbrauch von konventionellen Ottomotoren zu sen-ken, sind sehr vielfältig. Die im Folgenden betrachtetenTechnologien besitzen ein kurz- bis mittelfristiges Poten-zial zur Umsetzung. Mitunter handelt es sich – wie imFalle der Direkteinspritzung beim VW Lupo – um schonin einzelnen Fahrzeugserien angewandte Methoden. Mitder breiten Anwendung dieser und anderer noch nichtrealisierter Einzelmaßnahmen könnte unter günstigenRahmenbedingungen inne

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