Wie geht's Weiter mit dem LkW?sheLL LkW-stUdieFakten, Trends und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030

sheLL LkW-stUdie

25. sheLL PkW-sZeNArieN: sYNOPsis 2

E

Shell PKW-Szenarien

biS 2030Fakten, Trends und Handlungsoptionen

für nachhaltige Auto-Mobilität

Pkw-Szenarien für Deutschland

Lkw-Trends in Deutschland und Europa

Pkw-Trends in Österreich und der Schweiz

IVPkw-Antriebe, krAftstoffe und Co2-emissionen

24) Vgl. Bundesregierung, Sachstand und Eckpunkte zum Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität, Berlin 2008; für Wasserstoff-Technologie vgl. auch

www.cleanenergypartnership.de

30/31

Compressed Natural Gas, daher auch CNG-Fahrzeug. LPG- und CNG-Fahrzeuge können mit ergänzender Ot-tokraftstoff-Versorgung ausgestattet werden (bivalente Fahrzeuge); die folgenden Verbrauchsrechnungen un-terstellen jedoch ausschließlich monovalente LPG- und CNG-Fahrzeuge. LPG- und CNG-Pkw stellen heute etwa 0,5 % der deutschen Pkw-Flotte.

Einen noch geringeren Flottenanteil haben aktuell Elektro- und Wasserstoff-Antriebe. Ziel von Politik und Unternehmen ist es jedoch, deren Markteinführung in den kommenden Jahren voranzutreiben.24)

Hybrid- und elektro-fahrzeuge stützen sich zu-sätzlich oder allein auf einen Elektro-Motor als Energie-wandler. Hybrid-Konzepte können dabei heute stark variieren; sie reichen vom Mikro- oder Mild-Hybrid mit Start-Stopp-Funktion, Bremskraft-Rückgewinnung und Antriebsunterstützung bis hin zum Vollhybrid, der rein elektrisches Fahren erlaubt. Sind die Aggregate Ver-brennungs- und Elektromotor parallel angeordnet und können alternativ oder kombiniert betrieben werden, spricht man vom Parallel-Hybrid (vgl. Abbildung 19).

Unter Elektro-Fahrzeugen kann man batteriegetriebene Elektro-Fahrzeuge und Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge, die beide rein elektrisch angetrieben und am Stromnetz mit Fahrstrom aufgeladen werden, verstehen. Im Gegensatz zum rein batterieelektrischen Fahrzeug kann der Plug-In-Hybrid seine Batterie zusätzlich noch über einen einge-

Konventionelle Antriebe können aber auch von alternativen flüssigen kraftstoffen mit Energie versorgt werden; dies können sowohl biogene Kraftstof-fe wie Biodiesel oder Bioethanol als auch synthetische Kraftstoffe aus verschiedenen Energieträgern wie Erdgas, Biomasse oder Kohle sein. Während Biokraftstoffe schon heute substanzielle Ergän-zungsbeiträge zum Kraftstoff-Mix in Deutschland leisten, stehen bislang nur geringe Mengen synthetischer Kraft-stoffe aus Erdgas – auch Gas-to-Liquids oder kurz GTL genannt – zur Verfügung.

Die deutsche Pkw-Flotte rekrutiert sich aktuell (2008) zu 99,4 % aus konventionellen Antrieben, das heißt Otto und Diesel; weniger als ein Prozent aller Fahrzeuge be-sitzen einen alternativen Antrieb (vgl. Abbildung 18).

Alternative Antriebe lassen sich am einfachsten ne-gativ definieren – als all diejenigen Antriebe, die nicht auf einem klassischen Verbrennungsmotor basieren und die keine flüssigen Kraftstoffe aufnehmen können.

Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, die aber gasför-mige Kraftstoffe nutzen, sind zwei Typen zu unterschei-den: Erstens, Flüssiggas oder Autogas, das aus Propan und Butan besteht und bei der Erdgasgewinnung sowie als Raffinerie-Produkt bei der Rohölverarbeitung anfällt; die englische Bezeichnung lautet Liquefied Petroleum Gas oder kurz LPG, daher auch LPG-Fahrzeug. Zweitens, komprimiertes Erdgas, mit der englischen Bezeichnung

Mit Demografie sowie allgemeiner Wirtschafts- und Einkommens-entwicklung werden – anders als in der letzten Ausgabe der Shell Pkw-Szenarien – zwei wichtige Einflussparameter auf die Gesamt-nachfrage, den Pkw-Besitz und den Modalsplit im Personenverkehr als gleich angenommen. Die aktuellen Szenarien-Annahmen betref-fen vor allem die Qualität der im Pkw-Verkehr tatsächlich genutzten Fahrzeuge. So gehen von den Annahmen zum Alternativ-Szenario stärkere Impulse auf eine schnellere Umschichtung des Fahrzeugbe-stands in Richtung auf verbrauchs- und umweltfreundlichere Pkw aus als im Trend-Szenario. Dies ist aktuell eine Frage größter Relevanz, weil die Automobilindustrie und die Kraftstoffproduzenten, aber auch Verkehrs-, Klima- und Energiepolitik ein großes Interesse an konkreten Anhaltspunkten haben, mit welcher Geschwindigkeit alternative An-triebstechnologien an Bedeutung gewinnen könnten, wenn entspre-chende Rahmenbedingungen herrschten.

Die neuen Shell Pkw-Szenarien variieren daher ausschließlich im Pkw-Modul. Die vorgelagerten Stufen der Mobilitätsentwicklung, also die generelle Mobilitätsintensität, die Verkehrsmittelwahlent-scheidung wie auch die Grundsatzentscheidung über den Pkw-Be-sitz (und damit über die Größe des Pkw-Bestands), sind hingegen in den beiden Szenarien identisch. Alle Unterschiede in den beiden „Szenario-Prognosen“ hängen letztlich allein davon ab, mit welcher Intensität in den beiden Szenarien der grundsätzlich gleich große Pkw-Bestand umgeschichtet wird, welche Antriebstechniken dabei in den Pkw-Bestand gelangen und welche Kraftstoff-Technologien ge-nutzt werden. Damit wird in den Szenario-Ergebnissen direkt sichtbar, welche Effekte verschiedene Antriebstechniken auf den Kraftstoffver-brauch und welche Effekte verschiedene Kraftstoffe auf die CO2-Emissionen in den beiden Szenarien haben.

Antriebskonzepte und krAftstoffeDas zur Umsetzung der Szenario-Varianten eingesetzte Fahrzeug-modell untergliedert die relevanten Pkw-Kenngrößen, nämlich die Stilllegungen, die Neuzulassung sowie die Nutzung der Pkw ein-schließlich des dabei auftretenden Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen nach Antriebsarten der Fahrzeuge. Dabei werden Antriebskonzepte in zwei Klassen eingeteilt:

konventionelle Antriebe sind Fahrzeuge mit Otto- oder Die-sel-Motor. Sie basieren auf dem Prinzip des Verbrennungsmotors, der zündfähige flüssige Kraftstoffe in mechanische Energie umwandelt.Konventionelle Fahrzeuge werden zum einen mit konventionellen flüssigen Kraftstoffen wie Benzin und Diesel betankt. Am 1. Januar 2008 waren drei Viertel aller zugelassenen Fahrzeu-ge Benziner und 24,4 % Diesel-Pkw.

Otto75%

Andere0,6%

Diesel24,4%

Flüssiggas (LPG) Erdgas (CNG)

Hybrid

ElektroSonstige

Quelle: KBA

E

Räder

Räder

Tank Verbrennungs-motor

ElektronischesSteuergerät

Elektromotor/GeneratorBatterie

Achse/Differential

Getriebe➜➔

Elektrische Leistungsübertragung

MechanischeLeistungsübertragung

Funktionsprinzip des Parallel-Hybrids

Antriebe im Pkw-Bestand 2008Bi

Bj

d• Steigende Motorisierung• Stagnierende Fahrleistung• Abnehmender Kraftstoffverbrauch• Sinkende CO2-Emissionen

sheLL LkW-stUdie

die erste sheLL LkW-stUdie 3

• Pkw dominieren heute im Straßenverkehr

• Wachsende Bedeutung des Straßengüterverkehrs

• Welche technologischen Potenziale?

• Ziele und Leitfragen:1. Umwelt – Luftqualität2. Energie – Antriebe/Kraftstoffe/Effizienz 3. Klima – CO2-Emissionen

• In Kooperation mit dem DLR-IVF, Berlin

SHELL LKW-STUDIE

Fakten, Trends und Perspektiven

im Straßengüterverkehr bis 2030

Lkw_Studie_Inhalt___170410_GESAMT_JS.indd 1

17.04.10 18:21

sheLL LkW-stUdie

mOdALsPLit im güterverkehr 2008 4

Quelle: Verkehr in Zahlen 2009/2010

Eisenbahn

Binnenschiff

Deutsche Lkw (ohne Nahverkehr)

Ausländische Lkw

Rohrfernleitung (2,5%) Luftverkehr (0,2%)

42,5%

26,7% 10,0%

18,1%

MODAL SPLIT IM GÜTERVERKEHR IM JAHR 2008

sheLL LkW-stUdie

LkW ist NiCht gLeiCh LkW 5

typ Zulässiges gesamtgewicht typisches einsatzgebiet

Leichte Nutzfahrzeuge (LNF)

(N1)bis unter 3,5 t Dienstleistungs- und Lieferfahrzeug

Leichte Lkw (N1)

ab 3,5 bis unter 7,5 t Auslieferung im Nahverkehr

Schwere, nicht mautpflichtige Lkw

(N2)ab 7,5 bis unter 12 t

Auslieferung im Regional verkehr, Transport von Volumengütern

Schwere Lkw (N3)

ab 12 tAls Motorwagen eines Gliederzuges im

Güterfern verkehr, Baustellen verkehre

Sattelzugmaschinen (SZM) (in der Regel N3)

in der Regel bis 40 t oder 44 t

Güterfernverkehr

Quelle: eigene Darstellung

sheLL LkW-stUdie

BestANd LkW UNd sAtteLZUgmAsChiNeN iN deUtsChLANd Am 1.1.2010

6

bis 3,5 Tonnen(1.849.098)

3,5 bis 7,5 Tonnen (276.952)

7,5 bis 12 Tonnen (68.842)

über 12 Tonnen (190.207)

Sattelzugmaschinen (170.911)

7%

3%

11% 72 %

7%

BESTAND AN LKW UND SATTELZUGMASCHINEN AM 1.1.2010

Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (2009/2010)

sheLL LkW-stUdie

eNtWiCkLUNg BestANd LkW UNd sAtteLZUgmAsChiNeN iN deUtsChLANd

7

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

1990 1995 2000 2005 2010

ENTWICKLUNG DES BESTANDES VON LKW UND SATTELZUGMASCHINEN IN DEUTSCHLAND 1990–2010

0

100

200

300

400

500

1990 1995 2000 2005 2010

Tausend

Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (1990-2010)

Mio.

Gesamt

bis 3,5 t

3,5–7,5 t

7,5–12 t

über 12 t

Sattelzugmaschinen

Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (1999-2010)Ab 2007 veränderte Berechnungsgrundlage

sheLL LkW-stUdie

eNtWiCkLUNg AUsgeWähLter emissiONeN des strAsseNverkehrs

8

0

20

40

60

80

100

1995 2000 2005 2008

%

Quelle: Umweltbundesamt (2010); eigene Berechnungen

ENTWICKLUNG AUSGEWÄHLTER EMISSIONEN DES STRASSENVERKEHRS 1995–2008

PM 10

SO2

NOX

CO

sheLL LkW-stUdie

eNtWiCkLUNg vON ABgAsgreNZWerteN iNfOLge der eUrONOrmeN

9

20

40

60

80

100

0

0 20 40 60 80 100 %NOx (EURO I = 8g/kWh)

PM (EURO I = 0,36g/kWh)%

Konflikt NOx- und PM-Emissionen

Kalte Verbrennung: wenig NOx, viel PM

Heiße Verbrennung:viel NOx, wenig PM

Quelle: eigene Darstellung nach Daten des Umweltbundesamtes

SCR-Katalysator

reduziert NOx

Parti

kelfi

lter

redu

zier

t PM

1993Euro I

1996Euro II

2001Euro III

2006Euro IV

2008Euro V

ab 2012Euro VI

PM- UND NOX-ABGASGRENZWERTEEntwicklung der EURO-Normen für Lkw über 3,5 Tonnen (EURO I = 100%)

sheLL LkW-stUdie

BestANd LkW UNd sZm NACh emissiONskLAsseN iN d 10

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

1995 2000 2005 2009

Mio.

Anteil EEV nicht darstellbar

über 12t und SZMohne

3,5 bis 12tunter 3,5 t

über 12t und SZMEuro 1 / Euro I

3,5 bis 12tunter 3,5 t

über 12t und SZMEuro 2 / Euro II

3,5 bis 12tunter 3,5 t

über 12t und SZMEuro 3 / Euro III

3,5 bis 12tunter 3,5 t

über 12t und SZMEuro 4 / Euro IV

3,5 bis 12tunter 3,5 t

über 12t und SZMEuro 5 / Euro V

3,5 bis 12tunter 3,5 t

Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt

Euro 1 / Euro I

Euro 2 / Euro II

Euro 3 / Euro III

Euro 5 / Euro VEuro 4 / Euro IV

ohne

sheLL LkW-stUdie

ANteiLe sChAdstOffkLAsseN AN fAhrLeistUNgeN vON LkW >12 t AUf BAB

11

0

20

40

60

80

100

20092008200720062005Dez.JuniDez.JuniDez.JuniDez.JuniDez.Juni

ANTEILE DER FAHRLEISTUNG VON LKW AB 12 TONNEN UND SATTELZUGMASCHINEN AUF BAB NACH SCHADSTOFFKLASSEN

%

Euro V

EEV

Euro IV

Euro III

Euro II

Euro I

Quelle: Bundesamt für Güterverkehr

sheLL LkW-stUdie

AerOdYNAmik-POteNZiALe Bei sAtteLZügeN 12TECHNISCHE MÖGLICHKEITEN ZUR VERBESSERUNG DER AERODYNAMIK VON SATTELZÜGEN

Aerodynamisch geformtes Dach ohne Aufbauten wie Scheinwerfer oder Hörner

Spoiler zwischen Zugmaschine und Auflieger

Tropfenform des Aufliegers („Teardrop Trailer”)

Heckspoiler

Eingezogenes Heck

Unterbodenverkleidung für Zugmaschine und Auflieger

Komplette Seitenverkleidung

Verminderung des Luftwiderstandes bei 85 km/h:15 bis 20%

Quelle: eigene Darstellung

sheLL LkW-stUdie

krAftstOffANteiLe 2009 iN miO. tONNeN 13

Biodiesel B72,3

Biodiesel B100(0,24)

Pflanzenöl (0,1)

Bioethanol (0,9)

Benzin

19,9

Diesel28,26

ANTEILE DER KRAFTSTOFFSORTEN IN MILLIONEN TONNEN

Quelle: UFOP (2010)

sheLL LkW-stUdie

ANtrieBe UNd krAfstOffe der ZUkUNft 14

Quelle: eigene Darstellung

sheLL LkW-stUdie

CO2-emissiONeN iN deUtsChLANd 2008 15

Verkehr: 20%

Quelle: Umweltbundesamt (2010); eigene Darstellung

Energiewirtschaft (47%)Industrie (13%)Pkw (13%)Straßengüterverkehr (5%)

übriger Verkehr (2%)Haushalte (14%)Kleinverbraucher (6%)

CO2-EMISSIONEN IN DEUTSCHLAND

sheLL LkW-stUdie

PrOgNOse der verkehrsLeistUNg iN deUtsChLANd 16

0

200

400

600

800

1000

1200

2010 2015 2020 2025 2030Quelle: BVU/Intraplan; eigene Berechnung

Mrd. tkm

Lkw

Binnenschiff

Eisenbahn

PROGNOSE DER VERKEHRSLEISTUNG ZWISCHEN 2010–2030 IN DEUTSCHLAND

sheLL LkW-stUdie

fAhrLeistUNgeN NACh fAhrZeUgkLAsseN 17

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Quelle: eigene Berechnungen

Lkw Sattelzugmaschinenleichte Nutzfahrzeuge

Mrd. Fzkm

FAHRLEISTUNGEN

20052030

20052030

2005

2030

sheLL LkW-stUdie

ANNAhmeN ZUr effiZieNZverBesserUNg 18

komponenteLeichte Nutzfahrzeuge

und Lkw sattelzugmaschinen

trend Alternativ trend Alternativ

Motor / Getriebe 8 % 10 % 10 % 10 %

Hybridisierung 10 % 20 % 2 % 5 %

Aerodynamik, Leichtbau, Leichtlaufreifen 2 % 5 % 5 % 10 %

Energiesparende Fahrweise 5 % 7 % 3 % 7 %

summe effizienzverbesserung 23 % 36 % 19 % 28 %

Biokraftstoffanteile 12 % 20 % 12 % 20 %

Fahrleistungsanteil CNG-Fahrzeuge 0,5 % 2 % 0 % 0,5 %

Biomethananteil im CNG 20 % 20 % 20 % 20 %

Fahrleistungsanteil an Elektromobilität 0,5 % 2,0 % 0 % 0 %

Strommix CO2-Emissionen in gCO2/kWh 512,9 301 512,9 301

Quelle: eigene Darstellung

sheLL LkW-stUdie

gesAmtkrAftstOffverBrAUCh NUtZfAhrZeUge 19

0

5

10

15

20

25

Quelle: eigene Berechnungen

2030Trendszenario

2030Alternativszenario

2005

Mio. t

GESAMTKRAFTSTOFFVERBRAUCH NUTZFAHRZEUGE

leichte Nutzfahrzeuge Lkw Sattelzugmaschinen Gesamtverbrauch

sheLL LkW-stUdie

ABsChätZUNg CO2- emissiONeN strAsseNgüterverkehr 20

40

50

60

70

80

90

100 Mio. t

2005 2010 2015 2020 2025 2030Quelle: eigene Berechnung

ABSCHÄTZUNG DER ENTWICKLUNG VON IM STRASSENVERKEHR VERURSACHTEN CO₂-EMISSIONEN

Trendszenario

konstanteTechnologie

Alternativ-szenario

sheLL LkW-stUdie

CO2-emissiONeN PkW UNd NUtZfAhrZeUge 21

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Quelle: Shell Pkw-Szenarien; eigene Berechnungen

2030Trendszenario

2030Alternativszenario

2005

Mio. t

ENTWICKLUNG DER CO₂-EMISSIONEN BEI PKW UND NUTZFAHRZEUGEN

Pkw

Nutzfahrzeuge

Pkw

Nutzfahrzeuge

Pkw

Nutzfahrzeuge

sheLL LkW-stUdie

ZUsAmmeNfAssUNg

▸ Ca. 3 Mio. Lkw in Deutschland im Jahr 2030

▸ Vor allem schwere Lkw werden immer sauberer

▸ Lkw 2030: Verbesserte Dieseltechnologie, nachhaltige Biokraftstoffe, Hybridisierung, Aerodynamik

▸ Lkw-Effizienzsteigerung: 19 bis 36 %

▸ Lkw-Fahrleistungen: plus zwei Drittel

▸ Kraftstoffverbrauch / CO2-Emissionen: plus die Hälfte / ein Drittel

▸ Gesamte CO2-Emissionen Straße: –1 bis –17 %

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SHELL LKW-STUDIEFakten, Trends und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030

Lkw_Studie_Inhalt___170410_GESAMT_JS.indd 1 17.04.10 18:21

Shell Deutschland

http://www.shell.de/lkwstudie

http://www.dlr.de/vf