Elektromobilität. Die Lösung für eine nachhaltige urbane Verkehrsentwicklung!?


Masterarbeit, 2013
141 Seiten, Note: 1,0

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Auszug

Abstract

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Vorwort

1 Ausgangslage, Problemanalyse
1.1 Erdöl - Ressourcen und Reserven
1.2 Alternative Kraftstoffe
1.2.1 Biodiesel
1.2.2 Erdgas
1.2.3 Autogas
1.3 Umwelt, Klima und Verkehr
1.3.1 Emissionen (allgemein)
1.3.2 CÜ2-Emissionen des Verkehrs
1.3.3 Verkehrslärm
1.3.4 Andere Umweltauswirkungen und Emissionen
1.3.5 Verkehrsentwicklung und -Prognose
1.3.6 (Externe) Effekte
1.4 Lobbys und Legislative - Obama, Merkel, OPEC, Shell und Co.
1.5 Psychologie
1.6 Zwischenfazit - Es braucht einen Paradigmenwechsel!

2 Zielsetzung und Aufbau

3 Grundlagen Elektromobilität
3.1 Historischer Rückblick
3.2 Definition / Prinzip
3.2.1 Hybridfahrzeug
3.2.2 Elektrofahrzeuge
3.3 Die Batterie als Schlüsseltechnologie
3.3.1 Anforderungen für mobile Batterien
3.3.2 Batterietechnologien
3.4 Ladeinfrastruktur
3.4.1 Ladeorte
3.4.2 Ladearten

4 Rahmenbedingungen
4.1 Systematischer Ansatz
4.2 Internationale Förderungen und Initiativen im Vergleich
4.3 Initiativen, Programme und Ziele der Bundesregierung - auf dem Weg zur Leitanbieterschaft
4.3.1 Leuchttürme der Forschung und Entwicklung (F & E)
4.3.2 Schaufenster Elektromobilität
4.4 Normung und Standardisierung
4.5 Funktionale Auslegung
4.5.1 Noise, Vibration, Harshness (NVH)
4.5.2 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
4.6 Authentifizierung und Bezahlung
4.6.1 Authentifizierung
4.6.2 Bezahlung
4.7 Akademische und berufliche Ausbildung

5 Zusammenfassung

6 (Elektro) mobilität der Zukunft
6.1 Nutzergruppen
6.2 Einsatzfelder
6.2.1 Zweiräder
6.2.2 öffentlicher Personenverkehr
6.2.3 Personenkraftfahrzeuge
6.2.4 Wirtschaftsverkehr
6.2.5 E-Carsharing
6.3 Stromversorgung und Netzinfrastruktur
6.3.1 Exkursion:
6.3.2 Smart Grid
6.4 Wechselwirkungen zwischen Elektromobilität und Erneuerbaren Energien
6.4.1 Wie groß sind der mögliche Klimaschutzbeitrag und der volkswirtschaftliche Nutzen von 1 Million Elektrofahrzeugen?

7 Wirtschaftliche Betrachtung der Elektromobilität
7.1 Anreiz- und Restriktionsmaßnahmen
7.1.1 Monetäre Anreize
7.1.2 Nicht-monetäre Anreize
7.1.3 Weitere Anreize
7.1.4 Restriktionen
7.2 Beispielrechnung

8 Pilotprojekte
8.1 Projekte aus dem Konjunkturpaket II (2009-2011)
8.1.1 Feldversuche Elektromobilität im PKW-Verkehr
8.1.2 Feldversuche Elektromobilität im Wirtschaftsverkehr
8.1.3 Batterierecycling
8.2 Pilotprojekte und Vorhaben ab 2012
8.2.1 Ermittlung der Umwelt- und Klimafaktoren der Elektromobilität
8.2.2 Kopplung der Elektromobilität an erneuerbare Energien und deren Netzintegration
8.2.3 Markteinführung mit ökologischen Standards
8.2.4 Forschung und Entwicklung zum Thema Batterierecycling
8.2.5 Wissenschaftliche Begleitforschung

9 SWOT-Analyse

10 Fazit und Ausblick

11 Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1-1: Entwicklung der globalen CO2-Emissionen 1990 bis 2011 Quelle: IWR, 2012

Abbildung 1-2: Verkehrsleistungen im Personen- und Güterverkehr Quelle: Frauenhofer ISI, 2012

Abbildung 1-3: Zukünftige Marktanteile in Abhängigkeit der gesetzlichen CO2-Grenzwerte; Legende: ICE Internal Combustion Engine, HEV Hybrid Electric Vehicle, REEV Range Extended Electric Vehicle, FCEV Fuel Cell Electric Vehicle, BEV Battery Electric Vehicle Quelle: McKinsey/WZL (2011) Studie Boost! [26] [27]

Abbildung 3-1: Erste elektrische Eisenbahn auf der Berliner Gewerbeausstellung 1879 Quelle: Homepage von Siemens

Abbildung 3-2: Schematischer Aufbau der verschiedenen Hybridantriebsstrukturen Quelle: Hastdutoene; eigene Zeichnung/Darstellung

Abbildung 3-3: Indikatoren der Batterieentwicklung Quelle: ESB Business School [33], eigene Nachbearbeitung

Abbildung 3-4: Ragone Diagramm, Quelle: Alexander Esko Schmidt

Abbildung 3-5: Foto einer Wallbox, Modell BMW i; Quelle: Homepage von BMW Solarcarport, verschiedene Ausführungen; Quelle: SONNEN Solarsysteme

Abbildung 3-6: Investitionskosten öffentliche Infrastruktur (Einmalaufwand/in EUR/Ladepunkt) Quelle: NPE Zweiter Bericht [43]

Abbildung 3-7: Siedlungsorientiertes Modell für nachhaltigen Aufbau und Förderung der E-Ladeinfrastruktur Quelle: NPE-Zweiter Bericht [43]

Abbildung 3-8: Funktionsweise Induktive Ladetechnik (Schema) Quelle: BROSE-SEW Elektromobilitäts GmbH & Co. KG [46]

Abbildung 3-9: Schematische Darstellung Batteriewechsel Quelle: Homepage Better Place

Abbildung 3-10: Foto: Batteriewechsel eines Elektrobusses im chinesischen Quingdao Quelle: Elektronik Praxis [49]

Abbildung 4-1: Das System Elektromobilität - der Nutzer steht im Mittelpunkt Quelle: NPE Dritter Bericht [41]

Abbildung 4-2: Internationale Entwicklung E-Fahrzeuge seit 2010 Quelle: Dritter Bericht NPE

Abbildung 4-3: Aufgabenverteilung im Handlungsfeld Elektromobilität auf einen Blick Quelle: BMU [29] ; nachbearbeitet

Abbildung 4-4: Modellregionen der Elektromobilität; Quelle: Chrischerf, 2010

Abbildung 4-5: Energieverbrauch in Abhängigkeit der Fahrzeugmasse in verschiedenen Fahrzyklen Quelle: Leichtbau bei Elektrofahrzeugen [56

Abbildung 4-6: Wiederverwertbarkeit am Beispiel einer Lithium-Ionen-Batterie Quelle: ESB Business School [33]

Abbildung 4-7: Leuchtturm IKT & Infrastruktur Quelle: NPE Zweiter Bericht

Abbildung 4-8: Themenfelder der Normungsroadmap mit Zeitplan für Umsetzung der Empfehlungen Quelle: Die deutsche Normungsroadmap - Elektromobilität, Version 1, NPE

Abbildung 4-9: Mennekes Typ 2 Stecker, IEC 62196-2 Quelle: Homepage von Mennekes

Abbildung 4-10: Auszug relevanter Normen Quelle: e-Mobility Normungsroadmap V1

Abbildung 4-11: Übersicht Authentifizierungsmöglichkeiten Quelle: NPE Dritter Bericht, eigene Darstellung

Abbildung 4-12: Übersicht Bezahlmöglichkeiten Quelle: NPE Dritter Bericht, eigene Darstellung

Abbildung 6-1: Einsatzfelder der Elektromobilität Quelle: ISB, RWTH Aachen

Abbildung 6-2: Bestand an gewerblich zugelassenen PKW und Struktur für Elektrofahrzeuge geeigneten KBA- Segmente; Quelle: [64]

Abbildung 6-3: Car2Go Ladestation Potsdamer Platz Quelle: eigenes Foto

Abbildung 6-4: Struktur der Stromnetze Quelle: Dr. Reiner Korthauer, 2010 [66]

Abbildung 6-5: Langfristszenario Leitstudie 2010, Basisszenario A Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien, 2010

Abbildung 6-6: Stromverbrauch im Tagesverbauch Quelle: ESB [52]

Abbildung 6-7: Ladeschema V2G über 24 Stunden Quelle: Michael Puppe [69] ; eigene Nachbearbeitung

Abbildung 6-8: CO2-Emissionen von Elektroautos in Abhängigkeit der Stromerzeugung Quelle: DGS, 2007

Abbildung 6-9: Erzeugung bzw. Bedarf von Strom aus Erneuerbaren EnergienQuelle: Agentur für Erneuerbare Energien; Renews Spezial Elektromobilität Nr. 33, Seite 15 [73]

Abbildung 6-10: Treibhausgasemissionen verschiedener Kraftstoffe und Antriebsarten Energieverbrauch: 5 l/100 km Benzin, 4 l/100 km Diesel, 18 kWh/100 km Strom Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien [73]

Abbildung 7-1: Vergleich der Kostenstruktur: Smart Fortwo und Elektrofahrzeug Quelle: Götze, Rehme; 2011 [77] ; eigene Nachbearbeitung

Abbildung 7-2: TCO-Vergleich: Smart Fortwo zu Elektrofahrzeug Quelle: Götze, Rehme, 2011 [77]

Abbildung 7-3: TCO-Vergleich: VW Polo zu Mitsubishi i-Miev Quelle: Götze, Rehme, 2011 [77]

Abbildung 7-4: Vergleich der TCO Nachteile zu vergleichbaren konventionellen Fahrzeugen Quelle: NPE, 2011 [57]

Abbildung 7-5: Erweiterung der Kennzeichnung von Fahrzeugen Quelle: DGS, 2009 [80]

Abbildung 7-6: Kennzeichnung von Parkplätzen Quelle: DGS, 2009 [80]

Abbildung 8-1: "ENUBA II" Quelle: Siemens/TU

Abbildung 8-2: "Terminal Truck" Quelle: ifeu, u.a. [86]

Abbildung 8-3: "Ecargo" Quelle: Volkswagen/BMU, 2013 [87]

Abbildung 8-4: "INEES" Quelle: BMU, 2012 [88]

Abbildung 8-5: "City 2.e" Quelle: BMU, 2012 [89]

Abbildung 8-6: "Well2Wheel" Quelle: BMU, 2012 [93]

Abbildung 8-7: "CO2-neutrale Zustellung in Bonn" Quelle: BMU, 2012 [90]

Abbildung 8-8: "EcoBatRec"Quelle: BMU, 2012 [94]

Abbildung 8-9: "eMobil GV/ÖV 2050" Quelle: BMU, 2012 [95]

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Energiegehalt und CO2-Emissionen verschiedener Energieträger Quelle: www.CO2-Emissionen-vergleichen.de [11]

Tabelle 2: CO2-Emissionen des Straßenverkehrs Verkehrsleistung der Lieferwagen bei einer Durchschnittsauslastung von 0,35 T/Fahrzeug Quelle: Infras [12]

Tabelle 3: Übersicht Themencluster Batterie und Projektbezeichnungen Quelle: Fortschrittsbericht des NPE (Dritter Bericht), 2012 [41] ; eigene Bearbeitung

Tabelle 4: Technologieroadmap Antriebstechnologie und Fahrzeugintegration Quelle: Fortschrittsbericht des NPE (Dritter Bericht), 2012 [41] ; eigene Darstellung

Tabelle 5: Übersicht wesentlicher Elemente der Normungs- und Standardisierungslandschaft und Zusammenhang mit der Regulierung; Quelle: Normungsroadmap Elektromobilität der NPE; eigene Darstellung

Tabelle 6: Aufteilung der Autofahrer nach der durchschnittlich täglichen Kilometerleistung Quelle: VDE, eigene Darstellung

Tabelle 7: Matrix zur Bewertung von Elektromobilität im PKW-Personenverkehr (privat) Quelle: PwC/FH FFM/LBF [63]

Tabelle 8: Vor- und Nachteile für Nutzer von E-Carsharing Quelle: PwC/FH FFM/LBF [63]

Tabelle 9: Anlagennutzungsgrad verschiedener Energieerzeugungsanlagen im Jahr 2008 Quelle: ESB [52]

Tabelle 10: Treibhausgaseinsparung durch 1 Million Elektrofahrzeuge zu konventionellen Fahrzeugen Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien [73]

Tabelle 11: Vermiedene Importkosten im Jahr 2020 Quelle: Agentur für Erneuerbare Energie [73]

Tabelle 12: Mögliche Wirkungen von Förderinstrumenten im Vergleich Quelle: PWC/Frauenhofer IAO [79]

Tabelle 13: Förderung privater Erwerb Quelle: NPE, 2011 [57] [43]

Tabelle 14: Förderung gewerblicher Erwerb Quelle: NPE, 2011 [43] [57]

Tabelle 15: Förderung gewerbliches Fahrzeug als Dienstwagen Quelle: NPE, 2011 [43] [57]

Tabelle 16: SWOT-Analyse Elektromobilität Quelle: PwC, FOM, 2011 [63] [91]

Auszug

Die globale Ausbreitung städtischer Lebensformen - kurz Urbanisierung - schreitet fortlaufend, ja sogar mit wachsender Geschwindigkeit voran. Der demographische Wendepunkt war das Jahr 2007, seitdem leben mehr Menschen in Großstädten, als auf dem Land. Laut einer Prognose der UNO wird die Zahl bis 2030 auf über 60 % steigen. Diese Millionenstädte, auch Megacities genannt, mit mehr als 10 Millionen Einwohnern können hierbei eine Ausdehnung von 50 und mehr Kilometern haben. Ein ganz wesentlicher Teil der weltweit verbrauchten Energie, des Wasserverbrauchs und der anfallenden Treibhausgase gehen zu Lasten der Städte. Dieses Zeitalter der rapiden Verstädterung stellt die Verantwortlichen, angesichts dieses Wachstums, vor immer größer werdende Herausforderungen. Insbesondere die Kriterien Lebensqualität, Umweltschutz aber auch Wettbewerbsfähigkeit gilt es hierbei in Einklang zu bringen.

Die Bewohner dieser Städte verlangen, neben guter Luft und sauberem Trinkwasser, auch eine zuverlässige Energieversorgung, ein intaktes Gesundheitswesen und Mobilität. Es bedarf Lösungen, um Millionen von Menschen einerseits zu befördern, die andererseits aber gleichzeitig umweltschonend und kostengünstig sind. Mit anderen Worten: Ohne funktionierende Infrastruktur kann es, nach den heutigen Maßstäben, keine Lebensqualität geben.

Energieeffiziente Mobilitätslösungen spielen daher im Sinne einer nachhaltigen Stadtentwicklung eine sehr große Rolle. Ziel muss es sein, bequem von einem Ort zum anderen zu kommen und dennoch wenig bis gar kein CO2 zu emittieren, denn Fakt ist, der Verkehr ist einer der größten „Klimakiller". So stammen rund ein Fünftel aller umweltschädlichen Treibhausgase aus dem Verkehr, insbesondere dem Straßenverkehr. Der Weltklimarat der Vereinten Nationen (IPCC) hat hierzu festgestellt, dass als Folge des massiven anthropogenen Einflusses, die vergangenen Jahre die wärmsten seit Beginn der Wetteraufzeichnung gewesen sind.

Noch kann der globale Klimakollaps verhindert werden. Dazu veranschlagen Forscher des IPCC Investitionen in CO2-arme Technologien in Höhe von 16 Billionen Dollar bis zum Jahr 2030.

Elektromobilität könnte eines dieser Instrumente zur nachhaltigen urbanen Verkehrsentwicklung sein!?

Abstract

The global spread of urban life forms - in short, urbanization - proceeds on an ongoing basis, ahead even with increasing speed. The demographic turning point was the year 2007, since then more people live in cities than in the countryside. According to a forecast by the UN, the number will rise to over 60% by 2030. These megacities, with more than 10 million inhabitants, this may have an area of 50 kilometers and more. A very important part of the energy consumed worldwide, water consumption and the resulting greenhouse gas at the expense of cities. This era of rapid urbanization, the leaders, in the face of this growth, in ever-increasing challenges. In particular, the criteria quality of life, environmental protection and competitiveness but it applies in this case to reconcile.

The inhabitants of these cities require, in addition to good air and clean drinking water, a reliable power supply, an intact health and mobility. It needs solutions to transport millions of people on the one hand, but on the other hand are an environmentally friendly and inexpensive. In other words, without functioning infrastructure, it may, according to today's standards, be no quality of life.

Therefore, energy-efficient mobility solutions play a very important role in terms of sustainable urban development. The aim must be to comfortably get from one place to another and still emit little or no CO2, because the fact is, the traffic is one of the biggest "climate killers". Thus, about one-fifth of all environmentally harmful greenhouse gases come from the market, in particular road transport. The United Nations (IPCC), IPCC, in this regard, that have been since weather recording as a result of the massive anthropogenic influence, the last few years are the warmest.

Still, the global climate collapse can be prevented. These researchers estimate of the IPCC investment in low-CO2 technologies in the amount of 16 trillion dollars by 2030.

Electric mobility could be one of these tools for sustainable urban transport development?

Vorwort

Der Begriff Mobilität stammt vom lateinischen „mobilis", was soviel bedeutet wie Beweglichkeit. Im vorliegenden Kontext ist unter „Mobilität" das menschliche Grundbedürfnis nach Ortsveränderung zu verstehen. Um diesem Bedürfnis nachzukommen, bedarf es verschiedener Verkehrsmittel und ist je nach Gegebenheit mit mehr oder weniger Verkehr verbunden. Ist das zu erreichende Ziel nah, so ist der entstehende Verkehr geringer als bei einem weit entfernten Ziel und das bei gleicher Mobilität. Personen, die demnach im Stadtzentrum wohnen, erreichen ihre Ziele i.d.R. mit einem geringeren Verkehrsaufkommen, als jene die abgelegen wohnen. Auch wenn der Begriff Mobilität in der Vergangenheit zunehmend mit den motorisierten Verkehrsmitteln assoziiert wurde, ist Verkehr nicht gleichzusetzen mit Mobilität. Es bestehen durchaus andere Formen, wie das Zu-Fuß-Gehen, das Radfahren, Busse und Bahnen, welche wiederum ein geringeres Verkehrsaufkommen produzieren. Diese werden durch das Auto jedoch, zum einen durch seine quantitative Dominanz, als auch der sich bietenden individuellen Attraktivität, in den Schatten gerückt. „Automobilität" ist der Inbegriff für Individualität bzw. Selbstbestimmung, zugleich erhöht sie aber auch den sozialen Mobilitätsdruck.

In den 60er Jahren herrschte eine eigentliche Euphorie, wonach sich der gesamte vorhandene Lebensraum der Mobilität unterordnen müsse. Bereits in den 70er Jahren wurden solche Projekte gestoppt und neue Aufgabenstellungen wie Effizienz, Nachhaltigkeit und Verträglichkeit definiert, die es nicht mehr zulassen, die steigende Verkehrsnachfrage durch Bereitstellung weiterer Verkehrskapazitäten zu befriedigen.

1 Ausgangslage, Problemanalyse

Das Thema Elektromobilität, im Sinne einer nachhaltigen Verkehrsentwicklung, ist nicht neu, vielmehr ist sie unlängst seit vielen Jahren der Inhalt zahlreicher Diskurse und Stoff für umfangreiche Literatur. In aller Regel sollte hierbei aber zwischen den zwei üblichen Treibern dieser Diskussion differenziert werden: Zum einen der Verfügbarkeit von Rohöl, wodurch die unmittelbaren Kosten der Mobilität bestimmt werden und zum anderen dem Ausstoß von Kohlendioxid (CO2), durch den schließlich der Klimawandel hervorgerufen wird. Ausgehend von den Konsequenzen können diese durchaus in gegenwertige Richtungen verlaufen. Umso mehr sollte auf eine strikte Trennung dieser Faktoren Wert gelegt werden.

Ein Beispiel: Bei einfacher Betrachtung eines Elektrofahrzeugs besteht keinerlei Abhängigkeit von Rohöl. Bei näherem Hinsehen ist es allerdings so, dass wenn eben dasselbe Fahrzeug mit dem Strom aus einem veralteten Braunkohlekraftwerk betrieben wird, kann dies den CO2 Ausstoß im Vergleich zu dem von Benzin verdoppeln. Konträr dazu ist es mithilfe von nachwachsenden Rohstoffen möglich, gleichermaßen eine Unabhängigkeit von Rohöl zu erreichen, als auch den CO2 Ausstoß zu verringern. (Allerdings darf hierbei die offensichtlich vorhandene Nahrungsmittelkonkurrenz nicht ausgeblendet werden)

Die Annahme, der Klimawandel sei, zeitlich gesehen, weit weg und werde wohl eher die nachfolgenden Generationen (be)treffen, ist schlichtweg falsch. Begriffe wie „milder Winter", „sengende Sommerhitze" und die „globale Erwärmung" sind zwar in aller Munde, dennoch ist es für die meisten hauptsächlich ein altruistisches Thema, das heute noch nicht wirklich Einzug in den Alltag gefunden hat. In Deutschland besteht, zu Recht, ein großes öffentliches Interesse an dieser Thematik, global gesehen erscheint es hingegen, bei einem Blick auf die Unterzeichner des Kyoto-Protokolls, als würde dem Klimawandel keine besonders große Rolle zukommen. Anders als hierzulande, steht bei den Hauptemittenten von CO2 die Versorgungssicherheit, also die Verfügbarkeit von Rohöl zu einem niedrigen Preis, im Vordergrund.

1.1 Erdöl - Ressourcen und Reserven

Grundsätzlich gibt es eine fachliche Unterscheidung zwischen Ressourcen und Reserven. Als Reserven werden bereits nachgewiesene und erschlossene Quellen bezeichnet. Hier kann und wird heute schon gefördert. Dagegen sind Erdölressourcen1 jene Quellen, die zwar prinzipiell entdeckt, aber noch nicht erschlossen wurden. Weiterhin ist unklar, ob es technisch oder wirtschaftlich möglich ist, diese zu erschließen. Wenngleich viele Länder diese Zahlen geheim halten, sind die zur Verfügung stehenden Fördermengen der nächsten Jahre mit den heutigen Mittel gut vorher zu bestimmen. Die größten Erdölreserven, über 60 %, befinden sich vor allem im Nahen Osten. Mit weitem Abstand folgen Europa und Eurasien (11,6 %) und Afrika (9,5 %). Die weltweiten nachgewiesenen Reserven wurden 1987 auf 910 Milliarden Barrel geschätzt, wurde im Jahr 2007 dann aber auf 1.069 Milliarden Barrel korrigiert. Es gibt besonders große, sogenannte „Super-Giant-Fields", mit Hilfe derer es in Vergangenheit immer wieder möglich war, krisenbedingte Produktionsausfälle anderenorts durch schnelles Hochfahren der Produktion zu kompensieren (sog. „Swing Producer"). [1] [2]

Angesichts schwindender Vorräte und steigendem Aufwand bei der Förderung, wird diese Vorgehensweise in Zukunft nicht mehr möglich sein. Mit den Folgen hiervon werden die Autofahrerinnen und Autofahrer regelmäßig beim Besuch an der Tankstelle konfrontiert. Laut dem Mineralölwirtschaftsverband ist der Weltmarktpreis für Rohöl von unter zwei US-Dollar im Jahr 1960 auf knapp 110 US-Dollar bis 2012 gestiegen. [3] Gründe für eine eventuelle Umkehr dieser Entwicklung bestehen nicht, insbesondere hinsichtlich der Meinung von Experten, die behaupten, dass das globale Ölfördermaximum (Peak Oil) sei bereits erreicht. Demzufolge wären die Ressourcen nach 43 Jahren aufgebraucht. Tatsächlich sollte das aber für zukünftige Entscheidungen keine allzu große Rolle spielen, denn darin sind sich alle einig, ob in 20 oder in 50 Jahren, der Tag an dem das Öl ausgeht, wird kommen.

Ein anderer, nicht weg diskutierbarer Aspekt steht in Relation zur Herkunft bzw. Vorkommen des Rohöls. Wie schon erwähnt, befinden sich diese hauptsächlich im Nahen Osten und somit in Regionen mit zum Teil hohem geopolitischem Krisenpotenzial („arabischer Frühling", Gewaltkonflikte in Libyen und der Bürgerkrieg in Syrien). Hinzu kommt die Verschärfung des „irankonflikts" einschließlich ölembargo. Es erscheint daher wenig vernünftig, dass heute dennoch bereits eine derart große Importabhängigkeit in Europa und Asien besteht. Der Grund hierfür liegt darin, dass in Europa, Nordamerika und Teilen Asiens weit mehr Rohstoffe zur Energiegewinnung verbraucht werden, als von ihnen selbst produziert wird. Besonders schlecht sieht diese Bilanz für Europa aus. Anders als Nordamerika, die haben eine deutlich günstigere Vorratssituation, steht hier einem globalen Verbrauchsanteil von rd. 15 % gerade einmal 6 % Produktion und 4 % Reserven gegenüber.

Der Primärenergieverbrauch2 lag 2012 in Deutschland bei etwa 13.500 PJ3. Gedeckt wurde dieser zu 34 % aus Mineralöl, welcher wiederum zu 98 % importiert wurde. Auf die Situation

Erdgas und Steinkohle wird hier im Näheren nicht eingegangen. Es sei allerdings gesagt, dass diese Bilanzen ähnlich schlecht aussehen. Auch wenn die Energie in Deutschland, im globalen Vergleich, sehr effizient genutzt wird, sollten diese Zahlen zu denken geben, ob es verantwortbar ist, künftige Mobilitätskonzepte dieser Gesellschaft auf Basis nicht nachhaltiger Rohstoffe aufzubauen. 4

1.2 Alternative Kraftstoffe

„Weg vom Öl", so lautet eine Strategie der Bundesregierung, welche Bestandteil der Koalitionsvereinbarung der CDU/CSU und SPD ist. Es erklärt die Absicht „alternative Kraftstoffe und Antriebe zu fördern". Der Begriff Alternative Kraftstoffe bezeichnet Kraftstoffe, die in der Lage sind, die konventionellen, aus Mineralöl hergestellten Kraftstoffe, zu ersetzen. Um ihre Eignung und ihr Potenzial festzustellen, werden nachfolgend die drei wichtigsten von ihnen näher beleuchtet.

1.2.1 Biodiesel

Der wohl bekannteste alternative Kraftstoff ist Biodiesel, von den Befürwortern gerne auch „Grüner Diesel" genannt. Dieses Patent zur Verarbeitung von ölhaltigen Pflanzenteilen und tierischen Fetten zu Motorenkraftstoff stammt bereits aus dem Jahr 1937, angemeldet vom Belgier G. Chavanne. Da es anders als herkömmlicher Dieselkraftstoff aus Pflanzenölen und eben nicht aus Rohöl gewonnen wird, zählt es zu den erneuerbaren Energieträgern. Entgegen der landläufigen Meinung, ist einfaches Pflanzenöl aus dem Supermarkt nur bei einer kleinen Anzahl von Fahrzeugen zum Antrieb geeignet und wird dann auch schmeichelnd als Biokraftstoff tituliert. Wird dem herkömmlichen Dieselkraftstoff Biodiesel beigemischt, bezeichnet man es je nach Anteil als B5, B10 oder B20. Somit wäre B100 reiner Biodiesel. Vorteile von Biodiesel sind, dass es sich hierbei um Kuppelprodukte handelt, bei deren Produktion keine Abfallprodukte entstehen, da alle anfallenden Stoffe weiterverwendet werden. Auf den ersten Blick ist auch positiv, dass es scheinbar eine günstigere CO2-Bilanz aufweist als konventioneller Kraftstoff. Diese ist allerdings umstritten, da neben der CO2 Freisetzung beim Verbrennen, auch die aus Anbau und Herstellung berücksichtigt werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist der immense Flächenbedarf und die damit verbundene großflächige Zerstörung der Urwälder, zwecks Anbaus von „Ölpalmen-Monokulturen", wie beispielsweise in Indonesien. Tatsächlich würde die Verarbeitung der gesamten in den USA angebauten Sojaernte gerade einmal 6 % der Nachfrage decken. Auch aus diesem Grund lehnt das Umweltbundesamt, mit seinem Bericht vom 1. September 2006, die Herstellung von Biodiesel mit der Feststellung ab, dass aufgrund der Flächenproblematik, maximal fünf Prozent der im Verkehrssektor benötigten Menge Dieselkraftstoff durch den in Deutschland angebauten Raps, ersetzt werden können. Gleichzeitig könnten lediglich ein bis vier Prozent der Treibhausgasemissionen vermieden werden. 5 Bereits eingangs wurde ein anderes zentrales Problem erwähnt, die direkte Nahrungsmittelkonkurrenz. Dieser ethisch moralischen Frage, ob es vertretbar ist, angesichts weltweit schrumpfender Anbauflächen Autokraftstoffe statt Nahrungsmittel anzubauen, wird, u.a. laut Greenpeace, oft eine zu geringe Bedeutung beigemessen. 6

1.2.2 Erdgas

Die Geschichte der gasbetriebenen Fahrzeuge geht sogar in eine zeit zurück, in der es noch keine Benzin- oder Dieselfahrzeuge gab. 1862 baute der Erfinder Etienne Lenoir das erste Gasmotorenfahrzeug. 7

Als Erdgasfahrzeug, auch Natural Gas Vehicle (NGV) oder Compressed Natural Gas (CNG) Vehicle, wird ein Fahrzeug bezeichnet, das mit einem herkömmlichen Ottomotor als Antriebsaggregat ausgestattet ist und mit Erdgas als Kraftstoff betrieben wird. Anstelle eines Benzin-Luft- Gemischs wird dabei ein Erdgas-Luft-Gemisch verbrannt. Da es aber verglichen mit Diesel eine nur rund 1000-fach geringere Energiedichte besitzt, wird das Erdgas für den Gebrauch auf etwa 200 bar verdichtet. Nur so kann eine angemessene Menge im Fahrzeug mitgeführt werden.

Weltweit existierten 2011 über 15 Mio. Erdgasfahrzeuge, ca. 96.000 davon in Deutschland. 8 Erdgasmotoren finden heute häufig in Fahrzeugen der öffentlichen Verkehrsbetriebe ihren Platz. Positiv ist, dass Erdgas weniger CO2 verursacht als Benzin (geringster CO2-Gehalt je Energieeinheit aller fossilen Brennstoffe). Ebenfalls positiv ist, dass diese Fahrzeuge effizienter sind als Benzinmotoren. Ein weiterer Vorteil, zumindest aus Sicht der Nutzer[4] ist, dass Erdgas bis Ende 2018 steuerbegünstigt ist. Eine über dieses Datum hinausgehende Begünstigung ist, seitens der Europäischen Kommission, im Gespräch. Bei einer gut ausgebauten Infrastruktur könnte Erdgas Benzin und Diesel sehr gut ersetzen.

Ein großer Nachteil ist aber auch hier, dass Erdgas, ebenso wie Öl, ein endlicher Rohstoff ist, dessen Reserven einerseits schon zu einem Drittel verbraucht sind und andererseits auch ungleichmäßig verteilt sind. Dürften die Regionen ausschließlich auf ihre eigenen Reserven zugreifen, könnte der Nahe Osten noch 245 Jahre die gleiche Menge Erdgas verbrauchen, während es in ganz Nordamerika lediglich 10 Jahre und in Eurasien, dank der russischen Vorkommen, etwa 60 Jahre wären. Dies birgt zum einen ein großes Konfliktpotenzial und zum anderen eine sehr starke Importabhängigkeit. 9

1.2.3 Autogas

Nicht zu verwechseln mit Erdgas ist das Autogas, im internationalen Sprachgebrauch kurz LPG (Liquified Petroleum Gas) genannt. Dabei handelt es sich um ein unter relativ geringem Druck verflüssigtes Gemisch aus Propan und Butan, welches bei der Förderung und dem Raffinieren von Erdöl anfällt. Der Endenergiegehalt hat etwa das gleiche Niveau wie das von Erdgas, allerdings hat Autogas eine höhere Energiedichte, was höhere Reichweiten bei gleichem Tankvolumen zulässt. Gleichermaßen wie bei CNG besteht für LPG eine Steuerbegünstigung bis 2018, ist aber auch komplett an Rohöl gekoppelt, bringt also die gleichen, bereits im vorherigen Abschnitt genannten, Nachteile mit sich.

1.3 Umwelt, Klima und Verkehr

Der anthropogene Einfluss auf die Umwelt ist mehr präsent denn je. Spätestens seit der UNKonferenz für Umwelt und Entwicklung 1992 (Rio-Konferenz), hat der Begriff Nachhaltigkeit Einzug in die Öffentlichkeit erhalten. 178 Staaten entwickelten ein Aktionsprogramm (Agenda 21) mit Handlungsempfehlungen für alle Bereiche der Umwelt. Die Botschaft lautet, dass eine Entwicklung dann nachhaltig ist, wenn sowohl ökologische, ökonomische als auch soziale Aspekte in Einklang gebracht werden. Das Ziel ist, dass durch die Befriedigung einzelner Bedürfnisse, weder anderen Regionen noch nachfolgenden Generationen die Chance genommen werden soll, ihr Leben in lebenswerten Umständen selbst zu gestalten.

1.3.1 Emissionen (allgemein)

Laut dem Weltklimarat der Vereinten Nationen (IPCC), gehörten die letzten Jahre zu den wärmsten seit der Wetteraufzeichnung im Jahr 1850. Hauptverantwortlich dafür ist, neben der weltweiten Abholzung von Wäldern, das Treibhausgas CO2, welches bei der Verbrennung von Öl, Gas und Kohle entsteht. Seit der Industriealisierung hat sich der Gehalt von CO2 in der Atmosphäre von einstmals 290 ppm (parts per million) um mehr als ein Drittel auf 396 ppm er Abbildung 1-1: Entwicklung der globalen CO2-Emissionen 1990 bis 2011 Quelle: IWR, 2012 höht. Abbildung 1.1 zeigt die Entwicklung des weltweiten CO2 Ausstoßes seit 1990 bis zum Erreichen des neues Rekordniveaus von 34 Mrd. t in 2011. Zu bemerken ist, dass während Indien und China ihren Ausstoß im diesem Zeitraum beinahe verdreifacht bzw. sogar fast vervierfacht haben, der Wert in Deutschland kontinuierlich zurückgegangen ist. 10 Nichtsdestotrotz besteht auch hier weiterhin Behandlungsbedarf. Am 12. Dezember 2008 verabschiede das Europäische Parlament seine Klimaschutzziele bis 2020. Eines der darin festgelegten Ziele beinhaltet die Verringerung der Treibhaushausgasemissionen bis 2020 um 30 Prozent unter das Niveau von 1990 und bis 2050 um 60 bis 80 Prozent. Deutschland hat, in Umsetzung seiner Koalitionsvereinbarung, darüber hinaus sogar einer Reduzierung von 40 Prozent bis 2020 zugesagt.

1.3.2 CÜ2-Emissionen des Verkehrs

Der Verkehr in Deutschland ist für rund 20 Prozent, also ca. 153 Millionen Tonnen, der klimarelevanten CO2-Emissionen verantwortlich. Während die energiebedingten Emissionen seit 1990 in allen Sektoren eindeutig zurückgegangen sind, war die Entwicklung des Verkehrs diesbezüglich, mit weniger als sechs Prozent, relativ gering. Innerhalb des Verkehrssektors ist das CO2 vornehmlich auf den Autoverkehr zurückzuführen (145 Millionen Tonnen). Trotz der immer schadstoffärmer und effizienter werdenden Motoren, werden die Fortschritte, durch die in den letzten Jahren steigende Gewichtszunahme und erhöhte Motorleistung, abgemildert.

Jedes Fahrzeug hat seinen spezifischen CO2 Ausstoß. Auf Grundlage des fahrzeugabhängigen Kraftstoffverbauchs und der Kraftstoffart[5] lässt sich der dazugehörige CO2 Ausstoß berechnen.

Tabelle 1: Energiegehalt und CO2-Emissionen verschiedener Energieträger Quelle: www.CO2-Emissionen-vergleichen.de 11

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wie Tabelle 1 zeigt, gibt es hier durchaus Unterschiede. So können durch den Einsatz von Autogas, die CO2-Emissionen unmittelbar um die Hälfte reduziert werden. Angesichts der aktuellen Klimaschutz-Debatte, ist die Aufmerksamkeit zunehmend auf C02 Ausstoß des Verkehrsträgers „Straße" gerichtet. Die nachfolgende Tabelle zeigt diesen für Deutschland 2005 pro Personen[6] - bzw.- Tonnen-km[7]. Es zeigt sich, dass die Werte beim PKW annähernd dreimal höher sind, als die von den Bussen. Weitergehend wird deutlich, dass die direkten Emissionen im Vergleich zu den indirekten Emissionen dominieren, anders als beim Schienenverkehr, hier sind die indirekten Emissionen höher. 12

Tabelle 2: CO2-Emissionen des Straßenverkehrs Verkehrsleistung der Lieferwagen bei einer Durchschnittsauslastung von 0,35 T/Fahrzeug Quelle: Infras [12]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wie sich diese Bilanz bei einem Elektrofahrzeug im Einzelnen verhält, wird in einem späteren Abschnitt ausführlich behandelt.

1.3.3 Verkehrslärm

Verkehrsmittel erzeugen durch ihren Betrieb Luftschall, welcher sich wellenförmig vom Ort des Entstehens (Emissionsort) zu seinem Auftreffort (Immissionsort) fortbewegt. Das Resultat, also die physikalisch objektiv messbare Intensität und Frequenz dieser Schallwellen, wird i.d.R. als Geräusch bezeichnet. Lärm dagegen entzieht sich objektiven Messverfahren, da die Bewertung des Schalls als Lärm subjektiv durch den Betroffenen erfolgt. Laut TA Lärm[8] sind Geräusche schädliche Umwelteinwirkungen, wenn sie nach „Art, Ausmaß oder Dauer geeignet sind, Gefahren, erhebliche Nachteile oder erhebliche Belästigungen für die Allgemeinheit oder die Nachbarschaft herbeizuführen". 13

Zur Bewertung der auftretenden Belastungen, werden nach der Umgebungslärmrichtlinie[9] folgende zwei Indizes verwendet: Lden (Tag-Abend-Nacht-Lärmindex) zur Bewertung der allgemeinen Lärmbelästigung und Lnight (Nachtlärmindex) zur Bewertung von Schlafstörungen.

Der Lärm von Autos, Flugzeugen und Eisenbahnen beeinträchtigt die Lebensqualität, insbesondere in urbanen Gebieten, in einem erheblichen Maß. Unter allen Lärmquellen des Alltags nimmt der Verkehrslärm, seiner ubiquitären Verbreitung entsprechend, die Spitzenstellung ein. Tatsächlich gehört er mittlerweile zu den größten Umweltproblemen, denn er ist nicht nur störend, sondern auch gesundheitsgefährdend. Permanente Schallpegel von mehr als 65 dB(A) tagsüber und mehr als 55 dB(A) in der Nacht können das Risiko von Herzkreislauferkrankungen nachweisbar erhöhen. Auf eine eingehendere Behandlung der Thematik, insbesondere die konkrete Lärmbelästigung und Lärmbelastung, wird hier bewusst verzichtet. 14

1.3.4 Andere Umweltauswirkungen und Emissionen

Neben den klimaschädlichen CO2-Emissionen und dem Verkehrslärm, kommt es in der Folge des Straßenverkehrs zu einer Vielzahl weiterer Emissionen und Auswirkungen auf Menschen und Umwelt. Diese sind nachfolgend dargestellt. 15

Luft - Abgase, Aerosole, Partikel (z.B. NOX, N2O, SO2, PMi0)

Wasser - Auslaufende Treibstoffe/Betriebsstoffe, Abschwämmungen

Boden - Ablagerungen

Hinzu kommt die allgemeine Problematik der Flächeninanspruchnahme. Zu bemerken ist, dass diese Angaben nicht ausschließlich auf fossil betriebene Fahrzeuge beschränkt sind, sie können also auch bei Elektrofahrzeugen auftreten.

1.3.5 Verkehrsentwicklung und -Prognose

Im Jahr 2010 überstieg die Anzahl aller PKWs, Busse und LKWs auf der Erde die Milliardengrenze. In den USA betrug der PKW-Bestand im Jahr 2009 knapp 140 Millionen. Laut KraftfahrtBundesamt, betrug der Fahrzeugbestand am 1. Januar 2013 in Deutschland 58,7 Millionen. Davon waren 43,4 Millionen Personenkraftwagen. Gerade einmal 1,4 Prozent davon sind mit alternativen Antrieben ausgestattet. Speziell bei den Elektroantrieben sind es sogar nur 0,01 Prozent. 16 Bezogen auf die Einwohnerzahl, ergibt sich daraus, mit 640 Kfz auf 1.000 Einwohner, eine der höchsten Fahrzeugdichten weltweit. 17 Regional bestehen hier jedoch zum Teil große Unterschiede, so hat beispielsweise Berlin eine erstaunlich geringe Motorisierungsrate von etwa 325 Kfz pro 1000 Einwohner. Entsprechend der letzten großen Untersuchung zur Mobilität in Deutschland (MID 2008), hat sich die Zahl der zurückgelegten Wege pro Tag in den letzten Jahren kaum geändert. Er liegt bei 3,4 Wegen pro Person und Tag und das bei einer Tagesstrecke mobiler Personen von 44 Kilometern pro Person und Tag. 18

Die Personenverkehrsleistung[10], welche dominiert wird durch den motorisierten Individualverkehr (MIV), war 2009 rund 24 Prozent höher als 1992. Im Bundesdurchschnitt verfügen mehr als 80 Prozent aller Haushalte über einen oder mehrere PKWs. Hierbei gibt es altersbedingte und wiederum regionale Unterschiede. Während immer mehr jüngere Jahrgänge auf das Auto verzichten, ist bei den älteren Menschen ein umgekehrter Trend zu beobachten. Die häufigste Zielgruppe bei den PKW Nutzern sind die 30 bis 59 jährigen.

Abbildung 1-2: Verkehrsleistungen im Personen- und Güterverkehr Quelle: Frauenhofer ISI, 2012

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei den Güterverkehren ist in den letzten 20 Jahren eine Verdoppelung zu verzeichnen, drei Viertel davon werden über die Straße abgewickelt. Die Beförderungsleistung des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) lag 2011 knapp über 100 Mrd. Personenkilometern und die des Schienenpersonenfernverkehrs lag bei etwa 36 Mrd. Personenkilometern. Zum Vergleich: Im motorisierten Individualverkehr wurden im gleichen Zeitraum rund 900 Mrd. Personenkilometer zurückgelegt. 19 20

Laut Prognosen des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung über die „deutschlandweiten Verkehrsverflechtungen" ist bis 2025 nochmals mit einer Erhöhung des motorisierten Verkehrs von knapp 20 Prozent zu rechnen. Global gesehen ergibt sich ein noch viel beunruhigenderes Bild. Wenn die momentane Entwicklung, beispielsweise in China, so weitergeht, werden dort bis 2030 voraussichtlich 250 Millionen PKWs zugelassen sein.

1.3.6 (Externe) Effekte

Entstehen, infolge der Herstellung oder des Verbauchs von Waren oder Leistungen, anderen Personen, Haushalten, Unternehmen etc., Kosten oder Nutzen, ohne dass vom Verursacher ein Ausgleich bzw. vom Empfänger des Vorteils ein Entgelt bezahlt wird, so wird dies bezeichnet als externe Effekte bzw. Externalitäten (engl. auch Spillovers). 21

1.3.6.1 Externe Kosten

Mobilität kostet. Ausgehend von den Vollkosten, also Betriebskosten, Wertverlust, Wartung und Reparatur, sind das beispielsweise beim Auto zwischen 40 und 60 Cent pro gefahrenen Kilometer.

Neben diesen Kosten entstehen, wie Eingangs erwähnt, aber auch volkswirtschaftliche Kosten, die nicht vom Verursacher getragen werden, weil sie nicht im Marktpreis enthalten sind, die sogenannten externen Kosten. Üblicherweise wird unterschieden nach:

1. Vorhaltung der Verkehrsinfrastruktur, also Wirkungen der Bodenversiegelung o Trennwirkung o Landverbrauch
2. Verkehrsmittelbetrieb, u.a.

Unfälle, -Folgekosten

Staukosten

Schadstoffe

Lärm

Nachdem die externen Kosten der Verkehrsinfrastruktur nach Umsetzung der investiven Maßnahme meist irreversibel sind, sind die des Verkehrsmittelbetriebes konstruktiv und ordnungspolitisch durchaus beeinflussbar. Daher kommt ihnen auch eine erheblich größere Bedeutung zu.

Die verkehrsbezogenen Einnahmen reichen bei Weitem nicht aus, um diese Kosten zu decken. So beliefen sich die externen Kosten im Jahr 2005 auf über 80 Milliarden Euro, also etwa fünfmal mehr, als die derzeitige Ökosteuerbelastung. Aus Sicht der Kostenkategorie, ging mehr als die Hälfte davon zu Lasten der ungedeckten Unfallkosten, gefolgt von Klimakosten (14 %), Lärm (12,1 %) und Luftverschmutzung (9,6 %). Mit über 95 Prozent machte der Straßenverkehr hierbei den „Löwenanteil" aus. [14] In einem marktwirtschaftlichen System wäre es üblich, dass sich dieses Problem über die Mechanismen des Marktes selbst reguliert bzw. löst. Voraussetzung hierfür ist allerdings die umfassende Anrechnung der gesellschaftlichen Aktivität jedes einzelnen Individuums (Internalisierung). Folglich führt das Fehlen dieser Mechanismen zu einem allokativen Marktversagen. 22

1.3.6.2 Externe Nutzen

Zur realistischen Darstellung der de facto nicht internalisierten Wohlfahrtseffekte des Verkehrs, ist es notwendig, den externen Kosten die externen Nutzen gegenüber zu stellen. Der Begriff ergibt sich als Folge einer unvollständigen Nutzenfunktion. Beispielsweise ein Unternehmer, der im Rahmen seiner ökonomischen Aktivität nicht in der Lage ist, den vollen Umfang seiner Nutzenstiftungen auf sich zu ziehen. Dabei tritt bei einem Dritten Nutzen auf, ohne dass eine entsprechende Gegenleistung erfolgt.

Die Existenz eines externen Vorteils des Verkehrs ist allerdings strittig. Immer wieder werden hier Begriffe wie Wachstum, Einkommen und Beschäftigung, Zeitersparnis und Erschließungsfunktion genannt. Unzweifelhaft handelt es hierbei um einen beachtlichen Nutzen, diese sind jedoch nicht externer Natur. Der Grund dafür ist, dass sie ausnahmslos den Verkehrsteilnehmern bzw. über Marktprozesse dem Verkehr Verbundenen zugutekommen. 23 24

1.4 Lobbys und Legislative - Obama, Merkel, OPEC, Shell und Co.

2011 waren nach dem „Fortune Global 500 Index" acht der zehn umsatzstärksten Unternehmen der Welt Gas- und Ölversorger. Bei den nicht börsennotierten Unternehmen sind es sogar noch mehr. Daher überrascht es wenig, dass die Umorientierung hin zu den Erneuerbaren Energien sehr zögerlich von Statten geht. Der Einfluss der Lobbyisten auf die Politik scheint größer denn je, kaum anders ist erklärbar, dass die Ölförderung, trotz der verheerenden Katastrophen der vergangenen Jahre, weltweit uneingeschränkt fortgeführt wird. Unternehmen wie EXXON, British Petrol (BP) oder Shell investieren Millionensummen, u.a. auch in Wahlkampf- und Parteikassen, um ihre Interessen durchzusetzen bzw. die Gesetzgebung in den USA, aber auch in Europa und der restlichen Welt, in Ihrem Sinne zu beeinflussen.

Im vorherigen Abschnitt wurde bereits auf diese Diskrepanz von Einnahmen und Ausgaben und die damit verbundene „ungerechte" Kostenpolitik eingegangen. Hier gilt es seitens der Politik die Grundlagen zu schaffen, dass dieser Trade-off nicht zu Ungunsten der öffentlichen Umweltgüter ausgeht. Fakt ist, dass in einem ökonomisch-rationalen Handeln, permanent Nutzen und Kosten gegeneinander abgewogen werden. Es ist also davon auszugehen, dass je höher die privaten Kosten eines nicht nachhaltigen Verkehrsmittels sind, desto eher wird auf ein alternatives Transportmittel zurückgegriffen bzw. gänzlich auf diese Fahrt verzichtet.

Eine weitere Reaktion der Verbraucher auf die steigenden Ölpreise, wäre eine erhöhte Nachfrage nach Fahrzeugen mit geringerem Verbrauch. Das wiederrum würde Druck auf die Automobilhersteller ausüben, sparsamere Motoren zu entwickeln, oder gar das teure Öl durch regenerative Energieträger zu substituieren. 25 Die Abbildung 1.3 zeigt, dass die gesetzlichen Restriktionen für CO2-Emissionen, die entscheidend sind bei der Ausübung eines unmittelbaren Innovationsdrucks auf die Industrie. So würde eine strikte Regelung mit Emissionswerten von unter 10 g CO2/km zu einem hochgradigen Innovationsdruck, zu Gunsten der vollelektrischen Fahrzeuge, führen. Ganz anders im Falle einer schwachen Regulierung, mit einem Grenzwert von unter 100 g CO2/km, wobei dieser Druck weitestgehend ausbleiben würde.

Abbildung 1-3: Zukünftige Marktanteile in Abhängigkeit der gesetzlichen CO2-Grenzwerte; Legende: ICE Internal Combustion Engine, HEV Hybrid Electric Vehicle, REEV Range Extended Electric Vehicle, FCEV Fuel Cell Electric Vehicle, BEV Battery Electric Vehicle Quelle: McKinsey/WZL (2011) Studie Boost! 26 27

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die vorherrschende Situation, hinsichtlich der Marktentwicklung, gewährleistet dementsprechend keine ausreichende Planungssicherheit. Um dieser unsicheren Marktlage entgegen zu wirken und Investitionskosten zu sparen, sind staatliche Subventionen und Förderprogramme nicht nur programmatisch, sondern obligatorisch. [27]

1.5 Psychologie

Das Auto bzw. die Automobilität steht für Selbstbeweglichkeit. Im Rahmen der sozialwissenschaftlichen Mobilitätsforschung, werden neben den funktionalen Eigenschaften auch die kulturelle Bedeutung sowie die gesellschaftlich Aneignung betrachtet. Das Verschwinden bzw. das Sinken von Raumwiderständen geht einher mit, zum Teil unbewussten, Handlungsmustern und Routinen. Diese Routinen verhindern entsprechend oft auch die ökonomisch-rationale Verkehrsmittelwahl. Die Abhängigkeit vom Auto ist vielen Nutzern meistens gar nicht bewusst.

Die Vielzahl der Autofahrer wissen um die Schädigung der Umwelt durch das Auto, dennoch werden hier oft fantasiereiche Erklärungen gefunden, die ausgerechnet ihren konkreten Fall legitimieren, also das keine Alternative für sie besteht oder die durch sie verursachte Schädigung vernachlässigbar ist. Tatsächlich sind Rechtfertigungen dieser Art zur Überwindung kognitiver Dissonanzen geeignet, denn sie wirken entlastend. Besonders verzerrt werden die Kosten des Autofahrens wahrgenommen. Hier werden oft nur die „Out-of-Pocket-Kosten" wahrgenommen, die unregelmäßigen Kosten (Steuern, Versicherung etc.) werden dabei meist nicht mit eingerechnet. 28

1.6 Zwischenfazit - Es braucht einen Paradigmenwechsel!

Die Randbedingungen der Mobilität ändern sich. Die zuvor genannte Verknappung der fossilen Brennstoffe in Verbindung mit der fortwährenden Verschärfung der Emissionsziele, u.a. für Kohlenstoffdioxid und die massive Zunahme individueller Mobilität in Asien, macht die Umstellung heutiger Antriebs- und Fahrzeugkonzepte unausweichlich.

Wenngleich nach mehr als 120 Jahren der Entwicklung noch immer Optimierungspotenziale im Verbrennungsmotor liegen, ist eine gänzliche Vermeidung lokaler Schadstoff- und Lärmemissionen quasi nicht möglich.

Während die Förderung von Erdöl in den kommenden Jahren nicht signifikant erhöht werden wird, gleichzeitig aber der Bedarf steigt, wird es unweigerlich zu einer Kostenexplosion kommen. So wird, ohne politische Vorgaben, kurzfristig die Ölknappheit selbst Auslöser für den Ersatz von Öl sein und nicht das CO2.

2 Zielsetzung und Aufbau

Laut mehrheitlicher Expertenmeinung, werden eine massive Reduzierung des Ölverbrauchs und eine nachhaltige und schnelle Senkung des Klimafaktors „Verkehr" ohne eine umfassende Klimaschutzstrategie nicht möglich sein. Die drei zentralen Bausteine einer derartigen Strategie sind: Verkehr zu vermeiden, zu verlagern und zu verbessern.

Primäres Ziel der Verkehrsvermeidung liegt in einem prinzipiellen Bewusstseinswandel, nicht nur im Verkehr, sondern ebenfalls im Sozial- und Umweltbereich. Gleichzeitig verlangt sie einen Abbau von Mobilitätszwängen. Getreu der alten Planungsweisheit: „der beste Verkehr ist derjenige, der gar nicht erst entsteht". Allerdings leben moderne Ballungszentren vom Verkehr, ihn also als Ganzes in Frage zu stellen, hieße, diese Gebiete als solches in Frage zu stellen.

Ein anderes Instrument der Verkehrsplanung ist die Verlagerung des Verkehrs (auch Modal Shift genannt). Hintergrund ist das Nutzen der unterschiedlichen Umwelteigenschaften der einzelnen Verkehrsträger im Sinne der Umwelt. Jeder Kilometer, der statt mit dem Auto mit dem Zug zurückgelegt wird, bedeutet eine direkt Einsparung. Allerdings sollte die Verlagerung in Richtung innovativer und regenerativer Antriebstechnologien erfolgen, da nur eine quantitative Einsparung vom konventionellen fossilen Kraftstoff, zumindest langfristig, keinesfalls zielführend ist.

Zuletzt beinhaltet der Punkt der Optimierung des Verkehrs, hin zu einer weitestgehend emissionsfreien Mobilität den richtigen und wahrscheinlich auch den wichtigsten Schritt. Mit Blick in die Zukunft, wird eine konsequente und nachhaltige Effizienzstrategie unverzichtbar.

Ziel dieser Arbeit soll es sein, nachvollziehbar darzustellen, ob und inwieweit die Elektromobilität, heute schon, als Instrument einer nachhaltigen Verkehrsentwicklung, realisiert werden kann. Es soll untersucht werden, was die Gründe für die nicht erfolgte Etablierung dieses Konzeptes am Markt sind und mit welchen Mitteln dieses Ziel dennoch erreicht werden kann. Gleichzeitig soll aber auch kritisch hinterfragt werden, ob mit Strom angetriebene Fahrzeuge, ihrer positiven ökologischen Bewertung gerecht werden. Ferner sollen, neben den allgemeinen Grundlagen, u.a. auch spezielle Themen näher beleuchtet werden. Hierbei werden, im Rahmen der Untersuchung, sowohl quantitative Vergleiche zu konventionellen Verbrennungsmotoren, als auch eine Stärken-Schwächen-Analyse (SWA) der Elektromobilität angestellt.

Es soll hier die Elektromobilität, als Instrument einer nachhaltigen Verkehrsentwicklung, also unabhängig von seiner Erscheinungsform (Elektroauto, Pedelec, Elektroscooter etc.), untersucht werden. Das Prinzip der Brennstoffzelle wird in den Grundlagen, nur vollständigkeitshalber, angesprochen, aber im Rahmen dieser Masterarbeit nicht weitergehend behandelt.

Vor diesem Hintergrund soll der State of Art und die zukünftige Entwicklung, sowie die Bedeutung der Elektromobilität für Deutschland und den Rest der Welt, ausgeführt werden, wobei die Beispiele aus dem Ausland eher zu Vergleichszwecken dienen. Der Schwerpunkt der Untersuchung liegt hierbei jedoch im Bereich der Bundesrepublik Deutschland.

3 Grundlagen Elektromobilität

Die deutsche Automobilindustrie und der Strommarkt unterliegen einem tiefgreifenden Wandel und ausgeprägten Liberalisierungsprozessen. Das Thema Elektromobilität genießt ein großes mediales Interesse und hat sich zu einer, in der Öffentlichkeit, ausgiebig diskutierten Thematik entwickelt. Die intensiven Bemühungen aller Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik unterstreichen den enormen Stellenwert für die Zukunft der Mobilität.

Den allgemein bekannten positiven Fakten und Potenzialen steht aber auch eine Reihe von Problemen und Kritiken entgegen.

3.1 Historischer Rückblick

Etwa 40 Prozent aller Fahrzeuge fahren elektrisch. Was sich aus heutiger Sicht wie „Zukunftsmusik" anhört, ist aber bereits vor über 100 Jahren durchaus real gewesen. Besonders in Deutschland besitzen elektrische Antriebe eine lange Tradition. Ihre Ursprünge gehen, mit der ersten konstanten Rotation mittels Elektromagnetismus, durch den englischen Forscher Michael Faraday, bis in die frühen 1820er Jahre zurück. Die anschließende Praxistauglichkeit, wenige Jahre später, wurde gegen 1860 durch die Erfindung von wiederaufladbaren Bleiakkumulatoren technisch verbessert. Auf der Berliner Gewerbeausstellung präsentierte Werner von Siemens 1879 die erste elektrisch betriebene Eisenbahn, mit Stromzuführung über die Schienen. 1881 stellte schließlich Gustave Trouve sein dreirädriges Elektroauto vor. Ein Jahr später folgte Siemens in Berlin mit dem ersten Oberleitungsbus, der „Elektromote". Damit ist das Prinzip des Elektroantriebes deutlich älter als das erste fossil betriebene Automobil von Daimler und Benz aus dem Jahr 1885. Auch das erste Fahrzeug das die 100 km/h Grenze überschritt war ein Elektroauto. Ein anderes Elektrofahrzeug schaffte 1901 eine Reichweite von 300 km, mit einer Akkuladung.

Abbildung 3-1: Erste elektrische Eisenbahn auf der Berliner Gewerbeausstellung 1879 Quelle: Homepage von Siemens

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ihre Blütezeit erlebten die Elektroautos um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert. Zu dieser Zeit fuhr rund die Hälfte aller Autos in New York elektrisch, gefolgt von Dampf- und zuletzt die Benzinbetriebenen. Insgesamt bauten 1912 in den USA 20 Hersteller knapp 34.000 Elektroautos.

Zusammenfassend standen u.a. der leichte, drehmomentstarke Antrieb, eine einfache Bedienung, eine hohe Effizienz sowie die geringe Lärm- und Abgasemission als Stärken wiederum den Schwächen des Elektroantriebes gegenüber. Diese waren, vorrangig, das auch heute bekannte Problem der beschränkten Reichweite und die Kälteempfindlichkeit der Batterie, einhergehend mit einer geringen Lebensdauer.

Der aber bedeutendste Grund für die „Niederlage" des Elektroantriebes gegen die Verbrennungsmotoren war wohl die dynamische Entwicklung bei eben diesen. Nicht zuletzt der serienmäßige Einbau des elektrischen Anlassers, z.B. beim T-Model von Ford, stellte den Verlust eines signifikanten Wettbewerbsvorteils dar, bei dem sich das Benzinauto wiederum eine positive Funktionalität des Elektroautos zu Eigen machen konnte. Es begann eine Epoche der individuellen Massenmobilisierung, in der sich das benzinbetriebene Auto, ganz nach amerikanischem Vorbild, als ideales Fortbewegungsmittel etablierte.

[...]


1 Erdöl bezeichnet das aus natürlichen Vorkommen geförderte Öl. Rohöl dagegen bezeichnet das für den Transport und den Raffinerieprozess aufbereitete Erdöl, dem bereits Schwebepartikel, Wasser und Salze entzogen wurden.

2 Zur Bereitstellung von Energie an den Verbraucher, ist es erforderlich, Primärenergie in Endenergie umzuwandeln. Hierbei kommt es, aufgrund von Transport und dem Umwandlungsprozess selbst, zu Verlusten, welche die prinzipielle Differenz zwischen Primär- und Endenergieverbauch darstellen.

3 Peta Joule (PJ) ist die international verbindliche Maßeinheit für Energie und entspricht 1 Billiarde Kilojoule. (1.000 Kilojoule = Energiegehalt von 0,03 Liter Ottokraftstoff)

4 Die Verwendung der Begriffe Nutzer, Käufer, Kunde etc. schließt die weibliche Form mit ein. Ausgangslage, Problemanalyse chemisch gesehen, bestimmt der Kohlenstoffanteil des Kraftstoffs, wie viel CO2 bei der Verbrennung freigesetzt wird.

6 Personenkilometer (Pkm) ergeben sich aus der Multiplikation der zurückgelegten Entfernung mit der Anzahl der beförderten Personen.

7 Tonnenkilometer sind das Produkt aus Streckenkilometern und der Masse der dabei beförderten Güter.

8 TA Lärm ist die Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm vom 26.08.1998; Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImschG)

9 Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom 25. Juni 2002 über die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm

10 Der Begriff Personenverkehrsleistung bezeichnet die von Menschen in unterschiedlichen Verkehrsmitteln zurückgelegte Entfernung. Sie wird in Personenkilometern (Pkm) gemessen

11 OPEC (Organization of the petroleum Exporting Countries), zu Deutsch: Organisation erdölexportierender Länder, Mitglieder sind u.a. Irak, Iran, Kuwait, Venezuela und Saudi-Arabien; 1960 gegründete internationale Organisation mit Sitz in Wien; Ziel ist die gemeinsame Preis- und Mengenpolitik gegenüber multinationalen Erdölgesellschaften zur Steigerung der Exporterlöse. [92]

12 Batteriesysteme sind gebündelte Sekundärzellen (wiederaufladbare Stromquelle) die im wesentlichen aus drei Hauptbestandteilen bestehen: Batteriezellen, Batteriemanagement-System, Gehäuse mit Kühlsystem

13 USABC - United States Advanced Battery Consortium ist ein staatlich gefördertes Konsortium der Automobilhersteller Chrysler, Ford und GM. Ziele sind die Entwicklung von innovativen Batterietechnologien.

14 MIT - Massachusetts Institut of Technology (Namen der Forscher: Byoungwoo Kang und Gerbrand Ceder)

15 Red steht für Reduktion, also Elektronenaufnahme, Ox steht für Oxidation, also Elektronenabgabe Grundlagen Elektromobilität

16 Modus 1 - Hausnetz ohne weitere Schutzmaßnahmen, max. 16 A; Modus 2 - Hausnetz mit FI- Schutzschalter, max. 32 A; Modus 3 - Schnellladen mit Wechselstrom, max. 250 A; Modus 4 - Gleichstrom, max. 400 A

17 RFID (engl. radio-frequency identification) - steht für die „Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen"; ermöglicht die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Lebewesen und Gegenständen und erleichtert die Erfassung von Daten; umgangssprachlich auch Funketiketten genannt.

18 Batterien benötigen zum Laden elektrische Arbeit, diese Spannung des Ladegerätes muss immer etwas höher sein als die Spannung der Batterie, damit ein Strom in die Batterie fließt.

19 Das Unternehmen hat, trotz der Nachvollziehbarkeit des eigentlichen Konzeptes, am 26. Mai 2013 in Israel Insolvenz angemeldet.

20 Preis laut Hersteller 24.700 Euro, ohne Batterie

21 Preis laut Hersteller 26.200 Euro, ohne Batterie

22 Tankstellen sind heute bereits überall dort, wo sie benötigt werden. Insbesondere an Autobahnen könnten solche Systeme technisch problemlos in Form einer Drive-In-Spur realisiert werden.

23 Themencluster sind die inhaltlichen Schwerpunkte der Leuchttürme und bilden die fassbare Grundlage für die Ausschreibung konkreter Förderprogramme.

24 im vorliegenden Kontext wird Konsortium gleichbedeutend mit Projekt behandelt.

25 von Golf 1 zu Golf 5

26 Ein Fahrzyklus produziert eine realitätsnahe Belastung mit dem Ziel verschiedene Fahrzeuge miteinander vergleichen zu können. NEFZ (Neuer europäischer Fahrzyklus), Typischer Stadtzyklus: Hyzem Urban, Mischzyklus: AC2

27 I.D.E.E. - Innovationsförderung in Deutschland für Erneuerbare Elektromobilität Rahmenbedingungen

28 Frand - Fair, Reasonable and Non-Discriminatory (zu Deutsch: fair, vernünftig und diskriminierungsfrei)

Ende der Leseprobe aus 141 Seiten

Details

Titel
Elektromobilität. Die Lösung für eine nachhaltige urbane Verkehrsentwicklung!?
Hochschule
Beuth Hochschule für Technik Berlin
Note
1,0
Autor
Jahr
2013
Seiten
141
Katalognummer
V274646
ISBN (eBook)
9783656666769
ISBN (Buch)
9783656666752
Dateigröße
4249 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
elektromobilität, lösung, verkehrsentwicklung
Arbeit zitieren
Murat Güner (Autor), 2013, Elektromobilität. Die Lösung für eine nachhaltige urbane Verkehrsentwicklung!?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/274646

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