Bei dieser Arbeit geht es um die Reduzierung des CO2-Ausstoßes des diesel-lastigen Schwerlastverkehrs auf der Strasse in Österreich bis 2050. Ausgehend von den Klimazielen, die im Rahmen des Pariser Klimaabkommens 2015 vereinbart wurden und von jedem Land umzusetzen sind, geht es um die Frage, wie sie im Sektor Verkehr umgesetzt werden können. Der Fokus richtet sich auf den fossil-betriebenen Lastkraftwagen und der Substitution durch alternativen erneuerbaren Energieträgern aus betriebswirtschaftlicher Sicht.
Es wird davon ausgegangen, dass die Wirtschaft langsam wachsen wird und der Güterverkehr nur zu einem kleinen Teil auf die Schiene verlegt werden kann, daher wird auch in Zukunft der LKW als Haupttransportmittel im europäischen Wirtschaftsraum eine wichtige Rolle spielen.
Zum Vergleich stehen fünf Antriebsalternativen: Verbrennungsmotor (ICEV) mit Bioerdgas (CNG&LNG), Verbrennungsmotor mit Biodiesel, Brennstoffzelle (FCEV), Reiner Batteriebetrieb (BEV), LKW per Oberleitung (oder Induktionsschiene) (OC-GIV).
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG
1.1. Problemstellung
1.2. Hypothesen und Zielsetzung
1.3. Methodisches Vorgehen
2. GRUNDLAGEN UND DEFINITIONEN
2.1. Abkürzungen
2.2. Begriffserklärungen
3. DIE KLIMAPOLITIK – EIN ÜBERBLICK
3.1. Internationale Klimapolitik
3.1.1. Geschichtlicher Hintergrund
3.1.2. Der Pariser Weltklimavertrag
3.1.3. Kritik
3.2. Klimapolitik der Europäischen Union
3.2.1. Die 20-20-20-Ziele
3.2.2. Energiefahrplan bis 2030
3.2.3. Energiefahrplan bis 2050
3.2.4. Der EU-Beitrag zur COP21
3.3. Klimapolitik in Österreich
3.3.1. Kyoto I
3.3.2. Kyoto II
3.3.3. Das Klimaschutzgesetz
4. SEKTOR VERKEHR
4.1. Allgemeines
4.2. Der Straßengüterverkehr
4.2.1. Durchgeführte Maßnahmen
4.2.2. Geplante Maßnahmen
5. TECHNISCHE LÖSUNGEN FÜR EINE DEKARBONISIERUNG DES STRABENGÜTERVERKEHRS
5.1. Güterverlagerung auf die Schiene
5.2. Alternative Energieträger für den mobilen Einsatz (WTT)
5.2.1. Allgemeines
5.2.2. Biokraftstoffe
5.2.2.1. Gasförmige Biokraftstoffe
5.2.2.2. Flüssige Biokraftstoffe
5.2.3. Wasserstoff (H2)
5.2.4. Elektrische Energie (Strom)
5.3. Alternativantriebe
5.3.1. Gasmotoren (CNG/LNG)
5.3.2. Biodiesel-Motoren
5.3.3. Antriebe mittels Wasserstoff
5.3.3.1. Wasserstoff im VKM
5.3.3.2. Brennstoffzellen (FCEV)
5.3.4. Batteriebetriebene Nutzfahrzeuge (BEV)
5.3.5. Elektrisch hybridbetriebene SNF per externe Stromzuleitung (OC-GIV)
5.3.5.1. Historischer Hintergrund
5.3.5.2. Oberleitungstechnologie für SNF heute und in der Zukunft
5.3.5.3. Projekt ENUBA
5.3.5.4. Eine Alternative für Österreich?
6. BETRIEBSWIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG DER TECHNISCHEN LÖSUNGEN MIT BERÜCKSICHTIGUNG DER ENERGIEBEREITSTELLUNG
6.1. Allgemeine Berechnungen
6.2. Biomethan - Antriebe
6.2.1. Energiebereitstellung
6.2.2. CO2-Bilanz Biomethan
6.2.3. Kosten einer PTG-Anlage
6.2.4. Kosten für das Unternehmen
6.3. Biodieselantriebe
6.3.1. Energiebereitstellung
6.3.2. CO2-Bilanz Biodiesel
6.3.3. Kosten für eine PTL-Anlage
6.3.4. Kosten für das Unternehmen
6.4. Antriebe mittels Brennstoffzellen
6.4.1. Energiebereitstellung
6.4.2. CO2-Bilanz Wasserstoff
6.4.3. Kosten einer Elektrolyse-Anlage
6.4.4. Kosten für Unternehmen und Infrastruktur
6.5. Batteriebetriebene Nutzfahrzeuge
6.5.1. Energiebereitstellung
6.5.2. CO2-Bilanz Batterieantrieb
6.5.3. Kosten für Unternehmen und Infrastruktur
6.6. Elektrisch hybridbetriebene SNF mit externer Netzanbindung
6.6.1. Energiebereitstellung
6.6.2. CO2-Bilanz OC-GIV
6.6.3. Kostenbetrachtung
6.6.3.1. Infrastruktur
6.6.3.2. Unternehmen
7. GEGENÜBERSTELLUNG DER ALTERNATIVEN ANTRIEBSVARIANTEN
7.1. Zusammenstellung der ermittelten Daten von den alternativen Antrieben und Energieträgern
7.2. Ökonomische Betrachtung
7.3. Ökologische Betrachtung
7.4. Betrachtung der einzelnen Alternativen und ein Blick in die Zukunft
7.4.1. ICEV Biogas
7.4.2. ICEV Biodiesel
7.4.3. FCEV Wasserstoff
7.4.4. BEV – elektr. Energie
7.4.5. OC-GIV – Elektr. Strom / Biomethan bzw. Biodiesel
7.5. Zukunftspläne der EU
7.6. Bewertung der alternativen Antriebsarten und deren Implementierung
8. ZUSAMMENFASSUNG
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist der Nachweis, dass eine Dekarbonisierung des österreichischen Straßengüterverkehrs gemäß den Vorgaben des Pariser Klimaabkommens bzw. der EU-Ziele bis 2050 mit derzeit entwickelten Technologien technisch und wirtschaftlich möglich ist. Dabei wird untersucht, wie das wachsende Transportvolumen durch alternative Antriebskonzepte emissionsfrei bewältigt werden kann.
- Analyse der internationalen und österreichischen Klimapolitik und deren Zielvorgaben
- Untersuchung technischer Antriebsalternativen (Biokraftstoffe, Wasserstoff, Batterie, Oberleitung)
- Ökonomische Betrachtung und Kosten-Nutzen-Analyse der alternativen Antriebssysteme
- Ökologische Bewertung der CO2-Emissionen und Einsparungspotenziale
- Evaluierung der Zukunftsfähigkeit und Implementierungsstrategien bis 2050
Auszug aus dem Buch
1.1. Problemstellung
Der Mensch hat nun endlich erkannt und akzeptiert, dass der Klimawandel mit seinen immer häufiger auftretenden und extremer werdenden Wetterkapaden Großteils menschengemacht (= anthropogen) ist. Er übernimmt die Verantwortung für sein ignorantes Handeln in der Vergangenheit und setzt nun Maßnahmen, um den Schaden zu minimieren. Die Ratifizierung des Abkommens und die Erstellung eines Maßnahmenplanes sind einer der verpflichtenden Aufgaben, welche Repräsentanten der Länder von der Klimakonferenz mit nach Hause nehmen. In erster Linie müssen die derzeit hohen Treibhausgas-(THG)-Emissionen drastisch gesenkt werden. Die Reduzierung betrifft alle definierten Sektoren, in denen anthropogenes CO2 und äquivalente Treibhausgase vom Menschen erzeugt und an die Atmosphäre abgegeben werden.
Die EU (und somit auch das Mitgliedsland Österreich) hat sich im „Energiefahrplan 2050“ bereits 2011 dazu verpflichtet, ihre Treibhausgasemissionen um 80-95% gegenüber dem Jahr 1990 zu reduzieren (vgl. Europäische Kommission, 2011, S. 2). Dieses Ziel wird im Kimaabkommen übernommen.
Im Jahre 2012 wurden in Österreich im Sektor Verkehr ca. 21,7 Mt CO2-Äquivalent, das sind rund 26% des gesamten nationalen THG-Ausstoßes, emittiert. Bei der vom Verkehr verursachten Emissionen fallen 12,6 Mt auf den Personenverkehr und 9,1 Mt auf den Strassengüterverkehr (vgl. Anderl, et al., 2014, S. 112).
Bis jetzt gibt es noch keinen konkreten Maßnahmenplan, wie das Ziel im Sektor Tranport umgesetzt werden soll. Diese Masterthesis konzentriert sich daher auf technische Lösungen und Alternativen, wie die Emissionen im Straßengüterverkehr in Österreich auf den vorgegebenen Wert reduziert werden kann.
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINLEITUNG: Einleitung in das Thema des Klimawandels, der Problemstellung im Straßengüterverkehr und der Zielsetzung der Arbeit.
2. GRUNDLAGEN UND DEFINITIONEN: Definition der wichtigsten Begriffe und Auflistung der verwendeten Abkürzungen.
3. DIE KLIMAPOLITIK – EIN ÜBERBLICK: Darstellung der internationalen Klimapolitik, der EU-Vorgaben und der speziellen Situation in Österreich.
4. SEKTOR VERKEHR: Analyse der aktuellen Verkehrssituation und der bisherigen Maßnahmen im Straßengüterverkehr.
5. TECHNISCHE LÖSUNGEN FÜR EINE DEKARBONISIERUNG DES STRABENGÜTERVERKEHRS: Detaillierte Beschreibung alternativer Antriebe und Kraftstoffe sowie Möglichkeiten der Güterverlagerung.
6. BETRIEBSWIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG DER TECHNISCHEN LÖSUNGEN MIT BERÜCKSICHTIGUNG DER ENERGIEBEREITSTELLUNG: Ökonomische und ökologische Analyse der vorgestellten technischen Lösungen.
7. GEGENÜBERSTELLUNG DER ALTERNATIVEN ANTRIEBSVARIANTEN: Zusammenfassende Bewertung und Vergleich der untersuchten Technologien hinsichtlich ihrer Eignung für die Zukunft.
8. ZUSAMMENFASSUNG: Zusammenfassende Betrachtung der Ergebnisse und Fazit der wissenschaftlichen Untersuchung.
Schlüsselwörter
Dekarbonisierung, Straßengüterverkehr, Klimapolitik, Treibhausgasemissionen, alternative Antriebe, Elektromobilität, Brennstoffzelle, Biokraftstoffe, Oberleitungssystem, Energieeffizienz, CO2-Bilanz, Nachhaltigkeit, Transportlogistik, Energiefahrplan 2050, Verkehrsemissionen
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Masterthesis grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit der Dekarbonisierung des österreichischen Straßengüterverkehrs unter Berücksichtigung der Klimaschutzziele bis 2050.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die Klimapolitik, der Sektor Straßengüterverkehr, technische Alternativen zum Dieselmotor sowie deren ökologische und ökonomische Bewertung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist der Nachweis, dass eine Dekarbonisierung des Straßengüterverkehrs gemäß Pariser Klimaabkommen und EU-Vorgaben bis 2050 mit bestehenden Technologien möglich ist.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird eine fundierte Literatur- und Datenanalyse sowie eine eigene vergleichende Berechnung und Bewertung verschiedener Antriebskonzepte durchgeführt.
Was steht im Hauptteil der Arbeit im Fokus?
Der Hauptteil analysiert technische Lösungen wie Biokraftstoffe, Wasserstoffantriebe, Batterieantriebe und elektrische Oberleitungssysteme hinsichtlich ihrer Energiebereitstellung, Kosten und CO2-Bilanz.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit charakterisiert sich durch Begriffe wie Dekarbonisierung, Straßengüterverkehr, alternative Antriebssysteme, CO2-Reduktion und Energieeffizienz.
Warum spielt die Energiebereitstellung bei den Alternativantrieben eine so große Rolle?
Die Energiebereitstellung ist entscheidend, da alternative Antriebe nur dann zu einer echten CO2-Reduktion führen, wenn die Energie aus nachhaltigen, erneuerbaren Quellen stammt.
Welche Rolle spielt die Oberleitungstechnologie (OC-GIV) in dieser Untersuchung?
Die Arbeit bewertet die Oberleitungstechnologie als eine technisch vielversprechende Option, insbesondere für den Fernverkehr, obwohl sie hohe Investitionskosten in die Infrastruktur erfordert.
Wie schneidet der Batterieantrieb (BEV) bei der Bewertung ab?
Der Batterieantrieb erhält in der Bewertung aufgrund seines hohen Wirkungsgrades und der Erfüllung der Klimaziele sehr gute Noten, ist aber derzeit vor allem für den Nahverkehr am besten geeignet.
- Arbeit zitieren
- Winfried Neuhauser (Autor:in), 2016, Das Pariser Klimaabkommen 2015. Ein Nachweis für eine mögliche Dekarbonisierung des österreichischen Straßengüterverkehrs bis 2050, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/356200
