Direkt zum Inhalt

Eine Minderung der Kohlendioxid-Emissionen ist nur mit neuen Verkehrskonzepten möglich

Deutschland will die Kohlendioxid-Emissionen bis zum Jahre 2005 um 25 Prozent (|bezogen auf die Werte von 1987|) reduzieren. Was dafür im Bereich des Verkehrs erforderlich ist, untersucht eine Gruppe am Institut für Kraftfahrwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen.

In den vergangenen drei Jahrzehnten hat die Verkehrsleistung in der Bundesrepublik stetig zugenommen. Allerdings sind daran die einzelnen Verkehrsmittel unterschiedlich stark beteiligt: Die Nutzung der umweltverträglicheren Verkehrsmittel Bus, Bahn und Schiff stagnierte, während zwischen 1965 und 1990 die der Personenkraftwagen von 280 auf 580 Milliarden Personenkilometer und die der Lastkraftwagen gar von 60 auf 160 Milliarden Tonnenkilometer im Jahr anwuchs. Mit der Vereinigung der beiden deutschen Staaten hat auch in den neuen Bundesländern der Straßenverkehr explosionsartig zugenommen. Wegen des wachsenden Ost-West-Austauschs und der neuen Freizügigkeit im europäischen Markt wird sich dieser Trend sicherlich noch verstärken. Da der Ausbau von Straßen und Autobahnen nicht beliebig gesteigert und nicht annähernd dem Bedarf folgen kann, werden zähfließender Verkehr und Staus künftig immer mehr die Regel sein.

Damit steigt auch der Ausstoß von Abgasen. Falls – wie der Bundesverkehrswegeplan aussagt – bis zum Jahre 2005 die Verkehrsleistungen im Personenverkehr noch um 25 und im Güterverkehr um 50 Prozent höher sein werden als derzeit, würden die Kohlendioxid-Emissionen um etwa 30 Prozent steigen (Bild 2) – es sei denn, es gelänge, durch technische und konzeptuelle Maßnahmen gegenzusteuern.

Technische Reduktionspotentiale

Den größten Anteil am Kohlendioxid-Ausstoß im Verkehrsbereich haben die Personenkraftwagen mit 83 Prozent. Deshalb ist auch hier am vordringlichsten nach Ansätzen zur Reduzierung zu suchen. Nach unseren Untersuchungen bieten sich folgende Reduzierungspotentiale: durch weitere Verringerung des Fahrzeuggewichts 6, der Fahrwiderstände (Luft- und Rollwiderstand) 23 und des Energiebedarfs der Nebenaggregate 3 sowie durch die Steigerung des Antriebswirkungsgrades 32 Prozent.

Ein nach veränderten Kraftfahrzeug-, vor allem Leichtbaukonzepten entwickelter Kompakt-Personenwagen des Jahres 2005 sollte nur noch drei Liter Kraftstoff auf 100 Kilometer benötigen. Zwar können sowohl Otto- als auch Dieselmotoren mit Alkohol, Rapsöl oder Wasserstoff betrieben werden; ein entsprechendes weiträumiges Tankstellennetz wird es aber bis zum Jahre 2005 bestimmt nicht geben. Das gleiche trifft für die Einführung von Elektroautos zu. Wir schätzen deshalb, daß durch kohlenstoffarme Kraftstoffe und Elektroantrieb in den nächsten 15 Jahren lediglich etwa 5 Prozent des heutigen Ausstoßes an Kohlendioxid durch Personenkraftwagen entfallen könnten.

Alle Maßnahmen zusammen (deren Effekte sich nicht einfach addieren lassen) ergeben bei Personenkraftwagen ein Kohlendioxid-Reduktionspotential bis zu 52 Prozent. Bei Lastkraftwagen, die auch bisher schon unter dem Gesichtspunkt hoher Effizienz entwickelt wurden, sind es nur 19 Prozent. Im Jahre 2005 werden aber auch noch viele Fahrzeuge aus den neunziger Jahren auf unseren Straßen rollen. Mithin sind die maximalen Werte keineswegs real. Rechnet man die gravierenden Steigerungen der Fahrleistungen von Personen-, Lastkraftwagen und Bussen anteilmäßig hinzu, bleibt für den Straßenverkehr eine Kohlendioxid-Reduktion von nicht mehr als 4 Prozent plausibel – und auch das nur unter der Voraussetzung, daß die Automobilhersteller tatsächlich alles realisieren, was technisch möglich ist.

Bei Schienenfahrzeugen ließe sich der Kohlendioxid-Ausstoß – einschließlich dessen bei der Stromerzeugung – langfristig zumindest halbieren. Um hier aber bereits im Jahre 2005 spürbare Erfolge zu erreichen, bedarf es der langen Einsatzdauer der Fahrzeuge wegen besonderer Strategien.

Beim Flugzeug steht der vorhergesagten Steigerung der Verkehrsleistung von 13,7 Milliarden Personenkilometern (1987) um 133 Prozent bis 2005 ein weitgehend ausgeschöpftes Potential der technischen Minderung des Kohlendioxid-Ausstoßes gegenüber. Wir halten allenfalls noch 10 Prozent für möglich.

Nimmt man alle technischen Reduktionspotentiale von Straßen-, Schienen- und Luftverkehr zusammen und geht man davon aus, daß sie allesamt realisiert werden, nimmt der verkehrsbedingte Kohlendioxid-Ausstoß sogar zu. Bis zum Jahre 2005 dürfte er sich wegen wachsender Verkehrsleistungen um weitere 10 Prozent erhöhen (Bild 2).

Neue Verkehrskonzepte

Mithin scheint es geboten, über die technischen Maßnahmen hinaus am Verkehrszuwachs und an der Verkehrsstruktur anzusetzen. Das heißt, einerseits auf eine bessere Auslastung der Fahrzeuge, also auf einen geringeren Anstieg der Fahrleistungen hinzuwirken und andererseits den Zuwachs umweltverträglicher und effizienter auf die verschiedenen Verkehrsmittel zu verteilen.

Vergleicht man den spezifischen Energiebedarf der einzelnen Verkehrsmittel in Abhängigkeit von ihrer Reisegeschwindigkeit und die jeweiligen Potentiale der Reduktion von Kohlendioxid-Emissionen, dann liegt es nahe, große Teile des Verkehrs von der Straße auf die Schiene zu verlagern. Die heutigen Betriebsformen des Schienenverkehrs sind dafür jedoch nicht geeignet. Um das vorhandene Schienennetz annähernd so effizient wie die Straßen und Autobahnen nutzen zu können, bedarf es offenbar neuartiger Betriebsstrategien und auch völlig neuer Schienenfahrzeuge.

An die Stelle konventioneller Güter- und Personenzüge müßten automatisierte Einzelfahrzeuge treten. Diese könnten gemeinsame Strecken elektronisch gekoppelt im Konvoi und die anderen Abschnitte allein zurücklegen.

Die Fahrzeuge sollten einen geringen Energiebedarf und ein gutes Beschleunigungsvermögen haben. Simulationsuntersuchungen an einem 40-Tonnen-Schienenfahrzeug zeigen, daß man mit einem Hybridantrieb (Dieselantrieb gekoppelt mit einem Kreiselsystem, das die Bremsenergie aufnimmt und bei Bedarf wieder als Antriebsenergie abgibt) das Beschleunigungsvermögen gegenüber konventionellen Dieseltriebwagen verdreifachen und den Energiebedarf zugleich um 40 Prozent reduzieren kann. Indem man zudem die übrigen verbrauchsrelevanten Parameter wie Nutzlastfaktor (Leichtbau), Luftwiderstand und Aufwand für Nebenfunktionen wie Heizen und Klimatisieren minimiert, ließe sich der Energiebedarf derartiger Schienenfahrzeuge auf ein Drittel heutiger Werte reduzieren. Wegen des geringeren Rollwiderstandes läge er dann erheblich unter dem vergleichbarer Schwerlastwagen und Reisebusse.

Das skizzierte Konzept böte auch vielfältige Möglichkeiten für kombinierte Verkehrslösungen (Bild 1 oben). So sind Schienenfahrzeuge denkbar, in die kompakte Automobile unterhalb der Fahrgastkabinen quer verladen werden könnten; besonders für den Stadtverkehr geeignete Personenwagen ließen sich auf diese Weise über längere Strecken umweltverträglich transportieren.

Noch erheblich größere Bedeutung könnten solche dezentralen Verkehrskonzepte für den Güterverkehr erlangen, zumal sie sich ohne hohen Infrastruktur-aufwand realisieren ließen. Um beispielsweise Sattelauflieger für den Transport auf automatisierte Schienenfahrzeuge zu verladen (Bild 1 unten), bedarf es lediglich vieler verhältnismäßig einfacher Umschlagstellen.

Würden die Hälfte des für den Straßenverkehr prognostizierten Zuwachses und 90 Prozent der Steigerung im innerdeutschen Luftverkehr auf die Schiene verlagert, entspannte sich die Situation auf den Straßen, und die Kohlendioxid-Emissionen aus dem gesamten Verkehr gingen bis 2005 um 19 Prozent zurück. Falls zudem alle Verkehrsmittel im Durchschnitt um 10 Prozent besser ausgelastet würden, ergäbe sich gar eine Reduktion um 28 Prozent (Bild 2).

Derartig tiefgreifende Verbesserungen werden sich allerdings nur einstellen, wenn sich die Rahmenbedingungen für den Verkehr wesentlich verändern. Eine mögliche Strategie dazu müßte restriktive und konstruktive Maßnahmen verbinden. So ließe die stufenweise Erhöhung des Kraftstoffpreises auf rund 3 DM je Liter neue Einsparungstechnologien wirtschaftlich werden; ginge gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch von Personenwagen merklich zurück, wäre eine solche Maßnahme auch sozial verträglich.

Ein global zumutbarer Ausstoß an Kohlendioxid ist freilich selbst bei maximaler Ausnutzung aller möglichen Reduzierungspotentiale in Deutschland nicht zu erreichen. Dieser läge nach Angaben des Zentrums für Wissenschaft und Umwelt in New Delhi 70 Prozent unter dem deutschen Emissionsniveau von 1987.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 4 / 1993, Seite 92
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

Kennen Sie schon …

Spektrum Kompakt – Mörderische Zivilisation - Indigene Völker unter Druck

Sie sind die Hüter der Vielfalt, sie kennen die Regeln der Natur, in der sie leben - doch indigene Völker werden weltweit bedroht, vertrieben, ihre Rechte werden missachtet. Und der Klimawandel verschärft die Situation weiter.

Spektrum - Die Woche – Das Jahr in der Wissenschaft

Die ersten Bilder des James Webb Space Telescopes, der Angriff auf die Ukraine, Nobelpreise für Paläogenetik, Quantenphysik und Click-Chemie: Wir blicken zurück auf die Themen, die die Wissenschaft im Jahr 2022 bewegt haben.

Spektrum - Die Woche – Kerzenchemie

Heiligabend gemütlich bei Kerzenschein zusammensitzen? Ja, aber besser nicht zu viele Kerzen – und danach einmal kräftig durchlüften, wie unsere Weihnachtstitelgeschichte erläutert. Außerdem: In der Nordsee schwimmen wieder Seepferdchen. Und Astronaut Matthias Maurer erzählt über Raumanzüge.

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!