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03.07.2019 | Automatisiertes Fahren | Im Fokus | Onlineartikel

Begrenztes Klimaschutz-Potenzial durch automatisiertes Fahren

Autor:
Christiane Köllner

Wie groß ist das Potenzial selbstfahrender Autos, die CO2-Emissionen zu reduzieren? Glaubt man Fraunhofer-Forschern, dann ist es eher gering. Sie warnen vor allem vor dem Rebound-Effekt. Aktuelle Analysen der Tsinghua und Princeton University bestätigen die deutschen Wissenschaftler. 

Noch existieren autonom fahrende Autos nur im Testbetrieb, doch bereits heute gibt es großes Interesse an solchen Fahrzeugen. Jeder dritte Autokäufer (33 Prozent) kann sich vorstellen, ein autonomes Fahrzeug zu kaufen. Unter den Jüngeren zwischen 16 und 29 Jahre liegt der Anteil mit 41 Prozent sogar deutlich höher, wie der Digitalverband Bitkom in einer Befragung unter 1.003 Bundesbürgern herausgefunden hat.

Das Interesse der Menschen an selbstfahrenden Autos liegt vielfach darin begründet, dass die Automatisierung des Verkehrs verspricht, viele Probleme unseres heutigen Verkehrssystems lösen zu können, wie auch Springer-Autor Jochen Wittmann im Kapitel Akzeptanz disruptiver Technologien – exemplifiziert am automatisierten Autofahren unter Verwenden von Youtube-Analysen aus dem Buch Logistik im Wandel der Zeit – Von der Produktionssteuerung zu vernetzten Supply Chains beschreibt. Durch automatisiertes und vernetztes Fahren soll ein Wandel der Mobilität hin zu einem kostengünstigen, flexiblen und klimaschonenden Verkehrssystem erfolgen. Allerdings sind sich die Experten uneinig, ob diese Idealvorstellung auch tatsächlich eintreten wird. 

Empfehlung der Redaktion

01.08.2018 | 120 Jahre ATZ | Sonderheft 3/2018

Automatisiertes Fahren — Potenziale, Herausforderungen und Lösungsansätze

Die Mobilität im Straßenverkehr steht auch nach mehr als 120 Jahren Motorisierung für zahlreiche Herausforderungen. Auch technisch erscheint es geboten, neue Wege zu gehen. Für das Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen stellt die Einführung automatisierter Fahrfunktionen einen ähnlichen Meilenstein der Automobilgeschichte dar, wie die Motorisierung von Kutschen und Fahrzeugen vor circa 120 Jahren. 

Segen für die Umwelt oder eine Katastrophe?

Grundsätzlich gilt: Autonome Fahrzeuge könnten die Treibhausgasemissionen (THG) auf vielfältige Weise beeinflussen. Dazu müssten die Fahrzeuge effizient genutzt und bei fast allen Fahrten geteilt werden, der Individualbesitz von Autos müsste sich verringern. Mit einer einprogrammierten, energieschonenden Fahrweise ließe sich zudem der Energieverbrauch der Fahrzeuge senken. Ein schlechtes Szenario für die Umwelt wäre: Selbstfahrende Autos werden weiterhin privat betrieben und laufen mit Verbrennungsmotoren. Weil autonome Autos so bequem sind, besteht zudem die Gefahr, dass sich die Zahl der gefahrenen Kilometer sogar erhöht und dem öffentlichen Nahverkehr das Wasser abgegraben wird.

Neueste Erkenntnisse lassen eher verhalten stimmen, was den Klimaschutz betrifft. Forschungsarbeiten der chinesischen Tsinghua Universität, die sich auf die chinesische Pkw-Flotte beziehen, legen den Verdacht nahe, dass autonome Fahrzeuge die Treibhausgase mittelfristig nicht signifikant beeinflussen werden. Obwohl autonome Fahrzeuge komfortabel seien, werde es gerade in China noch lange dauern, bis der Privat-Pkw verschwinde. Nach der Prognose der Wissenschaftler könnte es erst zwischen 2045 und 2050 zu einer Verringerung der THG-Emissionen durch den Einsatz autonomer Fahrzeuge kommen. Ob die sich THG-Emissionen reduzieren lassen, wird auch stark von den politischen Rahmenbedingungen abhängen, wie Untersuchungen der Princeton University nahelegen. Um den bestmöglichen Umwelteffekt zu erzielen, sollten autonome Fahrzeuge in verwalteten Flotten und nicht als Privatfahrzeuge eingesetzt werden und strengen Anforderungen an die Kraftstoffeffizienz unterliegen.

Auswirkungen auf das Verkehrssystem und die THG-Emissionen

Zu vergleichbaren Ergebnissen kommt auch das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), das im Detail untersucht hat, wie sich das autonome Fahren insbesondere auf die THG-Emissionen in Deutschland auswirkt. Die Studie "Energie- und Treibhausgaswirkungen des automatisierten und vernetzten Fahrens im Straßenverkehr" analysiert zusammen mit Projektpartnern mögliche Entwicklungen der Technologie im Straßenverkehr bis zum Jahr 2050. Sie zeigt den Prozess des Übergangs hin zum automatisierten und vernetzten Fahren inklusive der Wirkungen auf das Verkehrssystem und auf die THG-Emissionen.

Die Wissenschaftler quantifizierten für acht Fahrzeugtypen (Kompakt-, Mittel- und Oberklasse-Pkw, schwere und leichte Nutzfahrzeuge sowie Stadt-, Reise- und Kleinbusse) die Minderungspotenziale der THG-Emissionen, indem sie den Markthochlauf für fünf Automatisierungsstufen – vom assistierten bis hin zum fahrerlosen Fahren – abschätzten. Dafür untersuchten sie anhand von Literaturanalysen und Stakeholderdialogen die technische Machbarkeit der Automatisierung, die Entwicklung der Produktionskosten und Nutzerpreise der Technologie sowie die Akzeptanz und Mehrpreisbereitschaft bei Käufern.

Hohe Marktdurchdringung bei Lkw und Bussen

Die Berechnungen zeigen besonders für schwere Lkw und Reisebusse eine schnelle Marktdurchdringung: Bis 2050 werden bis zu 90 Prozent Anteil fahrerloser schwerer Lkw und bis zu 75 Prozent fahrerloser Reisebusse erwartet. Ein wichtiger Grund: Zwar gibt es höhere Investitionskosten durch den Einbau der Technologie für Automatisierung und Vernetzung (etwa 24.000 Euro bei Markteinführung), die Kosten für Fahrer, Versicherungen und Kraftstoffe sinken aber deutlich. Möglich seien bis zu 33 Prozent Kostenersparnis pro gefahrenem Kilometer. 

Im Gegensatz dazu sind die Ergebnisse des Markthochlaufs im Bereich der Pkw überraschend: Bis 2050 beschränkt sich der Marktanteil fahrerloser Pkw auf sieben Prozent des Bestands. Für das Segment der Oberklasse ergibt sich dann immerhin ein Anteil von 21 Prozent fahrerloser und 57 Prozent vollautomatisierter Pkw im Bestand. Grund seien zu hohe Kosten, die die Käufer von Mittelklasse- oder Kleinwagen nicht bereit seien zu bezahlen.

Einsparung von 7,8 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente 

Interessant für den Klimaschutz ist das autonome Fahren, weil es einen flüssigeren Verkehr mit weniger Bremsen und Beschleunigen sowie eine optimierte Routenwahl ermöglicht. Das Fraunhofer ISI schätzt aufgrund von Tests mit schweren Lkw, dass hier etwa eine Kraftstoffersparnis von 17 Prozent gegenüber nicht automatisierten Fahrzeugen möglich sei. Unter Berücksichtigung des steigenden Anteils elektrifizierter Fahrzeuge sollen die THG-Emissionen im gesamten Verkehrssystem in Deutschland durch die Automatisierung und Vernetzung bis 2050 gegenüber dem Referenzfall ohne Automatisierung und Vernetzung um 7,6 Prozent sinken. Das entspreche 7,8 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten. Bereits 2030 und damit vor der Einführung des komplett fahrerlosen Fahrens ergebe sich ein Minderungspotenzial von 5,2 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten. Bedenkt man, dass die Bundesregierung den Treibhausgas-Ausstoß im Verkehr von derzeit knapp 170 Millionen Tonnen COauf unter 100 Millionen Tonnen im Jahr 2030 drücken will, dann kann das automatisierte Fahren nur einen kleinen Teil zur Emissionsminderung beitragen.

Laut den Studienautoren führt die Einführung der Automatisierung im Straßenverkehr generell zu steigenden Fahrleistungen auf der Straße, die jedoch durch die hohen Effizienzpotenziale überkompensiert werden sollen. Größere Einsparpotenziale ließen sich jedoch nur mit parallel steigenden Anteilen von geteilten Mobilitätsdienstleistungen erzielen. "Steigen beispielsweise die Nachfrage und das Angebot an geteilten Mobilitätsdienstleistungen wie Ridesharing durch neue Tür-zu-Tür-Lösungen mit fahrerlosen Fahrzeugen, kann die Automatisierung zu einer zusätzlichen Verbesserung der Effizienz des gesamten Verkehrssystems beitragen", heißt es von den Forschern. Insbesondere könnten autonome Fahrzeugsysteme, urbane, geteilte Konzepte weiter in den Massenmarkt verhelfen, wie die Springer-Autoren des Kapitels Erfolgsfaktoren künftiger Geschäftsmodelle von urbanen, geteilten Mobilitätsdienstleistungen aus dem Buch Mobilität und digitale Transformation erklären. Es gelte dabei jedoch laut den Fraunhofer-Forschern darauf zu achten, dass sich der Verkehr durch die Vorteile der Automatisierung nicht vom öffentlichen hin zum Individualverkehr verlagere – denn dann könnten die zusätzlichen Fahrten die positive Wirkung der Einspareffekte überlagern. Diesen Rebound-Effekt gelte es zu vermeiden.

Auch wenn autonome Autos viel Positives versprechen: Die alleinige Antwort auf die ökologische Frage unserer Zeit sind sie offenbar nicht. Der Klimawandel wird die Menschen zwingen, weitaus sparsamer mit Ressourcen umzugehen als bisher. Planung, Management und sorgfältig ausgearbeitete Vorschriften sind unerlässlich, um die Fahrzeugemissionen zu reduzieren und zusätzliche Fahrzeugkilometer zu vermeiden. Zwei große Veränderungen stehen bevor – Automatisierung und Mobilität als Dienstleistung. Je nachdem, wie sie interagieren und wie sauber der Antrieb ist, könnte es für die Umwelt besser oder schlechter enden.

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