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About this book

Dieses Fachbuch beschäftigt sich mit der Verkehrswende, durch die neue Mobilitätskonzepte immer mehr in den Blick der Öffentlichkeit rücken. Dabei gilt es alle gesellschaftlichen Kreise in die sich abzeichnenden Veränderungsprozesse mit einzubeziehen. Daher versucht dieses Kompendium aus unterschiedlichen Blickwinkeln und Interessenslagen ein Vorstellung darüber zu vermitteln, vor welchen Herausforderungen eine zukunftsfähige Mobilität steht. Der Schwerpunkt der Betrachtung liegt dabei auf dem Straßenverkehr. Mit 39 Beiträgen von mehr als 50 Autoren aus Politik, Wirtschaft, Verwaltungen, Forschungseinrichtungen und Verbänden ist ein Gesamtwerk entstanden, das der Orientierung dienen und die Komplexität dieses Themas verständlich machen soll. Dankenswerterweise ist es dem Autorenkreis gelungen, die schwierigen Fragestellungen so darzustellen, dass sie nicht nur Experten auf diesem Fachgebiet nützt, sondern sich auch einer interessierten Öffentlichkeit erschließt.

In vielen Beiträgen kommt angesichts des globalen Klimawandels und der notwendigen Emissionsreduzierungen des Verkehrs zum Ausdruck, dass die diskutierten Maßnahmen zur Vermeidung von Belastungen einen Kraftakt auslösen und die Gesellschaft dadurch herausgefordert wird. Umso mehr kann eine fundierte und zielorientierte Faktenlage dazu beitragen, die angesprochenen Vorschläge und Aufgaben im Sinne einer erfolgreichen und nachhaltigen Mobilitätsstrategie voranzutreiben.

Table of Contents

Frontmatter

Zukunftsperspektiven der Mobilität

Frontmatter

Mobilität für morgen – notwendig, herausfordernd, machbar

Unsere Mobilität muss und wird sich wandeln. Dieser Transformationsprozess ist notwendig, um den Herausforderungen in den urbanen Zentren der Zukunft gerecht zu werden. Die weiter voranschreitende Urbanisierung, das generell rasante Bevölkerungswachstum und der steigende Mobilitätsbedarf führen zu immer höheren Anforderungen an das Verkehrssystem und die Fahrzeugtechnik des Personen- und Gütertransports. Als Ergebnis können nur komplett neu gedachte systemisch geprägte Lösungen eine nachhaltige Antwort auf diese Herausforderungen sein. Kleine, wendige Fahrzeuge, ein gut ausgebauter öffentlicher Nahverkehr und ein CO2-neutraler Individualverkehr wird die intermodale Zukunft der urbanen Mobilität prägen. Neben diesem Mix an Verkehrsmitteln wird es auch eine Antriebsvielfalt geben. Dem elektrifizierten Antriebsstrang kommt eine Schlüsselrolle zu und langfristig wird Wasserstoff als Energieträger immer wichtiger werden. Neue Technologien, wie insb. die digitale Vernetzung und das autonome Fahren, werden den Wandel im urbanen Umfeld letztlich erst zum Durchbruch verhelfen und für ein anderes Verständnis von Mobilität sorgen.

Peter Gutzmer, Eike Christian Todsen

“M.A.D.E.”-Trends und Implikationen – Deutschland im internationalen Vergleich

Die Zukunft der Mobilität wird geprägt durch die Wechselwirkung von neuen Mobilitätsangeboten und schnellem technologischem Fortschritt, der diese Angebote teilweise erst ermöglicht. Speziell dem automatisierten Fahren, der Vernetzung des Fahrzeuges mit anderen Systemen im Rahmen des „Internet der Dinge“, sowie lokal emissionsfreien Antriebstechnologien, insbesondere dem batterieelektrischen Fahren, kommt hier erhebliche Bedeutung zu. In ihrer Kombination bewirken diese Trends eine Verringerung der Bedeutung des im eigenen Besitz befindlichen Autos als primäres Fortbewegungsmittel in Deutschland und in anderen hochindustrialisierten Nationen. Es ist davon auszugehen, dass in Indien, aber auch in China das eigene Auto gar nicht mehr zur meistgenutzten individuellen Mobilitätsform wird. Neue Mobilitätskonzepte und -technologien werden dagegen an Bedeutung gewinnen – diese erlauben weiterhin individuelle Mobilität, aber deutlich nachhaltiger. Mit der Konvergenz dieser Trends hin zu automatisierter, elektrischer „Mobilität als Service“ gehen potenziell massive Veränderungen für die Industrie, aber auch für die Gesellschaft als Ganzes einher – die Automobilindustrie wird ihre dominierende Rolle als Treiber und Garant von Beschäftigung und Wohlstand in Deutschland zumindest teilweise verlieren. Dies insbesondere dann, wenn es nicht gelingt, den technischen Vorsprung, den die Industrie über mehr als hundert Jahre weltweit hatte, weiterhin zu erhalten und in neuen Geschäftsmodellen zu nutzen.

Wolfgang Bernhart

Die Zukunft der Stadtmobilität

Neben den Luftschadstoffemissionen verursacht der Verkehr Treibhausgase und Lärm, er verbraucht viel Platz für Straßen und Parkplätze und beeinträchtigt die Lebensqualität. Wir brauchen daher besonders in den Städten bei gleichbleibender oder besserer Mobilität einen anderen Verkehr, vor allem mit viel weniger privaten Autos. Eine Stadt mit weniger Verkehr und weniger Autos ist leiser, emissionsärmer und es steht mehr Platz zur Verfügung für Grün und attraktive öffentliche Plätze, die Menschen Raum für Erholung, Aufenthalt und Begegnung bieten. All das trägt zu einer höheren Lebens- und Umweltqualität bei. Um dabei die gleiche Mobilität zu ermöglichen, ist und bleibt der öffentliche Verkehr auch zukünftig das Rückgrat des Stadtverkehrs, ergänzt um Fuß- und Radverkehr und Carsharing. Er muss aber signifikant ausgebaut und langfristig tragfähig finanziert werden. Mit steigendem Angebot und Qualität des Umweltverbundes müssen dann auch schrittweise und sozial verträglich dem Autoverkehr die wahren Kosten angelastet werden, z. B. durch Parkraummanagement oder eine fahrleistungsabhängige Maut. Der Stadtverkehr muss auch seinen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Dirk Messner, Tim Schubert

Faszination Mobilität – Status quo und Ausblick

Unsere Welt ist in Bewegung – und gleichzeitig steht sie im Stau. Technische Entwicklungen wecken bunte Mobilitäts-Phantasien, aber die alltägliche Realität auf unseren Straßen bremst uns aus. Bezeichnend: Ein Bericht über den Jungfernflug eines Flugtaxis läuft im Autoradio auf dem Weg in die Arbeit – im Stau. Beides ist wahr.Während in unseren Großstädten der Verkehrskollaps droht, Straßen sowie Bahnen und Busse verstopfen und um die Einhaltung von Immissionsgrenzwerten gerungen wird, entwickeln Startups neue Formen der Mobilität: emissionsfrei, jung, cool. Und alles scheint denkbar – von der Seilbahn bis zum Hyperloop.Manche Dieselfahrer wissen aktuell nicht, ob oder wie lange sie noch in den Innenstädten unterwegs sein können, während Forscher nicht nur an der Elektrobatterie der Zukunft und der Brennstoffzelle, sondern mittels synthetischer Kraftstoffe am komplett emissionsfreien Verbrennungsmotor arbeiten. Derweil lernen sich Pendler über Apps kennen, die seit Jahren den Arbeitsweg teilen, aber bislang nichts voneinander wussten und jetzt zusammen unterwegs sind. Und während Verkehrswege erodieren, nehmen digitale Autobahnen allmählich Fahrt auf. So sind die virtuelle Reise und in der Zukunft das reine Roboterauto ebenso denkbar wie der Friseurbesuch während der Fahrt. Unglaublich? Mitnichten – die Frage ist allerdings, ob wir alles wollen, was möglich ist. Oder anders herum: Wie wollen wir die neuen Möglichkeiten nutzen? Welche Ansprüche setzen und welche Ziele verfolgen wir? Wie wollen wir die Mobilität der Zukunft gestalten?

August Markl

Die Zukunft der Mobilität

Schon Pascal hat in dem Satz „ohne Bewegung ist der Tod“ in der Vergangenheit auf das Mobilitätsbedürfnis der Menschen hingewiesen. Nicht nur durch das Anwachsen der Weltbevölkerung, sondern auch mit dem veränderten Verhalten der Menschen hat sich das Mobilitätsbedürfnis für den Transport von Menschen und Gütern ständig erhöht. Während in der Vergangenheit neben den kriegerischen Auseinandersetzungen und dem Wunsch nach der Erkundung unseres Planeten bzw. der lokalen Reisen dieses Bedürfnis hervorgerufen hat, sind es heute eine ganze Reihe von Gründen, welche das Wachstum im Transport von Menschen, Gütern und Daten ständig erhöht hat.

Ulrich Seiffert

Mobilität und Energie bedeuten Wohlstand – Auf Basis der Physik von der Vergangenheit zur Zukunft

Wohlstand und Mobilität sind untrennbar miteinander verwoben. Die Sicherstellung dieser Mobilität wird allerdings zunehmend durch Reglementierungen und Falschannahmen in der Klimapolitik gefährdet. Die damit verbundene Verteuerung der Energie wird dabei vor allem die einkommensschwachen Bevölkerungsschichten treffen. Eine physikalisch-wirtschaftliche Betrachtung, die als Erstveröffentlichung in der MTZ 4/2019 erschienen ist.

Wolfgang Maus

„Mensch braucht Vertrauen in die Systeme“

Nie zuvor gab es eine so intensive Vernetzung unterschiedlicher automobiler Themen. Autonomes Fahren, Vernetzung, Digitalisierung und Elektromobilität – diese Bausteine spielen eine tragende Rolle. Dietmar Bichler, Aufsichtsratsvorsitzender der Bertrandt AG, wirft einen Blick auf die Trendthemen, greift Herausforderungen auf und zeigt, welche Chancen sich für die Mobilität der Zukunft ergeben.

Dietmar Bichler

Deutschland mobil 2030 – Zeit für neues Denken und Handeln

Ingo Wortmann, Präsident des Verbands Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) und Vorsitzender der Geschäftsführung der Münchner Verkehrsgesellschaft mbH (MVG) über die Notwendigkeit einer Verkehrswende und die zunehmende Bedeutung von Bussen und Bahnen im städtischen Verkehr der Zukunft.

Ingo Wortmann

Urbane Mobilität im Wandel

Wie sich Mobilität im urbanen Raum entwickeln kann

Historisch betrachtet ist Urbanisierung, die heute als größte Herausforderung für Verkehrsplaner in Städten gilt, von alters her bekannt. Denn städtische Siedlungen versprechen den Menschen viel auskömmliche Arbeit, ein Maximum an Mobilität und persönliche Freiräume. Transportwege, Verkehrsmittel und Versorgungseinrichtungen bestimmen Funktionalität und Attraktivität jeder urbanen Gemeinschaft seit jeher. Neu ist allerdings, dass die Anziehungskraft der Städte bisher ungekannte Ausmaße angenommen hat. Wie stark die Wechselwirkung zwischen Mobilität und Stadtentwicklung ist, welche Rolle dabei die technische Entwicklung spielt und welche Optionen für urbane Mobilität von morgen bestehen, soll dieser Beitrag zeigen.

Eberhard Buhl

Das deutsche Automobil – gestern, heute und morgen

Der Erfolg der deutschen Automobilindustrie nach dem 2. Weltkrieg war gekennzeichnet durch das Eröffnen neuer Fahrzeugkategorien, die in ihrer Ausprägung einzigartig und spezifisch sind. In diesen Kategorien entstand ein spezifischer Wettbewerb vor allem unter den später Premiumhersteller bezeichneten Firmen. Anhand der näheren Beleuchtung dieser Produktklassen mit dem Blick zurück, über die Gegenwart und voraus in die Zukunft sollten mögliche Aspekte zukünftiger Ausprägung ermittelt werden und vor allem auch ihre Zukunftsfähigkeit im Lichte der anstehenden massiven Umbrüche durch den Technologiewandel.

Ulrich W. Schiefer

Schon angekommen in der neuen Mobilitätsvielfalt? Eine Bestandsaufnahme in der deutschen Gesellschaft

Mobilität hat sich gewandelt – nicht nur in der Art und Weise wie wir tatsächlich unterwegs sind, sondern auch wie wir darüber sprechen und denken. Sie ist zu einem gesellschaftlichen Kernthema geworden, das uns wirtschaftlich, sozial und politisch herausfordert und wesentlich darüber entscheiden wird, wie zukunftsfit unsere Gesellschaft ist.

Silke Borgstedt

Auto-Mobilität der Zukunft – Von frühen visionären Konzepten bis zum Strukturwandel der kommenden 2020er Jahre

„Die Automobil-Industrie arbeitet an ihrem größten Strukturwandel“ – so oder so ähnlich titulieren unisono alle Median die momentane Zeit des Umbruchs. Der Verfasser dieses Beitrags, Prof. Johann Tomforde, blickt nun mehr auf seine 50 Jahre Entwicklung & Design für alle Arten der Mobilität zurück – und macht erstaunliche Feststellungen. Auch wenn sich viele Dinge wiederholen oder schon vor langer Zeit von visionären Vordenkern konzipiert wurden. Die Realisierungs-Chancen sind heute größer denn je, weil nicht nur die Fahrzeugkonzepte und Technologien reif sind, sondern auch Gesellschaft und Kunden offen sind für disruptive Mobilitätslösungen!

Johann Tomforde

Ist Autofahren ein Grundrecht?

Jede und jeder spürt es: Immer mehr Pendler, immer mehr Autos auf den Straßen, immer mehr gestresste Arbeitnehmer, immer schlechtere Luft. Die ersten deutschen Großstädte haben Fahrverbote für ältere Dieselautos. 60 % aller deutschen Arbeitnehmer pendeln von ihrem Wohnort zum Arbeitsplatz in einen anderen Ort. Und die meisten Pendler fahren mit einem PKW zur Arbeit. Durchschnittlich 19 km am Tag – zweimal. Die Zahl der Pendler in Frankfurt stieg seit dem Jahr 2000 um 17 %, die Zahl der Wochenendpendler hat sich verdreifacht.

Franz Alt

Umwelt- und verkehrspolitische Rahmenbedingungen und ihre Auswirkungen auf eine zukunftsfähige Mobilität

Frontmatter

Ein Klimaschutz-Szenario für den Verkehrssektor in Baden-Württemberg

Mit dem Klimaschutzabkommen von Paris hat sich die internationale Staatengemeinschaft zum Klimaschutz bekannt und strebt bis 2050 Klimaneutralität an. Vor allem im Verkehrssektor ist die Herausforderung immens, bislang wurde dort keine Trendwende bei den CO2-Emissionen erreicht. Auch die Bundespolitik zementiert in ihrem Bundesverkehrswegeplan 2030 (BVWP) Infrastrukturen für die kommenden Jahrzehnte. Das „Klimaschutzszenario für Baden-Württemberg – Verkehrsinfrastruktur 2030“ zeigt, wie eine Verkehrswelt aussieht, in der die Klimaschutzziele erreicht werden. Dabei verwendet es dieselbe Datenbasis wie der BVWP 2030, legt jedoch andere klimafreundlichere Annahmen zu Grunde.

Winfried Hermann

Von der Emission zur Immission

Die Belastung der Luft durch Schadstoffe (Immission), wie Stickstoffdioxid, Partikel und bodennahes Ozon hängt ganz wesentlich von den Schadstoffemissionen ab. Diese werden unter anderem von den Verbrennungsmotoren der Fahrzeuge, aber auch von anderen Verbrennungsprozessen (NOx) und dem Fahrzeug selbst (Partikel) erzeugt. Nach komplexen Verteilungs- und Reaktionsprozessen entstehen die gesundheitlich belastenden Konzentrationen der Schadstoffe in der Luft. Ozon bildet sich aus Vorläufersubstanzen, wie NOx und flüchtigen organischen Verbindungen wie z. B. Kohlenwasserstoffe; es wird nicht direkt als Emission freigesetzt. Der Beitrag beschäftigt sich mit den wichtigsten Schadstoffemissionen und der daraus entstehenden Luftbelastung sowie deren bisherigen Entwicklung, gespiegelt an den gesetzlich vorgegebenen Grenzwerten. Die Emission der klimarelevanten Gase, besonders des CO2, steht im Zentrum der zukünftigen Mobilitätslösungen und ist die größte Herausforderung, nachdem die Schadstoffemissionen in absehbarer Zeit auf ein unkritisches Niveau reduziert werden können.

Helmut Tschöke

Primärenergiebedarf und Nachhaltigkeitspotenzial des Verkehrs bei der Erfüllung der Klimaschutzziele 2030/50

Der Beitrag vergleicht drei verschiedene Ansätze von Antriebsportfolios für die Meilensteine 2030 und 2050 des politischen Klimaschutzplans. Zur Erfüllung der Ziele in 2030 müssen die Treibhausgasemissionen des Verkehrs in Deutschland von heute über 160 Mio. t auf dann 98 Mio. t reduziert werden, zum zweiten Meilenstein 2050 darf der gesamte Verkehr keine Treibhausgase mehr emittieren. Die Erfüllung dieser Vorgaben wird anhand verschiedener Antriebsmix-Konfigurationen durchgerechnet. Es zeigt sich, dass die Menge der Elektrofahrzeuge für die Zielerfüllung 2030 wesentlich größer sein muss, als von der Regierung erwartetet wird. Für den Meilenstein 2050 wird der Primärenergiebedarf für ein Szenario mit batterieelektrischen Fahrzeugen, für ein weiteres mit anteiligen Brennstoffzellen-Fahrzeugen und im dritten Fall mit zusätzlichem, nachhaltigem Gasantrieb abgeschätzt. Als Eingangsgrößen für die Berechnungen werden reale Straßenverbräuche den sonst üblichen Laborverbräuchen vorgezogen, um realistischere Ergebnisse zu erzielen. Die größte Schwierigkeit zur Erlangung der Treibhausgasneutralität besteht im Ersatz des fossilen Flug-Kerosins. Für die Erzeugung von synthetischem Kerosin wird die größte Menge an nachhaltig produziertem Strom benötigt. Dabei fällt aber auch ein großer Teil als synthetischer Dieselkraftstoff an, der zusammen mit biogenem Ersatzkraftstoff in erster Näherung den Kraftstoffbedarf des Schwerlastverkehrs decken kann. Für ein kundenfreundliches Szenario wird im Pkw-Sektor erneuerbarer Strom zur Herstellung von synthetischem Methangas eingesetzt. Alle drei Szenarien verstehen sich als Diskussionsbeitrag auf der Suche nach dem Antriebsmix der Zukunft.

Volkher Weißermel

Die Automobilindustrie im Transformationsprozess: auf dem Weg zu „Zero Emission“ und „Vision Zero“

Der Wunsch nach individueller Mobilität ist ein grundlegendes Bedürfnis des Menschen. In unserer globalisierten Gesellschaft spielt Mobilität eine herausragende Rolle. Deshalb müssen neue Verkehrskonzepte auf die Entwicklungen einer sich rasant verändernden Welt eingehen. Weltweit verändern die Menschen ihr Mobilitätsverhalten so rasch wie nie zuvor. Und: Sie wollen mobiler sein denn je. Diese Mobilität muss effizient und umweltfreundlich, flexibel, bezahlbar und sicher sein. Viele Player nehmen sich gegenwärtig dieser Erwartungen an. Die deutsche Automobilindustrie gestaltet den Wandel der Mobilität mit großem Engagement mit: Unsere Branche ist in einem Transformationsprozess, der Produkte, Technologien und Dienstleistungen grundlegend verändert. Zwei Innovationsfelder sind hier von herausragender Bedeutung: Elektromobilität und alternative Antriebe einerseits – Digitalisierung, Vernetzung und automatisiertes Fahren andererseits.

Hildegard Müller

Der Hidden Champion – oder wie der Radverkehr vom Nischenthema zum Problemlöser wird

Radverkehr wurde in der Vergangenheit gemeinhin als Nischenthema behandelt – gut für Sonntagsreden, gut für die Freizeit oder den Sport. Weder in der politischen Programmatik noch in der Klimafolgenforschung wurde dem Radverkehr eine ernsthafte Rolle zur Lösung der großen Verkehrsprobleme zugestanden. In den großen Studien zu Klimaschutzszenarien fristet der Bereich Radverkehr meist ein Nischendasein – zu gering seien die errechneten Entlastungspotenziale für den Klimaschutz, zu groß die volkswirtschaftlichen Verluste eines geänderten Modal Shifts. Warum das falsch ist und warum der Radverkehr ein maßgeblicher Hebel für die Verkehrswende insgesamt ist, möchten wir in diesem Artikel darlegen. Wir werden argumentieren, warum die Verkehrsmittelwahl auf den kurzen Strecken zentral ist (auch für die langen Distanzen), warum längst nicht alles smart ist, was so vielversprechend als technische Lösung daher kommt und welche Schlussfolgerungen daraus gezogen werden müssen.

Ulrich Syberg, Melissa Gomez, Saskia Ellenbeck

Die Digitalisierung ändert alles: Mobilität nach dem Privatauto

Jahr für Jahr nimmt in Deutschland die Zahl der zugelassenen Pkw zu. Mittlerweile sind es mehr als 47 Mio. 82 Mio. Bundesbürger haben mindestens 200 Mio. fahrbare Sitzplätze zur Verfügung. Die Attraktivität eines eigenen Autos ist offenbar dennoch ungebrochen. Dabei ist offensichtlich, dass ein Auto viel Platz braucht, den öffentlichen Raum über Gebühr in Anspruch nimmt und viele straßennahe Wohnlagen unattraktiv macht. Darüber hinaus trägt es nicht unwesentlich zum Klimawandel bei. Kein Sektor ist so weit entfernt von dem Ziel, Treibhausgasemissionen zu senken wie der Verkehr. Seit nunmehr 25 Jahren sind diese Emissionen im Verkehr, die zu mehr als vier Fünftel dem Straßenverkehr geschuldet sind, mit leichten Schwankungen auf dem gleichen Niveau. In allen Sektoren gab es Fortschritte, sogar in der Landwirtschaft. Nur im Verkehr, präziser: im motorisierten Straßenverkehr, tut sich in Sachen Klimaschutz kaum etwas. Nicht zuletzt deshalb wächst der Druck massiv, die Verkehrswende endlich anzugehen. Das ist eine dringliche politische Aufgabe.

Weert Canzler, Andreas Knie

Moderne Verkehrspolitik

The paper first demonstrates the high impact of transport for economic welfare and that transport policy in a capitalistic society mainly is a policy of economic growth. The close connection between economic growth and transport growth is the reason for the not sustainable transport development. It will be shown that for a future-oriented transport development we need a modern transport policy focused on the needs of the people. The challenge of a modern transport policy is to act in a strategic and powerful way in supporting the people to be mobile with less transport.

Oliver Schwedes, Alexander Rammert

Die Zukunft der Mobilität nachhaltig gestalten

Der Verkehr konnte im Gegensatz zu anderen Sektoren seine Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 nicht reduzieren. Es müssen zeitnah sehr ambitioniert ausgestaltete Instrumente umgesetzt werden, um das Klimaschutzziel im Jahr 2030 zu erreichen und die Mobilität auch hinsichtlich weiterer Umwelt- und sozialer Implikationen nachhaltiger zu gestalten.

Ruth Blanck, Florian Hacker, Peter Kasten, Manuela Schönaue, Wiebke Zimmer

Klimaschutz geht nicht ohne Verkehrswende – Politik und Autoindustrie müssen heute umsteuern

Klimaschutz geht nicht ohne die Verkehrswende. Und die Verkehrswende bedingt neue Formen und ein neues Selbstverständnis von Mobilität. Bislang hat die Politik diese Aufgabe vor sich hergeschoben, nun wächst der Druck zu handeln. Die Co2-Emissionen im Verkehrssektor steigen weiter an, statt zu sinken. Die Zeit zum Erreichen der Klimaschutzziele drängt und die Wählerschaft erwartet Lösungen in der Klimapolitik. Der motorisierte Individualverkehr, vor allem in den Städten, wird bald der Vergangenheit angehören. Kollektive Verkehrssysteme, Rad- und Fußverkehr werden wachsen. Auf diesen Wandel wird sich die Automobilindustrie einstellen müssen. Behütet vor strengen Abgas-Vorgaben und wirksamer Marktüberwachung in der Vergangenheit, wird sich der Sektor einigen Herausforderungen stellen, die auch durch Anforderungen des globalen Marktes auf ihn zukommen. Aufgabe der Politik ist es, nicht nur die Notwendigkeit des Wandels aufzuzeigen, sondern auch dessen Machbarkeit und die dafür erforderlichen Rahmenbedingungen zu gestalten. Damit sollte sie eigentlich längst begonnen haben. Jetzt heißt es, auf die Tube drücken.

Dorothee Saar, Ann-Kathrin Marggraf

Ein Bonus-Malus-System als Katalysator für die Modernisierung der Pkw-Flotte

Der Verkehr ist der einzige Sektor in Deutschland, dessen Treibhausgasemissionen seit dem klimapolitischen Referenzjahr 1990 nicht gesunken sind. Verantwortlich hierfür war vor allem ein Anstieg der Fahrleistung, aber auch der Trend zu größeren und höhermotorisierten Pkw, durch den technische Effizienzgewinne konterkariert wurden. Um eine Chance zu wahren, die mit dem Bundes-Klimaschutzgesetz selbst gesteckten Emissionsziele zu erreichen, muss nun unverzüglich umgesteuert werden: vom Pfad der Stagnation auf die Schnellspur in Richtung einer massiven Treibhausgasreduktion. Angesichts seines dominanten Emissionsanteils wird dabei gerade der Straßenpersonenverkehr einen entscheidenden Minderungsbeitrag leisten müssen. Ein wesentlicher Ansatzpunkt hierfür ist es, den spezifischen CO2-Ausstoß neuzugelassener Pkw schnell zu senken. Dazu ist sowohl der Markthochlauf elektrischer Antriebe als auch der Effizienzfortschritt bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor deutlich zu beschleunigen. Um Elektrifizierung und Effizienzverbesserungen voranzutreiben, ist das derzeitige Instrumentarium nachzuschärfen und zu erweitern. Eine sinnvolle Ergänzung des bisherigen Instrumentenmix ist ein unmittelbar beim Fahrzeugkauf ansetzendes Bonus-Malus-System. Durch dieses, in einigen Ländern bereits etabliertes, Instrument kann der Kauf sparsamer und klimaverträglicher Pkw in effektiver, aufkommensneutraler und sozial ausgewogener Weise angereizt werden. Ein Bonus-Malus-System kann einen wichtigen Push-Impuls für die beschleunigte Modernisierung der Pkw-Flotte aussenden. Komplementär hierzu braucht gerade die Elektrifizierung überdies einen starken Pull-Impuls, der insbesondere aus einer ausreichend dichten und nutzerfreundlichen Lade-Infrastruktur besteht.

Carl-Friedrich Elmer, Claudia Kemfert

Elektromobilität – Treiber der Mobilitätswende

Frontmatter

Konsequent auf die Mobilität der Zukunft ausgerichtet

Die Transformation der Automobilbranche ist in vollem Gange. Porsche beschäftigt sich intensiv mit Digitalisierung, Konnektivität und neuen Mobilitätskonzepten. Nachhaltigkeit hat dabei für Porsche hohe Priorität, denn die Marke hat sich zum Ziel gesetzt, nachhaltigster Sportwagenhersteller im Premium-Segment zu werden. Für die kommenden zehn bis 15 Jahre stellt sich das Unternehmen bei den Antriebskonzepten auf einen Dreiklang ein: Porsche wird Fahrzeuge mit optimierten Verbrennungsmotoren, attraktive Plug-in-Hybrid-Modelle und rein elektrisch betriebene Sportwagen parallel anbieten. Bei der Entwicklung der Serienfahrzeuge liefert der Motorsport von jeher wichtige Erkenntnisse. Mehr als 15 Milliarden Euro investiert Porsche bis 2025 in die Elektromobilität, digitale Transformation und nachhaltige Produktion. Bei entsprechender Nachfrage könnte im Jahr 2025 bereits jeder zweite Porsche mit einem voll- oder teil-elektrischen Antrieb ausgeliefert werden. Nach den erfolgreichen Hybrid- und Plug-in-Hybridmodellen baut das Unternehmen das Angebot im Bereich der Elektromobilität konsequent aus: Im September 2019 feierte der Taycan als erster rein elektrisch angetriebener Sportwagen von Porsche Weltpremiere. Neben faszinierenden Fahrzeugen ist eine kundenfreundliche Ladeinfrastruktur der Schlüssel zum dauerhaften Erfolg der Elektromobilität. Der Taycan setzt auf die innovative 800-Volt-Technologie. Dadurch lässt sich seine Lithium-Ionen-Batterie schneller laden. Voraussetzung dafür sind hochleistungsfähige Ladesysteme. Mit dem „Porsche Mobile Charger Connect“ kann man den Taycan mit bis zu 22 kW schnell und bequem über Nacht zuhause laden. Zudem baut Porsche über das Joint-Venture Ionity europaweit an 400 Standorten Schnellladestationen mit bis zu 350 kW pro Ladepunkt bei 800 V Spannung. Nachhaltigkeit ist in sämtlichen Bereichen des Unternehmens fest verankert. Beispiel Produktion: Unter dem Motto „Smart, green, lean“ entsteht der Taycan CO2-neutral. Vision ist die Zero Impact Factory: Neben der Ressourcen- und Materialeffizienz zählen dazu die Themen Schadstoffe und Klimaschutz sowie die Auswirkungen der Produktion auf das Stadtklima. Alle Informationen in diesem Beitrag entsprechen dem Stand vom September 2019.

Michael Steiner

Stuttgart wendet – Stadtwerke setzen in der Autohauptstadt auf die Kombination Erneuerbare Energie und Elektromobilität

In die internationalen Schlagzeilen schaffte es Stuttgart zuletzt mit Fahrverboten infolge schlechter Luftqualität. Dabei hat in der baden-württembergischen Landeshauptstadt längst ein Umdenken eingesetzt. Immer mehr Stuttgarter Bürger und Unternehmer setzen auf nachhaltige Energie und Mobilität. Den Weg zur sinnvollsten Umsetzung weisen ihnen die Stadtwerke Stuttgart. Ihre Botschaft: Elektromobilität macht nur mit Erneuerbaren Energien Sinn.

Olaf Kieser

Reichweitensteigerungen bei batterieelektrischen Automobilen

Allzu oft macht man die Reichweite von batterieelektrischen Autos an einer Kenngröße fest: Der Kapazität der verbauten Lithium-Ionen-Batterie-Packs. Dabei hat Reichweite nicht nur die Dimension Länge, sondern es kommt auch der Zeitfaktor dazu. Für den Autokäufer ist nicht die Fahrstrecke, sondern die Kombination aus Fahrstrecke und Zeit die wichtige Entscheidungsvariable, die Einschätzungen zur Langstreckenfähigkeit von Elektroautos erlaubt. Zusätzlich spielt so etwas wie die „ökonomische Reichweite“ eine Rolle. Es geht also um mehrdimensionales Optimieren. In diesem Sinn haben wir im nachstehenden Aufsatz exemplarisch einige Maßnahmen diskutiert, die uns Reichweitenerhöhungen für Elektroautos erlauben. Dabei gelten für Elektroautos andere Gesetze als für Verbrennungsfahrzeuge, die sich elegant im Maß der Regenerationsfähigkeit zusammenfassen lassen. Es zeigt sich etwa, dass teurer Leichtbau nicht unbedingt das Maß der Dinge sein muss. Was wir in diesem Aufsatz beschreiben, basiert auf Fahrzeugdaten von Serienproduktionsmodellen, also im Prinzip der Technologie von gestern. Auch das sollte im Gedächtnis bleiben, wenn wir die mehr als 130 Jahre Erfahrungen und Optimierungen mit verbrennungsmotorisch angetriebenen Autos mit dem Elektroauto vergleichen.

Ferdinand Dudenhöffer, Moritz Luhn

Das Robotaxi – eine kritische Einschätzung

Das Robotaxi gilt aktuell als der heilige Gral der Ingenieurskunst. Technologisch faszinierend soll dieser Artikel allerdings auch die Schattenseiten und Hindernisse beleuchten und schlägt einen alternativen Weg über geteilte Fahrten mit Privatfahrzeugen vor.

Markus Lienkamp

Mobilität 2.0: elektrisch, sauber und intelligent

Der Klimawandel ist in vollem Gange. Um eine weitere globale Erwärmung zumindest zu verzögern, muss der CO2-Ausstoß in die Atmosphäre rigoros gedrückt und irgendwann ganz gestoppt werden. Ein wichtiger Baustein dafür ist eine nachhaltige Mobilität. Die funktioniert aber nur mit einer Verkehrswende, die sich nicht allein auf eine „Antriebswende“ beschränkt, bei der lediglich der Antriebsstrang im Fahrzeug ausgetauscht wird. Entscheidend ist, dass bei der Mobilität der Energieverbrauch minimiert und der verbleibende Bedarf mit klimaneutraler Energie gedeckt wird. Bei diesem Zusammenspiel von Verkehrs- und Energiewende sind alle gefordert: Politik, Wirtschaft, Industrie und jeder einzelne Bürger. Wir alle müssen uns die Frage stellen, welche Mobilität wir wirklich brauchen und wie sich Mobilitätsbedarfe verändern oder ganz vermeiden lassen. Bei diesem Umbruch spielt gerade in den Städten die Elektromobilität eine Schlüsselrolle. Und eines steht jetzt schon fest: Das eigene Auto ist ein Auslaufmodell. In Zukunft wird das Nutzen von Fahrzeugen an erster Stelle stehen, nicht deren Besitz.

Lara Biekowski, David J. Engel

Batterie oder Brennstoffzelle – Konkurrenz oder sinnvolle Ergänzung?

Die Mobilität der Zukunft beschäftigt die gesamte Automobilindustrie. Dabei gibt es unterschiedliche Ansichten darüber, welche Antriebstechnologie letztlich den Durchbruch schafft. Vor allem dem batterieelektrischen Fahren werden kurzfristig große Chancen zugeschrieben. Doch auch die Brennstoffzelle hat zahlreiche Befürworter.

Peter Renz

Wasserstoff und Brennstoffzellen für sektorübergreifende Mobilität

Derzeit werden Fahrzeuge nahezu ausschließlich durch Otto- oder Dieselmotoren angetrieben. Sie stellen zurzeit das kompakteste Fahrzeug-Antriebssystem mit einem sehr hohen Entwicklungsstand dar. Nachteilig sind die heute fast vollständige Abhängigkeit von nur einer Primärenergiequelle, dem Erdöl, der relativ geringe Gesamtwirkungsgrad über einen typischen Fahrzyklus, die toxischen Emissionen NOx, HC, CO, PM sowie der Ausstoß des Treibhausgases CO2. Forderungen nach Minderung dieser Nachteile führten zur Entwicklung neuer Antriebskonzepte.

Christian Mohrdieck, Uwe Sontheimer

Das Autohaus der Zukunft

In der heutigen Gesellschaft hat der Umweltschutz bedingt durch klimatische und geopolitische Veränderung eine zunehmend relevantere Rolle. Auswirkungen sind dabei nicht nur durch sich verändernde klimatische Bedingungen, sondern ebenfalls durch Veränderungen im Mobilitätsverhalten wahrzunehmen. Zielsetzungen sowohl auf europäischer als auch nationaler Ebene führen zu Grenzwertbildungen hinsichtlich der verkehrsbezogenen und industriell bedingten Emissionen. Als Folge dessen werden Fahrzeuge im Betrieb zunehmend emissionsärmer und ein starker Wandel in Richtung nachhaltiger Mobilität steht bevor. Der kontinuierliche technische Fortschritt und staatliche Förderungen sorgen dafür, dass insbesondere die Elektromobilität starke Zuwächse in der Durchdringung des Antriebsmixes zu verzeichnen hat. Wo in der Vergangenheit noch Unsicherheiten hinsichtlich der Reichweiten, der Ladeinfrastruktur und der Lebensdauer von Elektrofahrzeugen herrschten, werden durch Langzeittests und Erfahrungsberichte zunehmend Kundenbedenken aufgelöst. Jedoch hat sich bis heute das Elektrofahrzeug noch nicht umfassend gesellschaftlich etabliert. Ein Grund dafür ist unter anderem, dass die Zielgruppe der potenziellen Autokäufer nicht ausreichend informiert wird und im Allgemeinen ein Informationsdefizit hinsichtlich der Nutzung von Elektrofahrzeugen besteht.

Athos Giannelli, D. Hilke

Nutzfahrzeuge – nachhaltig und wirtschaftlich

Frontmatter

Die Zukunft des Nutzfahrzeugs im Spannungsfeld von Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit

Das Nutzfahrzeug ist das Arbeitstier einer jeden Volkswirtschaft und hat in der Corona-Krise einmal mehr bewiesen, wie wichtig es für die Versorgung von Bevölkerung und Wirtschaft ist. Es sorgt für reibungslose Güterlogistik und den Personentransport in urbanen Ballungszentren oder als Fernbus. Mit dem Anstieg des globalen Wohlstands wächst daher auch der Bestand an Lastkraftwagen und Omnibussen – und deren Verkehrsaufkommen. Bislang basiert diese Erfolgsgeschichte nahezu ausschließlich auf fossilen Energieträgern. Eine notwendige Veränderung des Status quo ist möglich, muss jedoch den spezifischen Bedingungen des Nutzfahrzeugs als Investitionsgut Rechnung tragen. Die von den Nutzfahrzeugherstellern und ihren Partnern entwickelten Zukunftstechnologien sollten durch weitsichtige staatliche Rahmenbedingungen begleitet werden.

Andreas Renschler

DACHSER Emission-Free Delivery: Nachhaltige City-Logistik in der Stuttgarter Innenstadt

Dieses Kapitel identifiziert und diskutiert die grundlegenden Ansätze, die die Planung und Umsetzung der Innenstadtbelieferung in Europa des Logistikdienstleisters DACHSER SE leiten.

Hella Abidi, Stefan Hohm, Christian Weber

Wie Schwerlast-Lkw in der Mobilität der Zukunft zur Milderung des Klimawandels beitragen können

In diesem Kapitel stellen wir Möglichkeiten vor, wie Schwerlast-Lkw in der Mobilität der Zukunft zur Milderung des Klimawandels beitragen können. Das Kapitel ist in vier Abschnitte unterteilt. Im ersten Abschnitt erläutern wir die aktuelle Situation und die Komplikationen bei der Milderung des Klimawandels im Hinblick auf Schwerlastfahrzeuge. Außerdem gehen wir auf die Bilanzen ein, die im Folgenden von Bedeutung sind. Im zweiten Abschnitt sind vier Maßnahmen aufgeführt, mit denen bei schweren Lkw der Ausstoß von Treibhausgaben gesenkt werden kann. Für diese vier Maßnahmen beschreiben wir die jeweiligen technischen Möglichkeiten. Im dritten Abschnitt stellen wir die Ergebnisse aus der Modellierung von Szenarien vor, mit denen die CO2-Emissionen von schweren Nutzfahrzeugen bis zum Jahr 2050 um 80 % im Vergleich zu 1990 reduziert werden können. Im Einzelnen werden die Ergebnisse zweier Szenarien vorgestellt: das Szenario der ausgewogenen Energieträger und das Szenario des beschleunigten Wandels. Im vierten Abschnitt ziehen wir Schlussfolgerungen und geben einen Ausblick auf notwendige Maßnahmen.

Stefan Pischinger, Michael Wittler, Philipp Wienen

European Energy System Based on 100% Renewable Energy – Transport Sector

This chapter presents a technically feasible and economically viable energy pathway for Europe, in which the energy sector (comprised of power, heat, transport, and desalination) reaches 100% renewable energy and zero greenhouse gas emissions by 2050. The research highlights the transition of the transport sector, which is currently dependent on fossil fuels to a great extent, towards being driven by 100% renewables. The transport sector achieves zero greenhouse gas emissions by 2050, mainly through direct and indirect electrification in the form of synthetic fuels, such as hydrogen and Fischer-Tropsch fuels. The methods are comprised of the derivation of the transportation demand, which is converted into final energy demand for direct electrification along with production of hydrogen, methane and Fischer-Tropsch fuels. The power-to-gas (H2, CH4) and power-to-liquids (Fischer-Tropsch fuels) value chains are applied for the total energy demand, which is fulfilled entirely by renewables in 2050. The primary energy demand for the transport sector decreases from 21,000 TWh in 2015 to around 20,000 TWh by 2050, driven by massive gains in energy efficiency with a high level of direct and indirect electrification of more than 85% in 2050. While, the final energy demand for transport decreases from 7000 TWh/a in 2015 to 5000 TWh/a, despite the assumed growth of passenger and freight transportation, mainly driven by the massive electrification of road transport. Solar PV and wind energy emerge as the most prominent energy supply sources with around 62% and 32%, respectively, of the total electricity supply by 2050. Batteries emerge as the key storage technology with around 83% of total electricity storage output. Fuel conversion technologies such as water electrolysis, methanation, Fischer-Tropsch synthesis, and others, supply renewable-based fuels along with sustainably produced biofuels and electrification to ensure a 100% renewable energy-based transport sector across Europe. The levelised cost of energy for a fully sustainable energy system across Europe remains stable in the range of €50–60/MWh through the transition from 2015 to 2050. The final annualised energy costs for transport remain around 300–450 b€ per year through the transition period, with a massive reduction for road transport, while increases for marine and aviation transport by 2050 are projected. Greenhouse gas emissions can be reduced from about 4200 megatonnes CO2 equivalent (MtCO2eq) in 2015 in the entire energy system to zero by 2050, with cumulative GHG emissions of around 85 gigatonnes CO2 equivalent (GtCO2eq). While, GHG emissions in the transport sector can be reduced from about 1900 MtCO2eq in 2015 to zero by 2050, this could be further accelerated with ambitious policies and targets across Europe. Consequently, a 100% renewable energy system across the transport sector in Europe is far more efficient and cost competitive than a fossil fuel-based option, and most importantly compatible with the Paris Agreement.

Manish Ram, Dmitrii Bogdanov, Arman Aghahosseini, Siavash Khalili, Michael Child, Mahdi Fasihi, Thure Traber, Christian Breyer

Automatisiertes und vernetztes Fahren

Frontmatter

Verkehrliche und ökologische Wirkungen des automatisierten und vernetzten Fahrens

Wird die Entwicklung des automatisierten und vernetzten Fahrens auf der Straße zu steigenden Treibhausgasemissionen führen oder kann sie dazu beitragen, die das gesamte Verkehrssystem bis zum Jahr 2050 klimaschonender zu gestalten? Um diese Frage zu beantworten bedarf es einer Potenzialabschätzung, die sowohl die technische Entwicklung, die Akzeptanz als auch die verkehrlichen Wirkungen der Technikfolgen berücksichtigt.

Michael Krail, Claus Doll

Schlüsseltechnologie Autonomes Fahren für Mobility as a Service - Chancen und Risiken im Wertschöpfungsprozess der zukünftigen Mobilität

In drei Kapiteln wird eine mögliche zukünftige Welt des Mobilitätsverhaltens dargestellt wobei im ersten Teil eine neue Art des Lifestyle in der Gesellschaft als Basis der Veränderung zur Diskussion angeboten wird. In dem zweiten Teil werden die technologischen Randbedingungen und die Veränderungen im Umfeld des Mobilitätsbedarfs angesprochen. Im dritten und letzten Teil werden dann die wirtschaftlichen Auswirkungen sowie die Vorteile, aber auch die Risiken im Mobilitätsservice zwischen Kundenbedarf in der Gesellschaft und Transporterfüllung durch den Mobilitäts-Provider beleuchtet sowie neue Felder der notwendigen Kundenbindung in einem sich wandelnden und expandierenden Wertschöpfungsbereich aufgezeigt.

Gernot Spiegelberg

Die Kraft der Daten: Datentreuhänder-Modell für mehr digitale Sicherheit in der Mobilität

Die Mobilität der Zukunft wird durch eine immer größere Zahl vernetzter und automatisierter Fahrzeuge bestimmt sein. Doch die für die Verkehrssicherheit grundsätzlich positive Wirksamkeit solcher Systeme kann sich nur entfalten, wenn diese über das ganze Fahrzeugleben hinweg zuverlässig funktionieren. Der Fahrzeugprüfung kommt daher angesichts der Komplexität der Systeme mehr Bedeutung zu als je zuvor. Um in einer zunehmend datenbasierten und vernetzten Welt mit V2X-Technologien (vehicle-to-infrastructure) sowie angesichts der zukünftig verstärkt auch „over the air“ erfolgenden Software-Updates seitens der Hersteller die hoheitlichen Prüfaufgaben wirksam erfüllen zu können, hat DEKRA eine Initiative für ein Datentreuhänder-Modell gestartet. Erklärtes Ziel ist die Einrichtung einer herstellerunabhängigen Fahrzeugdatenplattform, die den umfassenden und unverfälschten Zugang zu den prüfungsrelevanten Daten und Diagnosefunktionen im Fahrzeug gewährleistet. Auch nach Verkehrsunfällen und Verkehrsverstößen wird es in Zukunft immer wichtiger sein, Ursachen und Verantwortlichkeiten klären zu können. Die Sicherheit der Systeme muss aber vor allem deshalb an erster Stelle stehen, damit im Sinne der „Vision Zero“ möglichst keine Menschen mehr im Straßenverkehr ums Leben kommen.

Stefan Kölbl
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