Verbessert Elektromobilität die Luftqualität? Eine Sensitivitätsstudie

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1 Verbessert Elektromobilität die Luftqualität? Eine Sensitivitätsstudie S. Wurzler 1, H. Hebbinghaus 1, W. Straub 1, I. Steckelbach 1, T. Schulz 1, W. Pompetzki 1, T. Schöllnhammer 2, S. Nowag 2, M. Memmesheimer 3, H. Jakobs 3 1 Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW 2 Ruhr-Universität Bochum 3 Rheinisches Institut für Umweltforschung, Universität zu Köln

2 Die Luftqualität in NRW: Ergebnisse der Messungen 2014 für PM 10 und NO 2 Komponente Anzahl der Messstellen Überschreitungen von Grenzwerten PM keine NO Überschreitungen des Grenzwertes (Jahresmittel) Alle Überschreitungsfälle treten an Verkehrsstationen auf. Dass 2014 keine PM 10 -Überschreitungsfälle auftraten, ist in erster Linie wetterbedingt. Grenzwerte sind einzuhalten seit 2005 (PM 10 ) und 2010 (NO 2 ) bzw. mit Fristverlängerung 2010 (PM 10 ) und 2015 (NO 2 ) Im Oktober 2014 hat die Europäische Kommission u. a. gegen Deutschland ein Pilotverfahren wegen Nichteinhaltung der NO 2 -Grenzwerte eröffnet.

3 Verursacheranalyse für PM 10 und NO x : Lokale und regionale Anteile. Beispiel Gladbecker Straße in Essen Fazit 1: Straßenverkehr ist eine der Hauptquellen für PM 10 und NO x Immissionen. Berechnungen mit den Ausbreitungsmodellen EURAD, LASAT und Immis Luft für unterschiedliche Quellgruppen

4 Untersuchung der regionalen und der lokalen Wirkungen von Elektrofahrzeugen auf die Luftqualität Sensitivitätsstudien für regionale und lokale Effekte Untersuchung der regionalen Effekte mit dem Chemie-Transport- Modell EURAD Untersuchung des Gesamteffekts (lokal und regional) in ausgewählten Straßenschluchten als Kombination der EURAD- Ergebnisse mit Berechnungen der lokalen Effekte mit Immis Luft Das Untersuchungsgebiet ist NRW, das Bezugsjahr 2012.

5 Untersuchte Fälle (Sensitivitätsstudie) a. Basisfall: Status Quo / Alles bleibt, wie es ist. b. 15% Elektrofahrzeuge an der Flotte, keine zusätzlichen Emissionen für die zusätzliche Stromerzeugung Ziel der Bundesregierung: 6 Millionen Elektrofahrzeuge bis 2030 = 15% der Flotte 15% E.Mob. c. Wie b) aber mit 15% höheren Industrie-Emissionen für die zusätzliche Stromerzeugung 15% E.Mob + Ind. d. 100% Elektrofahrzeuge, keine zusätzlichen Emissionen aus der Stromerzeugung maximal mögliche Wirkung. 100% E.Mob.

6 Untersuchung der regionalen Effekte mit EURAD: NO 2 -Jahresmittelwert in µg/m³ in NRW Basisfall 100% E.Mob.

7 Abnahme des NO 2 -Jahresmittelwerts in µg/m³ 100% E.Mob. 15% E.Mob. + Ind. 15% E.Mob.

8 Abnahme des PM 10 -Jahresmittelwerts in µg/m³ 100% E.Mob. 15% E.Mob. + Ind.

9 Abnahme des Ozon-Jahresmittelwerts in µg/m³ 100% E.Mob. 15% E.Mob. + Ind.

10 Fazit 2: Regionale Effekte der Elektromobilität Verringerung der regionalen Hintergrundbelastung mit PM 10 (ca. 1-2 µg/m³) und NO 2 (5 µg/m³ und mehr), wenn der benötigte Zusatzstrom emissionsfrei erzeugt wird. Der Effekt ist umso höher, je höher der Anteil der Elektromobilität und je mehr Straßenverkehr vorhanden ist. Dort ist auch die höchste Bevölkerungsdichte in NRW. Der Effekt ist bei NO 2 größer als bei PM 10. Wird der benötigte Zusatzstrom nicht emissionsfrei erzeugt, steigt vor allem in den stark industriell geprägten Gegenden NRWs die regionale PM 10 -Hintergrundbelastung. Für O 3 zeigt sich eine Zunahme der Hintergrundkonzentration, wegen der Kopplung der O 3 -Chemie mit der NO x -Konzentration.

11 Untersuchung des Gesamteffekts für ausgewählte Straßenschluchten Zwei mittelstark belastete Straßen im Ruhrgebiet Essen, Gladbecker Straße (VEAE) Mönchengladbach, Friedrich-Ebert-Straße (VMGF) Station NO 2 µg/m³ DTV PM 10 µg/m³ PM 10 - Überschreitungstage Besonderheiten VEAE ,678 Keine Busse VMGF ,500 Grenzwertüberschreitung für den NO 2 -Jahresmittelwert im Bezugsjahr 2012

12 Was fährt in den Straßen? DTV-Werte und Flotte Straße Kfz gesamt Pkws LKW > 3,5 t (snfz) Busse LKW <= 3,5 t (lnfz) Krad VEAE VMGF Hoher LKW-Anteil und keine Busse bei VEAE Hoher Busanteil bei VMGF

13 Lokaler Effekt durch Einsatz von Elektro-PKWs: Reduktion des NO 2 -Jahresmittelwerts 15 % E-Mob FES = Friedrich-Ebert-Straße, GBS = Gladbecker Straße

14 Lokaler Effekt durch Einsatz von Elektro-PKWs: Reduktion des PM 10 -Jahresmittelwerts und der Anzahl an Überschreitungstagen 15 % E-Mob FES = Friedrich-Ebert-Straße, GBS = Gladbecker Straße

15 Gesamteffekt auf den NO 2 -Jahresmittelwert durch Elektro-Pkw Bezugsjahr 2012

16 Gesamteffekt auf den PM 10 -Jahresmittelwert durch Elektro-Pkw Bezugsjahr 2012

17 Fazit 3: Gesamteffekt auf die Luftqualität Pro: Senkt NO 2 in der Straßenschlucht, senkt kanzerogenen Dieselruß Neutral: Keine nennenswerte Wirkung auf PM 10 Contra: PM 10 -Anstieg durch Stromproduktion bei derzeitigem Mix Damit Vorsicht bei der Stromerzeugung! Elektromobilität kann bei hohen Flottenanteilen eine wirkungsvolle Maßnahme für die Luftreinhalteplanung sein. Allerdings darf sie nicht nur auf Pkw beschränkt sein. Elektrobusse und Elektro-Lkw sind notwendig.

18 Was sagen andere Untersuchungen? - Es gibt viele Fachartikeln zum Thema Elektromobilität - Meist über CO 2 und Klimaschutz oder Umweltbilanz (environmental footprint). Luftqualität mit PM x und NO x sind seltener im Fokus.

19 Auswahl zu anderen Untersuchungen Projekt Erneuerbar Mobil des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit - Öko-Institut: Verbesserung CO 2 -Bilanzen durch E-Fahrzeuge möglich - ENUBA2, TU Dresden und Siemens: Aktuell laufende Untersuchungen zu Elektromobilität bei schweren Nutzfahrzeugen zur Umweltentlastung von Ballungsräumen (CO 2, NO x und PM x ). Noch keine Ergebnisse ADAC-Studie: Kosten und CO 2 -Bilanzen Diesel-, Otto-, E-Fahrzeuge Nur bei Strom aus erneuerbaren Energien sind E-Fahrzeuge sauberer. Energiekosten für E-Fahrzeuge sind höher... Soret et al., 2014, Atm. Env., 99, 51-63: E-Fahrzeuge können die Luftqualität in Innenstädten verbessern, vor allem für CO und NO 2. E-Pkw reichen nicht zur Grenzwerteinhaltung.... Foto: ENUBA2-Projekt

20 Die Mär vom lautlosen Elektroauto Diskussion um Gefährdung von Fußgängern und Blinden durch leise Elektroautos weckt falsche Erwartungen. Lautlos sind Elektroautos nur: - im Stand (gilt auch für Verbrennungsmotor mit Start-Stop-Automatik) relevant leiser als Verbrennungsmotoren sind sie nur: - in sehr niedrigen Geschwindigkeitsbereichen (< 20 km/h) Fahrgeräusch besteht aus 3 Komponenten: - Antriebsgeräusch - nur dies ist antriebsabhängig - Rollgeräusch - aerodynamische Geräusche Diese Folie stammt von Dr. Wulf Pompetzki, LANUV NRW

21 Lärmminderung in db Mögliche Auswirkungen im Verkehr 0,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5-3,0-3,5-4,0-4,5-5,0 Optimistische Annahme bei 30 km/h E-Antrieb 5 db leiser bei 50 km/h E-Antrieb 3 db leiser Anteil Elektrofahrzeuge in % Diese Folie stammt von Dr. Wulf Pompetzki, LANUV NRW

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Vielen Dank an zahlreiche Kolleginnen und Kollegen, MKULNV und IVU!

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