Die Wirkungen auf Luftqualität und Klima aus drei Verkehrsszenarien für Deutschland

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1 DLR.de Folie 1 Die Mobilität in Deutschland 24 Die Wirkungen auf Luftqualität und Klima aus drei Verkehrsszenarien für Deutschland Stefan Seum Dr. Christian Winkler DLR Institut für Verkehrsforschung Konferenz Verkehrsökonomie und -politik TU Berlin,

2 DLR.de Folie 2 Die Herausforderungen für das zukünftige Verkehrssystems erfassen und verschiedene Entwicklungspfade bewerten Anforderungen an das Verkehrssystem der Zukunft: - Bedürfnisse der Menschen und der Wirtschaftsakteure bedienen - negativen Umweltwirkungen minimieren Die Entwicklungspfade des Verkehrssystems in Deutschland und Europa sind nach wie vor unsicher. Insbesondere: Wie werden sich verschiedene Stellschrauben der Politik und gesellschaftlichen Entwicklung auf das Verkehrssystem auswirken und mit welchen Umweltwirkungen ist zu rechnen?

3 DLR.de Folie 3 Der multi-disziplinäre Modellverbund am DLR verfolgt einen ganzheitlichen, systemischen Ansatz Energiemarkt MESAP/PlaNet, DLR TT Fahrzeugtechnologien, DLR FK Bodengebundene Verkehre DEMO & TAPAS, DLR VF Luftverkehr AIR DLR FW Vorgelagerte Emissionsfaktoren Fahrleistung (hoch aufgelöst) Flugbewegungen Verkehrsemissionen (bodengebunden) in hoher Auflösung & der Energiebereitstellung Luftverkehrsemissionen Integration nichtverkehrlicher SMOKE, HZG Atmosphäre & Klimamodellierung TransCLIM, AirCLIM, EMAC DLR PA, KIT

4 DLR.de Folie 4 VEU Forschungsverbund Beteiligte DLR-Institute Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik Institut für Antriebstechnik Institut für Fahrzeugkonzepte Institut für Flughafenwesen und Luftverkehr Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin Institut für Physik der Atmosphäre Institut für Technische Thermodynamik Institut für Verkehrsforschung Institut für Verkehrssystemtechnik Simulations- und Softwaretechnik Assoziierter Partner Karlsruhe Institute für Technology (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Zentrum für Material- und Küstenforschung Hamburg Bremen- Geesthacht Neustrelitz Trauen Berlin- Braunschweig Göttingen Köln Bonn Lampoldshausen Karlsruhe Stuttgart Oberpfaffenhofen Weilheim

5 DLR.de Folie 5 Szenario-Prozess

6 DLR.de Folie 6 Ziel: ergebnisoffene Untersuchung der Wirkung von politischen Steuerungsinstrumenten auf das Verkehrssystem Explorativer Szenario-Ansatz Fixierung von Makro-Parametern wie Bevölkerung und Ökonomische Entwicklung Paradigma: - Alle Szenarien in funktionierenden Gesellschaften - Kein Szenario präferiert - Alle Szenarien stoßen auf Akzeptanz Fokussierung auf national beeinflussbare Parameter als Stellschrauben der Politik und Gesellschaft

7 Ausprägung strenge Umweltpolitik ausgewogen Wirtschaftswachstum ökologisch ausgerichtet ambivalen ökonomisches Wachstum kooperativer Klimaschutz Kyoto als Minimalkonsens fragmentierte Welt DLR.de Folie 7 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Systematischer modell-basierter Logik-Ansatz zur Ableitung von konsistenten und plausiblen Veränderungen existierender Trends Deskriptoren- Auswahl Cross-Impact- Analyse Szenario-Auswahl Quantifizierung und Modellierung 13 kritische Deskriptoren Deskriptoren Projektionen & Konsistenzen 3 Szenarios & Storylines Quantitative Szenario Parameter Meta-Ebene Interdependenzen Konkretisierung Quantifizierung Ausprägung strenge Umweltpolitik ausgewogen Wirtschaftswachstum strenge Umweltpolitik ausgewogen Wirtschaftswachstum strenge Umweltpolitik ausgewogen Wirtschaftswachstum

8 DLR.de Folie 8 Ausgehend von einem Referenz-Trend wurden zwei denkbare Pfade entwickelt und dann mikro-skalige Faktoren variiert Geregelter Ruck Referenz-Szenario Freies Spiel Entwicklung 21 (Basisjahr) - 24 Bevölkerung: - 4,4% Bevölkerung gesamt Wirtschaft: + 1,14% BIP pro Jahr Rohölpreis: 14$ pro Barrel in 24 (+8% real gegenüber 21) International kooperative Umgebung Regulieren und Lenken, z.b. Grenzwerte, Förderungen Energiewende intensivieren Nicht-eindeutige int. Umgebung BVWP Anlehnung; Moderates Lenken und Fördern Sukzessive Energiewende International kompetitive Umgebung Deregulierung und Wettbewerb der Verkehrs- & Energieträger Aus Kostengründen stockende Energiewende

9 DLR.de Folie 9 Ausgehend von einem Referenz-Trend wurden zwei denkbare Pfade entwickelt und dann mikro-skalige Faktoren variiert Geregelter Ruck Referenz-Szenario Freies Spiel Entwicklung 21 (Basisjahr) - 24 Bevölkerung: - 4,4% Bevölkerung gesamt Wirtschaft: + 1,14% BIP pro Jahr Rohölpreis: 14$ pro Barrel in 24 (+8% real gegenüber 21) 8% erneuerbar resultierend Strom: 5% erneuerbar resultierend 4% erneuerbar resultierend Günstiger & schneller ÖV: moderater Ausbau Rückzug auf dem Land Deutlicher Rückgang Privat-Pkw: bleibt preiswert weiter dominant verdoppelt Kraftstoffsteuern: wie heute auch auf erneuerbare 45 g/km Pkw-CO 2 -Grenzwert: 8 g/km 95 g/km

10 DLR.de Folie 1 Verkehrsleistung

11 DLR.de Folie 11 Deutschlandmodell DEMO: ~7. Verkehrszellen, ~1 Mio. Strecken, alle Verkehrssegmente, alle Verkehrsmittel Personenverkehr Aufwandsmatrizen Wirtschaftsverkehr Nahverkehr Fernverkehr Netzmodelle Güterverkehr Personenwirtschaftsverkehr 1. Erzeugung 1. Erzeugung 1. Erzeugung 1. Erzeugung 2. simultane Zielund Verkehrsmoduswahl 2. hierarchische Ziel-, Modus- und Verkehrsmittelwahl 2. hierarchische Ziel- und Verkehrsträgerwahl 2. Extrapolation der Fahrtenmuster EVA-Ansatz nested logit Gravitationsansatz, Pivotmodell, MNL 3. Pkw-Wahl Erweiterter EVA-Ansatz 3. Pkw-Wahl Erweitertes nested logit 4. Umlegung 3. Aufteilung auf Fahrzeugklassen und Umrechnung in Fahrten Fahrtenmatrizen

12 Milliarden pkm Milliarden pkm DLR.de Folie 12 Im Geregelten Ruck führen Fördermaßnahmen des Umweltverbundes und höhere MIV Kosten zur Verlagerung von Verkehren 1.4 Personentransport, Geregelter Ruck 1.4 Personentransport, Referenz-Szenario ÖV +47% Car-Sharing ÖV Car-Sharing Autos -1% Autos +1% 2 Fuß & Fahrrad 2 Fuß & Fahrrad

13 Milliarden t-km Milliarden t-km DLR.de Folie 13 Der Güterverkehr steigt in allen Szenarien auch hier im Geregelten Ruck eine deutliche Verlagerung auf die Bahn Gütertansport, Geregelter Ruck Gütertransport, Referenz-Szenario Binnenschiff Bahn +92% Lkw +48% Binnenschiff Bahn +37% Lkw +59%

14 DLR.de Folie 14 Technologieentwicklung

15 Millionen Pkw Millionen Pkw DLR.de Folie 15 Eine signifikante Durchdringung von elektrischen Antrieben gelingt u.u. durch Schärfere Grenzwertsetzung und finanzielle Steuermechanismen Entwicklung der Pkw-Flotte, Geregelter Ruck Entwicklung der Pkw-Flotte, Referenz-Szenario 45 4 Batterieelektrisch 45 4 Batterieelektrisch 35 Brennstoffzelle 35 Brennstoffzelle 3 25 Benzin-Plug- In-Hybrid Gas 3 25 Benzin-Plug- In-Hybrid Gas Diesel-Hybrid Diesel Benzin- Hybrid Diesel-Hybrid Diesel Benzin-Hybrid Benzin Benzin

16 Milliarden Fahrzeug-km Milliarden Fahrzeug-km DLR.de Folie 16 Regelungen des Individualverkehrs UND Förderung von Alternativen (ÖV & aktive Modi) bereiten den Pfad für ein nachhaltiges Verkehrssystem 8 Fahrleistung nach Energieträger, Geregelter Ruck 8 Fahrleistung nach Energieträger, Referenz-Szenario 7 6 Elektrizität 7 6 Elektrizität 5 4 Gas (CNG) 5 4 Gas (CNG) 3 2 Diesel 3 2 Diesel 1 Benzin 1 Benzin Pkw Lkw Pkw Lkw

17 DLR.de Folie 17 Wesentlich für eine Decarbonisierung durch Elektrifizierung ist, neben dem Anteil erneuerbaren Energien, der Ausstieg aus der Kohleverstromung Strommix, Geregelter Ruck Strommix, Referenz-Szenario 1% 9% 8% 7% Erneuerbare Energien Nicht-biogene Abfälle Atomenergie 1% 9% 8% 7% Erneuerbare Energien Nicht-biogene Abfälle Atomenergie 6% 5% 4% Erd- und Synth-Gas Kohle und Öl 6% 5% 4% Erd- und Synth- Gas Kohle und Öl 3% 3% 2% 2% 1% 1% % %

18 DLR.de Folie 18

19 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente Millionen Tonnen CO2-Äquivalente DLR.de Folie 19 Klimaschutz im Verkehr heißt Verhaltensänderung und Technologien im Personenverkehr und die Elektrifizierung des Güterverkehrs Transport CO 2 -, Geregelter Ruck Transport CO 2 -, Referenz-Szenario Elektrizität für Transport Transport-Raffinierie Elektrizität für Transport Transport-Raffinierie 12 Güterverkehr direkt 12 Güterverkehr direkt Öffentlicher Verkehr direkt Pkw direkte Öffentlicher Verkehr direkt Pkw direkte DE Klima- Ziel 23 Transport direkt < 98 Mill. tonnes DE Klima- Ziel 23 Transport direkt < 98 Mill. tonnes

20 NOx [1 t] PM [1 t] DLR.de Folie 2 Bleiben Luftschadstoffe ein großes Problem? Deutlicher Rückgang von Stickoxiden und Feinstaub Entwicklung der Stickoxide- Elektrizität für Verkehr Transport- Raffinierie Güterverkehr ÖV Entwicklung der Feinstaub- Elektrizität für Verkehr Transport- Raffinierie Güterverkehr ÖV Basis Referenz Regulierter Freies Spiel Ruck Pkw Basis Referenz Regulierter Ruck Freies Spiel Pkw

21 NOx [1 t] PM [1 t] DLR.de Folie 21 Bleiben Luftschadstoffe ein großes Problem? Deutlicher Rückgang von Stickoxiden und Feinstaub Basis Entwicklung der Stickoxide- Referenz Regulierter Freies Spiel Ruck Elektrizität für Verkehr Transport- Raffinierie Güterverkehr ÖV Pkw Entwicklung der Feinstaub- Basis Referenz Regulierter Ruck Freies Spiel Re- Suspensierung Reifenabrieb Bremsabrieb Elektrizität für Verkehr Transport- Raffinierie

22 DLR.de Folie 22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Stefan Seum, Christian Winkler,

23 DLR.de Folie 23 Weitere beteiligte Institute: Beteiligte DLR-Institute Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik Institut für Antriebstechnik Institut für Fahrzeugkonzepte Institut für Flughafenwesen und Luftverkehr Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin Institut für Physik der Atmosphäre Institut für Technische Thermodynamik Institut für Verkehrsforschung Institut für Verkehrssystemtechnik Simulations- und Softwaretechnik Assoziierter Partner Karlsruhe Institute für Technology (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Zentrum für Material- und Küstenforschung Hamburg Bremen- Geesthacht Neustrelitz Trauen Berlin- Braunschweig Göttingen Köln Bonn Lampoldshausen Karlsruhe Stuttgart Oberpfaffenhofen Weilheim