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Berlin, 5. Juli 2018
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 1
Einführung: Das Projekt „ Verkehrsentwicklung und Umwelt“ (VEU) im
Rahmen der Verkehrssystemforschung am DLR
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 2
Welche Rolle spielt der bodengebundene Verkehr in Deutschland
für das Weltklima?
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 3
Der bodengebundene Verkehr in Deutschland trägt mit knapp 5 mK fast 1%
zur globalen Erwärmung bei.
CO2-Emissionen des deutschen Verkehrs und damit verbundene globale Temperaturänderung:
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 4
Kernfragestellung von VEU: Welche Verkehrsentwicklungen sind möglich?
Welche Folgen haben sie für Umwelt und Klima?
CO2-Emissionen des deutschen Verkehrs und damit verbundene globale Temperaturänderung:
? ?
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 5
VEU-Ergebnisse zeigen, wie die Klimaziele 2030 des deutschen Verkehrs
erreicht werden können – aber erst 2040.
CO2-Emissionen des deutschen Verkehrs und damit verbundene globale Temperaturänderung:
DLR.de • Folie 6
Konsistente
Rahmenbedingungen
€ € CO2 CO2
Politik
Umwelt
Wirtschaft
& Energie
Gesellschaft
Technologie
Anwendung DLR
Modellverbund
Quantifizierung der
Szenarien 2040
VEU Ansatz: von qualitativen Szenarien zu quantitativen Prognosen.
VEU
Modell-
Verbund
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018
Drei Szenarien der Verkehrsentwicklung bis 2040.
Trendszenario „Referenz“.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 7
Geregelter Ruck
Freies Spiel
Referenz
International kooperative Umgebung
Regulierung und Lenkung durch
Anreizsysteme und Setzungen
Intensivierung der Energiewende
Deregulierung und Wettbewerb der
Verkehrs- & Energieträger
Stockende Energiewende
International uneindeutige Umgebung
BVWP Anlehnung; moderate Lenkung
und Anreizsysteme
Allmähliche Energiewende
International kompetitive Umgebung
Leichter Bevölkerungsrückgang in allen Szenarien
Moderates Wirtschaftswachstum in allen Szenarien
Ganzheitliche Analyse im multi-disziplinären Modellverbund des DLR.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 8
Hoch
aufgelöste
Emissionen
Bodenverkehr
& Energie-
erzeugung
Bodengebundene Verkehre
DEMO & TAPAS / SUMO,
DLR VF / TS
Differenzierte
Fahrleistungen
Fahrzeugtechnologien
VECTOR, DLR FK
Emissions-
faktoren
Luftverkehr
AIR, DLR FW
Emissionen
Integration nicht-
verkehrlicher
Emissionen
SMOKE, HZG
Energiemarkt
MESAP/PlaNet, DLR TT
Vorketten-
Emissionen
Luftverkehrs-
emissionen
Atmosphäre &
Klimamodellierung
TransCLIM,
AirCLIM, EMAC
DLR PA, KIT Flüge
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 9
Zwölf beteiligte Institute,
ca. 80 mitarbeitende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.
DLR.de • Folie 10
Der 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
n Köln
n Lampoldshausen
n Stuttgart
n Oberpfaffenhofen
Braunschweig n
n Göttingen
Berlin- n
nBonn
Trauen n
n Hamburg
n Neustrelitz
Weilheim n
Bremen- n
n Karlsruhe
n Geesthacht
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018
DLR.de • Folie 11
An VEU beteiligte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Daniel Aeschbach, DLR-ME
Michael Behrisch, DLR-TS
Ralf Berghof, DLR-FW
Peter Berster, DLR-FW
Johannes Bieser, HZG
Christian Blank, DLR-TS
Katrin Dahlmann, DLR-PA
Aline Delatte, DLR-VF
Hanjo Ehmer, DLR-FW
Simone Ehrenberger, DLR-FK
Klaus Ehrenfried, DLR-AS
Verena Ehrler, DLR-VF
Eva-Maria Elmenhorst, DLR-ME
Jakob Erdmann, DLR-TS
Veronika Eyring, DLR-PA
Falko Nordenholz, DLR-VF
Ina Frenzel, DLR-VF
Kay Gade, DLR-VF
Laura Gebhardt, DLR-VF
Marc Gelhausen, DLR-FW
Flemming Giesel, DLR-VF
Mirko Goletz, DLR-VF
Volker Grewe, DLR-PA
Johannes Gruber, DLR-VF
Dietrich Heimann, DLR-PA
Marek Heinrich, DLR-TS
Dirk Heinrichs, DLR-VF
Matthias Heinrichs, DLR-VF
Johannes Hendricks, DLR-PA
Arne Henning, DLR-AS
Michael Hepting, DLR-FW
Stefan Huber, DLR-VF
Patrick Jöckel, DLR-PA
Martin Jung, DLR-FW
Hermann Keimel, DLR-FW
Benjamin Kickhöfer, DLR-VF
Jens Klauenberg, DLR-VF
Florian Kleiner, DLR-FK
Matthias Klötzke, DLR-FK
Gunnar Knitschky, DLR-VF
Katja Köhler, DLR-VF
Petra Kokus, DLR-FW
Thomas Kowalski, DLR-AS
Ulrike Kugler, DLR-FK
Tobias Kuhnimhof, DLR-VF
Martin Kurowski, DLR-VF
Alexandra Leipold, DLR-FW
Barbara Lenz, DLR-VF
Gernot Liedtke, DLR-VF
Andreas Lischke, DLR-VF
Sigfried Loose, DLR-AS
Daniela Luft, DLR-VF
Sven Maertens, DLR-FW
Volker Matthias, HZG
Franco Mendolia, DLR-ME
Tudor Mocanu, DLR-VF
Stephan Müller, DLR-VF
Uwe Müller, DLR-ME
Thorsten Neumann, DLR-TS
Claudia Nobis, DLR-VF
Rebekka Oostendorp, DLR-VF
Henry Pak, DLR-FW
Martin Plohr, DLR-AT
Michael Ponater, DLR-PA
Thomas Pregger, DLR-TT
Markus Quante, HZG
Mattia Righi, DLR-PA
Sandra Sanok, DLR-ME
Anke Sauerländer-Biebel, DLR-TS
Robert Sausen, DLR-PA
Arthur Schady, DLR-PA
Hans Schlager, DLR-PA
Stephan Schmid, DLR-FK
Angelika Schulz, DLR-VF
Tilo Schumann, DLR-TS
Oliver Seebach, DLR-SC
Doreen Seider, DLR-SC
Stefan Seum, DLR-VF
Sonja Simon, DLR-TT
Bernhard Vogel, KIT
Heike Vogel, KIT
Sarah Weidenfeld, DLR-ME
Christian Winkler, DLR-VF
Axel Wolfermann, DLR-VF
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018
Verkehrsentwicklung und Umwelt (VEU)
Entwicklung der Verkehrsnachfrage in den VEU Szenarien
Vortrag: Prof. Dirk Heinrichs, Dr. Tobias Kuhnimhof
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 12
Modelle zur Abbildung der Verkehrsnachfrage im VEU-Modellverbund.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 13
Hoch
aufgelöste
Emissionen
Bodenverkehr
& Energie-
erzeugung
Bodengebundene Verkehre
DEMO & TAPAS / SUMO,
DLR VF / TS
Differenzierte
Fahrleistungen
Fahrzeugtechnologien
VECTOR, DLR FK
Emissions-
faktoren
Luftverkehr
AIR, DLR FW
Emissionen
Integration nicht-
verkehrlicher
Emissionen
SMOKE, HZG
Energiemarkt
MESAP/PlaNet, DLR TT
Vorketten-
Emissionen
Luftverkehrs-
emissionen
Atmosphäre &
Klimamodellierung
TransCLIM,
AirCLIM, EMAC
DLR PA, KIT Flüge
Verkehrsnachfragemodellierung für unterschiedliche räumliche Kontexte.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 14
Deutschlandmodell DEMO:
- Mehrstufiges, makroskopisches,
multimodales Verkehrsmodell
- Getrennte Modellierung von
- Personennahverkehr
- Personenfernverkehr
- Personenwirtschaftsverkehr
- Güterverkehr
- 7000 Verkehrszellen
- ca. 1 Mio. Strecken
Berlinmodell Tapas:
- Aktivitätenbasiertes multimodales
Verkehrsmodell
- Adressfeine Nachfrage (11 Mio.
tägliche Wege)
- Umlegung auf ein sehr feines
Netz
- 1193 Verkehrszellen
- Einbettung in DEMO
Geregelter Ruck
Referenz
Ausgestaltung der Szenarien durch Rahmenbedingungen und Maßnahmen.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 15
Bevölkerung - 4,4% - 4,4%
Wirtschaft + 1,14% BIP pro Jahr + 1,14% BIP pro Jahr
Strom ca. 50% erneuerbar ca. 80% erneuerbar
ÖV Fokus auf die Stadt überall günstiger & schneller
Privat-Pkw Trendfortsetzung deutlicher Rückgang
Kosten Pkw wie heute Kraftstoffsteuer x2; Parken teurer
Pkw-Flotten-CO2 65 g/km 45 g/km
Überführung qualitativer Szenarien in quantitative Modellinputs.
Beispiel Pkw-Besitz:
0
100
200
300
400
500
600
700
1940 1960 1980 2000 2020 2040
Pk
w p
ro 1
.00
0 E
inw
oh
ner
"Referenz"
"Geregelter Ruck"
Zulassungstatistik
• Führerscheinrück-
gänge für Junge und
Städter
• Weniger
Zweitwagen
• Kohorteneffekte
• Weiterer
Zweitwagenzuwachs
DLR.de • Folie 16 Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 17
Personenverkehrsleistung nach Verkehrsmittel. Im Geregelten Ruck
kein weiteres Wachstum und Verlagerung auf den Umweltverbund.
68 69 69
923 1.001 1.015
154
164 168
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
2010 2030 2040
Mil
liard
en
pk
m
Referenz
ÖV
Car-Sharing
Autos
Fuß &Fahrrad
68 78 77
923 879 838
154 213 227
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
2010 2030 2040
Mil
liard
en
pk
m
Geregelter Ruck
ÖV
Car-Sharing
Autos
Fuß &Fahrrad
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 18
Personenverkehrsleistung nach Verkehrsmittel. Im Geregelten Ruck
kein weiteres Wachstum und Verlagerung auf den Umweltverbund.
68 69 69
923 1.001 1.015
154
164 168
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
2010 2030 2040
Mil
liard
en
pk
m
Referenz
ÖV
Car-Sharing
Autos
Fuß &Fahrrad
68 78 77
923 879 838
154 213 227
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
2010 2030 2040
Mil
liard
en
pk
m
Geregelter Ruck
ÖV
Car-Sharing
Autos
Fuß &Fahrrad
Luftverkehr +40% Originäreinsteiger
Luftverkehr +25% Originäreinsteiger
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 19
Güterverkehrsleistung nach Verkehrsmittel. Ähnliche Gesamtzuwächse
in beiden Szenarien. Bahn wächst im Geregelten Ruck deutlich stärker.
438
602 695
108
139
147
62
75
80
0
200
400
600
800
1.000
2010 2030 2040
Mil
liard
en
t-k
m
Referenz
Binnenschiff
Bahn
Lkw
438
580 649
108
183
206
62
78
79
0
200
400
600
800
1.000
2010 2030 2040
Mil
liard
en
t-k
m
Geregelter Ruck
Binnenschiff
Bahn
Lkw
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 20
Güterverkehrsleistung nach Verkehrsmittel. Ähnliche Gesamtzuwächse
in beiden Szenarien. Bahn wächst im Geregelten Ruck deutlich stärker.
438
602 695
108
139
147
62
75
80
0
200
400
600
800
1.000
2010 2030 2040
Mil
liard
en
t-k
m
Referenz
Binnenschiff
Bahn
Lkw
+59%
+37%
438
580 649
108
183
206
62
78
79
0
200
400
600
800
1.000
2010 2030 2040
Mil
liard
en
t-k
m
Geregelter Ruck
Binnenschiff
Bahn
Lkw
+48%
+92%
0
100
200
300
400
500
600
700
2010 2030 2040 2010 2030 2040
Pkw Lkw
Mil
liard
en
Fa
hrz
eu
g-k
m
Referenz
Elektro
Gas (CNG)
Diesel
Benzin
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 21
Fahrleistungen nach Energieträger. Im Geregelten Ruck wird vor
allem Diesel durch Elektro ersetzt & die Pkw-Fahrleistung nimmt ab.
0
100
200
300
400
500
600
700
2010 2030 2040 2010 2030 2040
Pkw Lkw
Mil
liard
en
Fa
hrz
eu
g-k
m
Geregelter Ruck
Brennstoff-zelle
Elektro
Gas (CNG)
Diesel
Benzin
0
100
200
300
400
500
600
700
2010 2030 2040 2010 2030 2040
Pkw Lkw
Mil
liard
en
Fa
hrz
eu
g-k
m
Referenz
Elektro
Gas (CNG)
Diesel
Benzin
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 22
Fahrleistungen nach Energieträger. Im Geregelten Ruck wird vor
allem Diesel durch Elektro ersetzt & die Pkw-Fahrleistung nimmt ab.
0
100
200
300
400
500
600
700
2010 2030 2040 2010 2030 2040
Pkw Lkw
Mil
liard
en
Fa
hrz
eu
g-k
m
Geregelter Ruck
Brennstoff-zelle
Elektro
Gas (CNG)
Diesel
Benzin
CO2 pro Pkw-Km:
• Elektro: 87 g
• Verbrenner: 96 g
CO2 pro Pkw-Km:
• Elektro: 25 g
• Verbrenner: 93 g
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 23
Entwicklung Verkehrsleistung und Klimaemissionen des Verkehrs
im Überblick. Der Geregelte Ruck schafft 2040 die Klimaziele 2030.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
2000 2010 2020 2030 2040
Referenz
Güter-Tonnen-km, historisch
Güter-Tonnen-km, Prognose
Personen-km,historisch
Personen-km,Prognose
Direkte Verkehrs-CO2-Emissionen
Klimaziel 2030(<98 Mio. TonnenCO2)
Index 2
010 =
1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
2000 2010 2020 2030 2040
Geregelter Ruck
Güter-Tonnen-km, historisch
Güter-Tonnen-km, Prognose
Personen-km,historisch
Personen-km,Prognose
Direkte Verkehrs-CO2-Emissionen
Klimaziel 2030(<98 Mio. TonnenCO2)
Index 2
010 =
1
Quelle: historische Verkehrsleistungskenngrößen aus Verkehr in Zahlen
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 24
Entwicklung Verkehrsleistung und Klimaemissionen des Verkehrs
im Überblick. Der Geregelte Ruck schafft 2040 die Klimaziele 2030.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
2000 2010 2020 2030 2040
Referenz
Güter-Tonnen-km, historisch
Güter-Tonnen-km, Prognose
Personen-km,historisch
Personen-km,Prognose
Direkte Verkehrs-CO2-Emissionen
Klimaziel 2030(<98 Mio. TonnenCO2)
Index 2
010 =
1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
2000 2010 2020 2030 2040
Geregelter Ruck
Güter-Tonnen-km, historisch
Güter-Tonnen-km, Prognose
Personen-km,historisch
Personen-km,Prognose
Direkte Verkehrs-CO2-Emissionen
Klimaziel 2030(<98 Mio. TonnenCO2)
Index 2
010 =
1
Quelle: historische Verkehrsleistungskenngrößen aus Verkehr in Zahlen
Was macht den Unterschied?
• ¼ Vermeidung & Verlagerung
• ¾ effizientere Technologie
Entwicklung der Rahmenbedingungen im ‚Urbanen Zoom‘ Berlin
weichen teilweise vom nationalen Trend ab.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 25
- +
+ + +
+ +
Bevölkerung
Alterung
Pkw-Besitz
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2010 2030 2040
29% 28% 27%
13% 14% 13%
24% 19% 19%
6% 5%
4%
28% 30%
32%
3% 5%
Geregelter Ruck
Fuß Rad Pkw Beifahrer ÖPNV Car-Sharing
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2010 2030 2040
29% 26% 25%
13% 12% 12%
24% 28% 29%
6% 8% 8%
28% 26% 26%
0,7% 1,1%
Referenz (Berlin)
Fuß Rad Pkw Beifahrer ÖPNV Car-Sharing
Modal Split: Zunahme Pkw Wege in der Referenz. Verlagerung
zum ÖPNV im Geregelten Ruck.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 26
ÖPNV – Öffentlicher Personen Nahverkehr
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2010 2030 2040
29% 28% 27%
13% 14% 13%
24% 19% 19%
6% 5%
4%
28% 30%
32%
3% 5%
Geregelter Ruck
Fuß Rad Pkw Beifahrer ÖPNV Car-Sharing
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2010 2030 2040
29% 26% 25%
13% 12% 12%
24% 28% 29%
6% 8% 8%
28% 26% 26%
0,7% 1,1%
Referenz (Berlin)
Fuß Rad Pkw Beifahrer ÖPNV Car-Sharing
Modal Split: Zunahme Pkw Wege in der Referenz. Verlagerung
zum ÖPNV im Geregelten Ruck. Wegeanzahl steigt.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 27
+5% Wege gegenüber 2010
+4% Wege gegenüber 2010
Verkehrsleistung: Steigerung bei Pkw in der Referenz. Deutlicher
Zuwachs des ÖPNV im Geregelten Ruck.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 28
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2010 2030 2040
5 6 5
9 11 10
23 22 20
6 6 5
31 38
40
2 4
Mill
ion
en
km
Geregelter Ruck
Fuß Rad Pkw Beifahrer ÖPNV Car-Sharing
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2010 2030 2040
5 5 5
9 8 8
23 29 29
6
8 8
31
33 32
0,5 0,8
Mill
ion
en
km
Referenz
Fuß Rad Pkw Beifahrer ÖPNV Car Sharing
Direkte CO2-Emissionen des MIV sinken in beiden Szenarien.
Deutlich größere Reduzierung im Geregelten Ruck.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 29
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
CO
2-E
mis
sio
n in
To
nn
en
Tagessumme der CO2-Emissionen an einen Werktag
Referenz
Geregelter Ruck
2040 2010
Direkte CO2-Emissionen des MIV sinken in beiden Szenarien.
Deutlich größere Reduzierung im Geregelten Ruck.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 30
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
CO
2-E
mis
sio
n in
To
nn
en
Tagessumme der CO2-Emissionen an einen Werktag
Referenz
Geregelter Ruck
2040 2010
Was macht den Unterschied?
• 20% Vermeidung & Verlagerung
• 80% effizientere Technologie
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
CO
2-E
mis
sio
n in
To
nn
en
Tagessumme der CO2-Emissionen an einem Werktag (Innere Stadt)
Referenz
Geregelter Ruck
2040 0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
CO
2-E
mis
sio
n in
To
nn
en
Tagessumme der CO2-Emissionen an einem Werktag (Äußere Stadt)
Referenz
Geregelter Ruck
2010 2040
Direkte CO2-Emissionen des MIV gehen vorrangig in der Inneren
Stadt zurück. In der Äußeren Stadt deutlich geringere Minderung.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 31
2010
Fazit:
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 32
• Herausforderung der Erreichung der
Klimaziele in Städten wird durch
demographisches Wachstum noch
verstärkt.
• Technologie und mehr Attraktivität der
Alternativen zum Pkw allein reicht nicht:
Push und Pull erforderlich.
• Mehr Fokus auf suburbanen Raum.
• Derzeitige Trends sind im Sinne der
Klimaziele äußerst ungünstig.
• Aber Klimaziele sind mit günstigen
Rahmen-bedingungen & wirkungsvollen
Maßnahmen machbar.
• Dazu sind Änderungen auf allen Ebenen
notwendig:
• Verkehrsverhalten
• Technik Verkehrssektor
• Technik Energiesektor
Verkehrsentwicklung und Umwelt (VEU)
Pfade der Fahrzeugtechnologien und die Entwicklung des Energiesystems
Vortrag: Simone Ehrenberger
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 33
Modelle zur Abbildung der Verkehrsnachfrage im VEU-Modellverbund.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 34
Hoch
aufgelöste
Emissionen
Bodenverkehr
& Energie-
erzeugung
Bodengebundene Verkehre
DEMO & TAPAS / SUMO,
DLR VF / TS
Differenzierte
Fahrleistungen
Fahrzeugtechnologien
VECTOR, DLR FK
Emissions-
faktoren
Luftverkehr
AIR, DLR FW
Emissionen
Integration nicht-
verkehrlicher
Emissionen
SMOKE, HZG
Energiemarkt
MESAP/PlaNet, DLR TT
Vorketten-
Emissionen
Luftverkehrs-
emissionen
Atmosphäre &
Klimamodellierung
TransCLIM,
AirCLIM, EMAC
DLR PA, KIT Flüge
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Chart 35
Analyse von Fahrzeugtechnik-Szenarien mit VECTOR 21: Das agenten-
basierte Modell bildet Angebot, Nachfrage und externe Einflussfaktoren ab.
• Kundenpräferenzen werden
Fahrzeugvarianten
gegenübergestellt
• Das Modell unterscheidet
900 verschiedene
Kundengruppen
• Fahrzeuge sind technisch,
ökonomisch und ökologisch
spezifiziert
www.vector21.de
Fahrzeugangebot: Eine Vielzahl alternativer Antriebskonzepte wird im Modell
abgebildet.
Small Medium Large
Electric motor [kW]
Traction battery [kWh]
Power electronics
[kW]
Electric motor [kW]
Traction battery [kWh]
Power electronics
[kW]
Electric motor [kW]
Traction battery [kWh]
Power electronics
[kW]
HEV 20 1.1 20 27 1.2 27 40 1.3 40
PHEV 65 8.7* 65 75 8.7* 75 85 8.7* 85
FCEV 65 2 65 100 3 100 160 4 160
BEV 50 15* 50 105 23* 105 220 60* 220
* Increasing per technology package
Sinkende Emissionen mit steigender Effizienz und höheren Kosten
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 36
Auslaufen der
Kaufprämie
Ladeinfrastruktur wird
ausgebaut
Leichte
Verschärfung der
EU CO2 Ziele
Entwicklung der Pkw-Neufahrzeugflotte in Deutschland. Mehr als 80 %
elektrifizierte Antriebe sind im Geregelten Ruck in 2040 vorhanden.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 37
Weniger
Fahrzeuge
pro Kopf
vorhanden
Ausbau der
Lade- und
Wasserstoff-
infrastruktur
Starke Ver-
schärfung der
EU CO2 Ziele
Starker
Anstieg der
Steuern für
konventionelle
Kraftstoffe
Referenzszenario Geregelter Ruck
Entwicklung der Pkw-Flotte: Im Geregelten Ruck mehr E-Fahrzeuge durch
schärfere Grenzwerte & drastische Verteuerung konventioneller Kraftstoffe.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 38
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2010 2020 2030 2040
Mil
lio
ne
n P
kw
Referenz
Batterie-elektrisch
Brennstoff-zelle
Benzin-Plug-In-Hybrid
Gas
Diesel-Hybrid
Diesel
Benzin-Hybrid
Benzin
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2010 2020 2030 2040
Mil
lio
ne
n P
kw
Geregelter Ruck
Batterie-elektrisch
Brennstoff-zelle
Benzin-Plug-In-Hybrid
Gas
Diesel-Hybrid
Diesel
Benzin-Hybrid
Benzin
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
2010 2020 2030 2040
[gC
O2/v
eh
icle
-km
]
Well-to-Wheel CO2 Emissionen Pkw Flotte
Ø Pkw Referenz
Ø PkwGeregelter Ruck
Ø Pkw FreiesSpiel
Emissionsfaktoren der Fahrzeugflotte: Eine deutliche Reduktion
verschiedener Schadstoffe bis 2040 ist möglich.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
2010 2020 2030 2040
gN
Ox/v
eh
cle
-km
NOx Emissionen Pkw Flotte
Ø Pkw Referenz
Ø Pkw GeregelterRuck
Ø Pkw Freies Spiel
Euro 6 Diesel &
Benzin Standard
Euro 4 Diesel
Grenzwert
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 39
Struktur des Szenariomodells für Nutzfahrzeuge: Das agentenbasierte Modell
verfolgt einen transportaufgabenspezifischen Ansatz.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 40
• Berücksichtigung von
Transportaufgaben
• Analyse des Einflusses
alternativer Antriebskonzepte
auf die Nutzlast und das
Nutzvolumen
• Ermittlung von spezifischen
Instandhaltungskosten und
von Restwerten für
Nutzfahrzeugkonzepte mit
alternativen
Antriebstechnologien
• Großes Marktpotenzial für Hybridfahrzeuge insbesondere im Markt für leichte
Nutzfahrzeuge vorhanden
• Batterie-elektrische Fahrzeuge können sich im Referenzszenario kaum durchsetzen
• Brennstoffzellenfahrzeuge werden ab 2035 wettbewerbsfähig
Szenarioanalysen für Nutzfahrzeuge: Hybride Antriebskonzepte leisten einen
wesentlichen Beitrag zur Reduktion der CO2 Emissionen.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 41
100%
80%
60%
40%
20%
0% 2015 2020 2025 2030 2035 2040
100%
80%
60%
40%
20%
0% 2015 2020 2025 2030 2035 2040
NG-Plug-In-Hybrid
NG-Vollhybrid
NG-Mild-Hybrid
Erdgas (NG)
Diesel-Plug-In-Hybrid
Diesel-Vollhybrid
Diesel-Mild-Hybrid
Diesel
Brennstoffzelle
Batterieelektrisch
Referenz Geregelter Ruck
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 42
Nur im Geregelten Ruck emittieren E-Fahrzeuge deutlich weniger CO2 als
Verbrenner, insbesondere durch die Umstellung der Stromerzeugung.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2010 2020 2030 2040
An
teil
an
de
r S
tro
mb
ere
itste
llu
ng
Geregelter Ruck
ErneuerbareEnergien
Nicht-biogeneAbfälle
Atomenergie
Erd- undSynth-Gas
Kohle und Öl
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2010 2020 2030 2040
An
teil
an
de
r S
tro
mb
ere
itste
llu
ng
Referenz
ErneuerbareEnergien
Nicht-biogeneAbfälle
Atomenergie
Erd- undSynth-Gas
Kohle und Öl
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 43
Fazit:
• Ambitionierte regulatorische Maßnahmen führen zu einer Wende im Fahrzeugmarkt bei
Pkw und Lkw
• Klimaschutz-Vorgaben für die Pkw-Flotte sind sehr entscheidend für die zukünftige
Entwicklung („Lastverteilung“)
• Mehr als 80 % elektrifizierte Antriebe sind im geregelten Ruck in 2040 vorhanden
• Eine deutliche Reduktion verschiedener Schadstoffe bis 2040 ist möglich
• Die Energieerzeugung leistet einen entscheidenden Beitrag zur Minderung der
Gesamtemissionen bis 2040 sowohl im Referenzszenario als auch im geregelten Ruck
Verkehrsentwicklung und Umwelt (VEU)
Die Wirkungen der Verkehrssystementwicklungen in den VEU Szenarien
auf Luftqualität und Klima
Vortrag: Dr. Johannes Hendricks
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 44
Simulation der Auswirkungen auf Luftqualität und Klima.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 45
Hoch
aufgelöste
Emissionen
Bodenverkehr
& Energie-
erzeugung
Bodengebundene Verkehre
DEMO & TAPAS / SUMO,
DLR VF / TS
Differenzierte
Fahrleistungen
Fahrzeugtechnologien
VECTOR, DLR FK
Emissions-
faktoren
Luftverkehr
AIR, DLR FW
Emissionen
Integration nicht-
verkehrlicher
Emissionen
SMOKE, HZG
Energiemarkt
MESAP/PlaNet, DLR TT
Vorketten-
Emissionen
Luftverkehrs-
emissionen
Atmosphäre &
Klimamodellierung
TransCLIM,
AirCLIM, EMAC
DLR PA, KIT Flüge
Wirkungen von Verkehrsemissionen auf Atmosphäre und Klima.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 46
Klima-
antriebe
Emissionen
Veränderte
Konzen-
trationen
H2O
H2O
Direkte
Treibhaus-
gase
CO2
CO2
Indirekte
Treibhaus-
gase
NOx
O3
VOC, CO
Indirekter
Aerosol-
effekt
Wolken
Kondensstreifen CH4
Direkter
Aerosol-
effekt
SO2
Partikel
Partikel
Luftqualität
NOx
VOC ΔCO
Klimawandel
Emissionen des Verkehrs
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 47
Deutliche Klimagasminderungen im Geregelten Ruck. Im Personenverkehr
durch Verhalten & Technologie, im Güterverkehr v.a. durch Technologie.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 48
0
20
40
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180
2010 2030 2040
Mil
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ne
n T
on
ne
n C
O2-Ä
qu
ivale
nte
Transport CO2-Emissionen Referenz
EmissionenElektrizität fürTransport
Transport-RaffinierieEmissionen
Güterverkehr direkt
Öffentlicher Verkehrdirekt
Pkw direkteEmissionen
DE Klima-
Ziel 2030
Transport
direkt < 98
Millionen
Tonnen
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
2010 2030 2040
Mil
lio
ne
n T
on
ne
n C
O2-Ä
qu
ivale
nte
Transport CO2-Emissionen Geregelter Ruck
EmissionenElektrizität fürTransport
Transport-RaffinierieEmissionen
Güterverkehr direkt
Öffentlicher Verkehrdirekt
Pkw direkteEmissionen
DE Klima-
Ziel 2030
Transport
direkt < 98
Millionen
Tonnen
Transport-Raffinerie
Emissionen
Transport-Raffinerie
Emissionen
Deutlicher Rückgang von Stickoxiden und Feinstaub,
zumindest aus dem Auspuff.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 49
Verkehr in Deutschland: Fahrleistung und Emissionsentstehung.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 50
Fahrleistungen Emissionsentstehung
CO NOx VOC NH3 SO2 PM2.5 PMC
* * * * * Evaporation
Abriebe
Kaltbetrieb
Warmbetrieb
Autobahn Außerorts Innerorts
*relevanter Anteil
an Gesamtemission
Wirkungen auf die Luftqualität
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 51
2010: Der Verkehr trägt deutlich zur NO2-Belastung bei.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 52
NO2 Gesamtbelastung Januar 2010
NO2 Minderungspotenzial Verkehr Januar 2010
2040: Die NO2-Belastung wird in Zukunft deutlich sinken.
Der Verkehr wird hierzu besonders stark beitragen.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 53
NO2 Rückgang Gesamtbelastung
Januar, 2040 vgl. mit 2010 (Referenz)
NO2 Minderungspotenzial Verkehr
Januar 2040 (Referenz)
Wirkungen auf das Klima
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 54
Modellierung der Klimawirkungen des deutschlandweiten Verkehrs.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 55
Klimaeffekte (T, …)
Emissionen
Aerosol-
Klima-Response-
Funktionen
Emissionen, (CH4),
Hintergrundkonzentrationen
Strahlungsantriebe
RF(Aerosol, O3, CO2, CH4)
Klimaänderungen
T(Aerosol, O3, CO2, CH4)
AirClim
Klima-Responsemodell
RF(Aerosol) RF(O3), RF(CH4)
(CH4)
Aerosol CO2 CH4 Ozon
EMAC/QCTM
Tagging
3d-Klimamodell
Gasphasenchemie
(entkoppelt)
EMAC/MADE3
3d-Klimamodell
mit Aerosol
(Wolken- und
Strahlungskopplung)
TransClim
Response-
modell
Ozonchemie
Die globalen Klimawirkungen des deutschlandweiten Verkehrs werden durch
seine CO2-Emissionen bestimmt.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 56
Strahlungsantrieb:
Änderung der mittleren
Strahlungsbilanz der Erde
Strahlungsantriebe der Emissionen
des deutschlandweiten Verkehrs
VEU-Referenz-Szenario
VEU
RCPs (Representative
Concentration Pathways)
Globale Hintergrundszenarien:
geringe (2.6), mittlere (4.5),
starke (8.5) Erwärmung
Die Klimawirkungen des globalen Verkehrs werden auch durch
Nicht-CO2-Komponenten bestimmt.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 57
Aerosolpartikel:
Die kühlende Wirkung von Partikeln
hat eine große Bedeutung
Ozon:
Die Erwärmung durch Ozon
verstärkt die Wirkung des CO2
VEU1 VEU2
Strahlungsantriebe globaler Landverkehr (2000)
VEU2 (2006-2010)
Verkehr Deutschland: Keine Entwicklung im Sinne des 2°-Zieles bei Stillstand
der Emissionsminderung nach 2040.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 58
Klimaschutzplan 2050
VEU
CO2-Emissionen Verkehr Deutschland
Resultierende Temperaturänderung
RCP 4.5
VEU
Direkte Emissionen (Auspuffemissionen)
Wenn sich nach 2040 die Dekarbonisierung im Verkehr nicht fortsetzt ...
Verkehr Deutschland: Entwicklung im Sinne des 2°-Zieles bei Verstetigung
der im „Geregelten Ruck“ eingeleiteten Emissionstrends nach 2040.
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 59
Klimaschutzplan 2050
VEU
CO2-Emissionen Verkehr Deutschland
Resultierende Temperaturänderung
RCP 4.5
VEU
Direkte Emissionen (Auspuffemissionen)
Wenn nach 2040 die Dekarbonisierung im Verkehr konsequent weitergeht …
Fazit:
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 60
Luftqualität
• Die NO2-Konzentrationen in Deutschland sinken bis 2040 um 40 bis 70% (je nach Region)
• Der Anteil des Verkehrs sinkt dabei bis 2040 von etwa 50% auf 25%
• Dieser Trend ist in allen Szenarien ähnlich ausgeprägt und betrifft ganz besonders die
Ballungsräume
Klima
• Der deutsche Verkehr trägt deutlich zur globalen Erwärmung bei
• Der „geregelte Ruck“ befindet sich auf einem Pfad großer Minderung der CO2-Emission
• Die Erfüllung des „Klimaschutzplans 2050“ gelingt dabei jedoch nur bei fortschreitender
Dekarbonisierung auch nach 2040
• In diesem Fall kommt es zu einer Trendumkehr der verkehrsinduzierten Erwärmung,
im Sinne des 2°-Zieles
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Projektleitung und Kontakt:
Stefan Seum
Institut für Verkehrsforschung
Themensprecherin DLR Programmthema Verkehrssystem:
Prof. Dr. Barbara Lenz
Institut für Verkehrsforschung
Fachveranstaltung „Verkehrsentwicklung und Umwelt“ , Berlin 05.07.2018 DLR.de • Folie 61