Projekt

Mit der Entwicklung des automatisierten und vernetzten Fahrens wird oftmals ein Wandel des gesamten Verkehrs hin zu einem effizienteren, kostengünstigeren, flexibleren und klimaschonenden System verbunden. Das Fraunhofer ISI hat unter Leitung von Dr. Michael Krail im Rahmen der Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS) im Auftrag des BMVI die Studie »Energie- und Treibhausgaswirkungen des automatisierten und vernetzten Fahrens im Straßenverkehr« durchgeführt. Die Studie schätzt die Folgen der Einführung dieser Technologien ab und quantifiziert den Beitrag der Technologien zum Klimaschutz im Verkehr in Deutschland bis zum Jahr 2050. Der Betrachtungsrahmen der Studie umfasst dabei sowohl den privaten und öffentlichen Personenverkehr als auch den Güterverkehr.

Die Quantifizierung der Minderungspotenziale der Treibhausgasemissionen (THG) basiert zunächst auf einer Abschätzung des Markthochlaufs der fünf Automatisierungsstufen differenziert nach 8 verschiedenen Fahrzeugsegmenten für Pkw, Lkw und Busse. Zu diesem Zweck wurden in der Studie die technische Machbarkeit der Automatisierung, die Entwicklung der Produktionskosten und Nutzerpreise der Technologie sowie die Akzeptanz und Mehrpreisbereitschaft in der Gesellschaft bzw. bei Käufern anhand von Literaturanalysen und Stakeholderdialogen beleuchtet und validiert, um einen möglichst realistischen Markthochlauf der Automatisierungsstufen bis ins Jahr 2050 abbilden zu können. Besonders im Bereich der schweren Lkw und bei Reisebussen zeichnet sich ein schneller Markthochlauf ab, da durch zunehmende Automatisierung und Vernetzung eine Senkung der Vollkosten bis zu 33 % möglich werden. Trotz höherer Investitionskosten durch den Einbau der Technologie sinken die Vollkosten durch Einsparungen bei Fahrer-, Versicherungs- und Kraftstoffkosten im Straßengüterverkehr deutlich.

Im Bereich der Pkw sinken die Aufpreise für die Automatisierung für die Kleinwagen und Kompaktklasse jedoch nicht stark genug, weshalb der Markthochlauf hier deutlich begrenzt ist. Daraus resultierend ist die Durchdringung der Flotten im Straßenverkehr mit den Automatisierungsstufen 4 und 5 mit 34 % bis 41 % des Bestandes für den Pkw (jedoch nur maximal 7 % in Stufe 5), mit 42 % bis 44 % für schwere und leichte Lkw und 48 % bis 67 % für den Bus bis zum Jahr 2050 noch moderat.

Für die Quantifizierung der Reduktionspotenziale der THG-Emissionen und des EEV wurden in dieser Studie die Wirkungen nach sogenannten primären und sekundären Potenzialen unterschieden. Anhand von Feldtests konnten die Wirkungen des automatisierten und vernetzten Fahrens für alle Automatisierungsstufen und alle betrachteten Fahrzeugtypen quantifiziert werden. Darüber hinaus hat sich die Studie der Wirkung der Technologie auf den zukünftigen Modal Split gewidmet und diesen innerhalb einer Modellsimulation mit ASTRA abgeschätzt.

Große Kraftstoff- und Energieeinsparpotenziale durch verbesserte Effizienz führen auf Basis des abgeschätzten Markthochlaufs trotz steigendem Anteils des MIV und des Straßengüterverkehrs am Modal Split zu einer substanziellen Reduktion der THG-Emissionen des Verkehrs bis 2050. Unter Berücksichtigung des steigenden Anteils an elektrifizierten Fahrzeugen bis 2030 und 2050 sinken die THG-Emissionen im Verkehr in Deutschland durch die Automatisierung und Vernetzung gegenüber dem Referenzfall ohne Automatisierung und Vernetzung (REF) um 7,6 % (7,8 Mt. CO_2äq.) im Jahr 2050 ohne Berücksichtigung neuer Mobilitätskonzepte und um 11,1 % (11,5 Mt. CO_2äq.) im Jahr 2050 mit zunehmender Nutzung von und Angebot an automatisierten Sharingkonzepten. Bereits im Jahr 2030 und damit vor der Einführung des fahrerlosen Fahrens (Stufe 5) im Straßenverkehr für beide Szenarien ergibt sich anhand der Berechnungen in dieser Studie für beide Szenarien ein Minderungspotenzial für THG-Emissionen in Höhe von 5,2 bis maximal 7,6 Mt. CO_2äq.

Die Analysen in dieser Studie zeigen zum einen das hohe Potenzial automatisierter und vernetzter Straßenfahrzeuge zur Verbesserung der Energieeffizienz. Sie zeigen jedoch auch, dass negative Verlagerungswirkungen entstehen können, wenn sich keine Änderung des Status quo der Verkehrsmittelwahl in Deutschland ergibt. Steigt die Nachfrage und das Angebot an geteilten Mobilitätsdienstleistungen wie Carsharing oder Ridesharing deutlich durch neue Tür-zu-Tür-Lösungen mit fahrerlosen Fahrzeugen, kann auch hier die Automatisierung zu einer zusätzlichen Verbesserung der Effizienz des gesamten Verkehrssystems beitragen. Die Wirkung zeigt sich hierbei durch steigende Besetzungsgrade und insgesamt sinkende Fahrleistungen im MIV, wenn der private Pkw-Besitz abnimmt und durch die Nutzung von automatisierten Sharingdienstleistungen und dem Öffentlichen Verkehr substituiert wird. Im Güterverkehr können automatisierte Konzepte ebenfalls zu einer Steigerung der Effizienz beitragen, indem die Zahl der Leerfahrten optimiert wird. Dies führt ebenfalls zu einer Verringerung der Fahrleistungen.

Machbarkeitsstudie zur Ermittlung der Potenziale des Hybrid-Oberleitungs-Lkw

Teilstudie Brennstoffzellen-Lkw: kritische Entwicklungshemmnisse, Forschungsbedarf und Marktpotenzial

Studie über die Marktreife von Erdgasmotoren in der Binnen- und Seeschifffahrt

01.09.2016 - 30.09.2018

• Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)
  

• Fraunhofer IML
  
• M-Five
• PTV Group
• Technische Universität Hamburg-Harburg