Der Verbrennungsmotor wird überleben




Die NZZ am Sonntag hat am 06. Dezember 2020 einen Artikel zur Frage, wie wir 2050 Auto fahren werden veröffentlicht. Ihr Fazit: Trotz steigender Elektromobilität und dem Aufkommen des Wasserstoffantriebs wird der Verbrennungsmotor überleben. Angesichst der zunehmenden und kontraproduktiven Hexenjagd gegen den Verbrennungsmotor erlauben wir uns, den Beitrag in voller Länge zu veröffentlichen:

Der Verkehr ist heute für rund ein Drittel des Endenergieverbrauchs der Schweiz verantwortlich, und seine Bedeutung wird zukünftig weiter wachsen. Wie im übrigen Energiesystem lautet der Megatrend Elektrifizierung. «Die Preise von Batterien werden in den kommenden Jahren weiter sinken und Batterieautos konkurrenzfähig zu Autos mit Verbrennungsmotoren machen», sagt Stefan Hirschberg vom Paul-Scherrer-Institut (PSI) in Villigen. Das gelte sogar, falls die Politik keinen strengeren Klimaschutz beschliesse. Hirschberg hat eine vom Forschungsverbund «SCCER Mobility» geförderte Studie am PSI geleitet, deren Resultate in Kürze publiziert werden.

Drei Szenarien der Zukunft

Trotz technischem Fortschritt werden von Batterien angetriebene Personenwagen aber keine Universallösung sein. Selbst in einem Szenario, in dem die Schweiz 2050 im Inland keine Treibhausgase mehr emittiert («Netto-null-Ziel»), werden batterieelektrische Autos weniger als 50 Prozent der Schweizer Fahrzeugflotte ausmachen.

In ihrer Studie untersucht das Forscherteam des PSI drei verschiedene Zukunftsszenarien. Im ersten Fall einer moderaten Klimapolitik, die heutige Vorschriften beibehält, aber nicht verschärft, würden Plug-in-Hybrid-Autos im Jahr 2050 den grössten Marktanteil unter allen Antriebstechniken erreichen. Das sind Hybridfahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor kombinieren und deren Batterie am Stromnetz geladen werden kann. An zweiter Stelle würden konventionelle Hybridautos folgen und schliesslich batterieelektrische Autos. Die Bedeutung fossiler Energien würde auf etwa zwei Drittel des heutigen Anteils zurückgehen, weil Batterieautos und Plug-in-Hybride Energie aus dem Stromnetz beziehen und die verbleibenden Benzin- und Dieselautos dank technischen Verbesserungen sparsamer werden. An Bedeutung gewinnen würden Biotreibstoffe. Trotzdem blieben fossile Energien mit grossem Abstand die wichtigste Energiequelle des Strassenverkehrs. Mit den Klimazielen des Abkommens von Paris ist dieses Szenario daher nicht vereinbar.

Im mittleren Szenario eines strengen Klimaschutzes sinken die Treibhausgas­emissionen der Schweiz um 80 Prozent. Damit würde das Ziel des Bundesrats zwar ebenfalls verfehlt. Die Fahrzeugflotte aber würde sich gegenüber heute stark verändern. Plug-in-Hybride würden nun mehr als 50 Prozent des Fahrzeugparks ausmachen, und neben batterieelektrischen Autos würden erstmals auch Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb kleinere Marktanteile erkämpfen.

Die grössten Veränderungen aber würden sich ergeben, falls das Netto-null-Ziel bis 2050 erreicht würde. In diesem Fall würden fossile Treibstoffe aus dem Verkehr verschwinden. Elektrizität würde zum wichtigsten Energieträger, auf den fast die Hälfte des Energieverbrauchs im Personenwagenverkehr entfiele. Grosse Bedeutung würde auch Wasserstoff erlangen, der mithilfe von erneuerbarem Strom durch die elektrolytische Spaltung von Wassermolekülen hergestellt würde.

Batterieautos für Pendler

Autos mit konventionellem Benzin- oder Dieselmotor würden aussterben. Der Verbrennungsmotor aber würde in Plug-in-Hybriden überleben, die selbst in diesem ambitioniertesten Klimaschutz-Szenario noch immerhin einen Drittel des Schweizer Fuhrparks ausmachen würden. Als Treibstoff kämen fossile Energieträger aber nicht mehr infrage. Diese würden durch Biotreibstoffe sowie synthetische Treibstoffe ersetzt, die man auf der Basis von Wasserstoff herstellen würde.

Je nach Klimapolitik setzen sich in den kommenden Jahrzehnten also andere Antriebstechnologien durch. Allen drei Szenarien gemein ist jedoch, dass die heutige Monokultur des Verbrennungsmotors zu Ende geht. Je nach den Nutzung dürften sich unterschiedliche Fahrzeugkonzepte durchsetzen: Batterieautos für Pendler, Brennstoffzellenautos für die Langstrecke und Plug-in-Hybride als Kompromiss für Konsumenten, die vorwiegend kürzere Strecken zurücklegen, aber auch die Ferienreise nach Italien bewältigen möchten.

Der Gesamtenergieverbrauch des Verkehrs wird in jedem der drei Szenarien sinken von heute 160 Petajoule auf 61 bis sogar nur 48 Petajoule – selbst wenn der Fahrzeugbestand von heute 4,5 Millionen auf 5,7 Millionen steigt. Dies ist eine Folge der elektrischen Antriebe und ihrer hohen Wirkungsgrade. Für die gleiche Kilometerleistung benötigen sie weniger Energie als ein Benzin- oder ein Dieselfahrzeug.

Im Netto-null-Szenario würden Schweizer Personenwagen im Betrieb kein CO2 mehr ausstossen. Je nach Herstellung des Treibstoffes sind im Inland sogar negative Emissionen möglich. «Wenn man zum Beispiel bei der Herstellung von Biotreibstoffen das frei werdende CO2 abscheidet, kann man der Atmosphäre dauerhaft CO2 entziehen», sagt Stefan Hirschberg.

Berücksichtigt man allerdings auch die Treibhausgasemissionen, die im Ausland bei der Herstellung der Fahrzeuge, den importierten Biotreibstoffen und dem Strom anfallen, resultieren selbst unter der strengsten Klimapolitik Gesamtemissionen von jährlich etwa 3 Millionen Tonnen CO2. Heute liegt dieser Wert bei 20 Millionen Tonnen pro Jahr. Ein vollkommen klimaneutraler Verkehr bleibt demnach Wunschdenken.

Die Analyse des PSI beruht auf einer detaillierten Bewertung sämtlicher realistisch verfügbarer Antriebstechnologien. Das Modell berücksichtigt den Stand der Technik und versucht, die zukünftige Entwicklung abzuschätzen. Wie entwickeln sich die Batterien, wie die Effizienz von Verbrennungsmotoren, welche Rohstoffe könnten knapp werden und welche Gesundheits- und Umweltfolgen sind durch jeden gefahrenen Kilometer zu erwarten?

So ergibt sich eine riesige Datensammlung, die alle relevanten Parameter der zukünftigen Fahrzeugentwicklung enthält. Auf Grundlage dieser Daten sucht die Modellrechnung diejenige Fahrzeugflotte, die einerseits die geringsten volkswirtschaftlichen Kosten verursacht und andererseits die jeweils geltenden Vorgaben des Klimaschutzes erfüllt. Je nach den politischen Randbedingungen setzen sich – wie oben gesehen – andere Antriebstechniken durch.

Die Suche nach der kostenoptimalen Lösung ist naturgemäss mit Unsicherheiten behaftet, weil sich der technische Fortschritt niemals präzise vorhersagen lässt. Hinzu kommen Werturteile und subjektive Einschätzungen. Wenn es beispielsweise darum geht, die externen Kosten der Luftverschmutzung, des Lärms und von Unfällen zu beziffern, müssen diese negativen Begleiterscheinungen der Mobilität mit einem monetären Wert versehen werden. Aber was ist uns eine intakte Umwelt in Franken wert, und was darf ein gerettetes menschliches Lebensjahr kosten?

Je höher man den monetären Wert von Klima- und Gesundheitsschäden ansetzt, desto dringlicher erscheint eine ambitionierte Umwelt- und Klimapolitik. Denn dann lohnt es sich, in teure, aber umweltfreundlichere Techniken zu investieren und strengere Emissionsvorschriften zu erlassen oder fossile Treibstoffe sogar zu verbieten. «Wir haben sowohl bei den Klimaschäden als auch bei den Gesundheitskosten moderate Werte gewählt», sagt Hirschberg. In ihrem Referenzszenario bewerten die Forscher ein verlorenes Lebensjahr beispielsweise mit 238000 Franken. Das ist der Wert, den auch das Bundesamt für Raumplanung in seinen Studien ansetzt.

Legt man diesen Wert zugrunde, dann liegen die volkswirtschaftlichen Gesamtkosten eines Personenwagens heute bei rund 0,7 Franken pro Kilometer. An diesem Wert wird sich in den kommenden Jahrzehnten nur wenig ändern, ganz egal, welchen Weg die Klimapolitik wählt. Auffällig ist aber die Verteilung der Kosten. Die Fahrzeuge selbst werden durch strengere Verbrauchsvorschriften teurer, die Kosten des Klimawandels dagegen sinken. Die Ausgaben für die Treibstoffe werden tendenziell sinken, weil die zukünftigen Fahrzeuge effizienter sind und daher weniger Energie für die gleiche Strecke benötigen.

Grundsätzlich zeigt sich hier also eine Verschiebung von den externen Kosten von Klimaveränderung und Luftverschmutzung hin zu verursachergerechteren internen Kosten, dem Kauf eines Autos. Kostenoptimal im Modell der PSI-Forscher ist allerdings nicht das Netto-null-Szenario, sondern der strenge Klimaschutz, der eine CO2-Reduktion um 80 Prozent anstrebt. Eine Überraschung ist das nicht. Denn während die CO2-Vermeidung anfangs noch kosten­günstig oder sogar gewinnbringend sein kann, steigen die Kosten für die verbleibenden und schwieriger zu eliminierenden Emissionen immer weiter an. Die letzten 10 bis 20 Prozent werden teuer.


(Peter Metzinger)

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