Die Rolle von Elektroautos in der Mobilität von morgen: Ambitionierte Flottenemissionsnormen und flankierende Politikinstrumente helfen, deutsche Klimaschutzziele zu erreichen

Rudolph, Frederic; Jochem, Patrick Research Report Die Rolle von Elektroautos in der Mobilität von morgen: Ambitionierte Flottenemissionsnormen und flankierende Politikinstrumente helfen, deutsche Klimaschutzziele zu erreichen Zukunftsimpuls, No. 15 Provided in Cooperation with: Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy Suggested Citation: Rudolph, Frederic; Jochem, Patrick (2021) : Die Rolle von Elektroautos in der Mobilität von morgen: Ambitionierte Flottenemissionsnormen und flankierende Politikinstrumente helfen, deutsche Klimaschutzziele zu erreichen, Zukunftsimpuls, No. 15, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie, Wuppertal, https://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:wup4-opus-76638 This Version is available at: https://hdl.handle.net/10419/231404 Standard-Nutzungsbedingungen: Die Dokumente auf EconStor dürfen zu eigenen wissenschaftlichen Zwecken und zum Privatgebrauch gespeichert und kopiert werden. 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Patrick Jochem, Abteilungsleiter Energiesystemanalyse, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, E-Mail: patrick.j[email protected] „Zukunftsimpulse“ liefern in loser Folge Thesen, Diskussionsbeiträge, Einschätzungen, Stellungnahmen und Forschungsergebnisse mit Bezug zu aktuellen politischen Debatten. Bis einschließlich Band 10 ist die Reihe unter dem Titel „Impulse zur Wachstumswende“ erschienen. Bitte die Publikation folgendermaßen zitieren: Rudolph, F., & Jochem, P. (2021). Die Rolle von Elektroautos in der Mobilität von morgen. Ambitionierte Flottenemissionsnormen und flankierende Politikinstrumente helfen, deutsche Klimaschutzziele zu erreichen (Zukunftsimpuls Nr. 15). Wuppertal Institut. Bildquelle: Titelseite: Getty Images Wuppertal, Januar 2021 ISSN 2701 -3200 Dieses Werk steht mit Ausnahme der Titelseite unter der Lizenz „Creative Commons Attribution 4.0 International“ (CC BY 4.0). Der Lizenztext ist abrufbar unter: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ Zukunftsimpuls Inhaltsverzeichnis Wuppertal Institut | 3 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 4 1 Ausgangslage und Ziel 7 2 Modellierung und Annahmen 11 3 Verschärfung der Flottenemissionsnorm 14 4 Zusätzliche Anstrengungen 17 5 Die Rolle von Plug-in-Hybriden 19 6 Politikempfehlungen 20 7 Literaturverzeichnis 23 Zukunftsimpuls Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH 4 | Wuppertal Institut Zusammenfassung Die Zielvorgaben der europäischen Flottenemissionsnorm (Verordnung (EU) 2019/631 und Vorgänger) trugen in den letzten Jahren zu wenig zu einer Treibhausgas- (THG-) Emissionsminderung im Verkehrssektor bei. Da die Verordnung derzeit in Revision ist, analysieren wir die Auswirkungen einer möglichen Änderung der Zielvorgaben für 2030 und fokussieren dabei insbesondere auf unterschiedliche Marktanteile von E-Pkw. Die Zielvorgaben richten sich an die Hersteller und deren neu zugelassenen Pkw in der Europäischen Union. Sie haben damit (einen zeitlich verzögerten) Einfluss auf die tatsächlichen, direkten Emissionen der Bestandsflotte und auf die maßgeblichen klimarelevanten Emissionen des Verkehrssektors in Deutschland. Im Folgenden stehenden drei Forschungsfragen im Fokus: 1 | Wie wirkt sich die Marktdurchdringung von elektrischen Pkw auf die Zielvorgaben der Flottenemissionsnorm und die Klimabilanz des Verkehrssektors in 2030 aus? 2 | Welche zusätzlichen Anstrengungen im Pkw-Bereich sind nötig, um die Sektorziele zu erreichen? 3 | Wie wirkt sich die Marktdurchdringung von Plug-in-Hybriden auf die Klimabilanz aus? Die Untersuchung kommt zu folgenden Ergebnissen: 1) Diffusion elektrischer Pkw Die Neuzulassungen von Pkw, die mit einem Elektromotor angetrieben werden, d.h. E-Pkw, welche sowohl reine batterie-elektrische Pkw (BEV) und Plug-in-Hybride (PHEV) umfassen, haben im abgelaufenen Jahr 2020 stark zugenommen. Im Januar hatten sie zusammen einen Anteil von 6,5 %, im Dezember 2020 waren es dann bereits 26,6 % aller Neuzulassungen. Aufgrund der vielen neuen E-Pkw emittierte die deutsche Neuwagenflotte im Dezember 2020 im Mittel nur noch 117,1 g CO2 pro km (auf Basis des Testzyklus WLTP). Dies entspricht einem Verbrauch von etwa fünf Litern Benzin auf 100 km. Tabelle 0-1 stellt nun die Ergebnisse zweier Szenarien über die Diffusion von BEV und PHEV vor. Szenario 1 rechnet damit, dass im Jahr 2030 75 % aller Neuzulassungen BEV oder PHEV sind. Szenari0 2a rechnet mit 95 % neu zugelassenen Elektrowagen in 2030. Tab. 0-1 Wirkungen von E-Pkw in der deutschen Klimabilanz. Quelle: eigenes Modell Szenario # Anteile neue BEV & PHEV 2030 resultierende spezifische Emissionen der Neuwagen 2030 Reduktion von Mio. t CO2 2030 ggü. 2019 Stromverbrauch Gesamtflotte 2030 1 Basis 75 % 50,5 g CO2/km 22 % 46,2 TWh 2a hoher Anteil E-Pkw 95 % 26,7 g CO2/km 27 % 59,7 TWh Zukunftsimpuls Zusammenfassung Wuppertal Institut | 5 In beiden Szenarien werden die derzeitigen Zielvorgaben (insbesondere durch den hohen Anteil an E-Pkw) der EU übererfüllt. Die derzeit gültige Fassung dieser EU- Verordnung sieht eine Senkung von 37,5 % für alle europäischen Neuzulassungen im Jahr 2030 gegenüber 2021 vor (d. h. ca. 59 g CO2/km). Über eine Entwicklung ähnlich wie Szenario 1 wäre eine Senkung um 50 % im europäischen Durchschnitt vergleichsweise einfach zu erreichen, in Szenario 2a erscheinen durch den hohen Marktanteil an E-Pkw sogar 75 % möglich. Darüber hinaus zeigt sich, dass die derzeitige Flottenemissionsnorm selbst in ambitionierterer, revidierter Form nicht ausreicht, um die deutschen Klimaschutzziele für den Verkehrssektor zu erreichen. Selbst das ambitioniertere Szenario 2a erreicht lediglich eine THG-Emissionsminderung um 27 % gegenüber 2019. Das Ziel der Bundesregierung, welche eine Senkung im Verkehr um mindestens 40 % in 2030 gegenüber 1990 festgelegt hat, wird damit weit verfehlt. In unseren Berechnungen zeigt sich, dass aufgrund der Erneuerungsrate von Pkw sowie des bisher trägen Umschwenkens der Neuzulassungen zu alternativen Antrieben die Bestandsflotte maßgeblich verantwortlich für die zu geringen Emissionsreduktionen in 2030 ist. Oder anders formuliert: Das Hochfahren von Elektromobilität hätte früher stattfinden müssen, um die Ziele der Bundesregierung noch zu erreichen. Zudem gelten die hier errechneten Reduktionen für 2030 von 22,4 % bzw. 27,1 % gegenüber 2019 nur für die Pkw-Emissionen im Transportsektor. Sie schließen somit einerseits sowohl andere Verkehrsträger (d.h. den Güterverkehr, Inlandsflüge und den öffentlichen Personenverkehr) und andererseits auch indirekte Emissionen im Energiesektor (wie beispielsweise die Emissionen der Stromerzeugung für E-Pkw) aus. 2) Zusätzliche Anstrengungen Die THG-Emissionen im Verkehrssektor können neben den technischen Verbesserungen in den Stufen Improve oder Fuel insbesondere auch über Verkehrsvermeidung (Avoid) oder Verkehrsverlagerung (Shift) erfolgen (Schipper 2011). Auf globaler Ebene ist auch der Aspekt der Finanzierung (Finance) – etwa von effizienten, öffentlichen Verkehrsmitteln – ein sehr gewichtiger. Für die entwickelten Länder erscheint insbesondere eine hieraus resultierende Reduktion des Pkw-Bestandes ein effektives Mittel zu sein (Peak Car). Die spezifischen Emissionen von Pkw können insbesondere auch über eine Reduktion von deren Größe gesenkt werden. Zudem kann die Nutzung von Pkw insgesamt reduziert werden, wenn eine Umstellung auf kleine und elektromobile Fahrzeuge noch nicht ausreicht, um die Klimaziele zu erreichen. Folgende Tabelle 0-2 stellt zwei weitere Szenarien vor, die auf dem ambitionierteren Szenario 2a aufbauen. Zunächst wird unterstellt, dass sich die Verbraucher/innen für kleinere Pkw-Segmente entscheiden: Es werden ab 2022 5 % Prozent weniger große, dafür 5 % mehr kleine Pkw angeschafft (Szenario 2b). Daraufhin wird eine Reduktion der Jahresfahrleistung von Pkw (etwa durch Vermeidungsmaßnahmen oder Wechsel auf andere Verkehrsmittel) um 20 % unterstellt (Szenario 2c). Zukunftsimpuls Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH 6 | Wuppertal Institut Tab. 0-2 Wirkungen eines verstärkten Trends zu kleineren Fahrzeugen und von Reduktion der Fahrleistung auf die deutsche Klimabilanz. Quelle: eigenes Modell Szenario # Anteile neue BEV & PHEV 2030 Spezifische Emissionen Neuwagen 2030 und Reduktion ggü. 2021 (WLTP) Reduktion von Mio. t CO2 2030 ggü. 2019 Stromverbrauch Gesamtflotte 2030 2b moderate Änderung der Flottenkomposition 95 % 26,7 g CO2/km (unverändert) 28 % 57,5 TWh 2c deutliche Reduktion der Fahrleistung (-20 %) 95 % 26,7 g CO2/km (unverändert) 42 % 48,0 TWh Szenario 2b stellt eine nur geringfügige Modifikation von Szenario 2a dar. Da im Verlauf der neuen Dekade kleinere Pkw angeschafft werden als momentan, sinken die klimarelevanten Emissionen. Allerdings werden die Pkw durch die zunehmende Elektromobilität (und die Vernachlässigung der Emissionen der Stromerzeugung) ohnehin immer klimafreundlicher. Der Vorteil kleiner Pkw ist unter diesen (bereits ambitionierten) Umständen nur geringfügig. Szenario 2c richtet sich an die Fahrleistung von Pkw und ergänzt damit die Flottenemissionsnorm. Vermeidung und Verlagerung führen dazu, dass sich die mittlere Jahresfahrleistung von Pkw im Vergleich zu 2019 um 20% reduziert. Die Lockdowns während der Pandemie haben gezeigt, dass Vermeidung von Fahrten mit dem Pkw, etwa über Homeoffice-Regelungen, möglich ist. Verlagerung erscheint zudem insbesondere innerhalb urbaner Räume durchaus plausibel. Dennoch ist die Größenordnung von 20 % sicherlich eine sehr optimistische Annahme. Da nur dieses Szenario das deutsche Ziel für den Verkehrssektor erreicht, erscheint die Vermeidung und Verlagerung ein effektives Mittel zu sein. Erstens kann hierdurch in überschaubarer Zeit ein steiler Gradient bei den THG-Emissions- minderungen erreicht werden und dies insbesondere bei hohen Anteilen von konventionellen Pkw. Und zweitens kann hierdurch (längerfristig) auch die Stromnachfrage des Transportsektors bei hohen Anteilen von E-Pkw gering gehalten werden. 3) Die Rolle von Plug-in- Hybriden (PHEV) Plug-in-Hybride sind einerseits eine wichtige Übergangstechnologie hin zur reinen Elektromobilität, andererseits dienen sie als geeignete Ergänzung zu BEV, wenn der mobile Mensch weite Strecken zurücklegt. Damit dieses Antriebskonzept bestehend aus einem Elektro- und einem Verbrennungsmotor sein Klimaschutzpotenzial entfaltet, sind Maßnahmen zur Erleichterung des Ladevorgangs notwendig. Eine fast ausnahmslose Nutzung des Verbrennungsmotors führte das Konzept der PHEV ad absurdum. Die Analysen zeigen, dass abhängig vom individuellen Fahr-, Tank- und Ladeverhalten die Emissionsminderungen erheblich divergieren. Wichtige Maßnahmen zur Erhöhung des elektrischen Fahranteils sind Lademöglichkeiten zu Hause, sowie am Arbeitsplatz. Zukunftsimpuls Ausgangslage und Ziel Wuppertal Institut | 7 1 Ausgangslage und Ziel Die Europäische Union (EU) fühlt sich dem Pariser Klimaabkommen verpflichtet. Im Zuge des Green Deal steht eine Reduktion ihrer Treibhausgasemissionen bis 2030 um 55 % gegenüber 1990 bevor. Für Deutschland wiederum kommt das Erreichen der 1,5-Grad-Grenze einer Umstellung auf ein klimaneutrales Energiesystem bis etwa 2035 gleich. Die deutschen Reduktionsziele für den Verkehrssektor liegen für 2030 bei 40-42 % gegenüber 1990. Allerdings stagnierten die klimarelevanten Emissionen im Verkehrssektor in den vergangenen drei Jahrzehnten und die angebrochene Dekade ist daher entscheidend für die Zielerreichung. Dieses Papier diskutiert die Klimaschutzwirkung der aktuellen Flottenemissionsnorm der Europäischen Kommission in Deutschland (Verordnung 2019/631). Das Instrument gilt als Flaggschiff der EU für den Klimaschutz im Sektor Verkehr, die Europäische Kommission sieht es außerdem als wichtige Maßnahme zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Automobilindustrie (Europäische Kommission 2017). Da der Straßenverkehr bei weitem den größten Anteil an den Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors verantwortet, scheint die Maßnahme auf den ersten Blick wirksam zu sein. Die Verordnung sieht derzeit eine Reduktion der spezifischen CO2-Emissionen von neuen Pkw um 37,5 % bis 2030 gegenüber 2021 vor. Inzwischen sind sich Kommission, Hersteller und Umweltverbände einig, dass vor allem durch elektrisch angetriebene Pkw ambitioniertere Ziele möglich sind. Deshalb wird momentan an einer Revision der Flottenemissionsnorm gearbeitet (vgl. Website EC). Im abgelaufenen Jahr 2020 hat in Deutschland der Verkauf von E-Pkw signifikant an Fahrt aufgenommen: Im Jahresdurchschnitt waren 6,7 % aller Neuzulassungen reine batterie-elektrisch angetriebene Pkw (battery electric vehicle, BEV), 6,9 % waren Plug-in-Hybride (Plug-in electric hybrid vehicle, PHEV). 1 Interessant ist die unterjährige Entwicklung: Im Januar 2020 lag der Anteil von BEV und PHEV noch bei 3 % bzw. 3,5 % aller deutschen Neuzulassungen, im Dezember waren es dann 14 % und 12,6 % (vgl. Website KBA). Ziel der Untersuchung Da die indirekten Emissionen aus der Stromerzeugung nicht von den europäischen Flottenzielen erfasst werden, sind E-Pkw ein sehr effektives Mittel zur nominellen Erreichung der Ziele. Gleichzeitig wird aber auch der Druck auf die konventionellen Pkw deutlich gemindert (ohne dass die gesamten THG-Emissionen notwendigerweise gesenkt werden). Es stellt sich somit die Frage, welche Auswirkung ein erhöhter Anteil an E-Pkw auf die gesamten THG-Emissionen unter Berücksichtigung der Flottenziele hat. –––– 1 Plug-in-Hybride (PHEV) sind Fahrzeuge, die sowohl über einen Verbrennungsals auch einen Elektromotor verfügen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass der Elektromotor – im Gegensatz zu anderen Hybridvarianten – eigenständig gefahren und am Stromnetz aufgeladen werden kann. Zukunftsimpuls Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH 8 | Wuppertal Institut Dabei wird erstens eine mögliche Verschärfung aktuell gültigen Rechts im Sinne eines European Green Deal mit dem Fokus auf Pkw-Hersteller angedacht. Denkbar sind vor allem eine Erhöhung des Anteils elektrischer Pkw, (sogenannte Quotenregelung) aber auch eine obligatorische Verkleinerung der Fahrzeuge (beispielsweise durch indirekte Anreize wie einem Bonus-Malus- oder auch Feebate-Programm). Zweitens wird dieser eher technische Zugang verglichen mit der Möglichkeit, durch Vermeidung und Verlagerung auf Fahrten mit dem Pkw zu verzichten. Drittens wird die Rolle von Plug-In-Hybriden diskutiert, da diese sehr optimistisch berücksichtigt werden (d.h. ihre empirischen, spezifischen Treibhausgasemissionen werden i.d.R. deutlich unterschätzt). Dies ist insbesondere in der Fahrweise bzw. der geringen Ladebereitschaft der Nutzer/innen begründet (Plötz et al. 2020). Die über die Flottenemissionsnorm erhofften CO2-Reduktionen erscheinen damit fragwürdig. Auf dieser Basis werden Politikempfehlungen ausgesprochen, wie die Flottenemissionsnorm weiterentwickelt werden kann, um die Klimaschutzambition zu erhöhen. Dabei wird das Verhältnis dieser EU-Verordnung zu anderen Klimaschutzinstrumenten diskutiert. Die Zielvorgaben der Flottenemissionsnorm im Überblick Die alte Verordnung von 2009 (443/2009) hatte als Ziel 95 g CO2 pro km im Mittel aller Hersteller für die Jahre 2020 und 2021 ausgerufen (unter Berücksichtigung von Übergangs- und Sonderregelungen). Das Ziel war auf Basis des Testzyklus „New European Driving Cycle“ (NEDC) vorgegeben worden, der zu deutlich niedrigeren Verbrauchswerten führte als real der Fall war (Tietge et al. 2017) und deshalb inzwischen mit der „Worldwide harmonised Light vehicle Test Procedure“ (WLTP) ersetzt wurde. Die aktuelle Verordnung von 2019 sieht eine Reduktion um 15 % bis 2025 und 37,5 % bis 2030 gegenüber 2021 vor. Dies entspräche auf Basis des NEDC 81 g bzw. 59 g CO2 pro km im Vergleich zu 95 g CO2. Allerdings sind die tatsächlichen spezifischen Emissionen von Neuzulassungen 2021 noch zu ermitteln. Durch die Übergangs- und Sonderregelungen ergeben sich zudem Spielräume bei der Zielerreichung. Abbildung 1-1 (folgende Seite) stellt die Ziele der EU-Verordnungen in den schwarzen Balken im Zeitraum 2005 bis 2030 auf Basis des NEDC dar (nur die Balken mit Nummern sind dabei verbindlich). Zudem illustriert sie über die beiden grünen Linien den Verlauf der mittleren spezifischen CO2-Emissionen für neu zugelassene Pkw in der EU und in Deutschland. Die gewichtsabhängigen Ziele gelten für die jeweiligen Hersteller und ergeben dann einen europäischen Mittelwert. Der deutsche Durchschnitt lag in der Vergangenheit etwa 7 % über dem europäischen Mittel. Es zeigt sich, dass das Ziel für 2015 deutlich unterboten werden konnte, sich dann aber bis 2019 eine Stagnation und sogar ein leichter Anstieg bei den rechnerischen Emissionen der Neuwagen sowohl in Deutschland, als auch der gesamten EU einstellte. Dennoch können die Hersteller ihre Zielvorgaben für 2020 und 2021 dank der deutlichen Steigerung der Verkäufe von BEV und PHEV in ganz Europa voraussichtlich einhalten. Zukunftsimpuls Verschärfung der Flottenemissionsnorm Wuppertal Institut | 15 Ergebnisse Abbildung 3-1 gibt die CO2-Emissionen der Jahre 2019 bis 2030 auf Basis der aufgeführten Annahmen wieder. Abb. 3-1 CO2-Emissionen deutscher Pkw in den Szenarien 1 & 2a. Quelle: eigenes Modell Szenario 1 führt demnach zu einer Reduktion der deutschen Pkw-Flotte um 22,4 % zwischen 2019 und 2030. Szenario 2a führt zu einer Reduktion um 27,1 % in diesem Zeitraum. Das Sektorziel der Bundesregierung für den Verkehr liegt hingegen bei einer Minderung um 40-42 % in 2030 gegenüber 1990 (vgl. BMU 2019). Da Minderungen bisher, also zwischen 1990 und 2019, nur marginal stattgefunden haben, kann die Flottenemissionsnorm selbst in ambitionierter Revision nicht ausreichend zum Ziel der Bundesregierung beitragen. Zu beachten ist, dass die hier aufgeführten Emissionen und Emissionsreduktionen sich ausschließlich auf den Pkw-Bereich beziehen, der etwa 60 % der CO2- Emissionen im Verkehrssektor ausmacht (vgl. ebd.). Sie schließen den Güterverkehr, öffentlichen Personenverkehr und die nationale Schiff- und Luftfahrt aus. Insbesondere im Güterverkehr sind Reduktionen aufgrund seiner jährlich steigenden Verkehrsleistung eine ebenfalls große Herausforderung. 98 82 105 96 77 0 20 40 60 80 100 120 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 Millionen t CO2 Szenario 1 Szenario 2 a Zukunftsimpuls Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH 16 | Wuppertal Institut Folgende Tabelle 3-1 listet weitere Ergebnisse der Referenzrechnung in Ergänzung zu Abbildung 3-1 auf. Tab. 3-1 Ergebnisse der Szenarien 1 & 2a zur Bestandsflotte. Quelle: eigenes Modell 2019 2020 Szenario 1 2025 Szenario 1 2030 Szenario 2a 2025 Szenario 2a 2030 TWh 0,5 1,5 15,9 46,2 20,6 59,7 Pkw klein 26 % 26 % 24% 21 % 24 % 21 % Pkw mittel 54 % 53 % 51% 54 % 51 % 54 % Pkw groß 20 % 21 % 25% 25 % 25 % 25 % Diesel 31 % 31 % 30% 21 % 28 % 16 % Benzin (inkl. Hybrid) 65 % 64 % 52% 37 % 49 % 31 % Erdgas/Autogas 1 % 1 % 1 % 1 % 1 % 1 % PHEV 2 % 2 % 9 % 20 % 12 % 26 % BEV 0 % 1 % 8 % 21 % 10 % 26 % g CO2/km (real) 179 178 164 135 161 127 g CO2/km (WLTP, Neuz.) 158 140 85 50 59 27 Anzahl BEV+PHEV (Mio.) 0,2 0,6 6,2 17,7 8,7 22,4 Aufgrund des großen Einflusses des Bestands liegen die durchschnittlichen spezifischen Emissionen aller Pkw im Jahr 2030 des ersten Szenarios noch immer bei 135 g CO2 pro Kilometer, was einem Verbrauch von 5,8 Litern Benzin auf 100 Kilometern entspricht. Im zweiten Szenario sinkt der rechnerische mittlere Verbrauch wegen der effizienteren Neuzulassungen auf 5,5 Liter (127 g CO2 pro km). Derzeit liegt er rechnerisch bei etwa 7,6 Litern Benzin auf 100 Kilometern (178 g CO2 pro km). Die sukzessive Erhöhung des Anteils elektrisch angetriebener Pkw (41 % PHEV und BEV in Szenario 1 und 54 % in Szenario 2a) führt zu entsprechender Nachfrage nach Strom, wegen des hohen Wirkungsgrads des Elektromotors gleichwohl auf geringem Niveau. Die Stromnachfrage durch Pkw-Nutzung spielt sich in beiden Szenarien im Jahr 2030 in der Größenordnung von etwa einem Zehntel der heutigen Stromnachfrage in Deutschland ab. Zukunftsimpuls Zusätzliche Anstrengungen Wuppertal Institut | 17 4 Zusätzliche Anstrengungen Es werden zwei weitere Szenarien gerechnet: nSzenario 2b verändert die Fahrzeuggrößen der in den Jahren 2022 bis 2030 neu zugelassenen Pkw. nSzenario 2c rechnet zusätzlich ab 2026 mit einer Reduktion der durchschnittlichen Jahresfahrleistung aller in Deutschland zugelassenen Pkw um 20 %. Annahmen Szenario 2b und 2c Das dritte Szenario (2b) nimmt die Anteile der verschiedenen Antriebsarten des zweiten Szenarios (2a) als Grundlage. D.h. es geht von einer schnellen Einführung von E-Pkw aus, so dass im Jahr 2030 95% aller Neuzulassungen BEV oder PHEV sind. Die Veränderung der Fahrzeuggrößen fällt moderat aus. Ab 2022 werden jährlich 5 % mehr kleine und 5 % weniger große Fahrzeuge zugelassen. In den frühen 20er Jahren sind es vor allem kleinere Verbrenner. Dies ändert sich mit zunehmender Marktdurchdringung von E-Pkw – in 2030 finden die Größenverschiebung ausschließlich bei den reinen E-Pkw statt. Aufbauend auf Szenario 2b wird im vierten Szenario (2c) unterstellt, dass ab 2026 die Jahresfahrleistung um 20 % fällt. In der Realität war eine schlagartige Veränderung des modalen Verhaltens vor der Pandemie von Covid-19 nicht denkbar. Das Szenario 2c soll aber illustrieren, wie viel Vermeidung und Verlagerung nötig werden, um die deutschen Klimaschutzziele zu erreichen. Eine Reduktion der Fahrleistung um 20 % – erzielbar durch Vermeidung und Verlagerung – würde im Zusammenspiel mit den vorher getroffenen Annahmen in den Szenarien 2a/b eine Reduktion um 42 % gegenüber 2019 garantieren. Ergebnisse Abbildung 4-1 gibt die CO2-Emissionen der Jahre 2019 bis 2030 auf Basis der aufgeführten Annahmen wieder. Es stellt sich heraus, dass über die Größenveränderung nur eine knappe Million Tonnen des Treibhausgases CO2 reduzierbar ist. Dies hängt mit der gr0ßen Anzahl von E-Pkw zusammen, die in den 20er Jahren auf Basis der Annahmen in Szenario 2a auf die Straße gebracht werden (22,4 Mio.). Elektromotoren haben einen höheren Wirkungsgrad und sind damit deutlich effizienter als die traditionellen Verbrennungsmotoren. Zukunftsimpuls Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH 18 | Wuppertal Institut Abb. 4-1 CO2-Emissionen deutscher Pkw in den Szenarien 2b & 2c. Quelle: eigenes Modell Folgende Tabelle 4-1 listet weitere Ergebnisse auf. Der größte Unterschied zu Szenario 2a ergibt sich beim Stromverbrauch. Beide Szenarien können ihn senken und damit dazu beitragen, dass der zusätzliche Bedarf an Stromerzeugung (durch erneuerbaren Energien) möglichst moderat ausfällt. Tab. 4-1 Ergebnisse der Szenarien 2b & 2c zur Bestandsflotte. Quelle: eigenes Modell 2019 2020 Szenario 2b 2025 Szenario 2b 2030 Szenario 2c 2025 Szenario 2c 2030 TWh 0,5 1,5 19,9 57,5 19,9 48,0 Pkw klein 26 % 26 % 25 % 24 % wie 2b Pkw mittel 54 % 53 % 51 % 54 % Pkw groß 20 % 21 % 23 % 22 % Diesel 31 % 31 % 28 % 16 % Benzin (inkl. Hybrid) 65 % 64 % 49 % 31 % Erdgas/Autogas 1 % 1 % 1 % 1 % PHEV 2 % 2 % 12 % 26 % BEV 0 % 1 % 10 % 26 % g CO2/km (real) 179 178 160 126 g CO2/km (WLTP, Neuz.) 158 140 58 27 Anzahl BEV+PHEV (Mio.) 0,2 0,6 8,7 22,4 96 76 105 61 0 20 40 60 80 100 120 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 Millionen t CO2 Szenario 3 Szenario 4 2b 2c Zukunftsimpuls Die Rolle von Plug-in-Hybriden Wuppertal Institut | 19 5 Die Rolle von Plug-in-Hybriden In den Szenarien wird die Rolle des PHEV in Anlehnung an Plötz et al. (2020) anfangs mit der 2,5-fachen Emissionswirkung des verbrennungsmotorischen Anteils angerechnet, bis 2030 wird dann angenommen, dass sich diese Vervielfachung auf 1,5 reduziert. Gleichzeitig wird der Utility Factor von 0,4 auf 0,7 erhöht, sodass über die zusätzlichen elektrischen Fahranteile auch zusätzliche CO2-Emissionen entstehen, welche die Emissionsreduktionen des Verbrennungsmotors teilweise ausgleichen. Die Spannweite möglicher Verbräuche und Emissionen und damit die Unsicherheit über die Klimaschutzwirkung von PHEV ist sehr hoch (ebd.). Nachfolgende Tabelle 5-1 stellt mögliche positive wie negative Abweichungen der Szenariorechnungen gegenüber. Die positiven Fehlwerte sind als zusätzliche Emissionen zu verstehen, die entstehen, weil sich die Fahranteile nicht wie erhofft zugunsten des Elektromotors verschieben. Es wird bis 2030 von einem 2,5-fachen Verbrauchs des Verbrennungsmotors im PHEV ausgegangen, der Utility Factor bleibt bei 0,4. Die negativen Fehlwerte sind Folge einer besser als in der Referenz angenommenen Fahranteilsentwicklung. Ab 2023 wird von dem nur 1,1-fachen Verbrauch des Verbrennungsmotors ausgegangen, der Utility Factor liegt ab 2023 real bei 0,8. Tab. 5-1 Unsicherheiten durch PHEV. Quelle: eigenes Modell Szenario 1: 75% neue E-Pkw in 2030 Szenario 2: 95% neue E-Pkw in 2030 neue PHEV in 2030 1,2 Mio. (36,6 %) 1,5 Mio. (46,4 %) PHEV im Bestand 2030 8,6 Mio. (19,9 %) 11,0 Mio. (25,4 %) Emissionen im Szenario 81,8 Mio. t CO2 (-22,4 %) 76,8 Mio. t CO2 (-27,1 %) mögliche zusätzliche Emissionen (positiver Fehlwert) 1,2 Mio. t CO2 (-21,3 %) 1,6 Mio. t CO2 (-25,6 %) mögliche zusätzliche Emissionseinsparungen (negativer Fehlwert) 1,9 Mio. t CO2 (-24,2 %) 2,7 Mio. t CO2 (-29,6 %) Es zeigt sich, dass die Unsicherheiten groß genug sind, um signifikante Anteile zusätzlicher Reduktionsbemühungen zu neutralisieren bzw. im besseren Falle deren Wirkung zu verstärken. Daher ist es wichtig, Maßnahmen umzusetzen, die das Potenzial von Plug-in-Hybriden ausschöpfen, möglichst hohe elektrische Fahranteile zu haben. Es lohnt sich, eine möglichst klimafreundliche Nutzung dieser Pkw zu unterstützen, denn die Varianz möglicher CO2-Emissionen ist bei dieser Fahrzeugvariante durch Unterschiede von Fahr-, Tank- und Ladeverhalten so groß, dass bei gleicher Fahrzeugflotte mehrere Millionen Tonnen des Treibhausgases mehr oder weniger emittiert werden können. Zukunftsimpuls Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH 20 | Wuppertal Institut 6 Politikempfehlungen Die Politikempfehlungen richten sich nach den drei Forschungsfragen: 1 | Wie wirkt sich die Diffusion von elektrischen Pkw auf die Zielvorgaben der Flottenemissionsnorm und die Klimabilanz des Verkehrssektors in 2030 aus? Die Entwicklung der Neuzulassungen des abgelaufenen Jahres 2020 ist sehr ermutigend: Anmeldungen von BEV und PHEV stiegen rasant, von 13,6 % im Januar auf 26,6 % im Dezember. Eine Neuzulassungsquote von 75 % und mehr im Jahr 2030 erscheint daher nicht nur machbar, sondern anstrebungswürdig. Die Automobilindustrie sprach vom Ziel, bis 2030 zehn Millionen E-Pkw auf Deutschlands Straßen zu bringen. Die Szenarien 1 und 2a, welche 75 % und 95 % neue Elektro-Pkw in 2030 unterstellen, würden zu 17,7 Mio. bzw. 22,4 Mio. solcher Pkw führen. Tab. 6-1 Wirkungen von E-Pkw in der deutschen Klimabilanz. Quelle: eigenes Modell Szenario # Anteile neue BEV & PHEV 2030 Spezifische Emissionen Neuwagen 2030 Reduktion der spez. Em. 2030 ggü. 2021 Reduktion von Mio. t CO2 2030 ggü. 2019 1) 75 % 50,5 g CO2/km 58 % 22 % 2a) 95 % 26,7 g CO2/km 78 % 27 % Wie in Tabelle 6-1 ersichtlich ist, erreicht man in Deutschland unter den gegebenen Annahmen eine Reduktion der spezifischen Emissionen von neu zugelassenen Pkw in 2030 gegenüber 2021 um 58 % bzw. 78 %. Aber selbst im ambitionierteren Szenario 2a erreicht Deutschland im Pkw-Bereich nur CO2-Reduktionen von 27 % in 2030 gegenüber 2019. Grund dafür ist die Bestandsflotte, die auch 2030 noch eine erhebliche Anzahl von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor aufweisen wird. Deshalb sollten die Zielvorgaben der revidierten Flottenemissionsnorm für 2030 ähnlich dem Szenario 2a jenseits von -75 % gesetzt werden. Doch selbst dann bleibt die Verkehrswende noch immer eine große Herausforderung. Denn die CO2- Emissionen von Pkw sinken selbst unter ambitionierten Zielvorgaben bis 2030 noch zu langsam, um die gesetzten Ziele zu erreichen. Die Bestandsflotte sollte 2040 nahezu vollständig elektrifiziert sein. 2 | Welche zusätzlichen Anstrengungen im Pkw-Bereich sind nötig, um die Sektorziele zu erreichen? Wenn es geschafft würde, Szenario 2a zu erreichen, also 95 % der Pkw-Neuzu- lassungen in 2030 zu elektrifizieren, dann würde eine Veränderung der Pkw-Größen nur geringfügig zur weiteren Zielerreichung beitragen (Szenario 2b, vgl. Tabelle 6-2). Je geringer aber die Zielvorgaben ausfallen, desto klimapolitisch wichtiger werden flankierende Politikinstrumente. Eine Zulassungssteuer, welche große Pkw stärker besteuern würde als kleine, könnte den Trend großer Pkw verlangsamen. Auf diese Weise könnten spezifische Emissionen ebenfalls sinken. Die Zulassungssteuer könnte aufkommensneutral gestaltet werden, indem sie zusätzliche Einnahmen nach sozialpolitischen Kriterien umverteilt. Zukunftsimpuls Politikempfehlungen Wuppertal Institut | 21 Der Klimaschutz gebietet weitere flankierende Politikinstrumente. Da trotz des zu erwartenden Booms in der Elektromobilität weitere Klimaschutzanstrengungen bevorstehen, spielen die Strategiepfeiler Vermeidung und Verlagerung eine entscheidende Rolle. Sie senken die Pkw-Mobilität auch in der Bestandsflotte und sparen damit den Verbrauch von fossilen Kraftstoffen. Je schneller zusätzliche Politikinstrumente eingeführt werden, desto höher sind die kumulativen Einsparungen. Tabelle 6-2 zeigt Ergebnisse der Szenarien 2b und 2c, welche eine Pkw-Elektrifi- zierung wie Szenario 2a unterstellen. Szenario 2b erhöht den Anteil kleiner Pkw ab 2022 um 5 % aller Neuzulassungen und senkt dafür den entsprechenden Anteil großer Pkw. Durch eine zusätzliche Reduktion der Jahresfahrleistung um 20 Prozent gegenüber 2019 (Szenario 2c) würden zumindest im Pkw-Bereich die deutschen Klimaschutzziele erreicht (-42 % im gesamten Verkehrssektor). Tab. 6-2 Wirkungen eines verstärkten Trends zu kleineren Fahrzeugen und von Reduktion der Fahrleistung auf die deutsche Klimabilanz. Quelle: eigenes Modell Szenario # Anteile neue BEV & PHEV 2030 Spezifische Emissionen Neuwagen 2030 Reduktion von Mio. t CO2 2030 ggü. 2019 2b) moderate Größenänderung 95 % 26,7 g CO2/km (unverändert) 28 % 2c) deutliche Reduktion der Fahrleistung (-20%) 95 % 26,7 g CO2/km (unverändert) 42 % Der Stromverbrauch läge im Szenario 2c bei 48 TWh und damit deutlich unter demjenigen in Szenario 2a (60 TWh). Inwieweit eine solche Elektrifizierung der deutschen Pkw-Flotte zusätzlichen Netzausbau erfordert und mit Lademanagement einher ginge, ist zu prüfen. Geringere Fahrleistungen gingen aber sicher auch mit weniger (potenziellen) Netzengpässen einher. 3 | Wie wirkt sich die Diffusion von PHEV auf die Klimabilanz aus? Die Klimabilanz dieses Fahrzeugkonzepts ist positiv, wenn der elektrische Fahranteil hoch ist. Dieser wird sich in den nächsten Jahren gegenüber heute eher erhöhen (aufgrund der größeren Verbreitung an Lademöglichkeiten). Aber wenn der mobile Mensch die Wahl zwischen einem Lade- und einem Tankvorgang hat, wird er sich für den leichteren entscheiden. Heute überwiegt die Gewöhnung beim traditionellen Tanken. Deshalb sollte am Wohn- und Arbeistsort, also da wo ein Auto die meiste Zeit des Tages steht, die Möglichkeit bestehen Strom komfortabel zu laden. Durch die reduzierte pauschale Dienstfahrzeugbesteuerung von 0,5 % anstatt 1 % ergibt sich zwar ein Anreiz, sich beim privat nutzbaren Dienstwagen für einen PHEV zu entscheiden. Aber wenn die Unternehmen zusätzlich auch Karten für kostenloses Tanken ausgeben, haben die Arbeitnehmer/innen kaum einen Anreiz, Strom zu laden. Daher sind Lademöglichkeiten am Arbeitsort wichtig, um den Ladevorgang alltagspraktisch zu erleichtern und den Anreiz kostenlosen Tankens auf Strom auszuweiten. Zukunftsimpuls Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH 22 | Wuppertal Institut Herausfordernd ist im Alltag außerdem die Zuweisung von Lademöglichkeiten an Mehrfamilienhäusern. Hier gilt es Konzepte und Infrastrukturen zu entwickeln, die allen Wohnparteien entgegenkommen. Schließlich sind Plug-in-Hybride in einer Markteinführungsphase von E-Pkw sicherlich vorteilhaft, um Kundschaft mit der neuen Technologie vertraut zu machen. Mittelfristig sollte aber aus klimapolitischen Gründen auch diese Antriebsvariante eher vom reinen Stromer abgelöst werden. Insofern erscheinen weitere Kaufanreize für PHEV – insbesondere ohne dezidierte Vorgabe des Utility Factors – in möglichen Zusatzbestimmungen einer revidierten Flottenemissionsnorm kontraproduktiv. Zukunftsimpuls Literaturverzeichnis Wuppertal Institut | 23 7 Literaturverzeichnis BMU (2019). Klimaschutz in Zahlen Fakten, Trends und Impulse deutscher Klimapolitik Ausgabe 2019. Frankfurt: Zarbock. Abrufbar unter: https://www.klimakompakt.de/fileadmin/redaktion/Dateidownloads/Bund_Land/klimaschutz_zahlen_2019_broschuere_BMU.pdf Europäische Kommission (2017). SWD(2017) 650 final. Commission staff working document. Abrufbar unter: https://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/10102/2017/EN/SWD-2017-650-F1- EN-MAIN-PART-1.PDF FNR (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe) (2020). Entwicklung Biokraftstoffverbrauch 2020. Abrufbar unter: https://mediathek.fnr.de/biokraftstoffe-in- deutschland.html KIT (Karlsruher Institut für Technologie) (2020). Mobilitätspanel. Karlsruhe: KIT Nobis, C., Kuhnimhof, T., Follmer, R., & Bäumer, M. (2019). Mobilität in Deutschland – Zeitreihenbericht 2002 – 2008 – 2017. Studie von infas, DLR, IVT und infas 360 im Auftrag des Bundesministers für Verkehr und digitale Infrastruktur (FE-Nr. 70.904/15). Bonn, Berlin. Abrufbar unter: www.mobilitaet-in-deutschland.de Plötz, P., Moll, C., Bieker, G., Mock, P., & Li, Y. (2020). 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