Der PKW-Markt bis 2040: Was das Auto von morgen antreibt

Kurzfassung

Die Bundesregierung hat mit dem Energiekonzept ehrgeizige Klimaschutz- und Effizienzziele für das gesamte Energiesystem gesetzt. Andererseits ist individuelle Mobilität für alle Bevölkerungs-schichten Ausdruck persönlicher Freiheit und für viele Menschen tägliche Notwendigkeit. Da Klimaschutz im Verkehr sehr wahrscheinlich mit erhöhten Kosten einhergeht, müssen Vor- und Nachteile aller Antriebsformen und Energieträger sorgfältig abgewogen werden, um der hohen Bedeutung und Emotionalität des Themas gerecht zu werden und Mobilität für alle bezahlbar bleibt. In diesem Spannungsfeld untersucht die vorliegende Studie die mögliche Entwicklung für den deutschen Pkw-Markt vor dem Hintergrund sinkender CO2-Flottenzielwerte bis zum Jahr 2040. Auf Basis von Szenarien werden u.a. verschiedene Verläufe des Emissionsgrenzwertes aus Kundenperspektive untersucht und die Auswirkungen ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Halbierung der CO2-Emissionen im Pkw-Bestand ohne den Wechsel auf andere Verkehrsträger möglich ist. Hochwertige Kraftstoffe in Kombination mit innovativen Verbrennungsmotoren ermöglichen Effizienzverbesserungen von über 30 Prozent und tragen den Klimaschutz in die Breite der Flotte, und zwar sowohl mit konventionellen Fahrzeugen wie auch Hybridmodellen. Hinzu kommen der kontinuierlich steigende Anteil der elektrisch zurückgelegten Fahrstrecke und langfristig signifikante Marktanteile alternativer Antriebe. Auch bei einer Verschärfung des Emissionsgrenzwerts auf 45gCO2/km im Jahr 2040, wie im Basis Szenario umgesetzt, haben 85 Prozent der verkauften Neuwagen einen Verbrennungsmotor installiert, der zum Teil als Reichweitenverlängerer fungiert. Betrachtet man den Fahrzeugbestand liegt der Anteil noch bei 95 Prozent. Ein Verbrennungsmotor wird auch bei starker Hybridisierung neben der Traktionsbatterie an Bord des Autos notwendig sein, um die Mobilitätsbedürfnisse zu erfüllen. Die Kundenperspektive, methodisch umgesetzt im DLR Modell VECTOR21, ermöglicht eine realitätsnahe Simulation der zukünftigen Marktentwicklung verschiedener Antriebstechnologien und Energieformen. Der Kunde entscheidet welches Fahrzeug er kauft und damit wie die Fahrzeugflotte in Zukunft aussehen wird. Mit mehr als 900 Kundentypen reicht das Spektrum vom „Innovator“, der neuen Antriebstechnologien gegenüber besonders aufgeschlossen ist bis hin zum „Nachzügler“, der rein ökonomisch entscheidet. In der vorliegenden Studie wird davon ausgegangen, dass die heutigen Mobilitätsbedürfnisse der Kunden auch in Zukunft erfüllt werden. Wesentliche politische Leitplanke und entscheidender Treiber für die Zusammensetzung der zukünftigen Fahrzeugflotte ist die CO2-Regulierung. Die Studie untersucht in ihrem Basis-Szenario die Auswirkungen des EU-Zieles für Neufahrzeuge von 95 g CO2/km im Jahr 2020 und eine theoretisch denkbare Fortschreibung auf 70 g CO2/km im Jahr 2030 und 45 g CO2/km 2040. In weiteren Szenarien werden moderatere Emissionspfade betrachtet. Bereits im Jahr 2020 bringt ein Zielwert von 95 gCO2/km hoch effiziente konventionelle Fahrzeuge, mit fortschrittlichen Effizienzkomponenten wie z.B. Leichtbau, optimiertem Motormanagement oder Downsizing in die Neuwagenflotte. Gleichzeitig erreichen Hybridfahrzeuge, die aus einer Kombination von elektrischem und konventionellem Antrieb bestehen, erste substantielle Marktanteile. Sie sind in der Lage kurze Strecken auch elektrisch zu fahren und laden ihre Batterien durch die Energierückgewinnung beim Bremsen wieder auf. Für das weiterführende Ziel von 70 gCO2/km in 2030 reichen einfache Parallel-Hybridfahrzeuge nicht mehr aus. Je nach Fahrprofil der Kunden kommen nun Fahrzeuge mit verlängerter Reichweite, Range-Extender, sowie Plug-In-Hybride langsam in den Markt. Eine Voraussetzung ist die Nutzung CO2-armen Stroms. Range-Extender überwinden die Reichweitenbeschränkung der Batterie dadurch, dass eine konventionelle Kraftstoffverbrennung im Fahrzeug Strom erzeugt und mit diesem der Elektromotor betrieben wird. Plug-In-Hybridfahrzeuge können über ein Ladekabel extern aus dem Stromnetz aufgeladen werden und haben zudem in der Regel eine größere Batterie an Bord als ein Parallel-Hybrid. Eine weitere Verschärfung des EU-Ziels auf 45 gCO2/km im Jahr 2040 führt dazu, dass die Elektrifizierung der Fahrzeugflotte weiter steigt und sich die Mehrzahl der Neuwagenkäufer für Range-Extender und Plug-In-Hybride entscheiden. Diese fortschrittlichen Hybridvarianten haben einen Benzin- oder Dieselmotor an Bord und können somit den Kundenanspruch einer hohen Reichweite erfüllen. Damit besitzen im Falle einer scharfen CO2-Regulierung im Jahr 2040 noch 85 Prozent der Neufahrzeuge und 95 Prozent des Fahrzeugbestands einen Verbrennungsmotor. Rein batterieelektrische Antriebe erfüllen die Anforderungen vieler Kundengruppen noch nicht, sind für die Mehrzahl der Kunden unter den angenommenen Rahmenbedingungen zu teuer und bleiben lange Zeit Nischenanwendungen. Für die Mehrzahl der Kunden kann der höhere Anschaffungspreis durch Einsparungen bei Energiekosten durch Effizienz oder Energieträgerwechsel nicht vollständig kompensiert werden. Lernkurven reduzieren die anfangs hohen Kosten der neuen Technologien, trotzdem verbleiben die zukünftigen Mobilitätskosten für den Autofahrer auf einem deutlich höheren Niveau als heute. Unter den getroffenen Annahmen betragen die durchschnittlichen Mehrkosten in den kommenden 30 Jahren je nach Fahrzeugsegment zwischen 22 und 30 Prozent. Der Verbrauchsrückgang an Mineralölprodukten infolge der ambitionierten Emissionsvorgaben führt im Basis Szenario zu Steuerausfällen von bis zu 53 Prozent im Jahr 2040. Über den gesamten Analysezeitraum von 2010 bis 2040 entspricht dies einem kumulierten Betrag von über 300 Milliarden Euro. Hierbei ist das erhöhte Mehrwertsteueraufkommen aufgrund gestiegener Fahrzeugpreise für alternative Antriebe und die Besteuerung von Fahrstrom und Wasserstoff im Straßenverkehr diesem potentiellen Steuerausfall nicht gegenübergestellt. Es kann argumentiert werden, dass Pkw in Zukunft mit einem breiteren Energieträgermix fahren werden, der im Wesentlichen auf Öl und Strom basiert. Eine langfristig angelegte CO2-Regulierung kann den nötigen Innovationsdruck zur Markteinführung elektrifizierter Antriebskonzepte auslösen. Erhöhte Mobilitätskosten können sich unter den Rahmenbedingungen der Emissionsregulierung bei gleichbleibendem Mobilitätsbedarf zwar nicht verhindern lassen, allerdings führen Lerneffekte und der steigende Absatz alternativer Antriebe dazu, dass langfristig diese Mehrkosten wieder sinken. Intensivierte Forschung und Entwicklung im Bereich der alternativen Antriebskonzepte können deren Kostendegression vorantreiben und somit die Kundenentscheidung zu deren Gunsten unterstützen. Dennoch ist der Pkw-Verkehr noch langfristig auf fossile Kraftstoffe angewiesen, auch um in elektrifizierten Antriebskonzepten mit Unterstützung eines effizienten Verbrennungsmotors die hohen Mobilitätsbedürfnisse der Fahrzeugkunden zu erfüllen.