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Kohlenstoffdioxid (CO2)
Nach den umfassenden Reduktionen der gesundheitlich bedenklichen gesetzlich limitieren Emissionen (CO, HC, NOx und PM) stellt die Senkung derCO2-Emissionen die Herausforderung der nächsten Jahre dar.
Im Folgenden werden die Umweltwirkungen und Emissionen von Kohlenstoffdioxid in Österreich, Deutschland und EU27 diskutiert.
Umweltwirkungen:
Kohlenstoffdioxid ist ein ist farb- und geruchloses, nicht giftiges Gas. Es entsteht bei Lebewesen durch die Zellatmung, bei der Verbrennung von Kohlenstoff, bei der Gärung oder bei Fäulnisprozessen und einer Vielzahl weiterer natürlicher Prozesse. [1] |
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Auswirkungen auf die Umwelt:
CO2 zählt neben Wasserdampf, Methan, Lachgas und weiteren, mengenmäßig untergeordneten Gasen zur Gruppe der Treibhausgase. Treibhausgase verhindern die Rückstrahlung eines Teiles der Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) der Sonne und sorgen so dafür, dass die Erdoberfläche eine durchschnittliche Temperatur von 15°C aufweist. Ohne diese absorbierende Wirkung läge das Temperaturniveau bei -18°C.
Es besteht jedoch der Verdacht, dass die anthropogenen (durch den Menschen verursachten) Treibhausgasemissionen das natürliche Gleichgewicht stören und dadurch eine überdurchschnittliche Temperaturerhöhung der Erdatmosphäre bewirkt wird werden könnte. [1]
Auswirkungen auf den Menschen:
CO2 kann in höheren Konzentrationen beispielsweise in Weinkellern im Zuge des Gärungsprozesses entstehen. Da Kohlenstoffdioxid schwerer ist als Luft, füllt es Räume vom Boden aufwärts. Hat die CO2-Schicht eine Höhe erreicht, in der das Gas eingeatmet wird, (z.B. durch Sturz auf den Boden) führt dies mangels Sauerstoff zum Erstickungstod. [1]
Ab einer Konzentration von 6% in der Atemluft sind erste Auswirkungen auf den menschlichen Körper zu erwarten [2], ab einem Wert von 10% kann es zum Erstickungstod kommen. [3]
Entwicklung und Prognose der Straßenverkehrsemissionen:
Die Kohlenstoffdioxidemissionen und der Verbrauch eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor stehen in einem direkten mathematischen Zusammenhang, sodass die folgenden Aussagen über die zeitliche Entwicklung für den Verbrauch als auch für die CO2-Emissionen in gleicher Weise gelten.
In den untenstehenden Berechnungen wurden für den Vergleich mit den Verbrauchswerten der Vergangenheit CO2-Gutschriften von Biokraftstoffen nicht berücksichtigt.
Das bei Betrachtung des gesamten Lebensweges realisierbare Treibhausgasreduktionspotential verschiedener Kraftstoffe wird ausführlich in [4] und [5] diskutiert. Wird davon ausgegangen, dass die verwendeten Biokraftstoffe nur in der Well-to-Tank-Phase (vom Anbau des Rohstoffes bis zur Tankstelle) Emissionen verursachen und in der hier betrachteten Tank-To-Wheels-Phase (von der Tankstelle bis zum Auspuff des Kraftfahrzeuges) emissionsfrei¹ sind, können direkt die gesetzlich vorgeschriebenen Beimischungsquoten als CO2-Vorteil abgezogen werden.
Die aus heutiger Sicht zu erwartenden Beimischungsvorgaben können [6] entnommen werden. Für 2020 wird darin eine 10%-ige Substitution mit Biokraftstoffen angeführt und dementsprechend ein CO2-Vorteil im gleichen Ausmaß erreicht (nur Tank-To-Wheel).
ÖSTERREICH:
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Im PKW-Segment wurden in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte im Bereich des Kraftstoffverbrauchs, der Fahrzeugsicherheit und dem Komfort gemacht. Die Erhöhung der Fahrzeugsicherheit und des Komforts führten jedoch zu einer kontinuierlichen Gewichtserhöhung der PKW, sodass der motorisch generierte Verbrauchvorteil nur im eingeschränkten Maße auf der Straße real umgesetzt werden konnte.
Daraus folgte, dass mit steigendem Bestand und steigender Fahrleistung die CO2-Emissionen, wie in Abbildung 1 dargestellt, bis 2009 ebenfalls zugenommen haben. Mit Einführung einer gesetzlichen Reglementierung der zulässigen durchschnittlichen CO2-Emission pro PKW wird mit dieser Entwicklung gebrochen, sodass im Jahr 2030 gegenüber dem Jahr 1990 eine Reduktion von 5,2% zu erwarten ist. Im Jahr 2030 werden 51,3% der CO2-Emissionen durch Diesel-PKW verursacht. |
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| Abbildung 1: Entwicklung und Prognose der PKW CO2-Emissionen in Österreich in kt/a |
Die Entwicklung der CO2-Emissionen im Nutzfahrzeugsegment zeigt ein abweichendes Bild. Der starke Bestands- bzw. Fahrleistungsanstieg der leichten Diesel-Nutzfahrzeuge und der Sattelzüge kann durch Verbrauchsoptimierungen nicht kompensiert werden, sodass es, wie in Abbildung 2 dargestellt, zu einem stetigen Anstieg der CO2-Emissionen kommt. Der Emissionseinbruch im Jahr 2009 folgt aus der Berücksichtigung der Auswirkungen der Wirtschaftskrise.
Eine gesetzliche Verbrauchs- bzw. CO2-Vorgabe ist für neue Nutzfahrzeuge bis dato nicht geplant. Dies führt im Jahr 2030 gegenüber dem Jahr 1990 zu 60,5% höheren CO2-Emissionen. Es erfolgt eine Vervierfachung der CO2-Emissionen im Sektor der leichten Diesel-NFZ und eine Verdoppelung im Segment der Sattelzüge. |
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| Abbildung 2: Entwicklung und Prognose der Nutzfahrzeug CO2-Emissionen in Österreich in kt/a |
Der in Abbildung 3 wiedergegebene Sektorenvergleich für Österreich zeigt eine stetig steigende Bedeutung des Verkehrs-sektors auf. Bedingt durch die Berücksichtigung des Tanktourismus wird der Einfluss jedoch stark überbewertet. Die Emissionsberechnungen des Sektorenvergleichs basieren auf den in Österreich verkauften Kraftstoffen. Die Emissionen des Verkehrssektors beinhalten somit auch jene Emissionen, die aufgrund des im Inland verkauften, aber im Ausland verfahrenen Kraftstoffes entstehen. Der Sektor Verkehr beinhaltet die Bereiche: Straßenverkehr, Bahnverkehr, Schifffahrt, nationaler Flugverkehr und Kompressoren der Gaspipelines. Der land- und forstwirtschaftlichen Verkehr sowie Militär sind im Sektor Haushalte und Kleinverbraucher enthalten. |
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| Abbildung 3: Sektorenvergleich derCO2-Emissionen in Österreich [7] |
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| ¹ Ansatz: Die am Auspuff abgegebenen CO2-Emissionen entsprechen dem während des Pflanzenwachstums gebundenen CO2. |
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| ENTWICKLUNG / PROGNOSE für DEUTSCHLAND |
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Die im Vergleich zu Österreich schwächere Bestandsentwicklung in Deutschland führt, wie in Abbildung 4 dargestellt, im Sektor PKW zu sinkenden CO2-Emissionen. Im Jahr 2030 liegen die CO2-Emissionen um 22% unter dem Wert von 1990.
Der in Abbildung 5 wiedergegebenen Entwicklung für den NFZ-Sektor ist wie auch in Österreich ein CO2-Emissions-anstieg zu nehmen. Im Zeitraum 1990 bis 2030 steigen diese um 57,2%. Der Emissionseinbruch im Jahr 2009 folgt aus der Berücksichtigung der Auswirkungen der Wirtschaftskrise. |
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Abbildung 4: Entwicklung und Prognose der PKW CO2-Emissionen in Deutschland in kt/a |
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Abbildung 5: Entwicklung und Prognose der Nutzfahrzeug CO2-Emissionen in Deutschland in kt/a |
Der in Abbildung 6 wiedergegebene Sektorenvergleich für Deutschland bestätigt den Rückgang der verkehrsbedingten CO2-Emissionen und zeigt die nur durchschnittliche Bedeutung des Verkehrssektors auf. Die Emissionsberechnungen des Sektorenvergleichs basieren auf den in Deutschland verkauften Kraftstoffen. Die Emissionen des Verkehrssektors beinhalten somit auch jene Emissionen, die aufgrund des im Inland verkauften, aber im Ausland verfahrenen Kraftstoffes entstehen. Der Sektor Verkehr beinhaltet die Bereiche: Straßenverkehr, Bahnverkehr, Schifffahrt, nationaler Flugverkehr und Kompressoren der Gaspipelines. Der land- und forstwirtschaftlichen Verkehr sowie Militär sind im Sektor Haushalte und Kleinverbraucher enthalten. |
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Abbildung 6: Sektorenvergleich der CO2-Emissionen in Deutschland [11]
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| ENTWICKLUNG / PROGNOSE für EU27 |
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Der zeitliche Sektorenvergleich über die Jahre 1990 bis 2007 zeigt, wie Abbildung 7 zu entnehmen ist, dass der Verkehrssektor kontinuierlich an Bedeutung gewinnt. Die Emissionen werden jedoch vom Sektor Energiewirtschaft dominiert. |
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| Abbildung 7: Sektorenvergleich der CO2-Emissionen in der EU27 für das Jahr 2007 [7] |
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| LITERATURVERZEICHNIS |
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[1] Geringer, B.: Skriptum zur Vorlesung 315.018 - Verbrennungskraftmaschinen Grundzüge. Wien: Institut für Ver-brennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau der TU Wien, 2006. B06006.
[2] Hendrik, C., et al.: EC-Case - Carbon Dioxide Sequestration. Utrecht: TNO, Niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung, 2003.
[3] Gale, J., et al.: Transmission of CO2 – Safety and Economic Considerations. Kyoto: Proceedings of the 6th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologie, 2002. S. 517-522.
[4] Tober, W.: Ökologische Lebenswegpotenziale neuer alternativer Dieselkraftstoffe im österreichischen Straßenverkehr. Wien: TU Wien, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2009. Veröffentlicht durch: ÖVK - Österreichischer Verein für Kraftfahrzeugbau. B09020.
[5] Tober, W.: Abschlussbericht "Einsatz und Potenzial von biogenen Designerkraftstoffen – BTL (Biomass to Liquid) im Motoreneinsatz" Teilbericht zum Arbeitspaket 9 - Erstellen einer Ökobilanz (Life Cycle Assessment - LCA) für BTL. Wien: TU Wien, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2009. B09012.
[6] Tober, W.: Energiepolitik Europas – Im Fokus: Der Verkehrssektor Stand Juni 2009. Wien: TU Wien, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2009. Veröffentlicht durch: ÖVK - Österreichischer Verein für Kraftfahrzeugtechnik. B09026.
[7] Fernandez, R. et al.: Annual European Community greenhouse gas inventory 1990–2007 and inventory report 2009 (Version 27 May 2009). Kopenhagen: European Environment Agency, 2009. Technical report No 04/2009.
[8] Anderl, A. et al.: Emissionstrends 1990-2007 - Überblick über die österreichischen Verursacher von Luftschadstoffen (Datenstand 2009). Wien: Umweltbundesamt GmbH, 2009. Report REP-0234, ISBN 978-3-99004-033-1.
[9] Umweltbundesamt: Emissionsentwicklung 1990 - 2007, Treibhausgase, inkl. erweiterte Auswertung und Äquivalentemissionen der Treibhausgase. Dessau: Umweltbundesamt, 2009.
[10] Senatsverwaltung für Stadtentwicklung: Digitaler Umweltatlas Berlin. Berlin.de - Senatsverwaltung für Stadtentwicklung. [Online] 2008. [Zitat vom: 14. 11 2008.]
http://stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/umweltatlas/dinh_03.htm.
[11] Kippel, P., et al.: Reduzierung hoher Luftschadstoffbelastung an Straßen. Tagungsband zum 465. FGU-Seminar "Verkehrsbedingte Belastungen durch Benzol, Dieselruß und Stickoxide in städtischen Straßenräumen". Berlin: s.n., 1997.
[12] Kalker, U.: Gesundheitliche Bewertung der verkehrsbedingten Schadstoffe Stickoxide, Benzol und Dieselruß-Partikel. Forum Städte-Hygiene 44. Frankfurt : Stadtgesundheitsamt Frankfurt - Abteilung Umweltmedizin und Hygiene, 1993.
[13] IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change): Climate Change 2007 -The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the IPCC. New York: Cambridge University Press, 2008. ISBN 978 0521 88009-1.
[14] EEA: European Community emission inventory report 1990–2007 under the UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP). Kopenhagen: European Environment Agency, 2009. EEA Technical report No 8/2009, ISBN 978-92-9213-005-3. |
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