Umwelt + Ressourcen 41 INTERNATIONALES VERKEHRSWESEN (62) 5/ 2010 Abb. 1: CO 2 -Einsparungen des SPNV gegenüber dem Pkw Quelle: eigene Darstellung Sven Ostermeier / Martin Schmied Emissionsvorteil des SPNV gegenüber dem Pkw bleibt auch künftig erhalten Zum Klimaschutz leistet der Schienenpersonennahverkehr (SPNV) einen wichtigen Beitrag. Aber wie hoch ist dieser Anteil und wie entwickelt sich der Klimavorteil des SPNV in Zukunft? Wird der demografische Wandel dazu führen, dass der SPNV seinen Klimavorteil verliert? Wie wirkt sich eine offensive Angebotspolitik im SPNV auf die künftige Klimabilanz aus? Die Autoren Sven Ostermeier, LVS Schleswig-Holstein Landesweite Verkehrsservicegesellschaft mbH, Kiel; s.ostermeier@lvs-sh.de; und Martin Schmied, Öko-Institut e.V., Büro Berlin; m.schmied@oeko.de D ie LVS Schleswig-Holstein Landesweite Verkehrsservicegesellschaft mbH, Kiel, hat zusammen mit dem Berliner Öko-Institut e.V. diese Fragen für Schleswig-Holstein untersucht. In der Studie wurde die Klimarelevanz bewertet, die Veränderungen in der Verkehrsnachfrage und ein verbesserter SPNV in Zukunft mit sich bringen werden. Neben der Analyse des heutigen und künftigen Klimavorteils des SPNV wurde auch untersucht, durch welche Maßnahmen der Klimavorteil noch weiter ausgebaut werden kann. Der Beitrag des SPNV zum Klimaschutz heute Im SPNV wurden im Jahr 2005 rund 23,46 Mio. Zug-Kilometer (Zugkm) und eine Verkehrsleistung von rund 1,45 Mrd. Personen-Kilometern (Pkm) erbracht. Alle Züge waren im Durchschnitt zu rund 20 % ausgelastet, womit die Auslastung im Bundesschnitt liegt. Dieses Verkehrsangebot im SPNV in Schleswig-Holstein führte im Jahr 2005 zu CO 2 -Emissionen in Höhe von 125 000 t. Hierbei sind neben den direkten Emissionen durch das Verbrennen des Kraftstoffs in den Dieselloks auch die Emissionen der Stromerzeugung für die Elektroloks sowie die Emissionen durch die Herstellung des Dieselkraftstoffs enthalten. Rund zwei Drittel der CO 2 -Emissionen des SPNV entfielen auf die Linien mit dem größten Verkehrsaufkommen: 130 Hamburg - Westerland, 131 Hamburg - Flensburg/ Kiel und 140 Hamburg - Lübeck (- Travemünde). Die spezifischen CO 2 -Emissionen des SPNV im Jahr 2005 in Schleswig-Holstein lagen über alle Linien gemittelt bei 86 g CO 2 pro Pkm. Das entspricht in etwa dem bundesdeutschen Schnitt für den Nahverkehr mit der Bahn. Die Werte der einzelnen Linien schwanken dabei in einem Bereich zwischen 62 und 120 g pro Pkm um diesen Mittelwert. Die spezifischen CO 2 -Emissionen der einzelnen Bahnlinien hängen neben der Auslastung von der eingesetzten Zugart (Triebwagen/ lokbespannter Zug), der Gesamtzuglänge und der Traktionsart (Diesel/ Elektro) ab. Würde der gesamte SPNV mit dem Pkw erbracht, läge die Verkehrsleistung aufgrund teilweise längerer Fahrtstrecken bei rund 1,52 Mrd. Pkm. Die CO 2 -Emissionen würden rund 230 300 t betragen und wären damit um 84 % höher als beim SPNV. Die durchschnittlichen CO 2 -Emissionen des Pkw-Verkehrs lägen mit 151 g pro Pkm rund 65 g pro Pkm über dem Wert des SPNV. Insgesamt wurden damit im Jahr 2005 durch den SPNV in Schleswig-Holstein 105 100 t CO 2 vermieden - pro Fahrgast und Fahrt durchschnittlich 2,5 kg CO 2 . Das entspricht der CO 2 -Menge, die täglich pro Person durch den Stromverbrauch im Haushalt verursacht wird (rund 2 kg CO 2 pro Person und Tag). Die absoluten CO 2 - Einsparungen sind dabei auf den Linien 131 Hamburg - Flensburg/ Kiel, 130 Hamburg - Westerland und 140 Hamburg - Lübeck (- Travemünde) am größten. Diese drei Linien tragen mehr als 60 % zum Klimavorteil des SPNV bei. Dies sind auch die drei Linien mit dem größten Anteil an der Gesamtverkehrsleistung des SPNV (siehe Abbildung 1 ). Umwelt + Ressourcen 42 INTERNATIONALES VERKEHRSWESEN (62) 5/ 2010 Der künftige Beitrag des SPNV zum Klimaschutz Eine veränderte Verkehrsnachfrage - bedingt durch demografischen Wandel und veränderte Angebotsplanung - wird sich auch auf die CO 2 -Emissionen von ÖPNV und Pkw-Verkehr und damit auf mögliche CO 2 -Einsparungen auswirken. Dabei zeigen sich die unterschiedlich großen Einsparpotenziale verschiedener Maßnahmen, wie sie in der untersuchten Fortschreibungsbzw. Offensivvariante enthalten sind. In der Fortschreibungsvariante sind dabei ausschließlich Angebotsverbesserungen berücksichtigt, deren Realisierungen für die kommenden Jahre gesichert sind. Die Offensivvariante enthält zusätzlich weitere Verbesserungen wie kürzere Fahrzeiten und höhere Bedienhäufigkeiten auf Hauptstrecken sowie die Beseitigung von Erschließungslücken. In der Fortschreibungsvariante (FoV) steigen bis 2012 die Verkehrsleistungen im SPNV um 7,1 % und bis 2025 um 15,9 % gegenüber 2005 an. Betriebsleistung und Sitzplatzangebot der Züge wachsen bis 2012 um rund 3 bis 4 % und stagnieren danach bis 2025 auf diesem Niveau. Die Auslastung steigt von 20 % (2005) auf 21 % im Jahr 2012 und 23 % im Jahr 2025. Auch die Verkehrsleistung des Pkw- Verkehrs, die notwendig wäre, um den SPNV zu ersetzen, steigt an. Im Jahr 2012 würde die Pkw-Verkehrsleistung rund 1,63 Mrd. Pkm, im Jahr 2025 rund 1,76 Mrd. Pkm betragen. Die Differenz zwischen SPNV- und Pkw-Verkehrsleistung wächst von 67 Mio. Pkm im Jahr 2005 auf 76 Mio. Pkm im Jahr 2012 und 79 Mio. Pkm im Jahr 2025 an. Die spezifischen CO 2 -Emissionen in g/ Pkm des Pkw-Verkehrs sinken in der Fortschreibungsvariante bis 2025 um 21 %, die des Schienenverkehrs um 22 %. Hierbei ist etwa die Hälfte der Einsparung auf die gesteigerte Effizienz der Schienenfahrzeuge, die andere Hälfte auf die gesteigerte Auslastung der Züge und neue Betriebskonzepte zurückzuführen. Die insgesamt geringeren spezifischen CO 2 -Emissionen im Pkw-Verkehr und SPNV führen trotz der gestiegenen Verkehrsleistung dazu, dass die durch den SPNV eingesparten CO 2 -Emissionen von 105 100 t auf 99 100 t im Jahr 2012 und 96 800 t im Jahr 2025 sinken. Wie im Jahr 2005 sind auch bei der linienscharfen Betrachtung die Linien 131, 130 und 140 diejenigen mit den größten Beiträgen zur CO 2 -Einsparung. Im Jahr 2025 entlasteten diese Linien die Umwelt um rund 63 400 t CO 2 . In der Offensivvariante (OV) wird die Verkehrsleistung des SPNV bis 2025 um 26,9 % gegenüber 2005 ansteigen, die Auslastung steigt auf 23 %. Die ersetzte Pkw- Verkehrsleistung beträgt rund 1,92 Mrd. Pkm. Mit dem Pkw fallen somit (aufgrund der längeren Strecken) etwa 79,1 Mio. Pkm pro Jahr mehr an als im SPNV. Die spezifischen CO 2 -Emissionen des Pkw-Verkehrs sind in der Offensivvariante gleich denen der Fortschreibungsvariante (119 g/ Pkm), und auch im SPNV wird von einem nur leicht verbesserten Wert (65 g CO 2 / Pkm) ausgegangen. Dennoch liegt die CO 2 -Einsparung in der Offensivvariante um rund 11 900 t höher (plus 12,3 %) als in der Fortschreibungsvariante. Zurückzuführen ist dies auf das starke Anwachsen der Verkehrsleistung des SPNV in der Offensivvariante, die auch in einer höheren vermiedenen Pkw-Verkehrsleistung mündet. Das Ansteigen der SPNV- Verkehrsleistung begründet sich in der Verbesserung der Qualität des Angebots. Ökologisch vorteilhaft ist hierbei, dass die Taktverdichtung in diesem Szenario durch den Einsatz von energiesparenderen Triebwagen erreicht wird. Gegenüber 2005 findet eine Reduktion der spezifischen CO 2 -Emissionen pro Pkm von 24 % statt. Dies ergibt sich als Kombination aus höherer Effizienz, besserer Auslastung und stärkerem Einsatz von Triebwagen statt lokbespannter Züge. Insgesamt liegen die CO 2 -Emissionen des SPNV im Fall der Offensivvariante bei rund 120 100 t, die des ersetzten Pkw-Verkehrs bei 228 800 t. Die jährliche CO 2 -Minderung im Jahr 2025 beträgt 108 700 t. Damit übertreffen die jährlichen CO 2 -Einsparungen diejenigen des Jahres 2005 - und dies trotz des Rückgangs der Bevölkerungs- und insbesondere der Schülerzahlen, eines Anstiegs der Motorisierung und einer Zunahme des Anteils verbrauchsärmerer Autos. Wie bei der Fortschreibungsvariante entfallen die größten Einsparungen auf die Linien 131, 130 und 140. Alle drei Linien liefern nochmals höhere CO 2 -Minderungen, wobei die größte Senkung mit rund 5500 t auf der Linie 130 verbucht wurde - bedingt durch eine höhere Auslastung von 22 %. Die Ergebnisse der Berechnungen zeigen, dass der SPNV in Schleswig-Holstein trotz Bevölkerungsrückgang, deutlich sinkender Schülerzahlen und des größeren Anteils verbrauchsärmerer Autos die Umwelt stark entlasten wird - unabhängig von der betrachteten Variante. Die Emissionsminderung wird im Jahr 2025 mindestens 96 800 t CO 2 pro Jahr betragen. Die im Vergleich zu 2005 geringere CO 2 -Minderung ist darauf zurückzuführen, dass die CO 2 -Emissionen pro zurückgelegtem Pkm sowohl im Schienenals auch im Pkw- Verkehr bis 2025 deutlich sinken. Trotz gestiegener Verkehrsleistung nehmen damit die durch den SPNV absolut eingesparten CO 2 -Emissionen ab. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen aber auch, dass bei einer konsequenten Weiterentwicklung und Verbesserung des Angebots im SPNV, wie in der Offensivvariante angenommen, Einsparungen in Höhe von 108 600 t CO 2 im Jahr 2025 möglich sind. Damit würde selbst der Wert von 2005 übertroffen. Die Angebotsverbesserungen führen zu einer Erhöhung der Verkehrsleistung im SPNV, die die bis zum Jahr 2025 sinkenden spezifischen CO 2 -Vorteile des SPNV gegenüber dem Pkw kompensiert (siehe Abbildung 2 ). Weitere Optimierungspotenziale im SPNV Im Folgenden werden Maßnahmen vorgestellt, wie sich der CO 2 -Vorteil des SPNV in Schleswig-Holstein zusätzlich zu den bereits genannten Angebotsverbesserungen weiter vergrößern lässt. Konkret werden die Auswirkungen einer höheren Auslastung in Schwachlastzeiten, eines stärkeren Einsatzes von Triebwagen und des Einsatzes von Ökostrom auf die Klimabilanz des SPNV dargestellt. Weiterhin wird untersucht, wie sich eine veränderte Energieeffizienz der Schienenfahrzeuge und Pkw auf den Klimavorteil des SPNV auswirkt. Höhere Auslastung der Züge in Schwachlastzeiten Die CO 2 -Emissionen des SPNV hängen stark von seiner Auslastung ab. Daher ist die Erhöhung der Auslastung der im Betrieb befindlichen Züge eine der wichtigsten Maßnahmen, um den CO 2 -Vorteil des Abb. 2: CO 2 -Emissionen in Tonnen Quelle: eigene Darstellung Umwelt + Ressourcen 43 INTERNATIONALES VERKEHRSWESEN (62) 5/ 2010 SPNV weiter auszubauen. Ziel sollten dabei vor allem die Schwachlastzeiten sein: Für das Mehr an Fahrgästen sind hier keine weiteren Züge notwendig und es entstehen keine zusätzlichen CO 2 -Emissionen. Um die Auslastung in Schwachlastzeiten zu erhöhen, kommen verschiedene Tarifmaßnahmen wie etwa ermäßigte Abend-, Wochenend- oder Tagestickets in Frage. Würde die Verkehrsleistung um einen Prozentpunkt oder rund 14,5 Mio. Pkm durch entsprechende Angebote gesteigert, könnte die Umwelt um weitere 2300 t CO 2 entlastet werden (Basisjahr 2005). Jeder weitere Prozentpunkt führt zu zusätzlichen 2300 t CO 2 -Einsparungen. Würde die durchschnittliche Auslastung von 20,1 auf 21,0 % gesteigert, könnte die Umwelt um 10 000 t CO 2 entlastet werden. Auch für das Jahr 2025 gilt, dass Maßnahmen zum Gewinn neuer Fahrgäste in Schwachlastzeiten pro zusätzlichem Prozentpunkt an Verkehrsleistung rund 2000 t CO 2 -Emissionsminderung bringen. Eine Steigerung der Verkehrsleistung um 5 % ergibt so eine zusätzliche Entlastung der Umwelt um rund 10 000 t. Verstärkter Einsatz von Triebwagen Die unterstellten Zugkonfigurationen beeinflussen die CO 2 -Emissionen des SPNV und damit den CO 2 -Vorteil gegenüber dem Pkw-Verkehr erheblich. Ob lokbespannte Züge oder Triebwagen zum Einsatz kommen, wie viele Waggons an einer Lokomotive hängen und ob die Triebwagen in Einzel- oder Doppeltraktion unterwegs sind, hat Einfluss auf den Energieverbrauch und damit auf die CO 2 -Emissionen. Wie die Offensivvariante schon aufgezeigt hat, können durch den Einsatz von Triebwagen anstelle lokbespannter Züge die CO 2 -Emissionen erheblich reduziert werden. Deshalb wurde untersucht, wie sich der CO 2 -Vorteil des SPNV in Schleswig- Holstein verändert, wenn überall dort, wo es die Sitzplatzkapazität zulässt, lokbespannte Züge durch Triebwagen ersetzt werden. Für 2012 wurden in diesem Analyseschritt keine Veränderungen im Vergleich zum Basisfall unterstellt. Im Fall der Fortschreibungsvariante würde im Jahr 2025 der CO 2 -Vorteil von 96 800 t auf 110 400 t ansteigen (plus 14 %). Der Anstieg bei der Offensivvariante von 108 600 auf 117 700 t fällt im Vergleich zur Fortschreibungsvariante geringer aus (plus 8 %). Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei der Offensivvariante bereits verstärkt Triebwagen zum Einsatz kommen. Einsatz von Ökostrom In Schleswig-Holstein spielt die Elektrotraktion eine geringere Rolle als im Bundesdurchschnitt. Der Anteil der Elektrolokomotiven an der gesamten SPNV- Leistung in Schleswig-Holstein lag 2005 bei 27,9 % und wird bis 2025 in der Fortschreibungsvariante auf 32,9 % bzw. in der Offensivvariante auf 34,9 % steigen. Trotz der unterdurchschnittlichen Bedeutung der Elektrotraktion könnten durch den Einsatz von zertifiziertem Ökostrom die CO 2 -Emissionen des SPNV nochmals gesenkt und der CO 2 -Vorteil im Vergleich zum Pkw-Verkehr weiter vergrößert werden. Für die Berechnungen in dieser Studie wurde davon ausgegangen, dass zu einem Drittel regenerativer Strom aus Neuanlagen (jünger als sechs Jahre) und zu einem Drittel aus neueren Bestandsanlagen (jünger als zwölf Jahre) stammt. Die spezifischen CO 2 -Emissionen für Ökostrom liegen dann im Jahr 2025 bei rund 351 g/ kWh. Ohne Ökostrom würden die CO 2 -Emissionen im Jahr 2025 bei 658 g/ kWh liegen. Durch den Einsatz von zertifiziertem Ökostrom können somit 47 % der CO 2 - Emissionen der Elektrotraktion eingespart werden. Die damit verbundenen Mehrkosten, die sich durch entsprechende Vorgaben in Ausschreibungen ergeben, wurden allerdings nicht quantifiziert. Die CO 2 -Emissionen des SPNV in Schleswig-Holstein würden im Fall der Fortschreibungsvariante bis 2025 von 113 000 auf 90 600 t (minus 19,9 %), im Fall der Offensivvariante von 120 100 auf 96 800 t (minus 19,5 %) sinken. Insgesamt steigt durch den Einsatz von zertifiziertem Ökostrom der CO 2 -Vorteil gegenüber dem Pkw-Verkehr deutlich an. In der Fortschreibungsvariante erreicht die CO 2 -Minderung rund 119 200 t (plus 23 % gegenüber herkömmlichem Strombezug). Damit würde die im Jahr 2005 erzielte Minderung um 14 100 t CO 2 übertroffen. In der Offensivvariante wird die Umwelt sogar um 132 000 t CO 2 entlastet - ein Anstieg gegenüber dem Ohne-Ökostrom-Fall um 22 %. Die im Jahr 2005 erzielte Einsparung würde sogar um 26 900 t übertroffen. Steigerung der Energieeffizienz im SPNV Ersetzt man alte Lokomotiven und Triebwagen durch neue, energieeffiziente Schienenfahrzeuge, lässt sich die Klimabilanz weiter zugunsten des SPNV beeinflussen. Bis 2025 wird allein schon aufgrund der normalen Flottenmodernisierung gegenüber 2005 die Energieeffizienz der Lokomotiven um 10 %, die der Triebwagen um 5 % steigen. Wird eine doppelt so große Effizienzsteigerung der Schienenfahrzeuge bis 2025 angenommen, würden 106 600 t CO 2 in der Fortschreibungsvariante und 118 200 t CO 2 in der Offensivvariante gegenüber dem Pkw-Verkehr eingespart. Im Vergleich zum Basisfall fällt damit der CO 2 -Vorteil des SPNV rund 10 % höher aus. Zusätzlich wurde als Sensitivität zur höheren Effizienzsteigerung der Schienenfahrzeuge untersucht, welchen Einfluss eine geringere Effizienzsteigerung als die in den Berechnungen grundsätzlich angenommene beim Pkw auf den CO 2 -Vorteil des SPNV hätte. Auch wenn es sich dabei nicht direkt um eine Optimierungsvariante handelt, zeigt diese Sensitivitätsbetrachtung, welch großen Einfluss die unterstellte Effizienzsteigerung beim Pkw auf den errechneten CO 2 -Vorteil des SPNV hat. Würde zum Beispiel die Effizienzsteigerung beim Pkw-Verkehr um 10 %-Punkte geringer ausfallen als im Basisfall für 2025 angenommen, würde die CO 2 -Minderung des SPNV in Schleswig-Holstein gegenüber dem Pkw bei der Fortschreibungsvariante 122 600 t und bei der Offensivvariante 137 100 t betragen. Dies entspricht gegenüber dem Basisfall einem Plus von 25 800 t (plus 27 %) beziehungsweise 28 500 t (plus 26 %). Zusammenfassung Der SPNV in Schleswig-Holstein entlastet die Umwelt jährlich um rund 105 000 t CO 2 . - Das zeigt eine aktuelle Untersuchung der LVS Schleswig-Holstein in Zusammenarbeit mit dem Öko-Institut. Trotz Bevölkerungsrückgang, deutlich sinkender Schülerzahlen, einer zunehmenden Pkw-Motorisierung sowie deutlich effizienterer Autos wird der SPNV auch in Zukunft einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Der Klimavorteil wird im Jahr 2025 mindestens 96 800 t CO 2 pro Jahr betragen, bei zusätzlichen Verbesserungen des Angebots wie einer stärkeren Taktverdichtung sogar 108 600 t CO 2 . Durch eine bessere Auslastung der Züge in den Schwachlastzeiten, verstärkten Einsatz energiesparender Triebfahrzeuge und den Einsatz von Ökostrom könnten die Einsparungen sogar auf bis zu 140 000 t gesteigert werden. Die gesamte Studie kann unter www.lvs-sh.de (Aktuelles/ Themen) herunter geladen werden. Sie umfasst neben den hier vorgestellten SPNV-Berechnungen auch - allerdings auf einem allgemeinen Niveau - Berechnungen zum ÖSPV. Zudem ist die methodische Vorgehensweise für die gesamten Berechnungen ausführlich beschrieben. Literatur Intraplan Consult GmbH (Hrsg.): Perspektive ÖPNV in Schleswig-Holstein: Verkehrsprognosen unter besonderer Berücksichtigung des demographischen Wandels. Abschlussbericht im Auftrag der LVS und des HVV. München, Mai 2008 Intraplan Consult GmbH (Hrsg.): Perspektive ÖPNV in Schleswig-Holstein: Verkehrsprognosen für unterschiedliche Angebotskonzepte des SPNV in Schleswig-Holstein. Bericht im Auftrag der LVS. München, Juni 2008 Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung; infas Institut für angewandte Sozialwissenschaft GmbH: Mobilität in Deutschland 2002 (MID 2002) - Kontinuierliche Erhebung zum Verkehrsverhalten. Endbericht im Forschungsprogramm Stadtverkehr des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (Projektnummer 70.0681/ 2001). Berlin/ Bonn, 2003 Fritsche, U.; Hochfeld, C.; Jenseit, W.; Matthes, F. C.; Rausch, L.; Schmied, M.; Stahl, H.; et al.: GEMIS 4.5 - Gesamt-Emissions-Modell Integrierter Systeme. Umwelt- und Kostenanalyse von Energie-, Transport- und Stoffsystemen. EDV-Modell. Darmstadt/ Berlin, 2008 (Modell kostenfrei abrufbar über www.oeko.de/ service/ gemis) Seebach, D. (Öko-Institut); Pehnt, M. (ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg); Irrek, W. (Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie); Seifried, D. (Büro Ö-Quadrat): Umweltnutzen von Ökostrom: Vorschlag zur Berücksichtigung in Klimaschutzkonzepten. Diskussionspapier. Freiburg/ Heidelberg/ Wuppertal, 2009 Öko-Institut; Institut für Verkehrsforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt: renewbility - Stoffstromanalyse nachhaltige Mobilität im Kontext erneuerbarer Energien bis 2030. Forschungsprojekt mit Förderung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Berlin, 2010 Gohlisch, G. (UBA): Fahr- und Verkehrsleistung sowie Emissionen des Verkehrs auf Basis der TREMOD-Version 4.17. Persönliche Mitteilungen vom 26. Januar 2009