Internationales Verkehrswesen (71) 3 | 2019 38 LOGISTIK Wissenschaft Mit Hochgeschwindigkeit auf der Seidenstraße Ergebnisse einer Potenzialanalyse des Transportkorridors Shanghai - Duisburg Schienengüterverkehr, Hochgeschwindigkeit, Modal Split, Belt and Road Der Schienengüterverkehr zwischen Asien und Europa gewinnt durch den rapiden Ausbau chinesischer Wirtschaftswege immer mehr an Relevanz. Der steigende Bedarf am Transport hochwertiger und eilbedürftiger Güter kann Potenzial für eine deutliche Erhöhung der Transportgeschwindigkeit auf dem Schienenweg bedeuten. Dieser Beitrag vergleicht konventionelle Verkehrsträger mit dem Hochgeschwindigkeits-Schienengüterverkehr auf dem Transportkorridor Shanghai - Duisburg und liefert eine Abschätzung des zu erwartenden Modal Splits unter gegebenen Rahmenbedingungen. Marlin Arnz, Mathias Böhm, Jens Weibezahn I m Rahmen der „Belt and Road Initiative“ vernetzt China seine Wirtschaftswege aktiv mit der restlichen Welt, insbesondere mit dem europäischen Wirtschaftsraum. Dies geschieht einerseits durch den Ausbau von Seewegen und Hafenanlagen, andererseits durch den Bau von Schienenwegen auf den Routen- der „alten Seidenstraße“. Bis 2019 hat China über 1.000-Mrd. USD an Krediten und Investitionen für Infrastrukturprojekte anderer Länder zugesagt und Schätzungen zufolge ebenso viel für den Aufbau eines nationalen Hochgeschwindigkeits-Schienennetzes und verwandten Projekten [1, 2]. So bietet der Schienengüterverkehr (SGV) auf der inzwischen vollständig elektrifizierten Strecke nun eine wirtschaftliche Alternative zur Schiff- und Luftfahrt. Nachdem im Jahr 2008 der erste Güterzug aus China in Europa einrollte, waren es 2017 bereits 3.700 Züge. Bis 2020 will allein DB Cargo seine jährliche Transportkapazität von 80.000 im Jahr 2018 auf 100.000 Standardcontainer (TEU) steigern, während in Gesamteuropa ca. 5.000 Güterzüge aus China erwartet werden [2, 3]. Doch die Globalisierungsinitiative stößt auch auf internationale Kritik: Weniger wirtschaftsstarke Nationen werden mit Megaprojekten in Kreditfallen gelockt, es mangelt an Transparenz in der Projektvergabe und generell wird die aggressive Expansionspolitik Chinas skeptisch aufgenommen [1]. In der Vergangenheit wurden insbesondere eilbedürftige und sehr hochwertige Güter mit dem Flugzeug transportiert, fast alle anderen Güterkategorien über den Seeweg. Im Jahr 2007 wurden nach Gewicht bemessen 1,5 % des gesamten Güteraufkommens mittels Luftfracht transportiert, was 25 % des Gütervolumens nach Wert bemessen entspricht [4]. Der SGV liegt sowohl bei den Transportkosten als auch bei der -dauer jeweils zwischen den Modi Flugzeug und Schiff (siehe Tabelle 1), wodurch sich die Schiene als Transportweg für hochwertige und weniger eilbedürftige Güter anbietet. Auch ermöglicht der SGV eine Absicherung der Logistikkette aus strategischer Perspektive im Falle von Engpässen auf anderen Routen. Neben diesen marktbezogenen Aspekten spielen zukünftig die spezifischen Treibhausgasemissionen eine zunehmend wichtigere Rolle. Fliegen ist die energieintensivste Transportmöglichkeit, während das Rad- Schiene-System wesentlich effizienter ist und der Zug somit - abhängig von der Antriebsart - deutlich weniger Treibhausgase emittiert. Der SGV benötigt laut Umweltbundesamt durchschnittlich 0,3 Megajoule (MJ) pro Tonnenkilometer (tkm), während die Luftfracht einen Energiebedarf von etwa 9,8 MJ/ tkm aufweist [7]. Für hohe Verkehrsleistungen ist die Elektrifizierung der Eisenbahntrasse ökonomisch und ökologisch vorzuziehen, die spezifischen Emissionen sind in diesem Fall vom jeweiligen Strommix abhängig. Um interkontinental perspektivisch kohlenstoffneutralen Güterverkehr zu ermöglichen, müssen auch eilbedürftige Güter von der Luft auf energieeffizientere Modi verlagert werden können. Der Hochgeschwindigkeits-Schienengüterverkehr (HSGV) könnte dies in der Zukunft bieten. Die Verkehrsträger im multimodalen Vergleich Die Untersuchung der Transportrelation Shanghai - Duisburg auf der „neuen Seidenstraße“ ist besonders in- Transportkosten [EUR] Transportzeit [Tage] Schiff 1.500 - 2.500 25 - 35 Eisenbahn 6.000 - 7.500 14 - 18 Flugzeug 45.000 - 50.000 3 - 7 Tabelle 1: Zeiten und Kosten für den Transport von 15 t Ladung zwischen Shanghai und Duisburg per See-, Bahn- und Luftfracht [2, 5, 6] Internationales Verkehrswesen (71) 3 | 2019 39 Wissenschaft LOGISTIK teressant, weil sie ein wichtiges chinesisches Wirtschaftszentrum mit einem zentralen Knotenpunkt im größten Wirtschaftsraum der Welt - Europa - verbindet. Duisburg besitzt neben einem großen Frachtflughafen und Güterbahnhof den größten Binnen-Güterhafen der Welt, welcher auf kurzer Distanz über den Rhein mit Europas größtem Seehafen - Rotterdam - verbunden ist. Die in diesem Beitrag betrachteten Güter besitzen ein spezifisches Gewicht von 350 kg pro m 3 und einen Zeitwert 1 (engl. Value of Time - VoT) von 2 bis 4 EUR pro Tonne und Stunde Transportzeit. Dies können Elektrogeräte, Autoteile oder französischer Wein sein, wobei als kleinste Transporteinheit hier die Europool-Palette angenommen wird. Zwar fahren momentan rund 50 % der Züge ostwärts leer, und auch das Seeschiff ist auf der Rückreise nach China nicht ausgelastet, doch wird zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse im Folgenden die volle Auslastung aller Verkehrsträger angenommen. Die Schiffsroute führt über 20.000 km durch den Suez-Kanal, Gibraltar, Rotterdam und schließlich den Rhein entlang, während der Frachtflieger 8.200 km Luftlinie direkt fliegt. Der Zug nutzt die Mittelroute und gelangt über das chinesische Hochgeschwindigkeits- Schienennetz (4.700 km) an die Grenze zu Kasachstan, wo auf eine Spurweite von 1.520 mm umgeladen, bzw. umgespurt werden muss. Von dort aus geht es über die Neubautrassen durch Kasachstan (2.300 km), Russland (2.600 km) und Weißrussland (600 km), an dessen Westgrenze wieder auf 1.435 mm umgeladen oder umgespurt werden muss. Die restliche Strecke durch Polen und Deutschland macht zwar nur 10 % der Gesamtstrecke aus (1.300 km), benötigt aber aufgrund organisatorischer und operativer Hürden heute noch etwa 50 % der gesamten Transportzeit [8] (Bild 1). Die CO 2 eq-Intensität des Bahn-Strommix wird länderspezifisch entlang der Strecke mit zwei Annahmen modelliert: Basierend auf Daten von 2013 liegt sie durchschnittlich bei etwa 1.000 gCO 2 eq/ kWh [9]. Mittelfristig könnte sie auf 400 gCO 2 eq/ kWh reduziert werden. Langfristig kann der Bahnstrom weltweit zu 100 % aus erneuerbaren Quellen gewonnen werden (in Deutschland bis 2038 [10]). Das für die Potenzialanalyse angesetzte Seeschiff hat eine Ladekapazität von 10.000 TEU und eine Länge von 366 m. In Rotterdam werden die Container auf Binnenschiffe der Jowi-Klasse mit 450 TEU Ladekapazität verladen. Die Luftfracht wird mit einer Boeing 747-400F, einem der größten Langstrecken-Frachtflieger (313 Europool-Paletten Ladekapazität), transportiert. Konventioneller SGV wird hier mit einem Güterzug bestehend aus einer Lokomotive und 35 Containerwagen modelliert, was eine Ladekapazität von 1.470 Europool-Paletten bedeutet. Die Lokomotive wird elektrisch betrieben Bild 1: Untersuchte Transportrouten von Shanghai nach Duisburg (grün: Seeweg [20.000 km], orange: Flugroute [8.200 km], violett: Schienenweg [11.500 km]) Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Routendaten von ecotransit.org HSGV SGV konv. Boeing 747-400F Seeschiff Fahrzeugkosten [EUR/ km] 5,43 1,15 4,85 11,12 Treibstoffkosten* [EUR/ MWh] 65,7 65,7 46,5 32,8 Trassenpreise* [EUR/ km] 4,57 4,01 - - Personalkosten [EUR/ h] 8 29 195 750 Wartungskosten [EUR/ km] 2,0 1,4 1,0 21,4 Ver-/ Umladekosten* [TEUR] 10,3 16,0 12,0 2837 * länderspezifisch modelliert Tabelle 2: Szenario spezifische, gemittelte Kosten der modellierten Transportkorridore Internationales Verkehrswesen (71) 3 | 2019 40 LOGISTIK Wissenschaft und beschleunigt den Zug auf durchschnittlich 80 km/ h [8]. Der Hochgeschwindigkeitszug orientiert sich technisch an den neuesten Modellen für den Personenverkehr (elektrischer Antrieb, geringer Luft- und Rollwiderstand) mit einem Transportvermögen von 900 Europool-Paletten. Er kann auf Geschwindigkeiten von bis zu 350 km/ h beschleunigen, fährt autonom (über remote- Arbeitsplatz) und ist für die automatische Umspurung ausgestattet. Tabelle 2 stellt die für dieses Szenario genutzten spezifischen Kosten gemittelt über die jeweilige Transportroute und angepasst an das modellierte Gütersegment dar. Der Energiebedarf wird zweidimensional linear in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Zuladung modelliert. Die vier Transporttechnologien werden auf den jeweiligen Stecken in einem hochauflösenden Modell simuliert und hinsichtlich der Zielgrößen Kosten und Zeit bewertet. Emissionen werden berechnet, aber nicht eingepreist, da (bis jetzt) keine interkontinental gültigen Bewertungsmechanismen anwendbar sind. Mithilfe des VoT können die Transportzeiten monetarisiert werden, wodurch mit dem integrierten Logit-Modell der Modal Split abgeschätzt werden kann. Ergebnisse der Potenzialanalyse Bild 2 und Tabelle 3 stellen die Ergebnisse der Simulation dar, wobei die Werte szenariospezifisch und daher nicht allgemeingültig sind. Kosten und Zeiten beziehen sich auf die Transporttechnologien; sie enthalten keine Geschäftsführungskosten, Zeiten für das Kommissionieren von Waren, Grenzkontrollen, Subventionen oder ähnliches. Dadurch unterscheiden sich die Ergebnisse zwar von den Referenzwerten in Tabelle 1, verdeutlichen aber die Position des konventionellen SGV und HSGV zwischen Luft- und Seefracht. Der HSGV ist schneller, teurer und durch geringere Ladekapazität auch umweltbelastender als der konventionelle SGV. Mit einem besseren Strommix (dunkelgrauer Balken) können mittelfristig jedoch beide umweltfreundlicher als das Seeschiff werden. Auch mit schlechtem Strommix (hellgrauer Balken) schneidet die Schiene relativ gut ab und benötigt nur etwa ein Viertel bzw. ein Zehntel der Transportzeit des Containerschiffs. Der HSGV ist dabei etwa halb so teuer und wesentlich umweltfreundlicher als das Flugzeug bei einer minimalen Transportzeit von zweieinhalb Tagen. Die größten Kostenpositionen des innovativen Zugkonzepts sind fixe Anschaffungskosten und Trassenpreise, wobei letztere politisch beeinflusst werden können. Beispielsweise gewährt China im Rahmen der „Belt and Road Initiative“ momentan finanzielle Unterstützung von 1.000 bis 7.000 EUR pro Container auf der Schiene [2, 8]. Bild 3 zeigt die mögliche Verteilung der Verkehrsträger mit und ohne SGV. Selbst wenn das Seeschiff beim Gesamtgüteraufkommen auch in Zukunft weiterhin dominieren wird, schneidet es aufgrund der Zeitsensitivität des hier modellierten Gütersegments verhältnismäßig schlecht ab. Der konventionelle SGV, welcher immer weniger Transportzeit benötigt, nimmt besonders dem Flugverkehr Transportvolumen ab und zeigt ein großes Potenzial für diesen Markt. Zudem besteht relativ großes Potenzial für eine Transportoption zwischen konventionellem SGV und Flugverkehr, was am Modal Split nach Einführung des HSGV erkennbar ist. Die Simulation des noch höherwertigen und eilbedürftigeren Gütersegments mit einem VoT von 4 EUR pro Stunde und Tonne begünstigt die schnellen Transportoptionen HSGV und Luftfracht gegenüber den anderen, verändert die Verkehrsträgerverteilung jedoch nicht signifikant. Mit der Verlagerung des Transports hochwertiger Güter vom Flugzeug auf die Eisenbahn können in Zukunft signifikante Einsparungen von CO 2 eq-Emissionen ermöglicht werden. Momentan scheitert ein deutlich höherer Anteil des SGVs am Modal Split noch an organisatorischen und operativen Hürden, doch könnte er - sowohl konventionell als auch mit Hochgeschwindigkeit - in Zukunft eine bedeutende Rolle im Transport hoch- Bild 2: Spezifische Kosten und Emissionen (hellgrau: Strommix 2013; dunkelgrau: Strommix mittelfristig) Alle Grafiken: Autoren HSGV SGV konv. Boeing 747-400F Seeschiff Transportzeit [Tage] 2,5 7 0,5 29 Durchschnittsgeschwindigkeit [km/ h] 202 68 933 29 Tabelle 3: Simulationsergebnisse der Transportzeit ohne organisatorische Hürden und Kommissionierung der Waren Bild 3: Simulationsergebnisse des Modal Splits für den Transport hochwertiger und eilbedürftiger Güter Internationales Verkehrswesen (71) 3 | 2019 41 Wissenschaft LOGISTIK wertiger Güter zwischen dem Fernen Osten und Europa spielen. ■ 1 Der Zeitwert beschreibt die Opportunitätskosten der Versenderin, d. h. den Betrag, den sie bereit wäre zu bezahlen, um diese Zeit einzusparen oder als Kompensation für eine entsprechende Verspätung zu akzeptieren. LITERATUR [1] C. Wanner, „Globalisierung mit chinesischen Zügen,“ DVZ, 7 Mai 2019 [2] C. Hinne, „Bahntransport China-Europa: Entwicklung, Qualität und Umweltbilanz,“ DB Cargo Eurasia, 2019 [3] Verkehrsrundschau, „Seidenstrasse: Güterzugverkehr aus China wächst rasant,“ Verkehrsrundschau, 17 Juni 2019. [Online]. Available: https: / / www.verkehrsrundschau.de/ nachrichten/ seidenstrasse-gueterzugverkehr-aus-china-waechst-rasant-2415921.html. [Zugriff am 19 Juni 2019] [4] J. Hillmann, „The Rise of China-Europe Railways,“ 6 März 2018. [Online]. Available: https: / / www.csis.org/ analysis/ rise-china-europe-railways. [Zugriff am 4 Juni 2019] [5] Kühne+Nagel, „Asien Express,“ 2015. [Online]. Available: https: / / de.kuehne-nagel.com/ fileadmin/ country_page_structure/ WE/ Germany/ 03_Seefracht/ 02_Dokumente/ 2015_ Flyer_Bahnverkehre_Europa_Asien.pdf. [Zugriff am 9 Juli 2019] [6] D. Fockenbrock, „Sonderzug nach Chongqing,“ Handelsblatt, p. 27, 8 Oktober 2018 [7] Umweltbundesamt, „Endenergieverbrauch und Energieeffizienz des Verkehrs,“ 29 Mai 2019. [Online]. Available: https: / / www.umweltbundesamt.de/ daten/ verkehr/ endenergieverbrauch-energieeffizienz-des-verkehrs. [Zugriff am 1 Juli 2019] [8] C. Wüst, „Die neue Seidenstraße,“ Der Spiegel, pp. 106-107, 23 Juni 2018 [9] Institut für Energie- und Umweltforschung (ifeu); Infras; Ingenieursgesellschaft für Verkehrswesen (IVE), „Ecological Transport Information Tool for Worldwide Transports - Methodology and Data Update 2018,“ EcoTransIT World Initiative (EWI), Bern, Hannover, Heidelberg, 2018 [10] Deutsche Bahn, „Deutsche Bahn konzentriert sich voll und ganz auf eine starke Schiene,“ Deutsche Bahn AG, 19 Juni 2019. [Online]. Available: https: / / www.deutschebahn.com/ de/ presse/ pressestart_zentrales_uebersicht/ Deutsche-Bahn-konzentriert-sich-voll-undganz-auf-eine-starke-Schiene-4196884. [Zugriff am 19 Juni 2019] Mathias Böhm, Dipl.-Ing. Wissenschaftlicher Mitarbeiter, DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte, Forschungsfeld Technologiebewertung und Systemanalyse, Berlin mathias.boehm@dlr.de Jens Weibezahn Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Fachgebiet Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik (WIP), Technische Universität Berlin jew@wip.tu-berlin.de Marlin Arnz, M. Sc. Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Fachgebiet Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik (WIP), Technische Universität Berlin maa@wip.tu-berlin.de WISSEN FÜR DIE STADT VON MORGEN www.transforming-cities.de/ das-fachmagazin www.transforming-cities.de/ magazin-abonnieren Digitalisierung versus Lebensqualität Big Data | Green Digital Charter | Kritische Infrastrukturen | Privatheit | Sharing-Systeme 1 · 2016 Was macht Städte smart? URBANE SYSTEME IM WANDEL. 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