Internationales Verkehrswesen (73) 4 | 2021 42 Rheinschifffahrt und Klimawandel Wechselwirkungen zwischen Klima-Ereignissen, Gütertransport und regionaler Wirtschaft Binnenschifffahrt, Klimaanpassung, Regionalwirtschaft, Wertschöpfungsketten, Lieferketten, Modellierung Im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts R2K-Klim+ werden u. a. die Auswirkungen von Klima-Ereignissen wie Hoch- und Niedrigwasser auf Güterverkehrsströme entlang des Rheins und in der Folge der regionalen Wirtschaft untersucht. Dabei werden sowohl das Angebot auf Seiten der Transporteure als auch die Nachfrage nach Verkehrsdienstleistungen auf Seiten der Wirtschaft berücksichtigt, um die Auswirkungen und Wechselwirkungen möglichst genau abzubilden. Dieser Beitrag stellt das Verfahren vor und diskutiert erste Zwischenergebnisse. Alexander Labinsky, Julia Dick, Lukas Eiserbeck, Oliver Lühr, Richard Simpson D er Klimawandel ist eine globale Herausforderung, sowohl für die Logistik als auch die gesamte Regionalwirtschaft; zukünftig sind weitere und immer stärker werdende Einschränkungen zu erwarten [1]. Neben dem vorbeugenden Klimaschutz wird zunehmend die Anpassung an diese Folgen eine immer größere Stellschraube im Umgang mit dem Klimawandel darstellen. Dazu gehören die Verringerung der Anfälligkeit für Störungen sowie der Exposition des Wirtschafts- und Transportsystems gegenüber Klimafolgen sowie die allgemeine Erhöhung der Systemkapazitäten. Spätestens die trockenen und sehr heißen Sommer in den Jahren 2018 und 2019 sowie die daraus resultierenden Niedrigwasserlagen am Rhein mit ihren enormen wirtschaftlichen Einbußen für die ansässigen Unternehmen haben die Anfälligkeit des Wirtschaftssystems entlang des Rheins einer breiten Öffentlichkeit bewusst gemacht. So vermeldete BASF, dass der durch das Niedrigwasser erzwungene Produktionsstopp allein für das Werk Ludwigshafen zu ca. 250 Mio. EUR Umsatzeinbußen im Geschäftsjahr 2018 geführt hat [2]. Bisher gibt es jedoch nur wenige gesamtvolkswirtschaftliche Untersuchungen zu Klimawandelkosten und -schäden durch lokale Klimaereignisse. Eine Operationalisierung der Folgekosten gestörter oder durch Klimafolgen massiv veränderter Supply Chains stellt somit einen Mehrwert für die Bewertung von volkswirtschaftlichen Kosten und Nutzen von Klimaereignissen und -anpassungsmaßnahmen und trägt zu einer faktenorientierten Diskussion bei. Die hier vorgestellte Methodik zur Quantifizierung von Klimafolgen setzt an diesem Punkt an und soll Entscheidungsträger befähigen, die Auswirkungen des Klimawandels auf die lokale Wirtschaft besser zu verstehen und mögliche Anpassungsmaßnahmen anhand des volkswirtschaftlichen Nutzens zu bewerten. Das Projekt R2K-Klim+ Das Forschungsprojekt R2K-Klim+ thematisiert die Auswirkungen des globalen Klimawandels sowie entsprechende Klimaanpassungsmaßnahmen auf regionaler und kommunaler Ebene. Das übergreifende Ziel Foto: Michael Gaida / pixabay LOGISTIK Binnenschifffahrt Internationales Verkehrswesen (73) 4 | 2021 43 Binnenschifffahrt LOGISTIK des Verbundvorhabens ist die Analyse klimawandelbezogener Einflüsse hinsichtlich ihrer ökologischen, ökonomischen und sozialen Aus- und Wechselwirkungen auf das Gesamtsystem. Die Ergebnisse werden entsprechend quantifiziert und einem Entscheidungsunterstützungssystem zugeführt, das regionalen und kommunalen Entscheidungsträgern als transparente und nachvollziehbare Handlungsgrundlage für Investitions- und Anpassungsentscheidungen dienen soll. Im Fokus dieser Investitionen soll dabei die Minderung der Vulnerabilität verschiedener Sektoren gegenüber dem Klimawandel liegen. In einem weiteren Schritt soll die Transferierbarkeit auf weitere Modellregionen sichergestellt werden. Regionen und Kommunen weisen unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich ihrer Betroffenheit und ihrer Resilienz gegenüber klimatologischen Veränderungen auf und müssen im zentral-dezentralen Verbundsystem der Gebietskörperschaften singulär Entscheidungen bezüglich Anpassungen an diese Auswirkungen treffen. Lokale Extremwetterereignisse wie Starkniederschlagsereignisse oder Hitzeinseln in Städten müssen ebenso berücksichtigt werden wie Ereignisse, die großräumige Wirkungen entfalten: So betreffen bspw. Hoch- und Niedrigwasser an Flüssen nicht nur eine Region, sondern häufig das gesamte Flusseinzugsgebiet. Eine fundierte Entscheidungsgrundlage liegt auf regionaler und kommunaler Ebene jedoch meist nicht vor. R2K-Klim+ behandelt in diesem Zusammenhang zwei Betrachtungsebenen: eine Makroebene mit dem gesamten Rheineinzugsgebiet als Raumeinheit (siehe Bild 1) sowie eine Mikroebene mit der Stadt Duisburg. In R2K-Klim+ wird für die Stadt Duisburg ein Konzept erarbeitet, in dem mit Hilfe von Klimaprojektionen mögliche Zukunftsbilder erstellt und die Einflüsse der regionalen und überregionalen Auswirkungen der Klimawandelfolgen dargelegt werden. Hierbei werden Vulnerabilitätsanalysen für ausgewählte Faktoren durchgeführt. Im Folgenden wird speziell auf den Teilaspekt des Binnenschiffverkehrs bei Niedrig- und Hochwasser auf der Makroebene eingegangen. Erste Ergebnisse des Gesamtprojekts werden Mitte 2023 der Öffentlichkeit vorgestellt, während aktuelle Projektfortschritte auch über die Projektwebsite [3] geteilt werden. Die Bewertung und Quantifizierung von Klimaeffekten im Verkehrssystem und der regionalen Wirtschaft Die Prognos AG verfügt über eine seit Jahren gewachsene Modelllandschaft in den Bereichen Wirtschaft, Energie und Verkehr. Zwar sind die verschiedenen Modelle prinzipiell miteinander verknüpft, allerdings gab es bisher keine direkte Schnittstelle zwischen dem regionalökonomischen Modell REGINA und den Verkehrsmodellen der Prognos. Für die vorliegende Fragestellung muss daher eine neue Schnittstelle entworfen werden, bei der die Interaktionen zwischen dem regionalökonomischen Input/ Output-Tabellen der Volkswirtschaftlichen Gesamtrechnung für 63 Wirtschaftszweige, die REGINA entnommen werden können, mit dem Güterverkehr im Beobachtungsraum verknüpft werden können. Da die regionale Wirtschaft einerseits die Struktur des Güterverkehrs in der Region mitprägt, gleichzeitig aber von Störungen im Transportsystem durch z. B. Lieferausfälle betroffen ist, muss ein mehrstufiges iteratives Verfahren angewendet werden, um die Wechselwirkungen zwischen den beiden Systemen vollumfänglich abzubilden (siehe Bild 2). Daher wird zuerst ein Basisszenario gerechnet, das die Zusammenhänge im Status Quo abbildet. Dabei wird davon ausgegangen, dass die in einem gegebenen Jahr beobachteten Wirtschaftsaktivitäten auf Branchenebene in direktem Zusammenhang mit dem beobachteten Wirtschaftsverkehr, der in der Region startet oder endet, stehen. REGINA als regionalisiertes Input/ Output- Modell liefert dabei die Beziehungen zwischen den einzelnen Branchen: Welche Branche liefert an welche andere Branche bzw. wird von welcher Branche beliefert? Auf der anderen Seite kann mithilfe von Umlegungen der Verkehrsverflechtungsprognose 2030 [4] bestimmt werden, welche Güterströme in einer Region angefallen sind. Durch die Anwendung eines in-house entwickelten Transportkostenmodells der Bild 1: Die im Rahmen des Projekts R2K-Klim+ betrachtete Makroebene Eigene Darstellung, Kartengrundlage: Openstreetmap © Prognos 2021 Bild 2: Verknüpfung von regionalökonomischen und verkehrlichen Wechselwirkungen in einem mehrstufigen iterativen Verfahren Eigene Darstellung © Prognos 2021 Internationales Verkehrswesen (73) 4 | 2021 44 LOGISTIK Binnenschifffahrt Prognos AG können die Kosten für diese Güterströme zudem monetarisiert werden und technologische Änderungen im Transportsystem (z. B. Gefäßgrößen, Antriebstechnologie, Automatisierung) mit abgebildet werden. Für diese Abbildung des Status Quo bestehen allerdings zwei Herausforderungen, die im Rahmen des Projekts gelöst werden müssen. Zum einen kann zwar zwischen der- Klassifikation der Wirtschaftszweige (WZ2008) [5] und der Gütergruppenklassifizierung nach NST-2007 [6] auf der Produktionsseite anhand der Produktionsstatistik GP2009 [7] relativ eindeutig umgeschlüsselt werden, auf der Empfängerseite ist die Beziehung jedoch weniger eindeutig. So kann heutzutage eine Vielzahl an Branchen Empfänger von Chemie-Produkten sein, z. B. in Form von Kunststoff-Büroartikeln, die nicht ursächlich mit den eigentlichen Produkten in Zusammenhang stehen. Zum anderen besteht eine Herausforderung darin, dass die Input/ Output-Berechnungen in REGINA in Euro erfolgen, während Güterverkehrsströme in der Regel in Tonnen oder Tonnenkilometer beschrieben werden. Auch hier muss eine Umrechnung erfolgen, da Güter einerseits unterschiedliche Wertdichten haben (eine Tonne Kies kostet im Einkauf weniger als eine Tonne Laptops) und andererseits Dienstleistungen aus den Branchenverknüpfungen herausgerechnet werden müssen, da diese in der Regel nicht in Güterverkehr resultieren. Aus diesem Grund soll ein Wertdichtenansatz verfolgt werden, bei dem das Transportgewicht sich in Abhängigkeit vom Wert der Waren entwickelt. Dieser Ansatz wurde bereits in der Vergangenheit erfolgreich für die Abschätzung von Transportaufkommen zwischen Ostasien und Europa angewendet [8].Ist das Basisszenario formuliert, berechnet und validiert, wird das so beschriebene System durch neue Inputdaten wie z. B. Klimadaten geschockt. In diesem konkreten Fall handelt es sich dabei um tagesscharfe Pegelstände des Rheins, die durch das Bundesamt für Gewässerkunde mithilfe des hydraulischen Modells SOBEK/ FLYS für verschiedene Klimaszenarien berechnet werden. Die Pegelstände haben dabei eine große Auswirkung auf den Betrieb der Binnenschifffahrt (siehe Bild 3). Die sich durch diese neuen Inputdaten ergebenden Auswirkungen auf Transportströme und -kosten werden im Verkehrs- Auswirkungsmodul VERA berechnet und anschließend erneut in REGINA eingespeist. Konkret werden die sich durch die Elastizitäten für Preise und Lieferfenster ergebenden Verlagerungen auf andere Verkehrsträger berechnet, die sich wiederum auf Lieferzeiten und Transportkosten auswirken und somit in die regionale Wirtschaft ausstrahlen. Dabei wird im ersten Schritt davon ausgegangen, dass Verlagerungen vom Binnenschiff hin zu anderen Verkehrsträgern prinzipiell von diesen aufgefangen werden können. In Zukunft sollen auch die Kapazitäten dieser Verkehrsträger mitberücksichtigt werden, um potenzielle choking points, an denen der gesamte Wirtschaftskreislauf zusammenzubrechen droht, identifizieren zu können. Zudem wird vereinfachend unterstellt, dass sich sowohl die Güterverkehrsbeziehungen als auch die Wirtschaft im Sinne eines kontrafaktischen Szenarios in der zeitlichen Prognose nicht weiterentwickeln, um die Effekte, die sich aus den klimatischen Veränderungen ergeben, isoliert betrachten zu können. Eisenerztransporte nach Duisburg - eine erste Demonstration des Ansatzes Um die Umsetzung der Schnittstelle und die bestehenden Herausforderungen an einem konkreten Beispiel zu demonstrieren, wird im Folgenden exemplarisch das Beispiel des Eisenerztransports auf dem Rhein in die Stadt Duisburg vor dem Hintergrund des Niedrigwasserereignisses auf dem Rhein im Jahr 2018 behandelt. Dieser Testfall bietet sich aus zwei Gründen an: Zum einen zeigt die Berechnung mit REGINA, dass die Branche Metallerzeugung und -bearbeitung im Jahr 2016 mit einem Produktionswert von 10,8 Mrd. EUR für 30 % der gesamten produzierten Güter und Dienstleistungen der Stadt Duisburg verantwortlich war. Zum anderen ist die Nachfrage nach Eisenerz durch wenige Großabnehmer geprägt, die in der Regel regelmäßig große Mengen abnehmen und nur bedingt auf andere Verkehrsträger ausweichen können. Dies zeigt sich auch in den bis 2018 sehr stabilen Mengen, die auf dem Rhein transportiert wurden (siehe Bild 3: Schematische Darstellung des Zusammenhangs von Flusshydraulik und Binnenschiffverkehr Eigene Darstellung Bild 4: Eisenerztransport auf dem Rhein in Millionen Tonnen Quelle: [9] Bild 5: Beispielrechnung für den Transport von 10.000 t Eisenerz über 100 km im Jahr 2018 Eigene Berechnungen Prognos basierend auf [10, 11, 12] Internationales Verkehrswesen (73) 4 | 2021 45 Binnenschifffahrt LOGISTIK Bild-4). Somit sind die Zusammenhänge weniger komplex als in anderen Branchen und Gütergruppen. Eine Analyse des Niedrigwasserereignisses 2018 der Zentralkommission für Rheinschifffahrt ergab für die Zeit des Niedrigwassers um ein Drittel erhöhte Frachtraten (v. a. durch Niedrigwasserzuschläge), einen Rückgang des Eisenerztransports per Binnenschiff um -22 % sowie einen Beladungsrückgang der fahrenden Schiffe um 40 % [10]. Zusammen mit durch den Bundesverband der Deutschen Binnenschifffahrt [11] und dem Bundesamt für Güterverkehr [12] bereitgestellten Daten kann zudem geschlossen werden, dass die durchschnittliche Tragfähigkeit eines Binnenschiffs für den Trockenmassengütertransport in etwa 1.350 t betrug und nur ca. 10 % der durch das Niedrigwasser verlorenen Mengen auf den Schienengüterverkehr ausweichen konnten. Daraus ergeben sich für einen fiktiven Transportfall von 10.000 t Eisenerz über 100 km entlang des Rheins bei einer vereinfachenden Annahme derselben Transportstrecke auf der Schiene die in Bild 5 dargestellten Auswirkungen. Auf den ersten Blick scheinen die sich ergebenden Veränderungen moderat: Die Gesamtmehrkosten für den Transport steigen um 7,5 % oder 2.146 EUR bei einem Mehraufwand von zwei Binnenschifffahrten. Diese repräsentieren allerdings einen Anstieg der Verkehrsleistung um 25 %. Zudem entsteht ein Lieferausfall von 19,8 %, der nicht durch andere Verkehrsträger aufgefangen wird und entweder zu Produktionsverzögerungen oder gar -ausfällen führen kann. Rechnet man daher die Transportkosten auf die transportierten Tonnen um, so zeigt sich ein Kostenanstieg von 33,6 %, also mehr als einem Drittel. Zudem sinken die Einnahmen pro Binnenschifffahrt um 16,8 %. Die im Markt zu beobachtenden Niedrigwasserzuschläge, die zu den höheren Transportkosten führen, sind also keineswegs als opportunistisches surge pricing, sondern als notwendiger Hebel zur Verlustminimierung bei den Transportdienstleistern zu verstehen. So zeigen sich bereits in diesem simplen Beispiel, wie komplex die Auswirkungen auf den Transportsektor und die damit verbundenen Branchen selbst bei einem relativ überschaubaren und in den Folgen klar umreißbaren Klimaeffekt wie einer Niedrigwasserphase auf dem Rhein sein können. Überträgt man diese Erkenntnisse nun auf die Stadt Duisburg, ergibt sich hier das folgende Bild: Nach der Berechnung der regionalen Input/ Output-Tabelle der Stadt in REGINA werden etwa 41 % des Produktionswertes der Metallerzeugung und -bearbeitung aus anderen Regionen Deutschlands sowie dem Ausland in die Zielregion importiert. Basierend auf der Importstruktur Gesamtdeutschlands (im Verlaufe des Projekts wird diese als Teil der Modellierung mit REGINA auch für die Stadt Duisburg regionalisiert werden) ergäbe sich ein Anteil von Erzen und Roheisen, die per Binnenschiff geliefert werden, an den Gesamt- Importen von 35,2 %. Geht der Produktionswert dieser Importe wie eben gezeigt um 19,8 % zurück, so entspricht dies einem Gesamt-Importeinbruch der Branche von 7 %, was zu einem monetären Einbruch des Produktionswertes der Branche Metallerzeugung und -bearbeitung von 2,8 % führt. Dabei sind Folgeeffekte sowie sich ggf. durch Produktionseinschränkungen ergebende indirekte Folgen (z. B. geringere Nachfrage nach Kohle oder Dienstleistungen von Dritten) noch nicht mitberücksichtigt. Ausblick: Was sind die nächsten Schritte? Im weiteren Verlauf des Projekts wird die hier beschriebene Schnittstelle weiter erprobt werden, um erste Ergebnisse für die Gesamtwirtschaft in Duisburg und dem Rheineinzugsgebiet zu generieren. Zudem wird die Schnittstelle verwendet werden, um Klimaanpassungsmaßnahmen auf ihre gesamtwirtschaftliche Wirkung zu untersuchen. Dabei wird untersucht, inwiefern eine Maßnahme den Rückgang der Anzahl schiffbarer Tage in einem Klimaszenario verhindert, um ihr einen volkswirtschaftlichen Nutzen zuweisen zu können, der idealerweise höher ist als die Kosten der Maßnahme. Wenn also z. B. eine Maßnahme 30 Mio. EUR kosten würde, sollte sie im mindestens gleichen Umfang volkswirtschaftliche Schäden durch Klimafolgen ausgleichen, wobei sowohl direkte als auch indirekte Effekte auf Güterströme und Wirtschaft in der Region mitberücksichtigt werden. ■ QUELLEN [1] IPCC (2021): Climate Change 2021 - The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. www.ipcc.ch/ report/ ar6/ wg1/ #SPM (Abgerufen am 22.09.2021). [2] Bundesanstalt für Gewässerkunde (2019): Das Niedrigwasser 2018. www.bafg.de/ DE/ 05_Wissen/ 04_Pub/ 04_Buecher/ niedrigwasser_2018_dokument.pdf (Abgerufen am 22.09.2021). [3] https: / / r2k-klim.net/ [4] Intraplan / BVU (2014): Verkehrsverflechtungsprognose 2030 - Zusammenfassung der Ergebnisse. www.bmvi.de/ SharedDocs/ DE/ Anlage/ G/ verkehrsverflechtungsprognose-2030-schlussberichtlos-3.pdf (Abgerufen am 22.09.2021). [5] Destatis (2008): Klassifikation der Wirtschaftszweige. www.destat i s . d e / s t a t i c / D E / d o k u m e n t e / k l a s s i f i k a t i o n wz-2008-3100100089004.pdf (Abgerufen am 22.09.2021). [6] Destatis (2008): NST-2007 - Einheitliches Güterverzeichnis für die Verkehrsstatistik. www.destatis.de/ DE/ Themen/ Branchen-Unternehmen/ Transport-Verkehr/ Gueterverkehr/ Tabellen/ nsz-2007.pdf (Abgerufen am 22.09.2021). [7] Destatis (2008): Güterverzeichnis für Produktionsstatistiken - 2009. www.destatis.de/ DE/ Methoden/ Klassifikationen/ Gueter-Wirts c h a f t s k l a s s i f i k a t i o n e n / D o w n l o a d s / g u e t e r v e r z e i c h nis-3200201099004.pdf (Abgerufen am 22.09.2021). [8] Prognos AG (2016): Up-date of the traffic forecasts for the broad gauge railway line between Košice and Vienna. [9] Zentralkommission für die Rheinschifffahrt (2020): Jahresbericht 2020 - Europäische Binnenschifffahrt - Marktbeobachtung. https: / / inland-navigation-market.org/ wp-content/ uploads/ 2020/ 09/ CCNR_annual_report_DE_2020_BD.pdf (Abgerufen am 22.09.2021). [10] Zentralkommission für die Rheinschifffahrt (2019): Market Insight - Europäische Binnenschifffahrt. www.ccr-zkr.org/ files/ documents/ om/ om19_I_de.pdf (Abgerufen am 22.09.2021). [11] Bundesverband der Deutschen Binnenschifffahrt (2019): Daten & Fakten 2018/ 2019. www.binnenschiff.de/ wp-content/ uploads/ 2019/ 11/ 191125-Daten-Fakten_2018-19_final.pdf (Abgerufen am 22.09.2021). [12] Bundesamt für Güterverkehr (2019): Marktbeobachtung Güterverkehr. Jahresbericht 2018. www.bag.bund.de/ SharedDocs/ Downloads/ DE/ Marktbeobachtung/ Jahresberichte/ Jahr_2018.pdf; jsessio nid=3CB9A4DC082E4EDEE3CDFA4CBD459541.live11291 (Abgerufen am 22.09.2021). Julia Dick Beraterin Mobilität & Transport, Prognos AG, Düsseldorf julia.dick@prognos.com Lukas Eiserbeck Berater Umwelt-, Kreislaufwirtschaft und Klimawandel, Prognos AG, Düsseldorf lukas.eiserbeck@prognos.com Alexander Labinsky Projektleiter Mobilität & Transport, Prognos AG, Düsseldorf alexander.labinsky@prognos.com Oliver Lühr Bereichsleiter Umwelt-, Kreislaufwirtschaft und Klimawandel, Prognos AG, Düsseldorf oliver.luehr@prognos.com Richard Simpson Analyst Umwelt-, Kreislaufwirtschaft und Klimawandel, Prognos AG, Düsseldorf richard.simpson@prognos.com