Alternative Antriebe

Da das Schienennetz bereits überwiegend elektrifiziert ist (61% des Streckennetzes und 90% der Verkehrsleistung auf der Schiene [1]), betrifft die Umstellung auf alternative Antriebe primär den Auto- (Pkw und Lkw), Schiffs- und Flugverkehr. Im Pkw-Bereich sind seit Jahren starke politische Bemühungen zur Förderung der Elektromobilität zu beobachten. Neben der stetigen Verschärfung der Flottengrenzwerte für Pkw und Lkw auf EU-Ebene umfassen die Förderaktivitäten vor allem den Ausbau der Ladeinfrastruktur mit ausreichender Kapazität und in ausreichender Dichte (die langjährigen Kaufprämien für E-Autos wurden 2024 eingestellt). Die Zahl der öffentlichen Ladestationen nahm von 2017 bis 2023 von rund 9.000 auf über 90.000 zu, wie eine interaktive Abbildung der Bundesregierung zeigt. Daneben werden auch innovative Ladekonzepte wie beispielsweise induktives oder automatisiertes Laden erforscht. Seit 2019 ist ein deutlicher Anstieg bei der Anzahl der zugelassenen reinen Elektroautos in Deutschland festzustellen: Von 2022 bis 2023 hat sich deren Zahl von rund 600.000 auf über 1,3 Mio. mehr als verdoppelt [2]. Für 2024 wird jedoch mit einem Einbruch bei den Neuzulassungen gerechnet. Ihr Anteil am Pkw-Bestand liegt in Deutschland mit rund 2,1 % aber immer noch in einem sehr niedrigen Bereich [3]. Die deutsche Automobilindustrie, die bei den Verbrennerautos weltweit führend ist, ist durch die Umstellung auf E-Auto-Produktion aktuell einem starken Strukturwandel unterworfen und steht unter großem Konkurrenzdruck vor allem durch chinesische E-Auto-Hersteller, die zunehmend auf den deutschen Markt drängen. 2023 war China erstmals der größte Autoexporteur der Welt, was zum Teil auf den steigenden Absatz von Elektroautos zurückzuführen ist [4].

Auf kommunaler Ebene findet zudem eine Förderung nachhaltiger Mobilitätsformen statt. Diese Bemühungen werden gesellschaftspolitisch kontrovers diskutiert, u.a. weil damit eine wachsende Konkurrenz um Flächennutzung vor allem in dichter besiedelten Gebieten verbunden ist. Insgesamt steigt in Ballungsräumen die Vielfalt an Mobilitätsoptionen und es ist eine zunehmende Nachfrage nach nachhaltigen Mobilitätsangeboten bei urbanen Bevölkerungsgruppen zu beobachten. Diese äußert sich beispielsweise in einem weit überproportionalen Anstieg der mit dem Fahrrad zurückgelegten Wege und km [5], ein Trend, der v.a. in den in den großen Städten feststellbar ist und durch die zunehmende Reichweite von Pedelecs und E-Bikes zukünftig weiter unterstützt werden könnte.

Im Luft- und Schiffsverkehr sowie auch im Schwerlastverkehr ist die Umstellung auf alternative Antriebe weniger weit vorangeschritten als im Pkw-Bereich. Von den 3,94 Mio. in Deutschland zugelassenen Nutzfahrzeugen (Lkw und Sattelzugmaschinen) verfügen beispielsweise bislang 1,73 % über eine alternative Antriebsart [6]. Dies hat hauptsächlich damit zu tun, dass batterieelektrische Antriebe bislang für den Langstreckenbetrieb schwerer Fahrzeuge wenig geeignet sind. Abhilfe versprechen möglicherweise neue Batteriekonzepte, die derzeit entwickelt werden. Daneben werden neue Antriebskonzepte auf Basis klimaneutraler Kraftstoffe benötigt, die entweder aus Biomasse (B-Fuels) oder grünem Wasserstoff (E-Fuels) gewonnen werden. Ein Beispiel sind Wasserstoff-Lkw. Zu beobachten ist verkehrsträgerübergreifend eine verstärkte Entwicklung entsprechender Motoren- und Fahrzeugkonzepte, die jedoch meist erst als Prototypen verfügbar sind. Im Schifffahrtsbereich, der als besonders schwierig zu dekarbonisieren gilt, dominiert bei den alternativen Antrieben derzeit das zwar emissionsärmere, aber nach wie vor fossile Flüssigerdgas (LNG) (Datengrafik). Elektrische Antriebe dürften zukünftig vor allem in der Binnenschifffahrt Verbreitung finden. Um den Treibstoffbedarf von Hochseeschiffen zu senken, werden u.a. Windzusatzantriebe erforscht.

Die erforderliche Infrastruktur für Herstellung, Transport und Speicherung von Wasserstoff, der als Grundstoff für die Produktion von E-Fuels sowohl für die Dekarbonisierung der Luft- wie Schiffsverkehrs benötigt wird, steckt noch in den Kinderschuhen, wird jedoch mithilfe starker politischer Förderung sukzessive ausgebaut. Für die Herstellung von E-Fuels, für die neben Wasserstoff auch nachhaltig gewonnenes CO2 benötigt wird (z.B. über Direct Air Capture), wurden erste Pilotanlagen gebaut.

Der weitere Ausbau der Ladeinfrastrukturen trägt laut Einschätzung der befragten Expert/innen maßgeblich zu einer erhöhten Resilienz des Infrastruktursystems bei (Abb. 10a/b). Die zunehmende Elektrifizierung des Verkehrssystems führt aber auch zu einem stark steigenden Bedarf an erneuerbarer Energie und grünem Wasserstoff, was aufgrund der starken Sektorkonkurrenz zukünftig zu Knappheiten führen könnte. Zudem muss das Stromnetz an die erhöhten Anforderungen, die durch gleichzeitiges Laden vieler Elektroautos entstehen, angepasst werden – hier können digitale Lösungen und neue Ladekonzepte helfen. Mit dem Markthochlauf der Elektromobilität steigt außerdem der Bedarf an kritischen Rohstoffen und Schlüsselkomponenten wie Batterien und Halbleitern, deren Produktion von ausländischen Herstellern dominiert wird. Erwartet wird beispielsweise, dass der Markt für Lithium-Ionen-Batterien bis 2030 jährlich um 30 % zunimmt [7]. Diese Trends erhöhen zusammen mit den zunehmenden geoökonomischen Konflikten und Handelsrestriktionen, so die relativ einhellige Meinung der befragten Expert/innen, die Vulnerabilität des Infrastruktursystems maßgeblich (Datengrafik). Auch der zunehmende Fachkräftemangel, der sich als Entwicklungshemmnis bei der Umstellung auf Elektromobilität erweisen könnte, wird als relevanter Vulnerabilitätsfaktor eingeschätzt. Alleine in der Automobil- und Zulieferindustrie Baden-Württembergs mit ihren aktuell rund 250.000 Beschäftigten könnten laut Prognosen bis 2030 40.000 Fachkräfte fehlen [8].