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Grundwissen

Mobilität

Hinweis: Die Informationen in diesem Artikel wurden von Dr. Walter Bube zusammengestellt.

Verschiedene Verkehrsträger; Quelle: Bundesregierung

Wir sind alle mobil und wollen es auch weiter bleiben. Das Auto ist uns im Alltag zur Selbstverständlichkeit geworden. Wir fahren damit zur Arbeit, nutzen es für Freizeit, aber auch für kurze Strecken (Kinder zur Schule fahren, frische Semmeln holen, ...).

Der Straßenverkehr wächst von Jahr zu Jahr. Dazu gehören neben den Berufspendlern vor allem Lastwagen und Kleintransporter, denn immer mehr Güter werden auf der Straße transportiert. Die Fahrleistung aller Kraftfahrzeuge in Deutschland stieg von 1991 bis 2005 um 21,0%. Die Fahrleistungen des Personenverkehrs nahmen um 16,7% zu. Die Fahrleistungen im Güterverkehr stiegen um 58,5%. Der sprunghafte Anstieg der Fahrleistung der Lkw ist für die Umwelt besonders problematisch, da diese pro gefahrenen Kilometer deutlich höhere Luftschadstoff- und Lärmemissionen als Pkw verursachen.

Einige Statistiken hierzu kannst du hier einblenden lassen.

Gleichzeitig werden die Autos sicherer und komfortabler und damit auch schwerer.

Eine Darstellung der Gewichtszunahme z.B. des VW-Golf in den letzten Jahren (mit freundlicher Genehmigung von Prof. Dr. Heißing) kannst du dir hier einblenden lassen.

In den letzten Jahren steigerte sich vor allem der Absatz von größeren Pkws, Sport Utility Vehicles (SUVs) mit 2-3 Tonnen sind nach wie vor beliebt. Kleine Automobile werden zumeist als Zweitfahrzeuge für Kurzstrecken genutzt. Der wachsende motorisierte Verkehr benötigt immer mehr Energie, auch wenn dank effizienterer Technik der Verbrauch des einzelnen Pkws gesenkt werden konnte 1.

Die Abgase der Fahrzeuge führen zu Feinstaubbelastungen und die CO2 Emissionen aus dem Verkehr sind klimaschädlich. Die Europäische Kommission hat deshalb im Jahr 2007 eine umfassende neue Strategie vorgeschlagen, mit der bis 2012 die durchschnittlichen CO2-Emissionen eines Pkws auf 120 g/km begrenzt werden sollen. Dies entspricht einem Kraftstoffverbrauch von 4,5 l pro 100 km bei Dieselmotoren und 5,0 l pro km bei Ottomotoren. Dadurch ließen sich die derzeitigen Emissionen um etwa 25% verringern. Technische Lösungen alleine reichen nicht aus, um die Klimaziele zu erreichen. Jeder einzelne sollte sich überlegen, für welche Strecken er das Auto benötigt.

1 Der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch des Pkw-Bestandes pro 100 km sank seit 1991 um durchschnittlich 0,1 Liter pro Jahr. Im gesamten Zeitraum 1991-2005 konnte der Durchschnittsverbrauch um knapp 1,5 Liter pro 100 km gesenkt werden. Ursache hierfür sind zum einen fahrzeugtechnische Weiterentwicklungen, wie sparsamere Motoren und Fahrzeugkonstruktionen sowie - vor allem seit 1999 - eine starke Zunahme des Anteils von Pkw mit Dieselmotor. Einer stärkeren Verringerung des Kraftstoffverbrauchs steht der Trend zu leistungsstärkeren und schweren Fahrzeugen sowie die zunehmende Ausstattung mit verbrauchserhöhenden Hilfs- und Komforteinrichtungen, wie zum Beispiel Klimaanlagen, gegenüber.

Das Diagramm vom Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik der TU München vergleicht Fußgänger, Radfahrer, Motorräder und Automobile miteinander. An den Achsen des Diagramms sind die mittlere Reisegeschwindigkeit, die transportierte Masse und der Energieverbrauch aufgetragen. Es fällt auf, dass der Radfahrer weniger Energie als der Fußgänger benötigt, obwohl die Masse wegen des Rades größer ist.

Mit freundlicher Genehmigung von Prof. Dr. Heißing. Bei einem mit * versehenen Energiebedarf wurde ein Wirkungsgrad von 20% angenommen.

Beim Motorradfahrer wie auch beim Auto wird offensichtlich die Fahrzeugmasse entscheidend für den größeren Energiebedarf. Schon bei einem Mittelklassewagen muss für den Transport einer Person mehr als 1 Tonne bewegt werden, der Energiebedarf und die CO2 Emission steigen entsprechend an. Die Kurzstrecke zum Bäcker oder zur Schule geht man besser zu Fuß oder man benutzt das Rad. Das Auto benötigt mehr Energie und erzeugt entsprechende CO2 Emissionen.

Damit die Erwärmung bei uns noch in einem beherrschbaren Rahmen bleibt sollte der CO2-Ausstoß in der BRD por Kopf und Jahr 10 t nicht übersteigen. Erfahrungsgemäßt entfallen 20% des CO2-Ausstoßes, also 2 t auf den Verkehr.

Ginge man von einer weltweiten "CO2-Gerechtikeit" aus, dürfte der gesamte CO2-Ausstoß pro Kopf und Jahr nur 2 t betragen. Auf den Verkehr dürften dann 20% davon, also ca. 0,4 t CO2 entfallen. Geht man von einer durchschnittlichen CO2-Emission von 120 g/km bei zukünftigen Autos aus, so dürfte eine Person im Jahr nur noch maximal 3300 km mit dem Auto fahren.

Anhand eigener Überlegungen kannst du mit deinen bisherigen Physikkenntnissen die Darstellungen im Diagramm durch einfache Rechnungen überprüfen und die Ergebnisse für die unterschiedlichen Verkehrsmittel bewerten.

Wichtige Grundgrößen und Daten sind dabei:

  • Fahrzeugmasse, Gesamtmasse m = Fahrzeugmasse + transportierte Masse
  • Dauerleistung Pm
  • Mittlere Reisegeschwindigkeit vm
  • Mittlere Reisedistanz sm in einer halben Stunde
  • Der spezifische Energiebedarf pro 100 km ES gibt an, wie viel Energie bei einer Strecke von 100km benötigt wird (in kJ/100km oder kWh/100km)
    Beim Kraftfahrzeug wird das üblicherweise durch die benötigte Treibstoffmenge in Liter/100km ausgedrückt. Für Überschlagsrechnungen kann man für 1 Liter Benzin oder Diesel eine Energie von 10 kWh = 36 MJ ansetzen.
  • Die spezifische CO2 Emission eines Fahrzeuges gibt an, wie viel CO2 pro km ausgestoßen wird (in g CO2/km). Als künftiger Grenzwert für Pkws wird 120g CO2/km
    angestrebt.
    Beim Verbrennen von 5 Liter Benzin pro 100km entstehen 120g CO2/km, dieselbe Menge entsteht beim Verbrennen von 4,5 Liter Diesel.