Schweizer Flotte bleibt emissionsintensiv

Die Gesamtemissionen der Schweizer Personenwagen sind stark von der Flottenzusammensetzung abhängig. Warum trotz technologischer Fortschritte keine Verbesserung bei den CO₂-Werten erkennbar ist, hat die Empa auf der Basis von Deep-Learning-Techniken untersucht.

Das Empa-Forschungsteam mit Naghmeh Niroomand, Christian Bach und Miriam Elser fand eine Möglichkeit, um CO₂-Emissionen von Fahrzeugflotten präziser berechnen zu können. Quelle: Empa

Trotz technologischer Verbesserungen hat die Schweizer Personenwagenflotte seit Jahren hohe Emissionswerte. Um die genauen Ursachen zu analysieren und mögliche Lösungen zu erörtern, hat das Forschungsteam der Empa mit Naghmeh Niroomand, Christian Bach und Miriam Elser umfassende Fahrzeugdaten mit Hilfe von Deep-Learning-Techniken untersucht. Der Verkehrssektor verursacht rund ein Drittel der Schweizer CO₂-Emissionen. Um die CO₂-Reduktionsziele der Schweiz zu erreichen, müssen fossile Energieträger im Mobilitätssektor durch erneuerbare, wie beispielsweise Biogas oder E-Fuels aus erneuerbarem Strom ersetzt und der Gesamtenergieverbrauch reduziert werden.

In den letzten Jahrzehnten gab es grosse technische Veränderungen bei Neuwagen. Besonders relevant sind diese in Bezug auf Abmessungen – Autos werden immer grösser und schwerer – und auf den grösseren SUV-Anteil in den einzelnen Fahrzeugsegmenten. Die Einteilung in klassische Segmente wie Klein-, Mittel-, obere Mittel- und Luxusklasse ist kaum noch möglich. Zusammen mit geringeren Hubräumen und besseren Wirkungsgraden der Motoren machen es immer schwerer, Fahrzeuge zu kategorisieren und deshalb auch Flottenverbrauch und -emissionswerte zu berechnen – auch für den Gesetzgeber.

Die Empa-Forscher haben nun Fahrzeuge anhand von Ähnlichkeitsmerkmalen dank mathematischen Ansätzen und mit Deep-Learning-Techniken in einheitliche Segmente einteilen können – ein wichtiger Durchbruch! Denn dies ist eine wesentliche Voraussetzung für die Bestimmung der zukünftigen realen CO₂-Emissionen des Strassenverkehrs. Vor allem die zunehmende Elektrifizierung wird die Unterscheidung des Energieverbrauchs im Strassenverkehr und in anderen stationären Energienutzungen bald massiv erschweren. Ausserdem ist die Aussagekraft der CO₂-Typgenehmigungswerte gegenüber den tatsächlichen CO₂-Emissionen erwiesener Massen begrenzt. Die Lücke zwischen diesen Werten hat sich von 9 auf 42 Prozent vergrössert, was zu gefälschten Emissionseinsparungen von 31 g CO₂/km führte. «Auf der Basis des neuartigen Ansatzes können wir genaue segmentbasierte CO₂-Emissionen vorhersagen, was eine detaillierte Analyse der wichtigsten Faktoren ermöglicht, welche die durchschnittlichen CO₂-Emissionen der Flotte beeinflussen», erläutert Niroomand.

Quelle: Empa

Der vorgeschlagene Ansatz der Empa-Forscher erlaubt eine genaue automatische Fahrzeugklassifizierung grosser Datenbanken, was wiederum die Analyse von Flottenveränderungen erleichtert. Dank der neuen Methode werden subjektive und expertenbasierte Faktoren beseitigt, wodurch Klassifizierungsfehler verringert und Datenbanken aus der ganzen Welt vergleichbar werden. Für die Schweiz konnten Naghmeh Niroomand, Christian Bach und Miriam Elser so durchschnittliche CO₂-Emissionen der neuzugelassenen Personenwagen berechnen, die nur um 1,1 Prozent von der offiziellen Schätzung des Bundesamts für Energie (BFE) abwichen.

Anhand der untersuchten Daten stellten die Empa-Experten zudem fest, dass in ländlichen Gebieten, in denen etwa ein Drittel der Schweizer Bevölkerung lebt, aufgrund des Mangels an attraktiven Verkehrsalternativen das private Auto nach wie vor das häufigste Verkehrsmittel ist. Darüber hinaus werden trotz der hohen Akzeptanz der öffentlichen Verkehrsmittel in der Schweiz (59 Prozent) immer noch zwei Drittel der gesamten Personenkilometer mit dem Auto zurückgelegt.

CNG-Fahrzeuge, wie die Flotte von Coca-Cola, die mit Biogas im Tank unterwegs sind, fahren nahezu klimaneutral. Quelle: CNG-Mobility.ch

Umso wichtiger ist es, dass diese keine fossilen Energieträgern nutzen. Eine spannende Alternative sind hier CNG-Fahrzeuge. Sie stossen im Vergleich zu anderen Verbrennungsmotoren bereits bei der Nutzung von Erdgas bis zu 25 Prozent weniger CO₂ aus. Ihr Ausstoss von Stickoxiden (NO_x) ist bis zu 95 Prozent geringer. Mit Biogas im Tank sind die Fahrzeuge – ob Kleinwagen oder Lastwagen – sogar nahezu CO₂-neutral unterwegs.

«Unsere Ergebnisse zeigen, dass die durchschnittlichen CO₂-Emissionen der verschiedenen Fahrzeugklassen stark variieren», hält Niroomand fest. Zwar würden mehr kleinere Fahrzeugen die CO₂-Emissionen wahrscheinlich verringern, wichtiger wäre es gemäss der Forscherin jedoch, den SUV-Anteil zu reduzieren oder auch Fahrzeuge mit geringerer Leistung in derselben Fahrzeugklasse zu kaufen. Dies würde eine effektivere Dekarbonisierung der PW-Flotte bewirken. (jas, 31. Dezember 2021)

Anteil der SUV-Fahrzeuge in den einzelnen Fahrzeugklassen und Regionen der Schweiz. Quelle: Empa