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Résumé

Die Umstellung dieselbetriebener Busflotten zugunsten fossilfreier Antriebssysteme ist aktuell die zentrale Herausforderung des öffentlichen Strassenverkehrs. Zwei Antriebstechnologien stehen grundsätzlich bei der Dekarbonisierung des Strassenverkehrs im Vordergrund: der Elektro- und der Wasserstoffantrieb. Für die Nutzung von Wasserstoff stehen zwei Technologien zur Verfügung: die Brennstoffzelle in Kombination mit einem Elektromotor und der Verbrennungsmotor. Beide Technologien weisen Vor- und Nachteile auf. Zu Letzterem gab es in letzter Zeit einige interessante Ankündigungen aus der Industrie und Publikationen. Das Bundesamt für Verkehr (BAV) betont in diesem Zusammenhang die Bedeutung einer ganzheitlichen Bewertung der Antriebsoptionen. Dabei sind sowohl die Lebenszykluskosten als auch die Umweltwirkungen aller Antriebsarten zu berücksichtigen. Beide Faktoren sind für die Verkehrsunternehmen von entscheidender Bedeutung, um fundierte Entscheidungen treffen zu können. Hierzu bestehen jedoch einige Lücken: Insbesondere sind Umweltbilanz und die Lebenszykluskosten von Motoren mit direkter Verbrennung von Wasserstoff nicht bekannt. Ziel der Studie ist es, fundierte Entscheidungsgrundlagen für Transportunternehmen und Besteller des öffentlichen Verkehrs zu erarbeiten, um die Antriebsoptionen für den Einsatz fossilfreier Busse besser vergleichen zu können. Vorgehen / Module AS1: Forschungsstand und Markt In einem ersten Schritt geht es primär darum, einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung zu erhalten. Anhand einer Literaturrecherche wird aufgezeigt, welche Institutionen in der Schweiz und international an welchen Aspekten der Thematik arbeiten. Die Recherche wird durch Interviews mit relevanten Forschungsinstitutionen validiert und ergänzt. AS2: Bestimmung der Gesamtkosten (TCO) Die Entwicklung der Gesamtkosten (sog. TCO) ist ein wichtiger Faktor für die Bewertung der verschiedenen Antriebstechnologien. Zunächst wird relevante und aktuelle Literatur zu Kosten und Gesamtkostenannahmen für Busse bzw. für die zu untersuchenden Antriebstechnologien zusammengestellt. Kostenschätzungen werden auch aus zahlreichen, aktuellen Studien von INFRAS entnommen werden. Für die Wirtschaftlichkeitsanalyse sind die Kosten für Beschaffung, Betrieb und Unterhalt während ca. 15 Jahren sowie Entsorgung der Fahrzeuge zu berücksichtigen. Anschliessend wird ein Modell aufgebaut, um die Gesamtkosten und deren Entwicklung für die zu betrachtenden Fahrzeugtypen und Antriebstechnologien abzuschätzen und zu vergleichen. Dazu werden 4-6 praxisnahe Einsatzszenarien definiert. Um zu berücksichtigen, dass Anschaffungs- und Betriebskosten in einem Zeitraum über ca. 15 Jahre anfallen, wird der Nettobarwert als Basis für die TOC berechnet. Der Fokus liegt dabei auf Kostenunterschieden zwischen den Antriebstechnologien. In einer Sensitivitätsanalyse werden zentrale Annahmen variiert, um die Robustheit der Ergebnisse zu testen (z.B. Energiekosten, Batteriegewicht, Skaleneffekte usw.). AS3: Berechnung der Umweltauswirkungen Das prinzipielle Vorgehen für die vorgeschlagene Studie basiert auf der ISO-Norm für Ökobilan-zen (14'044ff). Diese Norm sieht bei Studien, die unterschiedliche Systeme vergleichen und für die breite Öffentlichkeit bestimmt sind, zwingend eine externe Begutachtung (kritisches Re-view) vor. Basierend auf Daten aus Ecoinvent sowie bestehenden Arbeiten von PSI und INFRAS werden Sachbilanzen für die Herstellung, den Unterhalt und die Entsorgung der Busse mit den unterschiedlichen Antriebssystemen erstellt. Bei den Depotladern werden, abhängig vom jeweiligen Linienprofil, Busse mit unterschiedlichen Batteriekapazitäten berücksichtigt. Auch die Herstellung, Unterhalt und Entsorgung der Ladeinfrastruktur (inkl. Tankstellen) wird auf dieser Basis inventarisiert. Die Daten für die Herstellung sollen für einen bestimmten Zeitpunkt in naher Zukunft gelten, der beim Projektstart mit dem Auftraggeber vereinbart wird. Die Daten für den Betrieb und die Entsorgung stehen für die Situation in den ca. 15 Jahren nach dem Herstellungszeitpunkt. Die Ergebnisse werden in verständlichen und aussagekräftigen Vergleichsgrafiken sowie in Tabellenform ausgewiesen. Darstellung und Diskussion der Resultate fokussieren auf den Vergleich der verschiedenen Antriebsoptionen und Gefässgrössen innerhalb der jeweiligen Fahrprofile. AS4: Validierung, Empfehlungen und Forschungsbedarf In einem letzten Schritt werden auf Basis der vorangegangenen Arbeitsschritte Empfehlungen für die Verkehrsunternehmen zum Einsatz der verschiedenen Technologien formuliert. Weiter werden Hinweise zum Forschungs- und Entwicklungsbedarf für die Branche identifiziert und formuliert. Die Ergebnisse der Studie werden durch die Begleitgruppe und mittels einer schrift-lichen Konsultation bei ausgewählten Vertreter:innen von Transportunternehmen, Bestellern, Herstellern und Forschungseinrichtungen validiert. Erwartete Resultate Folgende Ergebnisse sind erwartet: Die Zusammenfassung der Literaturrecherche und der Interviews zum Stand der Forschung und des Marktes liegt als kompakter Überblick vor. Die Gesamtkostenvergleiche (Nettobarwert) für die aktuellen Antriebstechnologien liegen vor und sind mit relevanter Literatur plausibilisiert worden. Folgende Resultate der Ökobilanz liegen vor: Beschreibung des Ziels und des Untersuchungsrahmens (Goal & Scope) der Ökobilanz; Beschreibung der Sachbilanzdaten mit Darstellung der wichtigsten Parameter in Tabellen; Darstellung der Resultate in Grafiken und in Tabellen; Diskussion der Resultate mit Fokus auf die Unsicherheiten; Resultate des kritischen Reviews. Der Schlussbericht dokumentiert die geleistete Arbeit und die gewonnenen Erkenntnisse verständlich und ausführlich, richtet sich an ein Fachpublikum und enthält folgende Elemente: Management Summary / Zusammenfassung (D, E und F, maximal 300 Wörter); Einführung in die Thematik; Vorgehen und Methodik; Dokumentation gemäss Ziele des Auftrags; Empfehlungen und Forschungsbedarf; Quellen-, Abkürzungsverzeichnis und Anhänge