Verkehrsmittel im Vergleich
Im direkten Vergleich der durchschnittlichen Treibhausgasemissionen verschiedener Verkehrsträger wird deutlich, dass Fliegen die größte klimaschädigende Wirkung hat. Die gesamten Treibhausgasemissionen einer Reise setzen sich aus den spezifischen Emissionen und der zurückgelegten Entfernung zusammen.
Aus dem Transport-Emission-Modell des Umweltbundesamtes (TREMOD, Version 6.03) ergeben sich für Flüge innerhalb von Deutschland pro Personenkilometer (Pkm) rund sieben bis achtmal so hohe Treibhausgasemissionen wie bei der Nutzung klimafreundlicherer Verkehrsmittel, so etwa von Fernverkehrszügen und Fernlinienbussen. Aber auch im Vergleich zum Pkw liegen die spezifischen Emissionen von Inlandsflügen, also die Emissionen bezogen auf die Verkehrsleistung in Personenkilometer (Pkm), im Durchschnitt fast 60 % höher.
Quelle: Eigene Darstellung auf der Basis von TREMOD Version 6.03 (Transport-Emission-Modell des Umweltbundesamtes)
Was sind die relevanten Faktoren der Klimabilanz?
Die spezifischen Treibhausgasemissionen pro Personenkilometer hängen grundsätzlich von mehreren Faktoren ab:
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Vom Energieverbrauch des Fahrzeugs pro Kilometer,
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der Art des genutzten Kraftstoffs bzw. Energieträgers und
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der Kapazität und Auslastung des Fortbewegungsmittels.
Der Energieverbrauch und die Art des Kraftstoffs bestimmen die gesamten Treibhausgasemissionen eines Fortbewegungsmittels. Der Energieverbrauch eines Flugzeuges hängt wesentlich von dessen Eigenschaften ab, also etwa dem Flugzeugtyp, der Art der Triebwerke, dem Gewicht des Flugzeugs und seiner Ausstattung. Auch die Flugweise und externe Bedingungen beeinflussen den Energieverbrauch: Wie groß ist die Zuladung? Welche Reisegeschwindigkeit wird gewählt? Wie sind die Umgebungsbedingungen wie etwa der Wind?
Grundsätzlich beeinflussen ähnliche Faktoren auch bei anderen Verkehrsmitteln den Energieverbrauch. Ein Pkw mit einem Ottomotor verbraucht zum Beispiel mehr Energie als ein vergleichbares Fahrzeug mit Dieselmotor. Ein schweres, leistungsstarkes Fahrzeug der Oberklasse verbraucht in der Regel mehr als ein leichter Kompaktwagen. Ein Zug mit elektrischem Antrieb ist effizienter als einer mit Dieselantrieb.
Wie die Art des genutzten Kraftstoffs die Treibhausgasemissionen beeinflusst, ist im Wesentlichen von zwei Faktoren abhängig:
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der Menge an Kohlenstoff im Kraftstoff in Bezug zum Energiegehalt – sie bestimmt die direkten CO₂-Emissionen.
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den Emissionen, die bei der Produktion und Bereitstellung des Kraftstoffs, der sogenannten Vorkette, entstehen.
Aus dem TREMOD-Modell des Umweltbundesamtes ergeben sich für 2018 folgende Werte:
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Kerosin: direkte CO₂-Emissionen: 73,3 g CO₂/MJ; Treibhausgasemissionen aus der Vorkette: 15,6 g CO₂ä/MJ.
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Benzin: direkte CO₂-Emissionen: 74,9 g CO₂/MJ; Treibhausgasemissionen aus der Vorkette: 12,4 g CO₂ä/MJ.
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Diesel: direkte CO₂-Emissionen: 73,9 g CO₂/MJ; Treibhausgasemissionen aus der Vorkette: 12,5 g CO₂ä/MJ
Wird etwa im Schienenfernverkehr Strom für den Antrieb genutzt oder ein Flugzeug rein elektrisch betrieben, entstehen keine direkten Emissionen. Die gesamten Emissionen entfallen auf die Stromerzeugung am Kraftwerk und die Vorkette der dort genutzten Energieträger. Wie hoch diese Emissionen ausfallen, hängt dann stark davon ab, wie hoch die Emissionen im Strommix im jeweiligen Land ausfallen, also wie hoch der Anteil an erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung ist.
Weitere wichtige Faktoren für die Klimabilanz sind die Kapazität und Auslastung des Fortbewegungsmittels. Die Kapazität wird durch das Flugzeugmodell und die gewählte Bestuhlung bestimmt: Bei geringem Abstand können mehr Passagierinnen und Passagiere transportiert werden, ein größerer Sitzabstand wie etwa in der Businessclass verringert wiederum die Kapazität. Der Emissionsrechner von Atmosfair berücksichtigt diesen unterschiedlichen Platzbedarf: Er multipliziert zum Beispiel die durchschnittlichen Emissionen mit einem Faktor von 0,8 (Economy-Klasse), 1,5 (Business-Klasse) oder 2 (First Class). First Class-Flügen werden so etwa zweieinhalb Mal so viele Emissionen zugerechnet wie Economy Flügen.
Im Bauch von Passagiermaschinen werden häufig Güter als Bei- oder auch Belly-Fracht transportiert, daher müssen die Emissionen des Flugzeuges auf Fracht sowie Passagierinnen und Passagiere aufgeteilt werden. In der Praxis geschieht dies häufig auf Basis der Verkehrsleistung in Tonnenkilometer, jeder und jede Reisende wird dann mit Gepäck als 100 kg gerechnet.
Eine geringere Kapazität und/oder Auslastung wie etwa auch im Zuge der Covid-19-Pandemie erhöhen also die umweltschädliche Wirkung eines Flugs pro Person, weil die gesamten Emissionen auf weniger Reisende (und mittransportierte Güter) aufgeteilt werden.
Was unterscheidet die Treibhausgasemissionen im Luftverkehr?
Im Luftverkehr gibt es einige wesentliche Besonderheiten im Vergleich zu anderen Verkehrsmitteln. So sind die klimawirksamen Emissionen aufgrund mehrerer Mechanismen entfernungsabhängig.
Die Abbildung verdeutlicht, dass bei geringen Distanzen die CO₂-Emissionen den größten Anteil des klimaschädlichen Effekts des Luftverkehrs ausmachen. Der energieintensive Start und Steigflug schlagen bei kurzen Distanzen besonders stark zu Buche. Bei großen Distanzen machen hingegen die indirekten klimaschädlichen Wirkungen etwa die Hälfte der gesamten Klimawirkung eines Fluges aus, weil die nicht-CO₂-Effekte wie z. B. die wärmenden Effekte durch Wolkenbildung in höheren Flughöhen eine größere Rolle spielen. Allerdings nehmen bei Langstreckenflügen die Emissionen pro Kopf zu, weil mehr Kraftstoff transportiert werden muss und daher weniger Reisende und Belly-Fracht transportiert werden können. Am niedrigsten ist die gesamte klimaschädliche Wirkung – umgerechnet in Treibhausemissionen pro Personenkilometer – bei Distanzen zwischen 1.000 und 5.000 km.
Was beeinflusst die Treibhausgasemissionen im Flugbetrieb?
Startphase und Steigflug, Reiseflughöhe und Kraftstoffmenge haben einen direkten Einfluss auf die Treibhausgasemissionen von Flugzeugen:
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Die Startphase und der Steigflug
Hierbei verbrauchen Flugzeuge besonders viel Energie, da das Flugzeug beschleunigt wird und die Flughöhe zunimmt. Diese energieintensiven Phasen fallen bei kurzen Strecken mehr ins Gewicht als bei längeren. Der spezifische Energieverbrauch pro Kilometer nimmt durch diesen Effekt mit zunehmender Entfernung ab.
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Die Reiseflughöhe
Nicht-CO₂-Effekte treten in hohen Reiseflughöhen auf. Je weiter ein Flug ist, desto größer ist der Anteil der Flugstrecke, die in diesen hohen Höhen zurückgelegt wird. Damit steigen die spezifischen Emissionen durch die Nicht-CO₂-Effekte mit zunehmender Entfernung an.
Eine weitere Besonderheit im Luftverkehr: Im Vergleich zu den anderen Verkehrsträgern ist er weniger abhängig von einer liniengebundenen Infrastruktur. In der Praxis ergeben sich dadurch häufig kürzere Wege. Üblicherweise wird davon ausgegangen, dass sich die geflogene Stecke aus der direkten Strecke (Großkreisentfernung bzw. Luftlinie auf einer Kugel) und einem gewissen Umweg von z.B. 50 km (Atmosfair) oder 95 km (DIN EN 16258) zusammensetzt. Legt man 50 km zu Grunde, ist die Strecke für Beispielreisen von Frankfurt nach Brüssel, Paris und Barcelona auf dem Landweg zwischen 10 % und 17 % länger als mit dem Flugzeug. Im Luftverkehr kann es also den Vorteil geben, dass eine kürzere Strecke als im Straßen- oder Schienenverkehr zurückgelegt werden muss. Deshalb ist es für einen Vergleich zwischen den Verkehrsmitteln wichtig, nicht nur die Emissionen pro Personenkilometer zu betrachten, sondern mit diesen Werten und den jeweils zurückgelegten Entfernungen die Gesamtemissionen einer Reise zu berechnen.
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Die Kraftstoffmenge
Je weiter das Ziel vom Startpunkt entfernt ist, desto mehr Kraftstoff muss das Flugzeug mit sich führen. Das hat zwei Effekte: Erstens steigt wegen des zusätzlichen Gewichts des Kraftstoffs der Energieverbrauch mit zunehmender Streckenlänge. Zweitens kann sich bei einer gegebenen maximalen Masse, die ein Flugzeug beim Abflug haben darf (maximum take off weight, kurz MTOW), wegen der größeren Kraftstoffmenge die mögliche Zuladung von Beifracht verringern. Die Kapazität des Flugzeugs nimmt also ab. Der spezifische Verbrauch beziehungsweise die spezifischen Emissionen pro Personenkilometer steigen so mit zunehmender Entfernung an, weil sich der gesamte Energieverbrauch und die gesamten Emissionen auf eine geringere Nutzlast verteilen.
Es kann bei Langstreckenflügen daher sinnvoll sein, eine Zwischenlandung zum Tanken auf halber Strecke durchzuführen. Bei einer Boeing 777-300 führt dies ab einer Gesamtstrecke von rund 5.500 km zu einer Reduzierung des spezifischen Energieverbrauches. Eine Zwischenlandung bringt auf der anderen Seite aber auch höhere bodennahe Luftschadstoffemissionen und Lärmbelastungen mit sich.
Verkehrsmittel im Vergleich
Die nachfolgende Abbildung zeigt an Beispielreisen von Frankfurt/Main nach Brüssel, Paris und Barcelona die Treibhausgasemissionen für Zug, Pkw und Flugzeug – jeweils für den Hin- und Rückweg. Die Berechnung wurde mit dem Online-Rechentool EcoPassenger durchgeführt und berücksichtigt sowohl die Vorketten aus der Kraftstoffbereitstellung als auch die Nicht-CO₂-Effekte von Flügen in großen Höhen. Es wird eine durchschnittliche Auslastung von Flugzeugen und Zügen veranschlagt, beim Pkw wird von einem aktuellen Fahrzeug der Mittelklasse mit Otto-Motor und zwei Reisenden ausgegangen.
Quelle: Eigene Darstellung auf der Basis von ecopassenger.org
Der Schienenfernverkehr schneidet in diesem Vergleich am besten ab: Bahnreisende verursachen weniger als 10 % der Treibhausgasemissionen von fliegenden Urlauberinnen und Urlaubern. Die niedrigen Emissionen durch die Bahnreise sind auch Resultat des geringen Anteils an Strom aus Kohlekraftwerken in Frankreich. Pkw-Reisende verursachen auf der kurzen Strecke nach Brüssel etwa zwei Drittel geringere Treibhausgasemissionen als Flugreisende. Bei der längeren Reise nach Barcelona sinkt ihr Emissionsvorteil gegenüber dem Flugzeug auf rund die Hälfte.
Durch die hohe Geschwindigkeit von Flugzeugen ermöglicht das Fliegen zudem Reisen zu weit entfernten Zielen, die mit anderen Verkehrsmitteln nicht oder nur dann erreicht werden können, wenn die deutlich längere Reisezeit kein Hindernis darstellt. Solche durch den Flugverkehr möglich gewordenen Fernreisen verursachen sehr hohe Treibhausgasemissionen. Für eine Reise nach Südostasien mit einer Flugdistanz von rund 9.000 km fallen zum Beispiel über 6 t CO₂ä an (Berechnungen mit ecopassenger.org).
Links zu weiterführenden Informationen
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Umweltbundesamt (2020): Ökologische Bewertung von Verkehrsarten
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CO₂-Berechnung in der Logistik: Datenquellen, Formeln, Standards, ISBN-10: 3574260954
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Umweltbundesamt (2020): Emissionen des Verkehrs