100% Elektromobilität in der Schweiz. Geht das?

Die vorliegenden Daten konkretisieren die Szenarien zur Elektromobilität in der Schweiz 2050+ (BFE 2021a; BFE 2021b) und liefern detaillierte Informationen zur Zusammensetzung des Personenwagenbestandes (Antriebsarten je Grössenkategorie), zum Ladeverhalten und Energienachfrage der Elektrofahrzeuge. Die Szenarien liegen für die Schweiz sowie räumlich feinaufgelöst für alle Gemeinden der Schweiz vor. Die drei bottom-up gerechneten Szenarien lassen sich wie folgt charakterisieren:

BAU (Business As Usual)

Das Szenario BAU geht davon aus, dass das totalrevidierte CO2-Gesetz per 1.1.2022 in Kraft tritt. Künftige Verschärfungen der EU-Emissionsvorschriften werden in der Schweiz zeitgleich übernommen. Der Bund fördert den Aufbau der privaten Ladeinfrastruktur für Mieter in Mehrfamilienhäusern, die grösseren Kantone führen Bonus-Malus-Systeme auf Grundlage der Energieeffizienz der Neuwagen ein, koordinieren den Aufbau der öffentlichen Ladeinfrastruktur und setzen bei den Gemeinden die zügige Anpassung der Bauvorschriften zur Auslegung aller neuen Parkplätze auf 100% Elektromobilität durch. Langfristig werden Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren mehrheitlich durch Elektrofahrzeuge ersetzt. Allerdings wird auch im Jahr 2050 rund 20% der Fahrleistung mit Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren zurückgelegt. Der verbleibende Bedarf an flüssigen Treibstoffen wird auch im Jahr 2050 mit fossilem Benzin und Diesel gedeckt. Strombasierte, synthetische Treibstoffe setzen sich nicht durch. Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge erreichen bei den Personenwagen nur sehr geringe Marktanteile.

ZERO (Net Zero)

Das Szenarien zur Elektromobilität in der Schweiz Netto-Null ZERO-Basisvariante bildet eine Entwicklung des Energiesystems ab, welche mit dem langfristigen Klimaziel von Netto-Null Treibhausgasemissionen in der Schweiz im Jahr 2050 kompatibel ist. Im Szenario ZERO wird das Energiesystem stark elektrifiziert. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren werden bis 2050 komplett durch Elektrofahrzeuge ersetzt. Das Szenario ZERO setzt auch langfristig auf Plug-in-Hybride, welche ab 2045, zur Erreichung des Netto-Null-Ziels, mit strombasierten, synthetischen Treibstoffen betrieben werden. Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge erreichen bei den Personenwagen nur geringe Marktanteile, allerdings mehr als im Szenario BAU.

ZERO E (Net Zero Efficiency)

Wie im Szenarien zur Elektromobilität in der Schweiz ZERO-Basisvariante wird im Jahr 2050 das Klimaziel Netto-Null Treibhausgasemissionen in der Schweiz erreicht. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren werden bis 2050 komplett durch Elektrofahrzeuge ersetzt. Anders als in der ZERO-Basisvariante setzen sich Plug-in-Hybride nur kurzfristig als Übergangstechnologie durch und werden ab 2030 rasch von reinen batterieelektrischen Fahrzeugen abgelöst. Aus Effizienz- und Kostengründen setzen sich strombasierte, synthetische Treibstoffe bei den Personenwagen nicht durch. Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge erreichen bei den Personenwagen wie im Szenario ZERO-Basisvariante nur geringe Marktanteile.

Hohe Relevanz der CO2-Emissionsvorschriften für Neuwagen

In der Schweiz gelten analog zur EU CO2-Emissionsvorschriften für Neufahrzeuge. Erstmals zum Verkehr in der Schweiz zugelassene Personenwagen dürfen ab 2021 nach WLTP im Durchschnitt maximal 118 Gramm CO2 pro Kilometer (95 gCO2/km nach NEFZ) ausstossen. In Anlehnung an die EU sollen die CO2-Zielwerte ab 2025 um 15 %, ab 2030 um 37.5 % tiefer liegen als 2021.

Elektrofahrzeuge (BEV, PHEV und FCEV) weisen sehr tiefe CO2-Emissionswerte vor und spielen deshalb bei der Erreichung dieses Emissionsziels in der EU und der Schweiz eine zentrale Rolle. Entsprechend werden Automobilhersteller einen Anreiz zur Markteinführung der Elektrofahrzeuge haben. Die Entwicklung des Fahrzeugangebots in der EU gibt auch das Fahrzeugangebot in der Schweiz vor. Da die höhere Kaufkraft in der Schweiz dazu führt, dass die Schweizer Neuwagen höhere CO2/km-Werte haben als der Durchschnitt über alle EU-Mitgliedstaaten, wird die Elektromobilität in der Schweiz eine nochmals höhere Bedeutung haben als in der EU.

Insgesamt haben die Emissionsvorschriften einen starken Einfluss auf die Elektromobilitätszenarien, betreffend des angenommenen Angebots, der Preisgestaltung sowie insbesondere auch der Marktdurchdringung im Bereich der Mittel- und Oberklasse. Auch der Anteil der PHEV wird dadurch stark beeinflusst.

Entwicklung von Bevölkerung, Motorfahrzeugbestand und Verkehrsleistung

Diese vorliegenden Daten berücksichtigen das 2020er-Referenzszenario zur Bevölkerungsentwicklung der Schweiz und der Kantone 2020-2050 (BFS 2020a) sowie das Referenzszenario der Verkehrsperspektiven 2040 (ARE 2016). Auch wird die neue ständige Wohnbevölkerung (BFS 2020b), der Motorfahrzeugbestand (2021a) und die kantonale Verteilung der Erstinverkehrsetzungen (BFS 2021b) berücksichtigt. Bei den Daten zum Mobilitätsverhalten wird das Nationale Personenverkehrsmodell (NPVM) 2017 (ARE 2020) sowie der Mikrozensus Verkehr und Mobilität aus 2015 (BFS / ARE 2017c) verwendet.

Resultate Neuwagenmarkt

Diese Tabelle zeigt den Marktanteil der Elektrofahrzeuge (BEV, PHEV und FCEV) am Neuwagenmarkt in der Schweiz in den Jahren 2025 und 2035 für alle drei Szenarien.

Resultate dynamischer Fahrzeugbestand – Fahrleistung

Ende 2020 machen die Elektrofahrzeuge 2 % (davon 1 % PHEV) der gesamtschweizerischen Fahrleistung im Bereich der Personenwagen aus. Bis im Jahr 2030 steigt der Anteil der Elektrofahrzeuge an der Fahrleistung je nach Szenario auf 24 bis 36 %. In den beiden Szenarien ZERO und ZERO- E erreicht der Anteil der Elektrofahrzeuge an der Fahrleistung 2050 100%, im Szenario BAU 84%. Die Plug-in-Hybride machen 2050 in den Szenarien BAU und ZERO rund 20% der Fahrleistung aus, während sie im Szenario ZERO-E, nach einem Höhepunkt im Jahr 2032, bis 2050 ganz von der Strasse verschwinden.

Modellierung der Fahrzeugvarianten

Unter Berücksichtigung des realen Verbrauchs je Fahrzeugkategorie sowie unter Berücksichtigung von Verlusten (Batterie und Ladevorgänge) wird der Ladebedarf berechnet. Es folgt eine agentenbasierte Modellierung aller Ladevorgänge.

Laden von Fahrzeugen

Ladebedürfnisse und Ladestationstypen für die Elektromobilität

Für zahlreiche Fragestellungen im Bereich Elektromobilität ist nicht die Anzahl der Elektrofahrzeuge oder deren kumulierte Ladebedarf entscheidend, sondern der Ladebedarf des gesamten Verkehrs. Das heisst, wo, wie häufig, wieviel, wie lange und mit welcher Leistung geladen wird. Dazu folgt auf Basis der Elektromobilitätsszenarien eine Modellierung aller Ladevorgänge. Der Bedarf für private und öffentlich zugängliche Ladestationen für Elektrofahrzeuge kann so räumlich fein aufgelöst abgeschätzt und darauf aufbauend ein Ladestationskonzept ausgearbeitet werden.

Ladeverhalten in der Elektromobilität

Das Ladeverhalten wird differenziert nach Pendler- und Freizeitverkehr sowie Firmenflottenfahrzeuge. Die Modellierung unterscheidet 32 Fahrzeugtypen nach Fahrzeugkategorie und Aufnahmeleistung. Je nach Fahrzeugkategorie und Nutzertyp unterscheidet sich die Fahrleistung und auch das Ladeverhalten.

Es lassen sich vier unterschiedliche Ladebedürfnisse für Elektrofahrzeuge und vier unterschiedliche Ladestationstypen unterscheiden. Die Ladebedürfnisse beschreiben, wo und wie lange geladen wird, z.B. Home Charging am Wohnort oder in unmittelbarer Nähe des Wohnorts mit einer Ladedauer von 1 bis 10 Stunden. Die Ladestationen unterscheiden sich bezüglich Zugangsmöglichkeit, Nutzerkreis und Ladeleistung. Das Home Charging am Wohnort kann entweder an einer privaten Ladestation mit sehr beschränktem Nutzerkreis (ein Elektrofahrzeug) und tiefer Ladeleistung (z.B. 3.7 kW) oder an einer öffentlichen Ladestation in unmittelbarer Nähe des Wohnorts mit höherer Ladeleistung (z.B. 11 kW) stattfinden. Bei der zweiten Variante teilen sich eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen eine öffentliche Ladestation.

Charakteristik der Ladebedürfnisse (Reihe oben) und der vier Ladestationstypen (Reihe unten)

Im Jahr 2020 erfolgen rund 90% aller Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen an privaten Ladestationen, am Wohnort oder am Arbeitsplatz. Ob das private Laden auch künftig dominieren wird oder häufiger an öffentlichen Ladestationen geladen wird, hängt von zahlreichen Faktoren ab:

— Batteriekapazität, respektive Reichweite der Elektrofahrzeuge – Aufnahmeladeleistung der Elektrofahrzeuge
— Verfügbarkeit von Heimlademöglichkeit
— Verfügbarkeit und Preise öffentlicher Ladestationen

Die ersten beiden Punkte sind insbesondere bei Plug-in-Hybriden im Vergleich zu reinen batterieelektrischen Fahrzeugen grundsätzlich verschieden.

Energieentwicklung

Auswirkungen auf Strombedarf und Stromnetz

Der Strombedarf aller heute in der Schweiz verkehrenden Elektrofahrzeuge belauft sich schätzungsweise auf rund 210 GWh pro Jahr. Im Jahr 2025 liegt der Stromverbrauch der Elektromobilität bei 1’200 bis 1’600 GWh. Im Jahr 2030 könnten es bereits über 4’000 GWh sein.

Entwicklung des Stromverbrauchs aller Elektrofahrzeuge in der Schweiz bis 2045.

Bedarfsentwicklung Wasserstoff

Im Personenverkehr wird Wasserstoff – neben dem Einsatz in Range-Exten- der-Personenwagen (siehe Kapitel 3) – für Langdistanz-Reisebusse einge- setzt werden. Zusätzlich wird Wasserstoff im Nutzfahrzeugbereich zur An- wendung gelangen, vor allem für Lastwagen mit sehr hoher Tagesfahrlei- stung. Der Einsatz von Wasserstoff im Offroad- und Nonroad-Segment (Bau- maschinen, Pistenmaschinen, usw.) wird aber insgesamt grösser sein als die Nachfrage für Strassenfahrzeuge. Zusätzlich wird Wasserstoff ausser- halb des Transport-Sektors eine wichtige Rolle spielen, namentlich für Hoch- temperatur-Prozesse in der Industrie.

Entwicklung des Wasserstoffbedarfs in der Schweiz bis 2050 (im ZERO-E-Szena- rio) einschliesslich der Offroad- und Nonroad-Bereiche. Quelle: EBP-H2-Nach- frage-Szenarien.

Energienachfrage nach flüssigen Treibstoffen

In allen Szenarien werden Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren durch Elektrofahrzeuge ersetzt. Durch Effizienzsteigerungen (insbesondere Hybridisierung) sinkt zudem der Energiebedarf der neuzugelassenen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren. Insgesamt nimmt deshalb die Energienachfrage nach flüssigen Treibstoffen in der Schweiz trotz steigendem Fahrzeugbestand und steigender Fahrleistung deutlich ab.

Im Szenario BAU reduziert sich der Bedarf nach flüssigen Treibstoffen bis 2030 um 15 %, bis 2040 um rund 50 % und bis 2050 um 70 %.

Im Netto-Null-Szenario ZERO verringert sich der Bedarf nach flüssigen Treibstoffen bis 2040 um 65%, bis 2050 um 85%. Der Bedarf entfällt nach 2045 fast ausschliesslich auf die Plug-in-Hybride. Zur Erreichung des Netto- Null-Ziels müssen im Szenario ZERO ab 2045 zunehmend strombasierte, synthetische Treibstoffe eingesetzt werden. 2050 muss ein Restbedarf von rund 5 PJ durch synthetische Treibstoffe gedeckt werden.

Im Szenario ZERO-E reduziert sich der Bedarf nach flüssigen Treibstoffen bis 2030 um 25 %, bis 2040 um 80 % und bis 2050 um 100%. Im Unterschied zum Szenario ZERO sind im ZERO-E nach 2045 praktisch keine Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren oder Plug-in-Hybride mehr im Bestand, so dass der Bedarf nach flüssigen Treibstoffen auf null gesenkt werden kann.

Bedarf an flüssigen Treibstoffen im Personenwagenbereich bis 2050