Externe Kosten des Verkehrs: Grenz- und Gesamtkosten durch Luftschadstoffe und Lärm in Deutschland

Abstract

Die vorliegende Arbeit stellt für Deutschland repräsentative Werte der externen Grenzkosten und der externen Gesamtkosten des Straßen-, Schienen-, Flug- und Binnenschiffsverkehrs bereit, die durch Luftschadstoff- und Lärmemissionen verursacht werden.

Die externen Kosten durch Luftschadstoffe basieren auf den Berechnungsschritten Emissionsberechnung, Luftschadstoff-Ausbreitungsrechnung einschließlich Ozon und NOx/SOx Chemie sowie primäre und sekundäre Partikel, und in Folge die Berechnung der Auswirkungen auf Gesundheit, Material und Feldpflanzen mit einer abschließenden monetären Bewertung. Treibhausgasemissionen sind mit einem Vermeidungskostenansatz bewertet. Mit in die Berechnungen einbezogen sind vor- und nachgelagerte Prozesse wie z.B. Kraftstoff- und Fahrzeugbereitstellung sowie die Strombereitstellung beim Schienenverkehr.

Zur Berechnung der externen Kosten von Verkehrslärm wird ein Wirkungspfadansatz entwickelt, der die Kette kausaler Beziehungen nachbildet, angefangen von den Geräuschemissionen, der Ausbreitung und Exposition der Bevölkerung bis hin zur Berechnung der Wirkungen mittels Expositions-Wirkungsbeziehungen. In Erweiterung früherer Arbeiten werden verschiedene Stufen der Belästigung, Gesundheitswirkungen einschließlich Herzinfarkt und Bluthochdruck, und Minderung der Schlafqualität explizit quantifiziert und bewertet. Die Expositions-Wirkungsbeziehungen hängen von der Art des Lärms ab und werden daher spezifisch für Straßen-, Schienen- und Fluglärm eingesetzt.

Grenzkosten werden für verschiedene Technologien und Situationen berechnet, um Unterschiede zwischen Fahrzeugkategorien, Verkehrssituationen, Innerorts-/Außerortsverkehr sowie das Fahren zu verschiedenen Tageszeiten im Kontext von Lärm herauszuarbeiten. Addiert man die externen Grenzkosten zu den privaten, internen Kosten, so erhöhen sich die Kosten je nach Verkehrsmittel, Technologie und Situation sehr wenig und maximal bis zu etwa einem Viertel.

Die externen Gesamtkosten werden erstmalig ebenfalls mit einem Bottom-up Ansatz und der gleichen Detaillierung wie Grenzkosten berechnet. Die Gesamtkosten belaufen sich auf 1,7 % des Bruttoinlandsprodukts Deutschlands mit Luftverschmutzung als wichtigstem Problem, dicht gefolgt von Lärm und an dritter Stelle von Treibhausgasen.

This thesis aims at providing representative values for marginal external costs and total external costs due to air pollution and noise for the German road, rail, aviation and inland waterways transport sector. Starting from given knowledge for emissions of the energy sector, the bottom-up methodology known as the impact-pathway-approach, is significantly extended to air pollution emissions of transport. In the same way, a bottom-up methodology was set up for noise impacts, addressing especially health impacts, sleep quality and annoyance.

For external costs of air pollution the impact-pathway-approach comprises detailed emission modelling, local and regional dispersion modelling including ozone and NOx/SOx chemistry, primary and secondary particles and acid depositions, and quantification of impacts on human health, man made materials and crops. System boundaries not only contain emissions on-site, but also up- and downstream processes, e.g. provision of fuel and vehicles as well as electricity generation for the rail sector.

For external costs of transport noise, the approach developed aims to reproduce the chain of causal relationships, starting with noise emissions, propagation, exposure of the population, up to the quantification of noise impacts via exposure-response functions. The explicit quantification and valuation of different levels of noise annoyance, health impacts including ischaemic heart disease and high blood pressure, and sleep quality is derived and applied.

Marginal external costs are expressed to reflect major differences in technology and situation taking into account e.g. different vehicle categories, traffic situations, urban, extra urban and motorway driving as well as day, evening and night time driving for noise impacts. The values add near zero to up to one quarter to the internal costs of persons or goods transport. The results show that fair internalisation of external costs to all modes could contribute to a modal shift towards more environmentally friendly rail transport.

Total external costs of transport are addressed in a unique way with the same level of detail as marginal costs via the impact-pathway-approach. The total amounts to 1,7 percent of the German gross domestic product with the air pollution as the most important problem, followed by noise and greenhouse gas emissions.