Tempolimit

Der streckenbezogene Energieverbrauch beispielsweise eines Autos hängt aus physikalischen und technischen Gründen maßgeblich von der gefahrenen Geschwindigkeit ab:

• Die Energieverluste durch den Luftwiderstand nehmen etwa mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu (siehe Abbildung 2). Die Energieverluste durch den ebenfalls auftretenden Rollwiderstand sind dagegen annähernd unabhängig von der Geschwindigkeit. Da der Einfluss des Rollwiderstands bei hohen Geschwindigkeiten (z. B. über 100 km/h) jedoch gering ist, steigt der Bedarf an Antriebsenergie bei hohen Geschwindigkeiten scharf an.
• Die Antriebsenergie, die man für das Beschleunigen eines Fahrzeugs von null auf eine bestimmte Geschwindigkeit benötigt, steigt ebenfalls mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Somit vernichtet beispielsweise eine Bremsung von 100 km/h bis zum Stillstand viermal soviel Energie wie eine Bremsung mit anfänglich 50 km/h.

• Andererseits nimmt der Wirkungsgrad des heute üblicherweise verwendeten Verbrennungsmotors bei sehr schwacher Auslastung ab. Deswegen steigt der Kraftstoffverbrauch bei sehr tiefen Geschwindigkeiten wieder an. Je nach Fahrzeug kann er z. B. bei 20 km/h deutlich höher liegen als bei 40 km/h. Die bezüglich Verbrauch optimale Geschwindigkeit hängt stark vom jeweiligen Fahrzeug ab; bei Autos dürfte sie typischerweise bei rund 50 bis 70 km/h liegen, während das Optimum bei besonders stark motorisierten Fahrzeugen deutlich höher liegen kann (z. B. bei 100 km/h).

Bei Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb (auch mit Hybridantrieb) ist die Abhängigkeit des Antriebswirkungsgrads von der Fahrgeschwindigkeit meist deutlich geringer als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Deswegen liegt die verbrauchsoptimale Geschwindigkeit noch deutlich tiefer; erst bei sehr tiefen Geschwindigkeiten steigt der Verbrauch von Elektroautos wieder an.

Zusätzlich gibt es indirekte Effekte, die die Energieeinsparung durch Tempolimits allesamt weiter verstärken:

• Tendenziell muss bei hohen Fahrgeschwindigkeiten häufiger gebremst und wieder neu beschleunigt werden, was den Energiebedarf also zusätzlich erhöht.
• In Ländern mit einem generellen Tempolimit auf Autobahnen sinkt der Anreiz für den Kauf sehr stark motorisierter Fahrzeuge. Damit wird die verwendete Fahrzeugflotte tendenziell energieeffizienter.
• Die Häufigkeit gefährlicher und energieintensiver Straßenrennen auf Autobahnen dürfte dort, wo bei starker Überschreitung einer erlaubten Höchstgeschwindigkeit hohe Strafen drohen, wesentlich geringer sein.
• Straßenfahrzeuge stehen in Konkurrenz zu anderen Verkehrsträgern, beispielsweise zur Bahn und zu Fernbussen. Tempolimits für Straßenfahrzeuge können deswegen die öffentlichen Verkehrsmittel konkurrenzfähiger machen und deren Einsatz fördern. Da diese meist einen deutlich geringeren spezifischen Energieverbrauch für die Transportleistung verursachen, werden auch dadurch Energieeinsparungen erzielt.
• Der Anreiz, auf ein Elektroauto umzusteigen, wird höher, wenn die dafür hinzunehmende Reduktion der Fahrgeschwindigkeit auf der Autobahn geringer wird. (Elektroautos können technisch zwar auch sehr schnell fahren, jedoch ist dies kaum praktikabel, weil die Reichweite dann stark absinkt.)

Die klimaschädlichen Emissionen von Kohlendioxid (CO₂) sind direkt verknüpft mit dem Kraftstoffverbrauch. Die anderen Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren hängen meist stark von der Fahrgeschwindigkeit ab, jedoch auch stark von der jeweils eingesetzten Technik:

• Die Emissionen von Stickoxiden (die für die Luftverschmutzung in Städten ein besonders maßgeblicher Faktor sind) nehmen bei hohen Geschwindigkeiten meist erheblich zu, da die Verbrennungstemperaturen dann höher sind und die Verweilzeit des Abgases im Abgaskatalysator abnimmt. Man beachte hierbei, dass die für die Überwindung des Luftwiderstands benötigte Antriebsleistung sogar mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit zunimmt, weswegen die benötigte Motorleistung schon bei 130 km/h rund doppelt so hoch liegt wie bei 100 km/h.
• Die Emissionen von Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) müssten bei höherer Motorleistung nicht unbedingt zunehmen, tun dies jedoch bei vielen Fahrzeugen, insbesondere bei Betrieb mit Vollgas. Bei Fahrzeugen mit Benzinmotor (Ottomotor) liegt dies an der Verwendung der sogenannten Volllastanreicherung, bei Fahrzeugen mit Dieselmotor dagegen am geringeren Luftüberschuss. Also steigen solche Emissionen nicht unbedingt direkt wegen einer höheren Fahrgeschwindigkeit, sondern eher wegen häufigerer Beschleunigungsmanöver.

Zwar müssen heute neu zugelassene Autos viel strengere Abgasnormen erfüllen als früher, jedoch wird deren Einhaltung bisher nur mit solchen Messverfahren überprüft, bei denen hohe Motorleistungen gar nicht auftreten. Deswegen können die Schadstoffemissionen im Praxisbetrieb sehr viel höher liegen – insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten. Tempolimits können die Diskrepanz zwischen Praxisbetrieb und Messwerten markant verringern.

Die oben genannten indirekten Effekte gelten allesamt auch für die Reduktion der Schadstoffemissionen.

Deutschland gehört zu den wenigen Ländern, in denen auf Autobahnen kein allgemeines Tempolimit gilt. Es gibt lediglich die sogenannte Richtgeschwindigkeit von 130 km/h, deren Überschreitung für die Fahrer keine direkten Folgen hat, solange kein Unfall passiert und keine direkte Gefährdung von Verkehrsteilnehmern vorliegt. Deswegen wählt ein gewisser Anteil der Autofahrer sehr hohe Fahrgeschwindigkeiten, die einen entsprechenden Anstieg von Energieverbrauch und Schadstoffemissionen zur Folge haben, abgesehen von einem erheblichen Verlust an Verkehrssicherheit.

Der Verzicht auf eine Geschwindigkeitsbeschränkung wird teils mit der Behauptung verteidigt, ein allgemeines Tempolimit erbrächte keine wesentliche Reduktion des Energieverbrauchs. Zu solchen Aussagen kommt man allerdings nur durch unangebrachte Vergleiche; beispielsweise wird manchmal die durchschnittliche Verbrauchsreduktion aller Fahrzeuge betrachtet einschließlich derer, die durch das Tempolimit gar nicht langsamer würden. Würde man den Zeitgewinn höherer Geschwindigkeiten auf die gleiche Weise bewerten, so käme man zum Resultat, dass der Zeitgewinn hoher Autobahngeschwindigkeiten vernachlässigbar ist; bezeichnenderweise wird aber bei diesem Aspekt nie so gedacht.

Ein allgemeines Tempolimit auf Autobahnen wäre in Deutschland eine der wenigen Möglichkeiten, um ohne Kosten und sogar noch mit erheblichen positiven Nebenwirkungen (weniger Verkehrstote und Verletzte, weniger Stress beim Fahren) die Abhängigkeit von Erdölimporten zu verringern, einen Beitrag zum Klimaschutz zu erzielen (mit negativen CO₂-Vermeidungskosten) sowie eine Reduktion der gesundheitsschädlichen Luftverschmutzung.