Der Umstieg auf klimaneutrale Antriebsenergien ist sowohl eine technische als auch eine gesellschaftliche Herausforderung, die durch politische Entscheidungen und Regulierungsinstrumente gelenkt werden kann. Nachfolgend werden spezifischere Problemstellungen dargestellt, denen Politik, Wirtschaft und Wissenschaft im Jahr 2022 gegenüberstehen.

Eine große Herausforderung besteht darin, den Wettbewerb zwischen den alternativen Antriebstechnologien und -energien technologieoffen zu gestalten. Voraussetzung dafür ist, dass alle volkswirtschaftlichen Kosten und Nutzen der Alternativen bekannt sind und berücksichtigt werden. Hier fehlen zum Teil die notwendigen Erkenntnisse. Gleichzeitig erschweren Wettbewerbsvorteile konventioneller Technologien den Markteintritt neuer Technologien, die unter anderem aus der Nichtberücksichtigung von Klima- und Umweltkosten resultieren. Durch den Einsatz von Regulierungsinstrumenten kann Technologieoffenheit gewährleistet werden, sodass sich in den einzelnen Verkehrsträgern die Technologie mit dem größten volkswirtschaftlichen Nutzen und der notwendigen gesellschaftlichen Akzeptanz durchsetzen kann [AgVe20].

Für Industrie und Wissenschaft wird es herausfordernd, die passenden alternativen Antriebstechnologien und -energien für die spezifischen Nutzungsanforderungen der Verkehrsträger und Verkehrsmittel zu identifizieren und entwickeln. Gleichzeitig muss ein möglichst maximaler Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden. Ebenso spielen das Mengenpotenzial, die Stabilisierung des Energiesystems, mögliche Importabhängigkeiten, volkswirtschaftliche Kosten und umweltrelevante Faktoren bei der Technologieentscheidung eine Rolle. Dementsprechend sind eine Vielzahl von Faktoren zu beachten, die neben einer rein technischen und nutzungsspezifischen eine politische, ökonomische und ökologische Dimension besitzen.

Eine weitere Herausforderung ist der teils große Infrastrukturbedarf für die Erzeugung und Verteilung der Antriebsenergien. Insbesondere für den Einsatz von regenerativem Strom und Wasserstoff im Verkehr muss eine adäquate Lade-, Tank- und Verteilinfrastruktur geschaffen werden. Der Aufbau der Infrastruktur solle laut Agora Verkehrswende bedarfsgerecht mit dem Markteintritt und -hochlauf der Technologien stattfinden und sich gleichzeitig in einem sehr dynamischen Umfeld stets an dem neusten technologischen Stand ausrichten. Hinzu komme, dass im Zuge der Kopplung von Verkehrs- und Energiesektor die Infrastrukturen systemdienlich in das Stromnetz integriert werden müssen. Dies stellt Politik und Wirtschaft vor komplexe Entscheidungen beim Aufbau der notwendigen Infrastruktur [AgVe17].

Ebenso bergen Energienachfrage und -bereitstellung eine große Herausforderung für den Energiesektor. Szenarien kommen für das Jahr 2050 auf eine verkehrsbedingte Stromnachfrage, die in etwa der Bruttostromerzeugung in Deutschland gleicht [AgVe17]. Hier steht noch zur Debatte, wie das Stromsystem im Detail ausgebaut werden muss, um weiterhin Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Darüber hinaus ist bei der Bereitstellung der Erzeugungskapazitäten die Zusätzlichkeit des Ausbaus wichtig, um bei der Nachfrage nach regenerativem Strom nicht mit anderen Sektoren (zum Beispiel den Sektoren Industrie oder Gebäude) in Konkurrenz zu treten. Dies gilt zukünftig auch für Importe von Strom und strombasierten Kraftstoffen, die aufgrund der begrenzten nationalen Kapazitäten für regenerative Stromquellen erforderlich werden [HoRi].

Zuletzt liegt eine grundlegende Herausforderung in der Finanzierung der Energiewende im Verkehr. Vor allem die notwendigen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, Maßnahmen zur Marktbeschleunigung und die Bereitstellung der Infrastruktur verlangen hohe Investitionen von staatlicher Seite. Langfristig solle laut Agora Verkehrswende vor allem über die Finanzierung der Verkehrsinfrastruktur nachgedacht werden, die sich derzeit noch aus der Energiesteuer speist. Wenn die Einnahmen aus der Energiesteuer mit zunehmender Durchdringung der Elektromobilität sinken, müssen andere Finanzierungsquellen erschlossen werden [AgVe17].