Elektromobilität Möglichkeiten und Grenzen der Nutzung
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- Martha Vogt
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1 Elektromobilität Möglichkeiten und Grenzen der Nutzung Max Grünig Ecologic Institute
2 Ecologic Institut unabhängiger Think Tank für europäische und internationale angewandte Umweltforschung Politikanalyse und Beratung Büros in Berlin, Brüssel, Wien und Washington D.C. gegründet 1995 heute über 65 feste Mitarbeiter 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 2
3 Struktur aktuelle Verfügbarkeit im Bereich Pkw technische Möglichkeiten im Bereich Pkw bis ca technische Möglichkeiten im Bereich Pkw bis ca Weitere Nutzungen im Wirtschaftsverkehr sowie Zweiräder Ladeoptionen Interaktion mit dem Stromnetz Diskussion 2 February 2011 Dresden, Studientage Max Grünig 3
4 Kernfragen Welche Rolle kann die Elektromobilität zum Erreichen der Klimaschutzziele spielen? Wie können Elektrofahrzeuge den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien unterstützen? 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 4
5 Vorteile der Elektromobilität keine lokalen Schadstoffemissionen (bis auf Reifenabrieb) deutlich geringere Lärmbelastung Option zur CO2-freien Mobilität, wenn erneuerbare Energien verwendet werden Verringerung der Mineralölimporte somit auch Beitrag zu Sicherheit und Frieden 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 5
6 Kategorien von Elektrofahrzeugen Vorstufen: Mikro Hybrid: Start-Stopp-Automatik, Bremsenergierückgewinnung für Starter-Batterie, kein elektrischer Antrieb Mild-Hybrid: zusätzlich unterstützt ein elektrischer Antrieb den Verbrennungsmotor, kein rein elektrisches Fahren möglich Vollhybrid: ermöglicht rein elektrisches Fahren Diese Vorstufen sollen nicht Bestandteil der folgenden Betrachtung sein. 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 6
7 Kategorien von Elektrofahrzeugen PHEV Plug-In Hybrid Electric Vehicle: Hybridfahrzeug mit 2 Antriebssträngen - paralleler Hybrid - wobei rein elektrisches Fahren möglich ist und die Batterie über das Stromnetz geladen werden kann. EREV Extended Range Electric Vehicle: serieller Hybrid - ein vollelektrischer Antrieb dessen Batterie einerseits Strom aus dem Netz, andererseits auch aus einem Verbrennungsmotor mit Generator beziehen kann. Der Verbrennungsmotor leistet keinen mechanischen Vortrieb. BEV Battery Electric Vehicle: rein elektrisches Fahren mit Batterie 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 7
8 PHEV zum Beispiel der Prius PHEV (kommend) 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 8
9 EREV bisher viele Studien, aber keine zeitnahe Markteinführung: Fisker Project Nina Jaguar XJ Audi A1 E-Tron Lotus Evora 414E hybrid Capstone CMT-380 Velozzi Supercar Bis auf den A1 durchweg Oberklassefahrzeuge 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 9
10 BEV Mini E Smart E Renault Fluence ZE, Kangoo ZE Th!nk City VW up Nissan Leaf Mitsubishi i-miev (5000 verkauft in JP) 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 10
11 aktuelle Marktlage Marktanteil vernachlässigbar kaum Pkw-Modelle auf dem Markt: Th!nk in einigen Ländern Tesla Roadster i-miev in Japan Smart E (Leasingmodell) viele Modelle in 2011 / /2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 11
12 Technische Leistungen aktuell Schätzungen aufbauend auf der Analyse von 106 Modellen: BEV PHEV EREV Größe Kleinwagen Mittelklasse Oberklasse Reichweite (elektr.) km unter 100 km ca. 150 km Gewicht 1300 kg 1400 kg 1450kg Batterieleistung 24 kw 13 kw 81 kw Batteriegewicht 270 kg 155 kg über 700 kg Höchstgeschw. 140 km/h 160 km/h 200 km/h von 0 auf 100 km/h 8,5 s 8 s 4 s Preis über /2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 12
13 Wirtschaftsverkehr Möglichkeiten begrenzt durch Batterieleistung geeignet für routengebundenen Verkehr: städtischen Lieferverkehr und ÖPNV andere Verkehre bis auf Weiteres angewiesen auf Biokraftstoffe Gasantrieb 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 13
14 Weitere Nutzungsmöglichkeiten Pedelecs E-scooter Kleinfahrzeuge Bislang wenig relevant 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 14
15 Energieeffizienz und Umweltwirkung Verbrauch ab Ladestation ca. 20 kwh / 100km in 2009 im deutschen Strommix 575 g CO2 / kwh (UBA 2010) d.h. ca. 115 g CO2 /km in anderen Ländern wie Frankreich (Atom), Österreich und Schweiz (Wasser) deutlich niedriger Frage auch: welcher Strom wird geladen (Grundlast, Spitzenlast, erneuerbare Energien...) Also nicht automatisch die klimafreundlichste Lösung? 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 15
16 Energieeffizienz und Umweltwirkung EU ETS Stromerzeugung fällt unter den EU Emissionshandel Straßenverkehr bislang nicht Elektromobilität integriert Straßenverkehr in den Emissionshandel insofern ist Elektromobilität global emissionsmindernd, solange die Allokationsmengen unverändert bleiben (Cap) CDM und JI nicht erweitert werden Elektrofahrzeuge konventionelle Fahrzeue ersetzen und kein zusätzlicher Verkehr entsteht. 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 16
17 Anmerkungen EV Preise liegen deutlich über aktuellen Neuwagenpreisen Total Cost of Ownership für EV über der für konventionelle Pkw Höchstgeschwindigkeit nur kurzfristig möglich (Überhitzung Batterie) sehr gute Beschleunigung (hohes Drehmoment liegt von Anfang an vor) Reichweite stark abhängig von Fahrprofil, Nebenaggregaten und Außentemperaturen Reichweiten statistisch ausreichend (durchschnittliche Fahrstrecke pro Tag in D: ca. 40 km (MiD 2002)) 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 17
18 Range anxiety 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 18
19 Möglichkeiten bis 2015 nächste Generation der Batterietechnologie geringe Kostensenkung (heute ca. 900 / kwh, dann ca. 30% günstiger) und / oder geringe Leistungssteigerung beginnende Kostensenkung durch Lerneffekte bei Herstellern mögliche Kostensenkung durch Skaleneffekte Henne-Ei-Problematik Vermutlich wenige 1000 EVs in D 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 19
20 Möglichkeiten bis 2030 erhebliche Fortschritte bei Batterietechnologie höhere Leistungsdichte niedrigere Kosten (ca. 200 / kwh) Potential der Marktdurchdringung EU 27: drei Szenarien mittlere EV Akzeptanz geringe EV Akzeptanz hohe EV Akzeptanz 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 20
21 Modellierung 2030 EU 27 Pkw- Flotte Scenario conventio nal PHEV 0,0 0,3 2,3 11,6 34,0 EREV 0,0 0,1 0,8 4,1 12,2 FEV 0,0 0,1 0,6 3,3 11,2 Scenario conventio nal PHEV 0,0 0,2 1,2 4,7 13,5 EREV 0,0 0,1 0,3 1,3 3,7 FEV 0,0 0,0 0,2 1,0 3,0 Scenario conventio nal PHEV 0,0 0,3 3,6 18,9 50,9 EREV 0,0 0,1 1,3 7,7 22,9 FEV 0,0 0,1 1,0 6,8 21,5 CE Delft 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 21
22 total number of vehicles, EU 27 Modellierung 2030 Szenario conventional PHEV EREV FEV CE Delft 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 22
23 EU 27 car sales per year (%) Verkäufe 2030 Szenario 1 Scenario 1 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% conventional PHEV EREV FEV CE Delft 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 23
24 Ladeoptionen Slow Charging Fast Charging Batterie-Wechsel-System Induktionsladen 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 24
25 Ladeoptionen Slow Charging Fast Charging Spannung 220V (AC) V (auch DC) Leistung 32 A (6,6 kw Ladegerät) mehr als 40 A Ladezeiten ca. 6 bis 8 Stunden bis zu 50% in 15 Minuten Fixkosten ca ca Betriebskosten niedrig niedrig Sicherheit relativ sicher erhöhte Gefährdung 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 25
26 Ladeoptionen Batterie-Wechsel-System bislang nur Project Better Place sehr hohe Fixkosten geringe Gefährdung schnell 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 26
27 Ladeoptionen Induktionsladen Leistungsverluste mittlere Fixkosten verschleißarm EM Gefährung in Entwicklung 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 27
28 Ladeoptionen Modulowatt mittlere Fixkosten sicher inkompatibel in Entwicklung 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 28
29 Ladeoptionen geringe Stromkosten, lange Ladezeiten > geringer Umsatz sehr lange Amortisationsdauer aller Systeme (ca. 10 Jahre) bislang kein tragfähiges Geschäftsmodell Optionen Park & Charge (Bezahlung über Parkgebühren) Abonnement-Vertrag Kontingent-Vertrag Ladekosten über Leasing des Fahrzeugs (RWE) 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 29
30 Ladeoptionen Drei konkurrierende Standards IEC / Mennekes Stecker (D, EU) SAE J1772 (USA) CHAdeMO (Japan) Bislang kein internationaler Standard. Systemwettkampf wie bei VHS und BETA sollte vermieden werden: unnötige Kosten entstehen. 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 30
31 Interaktion mit Stromnetz mittelfristig nur geringes Speicherpotential Hauptnutzen von Smart Charging ist die Vermeidung von Lastspitzen und Überlastungen signifikantes Speicherpotential erst bei größerer Marktdurchdringung (2020, 2030), dann allerdings auch größere Gesamtlast auf absehbare Zeit nur Grid-2-Vehicle (d.h. als Speicher), kein Vehicle- 2-Grid (Rückspeisung) verkürzte Lebensdauer der Batterie, nicht kostendeckend 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 31
32 Smart Grids 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 32
33 Interaktion mit Stromnetz Stromnetze bereits jetzt teilweise an der Belastungsgrenze lokales Clustern von EV-Nutzern kann auch bei geringen Gesamtzahlen zu Netzengpässen führen (Freiburg ) unkoordiniertes Laden führt zu hohen Spitzenlasten koordiniertes Laden (Smart Charging) kann Überkapazitäten in der Nacht (Wind, Offshore Wind) nutzen Kommunikationsstandards elementar Smart Metering / Smart Charging 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 33
34 Interaktion mit Stromnetz Vermischung von Automobilindustrie und Stromerzeugung über die Ladestationen (expansive Strategie der EVU) Verschiebung der Wertschöpfungskette hin zur Batterie Allianzen zwischen Automobilherstellern Batterieherstellern Energieversorgern entscheidend für zukünftige Marktpositionierung 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 34
35 Elektromobilität: 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 35
36 Diskussion Wo steht hier der Kunde? In wessen Interesse ist Elektromobilität? Wie ist der Klimaschutz zu bewerten? Unterstützen EVs die Verbreitung erneuerbarer Energien? Schützen EVs die Umwelt? Ist das die Zukunft der Mobilität? 2/2/2011 Dresden, Studientage Max Grünig 36
37 Vielen Dank. Max Grünig Ecologic Institute, Pfalzburger Str , D Berlin Tel. +49 (30) , Fax +49 (30) max.gruenig{at}ecologic{dot}eu 2 February 2011 Dresden, Studientage Max Grünig 37
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