Energie und Mobilität

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1 61. Generalversammlung des ÖNC WEC 16. April 2009, Wien Energie und Mobilität Günther Brauner WEC ÖNC 2009 Brauner 1/77

2 Energiestrategie 2050 Bedarfsanstieg von 2%/a unrealistisch Wahrscheinlich nur 1%/a durch Effizienzsteigerung Erneuerbare Energie können nur langsam wachsen Investitionskapital Produktionskapazitäten Ressourcen WEC ÖNC 2009 Brauner 2/77

3 Energiesituation heute 1,0 Bedarfsanstieg 1%/a Fossil Renewable WEC ÖNC 2009 Brauner 3/77

4 Zukunftsstrategie Energie in AT? Renewable 1%/a 1,0 & Bedarfsminderung 1%/a = Fossil -2%/a WEC ÖNC 2009 Brauner 4/77

5 Strategie Deutschland? 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 12% 33% 26% 50% renewable 33% nuclear 25% fossil 62% 33% CCS 25% zero emission: CCS WEC ÖNC 2009 Brauner 5/77

6 Österreichische Strategien zur Erhöhung des Anteils der regenerativen Energien 2050 Ausbau der Wasserkraft von 38 auf 45 TWh (9 Mrd. /7 TWh) Investitionskosten (dies sind 7 TWh von noch nutzbaren 13 TWh) Ausbau der Windkraft von 2 TWh auf 6 TWh (4 Mrd. / 4 TWh) (Ausschöpfung des Potenzials mit 5 MW-Anlagen) Ausbau der Solarenergie (PV) auf 20 TWh (100 Mrd. /20 TWh) (Dachflächen in AT 140 km 2, Fassadenflächen 50 km, davon müssen 50 % für PV genutzt werden!) Das regenerative Potenzial der Elektrizität betragt: TWh WEC ÖNC 2009 Brauner 6/77

7 Entwicklung der Welt-Photovoltaik 2008: Installierte Kapazität 10 GW, Fertigungskapazität 12 GW/a Welt-PV-Installation in MW Sillizium CIS WEC ÖNC 2009 Brauner 7/77

8 Solarer Tagesgang und Haushaltsprofil (H0-Last-Profil) 1 0,8 0,6 0,4 0, Power in kw 21. March/Sept. 21.June 21.Dec H0-Load Profile day time WEC ÖNC 2009 Brauner 8/77

9 Kosten von Solarmodulen in /W Preise von Solarmodulen in Euro/Wp 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3, WEC ÖNC 2009 Brauner 9/77

10 Jahres-Volllaststunden in AT (Quelle: e-control 2007) Jahreseinsatz Volllaststunden Bio Geot. PV Wind Laufw Speicher th. KW WEC ÖNC 2009 Brauner 10/77

11 ADRES Autonome Dezentrale Regenerative Energie Systeme WEC ÖNC 2009 Brauner 11/77

12 Elektrische Mobilität mit Kleinfahrzeugen Megacities der Zukunft Spezifischer Energiebedarf für Mobilität Nahverkehr im suburbanen Bereich Fernverkehr Nachhaltige Mobilität Ladelogistik und E-Tankstellen Nahverkehr E-Vehicle Fernverkehr E-Vehicle WEC ÖNC 2009 Brauner 12/77

13 Entwicklung der Welt-Siedlungsstrukturen Population in Millions urban rural WEC ÖNC 2009 Brauner 13/77

14 Mega Cities 2007 WEC ÖNC 2009 Brauner 14/77 Inhabitants in Mio Tokyo-Yokohama Mexiko-Stadt New York Seoul Bombay Sao Paulo Manila Jakarta Delhi Los Angeles Shangai Kairo Kalkutta Moskau London Paris Berlin Wien

15 WEC ÖNC 2009 Brauner 15/77

16 Kategorien des Verkehrs Fernverkehr Zentrum suburban Urbaner Nahverkehr WEC ÖNC 2009 Brauner 16/77

17 Mobilität der Zukunft Zentren der Megacities Fußgänger U-Bahn, Straßenbahn, Bus Kleine Elektrofahrzeuge (Fahr-Genehmigung) Suburbaner Bereich der Megacities Kleines E-Fahrzeug oder konventionelles Auto Bus Fernverkehr konventionelles oder Hybrid-Fahrzeug Elektrofahrzeug (Batterie-Austausch, Schnellladung) Hochgeschwindigkeits-Bahn WEC ÖNC 2009 Brauner 17/77

18 Änderung des Mobilitätsverhaltens in Österreich 1971 bis 2001 [ÖSTAT] 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% walking bicycle car, motorbike train tram, subway bus WEC ÖNC 2009 Brauner 18/77

19 Fossiler Bedarf des Verkehrs [Statistik Austria 2005] Anteil am Endenergiebedarf energetischen Endverbrauch Verkehr; 29,9% Dienstl.; 10,4% Landw.; 2,9% Prod. Bereich; 26,4% Haushalt; 30,3% Anteile an Mineralölprodukten Anteil am Öl Dienstl.; 3,1% Landw.; 4,0% Prod. Bereich; 9,9% Verkehr; 63,5% Haushalt; 19,5% WEC ÖNC 2009 Brauner 19/77

20 Elektro-Antriebskonzepte Batterie = ~ E-Motor Tank V-Motor Getriebe Paralleler Hybrid Tank Batterie ~ = = ~ Serieller Hybrid V-Motor E-Generator E-Motor WEC ÖNC 2009 Brauner 20/77

21 Fahrzeugkosten (Mittelklasse) Li-Ion Batteriepreis verringert sich auf 40 % innerhalb von 10 Jahren vehicle costs in Euro combustion gasoline combustion diesel parallel hybrid serial hybrid 2030 electrical vehicle batteries electric drive combust.motor & gear basic vehicle Source: AVL List / Kloess TU Wien WEC ÖNC 2009 Brauner 21/77

22 Energie Effizienz von Antrieben (tank / battery to wheel) Motor Antriebseffizienz Mittlere Effizienz (European drive cycle) Benzinmotor % 15 % Dieselmotor % 20 % Elektrischer Antrieb % 50 % WEC ÖNC 2009 Brauner 22/77

23 Batterie Technologien density of power and energy [SAFT Batteries] acceleration Ziel 960kg 320kg 220kg 140kg for 24 kwh capacity reach 23 targets: > 1000 W/kg; >200 Wh/kg; / kwh WEC ÖNC 2009 Brauner 23/77

24 Elektrochemie der Li-Ion Technologie Negative Elektrode (während Entladung) ist Anode Material Carbon (Li-Ion wird aus Anode bewegt) Positive Elektrode (während Entladung) ist Cathode Material Metalloxid (Li-Ion wandert in Cathode) Elektrolyt ist ein organisches Polymer mit Lithiumsalz getränkt Ladung: Li-Ion aus Cathode wandert in Anode WEC ÖNC 2009 Brauner 24/77

25 Elektrochemie beim Laden Reaktion an Cathode beim Entladen LiCoO2 Li x CoO + xli + xe xli Anodenreaktion beim Laden + + xe + 6C LixC 6 Entladungs-Reaktion WEC ÖNC 2009 Brauner 25/77

26 Characteristic von Li-Ion Batterien Material Mittlere Entladungs- Spannung Gravimetrische Kapazität LiCoO 2 3,7 V 140 W/kg 4,2 V full LiMnO 2 4,0 V 100 W/kg LiFePO 4 3,3 V 120 W/kg LiFePO 4 F 3,6 V 115 W/kg WEC ÖNC 2009 Brauner 26/77

27 Kapazitätsverlust bei Lagerung Lagerungs- Temperatur bei 40 % Ladung Verlust pro Jahr bei 100 % Ladung Verlust pro Jahr 0 o C 2 % 6 % 25 o C 4 % 20 % 40 o C 15 % 35 % 60 o C 25 % 80 % (6 Monate) WEC ÖNC 2009 Brauner 27/77

28 Ladeprinzipien Haushalt: max. 11 kw, typ. 3 kw max. 16 A, 3-phasig typ. 4h Ladezeit Schnellladung: 22 kw max. 32 A, 3-phasig typ. 1h Ladezeit WEC ÖNC 2009 Brauner 28/77

29 Ladestrategien der Zukunft Fahrzeuge sind zu 95% der Zeit geparkt Intelligente Ladestrategien bei Parken gehört die Zukunft Das Elektrofahrzeug ist der Speicher für regenerative Energie in den Aktivhaus-Siedlungen der Zukunft WEC ÖNC 2009 Brauner 29/77

30 Mobilität begann mit dem elektrischen Antrieb Lohner-Porsche 1900 (TMW Vienna) 2 kw Randnaben Motoren je 115 kg WEC ÖNC 2009 Brauner 30/77

31 Active Wheel [Michelin] 30 kw Radnabenmotor: 5 kg (60 kw für 20 Sekunden!) WEC ÖNC 2009 Brauner 31/77

32 Elektromotor versus Verbrennungsmotor electrical machine combustion engine WEC ÖNC 2009 Brauner 32/77

33 Smart Electric (Brabus) WEC ÖNC 2009 Brauner 33/77

34 Nissan Nuvu WEC ÖNC 2009 Brauner 34/77

35 i MiEV (Mitsubishi) WEC ÖNC 2009 Brauner 35/77

36 Battery Pack and Batterie-Module Battery Pack Battery Module about 100 Modules Autoelektriker der Zukunft: Arbeiten unter Spannung wie im Niederspannungsnetz (aber D.C.) Besondere Schutzkleidung erforderlich WEC ÖNC 2009 Brauner 36/77

37 title of the slide E-Motor: 30 kw Consumption: 12 kwh/100 km Max. speed: 112 km/h Reach: 115 km Battery: ZEBRA (NaCl + Ni) Charging time: 3,5 h (30 to 80 %) Full loading: 8 h (15,5 kwh) Consumption: 10 kwh/100 km Max. speed: 160 km/h Reach: 160 km Battery: Li Ion Source: TU Wien, Leitinger WEC ÖNC 2009 Brauner 37/77

38 km / year motor 45 kw gasoline 30 kw electrical Energy density 8,9 kwh / liter Fuel per100km 4,7 liter 12 kwh / (eq. 1.1 liter) kwh / 100 km Relation kwh/km 3,5 1,0 CO 2 emissions 1110 kg / a 20 kg / a hydro power 540 kg / a European mix Relation CO Source: TU Wien Leitinger WEC ÖNC 2009 Brauner 38/77

39 Elektrisches Nahverkehrsmobil Mittlere einfache Entfernung in Österreich km Energiebedarf für Mobilität: 4 kwh/d (35 km) (1.800 kwh/a, eta-ladung: 0,8) Typischer Elektrizitätsbedarf eines Haushalts: kwh/a oder 9,5 11 kwh/d Mobilität stellt 50 % des Bedarfs dar Zwei Elektrofahrzeuge verdoppeln den Elektrizitätsbedarf eines Haushalts Zwei Elektrofahrzeuge sparen 20 kwh/d (fossile Treibstoffe) Vollständige Mobilität mit E-Cars: 4 Mio. E-Cars entspricht 5 TWh, dies ist etwa 10 % des heutigen Elektrizitätsbedarfs WEC ÖNC 2009 Brauner 39/77

40 Nachhaltige Energieversorung für die E-Mobilität Wasserkraft Windenergie Photovoltaic (Bio-Elektrizität) WEC ÖNC 2009 Brauner 40/77

41 Bilder über Elektrofahrzeuge vom Internationalen Automobilsalon in Genf 2009 WEC ÖNC 2009 Brauner 41/77

42 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! WEC ÖNC 2009 Brauner 42/77

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