Die elektromobile Zukunft

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1 Die elektromobile Zukunft VISION oder WIRKLICHKEIT? Hochschule Trier / Umwelt-Campus Birkenfeld Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Internet:

2 Anspruchsvolle Ziele Null- Emissions-Campus Hochschule Trier / Umwelt-Campus Birkenfeld Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Internet: 100% Wärme aus Biogas, Holz, Solarthermie 100% Strom aus Photovoltaik und KWK 100% Effizienz als Ziel Wärmerückgewinnung Klimatisierung über Erdwärme und Solar (Adsorption) Regenwassernutzung (Zisternen, Mulden, Rigolen, Teiche) Passiv und Null-Energie Studentenwohnheime Campus als Biotop (standortgerechte Pflanzen, nachhaltige Pflege) Null Abwasser und Rohstoffrückgewinnung (ab 2012 geplant)

3 Das IfaS am Umwelt-Campus Birkenfeld In-Institut der Hochschule Trier Gründung Ende Professoren Ca. 80 Mitarbeiter Abteilungen: Kommunales SSM, Methodik & IT Technische Projektplanung & Finanzierung Biomassenutzung / - logistik Internationale Projekte Zukunftsfähige Mobilität Schwerpunkte: Beratung Projektentwicklung Akteursmanagement Technische Machbarkeitsstudien Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Weiterbildung

4 IfaS-Abteilung Zukunftsfähige Mobilität seit 2010 v.l.n.r. Prof. Dr. Eckard Helmers, Sascha Schitterle, Rüdiger Hild, Markus Conrad, Patrick Marx

5 IfaS Projekte / Netzwerk

6 Stoffstrommanagement und E-Mobilität Beispiel: Recycling von Lithium-Batterien aus China bringt Rohstoffe und Fördermittel nach Deutschland

7 Wirtschaftliche Auswirkungen des Anlagenbestandes Aktuell kostet die Energieversorgung des LK Neuwied ca. 595 Mio. /a! Von diesen Finanzmitteln verlassen erhebliche Anteile das System, da sie für fossile Energieträger aufgewendet werden müssen! Verkehr: ca. 270 Mio. Strom: ca. 160 Mio. Wärme: ca. 150 Mio. Bilanziell ergibt sich ein Geldmittelabfluss von insgesamt ca. 580 Mio.

8 Ressourcen-/Klimaschutz & regionaler Werterhalt Herausforderung: regionale Wertschöpfung Wo bleibt das Geld? Geldstrom für fossile Energieträger (Gas, Kohle, Erdöl) aus Deutschland heraus: (Quelle: Statistisches Bundesamt (2010); eigene Berechnung) in 2004: 40 Mrd. Euro in 2005: 55 Mrd. Euro in 2007: 64 Mrd. Euro in 2009: 58 Mrd. Euro In 2012: ca. 80 Mrd. Euro Kostensenkung in 2009 durch Wirtschaftskrise

9 Mrd. Landkreis Rhein-Hunsrück ca EW: Ausgelöste Finanzströme (Strom + Wärme) bis 2050 Ausbau regenerativer Strom und Wärme 2050 Einsparungen und Erlöse Kosten* Regionale Wertschöpfung Wirtschaftlichkeit und kumulierte regionale Wertschöpfung aus erneuerbarer Energie und Energieeffizienzmaßnahmen bis 2050 Summe Umsätze 21,60 Mrd. Summe Invest 5,14 Mrd. 25 Zuschüsse (BAFA) Summe operative Kosten 9,70 Mrd. Summe Kosten 14,84 Mrd. Summe RWS 14,64 Mrd. *Kosten für industrielle Effizienzmaßnahmen nicht enthalten Bei den privaten Stromeffizienzmaßnahmen nur Kosten für Umwälzpumpen aufgeführt % Wärmeeffizienz (Industrie) Einsparungen und Wärmeerlöse (Gebäude, reg. Brennstoffe, Wärmep.) Stromeffizienz (Privat) Beitrag zur kumulierten RWS bis 2050: Wind: ca. 3,28 Mrd. Photovoltaik: ca. 2,16 Mrd Stromeffizienz (Industrie) Stromerlöse (EEG, Marktabsatz) Steuern (GewSt, ESt) Pachtkosten (Windenergie) Solarthermie: ca. 1,43 Mrd. Biomasse: ca. 2,11 Mrd. 5 Verbrauchskosten (Biogasssubstrat, Brennstoff) Betriebskosten (Versicherung, Wartung & Instandhaltung etc.) Geothermie (WP): ca. 0,18 Mrd. Gebäudesanierung: ca. 4,41 Mrd. Energieeffizienz: ca. 1,07 Mrd. 0 Einsparungen und Erlöse Kosten* Regionale Wertschöpfung Kapitalkosten (Kreditzinsen) Investitionsnebenkosten (Material und Personal) Investitionen (Material)

10 [MWh/a] Landkreis Neuwied: Szenario Strom bis 2050 Starker Anstieg der regenerativen Stromerzeugung Größter Zubau bei Windkraft und Photovoltaik Deckung des Stromverbrauchs bilanziell schon 2020 möglich (121%) Landkreis als Stromexporteur trotz steigendem Verbrauch Anstieg des Stromverbrauchs (rote Linie) durch neue Anwendungsfelder im Verkehrs- und Wärmesektor Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien 2050: 221% EE-Strom Wasserkraft Deponiegas Biogas Biomasse Festbrennstoffe Photovoltaik Windkraft Stromverbrauch

11 Wozu brauchen wir Elektromobilität?

12 Elektro-Umbau eines Smart ForTwo am UCB 2011

13 IfaS-eSmart wird mit Ökostrom betrieben

14 Elektromobilität Ökobilanz im Fahrbetrieb

17 Modellregionen E-Mobilität in Deutschland 8 Modellregionen, 4 Schaufenster, 3 regionale Demonstrationsvorhaben seit 2009 RLP emobil Saar = regionales Demonstrationsvorhaben Ziel: 1 Million E-Fahrzeuge bis 2020 Quelle: Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung

18 Entwicklung Elektro-Autos in Deutschland Quelle: Kraftfahrtbundesamt

22 Bestand E-Fahrzeuge Deutschland Quelle: Kraftfahrtbundesamt

23 California Zero Emission Vehicle Mandate Hintergrund: SMOG-Probleme 1990 in Kaliforniens Städten??? Quelle: CARB VISION: bis 2003 sollten mindestens 10% aller Neufahrzeuge in Kalifornien emissionsfrei sein als emissionsfrei kamen nur E-Fahrzeuge in Frage Initiator Zero Emission Vehicle Mandate: California Air Resources Board (CARB) Autohersteller verklagten den Staat Kalifornien vorzeitiger Abbruch des Zero Emission Vehicle Mandate 2002 ; Dokumentation im Film Who killed the electric car? 2006

24 California Zero Emission Vehicle Mandate

25 California Zero Emission Vehicle Mandate

26 Who killed the electric car? (2006) EV1 (Electric Vehicle 1) von General Motors 800 mal gebaut von Flotte komplett verschrottet

27 EV1 General Motors Prospekt von 1999

28 Prospekt A-Klasse mit ZEBRA-Batterie 1997 Kalifornien

29 ZEBRA-A-Klasse in Stuttgart 1997

30 A-Class EV in Stuttgart gebaut keine Abgas-Plakette

31 seit 2012: Model S von Tesla Motors (Kalifornien) Reichweite Basisversion (60kWh-Batterie): ca. 350 km Reichweite mit 85kWh-Batterie: ca. 500 km Motorleistung: 225 kw (306 PS) bis 310 kw (421 PS), 200 km/h aktueller Preis in Kalifornien: ab USD abzgl USD Steuererlass aktueller Preis in Deutschland: ab EUR (incl. USt.), 10 Jahre steuerfrei erste Auslieferungen in USA seit Ende 2012, aktuelle Produktion 500 pro Woche Quelle: Tesla Motors

32 Neufassung des Zero Emission Vehicle Mandate 2012 Estimated Sales of Zero-Emission Vehicles under the 2012 Amended Mandate in California, neue Elektrofahrzeuge ab 2018 (4,5% aller Neufahrzeuge in Kalifornien) neue ab 2025 (22%) Quelle: US Department of Energy Kalifornien ist etwa so gross wie Deutschland (rund km²) und hat etwa halb so viele Einwohner

33 Tesla S: die Vision ist Wirklichkeit geworden Quelle: Focus

34 Die besten Autos der Welt! Doch was bedeutet es, wenn jetzt IT-Unternehmer die besten Autos der Welt bauen? Amerikanische Fahrzeuge waren bis vor kurzem etwas, worüber man in den Entwicklungsetagen deutscher Automobilhersteller herzlich lachte. Quelle: FAZ

35 aktuell in Deutschland erhältliche Neufahrzeuge (PKW) Ford Focus Electric Nissan Leaf Mitsubishi imiev (= Citroen C-Zero = Peugeot ion) Renault Twizzy, Zoe, Fluence + Kangoo Smart ed Tesla Model S Probefahrten mit den aufgeführten Fahrzeugen sind in der Mittagspause möglich Alternative zu Neufahrzeugen: Umbau von Verbrennern auf E-Antrieb Wertschöpfung für Handwerk als Ausgleich für deutlich weniger Wartung bei Elektrofahrzeugen im Vergleich zu Verbrennern Erhalt der Karosserie schont Ressourcen und spart Energie Aufbau von Know-How durch Eigenbau

36 2012 erster elektrischer Linienbus in Deutschland Quelle: Autobild

37 schon 10 Jahre Elektrobusse in China, USA, Italien mit Induktionsladung (berührungslos) Quelle: Conductix

38 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Vergleich zwischen E-Fahrzeugen und konventionell betriebenen hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit Lösungsansätze

39 Parameter Anschaffungspreis vergleichbare Modelle am Beispiel von Renault Kangoo Elektrofahrzeug (OEM) von ,- Dieselfahrzeug (OEM) von ,- Benzinfahrzeug (OEM) von ,- Nutzungsdauer nach AfA von 6 Jahren Jährliche Fahrleistung von km Kraftstoffkosten: Diesel 1,48 Benzin 1,60 Strom 0,135

40 Ergebnis BERECHNUNG (Strompreis von 13,5 ct/kwh) Renault Kangoo Z.E. 0. Jahr Gesamt Renault Kangoo (Diesel) 0. Jahr Gesamt Renault Kangoo (Benzin) 0. Jahr Gesamt Investition , ,00 Investition , ,00 Investition , ,00 Betriebskosten ,55 Betriebskosten ,13 Betriebskosten ,77 Batteriemiete ,00 Batteriemiete - - Batteriemiete - - EBITDA ,55 EBITDA ,13 EBITDA ,77 Abschreibungsbetrag ,00 Abschreibungsbetrag ,00 Abschreibungsbetrag ,00 EBIT ,55 EBIT ,13 EBIT ,77 Zinskosten ,80 Zinskosten ,47 Zinskosten ,07 Earnings ,35 Earnings ,60 Earnings ,84 Barwert ,92 Barwert ,94 Barwert ,31 Günstige Betriebskosten können die zu hohen Anschaffungskosten nicht ausgleichen Betriebskosten eines E-Fahrzeuges liegen zwischen 33 und 50 % unter dem vergleichbarer konventionell betriebener Fahrzeuge Wirtschaftlichkeit erst bei einer jährlichen Fahrleistung ab km darstellbar

41 Speicherpotenzial von Elektrofahrzeugen Elektrofahrzeuge als Speicher nutzen Quelle:

42 Vehicle to grid (V2G) Technische Voraussetzung ist gegeben: University of Delaware entwickelte ein Prinzip, welches vorsieht, dass Elektroautos zukünftig nicht nur Energie aus dem Netz ziehen sondern ungenutzte Energie auch wieder abgeben können Die vorher geladene Gleichspannung kann nahezu verlustfrei per integriertem Wechselrichter in das Netz zurückspeist werden Quelle: Quelle:

43 Vehicle to grid (V2G) - Feldversuch Im Staat Delaware gibt es bereits eine festgeschriebene Vergütung für zurückgespeisten Strom Das Massachusetts Institut for Technology (MIT) geht davon aus, dass Flottenverantwortliche durch V2G 5 bis 11% der Gesamtbetriebskosten einsparen können Laut Electrification Coalition-Report der Universität Delaware (Ende 2011) kann ein Elektrofahrzeug am US- Regelenergiemarkt bis zu 10 $ am Tag verdienen ~ 3600 $ pro Jahr Die Universität Delaware testet die V2G-Technik mit anfänglich 30 Fahrzeugen in einem Großversuch in Dänemark EEG-Novellierung?! Der Staat könnte damit Energiespeicher und die Elektromobilität fördern

44 Kaskadennutzung Aufgrund zu erwartender Kapazitätsverluste der Batterie im mobilen Einsatz (Reichweitenverlust) sollten diese im Anschluss als stationäre Speicher genutzt werden Vorteil: Anschaffung eines zusätzlichen Speichers zwecks Eigenstromnutzung (PV-Anlage) entfällt bessere Wirtschaftlichkeit Fahrzeug kann mit neuen Batterien bestückt und somit an die Bedürfnisse des Nutzers angepasst werden Mit fortschreitender Technik wird zukünftig eine höhere Kapazität bei gleichbleibendem Gewicht bzw. Größe verfügbar sein Umrüstung möglich im Elektromobilitätszentrum Birkenfeld (EMobZ)

45 ecar-sharing am Umwelt-Campus in Birkenfeld Konzept für die Etablierung eines ecar-sharing-angebotes am Umwelt-Campus in Birkenfeld

46 Geplant e - carsharing Campus Strom Öffentliches Stromnetz Strom Stromnetz des Umwelt-Campus ecar-sharing UCB

47 Lösungsansätze: mehr systemisches Denken? Die Anschaffungskosten sind bei E-Fahrzeuge (noch) zu hoch, jedoch werden die Anschaffungspreise in Zukunft deutlich sinken Zukünftig wird die Integration der E-Fahrzeuge in die Stromwirtschaft (Netzmanagement/Speicherung der erneuerbaren Energien) eine entscheidende Rolle spielen Förderprogramme für Energiespeicher EEG Novellierung: Durch ein intelligentes Be- und Entlademanagement der Batterie kann bares Geld verdient werden Intelligente Miet- und Teilkonzepte zur Erhöhung der Marktakzeptanz Integration von E-Fahrzeugen in Klimaschutzstrategien der Kommunen

48 FAZIT E-Fahrzeuge ökonomisch noch nicht konkurrenzfähig Nutzung des CO2 Bonus durch flächendeckende Vermarktung an Kommunen im Rahmen der Klimaschutzinitiativen Kombinierte Nutzung mit stationären Anwendungen (Vehicle to Grid) Tesla Model S zeigt, was technisch heute möglich ist. Kleine E-Fahrzeugen, wie der auf E-Antrieb umgebaute Benzin-Smart von IfaS, das Leichtfahrzeug Twizzy von Renault ausreichend für alltäglichen Mobilitätsbedarf der großen Mehrheit der PKW Nutzer Elektrische Linienbusse marktreif und wirtschaftlich Über Popularitätssteigerung, steigende Stückzahlen und neue Nutzungskonzepte (E Carsharing) wird E-Mobilität für alle Bürger erlebbar und bezahlbar

49 Elektromobilitäts-Zentrum (EmobZ) Birkenfeld Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

50 Emissionen CO 2 -Emissionen über 6 Jahre des herkömmlichen Kfz: Dieselfahrzeug ca. 2,10 t/a -> 12,6 t/6 Jahre Benzinfahrzeug ca. 2,29 t/a -> 13,74 t/6 Jahre Elektrofahrzeug ca. 0,91 t/a -> 5,46 t/6 Jahre bei Strombezug aus dem Stromnetz mit 453 g/kwh Bei Strombezug ausschließlich aus regenerativen Quellen liegen die Emissionen bei 0 t/a CO 2 -Zertifikatehandel als Anreiz weniger

51 Lösungsansätze Lösungsansätze: Erhöhung der jährlichen Fahrleistung Senkung des Anschaffungspreises Aufgrund des gestiegenen Interesses der Kunden und der Hersteller ist mit deutlich günstigeren Anschaffungskosten in naher Zukunft zu rechnen econversion Intelligente Nutzungskonzepte Speicherung Förderprogramm Nachnutzung der Batteriespeicher