Elektromobilität Längst keine Utopie mehr

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1 1 Monatsbericht Elektromobilität Längst keine Utopie mehr Elektromobilität Made in Germany bietet für Deutschland eine große Chance, denn durch neue Technologien können sich neue Wertschöpfungsketten entwickeln. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) setzt für die Fortentwicklung von Elektromobilität auf innovationsfreundliche, stabile und transparente Rahmenbedingungen und fördert die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich. Im Kern der Förderung für Elektromobilität steht ein marktwirtschaftlicher Ansatz, bei dem die Verantwortung für Entwicklung und Vermarktung der Produkte fest in den Händen der Industrie verbleibt. Die Förderprogramme ermöglichen es gerade mittelständischen Industrie unternehmen, sich mit der Wissenschaft zu vernetzen und sich technologisch weiter zu entfalten. Ausgangslage Die Bundesregierung hat in Konkretisierung des Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität (2009) im Mai 2011 das Regierungsprogramm Elektromobilität beschlossen. Darin verpflichtet sie sich, zusammen mit der Industrie das gemeinsame Ziel zu verfolgen, Deutsch land als Produktionsstandort für Elektromobilität und als Leitmarkt und Leitanbieter zu etablieren. Die Industrie hat zugesagt, bis Ende 2014 in Deutschland 17 Milliarden Euro in die Elektromobilität zu investieren und bis dahin 16 neue Elektrofahrzeugmodelle auf den Markt zu bringen. Zum 1. Januar 2013 gab es in Deutschland rund rein batterieelektrische Fahrzeuge (BEV), Plug-in- Fahrzeuge (PHEV) und Range Extender (RE). Für den Betrieb dieser Fahrzeuge werden nach übereinstimmender Aussage zahlreicher Studien die vorhan- Ein Battery Electric Vehicle (BEV) ist ein Fahrzeug, das ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben wird und die dazu notwendige Energie in einer Batterie speichert. Ein Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) ist ein Fahrzeug mit einem Hybridantrieb, bestehend aus einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, dessen Batterie über das Stromnetz extern geladen werden kann. Der konventionelle Antrieb ist dabei der Primärantrieb. Ein Fahrzeug mit Range Extender (RE) ist ein Plugin Hybrid Electric Vehicle, bei dem der Elektromotor der Primärantrieb ist. Der Verbrennungsmotor dient lediglich dazu, die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen, indem er über einen Generator elektrische Energie für den Elektromotor erzeugt.

2 Monatsbericht denen Lademöglichkeiten zu Hause oder am Arbeitsplatz für die nahe Zukunft ausreichen. Zusätzlich bestehen bereits rund öffentliche Ladestationen. Um mehr Flexibilität zu ermöglichen, sollen zukünftig Schnellladesäulen hinzukommen. Herkömmliche Ladestationen versorgen das Elektrofahrzeug mit Wechselstrom und werden daher als Alternate Current (AC)-Stationen bezeichnet. Für eine Reichweite von ca. 100 Kilometern bedarf es an diesen Stationen einer Ladezeit von ca. sechs bis acht Stunden. Bei einer höheren Ladeleistung der Ladestation (32 Ampere) sind auch kürzere Ladezeiten von etwa drei bis vier Stunden möglich. Schnellladestationen laden das Elektrofahrzeug mit Gleichstrom und werden als Direct Current (DC)-Stationen bezeichnet. Strom für eine Reichweite von 100 Kilometern kann an diesen Stationen in nur Minuten getankt werden. Vor diesem Hintergrund gibt es im Bereich Elektromobilität künftig vor allem fünf wichtige Handlungsfelder: 1. Die Bundesregierung wird die Rahmenbedingungen für die Elektromobilität in Deutschland den aktuellen Entwicklungen anpassen. 2. Forschung und Entwicklung müssen weiter unterstützt und von den Unternehmen gestärkt werden. 3. Normen, Standards und Zertifizierungsverfahren müssen weiter harmonisiert werden, sowohl national als auch EU-weit und global. 4. Die Bundesregierung wird den Ausbau einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur begleiten. 5. Die Akzeptanz der Elektromobilität bei den Nutzerinnen und Nutzern muss weiter erhöht werden. Die Entwicklung und Vermarktung neuer Produkte und Dienstleistungen rund um das Thema Elektromobilität bleibt Aufgabe der Industrie. Rahmenbedingungen für die Elektromobilität Die Elektromobilität ist insbesondere deshalb eine industriepolitische Herausforderung, weil viele unterschiedliche Branchen zusammenarbeiten müssen, die bislang kaum gemeinsame Schnittstellen hatten. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wurde im Jahr 2010 die Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) ins Leben gerufen. Die NPE setzt sich aus Vertretern der Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Zivilgesellschaft zusammen. Elektrofahrzeuge werden in noch stärkerem Ausmaß als heutige Verbrennungsfahrzeuge mit ihrer Umwelt interagieren, kommunizieren und in die Verkehrsinfrastruktur und Energienetze eingebunden werden müssen. Hierfür spielt die moderne Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) eine entscheidende Rolle. Deswegen passt das BMWi die Rahmenbedingungen für Elektromobilität fortlaufend an. So wurden bereits 2011 im Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) wichtige energiewirtschaftliche, datenschutz- und datensicherheitsrechtliche Grundlagen für intelligente Stromnetze (Smart Grids) gelegt. Unter bestimmten Voraussetzungen kann etwa nach 14a EnWG bei Ladung von Elektrofahrzeugen ein reduziertes Netz entgelt berechnet werden. Laden kann hierdurch günstiger werden. Um Elektrofahrzeuge in das Stromnetz einzubinden, sind Standards für die Messung und Abrechnung von Ladevorgängen unerlässlich. Daher wurden die rechtlichen Grundlagen für sicheres Laden und Ab - rechnen von Strom für Elektrofahrzeuge im Gesetz zur Neuregelung des gesetzlichen Messwesens festgelegt, welches 2014 in Kraft tritt. Eine wichtige Rolle kommt auch der Sicherheit bei der Erhebung und Verarbeitung der Mess- und Abrechnungsdaten zu. Daher unterstützt und berät die Physikalisch-Technische Bundesanstalt die Industrie bei Datensicherung im Bereich des Messwesens. Auf diese Weise wird das Vertrauen der Nutzer in die neuen Technologien gestärkt.

3 3 Monatsbericht Abbildung 1: Das System Elektromobilität der Nutzer steht im Mittelpunkt Quelle: 3. Fortschrittsbericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Auch auf europäischer Ebene müssen Rahmenbedingungen geschaffen werden, um Anreize für die Weiterentwicklung der Elektromobilität zu setzen. Deshalb setzt sich die Bundesregierung zum Beispiel für eine Neufassung der CO 2 -Regelung ein, welche so genannte Super Credits für Elektrofahrzeuge berücksichtigt. Förderung von Forschung und Entwicklung für Elektromobilität Das BMWi fördert die unterschiedlichen Teilbereiche der Elektromobilität in teils spezialisierten, teils themenübergreifenden und teils vollständig technologieoffenen Programmen. Programm Schaufenster Elektromobilität Das Programm Schaufenster Elektromobilität fördert innovative Unternehmen und Forschungseinrichtungen bei der Erforschung und Entwicklung dieser umweltund klimaschonenden Technologie. Ziel ist es, die Elektromobilität für Nutzer mit international wettbewerbsfähigen Produkten aus deutscher Produktion sichtbar, attraktiv und wirtschaftlich zu machen. Zudem soll das Programm helfen, konkrete Erkenntnisse über die Nut - zung von Elektrofahrzeugen in der Praxis zu ge winnen. Vier Regionen wurden als regionale Demonstrationsvorhaben (so genannte Schaufenster) ausgewählt (Baden-Württemberg, Bayern/Sachsen, Niedersachsen, Berlin/Brandenburg). Sie sollen unter anderem zeigen, welche zusätzlichen Lademöglichkeiten im öffentlichen Raum benötigt werden und welche Geschäftsmodelle sich als zukunftsträchtig erweisen. Knapp 100 Ver bundvorhaben mit mehr als 350 Einzelprojekten werden im Rahmen des Schaufensterprogramms von der Bundesregierung direkt unterstützt. Abgerundet wird das Projekt durch eine Begleit- und Wirkungsforschung, die den Verbundpartnern nicht nur unterstützend zur Seite stehen wird, sondern auch zum systematischen Erkenntnisgewinn beitragen soll. Leuchttürme In so genannten Leuchttürmen werden besonders herausragende Projekte zu einzelnen Themenfeldern gebündelt. Die Wahl zum Leuchtturmprojekt wird zum Gütesiegel für besonders wichtige Innovationen, die einen bedeutenden Beitrag zum technischen Fortschritt und zur Kostensenkung bei der Elektromobilität leis-

4 Monatsbericht ten. Die Projekte sind thematisch unterteilt in die Be - reiche Antriebstechnik, Energiesystem und -speicherung, Ladeinfrastruktur und Netzintegration, Mobilitätskonzepte, Recycling und Ressourceneffizienz sowie Informations- und Kommunikationstechnologien. Im Rahmen der Projekte arbeiten wissenschaftliche Einrichtungen, KMU und Großunternehmen zusammen und sind untereinander stark vernetzt. Förderprogramme ELEKTRO POWER und ATEM Das BMWi fördert Forschungsvorhaben im Rahmen der Bekanntmachung ELEKTRO POWER Elektromobilität, Positionierung entlang der Wertschöpfungskette. Die Förderung zielt auf die Verbesserung der gesamten Wertschöpfungskette in den Bereichen Fahrzeugbau, Antriebstechnologie, Batterieentwicklung und -integration, Energiemanagement sowie Erprobung der Elektromobilität in der Praxis. Die Fördermaßnahme Antriebstechnologien für die Elektromobilität ATEM hat die Fortentwicklung von Antriebstechnologien zum Ziel. Das Programm unterstützt die Forschung und Entwicklung in den Bereichen Reichweite von elektrischen Nutzfahrzeugen, innovative Antriebskonfigurationen, Senkung der Umweltbelastung sowie Erhöhung der Sicherheit. Die beiden Förderprogramme bevorzugen Forschungsarbeiten, die in enger Zusammenarbeit zwischen Un ternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen entstehen, damit sich enge Netzwerkstrukturen entwickeln. Sechstes Energieforschungsprogramm der Bundesregierung Batterien sind das zentrale Element für die Elektrifizierung des Antriebs. Gerade hier ist der Forschungsbedarf noch besonders hoch. Das Sechste Energieforschungsprogramm der Bundesregierung greift dieses Themenfeld auf und unterstützt u. a. die Entwicklung verbesserter Batteriematerialien und Fertigungsmethoden sowie die optimale Integration der Batterie in das Fahrzeug. Förderprogramm IKT für Elektromobilität II Mit dem Programm IKT für Elektromobilität II fördert das BMWi bis Ende 2015 Projekte, in denen neue Konzepte und Technologien für das Zusammenspiel von intelligenter Fahrzeugtechnik im Elektrofahrzeug (smart car), der Energieversorgung (smart grid) und dem Verkehrssteuerungssystem (smart traffic) auf Basis von IKT entwickelt werden. Das Programm baut auf den bereits erzielten Resultaten des Wettbewerbs IKT für Elektromobilität I und sieben geförderten Modellprojekten auf. Mit der Initiative soll die globale Wettbewerbsfähigkeit und Systemkompetenz nicht nur der IKT-Wirtschaft, sondern auch der Automobilbranche, der Energiewirtschaft und des Dienstleistungssystems gestärkt werden. Das Programm zeigt mit der Entwicklung eines gemeinsamen Kommunikationsstandards zwischen Elektrofahrzeug und Ladesäule, mit dem Verfahren zur Vergabe einheitlicher Identifikationsnummern für die Nutzung von Ladesäulen im öffentlichen Raum sowie mit der Entwicklung einer einheitlichen Clearingstelle erste Ergebnisse. Normen, Standards und Zertifizierung harmonisieren Damit Elektromobilität optimal genutzt werden kann und keine Parallelstrukturen entstehen, ist es wichtig, sich auf einheitliche Standards zu verständigen. Ladestecker und -buchsen sowie die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur müssen mit-

5 5 Monatsbericht einander kompatibel sein. Dies gilt sowohl national, euro päisch als auch international. Harmonisierte Normen und Standards sind eine Grundvoraussetzung für die erfolgreiche Markteinführung der Elektromobilität. Aus ihnen ergeben sich kostensenkende Skaleneffekte und einheitliche Sicherheitsstandards. Bei der Elektromobilität greifen elektrotechnische und nicht elektrotechnische Normungsinhalte ineinander und machen einen Abstimmungsbedarf erforderlich. In Deutschland nehmen die Deutsche Kommission Elektrotechnik (DKE) zusammen mit dem Deutschen Institut für Normung (DIN) und dem Normungsausschuss des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) Normungsaufgaben im Bereich der Elektromobilität wahr. Auf europäischer Ebene sind die wesentlichen Akteure das Europäische Komitee für elektrotechnische Standardisierung (CENELEC) und das Europäische Komitee für Standardisierung (CEN). Ihre internationalen Pendants sind die Internationale Kommission für Elektrotechnik (IEC) sowie die Internationale Standardisierungsorganisation (ISO). Die Normungsorganisationen arbeiten überwiegend auf Eigeninitiative der Wirtschaft und der Stakeholder. Diese Autonomie wird nur in Ausnahmefällen durchbrochen, so etwa im Rahmen des derzeit im Rat der Europäischen Union verhandelten Richtlinienentwurfs für den Aufbau von Infrastrukturen für alternative Kraftstoffe. Der Richtlinienentwurf schlägt eine technische Spezifikation eines europäischen Ladesteckers vor, um Handelshemmnisse innerhalb der Europäischen Union zu vermeiden. Zur Bündelung der in Deutschland im Bereich Normung und Standardisierung laufenden Aktivitäten und zur aktiven Vernetzung verschiedener Projekte im Bereich Elektromobilität plant das BMWi gemeinsam mit DIN, DKE/VDE und dem Normungsausschuss des VDA ein Verbundvorhaben Normungsinitiative. Aber auch über die europäischen Grenzen hinaus sucht das BMWi den Dialog mit Partnerstaaten, um Normen, Standards und Zertifizierungsverfahren weiter zu harmonisieren. Gemeinsam mit den USA wurde das Thema Elektromobilität im Transatlantischen Wirtschaftsrat auf die Agenda gesetzt und 2011 ein gemeinsamer Ar - beitsplan zur Elektromobilität verabschiedet. Mit China und Japan wird sich eng in Fragen der Normung, Standards und der Ladeinfrastruktur ausgetauscht. Aufbau einer Ladeinfrastruktur Die Elektromobilität kann nur dann ein Erfolg werden, wenn sie mit der Flexibilität der konventionellen An - triebsarten konkurrieren kann. Ein zentrales Thema für die nahe Zukunft ist daher der flächendeckende Aufbau einer Ladeinfrastruktur.

6 Monatsbericht Die Anforderungen an die zukünftige Ladeinfrastruktur sind komplex, da sie eine neue Schnittstelle zwischen Stromnetz und Endnutzer darstellt. Neben der technischen Entwicklung der Hardware besteht die Herausforderung darin, durch eine leistungsfähige Kommunikationsstruktur bereits vorhandene IKT-Prozesse der Energiewirtschaft um die Besonderheiten der Elektromobilität zu erweitern bzw. solche neu zu gestalten. Dies gilt umso mehr, als dass mittel- bis langfristig der Strom nicht wie bisher allein aus dem Netz in Richtung Endnutzer fließen soll. Ein gesteuertes Laden von Elektrofahrzeugen soll zukünftig auch die Möglichkeit dezentraler Rückspeisung eröffnen. So kann die Speicherkapazität der Elektrofahrzeuge in den Phasen, in denen die erneuerbaren Energien zeitweilig mehr Strom in das Stromnetz einspeisen, als die Netznutzer entnehmen, intelligent dazu genutzt werden, die Netzstabilität durch eine Zwischenspeicherung von Strom zu gewährleisten. Herausforderungen dieser Art können effizient nur durch die innovative Anreizwirkung eines wettbewerblich organisierten Marktes gemeistert werden. Aus diesem Grund sollte der Aufbau sowohl der privaten als auch der öffentlich zugänglichen Ladeinfrastruktur wettbewerblich erfolgen. Der Betreiber einer Ladein frastruktur ist wirtschaftlich selbst verantwortlich für die energiewirtschaftlich konforme Einbindung der Ladeinfrastruktur an das Stromnetz, den Netzanschluss, die Zählung und die Stromladung. Die für die Abwicklung des Ladeprozesses erfor derlichen Informationen (Identifizierung, Ladesteuerung und Abrechnung) werden über das Ladekabel zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladesäule als Verbindung zum Stromnetz ausgetauscht. Dies wird als Powerline Communications (PLC) bezeichnet. Die Art des Signals der Informationsübertragung erfolgt durch Pulsweitenmodulation (PWM). Darüber hinaus wird keine weitere Verbindung zwischen Elektrofahrzeug und Ladesäule benötigt. Der Ladevorgang erfolgt komplett automatisch. Dabei sollte das Konzept offen sein für neue Geschäftsmodelle und Marktrollen. Um Doppelinvestitionen in die Ladeinfrastruktur zu vermeiden, sollten die Stromlieferanten unterschiedlicher Ladeinfrastrukturen über ein Lade-Roaming miteinander verbunden werden. Gegenseitige Forderungen und Verbindlichkeiten durch den Stromverkauf können so verrechnet werden. Akzeptanz der Elektromobilität bei den Verbraucherinnen und Verbrauchern Entscheidend für den Erfolg der Elektromobilität bleibt am Ende vor allem die Technologieakzeptanz der Nutzer. Deren Aufgeschlossenheit gegenüber neuen Technologien, ihr Umweltbewusstsein, ihre Veränderungsbereitschaft und ihre Mobilitätsbedürfnisse werden über den Durchbruch der neuen Mobilität entscheiden. Es wird davon ausgegangen, dass die Ausbreitung der Elektromobilität am Stadtrand beginnt, sich von dort in Richtung Innenstädte bewegt und sich später auf die ländlichen Gebiete ausdehnt. Erste Nutzer werden Menschen mit eigener, privater Lademöglichkeit sein. Das Schaubild zeigt die Entwicklung der Elektromobilität im zeitlichen Ablauf, wie sie von den Teilnehmern der NPE eingeschätzt wird. Elektrofahrzeuge werden zumindest in den ersten Jahren der Markteinführung jedoch teurer sein als konventionell angetriebene Fahrzeuge. Hinzu treten der längere Tankvorgang und die derzeit noch vergleichsweise geringe Reichweite. Die Reichweitenangst wird verstärkt durch die noch nicht flächendeckend vorhandene Ladeinfrastruktur. Auch wenn sich die Elektromobilität letztendlich am Markt beweisen muss, kann der Akzeptanzproblematik auf verschiedenen Ebenen begegnet werden. Das BMWi hat sich dabei für das Setzen der Rahmenbedingungen und gegen eine Kaufprämie für Elektrofahrzeuge entschieden. Die Elektromobilität muss sich da rüber hinaus im internationalen Wettbewerb beweisen, um langfristig tragfähig zu sein. Die Bundesressorts streben in ihrem eigenen Geschäftsbereich an, dass zehn Prozent der neu anzuschaffenden Fahrzeuge emissionsarm sein sollen.

7 7 Monatsbericht Abbildung 2: Zielkurve Marktentwicklung Early Adopter Nachhaltige Marktentwicklung Massenmarkt Privat Entwicklung Kundengruppen Fahrzeuge in Tausend Gewerblich Quelle: 3. Fortschrittsbericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Weitere Möglichkeiten, die Akzeptanz durch Anreize zu fördern, sind z. B. steuerliche Anreize zum Kauf eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb. Befreiung von der Kraftfahrzeugsteuer: Reine Elektrofahrzeuge (BEVs) sind für zehn Jahre von der Kfz-Steuer befreit. Die Steuerbefreiung wird für Fahrzeuge gewährt, die in der Zeit vom 18. Mai 2011 bis 31. Dezember 2015 erstmals zugelassen werden. Nach 2015 soll die Steuerbefreiung für reine Elektrofahrzeuge für fünf Jahre fortgeführt werden bei erstmaliger Zulassung vom 1. Januar 2016 bis 31. Dezember Dienstwagenbesteuerung: Gerade Dienstwagenflotten stellen ein wichtiges potenzielles Marktsegment für Elektrofahrzeuge dar. Die Besteuerung der privaten Dienstwagennutzung als geldwerter Vorteil richtet sich nach dem Listenpreis des Fahrzeugs. Daraus ergeben sich Nachteile für die Elektromobilität, da Elektrofahrzeuge mit ihrem hohen Batteriepreis gegenüber konventionell angetriebenen Fahrzeugen noch teurer sind. Um diese Nachteile auszugleichen, hat die Bundesregierung die Dienstwagenbesteuerung entsprechend angepasst. Auch straßenverkehrsrechtliche Anreize durch die Kennzeichnung von Elektrofahrzeugen können die Akzeptanz von Elektromobilität verbessern. Die Kennzeichnung durch die jeweils zuständigen Gebietskörperschaften kann als Grundlage für eine straßenverkehrsrechtliche Privilegierung dienen, welcher eine hohe Bedeutung für eine rasche Markteinführung von Elektrofahrzeugen zuzuschreiben ist. Sonderparkplätze für Elektrofahrzeuge: Um den Kommunen die Anwendung der bereits jetzt schon bestehenden Rechtsvorschriften zu erleichtern, hat die Bundesregierung eine Verkehrsblattverlautbarung zur einheitlichen Beschilderung von Parkflächen insbesondere an Ladetankstellen im öffentlichen Verkehrsraum veröffentlicht.

8 Monatsbericht Freigabe von Bussonderfahrspuren für Elektrofahrzeuge: Die Zulassung von Elektrofahrzeugen auf Bussonderfahrspuren könnte einen attraktiven zusätzlichen Anreiz für den Erwerb und die Nutzung solcher Fahrzeuge darstellen. Hierzu sollen Erfahrungen aus den Projekten Schaufenster Elektromobilität einfließen, um Erkenntnisse über sich möglicherweise ergebende Nutzungskonflikte zu erlangen und um die Auswirkungen auf den öffent lichen Personennahverkehr so gering wie möglich zu halten. Die Entscheidung über die Erlaubnis der Mitnutzung einer Busspur trifft die lokale Straßenverkehrsbehörde auf Basis der örtlichen Bedürf nisse. Ausblick Damit Deutschland auch in Zukunft ein wettbewerbsfähiger und innovativer Standort bleibt, müssen wirtschaftliche Erfolge durch die Unternehmen immer wieder neu errungen werden. Dies gilt auch auf dem Gebiet der Elektromobilität. Dabei unterstützt die Bundesregierung die Industrie, indem sie Rahmenbedingungen schafft und anwendungsnahe Forschung und Entwicklung fördert. Die notwendigen Investitionen und die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen müssen jedoch von den Unternehmen selbst geleistet werden. Die Arbeitsteilung ist Garant dafür, dass letztendlich funktionierende Elektromobilität entsteht, die auf die Bürgerinnen und Bürger in Deutschland und weltweit Faszination ausübt. Dann gilt: Die Zukunft fährt elektrisch. Kontakt: Birgit Hofmann, Katharina Dubel und Peter Roegele Referat: Umweltinnovationen, Elek tromobilität