Elektromobilität im Allgäu. Prof. Dr.-Ing. Andreas Rupp MSc Charlotte Wallin

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1 Elektromobilität im Allgäu Prof. Dr.-Ing. Andreas Rupp MSc Charlotte Wallin

2 Mobilitätsprojekte im Allgäu Bayerische, Bundesdeutsche und Europäische Elektromobilitäts-Projekte, seit 2009, gestartet mit Einsatz Tourismus Fahrzeuge unterschiedlichster Art, unterschiedlicher Betreiber und unterschiedlichster Nutzung werden in einem einheitlichen IKT-System und einer öffentlichen und privaten Ladeinfrastruktur betrieben. Durch raum- und nutzerbezogene Mobilitäts- und Markt- Forschungen werden mögliche Geschäftsmodelle und Marketingkonzepte für Fahrzeuge, Mobilität und Infrastrukturuntersucht. Integration von E-Mobilität und erneuerbarer Energieerzeugung Modelle zur Bewertung der Alterung und Lebensdauer von Batterien werden anhand von Messungen und Versuchen erarbeitet Entwicklung von Leistungselektronik Ein Fahrerunterstützungssystem mit Eco-Routing und zuverlässiger Reichweitenbestimmung wurde entwickelt Elektromobilität der nächste Generation, Schüler, ADAC, Fahrschulen, Wahlpflichtfach Elektromobilitätscoaching zur Einführung von E-Fahrzeugen Folie 2

3 Mobilitätspartner Folie 3

4 E-Auto Einsatz und Erfassung im Allgäu Die Nutzung und Belastung von Elektro-Fahrzeuge sowohl der Allgäuer E-Mobilprojekte ee-tour, Econnect, IRENE, E-Lieferung als auch von Projektpartnern deutschlandweit wird untersucht. Entwicklung eines Standard-Datensatz in Abstimmung mit Interviews und Umfragen erlaubt umfassende Analysen zu unterschiedlichen Fragestellungen. Touristischer Einsatz Taxi, Pendler- und Alltagsfahrzeuge Firmen-Flotteneinsatz, Gemeindefahrzeuge Auslieferverkehr Post, Handwerker, Pflegedienste Car-Sharing, Schüler- und Studentenfahrzeug, Fahrschule, ADAC- Fahrertraining 170 Fahrzeugen (100 E-Fahrzeuge, 70 Benziner) in verschiedenen Einsatzszenarien Für die untersuchten Fahrzeugtypen wurden Energiemodelle zur Untersuchung des Fahrverhaltens und der zuverlässigen Reichweitenberechnung entwickelt. Web-basiertes Online-Monitoring Folie 4

5 IKT-Infrastruktur und Datenerfassung im Fahrzeug Tablet, Smartphone mit Android - Reichweitenkarte -. GPS + CAN-Daten aus Batterie -State-of-Charge, -Strom, -Spannung, -Temperatur Belastungsdaten. SoC WLAN GSM/UMTS Status jede Minute Daten alle 10 Min Ladesäule gesteuertes Laden Abrechnungssysteme HKE-Datenbank - Datenverwaltung - Datenaufzeichnung - Fahrzeugverwaltung - Plausibilisierung - Korrektur - Datenauswertung Logger und Übertragungseinheit to X Folie 5

6 Fahrer-Unterstützung durch zuverlässige Reichweitenanzeige Energiemodelle von Fahrzeugen, Batterien, Temperaturmodell SOC Daten und GPS-Verrechnung Fahrermodelle, Bewertung des Fahrerverhalten. auf bereits gefahrener Strecke,Straßentyp-spezifisch Erfassung von Belastungen, Strecken und Nutzung Remote Betrieb Aktueller Standort Reichweite beim Fahren - sparsam - persönlicher Stil - sportlich Ausgansort Folie 6

7 Datenbank der Hochschule Kempten 7

8 Web-Portal Fleetalayzer zur Analyse der Daten für Partner und Forschung Die Fleetalayzer beinhalten u.a. folgende Analysen für e-fahrzeuge, Flotten, und Nutzungsszenarien: Tour-Informationen Geschwindigkeitanalysen Standzeiten Virtueller SOC Energieverbrauch Fahrstilbewertung Flottenauslastung CO2-Ausstoß TCO / TVO- Analysen Lademanagement Buchungsportal APP Folie 8

9 Schaufenster Elektromobilität Bayern Sachsen E-Lieferungen im Allgäu Aufbau einer Flotte von 40 elektrifizierten Kleinlieferfahrzeugen im Allgäu im Einsatz in der Logistik Ermittlung konkreter Anforderungen und Bedürfnisse an die Technologie unter realen Einsatzbedingungen in der Logistik Aufzeichnung von Bewegungsdaten für die Nutzungs-, Belastungs-, Energiebedarfsanalyse und Identifikation konkreter Maßnahmen zur Reduzierung der TCO.. Erforschung der einsatzspezifischen Energiebedarfe und des Alterungsverhalten der Batterien Nutzerakzeptanzanalysen durch Umfragen und Tiefeninterviews Folie 9

10 E-Lieferungen im Allgäu - Fahrzeuge Vorteile rein elektrischer Zustellfahrzeuge: Entfall Schaltvorgänge, einfache Fahrzeugnutzung im Start-Stop, geringe Innengeräusche, entfall Tankstopp, hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ABT ecaddy T5 ebox Zu. Ges. Gew kg 2.800kg 20,4 m³ / 4.250kg Reichweiten: 140km 100km 80km 1500km / Woche in Kempten Folie 10

11 Analyse Post Zustellbetrieb Verteilgebiet Datenbasis: ~ 25 km Fahrtstrecke Teststrecke gefahren im Zustellbetrieb und im Nachgang zur gleichen Uhrzeit um durchschnittliche Verkehrssituation zu ermitteln Auslieferbetrieb Testfahrt Standzeit ~76% 4% Stopps Energieverbrauch 7,75 kwh 5,25 kwh 11

12 Messfahrt mit einem E-Caddy auf der Teststrecke der HKE Sommer (119km, 94% SOC) Winter (112km, 100% Soc) Die abschließend wieder geladene Energie ist bei beiden Messfahrten gleich. Bei kalten Temperaturen steht ca. 10% weniger Energie aus der Batterie zur Verfügung Der Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstrangs ist um ca. 20 % niedriger (Nebenverbraucher sind im Gesamtwirkungsgrad enthalten) Batterie Temperatur: Winter -3 bis 20 ; Sommer 30 bis 37 - kontinuierlich steigend. Rekuperierte Energie im Winter ca. 12% ; Sommer ca. 25% Im Winter Abschalten der Rekuperation unter 0 C und bei niedrigem SOC

13 Vergleich Sommer Winter Sommer Winter SOC bei Start 94% 100% Fahrstrecke 119km 112km Außentemperatur 29 C -5 C Batterie Temperatur 30 bis 37-3 bis 20 kont. steigend entnommene Energie 24,86 kwh 24,23 kwh Volllade Energie 27,39 kwh 26,93 kwh E (Fahren / Laden) 94,7% 90% Rekuperierte Energie 5,76 kwh 3,64 kwh Reine Fahrenergie 30,62 kwh 27,87 kwh Simulierte Fahrenergie 20,63 kwh 15,02 kwh Simulierte Rek. E. (48%) 4,27 kwh 3,49 kwh Reine sim. Fahrenergie 24,9 kwh 18,51 kwh Wirk. grad Fahren 81,3% 66,4% Vergleich (Winter / Sommer) Batterie-Kapazität 98% Wirkungsgrad Laden/Entladen 95% Wirkungsgrad Antrieb ohne Rekup. 82% Verhältnis Rekuperation 94% Reichweite (Winter/Sommer) 72% Folie 13

14 Herausforderungen im ländlichen Raum Die Auslieferung im Allgäu kennzeichnet eine hohe tägliche Fahrleistung und ein hoher Anteil der kombinierten Brief- und Paketzustellung Tägliche Fahrprofile Bund Tägliche Fahrprofile Kempten Auswahl Fahrzeug Nutzlast in kg Ø 36,6 km Ø 46,7 km/ Tag Anteil Zustellarten Bund Anteil Zustellarten Kempten Fuß Fuß Fahrrad 6% 0% 20% Fahrrad 29% Verbund 49% 14% Paket 66% Verbund 16% Paket Nutzvolumen je m 3 Energiebedarf je Kilometer Auswahl Zustellart Abgabestellen je Eingang Abgabestellen je Kilometer Pakete je Kilometer Quelle: 18G2 GoGreen, Deutsche Post, Anteil tägliche Fahrleistung Bund vs. ZSPL Kempten Folie 14

15 Energiebedarf E-Mobilität Bei E-Fahrzeugen hat das Nutzerverhalten einen höheren Einfluss auf den Energieverbrauch als beim Verbrennungsmotor Kennzahlen Zustellbezirk Tourlänge Zuladung Verbrauch Anfahrten Betzigau - Hochgreuth 57 km 280 kg ~180 Wh/km Quelle: Hochschule Kempten. Datenaufzeichnung Folie 15 Verbrauch Zustellung ~357 Wh/km Rekuperation (in %) %

16 Lieferfahrzeug - Lademanagement Zeitraum: Anzahl Fahrten: 1594 Gesamtstrecke: km spätester frühester Beginn des Ladens Folie 17

17 Wirtschaftlichkeit von E-Fahrzeugen Ein wirtschaftlicher Einsatz von E-Fahrzeugen ist möglich. Allerdings müssen auch nicht-monetäre Vorteile berücksichtigt werden Anzahl Fahrzeuge Verhältnis von Anschaffungs-, Betriebs- und Energiekosten über die Nutzungsdauer Total Value of Ownership Caddy Diesel 60% 40% Kauf und Betrieb 1) Energie 2) < 2,0 t StreetScooter 90% Caddy Diesel 60% 40% 10% TVO 3) < 2,3 t ecaddy 90% 10% T5 Diesel 62% 38% 2,3 t < 2,8 t et5 89% Total cost of ownership 11% Quelle: 18G2 GoGreen; 1) auf Basis von 8 Jahren Nutzungsdauer, beinhaltet Kosten der Anschaffung; Wartung, Reifen, Steuer und Versicherung 2) auf Basis von 8 Jahren Nutzungsdauer, 1,13 /L Diesel, 0,17 Ct/kWh Strom, Preisanstieg +2% p.a.3) Total Value of Ownership Folie 16

18 Elektromobilität bei Unternehmen und Kommunen Bisher haben wenige Unternehmen und Institutionen konkrete Maßnahmen zur Einführung der Elektromobilität im eigenen Betrieb ergriffen. Durchwegs positive Einstellung gegenüber der neuen Technologie Geeignete Projekte und Maßnahmen fördern die E-Mobilitätsoption Belastbare Informationen zum Einsatz der Fahrzeuge in Flotten gewünscht geeignete IT-Werkzeuge zur Verwaltung und Planung erforderlich Folie 18

19 Fazit E-Lieferungen im Allgäu Elektromobilität ist für postalische Zustellung und Lieferverkehr im ländlichen Raum geeignet Das Allgäu stellt besondere Anforderungen an Fahrzeuge und Planung Überwiegend positive Resonanz von eigenen Zustellern, Kunden und beteiligten Kommunen Hohe Zufriedenheit zu Fahreigenschaften von E-Fahrzeugen (Entfall Schaltvorgänge, leise Innengeräusche, einfache Bedienung) Routenplanung, Flottenoptimierung und Ladepunktoptimierung auf Basis der Mobilitätsanalysen Wird bei der Deutsche Post als Kerntechnologie für zukünftigen Lieferverkehr Folie 9

20 Eco-Coaching und Simulation von Fahrzeugen und Ladeinfrastruktur als Dienstleistung Ziel des Coachings ist es, E-Mobilität in 3 Stufen erfahrbar zu machen. Flottenbetreibern erhalten belastbare Infos zur möglichen Eingliederung von E-Autos in ihre Flotten. 1. Die übliche Mobilität mit Verbrenner-Fahrzeugen wird aufgezeichnet und mit E-Auto-Modellen simuliert, um mögliche Einschränkungen abzuschätzen und Flottenoptimierungen abzuleiten 2. Potenziell interessierte E-Autokäufer erhalten für eine Kennenlernphase ein E-Auto der Forschungsflotte und die anschließende Analyse und Bewertung ihrer Mobilität. 3. Nach der Anschaffung von E-Autos dient das Portal zur Unterstützung beim zuverlässigen Einsatz der Fahrzeuge. Reichweite beim Fahren - Sportlich - persönlicher Stil - sparsam Folie 20 Ausgansort

21 E-Mobilitäts-Modellregion Allgäu Entwicklung und Erforschung der E-Mobilität von 2009 im Tourismus über Privat- hin zum Lieferverkehr Integration von E-Mobilität und Erzeugung erneuerbarer Energie Lademanagement für Flotten Fahrerunterstützungssystem E-Mobil Coaching Folie 24