Wenn Elektromobilität, t, dann erneuerbar! Potenziale und Herausforderungen des gemeinsamen Ausbaus von Elektromobilität und Erneuerbaren Energien

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1 Wenn Elektromobilität, t, dann erneuerbar! Potenziale und Herausforderungen des gemeinsamen Ausbaus von Elektromobilität und Erneuerbaren Energien

2 Am Anfang war das Elektrofahrzeug. 1830er Jahre: Einsatz der ersten Elektromotoren in Schiffen, Bahnen und anderen Fahrzeugen

3 Der Verbrennungsmotor ist ein Spätz tzünder nder. 1886: erster Benz-Motorwagen

4 Bis zum Ersten Weltkrieg dominiert das Elektrofahrzeug. 1899: Geschwindigkeitsrekord von 100 km/h wird von einem frz. Elektrofahrzeug gebrochen

5 Elektromotor und Verbrennungsmotor treffen sich. 1900: Lohner-Porsche mit erstem Hybridantrieb als Star der Weltausstellung

6 Erste Erfolge des Verbrennungsmotors. 1908: Ford Model T Massenproduktion + billiges Erdöl = 15 Mio. verkaufte Exemplare

7 Elektromobilität ist urban, dezentral und oft erneuerbar. 1912: Elektro-Droschke für städtische Kurzstrecken, kommunale Stromnetze als Voraussetzung (häufig mit Wasserkraft als Stromquelle)

8 1928: Elektro-Paketwagen der Deutschen Reichspost

9 Niedergang der Elektromobilität t vor dem II. Weltkrieg. - Dilemma Speicher vs. Reichweite - billiges Erdöl drängt auf den Markt - beginnende Massenproduktion von Pkw mit Verbrennungsmotor - militärisch risch-strategische strategische Überlegungen

10 Am Anfang war der Elektromotor Verbrennungsmotor 1830 Elektromotor in Schiffen, Bahnen, Fahrzeugen 18. Jh. Pferdekutsche

11 der jetzt wiederentdeckt wird Ford T 1938 VW-Käfer VW Verbrennungsmotor? 1900 Porsche Hybridantrieb Toyota Prius 2010 VW Up 2010 Elektro Elektro- Dornröschenschlaf schenschlaf Elektromotor bis ThinkCity 2006 Smart 2006

12 Elektromobilität dominiert heute den Schienenverkehr. Personen und Güter auf der Schiene: - 9% des Personenverkehrs (89% motor. Individualverkehr) - 17% des Güterverkehrs (70% Lkw) Energieverbrauch auf der Schiene: ca. 33% fossiler Diesel ca. 66% Strom (ca. = 16,4 Mrd. Kilowattstunden 2,7% des dt. Stromverbrauchs 2007)

13 Elektromobilität bietet heute schon serienreife Lösungen auch jenseits der Schiene. Antworten auf (fast) alle Bedürfnisse des Individual- und Güterverkehrs: z.b z.b. Kleinwagen: : Smart electric drive (2006) 112 km/h Höchstgeschwindigkeit 13 kwh Batterie-Speicherkapazität ca. 100 km Reichweite 12 kwh Verbrauch/100 km z.b z.b. Oberklassewagen: : Tesla Roadster (2006) 210 km/h Höchstgeschwindigkeit 50 kwh Batterie-Speicherkapazität ca. 350 km Reichweite 13 kwh Verbrauch/100 km z.b z.b.. Transporter im Stadtverkehr: : Mercedes Hybrid-Sprinter (2005) 50 km/h Höchstgeschwindigkeit elektrisch 14 kwh Batterie-Speicherkapazität 30 km Reichweite elektrisch 47 kwh Verbrauch/100 km

14 Immer mehr Automobilbauer setzen auf Elektromobilität. Angekündigte Serienproduktion von Elektro-(Hybrid-)Fahrzeugen (Auswahl) Think City 2007 Toyota Prius PHEV 2009 Mitsubishi iev 2009 Duracar (Karmann) 2009 Chrysler Dodge, Jeep 2010 Volkswagen Up 2010 Daimler Smart 2010 Renault-Nissan 2011 GM Volt 2011 BMW 2011

15 Elektromobilität hat unterschiedliche Elektrifizierungsgrade. ausschließlich Elektromotor Steckdosen-Hybrid Aufladen der Batterie über Stromnetz und alleiniger elektrischer Antrieb möglich Mikro-Hybrid elektrische Start- Stopp-Automatik Voll-Hybrid Mild-Hybrid alleiniger elektr. elektr. Rückgewinnung von Antrieb möglich Bremsenergie für Beschleunigung ausschließlich Verbrennungsmotor

16 Elektromobilität hat unterschiedliche Elektrifizierungsgrade. ausschließlich Elektromotor ausschließlich Verbrennungsmotor BMW 1er Mikro-Hybrid elektrische Start- Stopp-Automatik Voll-Hybrid Mild-Hybrid alleiniger elektr. elektr. Rückgewinnung von Antrieb möglich Bremsenergie für Beschleunigung Honda Civic Toyota Prius 2009 Daimler Smart Steckdosen-Hybrid Aufladen der Batterie über Stromnetz und alleiniger elektrischer Antrieb möglich Toyota Prius 1997

17 Drei Gründe für den steigenden Erfolg der Elektromobilität: 1. Elektromobilität ist leistungsstark. Lithium-Ionen-Batterien bringen Durchbruch bei Reichweiten. Eine Batterie-Ladung reicht für km. 1 Blei-Säure ure-batterien 2 Nickel-Batterien Batterien: Panasonic/Toyota 3 Lithium-Ionen Ionen-Batterien Batterien: Bosch/Samsung Audi/Sanyo Nissan/NEC Daimler/Continental/ Johnson Controls Duracar/Karmann/GAIA BATTERIE Aufladen durch Rückgewinnung der Bremsenergie ELEKTROMOTOR Aufladen über das Stromnetz

18 Die Reichweiten von Elektrofahrzeugen reichen. Verkehrsverhalten des durchschnittlichen Pkw (Entfernungen in km) km Jan Feb März Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez An über 80 % der Tage eines Jahres werden weniger als 40 km zurückgelegt. Die Hälfte aller unternommenen Wege in Deutschland ist kürzer als fünf Kilometer. Quelle: BMU/MID Der durchschnittliche Pkw ist täglich ca. 23 Stunden ein Stehzeug.

19 Drei Gründe für den steigenden Erfolg der Elektromobilität: 2. Elektromobilität ist sparsam. Energieverbrauch auf 100 km: Elektro- versus Verbrennungsmotor Yaris Verbrennungsmotor (6,4 l) 57 kwh Golf Elektromotor Verbrennungsmotor 14 kwh (5,0 l) 45 kwh Smart Elektromotor Verbrennungsmotor 18 kwh (4,3 l) 39 kwh Elektromotor 12 kwh

20 Drei Gründe für den steigenden Erfolg der Elektromobilität: 2. Elektromobilität ist sparsam. Kosten auf 100 km: Elektro- versus Verbrennungsmotor Yaris Verbrennungsmotor 9,28 Golf Elektromotor Verbrennungsmotor 2,80 7,25 Smart Elektromotor Verbrennungsmotor 3,60 6,24 Elektromotor 2,40 1 l Benzin = 1,45 Euro, 1 kwh Strom = 0,20 Euro; ohne Batteriekosten

21 Verbrennungsmotoren erzeugen primär Wärme. Wirkungsgrad Diesel- und Ottomotoren: 20-45% Wirkungsgrad Elektromotoren: 80 95% Beispiel: Audi, Zeitungsanzeige

22 Drei Gründe für den steigenden Erfolg der Elektromobilität: 3. Elektromobilität ist sauber. Elektromobilität verzichtet auf den Auspuff: keine Treibhausgasemissionen (CO2, SO2, usw.) keine Schadstoffemissionen (NOx, NO2) keine Emissionen von Feinstaubpartikel kaum Lärm

23 Der Verkehrssektor ist einer der größten Klimakiller in Deutschland. Treibhausgasemissionen Deutschlands (in Mio. t CO2-äq) 2006 Industrieprozesse Verkehr* Landwirtschaft und Landnutzung Sonstige (Abfall, Biomasse) Energie ,6% der Gesamtemissionen * einschließlich int. Luft- und Schiffsverkehr Quelle: UBA

24 Die Emissionen des Verkehrssektors steigen weiter. Entwicklung der Treibhausgasemissionen Deutschlands nach Sektoren ,7 % Verkehr -11,8 % Energiewirt schaft -16,0 % gesamt -16,0 % Haushalte u. Sonstige -23,6 % Industrie -28,1 % * einschließlich int. Luft- und Schiffsverkehr Gewerbe, Handel, Dienstleistung Quelle: UBA

25 Grund: Der Energieverbrauch des Verkehrssektors hat insgesamt zugenommen. Energieverbrauch des Verkehrssektors und Gesamtenergieverbrauch Energieverbrauch Verkehr +9,3% Gesamtenergieverbrauch 9,4% Quelle: AG Energiebilanzen

26 Der Verkehrssektor ist stark von importierten fossilen Brennstoffen abhängig. Diesel, Benzin und Kerosin dominieren den Energieverbrauch des Verkehrssektors. Biokraftstoffe und Strom aus Erneuerbaren Energien decken bisher nur 6,3 %. 6,3% Erneuerbare Energien 45,4 Mrd. kwh Biokraftstoffe 43,1 Mrd. kwh 94,9% Erneuerbarer Strom 2,3 Mrd. kwh 5,1% fossile Kraftstoffe und fossil-atomarer Strom 676,3 Mrd. kwh 93,7% Quelle: AG Energiebilanzen

27 Ist Elektromobilität die Antwort?

28 Elektromobilität ist nicht emissionsfrei. Kraftwerk statt Auspuff: Wer Strom tankt, verursacht auch - Treibhausgasemissionen - Schadstoffemissionen - Emissionen von Feinstaubpartikeln

29 Elektromobilität ist nicht emissionsfrei. und Atommüll.

30 Emissionen vermeiden, nicht verlagern! Elektromobilität ist nur so sauber wie der Strom, den sie nutzt.

31 Emissionen vermeiden, nicht verlagern! Elektromobilität ist nur so sauber wie der Strom, den sie nutzt.

32 Strom in der Steckdose ist noch kein Klimaschutz. Der durchschnittliche deutsche Strommix und fossile Kraftstoffe verursachen im Verkehrssektor ähnlich hohe Emissionen.

33 Nur Erneuerbare Elektromobilität ist sauber.

34 Erneuerbare Elektromobilität alleine reicht nicht. Erneuerbare Elektromobilität alleine ist ein Schritt zu einer mensch- und umweltgerechten Mobilität der Zukunft aber kein Allheilmittel. Unverzichtbar sind weiterhin: - Energiesparen - Energieeffizienz ( Downsizing ) - Ausbau des Schienenverkehrs (Personen und Güter) - Ablösung von Erdöl durch Biokraftstoffe

35 Elektromobilität: t: Noch mehr Stromverbrauch?

36 Erneuerbare Elektromobilität benötigt nur einen Bruchteil des deutschen Stromverbrauchs. Der Zuwachs der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien kann den zusätzlichen Strombedarf der Elektromobilität vollständig abdecken Stromverbrauch Elektromobilität k.a. 3,4 Mrd. kwh 33,9 Mrd. kwh Stromerzeugung aus Windenergie (nur an Land) 39,5 Mrd. kwh 112 Mrd. kwh 165 Mrd. kwh Anteil des Strombedarfs der Elektromobilität im Verhältnis zum Stromverbrauch ,5 % 5,5 % Anzahl der Elektro- und Hybridfahrzeuge ca ca. 1 Mio. ca. 20 Mio. Anzahl der Elektro-Transporter und -Lkw ca. 500 ca. 0,3 Mio. ca. 1,2 Mio. Quelle: DGS, eigene Berechnungen

37 Elektromobilität ist kein Stromfresser. Die Einsparpotenziale energieeffizienter Technologien übersteigen den zusätzlichen Strombedarf der Elektromobilität um ein Vielfaches Stromverbrauch Elektromobilität 3,4 Mrd. kwh Jährliches Einsparpotenzial durch Nutzung der effizientesten Antriebe in der Industrie Nutzung der effizientesten Beleuchtungstechnik Nutzung der effizientesten Kühltechnik Jährlicher Strombedarf der bis 2008 gekauften Flachbildschirme in Deutschland (150 W, 4 h/tag) 29 Mrd. kwh 22 Mrd. kwh 9 Mrd. kwh 3,3 Mrd. kwh Quelle: ZVEI, GfU, eigene Berechnungen

38 Aber: Elektromobilität muss die Netzintegration von Erneuerbaren Energien voranbringen. Elektrofahrzeuge können gezielt das zeitliche Überangebot z.b. von Windoder Solarstrom speichern. Spitzen in der fluktuierenden Einspeisung von Wind- oder Solarstrom werden abgenommen ( peak shaving ) Netzstabilität wird erhöht Betrieb von Windenergieanlagen (und Elektrofahrzeugen) wird wirtschaftlicher

39 Beispiel: Netzintegration im Stromnetz mit hohem Anteil Erneuerbarer Energien Strommenge Strombedarf 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

40 Stromverbrauch und einspeisung Erneuerbarer Energien sind nicht immer identisch. Strommenge Biogas Wind Stromproduktion aus Erneuerbaren Energien Solar 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

41 Problem: Schon heute zeitliches Über- und Unterangebot fluktuierender Erneuerbarer Energien im Stromnetz Strommenge 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

42 Mittags parken Elektrofahrzeuge am Arbeitsplatz Strommenge 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

43 ... und speichern das Überangebot fluktuierender Erneuerbarer Energien im Stromnetz Strommenge 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

44 ... um nach der Heimfahrt einen Teil des in der Batterie gespeicherten Stroms bei Bedarf Strommenge 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

45 ... wieder in das Stromnetz einzuspeisen. Strommenge 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

46 Ohne gezielte Netzintegration: Das Auto der Zukunft fährt mit bezahlbarem Strom aus Kernkraft. Volker Kauder, Vorsitzender der CDU/CSU-Bundestagsfraktion, BZ am Sonntag, 07. September 2008

47 Elektrofahrzeuge dürfen keine rollenden Nachtspeicheröfen werden. Elektrofahrzeuge können auch z.b. nachts die schwache Stromnachfrage erhöhen. Auslastung konventioneller Großkraftwerke (Kohle-, Atomkraftwerke) und CO2-Ausstoß wird erhöht Betrieb konventioneller Großkraftwerke wird wirtschaftlicher keine Optimierung der Netzstabilität

48 Beispiel: Einfluss der Elektromobilität im Stromnetz mit hohem Anteil konventioneller Großkraftwerke Strommenge Strombedarf 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

49 Konventionelle Großkraftwerke sind nachts nicht voll ausgelastet bzw. werden abgeschaltet. Strommenge Stromproduktion aus fossilen Energieträgern und Atomkraftwerken 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

50 Nächtliches Laden ohne Netzintegration lässt Auslastung und Emissionen konventioneller Kraftwerke steigen. Strommenge 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tageszeit

51 Elektrofahrzeuge können dem Stromnetz als Stausee dienen. Elektrofahrzeuge können den gespeicherten Wind- oder Solarstrom auch wieder in das Stromnetz zurückspeisen. Schwankungen im Stromnetz werden ausgeglichen teure fossile Regelenergie kann eingespart werden 10. Mio. E-Fahrzeuge können soviel Strom speichern wie alle deutschen Pumpspeicherkraftwerke ein Pumpspeicherkraftwerk Leistung MW Regel- energie 8,5 Mio. kwh Summe der Speicherkraftwerke im deutschen Stromnetz MW 175 Mio. kwh 1 Mio. Elektrofahrzeuge (Batterie mit 10 kw Anschlussleistung und 25 kwh Speicher, 2/3 Entladung) 10 Mio. Elektrofahrzeuge MW MW 17 Mio. kwh 170 Mio. kwh

52 Erneuerbare Energien und Elektromobilität können sich ideal ergänzen. Fazit: Elektromobilität ist natürlicher Partner Erneuerbarer Energien, - wenn das Nachfragesegment für Fahrstrom gezielt in die Lastkurven integriert wird: mittags wird Solarstrom geladen, nachts Windstrom. - wenn Elektrofahrzeugen den erneuerbaren Strom tanken, der sonst weggeworfen werden müsste. - wenn Elektrofahrzeuge mittelfristig auch Strom als Regelenergie in das Netz zurückspeisen. Steigerung der Qualität von Stromnetzen mit hohem Anteil Erneuerbarer Energien Erleichterung des dezentralen Ausbaus Erneuerbarer Energien

53 Erneuerbare Energien und Elektromobilität müssen noch zusammenkommen. Elektromobilität muss mit dem steigenden Anteil fluktuierender Erneuerbarer Energien - und ihrem Bedarf an Stromspeichern wachsen. Erneuerbare Elektromobilität benötigt Netze, die mitdenken: intelligente Stromzähler, Nachfrage-Management (DSM), regenerative Kombikraftwerke Erneuerbare Elektromobilität gibt es nur mit klaren politischen Rahmenbedingungen mit gezielter Förderung der Markteinführung (z.b. Batterie-Forschung, Standardisierung, Anreize beim Autokauf)

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55 Elektromobilität muss an erneuerbaren Stromverbrauch gekoppelt werden. Mögliche Nutzungsmodelle für Erneuerbare Elektromobilität - Erwerb eines Lieferkontingentes für Strom aus Erneuerbaren Energien im Paket mit dem Elektrofahrzeug (mit CO2-Gutschrift für den Hersteller zur Erreichung des 120 g-ziels der EU) - Abschluss eines Batterie-Abonnements mit Strom aus Erneuerbaren Energien; Austausch bzw. Aufladung an einem Tankstellennetz (vgl. Project Better Place Dänemark, Israel) - Aufladung mit Strom von der eigenen Photovoltaik-Anlage auf dem Carport oder aus dem Stromnetz; Steuerung und Rückspeisung mit Zeitschaltuhr bzw. Intelligentem Stromzähler - Aufladung bzw. Rückspeisung an öffentlichen Ladestationen z.b. von Stadtwerken oder Erneuerbare-Energien-Anlagen garantiert 100% erneuerbarer Fahrstrom Fahrstrom Vermeidung von fossilen Mogelpackungen

56 Die Tankstelle der Zukunft? Solon-Tankstelle mit Vectrix-Rollern, 2007: Ein Photovoltaik-Unternehmen steigt in den Vehrkehrsbereich ein.

57 Jedes Dach ist eine Tankstelle. Photovoltaik-Potenzial zur Deckung des Stromverbrauchs von Elektrofahrzeugen 20 m 2 Photovoltaikanlage = ca kwh Strom/Jahr = km Fahrstrom für einen Elektro-Golf (18 kwh/100 km) = km Fahrstrom für einen Elektro-Smart (12 kwh/100 km) noch nicht belegt: ca. 1,8 Mrd. m 2 Dachfläche in Deutschland

58 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Kontakt deutschland hat unendlich viel energie Agentur für Erneuerbare Energien e.v. Reinhardtstr Berlin Tel. 030/ Fax 030/