Schaufenster Elektromobilität Aachen Projektskizze

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1 Projektskizze eingereicht durch die Stadt Aachen und die RWTH Aachen Aachen,

2 Beteiligte Projektpartner Aachener Straßenbahn und Energieversorgungs-AG (ASEAG) Aachener Parkhaus GmbH (APAG) Aachener Verkehrsverbund GmbH (AVV) Stadtwerke Aachen AG (STAWAG) KOHL automobile GmbH (AH Kohl) Kuckartz GmbH (AH Kuckartz) Car Center Colonia Vertriebs GmbH (AH Smart Center Aachen) Souren GmbH (AH Souren) Auto Thüllen Aachen GmbH & Co. KG (AH Thüllen) Autohaus Thümmler GmbH (AH Thümmler) Volkswagen Zentrum Aachen GmbH (AH Jacobs) Cambio Aachen Stadtteilauto CarSharing GmbH Cavotec SA DB Rent GmbH Deutsche Post AG Exide Technologies GmbH Fachhochschule Aachen Firma Horlemann Elektrobau GmbH Handwerkskammer (HWK) Aachen IVU Traffic Technologies AG Lödige Industries GmbH Fraunhofer Institut für Lasertechnik (ILT) PINTCH BAMAG Antriebsund Verkehrstechnik GmbH Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA) RWTH Aachen Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) e. V. an der RWTH Aachen Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft (IAEW) RWTH Aachen Institut für Hochspannungstechnik (IFHT) RWTH Aachen WABe e.v. Lehrstuhl für Communication Science RWTH Aachen Lehrstuhl Informatik 5 RWTH Aachen Institut und der Lehrstuhl für Stadtbauwesen und Stadtverkehr (ISB) RWTH Aachen Schunk GmbH & Co KG Siemens AG Stadt Aachen Stassen Bikes StreetScooter GmbH Paul Vahle GmbH & Co. KG VISEON BUS GmbH 2

3 Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeine Beschreibung des Gebietes Aachen deutsches Oberzentrum im Dreiländereck Elektromobile Ausgangslage in Aachen Inhaltliche Darstellung des Schaufensters im Überblick Ziele des Projekts und Gesamtdarstellung Konzeptionelle Schwerpunkte und Teilprojekte Auswirkungen auf den Fahrzeugmarkt in Aachen Projektkoordination und Kooperationen...14 I

4 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Übersicht über parallel laufende Projekte in der Region Aachen... 2 Abbildung 2: Anbindung P&R an Unterwerke... 3 Abbildung 3: Übersicht Mobilitätskonzept Aachen... 4 Abbildung 4: Technische Struktur Unterwerke... 7 Abbildung 5: Projektorganisation und Kooperationsstruktur II

5 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Übersicht Elektrofahrzeuge und Infrastruktur III

6 1 Allgemeine Beschreibung des Gebietes 1.1 Aachen deutsches Oberzentrum im Dreiländereck Die Stadt Aachen ist mit ihren rund Einwohnern Oberzentrum der Städteregion Aachen und liegt im Dreiländereck zwischen Deutschland, Belgien und den Niederlanden. Die Kombination aus geographischer Lage der Stadt und der innerstädtisch dichten Besiedlung führt in Aachen zu einer besonderen Verkehrssituation: Aufgrund der historisch gewachsenen konzentrierten Besiedlung ist Aachen eine Stadt der kurzen Wege mit typischem Großstadtkurzstreckenverkehr. Hinzu kommt ein relativ hoher Anteil an Stadt-Land Verkehr aus den umliegenden Kommunen der Städteregion. Außerdem bestehen starke grenzüberschreitende Verkehrsverflechtungen mit den Nachbarländern Niederlande und Belgien. Zusammen mit den zahlreichen Besuchern stellen auch über Studierende an den Hochschulen der Stadt eine erstklassige Multiplikator-Basis für die Verbreitung der Elektromobilität dar. Die Stadt Aachen hat im Rahmen der Luftreinhalteplanung bewiesen, dass sie in kooperativer Weise Bürger und Betriebe von einem alternativen Mobilitätsverhalten (u.a. Erfolgsmodell euregiobahn, Verdreifachung JobTicket-Abnahme seit 2008, Radwegeausbau, Car- Sharing-Nutzerzuwachs 33 %) überzeugen kann. Hiermit konnte der Einrichtung einer Umweltzone erfolgreich begegnet werden. In Zukunft ist, unter anderem durch die Entwicklung einer der größten Forschungslandschaften Europas, dem Projekt RWTH Aachen Campus mit rund neuen Arbeitsplätzen bis 2020, mit einem noch höheren Verkehrsaufkommen in Aachen zu rechnen. Ebenso wird sich die zunehmende Zahl von Studierenden hauptsächlich auf den Kurzstreckenverkehr auswirken. Hierdurch wird sich sowohl der Druck auf die bereits heute ausgelasteten öffentlichen Verkehrsmittel erhöhen, als auch die Zahl der Fahrradnutzer zunehmen. Daher plant die Stadt Aachen den Bau einer Stadtbahn mit einem innovativen Konzept bis 2019 zur verkehrstechnischen Erschließung des Campusgebiets. In dem hier vorgestellten Schaufensterprojekt wird demonstriert, wie eine optimale Verknüpfung der verschiedenen Verkehrsträger mit elektrischem Antriebssträngen unter effizienter Doppelnutzung der Versorgungsstrategie realisiert werden kann. Dabei wird ein Konzept präsentiert, das für viele deutsche und internationale Städte Vorbild und Muster sein wird. Bereits in den Jahren 2012 bis 2015 kann dem Schaufenster Elektromobilität Aachen im Rahmen von CIVITAS eine europäische Bühne für nachhaltige, elektrisch angetriebene Mobilität geboten werden. 1.2 Elektromobile Ausgangslage in Aachen Die Stadt Aachen ist mit verschiedenen Partnern aus der Region und dem gesamten Bundesgebiet bereits an einer großen Anzahl von Elektromobilitätsprojekten auf Landes-, Bundes- und auf europäischer Ebene beteiligt. Der Schwerpunkt dieser Projekte liegt in den Bereichen Verkehr & Mobilität, Energie & IKT und Fahrzeuge. Einen ersten Überblick über bereits abgeschlossene, laufende und beantragte sowie geplante Projekte liefert Abbildung 1. Zurzeit sind 144 Elektrofahrzeuge in Aachen gemeldet. An der Hochschule und in der Indust- 1

7 rie der Stadt sind in den letzten Jahren mindestens 150 Mio. Euro in Forschung, Entwicklung, Infrastruktur und Fahrzeuge geflossen. Auch die Entwicklung eines vollelektrischen PKWs und Kleintransporters erfolgt in der Stadt im Umfeld der RWTH Aachen mit einer Vielzahl von Firmen aus dem Automobilsektor durch die StreetScooter GmbH. Projekt Abgeschlossen SmartWheels (BMWi) E-Aix (BMVBS) Laufend FINSENY WP 5 (FP7) Dyn@mo (FP7) Li-Mobility (BMBF) Ec2go (NRW) Bewilligt O(SC)²ar (BMWi) econnect (BMWi) Secure emobility (BMWi) Beantragt emove (BMVBS) Geplant Modellgebiet Richtericher Dell E-Fahrradparkhäuser Campusbahn Open Service Cloud for the Smart Car IKT 2 für Elektromobilität IKT 2 für Elektromobilität Modellregionen II Klimaschutzinitiative des Bundes Pedelecs, E-Roller, LAdeinfrastrukturen, Start Aufbau NRW-EU Ziel-2-Programm Schwerpunkt: Grid Mobility Car Abbildung 1: Übersicht über parallel laufende Projekte in der Region Aachen 2 Inhaltliche Darstellung des Schaufensters im Überblick 2.1 Ziele des Projekts und Gesamtdarstellung Das Schaufenster Elektromobilität Aachen will die Sichtbarkeit von Elektromobilität in ihrer ganzen Breite demonstrieren. Kern des Schaufensters Elektromobilität Aachen ist ein umfassendes Mobilitätskonzept, welches vorwiegend auf elektrifizierter und emissionsfreier Mobilität basiert, und im Rahmen des Schaufensters implementiert werden soll. Der Fokus liegt auf einem ganzheitlichen, systemischen Ansatz. Es sollen verschiedene Konzepte für Elektromobilität verknüpft und geeignet integriert werden, um somit ein intermodales städtisches Mobilitätskonzept, das die Nutzung verschiedenster Verkehrsmittel vorsieht, in der Breite zu erproben. 2

8 Die Stadt Aachen plant ein innovatives Stadtbahnsystem, dass als Rückgrat für ein integriertes und elektromobiles Mobilitätskonzept dienen soll. Die Stadtbahn muss durch leistungsfähige Unterwerke versorgt werden. Zentrales Thema des Projektes ist die synergetische Nutzung dieser öffentlichen Infrastruktur. Die notwendigen Investitionen in vier Unterwerke werden vorgezogen und einer Mehrfachnutzung zugeführt. Von den Unterwerken aus werden Ladestationen für Busse, PKWs und Zweiräder versorgt, an denen aufgrund der hohen zur Verfügung stehenden Leistungen im MW-Bereich auch Schnellladung möglich ist. Zudem werden über die Einrichtung von Park & Ride-Parkplätzen, Kurzzeitschnellladestationen und Zweiradladestationen die verschiedenen Verkehrsmittel räumlich perfekt miteinander vernetzt (siehe Abbildung 2) und es entstehen intermodale Umsteigemöglichkeiten auf Basis von Elektromobilität. Ein weiterer Fokus des Schaufensters Elektromobilität Aachen liegt neben der räumlichen Vernetzung der Elektromobilität in einem intermodalen Buchungs-, Vertriebs- und Abrechnungssystems, mit dem alle elektrischen Verkehrsmittel und Lademöglichkeiten durch ein Zugangsmedium genutzt werden können ( Mobilität aus einer Hand ). Damit soll Intermodalität für den Bürger wesentlich erleichtert und zukunftsweisend gestaltet werden. Die Verknüpfung der Verkehrsträger und der Infrastrukturen führt zu hohen Synergien sowie zu direkten und sichtbaren Nutzen für die Bürger und Kunden. Dabei kann das Konzept als Blaupause für eine Vielzahl von Städten dienen, die entweder bereits Stadtbahnen haben oder diese einführen wollen. E-P&R ÖPNV Campusbahn Elektrobusse Unterwerke als zentraler Knotenpunkt Fahrzeuge E-Fahrzeuge E-Bike E-Roller E-CarSharing Ladeinfrastruktur AC-/DC-Laden Batteriewechselstation nutzen Campus Melaten Westbahnhof Universitätsklinikum Linienverlauf Campusbahn Rothe Erde Unterwerk Anbindung P&R Abbildung 2: Anbindung P&R an Unterwerke 3

9 Das Schaufenster Elektromobilität wird aber nicht nur innovative Konzepte der Mobilität aufzeigen, sondern auch die positive Verbindung mit der nachhaltigen Energieversorgung durch erneuerbare Energien demonstrieren. Die Energie für die Mobilität wird vollständig aus der Region Aachen aus Sonne, Wind und Biomasse bereitgestellt. Für die Elektromobilität notwendige Infrastrukturen werden gleichzeitig für die optimale Einbindung der erneuerbaren Energien genutzt. Hier sind insbesondere DC-Netze als Anschlusspunkte für die erneuerbaren Erzeugungsanlagen und verschiedene Speicherkapazitäten für die Bereitstellung von Regel- und Ausgleichsenergie zu nennen. Flankiert wird das gesamte Schaufenster Elektromobilität Aachen durch eine gezielte Verbreitungsstrategie, um die Elektromobilitätskonzepte des Schaufensters einer breiten Öffentlichkeit bekannt und erlebbar zu machen. Schwerpunkt der Verbreitungsstrategie sollen hierbei PR Kampagnen im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit, die Einbindung von Elektromobilität in bestehende und/oder neue Aus- und Weiterbildungsprogramme sowie eine Evaluation der Ergebnisse sein. 2.2 Konzeptionelle Schwerpunkte und Teilprojekte Das Aachener Schaufenster Elektromobilität ist in die folgenden vier konzeptionellen Schwerpunkte gegliedert: Verkehrsentwicklung Infrastruktur & Umwelt Verkehrsmittel Verbreitung Schaufenster Aachen - Mobilitätskonzept Verkehrsentwicklung Infrastruktur & I II III Verkehrsmittel IV Umwelt Verbreitung 1 E-Park & Ride 2 Ticketsystem 3 Öffentlichkeitsarbeit Ordnungsrechtlicher Rahmen 4 Hub/Unterwerke 5 Batteriewechselstation 6 E-Bike Stationen 9 E-Bus 10 E-CarSharing 11 E-Bikes 12 E-Bürgerflotte Aus- und Weiterbildung 16 Evaluation 7 Strombereitstellung aus EE 13 E-Firmenflotte 8 Intelligente Netzintegration 0 Konsortialführung / Projektmanagement Abbildung 3: Übersicht Mobilitätskonzept Aachen Die vier Schwerpunkte werden gebildet aus 16 Teilprojekten (Abbildung 3), die im Folgenden erläutert werden. Teilprojektspezifische Informationen hinsichtlich Synergiepotenzialen, dem Realisierungszeitraum, sowie den Kosten und der Finanzierung können den beigefügten 4

10 Datenblättern entnommen werden. Alle Elemente des Projektes sind aufs engste miteinander verknüpft. Im Rahmen des Schwerpunkts (I) Verkehrsentwicklung werden die Konzepte für ein auf Elektromobilität basierendes Park & Ride System und ein Ticketsystem für ein einheitliches Ticket- und Informationssystem entwickelt und erprobt. Zudem wird ein ordnungsrechtlicher Rahmen geschaffen, der die Attraktivität der Nutzung von Elektromobilität erhöht. Im Teilprojekt 1 E-Park & Ride wird ein Konzept zur synergetischen Nutzung der technischen Ladeinfrastruktur für unterschiedliche elektrisch betriebene Verkehrsmittel (Campusbahn, E-Autos, E-Busse und E-Bikes) entwickelt, um den Kunden vielfältige Nutzungsmöglichkeiten anzubieten. Schwerpunkt ist hierbei die Entwicklung des Verkehrskonzeptes, das sowohl den ÖPNV als auch den Individualverkehr einschließt. Zudem werden Anreize geschaffen das erarbeitete System zu nutzen und beispielsweise an den ausgewiesenen E- Park & Ride Parkplätzen zu parken oder auf die öffentlichen Verkehrsmittel umzusteigen. Grundvoraussetzung für ein funktionsfähiges E-Park & Ride Konzept ist die Möglichkeit sowohl zum schnellen als auch kostengünstigen Laden der Fahrzeuge. Zudem müssen verschiedene Mobilitätsangebote zur Verfügung stehen, um den Kunden eine möglichst hohe Flexibilität bei der Wahl des Fahrzeugs zu bieten und somit eine Anpassung an die jeweiligen individuellen Bedürfnisse zu gewährleisten. Folglich werden sowohl der ÖPNV als auch Elektroautos, E-Bikes und E-CarSharing in das E-Park & Ride Konzept integriert und ein barrierefreier Übergang zwischen den Systemen gewährleistet. Um die notwendige Ladeinfrastruktur bereitstellen zu können, werden die vier geplanten P&R Parkplätze an jeweils einem Unterwerk der Campusbahn platziert. Die angedachten Standorte sind das Universitätsklinikum, Campus Melaten, Westbahnhof und Rothe Erde (siehe auch Abbildung 2 und Teilprojekt 4). Im Rahmen des Teilprojekts 2 Ticketsystem wird ein Informations-, Buchungs-, Ticketund Abrechnungssystem für sämtliche Mobilitätsangebote (ÖPNV, E-Bikes, E-CarSharing, Ladesäulen für Privatfahrzeuge) entwickelt und implementiert. Auf dem Weg zu einer intermodalen Elektromobilität ist insbesondere ein einheitliches Ticketsystem von zentraler Bedeutung. Ein derartiges System ermöglicht die Nutzung sämtlicher Verkehrsmittel mit einem Zugangsmedium, so dass der Aufwand für den Endkunden beim jeweiligen Wechsel des Mobilitätsdienstes denkbar gering ist. Das Ticketingsystem, das die Buchung sämtlicher Services ermöglicht, wird hierbei auf Basis der bundesweit eingeführten VDV-Kernapplikation entwickelt, die der Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) definiert hat. Zudem wird eine App entwickelt, mit welcher die Verfügbarkeit von E-CarSharing Fahrzeugen und Leih-E-Bikes, aber auch die Abfahrtszeiten des ÖPNV, per Handy überprüft werden kann. Zusätzlich wird in Teilprojekt 3 Ordnungsrechtlicher Rahmen seitens der Stadt Aachen ein ordnungsrechtlicher Rahmen geschaffen, der Anreize setzt, Elektromobilität zu nutzen. Hierzu sind u. a. die Anordnung ausschließlicher Parkrechte für Elektrofahrzeuge, kostenlose Parkmöglichkeiten für Elektrofahrzeuge in der Innenstadt und die Schaffung von E- CarSharing-Stellplätzen im Straßenraum beabsichtigt. Durch die im ordnungsrechtlichen Rahmen gesetzten Anreize soll erreicht werden, dass der normale Bürger ebenfalls zu- 5

11 nehmend auf Elektromobilität umsteigt, das Park & Ride Konzept nutzt und somit Teil des Schaufensters Elektromobilität Aachen wird. Der Schwerpunkt (II) Infrastruktur & Umwelt umfasst die Errichtung und den Betrieb der für die Umsetzung des Konzepts notwendigen Infrastruktur unter Berücksichtigung von Umwelt- und Nachhaltigkeitsaspekten. Zentrale Infrastrukturen sind hierbei die Hubs bzw. Unterwerke, die Batteriewechselstation für den Bus sowie die E-Bike-Stationen. Die Strombereitstellung für diese Infrastruktur soll durch erneuerbare Energien erfolgen und die jeweiligen Infrastrukturen sollen geeignet in zukünftige Smart Grid Strukturen integriert werden. In Teilprojekt 4 Hub/Unterwerk wird die elektrotechnische Basisinfrastruktur betrachtet, die das Rückgrat des Aachener Mobilitätskonzepts ist. Hierbei ist zu beachten, dass insbesondere Schnellladestationen eine hohe elektrische Leistung verlangen, welche ggf. das Verteilnetz überlasten könnte. Das zentrale Ziel dieses Teilprojekts ist die synergetische Nutzung bzw. Mehrfachnutzung der gesamten Infrastruktur für Elektromobilitätsanwendungen, welche für die Campusbahn errichtet werden soll. Damit werden Synergien in der Netzinfrastruktur geschaffen, die eine umfassende und kostengünstige Elektromobilität ermöglichen. Im Mittelpunkt stehen die zu errichtenden Unterwerke. Diese bieten direkte Anschlüsse an das Mittelspannungsnetz, an denen die Mittelspannung über einen Transformator in Niederspannung umgewandelt wird. Die Parkplätze an den Unterwerken werden mit Lademöglichkeiten für sämtliche Verkehrsmittel ausgestattet. Neben der Stromversorgung der Campusbahn (900 V DC) können an diesen Unterwerken folglich zudem E-Busse (bis 500 kw) und E-Fahrzeuge (AC und DC) geladen werden (siehe Abbildung 4). Damit werden alle in Frage kommenden Ladetechnologien aufgebaut und getestet. An allen vier Unterwerken werden insgesamt 80 AC-Ladestationen sowie 8 DC-Schnellladestationen installiert. Diese werden simultan zum Markthochlauf ausgebracht. Ein Schwerpunkt der Arbeiten ist die technische Umsetzung der jeweiligen Anforderungen an den E-Park & Ride Hub. Dies beinhaltet insbesondere den Umgang mit den technischen Restriktionen bei der Standortwahl, die Bereitstellung eines Schnellladesystems und die Implementierung eines standardisierten Steckersystems. Im Rahmen des Schaufensters soll das COMBO 2 Stecksystem zum Einsatz kommen, um flexibel die verschiedenen Ladeleistungspunkte nutzen zu können. Dadurch sollen auch die Standardisierung und Normierung der Stecksysteme weiter vorangetrieben werden. 6

12 10 kv AC Finanzierung durch Campus-Bahn Trafo ~ 3,15 MVA 900 V DC Campus- Bahn MS- Netz Infrastruktur Anzapfung Eigenversorgung Finanzierung über Schaufenster 400 V AC 3-Phasen Gleichrichter Spannungssteller 500 V DC DC Ladung E-Bus mit 500 KW Konzept P&R DC Ladung für Batterien der Wechselstationen DC Ladung E-Bus via Pantograph Combo 2-Stecker Pedelec- Verleihsysteme In Kombination mit Markthochlauf beliebig erweiterbar / skalierbar Master-Säule (M) 3~ Gesteuerte Ladevorgänge S Slave-Säulen (S) S S S AC Ladung Fahrzeuge DC Schnellladung für Fahrzeuge Parkplätze Abbildung 4: Technische Struktur Unterwerke Die Wahl der möglichen Standorte für die Park & Ride Hubs wird durch die technischen Restriktionen der Unterwerke der Campusbahn beschränkt. Da mittels der Unterwerke das Gleichspannungsnetz, mit dem die Campusbahn betrieben werden soll, aus dem Mittelspannungsnetz erzeugt wird, müssen die Unterwerke und damit die Parkplätze in einem Abstand von rund 2 km längs der Stadtbahnlinie angeordnet werden. Zwei der Unterwerke werden zusätzlich mit leistungsstarken Batteriespeicheranlagen ausgestattet. Mit einer Leistung von 1000 kva bei 250 kwh Energiekapazität können eine erhebliche Netzentlastung und Netzserviceleistungen erbracht werden, die es ermöglichen sollen, mit dem vorhandenen Mittelspannungsnetz die neuen Hubs versorgen zu können. An den vier in diesem Projekt geplanten Unterwerken (Universitätsklinikum, Campus Melaten, Westbahnhof und Rothe Erde) werden die unterschiedlichen Elemente der Busladesysteme installiert (welche in Abbildung 4 gesammelt schematisch dargestellt sind). Im Rahmen des Teilprojekts 5 Batteriewechselstation wird die Alltagstauglichkeit elektromobilen Busverkehrs demonstriert und erlebbar gemacht. Es ist vorgesehen, eine Bushaltestelle am Unterwerksstandort Westbahnhof mit einer Batteriewechselstation auszustatten und den Wechselprozess der, auf dem Dach eines Elektrobusses montierten, Batterien innerhalb von maximal 3 Minuten im Linienbetrieb zu erproben und zu demonstrieren. Der entsprechende Bus soll lokal emissionsfrei als Verstärker- und Pendelbus in den Innenstadtbereich verkehren. Im Teilprojekt 6 E-Bike-Stationen wird an 10 Standorten eine bauliche Lösung für das Abstellen von E-Bikes in Altbauquartieren und an Haltepunkten des öffentlichen Verkehrs demonstriert. Flächensparend und hydraulikgestützt werden je 12 Fahrräder überdacht und 7

13 verschlossen untergebracht, um Hemmnisse für den E-Bike-Kauf zu reduzieren. Die E-Bike- Stationen erhalten zudem je 3 Leih-E-Bikes (siehe TP 11). Der Zugang zu den Stationen erfolgt über eine Karte, die in das übergreifende Ticket- und Buchungssystem (TP 2) integriert ist. Teilprojekt 7 Strombereitstellung aus erneuerbaren Energien befasst sich mit der Einbindung lokal installierter erneuerbarer Energien in das Mobilitätssystem. Bereits heute wird der Fahrstrom für Elektrofahrzeuge von der STAWAG aus 100 % erneuerbaren Energien bereitgestellt. In Zukunft soll der Fahrstrom, bei immer größer werdenden Abnahmemengen, direkt durch in der Region installierte Anlagen erneuerbarer Energien abgedeckt werden. Die räumliche Nähe der dezentralen Erzeugungsanlagen zu den Ladesäulen soll die Wahrnehmung bei den Bürgern zusätzlich stärken. Dazu tragen auch die Speicher bei, die im Rahmen des TP 4 an zwei Unterwerken installiert werden. Die Speicher erfüllen damit eine Doppelaufgabe, indem sie einerseits die Netzbetriebsführung optimieren und andererseits die Fluktuation erneuerbarer Energien ausgleichen. Ziel des Teilprojekts 8 Intelligente Netzintegration ist die intelligente Einbindung von Elektrofahrzeugen in das bestehende Verteilungsnetz im Stadtgebiet Aachen. Hierbei stehen insbesondere notwendige Maßnahmen für die Netzplanung und zukünftige Ladesteuerung zur Sicherstellung einer intelligenten Netzintegration im Fokus. Hierzu wird ein Netzplanungskonzept für die intelligente Netzintegration der Elektrofahrzeuge sowie deren erforderlicher Ladeinfrastruktur an den Unterwerken unter Berücksichtigung der Speicheranlagen erstellt und anschließend umgesetzt. Aufbauend auf der Betriebsmittelanalyse und den Ergebnissen anderer Verbundprojekte im Rahmen der Leuchtturmprojekte econnect Germany und Smart Area werden innovative Netzkonzepte entwickelt, die eine intelligente Einbindung der Fahrzeugflotte im Rahmen des Schaufensters Aachen sicherstellen. Speziell an den Unterwerken werden die Ladevorgänge an den AC- sowie DC-Ladesäulen gesteuert, da hier zum Teil beträchtliche Ladeleistungen aufgrund der Vielzahl an parallel möglichen Ladevorgängen zu erwarten sind. Um die günstigste Anschlussvariante der Unterwerke zu finden, ist zunächst ein Modell der Mittelspannungsnetze in der Umgebung der geplanten Unterwerke anzulegen. Aufbauend auf dem Modell des vorhandenen Netzes und langfristiger Entwicklungspläne sind verschiedene Anschlussszenarien zu erstellen. Zur Ermittlung der Last der Campusbahn und Elektrofahrzeuge ist deren Modellierung erforderlich. Im Rahmen des Schwerpunkts (III) Verkehrsmittel werden die benötigten Verkehrsmittel beschafft, betrieben und die jeweiligen Konzepte umgesetzt. Dies beinhaltet die Elektrobusse, das E-CarSharing, die E-Bikes, sowie die Elektrofahrzeuge (Firmenflotten und private Fahrzeuge). In Teilprojekt 9 E-Bus wird demonstriert, dass auch der ÖPNV auf Elektromobilität umgepolt werden kann. Hierzu werden drei verschiedene Batterieladekonzepte umgesetzt und erprobt: Eine automatisierte Schnellladung, eine Batteriewechseltechnik und die Ladung mittels eines Pantografen (in Vorbereitung auf eine spätere Mitbenutzung der Oberleitung der Campusbahn). Damit wird ein direkter Vergleich der Batterieladetechniken hinsichtlich Technik, Betrieb, Sicherheit, Randbedingungen, Kosten und Geschäftsmodell ermöglicht. Für den Kunden wird durch die direkte Anbindung an den Alltagsbetrieb ein elektromobiler ÖPNV erlebbar. 8

14 Zunächst werden zwei zweiachsige Batteriebusse beschafft und im Linienbetrieb mit entsprechender Fahrgastzahl eingesetzt. Die beiden E-Busse sind im Basismodell bis auf das Batteriesystem und die Ladetechnik zunächst identisch und werden für den jeweiligen Einsatz durch spezifische Komponenten konfiguriert. Bei einem Bus wird die Batterie mit Hilfe der Batteriewechselstation (siehe TP 5 für eine Darstellung der Technik) innerhalb einer kurzen Zeit austauschbar sein. Es ist geplant, diesen Bus auf einem Rundkurs mit einer Länge von ca. 10 km einzusetzen. Bei dem zweiten Bus wird die Batterieanlage so ausgelegt, dass sie an den Unterwerken DC-schnellgeladen werden kann. Für diesen Bus ist ein Shuttle- Betrieb mit zweimal ca. 7 km Länge vorgesehen. Die jeweiligen stationären Ladeinfrastrukturen unterscheiden sich, ermöglichen jedoch beide ein sehr schnelles Laden (10 % der Fahrtzeit oder besser) und eine hohe Reichweite (Lithiumionenbatterien). Somit werden nur an wenigen Haltestellen im Gesamtbusnetz Ladestationen benötigt, um perspektivisch die gesamte ÖPNV-Busflotte zu elektrifizieren. Bei der automatisierten Schnellladung wird Technologie eingesetzt, die sich bereits auf dem Flughafenfeld bewährt hat und für diesen Einsatz weiterentwickelt wird. Dabei wird ein Steckkontakt hydraulisch aus einem Bodenschacht heraus automatisch in eine Andockstelle im Bus eingeführt. Dort koppelt der Versorgungsarm mit einem entsprechenden Empfänger ein, damit danach Strom (knapp 500 kw Ladeleistung) und Kühlflüssigkeit für die Schnellladung transportiert werden können. Der ganze Vorgang soll 5-7 Minuten dauern und den E- Bus je nach eingebautem Batteriesystem und gewählter Betriebsweise für eine Fahrt bis zu 25 km befähigen. Entwickelt wird das Konzept im Rahmen eines vom BMBF geförderten Projektes aus dem Strom-Call. Hier finden nur entsprechende Anpassungs- und Weiterentwicklungsarbeiten statt. Zusätzlich wird ein internationales Projekt in das Schaufenster eingegliedert. Im Fokus dieses Projektes stehen die Entwicklung und Konstruktion eines 12 Meter langen Linienbusses, der auf einer grenzüberschreitenden Linie zwischen Deutschland und den Niederlanden im ÖPNV eingesetzt wird. Dies wäre das erste europäische Projekt in diesem Themenumfeld und stellt somit einen ersten cross-border case dar. Dabei erfolgt der Ladevorgang des Busses, im Gegensatz zu den beiden anderen Lademöglichkeiten, mit Hilfe eines Pantografen mit Leistungen von bis zu 200 kw. Nachts wird der Bus mittels konventioneller AC-Ladung (geplant sind 22 kw) batterieschonend nachgeladen. Es könnte z. B. eine Lithium-Titanat- Batterie verbaut werden, die sich durch hohe Zyklenlebensdauer und Hochstromladefähigkeit auszeichnet. Darüber hinaus werden durch mobile Navigationsanwendungen dem Nutzer aktuelle Informationen bspw. hinsichtlich Fahrzeiten und Reduktion des carbon footprints angeboten. Neben der Demonstration der deutschen Leitanbieterschaft und des elektromobilen ÖPNV der Zukunft sollen bei diesem Teilprojekt speziell best-practise-lösungen für den ÖPNV gefunden werden. Das Ziel des Teilprojekts 10 E-CarSharing ist der Aufbau einer im Stadtgebiet sichtbaren E-CarSharing Flotte, so dass bis Ende zusätzliche elektromobile CarSharing- Fahrzeuge in den Aachener CarSharing Pool integriert werden. Durch das E-CarSharing wird den Bürgern eine weitere emissionsfreie Mobilitätsoption zur Verfügung gestellt. Der Aachener CarSharing Pool steht hierbei allen Kunden über eine einheitliche Buchungsplatt- 9

15 form (vgl. TP 2) zur Verfügung. Durch einen Zuwachs von 50 % der CarSharing-Kunden können in Aachen somit rund Bürger durch E-CarSharing Erfahrungen mit Elektrofahrzeugen sammeln. Die Pool-Flotte wird zum Teil in das P&R-Konzept integriert und es werden somit die Unterwerke als Ladestation genutzt. Durch die Möglichkeit zur Schnellladung erreichen diese Fahrzeuge eine hohe Verfügbarkeit. Zusätzlich erfolgt ein Ausbau der heute schon vorhandenen öffentlichen Ladeinfrastruktur. Hierdurch wird ein, das gesamte Stadtgebiet abdeckendes, öffentlich verfügbares Angebot von Elektrofahrzeugen erreicht. Im Rahmen des Projekts wird zum einen der bestehende Fuhrpark des CarSharing Anbieters cambio Aachen um weitere 10 Elektrofahrzeuge erweitert. Des Weiteren wird ein Konzept entwickelt, das Unternehmen mit einer E-Fahrzeugflotte einen Anreiz bietet, ihre Fahrzeuge außerhalb der Bedarfszeiten (z. B. am Wochenende) für den öffentlichen CarSharing-Betrieb zur Verfügung zu stellen und somit in den Aachener CarSharing-Pool einzubringen. Im Gegenzug können diese Unternehmen das öffentliche E-CarSharing-Angebot für die Abdeckung von Spitzenzeiten nutzen, um somit die Anzahl der eigenen Firmenfahrzeuge reduzieren zu können. Die FH Aachen wird hierbei den eigenen Fuhrpark erweitern und ihre Fahrzeuge entsprechend in den Aachener CarSharing-Pool einbringen. Als Flottenbetreiber des Pools fungiert in erster Linie der CarSharing-Anbieter cambio. Zusätzlich zur normalen E-CarSharing-Flotte beschafft die ASEAG als ÖPNV-Anbieter Elektrofahrzeuge an und stellt diese an den P&R Parkplätzen ausgewählten Kunden zur Verfügung. Im Jahr 2013 werden hierbei in einem ersten Schritt 30 Fahrzeuge beschafft und eingesetzt. Weitere 60 Fahrzeuge folgen in den Jahren 2014 und An den Hubs stellen die E-CarSharing-Fahrzeuge eine Anschlussmobilität (elektromobiler Individualverkehr) für den ÖPNV dar. Die Flotte der für den E-CarSharing-Betrieb angeschafften Elektrofahrzeuge setzt sich sowohl aus verfügbaren Serienfahrzeugen als auch aus speziell für den CarSharing-Einsatz entwickelten reinen Stadtfahrzeugen zusammen. Hierzu wird der StreetScooter in einer von der FH Aachen zusammen mit cambio entwickelten CarSharing-Variante, dem PublicPrivateVehicle PPV produziert und von den Flottenbetreibern vornehmlich für CarSharing- Kurzstreckenfahrten beschafft. Das Teilprojekt 11 E-Bikes stellt Serviceangebote bereit, um den Boden zu bereiten, damit bis 2015 in Aachen E-Bikes (sowohl Pedelecs als auch reine Elektrofahrräder) im Umlauf sind. Kernmaßnahmen sind dabei der Ausbau eines kostenoptimierten E-Bike- Verleihangebotes in Zusammenhang mit Haltepunkten, Parkhäusern und den P&R-Plätzen (TP 1) mit 100 in Aachen entwickelten Leih-E-Bikes. Für das neue E-Bike-Leihsystem werden vier E-Bike-Batterie-Wechselstationen entwickelt und ausgebracht. Ein regionaler 7- Tage-E-Bike-Pannenservice soll helfen, die touristische Nutzung von E-Bikes zu erhöhen und die Attraktivität des Verleihangebotes zu steigern. Zur Verbesserung des Images von E- Bikes bei jungen Menschen werden gemeinsam mit dem Radhandel jährlich Kampagnen E- Bike in Aachen durchgeführt (u. a. Testwochen für Betriebe, Gewinnspiele ). Ziel des Teilprojekts 12 E-Bürgerflotte ist die Beteiligung der Bürger am Schaufenster Elektromobilität Aachen. Der Bürger soll nicht nur passiv mit Elektromobilität in Kontakt ge- 10

16 bracht werden, sondern er soll im Sinne des Open-Innovation-Ansatzes direkt als aktiver Partner bei der Entwicklung der urbanen Mobilitätsstrategie fungieren. Die Durchdringung des privaten PKW-Bestands in Aachen durch Elektrofahrzeuge soll deutlich gesteigert werden, so dass bis Ende 2015 rund und bis private Elektroautos auf Aachens Straßen fahren. Zentrale Partner sind dabei die Autohändler und Autohäuser, die die private Anschaffung von Elektroautos stimulieren und als wesentliche Multiplikatoren als Projektpartner eingebunden sind. Im Rahmen des Teilprojekts 13 E-Firmenflotte werden die Potenziale für die Nutzung von E-Fahrzeugen für Firmenflotten demonstriert. Diese Demonstration wird zusammen mit zu erarbeitenden Anreizmodellen genutzt um den Elektrofahrzeug-Bestand in Aachen gerade bei KMUs der Region deutlich zu erhöhen. Trotz der angestrebten Verlagerung von urbaner Mobilität in Aachen auf den, durch die Campusbahn erweiterten, ÖPNV werden Flottenfahrzeuge auch in Zukunft nicht an Bedeutung verlieren. Dies resultiert aus der Tatsache, dass viele Dienstfahrten auch zukünftig nicht mittels Nutzung des ÖPNV erfolgen können, da es sich entweder um Fahrten ins Umland bzw. zwischen verteilten Standorten und/oder nicht um reine Personenfahrten, sondern den Transport von Waren (z. B. Botengänge mit Lieferstücken) handelt. Da viele Flottenfahrzeuge in Unternehmen für kurze Strecken (Boten-/Lieferfahrten) mit weniger als 100 km/tag eingesetzt werden weisen sie ein Nutzerprofil auf, das für den Einsatz von Elektrofahrzeugen optimal ist. Hierzu erfolgt eine individuelle Potenzialanalyse entsprechend des Fahrzeugnutzungsprofils für die einzelnen Firmen. Parallel werden Geschäftsmodelle (z. B. Leasingmodelle) und Kaufanreizsysteme (z. B. die Nutzung von Fördermöglichkeiten) für die Anschaffung von Elektrofahrzeugen zur Integration in die Firmenflotte aufbereitet und den Kunden zur Verfügung gestellt. Zudem wird untersucht, inwieweit eine Nutzung der öffentlichen Ladeinfrastruktur z. B. an den Hubs auch durch Flottenfahrzeuge möglich und sinnvoll ist. Die erarbeiteten Geschäftsmodelle und Kaufanreizsysteme sollen zu einer Integration von Elektrofahrzeugen in den Fuhrpark weiterer Unternehmen aus Aachen führen. Besonders geeigneter Adressat ist hierbei u. a. die Pflegebranche in (Bad) Aachen sowie die hiesige Taxibranche. Im letzten Schwerpunkt (IV) Verbreitung wird die Verbreitung des Schaufensters Elektromobilität Aachen vorangetrieben. Hierunter fallen die Öffentlichkeitsarbeit, die Konzepte zur Aus- und Weiterbildung sowie die Evaluation des Projekts. Das Ziel des Teilprojekts 14 Öffentlichkeitsarbeit ist die Bekanntmachung des Schaufensters Elektromobilität Aachen und der grundsätzlichen Möglichkeiten der Elektromobilität. Neben der aktiven Marktvorbereitung in der Region gehören auch die Vernetzung der relevanten Akteure sowie der Technologietransfer in die Wirtschaft zu den Hauptzielen des Bereichs Öffentlichkeitsarbeit. Dabei wird stets der direkte Kontakt zum Bürger gesucht, um ein Umdenken einzuleiten. Ausgehend von der bereits im Projekt E-Aix geschaffenen Plattform und Dachmarke Elektromobilität Region Aachen sowie den einschlägigen Veranstaltungen (Zukunftsforum, Aachener Kolloquium Fahrzeug, e2days) entsteht eine große, auf das Schaufenster zugeschnittene, PR-Kampagne, die über die ganze Laufzeit des Schaufensters 11

17 weiterentwickelt wird. Hierzu werden die laufenden Bestrebungen gebündelt und an einer zentralen Stelle koordiniert. Des Weiteren werden die Erlebniswelt Elektromobilität aus dem E-Aix Projekt weiter ausgebaut und E-Fahrzeug-Testwochen für Unternehmen realisiert. Zudem sind regelmäßige Informationsveranstaltungen zur Bewerbung und Darstellung von Nutzen, Anwendungsbeispielen, Finanzierungsmodellen, etc. von Elektrofahrzeugen für verschiedene Zielgruppen geplant. Ziel des Teilprojekts 15 Aus- und Weiterbildung ist es, ein Bewusstsein dafür zu schaffen, dass Elektromobilität sowohl in Bezug auf Pannensituationen, Wartung und Reparatur als auch in Bezug auf Marketing und Verkauf einige neue technische und organisatorische Kompetenzen erfordert. Zunächst wird ein Monitoring der regional angebotenen Aus- & Weiterbildungsangebote durchgeführt. Ein regelmäßiger Austausch im AK Aus- und Weiterbildung E-Mobilität unter Einbindung aller wichtiger Anbieter und Multiplikatoren findet statt. Darauf aufbauend werden für bisher unberücksichtigte Handlungsfelder (z. B das Rettungswesen oder spezielle Zielgruppen im Bereich Fahrzeugservice) Weiterbildungsangebote konzipiert und angeboten. Zudem wird das Angebot der RWTH Aachen Academy erweitert, indem Elektromobilität als Weiterbildungsangebot für die Zielgruppe der Kfz-Betriebe aus den verschiedenen Blickwinkeln (technisch, betriebswirtschaftlich) aufgearbeitet wird. Alle zwei Jahre findet eine internationale Tagung zu Fragen rund um die Batteriespeicher in der Elektromobilität statt und jährlich wird das Aachener Kolloquium zur Fahrzeug- und Motorentechnik mit starken Schwerpunkten zur Elektromobilität in Aachen veranstaltet. Im Rahmen des Teilprojekts 16 Evaluation wird der Erfolg der entwickelten Geschäftsmodelle durch Fokusgruppen sowie eine Vorher-Nachher-Erhebung ausgewertet. Ausgehend von Ticketingsystem (TP 2) sowie der Integration des E-CarSharing und der E-Bikes (TP 10 und TP 11) erfolgt eine umfassende Evaluation des Nutzerverhaltens. Aufbauend auf der Mobilitätsdatenerhebung in Aachen aus dem Jahr 2011 wird ein Evaluationskonzept mit Kontrollgruppendesign (Nutzer und Nicht-Nutzer) erstellt und umgesetzt. Gegenstand sind die Nutzeransprache, der Aufbau von Nutzergruppen sowie die Optimierung der Nutzungsbedingungen (der Auskunfts- und Buchungssoftware bzw. Karten). Ziel ist der Vergleich des Nutzerverhaltens mit/ohne E-Mobilitäts-Handy-Ticket sowie die Messung der Wirkungen der getroffenen Maßnahmen sowie der ökonomischen Effekte für die beteiligten Unternehmen. Zu Evaluierung wird eine Anwendung (App) für einen mobilen Mobilitätsassistenten erstellt, der Mobilitätsentscheidungen und realisiertes Mobilitätsverhalten protokolliert. Evaluiert werden aber auch die technischen Fragen der Auswirkungen und Rückwirkungen auf die Netze sowie die Performance aller Fahrzeuge, insbesondere auch unter Berücksichtigung der Batterielebensdauern als Basis für eine quantifizierbare Lebenszykluskostenberechnung. Ebenfalls untersucht werden sollen die erwartbaren Lebensdauern der Batterien für die schnellladbaren Busse und die Busse mit Batteriewechselkonzept. 12

18 2.3 Auswirkungen auf den Fahrzeugmarkt in Aachen Mit der Umsetzung der Schaufensterteilprojekte werden erhebliche Effekte auf den Fahrzeugmarkt in Aachen erwartet. Die Sichtbarkeit der im Projekt geförderten Fahrzeuge, die mediale Begleitung des Gesamtthemas in der lokalen Presse und die Vielzahl der geplanten Marketingaktivitäten werden dazu beitragen, dass die Anzahl an Elektrofahrzeugen überdurchschnittlich zunehmen wird. Die Projektpartner gehen davon aus, dass es bis Ende 2015 gelingen wird, dass 1,0 % der Kfz-Flotte in Aachen elektrisch angetrieben wird. Entsprechend wird prognostiziert, dass 5,0 % der Fahrräder E-Bikes sein werden. Tabelle 1: Übersicht Elektrofahrzeuge und Infrastruktur Elektrofahrzeuge / Ladestationen Bestand Schaufenster Ziel 2015 Elektroautos, davon E-CarSharing Ladepunkte, davon: AC-Ladepunkte DC-Schnellladepunkte E-Bikes davon Im Verleihsystem E-Bike-Verleihstationen, davon: e-call-a-bike andere ~ Elektrobusse

19 3 Projektkoordination und Kooperationen In Abbildung 5 ist die Projektorganisation und Kooperationsstruktur des Schaufensters Elektromobilität Aachen als Übersicht dargestellt. Die Steuerung des Projektes erfolgt durch die Steuerungsgruppe, die sich aus allen Leadern der Teilprojekte zusammensetzt. Die Teilprojektleiter organisieren ihre Teilprojekte. Unter Leitung des Konsortialführers trifft sich diese Steuerungsgruppe regelmäßig und stellt die Kohärenz der Teilprojekte sicher. Die Stadt Aachen übernimmt die Konsortialführung, darunter fallen unter anderem die administrative Steuerung des Projektes, die Qualitätssicherung und die Durchführung des Key Accounts mittels einer Stabsstelle. Die wissenschaftliche Begleitung und Entwicklung technischer innovativer Elemente wird durch die RWTH Aachen durchgeführt. Der Projektbeirat, bestehend aus der Task-Force Elektromobilität der Region Aachen, berät die Projektsteuerungsgruppe in den strategischen Grundsatzfragen und evaluiert den Projektfortschritt hinsichtlich des Projektfortkommens und der Projektziele. Die Landesregierung NRW begleitet und fördert das Projekt mit ihren Zentraleinrichtungen und Kompetenzzentren für Elektromobilität. Steuerungsgruppe Beirat Konsortialführung Task-Force Elektromobilität Inhaltliche Grundsatzentscheidungen Administrative Steuerung, Qualitätssicherung, Key-Account bei Stadt AC Externe Beratung, Evaluierung TP 1 TP 2 TP 3 TP 4 TP 5 TP 6 TP 7 TP 8 TP 9 TP 10 TP11 TP 12 TP 13 TP 14 TP 15 TP 16 Stassenbike Autohandel Alle Partner Abbildung 5: Projektorganisation und Kooperationsstruktur 14