Elektromobilität Perspektiven und Beratung für Handwerksbetriebe

Transkript

1 Innung für Elektro- und Informationstechnik München Innung für Elektro- und Informationstechnik Nürnberg/Fürth Elektromobilität Perspektiven und Beratung für Handwerksbetriebe Dr. Wolfgang Christl, Handwerkskammer für München und Oberbayern 22. März 2016 Fachsymposium, Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und Naturschutz

2 Hintergrundinformationen Das Verbundprojekt Gewerkübergreifendes Weiterbildungsprogramm der beruflichen Bildung im Handwerk Smart Advisor integriert mehrere der insgesamt rund 50 Projekte im Schaufenster Bayern-Sachsen ELEKTROMOBILITÄT VERBINDET und wurde mit ca. 1,5 Mio. Euro durch mehrere Bundesministerien im Rahmen der Schaufensterinitiative der Bundesregierung gefördert. Die Bundesregierung hat im April 2012 vier Regionen in Deutschland als Schaufenster Elektromobilität ausgewählt und fördert hier auf Beschluss des Deutschen Bundestags die Forschung und Entwicklung von alternativen Antrieben. Insgesamt stellte der Bund für das Schaufensterprogramm Fördermittel in Höhe von 180 Mio. bereit. In den groß angelegten regionalen Demonstrations- und Pilotvorhaben wurde Elektromobilität an der Schnittstelle von Energiesystem, Fahrzeug und Verkehrssystem erprobt. Weitere Informationen unter 2

3 Dr. Wolfgang Christl Dipl.-Ing. Werkstoffwissenschaften 21 Jahre Mitarbeiter der BMW AG in wechselnder Verantwortung mit wiederkehrendem Bezug zu Innovationsprojekten im Bereich Elektromobilität. Seit 2008 Beauftragter für Innovation und Technologie der Handwerkskammer für München und Oberbayern (Beratung, Sonderprojekte E-Mobilität). 3

4 Elektromobilität nicht ob sondern wann? Gliederung 1. Vision und relevante Entwicklungen Elektromobilität 2. Erfahrungen mit Elektromobilität in Münchener Handwerksbetrieben 3. Weiterbildung zu Berater/in für Elektromobilität (HWK) entwickelt und erprobt im Verbundprojekt Smart Advisor des Schaufensters Bayern-Sachsen ELEKTROMOBILITÄT VERBINDET 4. Mögliche Anreize für den Markthochlauf in den nächsten Jahren 4

5 1. Vision und relevante Entwicklungen Elektromobilität 5

6 Energiewende Dritte Industrielle Revolution (DIR) Industrielle Revolutionen finden statt, wenn zeitgleich Veränderungen in Schlüsseltechnologien der Energieversorgung und Kommunikation stattfinden: 1. Industrielle Revolution Dampfmaschine + Massenbuchdruck mit Rotationsmaschinen 2. Industrielle Revolution Zentrale Stromerzeugung, Elektrifizierung, Massenproduktion Automobil + Telefon, Fernsehen, Rechner 3. Industrielle Revolution Dezentralisierung Stromerzeugung, Erneuerbare Energien + Internet, soziale Netze (Internet der Energie) Als Säulen der Dritten Industriellen Revolution beschreibt Rifkin: 1. Regenerative Energien 2. Mikro-Kraftwärmekopplung 3. Speicher 4. Smart Grid 5. Elektromobilität Quelle: Jeremy Rifkin, Die dritte industrielle Revolution Die Zukunft der Wirtschaft nach dem Atomzeitalter, Campus,

7 Dimensionen des Strukturwandels der Energiewende Energieerzeugung und -verbrauch BRD 2030 In Stunden hoher Windenergieerzeugung sind Überschüsse erkennbar, die durch Speicher und Exporte vollständig genutzt werden können. Bedarf für Elektromobilität ist noch gering und wegen hohem Anteil ungesteuerter Ladung eher gleichverteilt. Es handelt sich hier nicht um Hochrechnungen mit Prognose- Charakter sondern nur um Modellrechnungen auf Basis definierter Annahmen zur Beurteilung von Effekten. Quelle: DLR, FhG-ISE, RWTH Aachen, FGH, Perspektiven von Elektro-/Hybridfahrzeugen in einem Versorgungssystem mit hohem Anteil dezentraler und erneuerbarer Energiequellen, Schlussbericht, BMWi FKZ A-C, Seite 87, Abb

8 Dimensionen des Strukturwandels der Energiewende Energieerzeugung und -verbrauch BRD 2050 Durch Elektrofahrzeuge, Elektroheizer und Wasserstofferzeugung können Überschussmengen regenerativen Stroms zu einem hohen Anteil genutzt werden. Lastgang der Elektrofahrzeuge folgt gesteuert dem Aufkommen regenerativ erzeugten Stroms. Reservekapazitäten von Steinkohle und Gaskraftwerken werden nur noch temporär benötigt Es handelt sich hier nicht um Hochrechnungen mit Prognose- Charakter sondern nur um Modellrechnungen auf Basis definierter Annahmen zur Beurteilung von Effekten. Quelle: DLR, FhG-ISE, RWTH Aachen, FGH, Perspektiven von Elektro-/Hybridfahrzeugen in einem Versorgungssystem mit hohem Anteil dezentraler und erneuerbarer Energiequellen, Schlussbericht, BMWi FKZ A-C, Seite 90, Abb

9 Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) emobilität - Baustein zukünftiger Energieversorgungsstrukturen Quelle: NPE, Zwischenbericht der Arbeitsgruppe 3, Ladeinfrastruktur und Netzintegration, Berlin, , Seite 14, Abbildung Integration Elektromobilität in das Smart Grid 9

10 Visionen und Perspektiven Vision der Nationalen Plattform Elektromobilität Die Vision der NPE ist bildhaft mit charakteristischen Merkmalen beschrieben. Kennzahl ist das Marktvolumen in Quelle: NPE - AK Systemischer Ansatz, Vision und Roadmap der Nationalen Plattform Elektromobilität, Berlin, 09/2013, Seite 3, Vision

11 Vision der Nationalen Plattform Elektromobilität 2020 etwas konkreter: Quelle: NPE - AK Systemischer Ansatz, Vision und Roadmap der Nationalen Plattform Elektromobilität, Berlin, 09/2013, Seite 2 Vision 2020 Kategorien Fahrzeugtechnik und Energie & Umwelt 11

12 Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) Roadmap Kategorie Fahrzeugtechnik Quelle: NPE - AK Systemischer Ansatz, Vision und Roadmap der Nationalen Plattform Elektromobilität, Berlin, 09/2013, Seite 6 Roadmap Kategorie Fahrzeugtechnik 12

13 Energiewende der Weg in eine smarte Zukunft? Geschäftsmodelle verändern sich radikal Industrielle Energieversorger in Europa Dezentralisierung Energiewende in Bürgerhand 2.0 Überlebenskampf der Giganten 3.0 Neue Geschäftsfelder für...? 13

14 Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) Batteriesysteme Energiedichte und Kosten Ziel 2025: Energiedichte pro Volumen auf etwa 280 bis 300 Wattstunden pro Liter (Wh/ltr) verdoppeln. Kosten des Batteriesystems durch die Produktion größerer Stückzahlen und günstige Zellchemie auf weniger als 200 Euro je Kilowattstunde senken. Im Vergleich zu den heute verfügbaren Fahrzeugmodellen kann sich zukünftig bei konstanten Batteriekosten die Reichweite eines Elektrofahrzeuges auf 400 Kilometer mehr als verdoppeln oder die Kosten lassen sich bei gleichbleibender Reichweite von etwa 200 Kilometern um mehr als die Hälfte reduzieren. Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 56, Abbildung 29, Entwicklung Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte und Kosten 14

15 Forum Elektromobilität Berlin 2016 Positives Szenario für Elektromobilität nach 2020 Halbierung der Kosten => Kostenparität ist in Sicht. Reichweiten bis 500 km sind möglich. Dekarbonisierung Druck auf CO2-Senkung steigt. Optimierung Verbrennungsmotor ausgereizt erreicht physikalische Grenzen. Electric Natives haben wachsende Bedeutung. => Signifikante Durchdringung des Marktes zwischen 2020 und Quelle: Prof. Dr.-Ing. Matthias Busse, Fh-IFAM, Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität Ergebnisse und Perspektiven, Forum Elektromobilität, März 2016, Berlin 15

16 Forum Elektromobilität Berlin 2016 Hauptergebnisse des Schaufensterprogramms Die Elektromobilität ist bereits heute alltagstauglich. Eine zunehmende Anzahl von Anwendungsszenarien ist bereits heute wirtschaftlich. Rechtliche Hemmnisse wurden und werden abgebaut Die automobile Zukunft ist elektrisch. Quelle: Dr.-Ing. Bertram Harendt, DDI, Ergebnisse der Begleit- und Wirkungsforschung zum Schaufensterprogramm Elektromobilität, Forum Elektromobilität, März 2016, Berlin 16

17 2. Erfahrungen mit Elektromobilität in Münchener Handwerksbetrieben 17

18 Elektromobilität in Münchener Handwerksbetrieben Erfahrungen 2013 ein Protagonist Projekt VEM Virtuelle Versuche 30 Fahrprofile aufgezeichnet Realversuche: 10 Betriebe positiv 2015: Erste Umsteiger auch ohne Förderung Mehrere Betriebe warten auf die Förderung. 1 Betrieb Rückgabe 1 Betrieb nicht geeignet 18

19 Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 56, Abbildung 29, Entwicklung Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte und Kosten 19

20 Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 56, Abbildung 29, Entwicklung Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte und Kosten 20

21 Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 56, Abbildung 29, Entwicklung Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte und Kosten 21

22 Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 56, Abbildung 29, Entwicklung Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte und Kosten 22

23 Simulation Mobilitätsverhalten und Ladeinfrastruktur Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 56, Abbildung 29, Entwicklung Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte und Kosten 23

24 Simulation Mobilitätsverhalten und Ladeinfrastruktur Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 56, Abbildung 29, Entwicklung Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte und Kosten 24

25 Teilprojekt Gewerbeverkehr - Fazit Überwiegender Teil gewerblicher Fahrten heute mit Elektrofahrzeugen realisierbar, aktuell verfügbare Fahrzeuge genügen nicht den Anforderungen (Preisstellung, Funktionalität, Reichweite). Bedenken können noch nicht ausgeräumt werden. Mit Erhöhung der Batteriekapazität wird mehr Reichweiten-Sicherheit geboten, die Akzeptanz wird steigen. Die Option ist jedoch nicht für jedes Fahrprofil zweckmäßig. Überzeugungsarbeit ist zu leisten. Aufbau einer Ladeinfrastruktur am Firmensitz sowie häufig besuchter Orte (z.b. Großhandel, Einsatzort/Kunde, Baustelle), Möglichkeit zur Privatladung über Nacht im öffentlichen Raum. Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 56, Abbildung 29, Entwicklung Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte und Kosten 25

26 3. Weiterbildung zu Berater/in für Elektromobilität (HWK) 26

27 Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) Elektromobilität - Baustein zukünftiger Energieversorgung Quelle: NPE, Zwischenbericht der Arbeitsgruppe 3, Ladeinfrastruktur und Netzintegration, Berlin, , Seite 14, Abbildung Integration Elektromobilität in das Smart Grid 27

28 Gewerkübergreifendes Weiterbildungsprogramm Berater/in für Elektromobilität (HWK) Quelle: Dr. Wolfgang Christl, emobilität Perspektiven für das Handwerk, Arbeitskreis Weiterbildung, , Fahrzeugakademie Schweinfurt 28

29 Schaufenster Bayern-Sachsen Verbundprojekt Smart Advisor Quelle: Dr. Wolfgang Christl, Projektantrag Smart Advisor, Handwerkskammer für München und Oberbayern, , Schweinfurt 29

30 Weiterbildungsprogramm Berater/in für Elektromobilität (HWK) Lehrgangskonzept Handlungsfeld 1: Zu Potenzialen von Elektromobilität beraten M1 Elektromobilität vor dem Hintergrund sich verändernder Rahmenbedingungen M2 Stadtentwicklung und Fuhrparkmanagement M3 M4 Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz alternativer Antriebe Marketing im Tätigkeitsfeld Berater/in für Elektromobilität (HWK) Handlungsfeld 2: Zu Elektromobilität im Fahrzeugbereich beraten M5 Fahrzeuge mit alternativen Antrieben M6 Elektromobilität in den Bereichen PKW und Nutzfahrzeuge M7 Elektromobilität in den Bereichen Zweiräder und Leichtfahrzeuge Handlungsfeld 3: Zu Elektromobilität im Elektro-/ IT-Bereich beraten M8 Netzintegration Elektromobilität und Lastmanagement M9 Systemintegration Elektromobilität in dezentrale Energieversorgungsstrukturen, Energiemanagement M10 Integration stationärer Speicher in dezentrale Energieversorgungsstrukturen Quelle: Lehrgangskonzept/Grobkonzept Berater/in für Elektromobilität (HWK), bestätigt im Projektsteuerkreis Smart Advisor am

31 Modul 1: Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) Markthochlauf, relevante Trends und Rahmenbedingungen Im Rahmen des Aktionsprogramms Klimaschutz 2020 des BMUB hat das Bundeskabinett am beschlossen, die Möglichkeit zur Sonderabschreibung für gewerblich genutzte Elektrofahrzeuge ab 2015 zu prüfen. Quelle: NPE, Fortschrittsbericht 2014 Bilanz der Marktvorbereitung, Berlin 12/2014, Seite 45, Abbildung 22 Wirksamkeit der Sonder-AfA nach Zeitpunkt der Markteinführung (Bestand Elektrofahrzeuge) 31

32 Modul 3: Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz Mobilitätsanalysen mit Simulation der Fahrzeugtauglichkeit Grobanalyse Detailanalyse Ladestrategie Fahrzeug 05: mittel: 71 km/tag Max: 215 km/tag 117 Fahrten < 25 km 2 Fahrten > 50 km max. Fahrt 76,7 km 2 7 Ladepunkte an 6 Standorten für 9 Fahrzeuge Mobilitätsanalysen und Simulationen unterstützen Konzeptfindung und Bewertung. Grafik: Energie Ingenieure, Verbundprojekt Smart Advisor, Lehrgangsunterlagen M3, München, 08/2015, LE 3.4, Projektdetails im Verbundprojekt Smart Advisor 32

33 Modul 5: Plug-in-Hybride z. B. Porsche Spyder 918 Hinterachsantrieb leistungsverzweigt Frontantriebantrieb rein elektrisch System-Leistung 652 KW Leistung Benzinmotor 447 KW Leistung Elektromotor vorne 95 KW Leistung Elektromotor hinten 115 KW CO 2 -Ausstoß 79 g/km DIN-Verbrauch 3,1 l/100 km Beschleunigung 0 > 200 km/h 7,4s Elektrische Reichweite ca. 25 km Extern aufladbar Plug in System Quelle: Christian Nowotny, Joseph Riedl, Verbundprojekt Smart Advisor, Lehrgangsunterlagen M5, München, 09/2015, LE 5.1-Teil1, Folie 10 33

34 Modul 6: BEV - z.b. VW e-up! Antriebsart Rein elektrisch Batteriekapazität Li-Ion 18,7 kwh Reichweite (NEFZ) 160 km Max. Geschwindigkeit 130 km/h Durchschn. Verbrauch (NEFZ) 11,7 kwh/100 km Ladezeit Standard (Schuko 230 V AC / 10 A) 7 Stunden Ladezeit Schnellladung (CCS 400 V DC / 100 A) 0,5 Stunden Sitzplätze 4 Stück Max. Zuladung 360 kg Investitionskosten (ohne Miete) ,- Investitionskosten (mit Miete) Batteriemiete /Monat Quelle: Karl-Heinz Marsing, Verbundprojekt Smart Advisor, Lehrgangsunterlagen M6, München, 10/2015, LE 6.3, Folie 7 34

35 Reichweite/Geschwindigkeit Modul 7: Potenziale elektrifizierter Leichtfahrzeuge L7e 4-Rad max. 15 kw, 400 kg L5e 3-Rad > 45 km/h City EL Toyota i-road EAIXAM Estrima Biró L2e/L6e 3-Rad/4-Rad max. 4 kw, 45 km/h, 350 kg Platzangebot/Zuladung Grafik: Dr. Wolfgang Christl, Verbundprojekt Smart Advisor, Lehrgangsunterlagen M7, München, 01/2016, LE 7.2, Folie 25 35

36 Modul 8: Der Anschluss an das Smart Grid E-Mobilität Regenerative Erzeugung Netzanschluss WP, BHKW, Energiespeicher Quelle: Willi Meyer, Verbundprojekt Smart Advisor, Lehrgangsunterlagen M8, München, 10/2015, LE 8.3, Folie 6 36

37 Modul 9: Systemintegration dezentrale Energieversorgung Beispiel: Fa. Zach Elektroanlagen GmbH & Co.KG, Tacherting 2265 km Fahrleistung ( ); 90% aus überschüssiger Energie, 100% aus eigener Erzeugung Quelle/Bilder: Obermeister Otto Zach, Vortrag Informationsveranstaltung Elektromobilität Chancen für das Handwerk, Handwerkskammer für München und Oberbayern, 13. Mai

38 Modul 10: Systemintegration mit stationärem Speicher z. B. mit DIVA von e8energy, Hamburg Eigenerzeugung PV, Wind, KWK Stationärer Batteriespeicher Laden und Rückspeisung über CHADEMO Quelle: Produktinformation DIVA von e8energy 38

39 Modul 10: Systemintegration mit stationärem Speicher Simulation mit dem Visualisierungs- und Beratungstool PV-Anlage 20 kwp am Betriebshof Lithium-Batteriespeicher 10 kwh, stationär Mitsubishi Outlander PHEV Batterie 12 kwh; v2g Fahrprofil aus Mobilitätsanalyse Standardlastgang G0, 10 MWh Quelle: Dr. Wolfgang Christl, Verbundprojekt Smart Advisor, Vertiefungskurs V6, München, 12/2015, LB a: VBT

40 Modul 10: Systemintegration mit stationärem Speicher Simulation mit dem Visualisierungs- und Beratungstool Quelle: Dr. Wolfgang Christl, Verbundprojekt Smart Advisor, Vertiefungskurs V6, München, 12/2015, LB a: VBT

41 4. Mögliche Anreize für den Markthochlauf in den nächsten Jahren 41

42 Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) Der Markthochlauf benötigt Anreize Quelle: NPE, Vortrag Henning Kagermann, Parlamentarischer Abend, 26. November 2015, Berlin, Folie 8, Monetäre Anreize wurden hinsichtlich ihres Einflusses auf den Markthochlauf analysiert. 42

43 Landeshauptstadt München IHFEM Förderrichtlinie Elektromobilität (ab 04/2016) Quelle: LHM - RGU: Flyer zur Förderrichtlinie Elektromobilität im Rahmen des Integrierten Handlungsprogramms zur Förderung der Elektromobilität in München (IHFEM 2015), STAND:

44 Ansprechpartner Name: Dr. Wolfgang Christl Funktion: Sonderprojekte E-Mobilität Institution: Handwerkskammer für München und Oberbayern Telefon: Websites: Projekt Smart Advisor : Kursprogramm Elektromobilität (HWK), München: Beratung Elektromobilität (HWK) : mit Liste Berater Elektromobilität (HWK) Facebook Elektromobilität (HWK) News