EMobile plus solar Nr. 88 Winter 2012 / 2013

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1 ISSN X B F Nr Winter ,00 EMobile plus solar Zeitschrift für Elektrofahrzeuge und solare Mobilität Herausgeber: SOLAR und NET in Zusammenarbeit mit dem Bundesverband Solare Mobilität, dem Solarmobil Verein Erlangen und dem Dokumentationszentrum Elektromobilität sowie weiterern Vereinen, Gruppen und Verbänden In dieser Ausgabe: BSM: 23 Jahre, Entwicklung und Projektgruppen, ecartec 2012 Berichte, LEMnet wieder online, Stromtankstellen und Stecker, Nissan Leaf vorgestellt, Swiss emobility und EVite, großer Teil Zweiräder, Rückblicke, Kalender und Vorschauen Citysax präsentierte den MIC7e auf dem BSM-Stand auf der ecartec 2012 in München Foto (c) R. Reichel.

2 Die Zeitschrift EMobile plus solar wird als Fachzeitschrift für Elektromobilität und deren umweltfreundliche Energieversorgung herausgegeben. Die Zeitschrift ist offizielles Mitteilungsorgan des Solarmobil Vereins Erlangen e.v. und des Bundesverbandes Solare Mobilität e.v. sowie weitere Vereine und Gruppen. EMobile plus solar Nr. 88 Winter 2012 / 2013 NISSAN LEAF auf der ecartec 2012 in München Aktuell: Ladestecker, Stromtankstellen Solar-Stromtankestellen bei google in den USA E-Bikes jetzt und in 10 Jahren der BSM auf Veranstaltungen und Messen BSM Bundesverband Solare Mobilität 23 Jahre BSM Die Entwicklung und seine Projektgruppen 2 BSM zeigte aktuelle Elektromobilität auf der ecartec München 6 Foto-Rundgang ecartec 8 Kann E-Mobilität den ÖPNV entlasten? 12 "micromax" - mein, dein, unser Auto! 13 Stromtankstellen und Ladesysteme Umbruch beim LemNet 14 Die Zukunft von LEMnet. Eine Stellungnahme von LEMnet Europe e.v. 17 Stromtankstellen auf der ecartec VDE: Die Steckerfrage für Elektroautos scheint geklärt 23 EU lanciert Strategie für umweltfreundliche Kraftstoffe 23 Elektromobilität: Ein Standard für alle 25 Elektromobilität und Netzrückwirkungen 26 Die Lösung für Europa: Typ 2 Ladesteckdose mit oder ohne Shutter 28 Fahrzeuge und Erfahrungen Erfahrungen mit dem Nissan Leaf 30 Ausland Aus der Schweiz: e mobile und ECS 32 Verband Swiss emobility gegründet 34 EVite Schweiz: Das Elektroauto geht ans Netz 35 Aus den USA 37 Aus dem Solarmobil Verein Erlangen 40 Zweiräder Das Fahrrad ist unheilbar infiziert 41 Zum Potenzial des Pedelecs 42 Von Dampf und Öl über die Sonne zur Zukunft 43 Pedelec Fahren ist einfach unvorstellbar! 44 E-Bikes in zehn Jahren wesentliches Glied intermodaler Mobilität? 45 Verkehrsmittelvergleich Schweriner Versuch 48 Mit dem Pedelec von der Bahn nachhause 49 Rückblicke Rückblick: new mobility - Konzepte für die Mobilität von morgen 50 Rückblick: Kongress ecartec Oktober ecartec Award, Bayrischer Staatspreis für Elektromobilität 58 Vorschauen Vorschau: Kalender E-Mobilität Vorschau: mobilitec, , Messe Hannover 62 Vorschau: Metropolitan Solution, Hann. Messe, Vorschau: ecartec Paris, 16. und Vorschau: ebiketec Paris, 16. bis Vorschau: eruda Rund um den Ammersee, Vorschau: WAVE 2013, vom bis Vorschau Tour de Ruhr 2013 (vom 19. bis 21. Juli) 69 WAVE 2013 Leserbriefe 70 Meldungen und NEWS 71 Händler und Herstellerliste 78 Adressen von Vereinen und Gruppen 80 Impressum 80 EMobile plus solar Nr. 88 -Winter 2012 /

3 Elektromobilität und Netzrückwirkungen Prof. Dr.-Ing. Peter A. Plumhoff, Fachhochschule Bingen, Elektromobilität In der Bundesrepublik Deutschland werden derzeit an vielen Stellen Ladestationen für Elektromobile installiert, um den prognostizierten Anstieg an E-Mobilen zu unterstützen. Man geht derzeit davon aus, dass bis 2020 etwa 1 Million Elektromobile sich auf deutschen Straßen bewegen. Danach hofft man, dass jedes Jahr mehr als 1 Million dazu kommen. Alle diese Fahrzeuge wollen bzw. müssen geladen werden. Ein langfristiges Ziel ist es, dass das Laden mit Strom aus den erneuerbaren Energien Sonne, Wind und Wasser erfolgt. Die Fluktuation im Bereich der erneuerbaren Energien und der Bedarf der Verbraucher muss angepasst werden. Auf das Angebot von elektrischer Energie auf Wind und Sonne kann wenig Einfluss genommen werden. Man ist aber bemüht, einerseits den Verbrauch an das Angebot anzupassen und andererseits, wenn die Anpassung nicht möglich ist, die elektrische Energie zu speichern. Elektromobile nur dann zu laden, wenn erneuerbare Energie zur Verfügung steht, ist mit relativ wenig technischem Aufwand und geringen Einschränkungen für den Fahrer möglich; die Flexibilität wird natürlich auch hier schon beschnitten. Für die Umsetzung der Elektromobilität werden viele Ladesäulen notwendig sein. Da stellen sich die Fragen: Wer installiert und wer betreibt Ladesäulen? Die Automobilhersteller bieten sehr unterschiedliche Elektromobile an. Da gibt es rein elektrisch betrieben Fahrzeuge, außerdem sogenannte Hybrid- Fahrzeuge, die nur wenige Kilometer elektrisch fahren können, sowie Elektrofahrzeuge mit verlängerter Reichweite, wobei nach einigen 10 Kilometern der Verbrennungsmotor zum Einsatz kommt. Zum Teil wird die Bremsenergie wieder elektrisch gespeichert, zum Teil wird die Batterie durch den Verbrennungsmotor geladen. Neben diesen Pkws gibt es sogenannte E- Scooter (Zweiradfahrzeuge), elektrische angetriebene Transporter und auch Omnibusse. Zum Laden eines E-Mobils wird eine elektrische Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladesäule hergestellt. Die Anschlüsse, Stecker, Steckdose, Fahrzeugsteckvorrichtung und Kabel müssen genormt werden, so dass die Verbindung durch einen Laien hergestellt werden kann. Standardmäßig wird ein konduktives Laden erfolgen, d.h. es wird eine leitende Verbindung hergestellt. Es sind Wechselspannungen bis 690 V und Gleichspannungen bis 1500 V gemäß Norm möglich. Neben den verschiedenen Anschlüssen zur Energieübertragung sind auch Verbindungen zur Kommunikation vorgesehen. Derzeit ist es möglich, dass standardmäßige Schuko oder CEE- Stecker (3- oder 5-polig) oder Ladestecker vom Type 2 (7-polig) verwendet werden. Theoretisch ist es möglich, dass das Ladekabel fest mit dem Fahrzeug oder fest mit der Ladesäule verbunden ist. Meist ist es allerdings so, dass ein mobiles Ladekabel verwendet wird, d.h. es zum Laden eine Steckverbindung an der Ladesäule und eine am Fahrzeug hergestellt werden. Verschieden Steckverbindungsmöglichkeiten bedeuten, dass man mit dem E-Mobil zur richtigen Säule fahren muss. Die europäischen Automobilhersteller werden wohl den Typ 2 (7-polig inklusive Kommunikationsmöglichkeit) verwenden. Ladesäulen müssen Bedienkomfort, Sicherheit und Flexibilität bieten. Außerdem müssen die technischen Anschlussbedingungen der Energieversorger eingehalten werden. Dabei stellt sich die Frage: Wer sorgt für die Strom- und Spannungsqualität? Der Ladesäulen- oder der Fahrzeugherstellen? Die Umwandlung von Wechselstrom aus dem Energieversorgungsnetz in Gleichstrom für die Batterie kann Netzrückwirkungen hervorrufen, d.h. Strom und Spannung sind nicht sinusförmig. Da es sich nicht wie bei Energiesparlampen um ein paar wenige Watt, sondern um einige Kilowatt handelt, ist dies ein wichtiger Aspekt. Der Typ-2-Ladestecker von Mennekes bietet ein großes Leistungsspektrum und Flexibilität. Typ 1 ist eine japanische und Typ 3 eine italienische Variante. Der Typ-2-Stecker kann sowohl an der Säule als auch am Fahrzeug verwendet werden. Mit ihm sind einphasig (230 V) 3,7 kw und 3- phasig (400 V) bis 43,5 kw möglich. Auch eine Gleichspannungsverbindung bis 38 kw soll es in Zukunft geben. Power Quality In der DIN EN sind die Merkmale der Versorgungsspannung am Übergabepunkt vom Kunden in das öffentliche Niederspannungsnetz beschrieben. Der Verzerrungsfaktor der Spannung darf 8 % betragen. Bei den seit etwa 1 Jahr stattfindenden Messungen konnten keine signifikanten Rückwirkungen auf die Spannung festgestellt werden. Nach der DIN EN liegen die Grenzwerte für Oberschwingungen von Geräten mit einem Bemessungsstrom von kleiner 16 A wie in Tabelle 1 aufgeführt fest. Hierbei wird sich auf Einzelgeräte für den Anschluss an das öffentliche Netz bezogen. Geräte, die diese Norm erfüllen, dürfen an das öffentliche Netz angeschlossen werden. Harmonische 3 2,3 5 1,14 7 0,77 9 0,4 11 0, ,21 Tabelle 1 Störaussendungsgrenzwerte nach DIN EN ; Geräte mit Eingangsstrom < 16 A Klasse A (Ungeradzahlige bis zur 13. Harmonischen) Harmonische 3 2,3 In den Anschlussbedingungen von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz wird sich auf dieselben Werte bezogen. Messgeräte Die Messungen der Ströme und Spannungen und die daraus resultierenden Größen erfolgt durch die Fachhochschule Bingen mit dem Power- Quality-Interface für Nieder-, Mittel- und EMobile plus solar Nr. 88 -Winter 2012 /

4 Hochspannungsnetze Typ PQI-DA und dem Netzanalysator PQ- Box 100 für Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze der Firma A. Eberle. Die Geräte erfüllen die Anforderungen der Messgerätenorm IEC (2008) für ein "Klasse A-Gerät". Messung Bild 3 Beginn eines Ladevorganges; 10-ms- Effektivwerte des Stromes Bild 1 Ladevorgang mit konstantem Stromeffektivwert 1-Minuten-Werte Bild 1 zeigt den Ladestrom eine E-Mobils; während der Ladedauer von 5,5 Stunden ist der Strom mit ca. 10 A konstant. Die 1-Minuten-Mittelwerte des Effektivwertes sind nahezu konstant; was man dem Verlauf nicht entnehmen kann, ist, dass der Strom Effektivwerte zwischen 8 und 14 Ampere annimmt. Bild 4 Einschaltspitze, zeitlicher Verlauf der Augenblickswerte Die Effektivwert-Einschaltspitze aus Bild 3 von ca. 9 A ist als Verlauf der Augenblickswerte im Bild 4 dargestellt. Bild 2 Ladevorgang mit abfallendem Stromeffektivwert 1-Minuten-Werte Im Bild 2 ist ein Ladevorgang über ca. 6 Stunden dargestellt. Für ca. 4 Stunden ist der Effektivwert des Stromes nahezu konstant mit einem Wert von 12 A. Im Vergleich zum Bild 3 ist hier kein transienter Vorgang überlagert und der Minimal- und der Maximalwert sind fast identisch. In den letzten 2 Stunden des Ladevorganges nimmt der Strom allmählich bis auf 1,5 A ab. Schaut man sich den Ladevorgang nach Bild 1 genauer an, dann erkennt man in Bild 3, dass zu Beginn des Ladevorganges eine Einschaltspitze von fast 9 A Effektivwert entsteht. Außerdem ist im Bild 3 zu sehen, dass der Ladedauerstrom ca. 10 A beträgt und diesem ein transienter Vorgang mit Werten zwischen 8 und 14 A überlagert ist. Zwischen den transienten Vorgängen, die dem 10-A- Effektivwert überlagert sind und ca. alle 8 Sekunden auftreten, fließt ein fast sinusförmiger Strom, wie in Bild 5 zu sehen ist. Bild 5 Nahezu sinusförmiger Ladestrom Bild 6 Ende des Ladevorganges; 10-ms- Effektivwerte des Stromes EMobile plus solar Nr. 88 -Winter 2012 /

5 Zu dem im Bild 1 dargestellten Ladevorgang gehört Bild 6. In der 10-ms-Auflösung erkennt man, dass am Ende des Ladevorganges für ca. 6 Sekunden ein Strom von 1 Ampere fließt. Bild 7 Ladungserhaltung, Stromeffektivwert 1-Minuten-Werte Nachdem ein Ladevorgang abgeschlossen ist, die Verbindung zum Netz aber nicht getrennt wird, fließt ein Strom zur Ladungserhaltung. Dieses kann ein sehr kleiner dauerhafter Strom im Milliamperebereich sein oder aber, wie im Bild 7 dargestellt, ein Nachladen durch einen Stromfluss von 2,5 A für die Dauer von 40 Minuten. Der im Bild 1 dargestellte Strom führt zu einer Ladewirkleistung von 2,3 kw; dabei wird eine Blindleistung von 0,3 kvar benötigt. Allerdings gibt es auch Ladevorgänge wie in Bild 8 zu sehen ist, wobei neben der Wirkleistung von 1,7 kw eine Blindleistung von 2 kvar auftritt. Der Leistungsfaktor Lambda ist gleich 0,66. Es handelt sich hierbei um fast reine Oberschwingungsblindleistung. Der Verzerrungsfaktor THD der Spannung beträgt 2,5 %, der des Stromes liegt bei 105 %. Die zulässigen Grenzwerte werden in diesem Fall weit überschritten, Tabelle 2. Sind 3 E- Mobile mit so großen Werten an Oberschwingungen gleichzeitig an einem Drehstromnetz angeschlossen, jedes an einem anderen Außenleiter, dann würde der Strom im Neutralleiter fast 20 A betragen. Harmonische Zulässiger Gemessener 3 2,3 6,5 5 1,114 4,5 7 0,77 2,5 9 0,4 1,3 11 0,33 1,0 13 0,21 0,8 Tabelle 2 Zulässiger und gemessener Strom Iges = 11,7 A; THDA = 8,6 A; I1 =8,0 A Störaussendungsgrenzwerte nach DIN EN ; Geräte mit Eingangsstrom < 16 A, Klasse A In einem anderen, nicht so extremen Fall lag der Effektivwert der 3. Harmonischen an der zulässigen Grenze. Zusammenfassung Beim Laden von Elektromobilen gibt es derzeit keine erkennbaren Rückwirkungen auf den Spannungsverlauf. Zu Beginn eines Ladevorganges treten je nach EMobil sehr große Stromspitzen auf; während des stundenlangen Ladens sind transiente Stromschwingen von einigen Ampere möglich. Je nachdem um welches Mobil es sich handelt, sind die Oberschwingungsströme vernachlässigbar kein oder aber die Werte liegen weit oberhalb der zulässigen Grenzen. Bild 8 Ladeleistung Die Lösung für Europa: Typ 2 Ladesteckdose mit oder ohne Shutter Pressemeldung von Fa. Mennekes Ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die Durchsetzung der Elektromobilität ist das europaweit einfache Aufladen von Elektrofahrzeugen. Dafür ist es erforderlich, ein für ganz Europa einheitliches System für den Ladeanschluss zu definieren. Bisher konnten sich die europäischen Länder jedoch noch nicht auf einen einheitlichen Standard für den Ladeanschluss von Elektrofahrzeugen einigen. Wesentlicher Diskussionspunkt war die Forderung einiger weniger Länder nach einem erweiterten mechanischen Berührungsschutz in Form eines sogenannten Shutters. Drei Systeme weltweit Weltweit sind drei verschiedene Steckvorrichtungs-Systeme für den Anschluss von Elektrofahrzeugen in der IEC genormt, die untereinander nicht kompatibel sind. Grundsätzlich erfüllen alle drei genormten Systeme die hohen Sicherheitsanforderungen für den Verbraucher. Die Spannung wird erst dann zugeschaltet, wenn das System erkannt hat, dass die Stecker fahrzeug- und infrastrukturseitig vollständig eingesteckt wurden, dass die Stecker EMobile plus solar Nr. 88 -Winter 2012 /