SOL Studie für die Organisation der zukünftigen Ladeninfrastruktur für E-Fahrzeuge in Österreich. Notwendige Anzahl und wirtschaftliche Standorte

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1 SOL Studie für die Organisation der zukünftigen Ladeninfrastruktur für E-Fahrzeuge in Österreich. Notwendige Anzahl und wirtschaftliche Standorte Endbericht Version 3.1

2 SOL Studie für die Organisation der zukünftigen Ladeninfrastruktur für E-Fahrzeuge in Österreich. Notwendige Anzahl und wirtschaftliche Standorte Endbericht Version 3.1 TECHNISCHE UNIVERSITÄT WIEN Institut für Verkehrswissenschaften Fachbereich für Verkehrsplanung und Verkehrstechnik GUSSHAUSSTRASSE 30/231 A-1040 WIEN TEL (+43-1) FAX (+43-1) TECHNISCHE UNIVERSITÄT WIEN Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe Energy Economics Group GUSSHAUSSTRASSE 25-29/370-3 A-1040 WIEN TEL (+43-1) FAX (+43-1) ÖSTERREICHISCHE ENERGIEAGENTUR MARIAHILFERSTRAßE 136 A-1150 WIEN TEL (+43-1) FAX (+43-1) Bearbeitung: Dipl.-Ing. Alberto Castro (TU Wien - Verkehrsplanung und Verkehrstechnik) Ao. Univ. Prof. Mag. Dr. Günter Emberger (TU Wien - Verkehrsplanung und Verkehrstechnik) Dipl.-Ing. Dr. Harald Frey (TU Wien - Verkehrsplanung und Verkehrstechnik) Dipl.-Ing. Dr. Paul Pfaffenbichler (TU Wien - Verkehrsplanung und Verkehrstechnik) Dipl.-Ing. Dr. Maximilian Kloess (TU Wien - Energy Economics Group) Dipl.-Ing. Rusbeh Rezania (TU Wien - Energy Economics Group) Mag. Robin Krutak (Österreichische Energieagentur) Wien, Mai 2012

3 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis... 5 Tabellenverzeichnis... 9 Verzeichnis Kästen Kurzfassung Executive Summary Einleitung Einflussfaktoren auf die Nachfrage nach Ladestationen Aufbau der Studie Soziodemographische Entwicklungen Einwohner Bevölkerungsdichte Bevölkerungsstruktur Kernaussagen Arbeitsstätten Verkehr Fahrzeugflotte Pkw-Flotte gesamt E-Pkw Kernaussagen Tankstellen- und Ladeinfrastruktur Tankstellen für flüssige Kraftstoffe Öffentliche Ladestationen Kernaussagen Mobilitätsverhalten Quell- und Zielpotential Entfernungen Quelle - Ziel Modal Split Standplatzorte im Tagesverlauf Kernaussagen Wer benötigt öffentliche (Schnell-)Ladestationen? Reichweite Mobilitätsverhalten, Batteriekapazität und Reichweite Psychologische Faktoren Kernaussagen Ladestationen Übersicht Netzanschluss und Ladedauer Lademodi Oesterreichs Energie 2/159

4 7.2.1 Lademodus Lademodus Lademodus Lademodus Ladestecker Lademodus Lademodus Beispiele auf dem Markt erhältlicher Ladestationen Förderungen Klima- und Energiefonds klima:aktiv mobil Bundesländer Analyse der Investitionskosten Wirtschaftliche Grundüberlegungen Parkraum & Infrastruktur Privater Parkraum Halböffentlicher Parkraum Öffentlicher Parkraum Gewerblicher Parkraum Schnellladestationen Vergleich mit anderen Quellen Kernaussagen Internationale Beispiele Irland Einleitung Öffentliche Ladestationen Schnellladestationen Schlussfolgerungen Berlin Kernaussagen Räumliche Analyse Primärstellplatz Einleitung Zusammenhang private Stellplätze - Bebauungsstruktur Gebäude mit 1 oder 2 Wohnungen Verfügbarkeit privater Stellplätze Potential private Ladestationen Kernaussagen Sekundärstellplatz Erste Abschätzung des Potentials an täglichen Ladevorgängen am Sekundärstandort Oesterreichs Energie 3/159

5 9.2.2 Abschätzung der Anzahl und Verortung der Ladestationen nach dem Muster von ecar Irland Potential Zielverkehr E-Pkw Potentielle Standortgemeinden Aufenthaltsdauer an verschiedenen Sekundärstellplätzen Kernaussagen Abschätzung der notwendigen Ladestationsanzahl in verschiedenen Quellen Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Zusammenfassung Schlussfolgerungen Anzahl Ladestationen für eine flächendeckende Versorgung Räumliche Verteilung der öffentlichen Ladestationen Schnelles versus langsames Laden Wirtschaftlichkeit Literatur Anhang Fahrzeugflottenmodell SERAPIS Beschreibung Szenariobeschreibung Oesterreichs Energie 4/159

6 Abbildungsverzeichnis Abbildung 3-1: Einflussfaktoren der Nachfrage nach Ladestationen Abbildung 3-2: Aus den Einflussfaktoren der Nachfrage nach Ladestationen abgeleitete Struktur der Studie Abbildung 4-1: Prognose der Entwicklung der österreichischen Bevölkerung Hauptszenario Abbildung 4-2: Prognose der Entwicklung der österreichischen Bevölkerung nach Bundesländern Hauptszenario Abbildung 4-3: Prognostizierte Entwicklung der Einwohnerzahl nach Bezirken Hauptszenario Abbildung 4-4: Prognostizierte Entwicklung der Einwohnerzahl nach Bezirken Hauptszenario Abbildung 4-5: Prognostizierte Entwicklung der Einwohnerzahl nach Bezirken Hauptszenario Abbildung 4-6: Bevölkerungsdichte 2006 nach Bezirken Abbildung 4-7: Bevölkerungsdichte 2006 nach Gemeinden Abbildung 4-8: Anteil der Bevölkerung zwischen 20 und 59 Jahre alt 2001 nach Gemeinden Abbildung 5-1: Anteil der Arbeitsstätten mit mehr als 10 unselbständig Beschäftigten nach Gemeinden Abbildung 5-2: Anzahl der Arbeitsstätten mit mehr als 10 unselbständig Beschäftigten nach Gemeinden Abbildung 5-3: Anteil der Gemeinden mit N Arbeitsstätten mit mehr als 10 unselbständig Beschäftigten Abbildung 6-1: Entwicklung des Motorisierungsgrads in Österreich Abbildung 6-2: Entwicklung des Motorisierungsgrads nach Bundesland Abbildung 6-3: Motorisierungsgrad 2010 nach Bezirken Abbildung 6-4: Zunahme des Motorisierungsgrads zwischen 2006 und 2010 nach Bezirken Abbildung 6-5: Motorisierungsgrad der österreichischen Bezirke nach Urbanisierungsgrad Abbildung 6-6: Entwicklung des österreichischen Pkw-Bestandes Abbildung 6-7: Entwicklung des Pkw-Bestandes nach Bundesländern Abbildung 6-8: Zunahme der Anzahl der Pkw von 2006 bis 2010 nach Bezirken Abbildung 6-9: Prognose der Entwicklung des Motorisierungsgrads in Österreich, Deutschland und der Schweiz Abbildung 6-10: Vergleich der modellierten Entwicklung des Motorisierungsgrads mit der Zulassungsstatistik und der Shell Prognose Abbildung 6-11: Modellierten Entwicklung des Motorisierungsgrads nach Bundesland Abbildung 6-12: Modellierte Entwicklung der Anzahl der zugelassenen Pkw nach Bundesland Oesterreichs Energie 5/159

7 Abbildung 6-13: Vergleich der modellierten Anzahl zugelassener Pkw 2001 bis 2020 nach Bundesland mit den Prognosen von Shell Austria Abbildung 6-14: Prognose der Motorisierungsgrad 2015, 2020, 2025, 2030 nach Bezirken. 42 Abbildung 6-15: Prognose der Veränderung der Anzahl der Pkw Abbildung 6-16: E-Pkw-Anteil 2010 nach Bundesländern Abbildung 6-17: E-Pkw-Anteil 2010 nach Bezirken Abbildung 6-18: Bestand an E-Pkw Abbildung 6-19: Entwicklung der Anzahl der monatlichen Neuzulassungen von E-Pkws - Jänner 2008 bis Jänner Abbildung 6-20: Entwicklung der Anzahl der jährlichen Neuzulassungen von E-Pkws bis Abbildung 6-21: Anteil E-Fahrzeuge an der Pkw-Flotte im Jahr 2015 verschiedene Quellen Abbildung 6-22: Anteil E-Fahrzeuge an der Pkw-Flotte im Jahr 2020 verschiedene Quellen Abbildung 6-23: Anteil E-Fahrzeuge an der Pkw-Flotte im Jahr 2030 verschiedene Quellen Abbildung 6-24: Prognose der Entwicklung des Anteils der E-Pkw an der Gesamtflotte in Österreich Szenario Modell SERAPIS und Literatur Abbildung 6-25: Prognose der Entwicklung der E-Pkw-Flotte nach Bundesländern Szenario Modell SERAPIS Abbildung 6-26: Entwicklung des Anteils der Bundesländer an der Gesamtflotte Abbildung 6-27: Zusammenhang Anzahl Tankstellen und Anzahl der Pkw 2010 nach Bundesländern Abbildung 6-28: Zusammenhang Anzahl der öffentlichen Ladestationen und Anzahl der E-Pkw 2010 nach Bundesländern Abbildung 6-29: Verhältnis öffentliche Ladestation pro E-Pkw 2010 nach Bundesländern e-tankstellen-finder.at Abbildung 6-30: Auspendler in % der Erwerbstätigen am Wohnort 2001 nach Gemeinen Abbildung 6-31: Einpendler in % der Erwerbstätigen am Arbeitsort 2001 nach Gemeinden. 56 Abbildung 6-32: Weglängenverteilung Pkw Niederösterreich Mobilitätsbefragungen 2003 und Abbildung 6-33: Weglängenverteilung Pkw Vorarlberg Mobilitätsbefragungen 2003 und Abbildung 6-34: Weglängenverteilung Pkw Vorarlberg Mobilitätsbefragung 2008 nach Räumen Abbildung 6-35: Weglängenverteilung Pkw Stadt Salzburg und Flachgau/Tennengau Mobilitätsbefragung Abbildung 6-36: Weglängenverteilung Pkw Stadt Innsbruck und Umlandgemeinde Mobilitätsbefragung 2002/ Abbildung 6-37: Vergleich der Weglängenverteilung Pkw Niederösterreich Vorarlberg Abbildung 6-38: Vergleich der Weglängenverteilung Pkw im städtisch und im ländlich geprägten Raum Salzburg, Innsbruck und Vorarlberg Oesterreichs Energie 6/159

8 Abbildung 6-39: Anteil der Einpendler bis 20 Kilometer, 20 bis 50 km und über 50 km 2001 nach Bezirken Abbildung 6-40: Modal Split Niederösterreich 2003 und Abbildung 6-41: Modal Split Vorarlberg 2003 und Abbildung 6-42: Modal Split Oberösterreich 1992 und Abbildung 6-43: Modal Split der oberösterreichischen Städte Linz, Steyr, Wels und deren Umland 1992 und Abbildung 6-44: Modal Split Wien 1993 bis Abbildung 6-45: Modal Split Stadt Salzburg und Flachgau/Tennengau Abbildung 6-46: Modal Split Innsbruck und Umland 2002/ Abbildung 6-47: Vergleich Modal Split aus verschiedenen Mobilitätsbefragungen Bundesländer Abbildung 6-48: Vergleich Modal Split aus verschiedenen Mobilitätsbefragungen Städte. 71 Abbildung 6-49: Vergleich Modal Split aus verschiedenen Mobilitätsbefragungen Stadt Umland Abbildung 6-50 Anteil motorisierter Individualverkehr Pendler 2001 nach Bezirken Abbildung 6-51: Standplatz-Orte im Tagesverlauf Abbildung 6-52: Einfluss der Infrastrukturverfügbarkeit und Batteriekapazität auf die Realisierbarkeit von Fahrzyklen mit E-Pkws Abbildung 6-53: Wege mit dem E-Pkw innerhalb des Servicegebiets vor Installation einer Schnellladestation Abbildung 6-54: Wege mit dem E-Pkw innerhalb des Servicegebiets nach Installation einer Schnellladestation Abbildung 6-55: Vergleich des Ladezustands bei Rückkehr in die Geschäftsstelle vor und nach der Installation einer Schnellladestation innerhalb des Servicegebiets Abbildung 7-1: IEC Typ Abbildung 7-2: IEC Typ Abbildung 7-3: CHAdeMO Abbildung 7-4: Kumulierte Kurve aller Standplatz-Orte im Tagesverlauf gemittelt Abbildung 7-5: Kumulierte Kurve aller Standplatz-Orte im Tagesverlauf für unterschiedliche Mobilitätserhebungen Abbildung 7-6: Ladedauer in Abhängigkeit der täglichen Fahrstrecke bei 3,7 kw Abbildung 7-7: Ladestationen für privaten Parkraum (z.b. Wandmontage) Abbildung 7-8: Kosten der Errichtung einer Ladestationen im privaten Parkraum (Level 3-3,7-11kW) Abbildung 7-9: Jährliche Kosten der Ladeinfrastruktur im privaten Parkraum Abbildung 7-10: Ladeeinrichtungen im halböffentlichen Parkraum Abbildung 7-11: Investitionskosten von Ladestationen im halböffentlicher Parkraum (Mode 3-3,7-11kW) Abbildung 7-12: Jährliche Kosten der Ladeinfrastruktur im halböffentlichen Parkraum Abbildung 7-13: Ladestationen im öffentlichen Parkraum Abbildung 7-14: Investitionskosten von Ladestationen im öffentlichen Parkraum (Mode 3-3,7-11kW) Oesterreichs Energie 7/159

9 Abbildung 7-15: : Jährliche Kosten der Ladeinfrastruktur im öffentlichen Parkraum Abbildung 7-16: Schnelladestation Abbildung 8-1: Status quo der Umsetzung des Ladeinfrastrukturprogramms in Irland Abbildung 8-2: Öffentliche Ladestationen in Irland Abbildung 8-3: Übersicht Ladestationen RWE Berlin Abbildung 8-4: Übersicht Ladestationen Vattenfall Berlin Abbildung 9-1: Pkw-Abstellmöglichkeit auf Privatgrund nach Bundesländern Abbildung 9-2: Zusammenhang zwischen dem Anteil an Wohnungen in Häusern mit 1 oder 2 Wohnungen und dem Anteil privater Stellplätze in den oberösterreichischen Bezirken Abbildung 9-3: Anteil der Gebäude mit einen oder zwei Wohnungen 2001 nach Bezirken. 113 Abbildung 9-4: Anteil der Wohnungen in Gebäuden mit 1 oder 2 Wohnungen nach Bezirk 114 Abbildung 9-5: Anteil der Gebäude mit 1 oder 2 Wohnungen nach Gemeinde Abbildung 9-6: Anteil Wohnungen in Gebäuden mit 1 oder 2 Wohnungen auf Gemeindeebene Abbildung 9-7: Anteil Hauptwohnsitze mit privater Abstellmöglichkeit nach Anzahl der Wohnungen im Gebäude Abbildung 9-8: Anteil der Haushalte, welche über einen privaten Stellplatz verfügen, nach Gemeinde Abbildung 9-9: Anteil der Haushalte, welche über einen privaten Stellplatz verfügen, nach Siedlungsgebiet Abbildung 9-10: Prognose der Entwicklung der österreichweiten Nachfrage nach privaten Ladestationen ( Wallbox ) Abbildung 9-11: Prognose der Entwicklung der Nachfrage nach privaten Ladestationen ( Wallbox ) nach Bundesländern Abbildung 9-12: Abschätzung der Anzahl an öffentlichen Ladestationen mit je vier Ladepunkten nach Bundesländern Abbildung 9-13: Potential an Ladepunkten nach Gemeinden Abbildung 9-14: Potentielle Standortortschaften in Gemeinden mit Potential für N Ladestationen Abbildung 9-15: Potentielle Standorte Siedlungsgebiete in Gemeinden mit Potential für N Ladestationen Abbildung 9-16: Entwicklung des Potential an Zielverkehr mit dem E-Pkw in der Entfernungsklasse Kilometer nach Gemeinden Abbildung 9-17: Siedlungsgebiete in Gemeinden mit N E-Pkw-Einpendlern aus einer Entfernung von 20 bis 50 Kilometern 2020 und Abbildung 9-18: Entwicklung des Potential an Zielverkehr mit dem E-Pkw in der Entfernungsklasse über 50 Kilometer nach Gemeinden Abbildung 9-19: Siedlungsgebiete in Gemeinden mit N E-Pkw-Einpendlern aus einer Entfernung von mehr als 50 Kilometern 2020 und Abbildung 9-20: Potentielle Standortgemeinden für Ladestationen 2020 und 2030 Zielverkehr 20 bis 50 Kilometer Oesterreichs Energie 8/159

10 Abbildung 9-21: Siedlungsflächen in potentiellen Standortgemeinden für Ladestationen 2020 und 2030 Zielverkehr 20 bis 50 Kilometer Abbildung 9-22: Potentielle Standortgemeinden für Ladestationen 2020 und 2030 Zielverkehr 50 Kilometer und mehr Abbildung 9-23: Siedlungsflächen in potentiellen Standortgemeinden für Ladestationen 2020 und 2030 Zielverkehr 50 und mehr Kilometer Abbildung 9-24: Aufenthaltsdauer in den Berliner Einkaufszentren Zentrum Schöneweide und Forum Köpenick Abbildung 9-25: Aufenthaltsdauer in den Berliner Einkaufszentren Zentrum Schöneweide und Forum Köpenick Abbildung 9-26: Vergleich des Anteils der Kunden mit einer Verweildauer von Minuten Abbildung 9-27: Vergleich des Anteils der Kunden mit einer Verweildauer von Minuten Abbildung 9-28: Vergleich der prognostizierten Anzahl an öffentlichen und halb-öffentlichen Ladepunkte Abbildung 9-29: Vergleich der prognostizierten Anzahl an privaten, öffentlichen und halb-öffentlichen Ladestellen Abbildung 9-30: Vergleich der prognostizierten Anzahl an Ladepunkte je E-Pkw Abbildung 10-1: Potentielle Standorte Siedlungsgebiete in Gemeinden mit Potential für N öffentliche bzw. semi-öffentliche Ladepunkte 2020 und Abbildung 10-2: Verteilung der Gemeinden nach Anzahl der Ladepunkte 2020 und Abbildung 10-3: Anwendungsgebiete für schnelle und langsame Ladung Abbildung 12-1: Entwicklung des Nettokaufpreises eines E-Pkw relativ zu einem Pkw mit konventioneller Verbrennungskraftmaschine Abbildung 12-2: Entwicklung der Reichweite batterieelektrisch betriebener Pkw Abbildung 12-3: Entwicklung der Modellvielfalt batterieelektrisch betriebener Pkw (Pkw mit VKM = 100) Abbildung 12-4: Entwicklung der Dichte des Ladestationen- und Servicenetzes für batterieelektrisch betriebene Pkw (Pkw mit VKM = 100%) Tabellenverzeichnis Tabelle 1-1: Geschätzte Anzahl an Ladepunkte für eine flächendeckende Versorgung in Österreich Tabelle 6-1: Parameter Wachstumsfunktion Tabelle 6-2: Herstellerangaben zu Reichweiten Tabelle 6-3: Technische Daten und Testergebnisse Reichweitenvergleich Tabelle 7-1: Übersicht über den Zusammenhang zwischen Netzanschluss, Batteriekapazität und Ladedauer Tabelle 7-2: Parkraum-, Stellplatz- und Infrastruktur-Typen Tabelle 7-3: Kostenübersicht für Netzanschluss und Ladestation in einem privaten Haushalt (Beispiel: Netzebene 7, 3-phasig, 400V/16A/11 kw) Oesterreichs Energie 9/159

11 Tabelle 7-4: Vergleich der Kosten verschiedener Ladeinfrastrukturen Tabelle 8-1: Anzahl der in Irland geplanten Ladepunkte nach Städten Tabelle 9-1: Abschätzung der maximalen Anzahl potentieller werktäglicher Ladevorgänge an öffentlichen Ladestationen Tabelle 9-2: Annahme Ladepunkte je Einwohner Tabelle 10-1: Geschätzte Anzahl an Ladepunkte für eine flächendeckende Versorgung in Österreich Verzeichnis Kästen Kasten 1: Kernaussagen soziodemographischen Entwicklungen Kasten 2: Kernaussagen Arbeitsstätten Kasten 3: Kernaussagen Fahrzeugflotte Kasten 4: Kernaussagen Tankstellen- und Ladeinfrastruktur Kasten 5: Kernaussagen Mobilitätsverhalten Kasten 6: Kernaussagen Wer benötigt öffentliche Ladestationen? Kasten 7: Kernaussagen Ladestationen Kasten 8: Kernaussagen internationale Beispiele Kasten 9: Kernaussagen räumliche Analyse Primärstellplatz Kasten 10: Kernaussagen räumliche Analyse Sekundärstellplatz Oesterreichs Energie 10/159

12 1 Kurzfassung Eine qualitative Analyse zeigt, dass die Anzahl der E-Fahrzeuge, die Entfernung zum gewünschten Ziel, die Reichweite der E-Fahrzeuge, die Attraktivität für verschiedene Aktivitäten (z.b. Arbeiten, Einkaufen) und die Aufenthaltsdauer die wesentlichen Einflussfaktoren auf die Nachfrage nach Ladestationen sind. Die Einwohnerzahl ist ein Treiber der Entwicklung der Fahrzeugflotte und der Verkehrsnachfrage. Prognosen gehen von einer wachsenden Bevölkerung aus: bis 2030 wird eine Zunahme um 8 % auf 9 Millionen Einwohner erwartet. Die Bevölkerung in peripheren und inneralpinen Regionen wird abnehmen, hohes Wachstum wird für das Umland von Wien und Graz erwartet. Arbeitsstätten sind nach dem Standort zu Hause der am häufigsten und längsten aufgesuchte Standort und prädestiniert für die Errichtung öffentlicher Ladestationen. Die lange Aufenthaltsdauer ermöglicht Laden mit niedriger Leistung. Größere Arbeitsstätten haben eine höhere Nachfrage. In jeder zehnten Gemeinde gibt es keine größere Arbeitsstätte, in einem Drittel der Gemeinden gibt es 10 oder mehr. Größere Arbeitsstätten gibt es vor allem in den Ballungsräumen der Landeshauptstädte. Der Motorisierungsgrad hat in den letzten 40 Jahren von 300 auf 530 Pkw je Einwohner zugenommen. Hohe Motorisierung haben das Waldviertel, das Südburgenland, die Oststeiermark sowie das Umland der Städte Klagenfurt, Wels und Wiener Neustadt. In Eisenstadt, Graz, mehreren Wiener Gemeindebezirken und dem Bezirk Hermagor stagniert bzw. nimmt die Motorisierung ab. Die Zahl der Fahrzeuge ergibt sich aus Motorisierungsgrad und Einwohnerzahl. Trotz sinkender Motorisierung nahm die Zahl der Pkw in Graz und den meisten Wiener Bezirken zu. Seit Beginn der 1980er Jahre hat sich die Zahl der Pkw in Österreich fast verdoppelt. Besonders starke Zunahmen gab es im Umland der Städte Wien, Salzburg, Innsbruck, Klagenfurt und Wels. Alle Prognosen gehen von einer weiteren Zunahme des Motorisierungsgrads und der Zahl der Pkw aus. Nur für einige der Wiener Gemeindebezirke und die Stadt Graz wird ein Rückgang des Motorisierungsgrads und der Zahl der Pkw prognostiziert. Der Anteil der E-Pkws an der Gesamtflotte ist nach wie vor marginal. Allerdings steigt die Zahl der Neuzulassungen stark an. Die Zahl der E-Pkw hat sich von 2010 auf 2011 beinahe verdreifacht und liegt knapp unter Stück. Die höchsten Anteile haben Vorarlberg, Klagenfurt und Salzburg Stadt. Alle Prognosen gehen von steigenden E-Pkw- Anteilen aus. Im Rahmen des Projekts SOL wurde das Fahrzeugflottenmodell SERAPIS zur Prognose der Entwicklung des Anteils der E-Pkw auf Bundesländerebene verwendet. Demnach steigt der Anteil der E-Pkw auf 1,6 % (2020) bzw. 13 % (2030) an. In absoluten Zahlen bedeutet das ca E-Pkw (2020) bzw. ca E- Pkw (2030). Gemeinden mit hohem Auspendleranteil haben ein hohes Quellpotential für E-Mobilität, Gemeinden mit hohem Einpendleranteil ein hohes Zielpotential. Hohe Auspendleranteile treten im Umland der größeren Städte auf, hohe Anteile an Einpendlern in den größeren Zentren. Die Entfernung zwischen Quelle und Ziel bestimmt, ob die Benutzung eines E-Pkw mit heutigen Reichweiten eine sinnvolle Alternative darstellt. Auf dem Markt verfügbare E-Pkw haben eine Reichweite von 120 bis 140 Kilometern. Für Wege unter 20 Kilometer Länge ist keine Ladeinfrastruktur am Zielort notwendig. Im Bereich von 20 bis 50 Kilometer kann bei ungünstigen Witterungsbedingungen und Topographien eine Ladeinfrastruktur notwendig werden. Bei Entfernungen über 50 Kilometer Länge ist eine öffentliche Ladeinfrastruktur auch bei Oesterreichs Energie 11/159

13 günstigen Verhältnissen notwendig. Eine Auswertung von Mobilitätsbefragungen zeigt, dass 75 % bis 90 % der Pkw-Wege nicht länger als 20 Kilometer sind. Etwa 10 % bis 20 % liegen im Bereich von 20 bis 50 Kilometer. Etwa 2 % bis 5 % sind über 50 Kilometer lang. Nur für dieses sehr geringe Segment sind Ladestationen am Sekundärstellplatz bei günstigen Bedingungen objektiv notwendig. Erfahrungen des japanischen Energieversorgers TEPCO zeigen, dass ein E-Firmen-Pkw wenig genutzt und die Batteriekapazität bei weitem nicht ausgeschöpft wurde. Nach Errichtung einer Schnellladestation erhöhte sich die Fahrleistung um mehr als 600 %. Die Ausschöpfung der Batteriekapazität erhöhte sich von 30 % auf 70 %. Obwohl die Schnelllademöglichkeit selten in Anspruch genommen wird, reduziert sie die Angst vor dem Liegenbleiben und erhöht das Vertrauen in die Technologie. (Schnell-) Ladestationen an Sekundärstandorten sind weniger aus objektiv technischen als aus subjektiv psychologischen Gründen notwendig für die Verbreitung von E-Mobilität. Im Anschluss an die Analyse und Prognose der Einflussfaktoren wurden die technischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen untersucht. Schuko-Steckdosen sind zum Stromtanken von Elektroautos aufgrund der hohen Dauerlast bei einem Ladestrom von 16 A grundsätzlich ungeeignet 1. Aus netztechnischer Sicht empfiehlt sich die Verwendung eines 3-phasigen Netzanschlusses für das Laden von E-Fahrzeugen. Bis zu einer Ladeleistung von 3,7kW ist die Verwendung eines 1-phasigen Netzanschlusses akzeptabel, darüber ist in jedem Fall ein 3-phasiger Netzanschluss zu empfehlen. Die Verwendung eines Netzanschlusses 1-phasig 230V / 32A / 7,4kW bzw. 63A / 14,5kW ist aufgrund der dadurch entstehenden Schieflast im Netz abzulehnen. Lademodi und Steckverbindungen für E-Fahrzeuge sind in der Norm IEC definiert. Bei den Ladesteckern wird derzeit versucht, eine Steckverbindung als Standard zu etablieren, welche auch den möglichen zukünftigen Anforderungen an das Laden von E-Fahrzeugen bestmöglich entspricht. Der Standard für eine flächendeckende Ladeinfrastruktur orientiert sich an den in Lademodus 3 definierten Spezifikationen. Für die Schnellladung werden die Anforderungen von Mode 4 zu Grunde gelegt. Die Produktpalette verfügbarerer Ladestationen reicht von einfachen privaten Ladepunkten ( Wallbox ) bis hin zu Schnellladestationen mit mehreren Ladepunkten für den öffentlichen Raum. Für den Primärstellplatz sind vor allem private Ladestationen auf privatem Parkraum relevant, während am Sekundärstellplatz hauptsächlich (semi-)öffentliche Ladeinfrastruktur relevant ist. Die Investitionskosten einer Ladestation setzen sich zusammen aus den Kosten für die Ladestation selbst, den Installationskosten und dem Netzbereitstellungsentgelt. Installations- und Netzbereitstellungskosten hängen stark von der konkreten Situation ab. Die Aussagen über die Investitionskosten weisen deshalb eine hohe Bandbreite auf und können nicht pauschaliert werden. Die Bandbreite der Investitionen pro Ladeanschluss bewegt sich in folgenden Bereichen: Privater Parkraum: 200 bis 5.000, Halböffentlicher Parkraum: 200 bis 4.000, Öffentlicher Parkraum: bis und Gewerblicher Parkraum: je nach Gegebenheiten zwischen halböffentlichem und öffentlichem Parkraum. Die Investitionskosten für eine Schnellladestation (Mode 4) liegen in jedem Fall deutlich über den Investitionskosten einer Mode 3 Ladestation. In Irland läuft derzeit die Errichtung von privaten, öffentlichen und 30 Schnellladepunkten. Bis Ende Mai 2012 wurden 16 Gleichstromladeadestationen, 11 kombinierte 1 Eine Verwendung ist akzeptabel, wenn der Ladestrom auf 10 A begrenzt wird. Oesterreichs Energie 12/159

14 Gleich- und Wechselstromladestationen sowie 79 Typ 2-Ladestationen mit insgesamt 155 Ladepunkten und 12 Ladestationen mit Haushaltssteckdosen errichtet. Die geplante Dichte an öffentlichen Ladestationen im Endausbau liegt im Bereich von 0,5 bis 1,0 Ladestationen je Einwohner. Die geplante Dichte an Schnellladestationen liegt im Bereich von 1,5 bis 2,0 Schnellladestationen je 100 Kilometer hochrangiger Straße. Im Zuge verschiedener Förderinitiativen sollen in der Hauptstadtregion Berlin bis 2015 mehr als öffentliche und private Ladepunkte aufgebaut werden. Das entspricht einer Ladestationsdichte von rund 0,6 Ladepunkten je Einwohner. Aufgrund der langen Abstelldauer am Primärstellplatz bietet dieser gute Voraussetzungen für eine Ladung mit geringer Leistung. Bei geringen Ladeleistungen ist eine dezentrale Versorgung mit Ladestrom aus dem bestehenden Netz in den meisten Fällen ohne Probleme möglich. Derzeit ist die Verfügbarkeit einer privaten Lademöglichkeit praktisch Voraussetzung für den Kauf eines E-Pkw. Ein privater Garagen- oder Abstellplatz ist wiederum Voraussetzung für die einfache und kostengünstige Installation eines privaten Ladepunktes. Mit Ausnahme der städtischen Agglomerationen wie z.b. Wien, Graz, Linz, Salzburg oder Innsbruck haben mehr als 70 % der Haushalte Zugang zu einem privaten Abstellplatz. Mittelfristig kann mit einer jährlichen Nachfrage nach privaten Ladestationen von ca Stück gerechnet werden. Nach der flächendeckenden Erstinstallation wird die Nachfrage wieder zurückgehen. Die Investition in eine private Ladestation ist Teil der Kaufentscheidung der Fahrzeugbesitzer. Diese tragen daher die Investitionskosten (abzüglich allfälliger Förderungen). Bei der Ermittlung der Nachfrage am Sekundärstellplatz kamen verschiedene Methoden zum Einsatz. Eine erste Abschätzung erfolgte mit Hilfe der Mobilitätsdaten und Prognosen des E-Pkw-Anteils. Die Zahl der potentiellen werktäglichen Ladevorgänge wurde mit rund (2020) bzw (2030) berechnet. Unter der Annahme, dass zwei Ladevorgänge pro Tag hintereinander möglich sind, ergeben sich (2020) bzw (2030) Ladepunkte. Im zweiten Schritt wurde die Zahl der Ladestationen nach den Prinzipien des irischen Investitionsprogramms bestimmt und verortet. Österreichweit ergeben sich damit öffentliche Ladepunkte und 60 bis 90 Schnellladestationen im hochrangigen Straßennetz. Mit Hilfe der Quelle-Ziel-Matrizen eines Verkehrsmodells von Österreich und den Prognosen der E-Pkw- Flotte wurde der potentielle Zielverkehr mit E-Pkws der Entfernungsklassen bis 20 Kilometer, 20 bis 50 Kilometer und über 50 Kilometer auf Gemeindeebene bestimmt. Um geeignete Standorte zu identifizieren, wurden die Potentiale in einem Geographischen Informationssystem (GIS) mit Daten über Arbeitsstätten und Siedlungsgebiete verschnitten. Die Ergebnisse für eine flächendeckende Versorgung Österreichs sind in Tabelle 1-1 dargestellt. Im Jahr 2020 besteht in 40 % aller österreichischen Gemeinden, kein Bedarf nach einem öffentlichen oder semi-öffentlichen Ladepunkt. In weiteren 40 % der Gemeinden besteht Nachfrage nach nur einem Ladepunkt. Im Jahr 2030 haben nur mehr 3 % der Gemeinden keine Nachfrage nach mehr als einem Ladepunkt. Im Jahr 2030 besteht in fast 60 % der Gemeinden eine Nachfrage nach 6 bis 25 Ladepunkten. Das höchste Potential besteht in Graz (230 bzw Ladepunkte) und Wien (570 bzw Ladepunkte). Investitionskosten in öffentliche oder semi-öffentliche Ladeinfrastruktur können über den Stromverkauf nicht erwirtschaftet werden. Im semi-öffentlichen Bereich können Investitionen eventuell durch (immaterielle) Umwegrentabilitäten (Image als Vorreiter, Kundenzufrieden- Oesterreichs Energie 13/159

15 heit, Kundenbindung, Erhöhung der Aufenthaltsdauer beim Einkauf, Mitarbeiterzufriedenheit, etc.) rechtfertigbar sein. Jahr Private Ladepunkte Öffentliche und semi-öffentliche Ladepunkte Von Bis Von Bis Tabelle 1-1: Geschätzte Anzahl an Ladepunkte für eine flächendeckende Versorgung in Österreich Oesterreichs Energie 14/159

16 2 Executive Summary A qualitative analysis has identified the number of e-vehicles, the distance to destination in relation to the range of e-vehicles, the attractiveness of a location for different activities (e.g. working, shopping) and the respective duration of stay as the driving forces behind the demand for public charging stations. Population is an important driver for fleet development in general as well as for transport demand. Forecasts predict population growth by about 8 % to about 9 million residents by Population in peripheral and inner alpine regions is forecast to decline while high growth rates are anticipated for the urban hinterland of Vienna and Graz. Subsequent to the location at home the location work place is second most frequently visited. Due to this fact in combination with a usually long duration of stay workplaces are predestined as a location for charging infrastructure. Furthermore the long stopping time allows charging at low power. Bigger companies create higher demand. In 10 % of the Austrian municipalities no larger businesses are located. About one third of the Austrian municipalities have 10 or more larger businesses within their boundary. Larger facilities are concentrated in the agglomerations of the regional capitals. During the last 40 years the motorisation rate increased from 300 to 520 cars per 1,000 residents. High motorisation rates are observed in the region Waldviertel, the southern part of the province Burgenland, the eastern part of the province Styria and in the surroundings of the cities Klagenfurt, Wels and Wiener Neustadt. Motorisation rates are stagnating or decreasing only in Eisenstadt, Graz, some districts of Vienna and the district of Hermagor. The number of cars is a product of the motorisation rate and the population. The number of cars is still increasing in Graz and most Viennese districts despite a decreasing motorisation rate. The number of cars in Austria has about doubled since the early 1980ies. Especially high growth could be observed in the urban hinterland of Vienna, Salzburg, Innsbruck, Klagenfurt and Wels. All forecasts predict rising motorisation rates as well as absolute numbers of cars. The rare exceptions are some Viennese districts and Graz where motorisation rates as well as absolute numbers of cars are declining. The share of battery electric cars within the total fleet is still marginal, although registration numbers are rising steeply. Between 2010 and 2011 the number of registered e-cars has nearly tripled to just below 1,000 vehicles. The highest share of e-cars could be observed in Vorarlberg, Klagenfurt and the city of Salzburg. All forecasts expect shares of e-cars to rise. The vehicle fleet model SERAPIS was used within the project SOL to predict e-car shares at the province level. The share of e-cars is forecast to rise to 1.6 % in 2020 and 13 % in In absolute numbers this equals about 69,000 e-cars in 2020 and 490,000 e-cars in Municipalities with a high share of outbound commuters have a high potential as source for e-mobility while municipalities with a high share of inbound commuters have a high potential as destination for e-mobility. High shares of outbound commuting occur in urban hinterland of the larger cities while high shares of inbound commuting occur in the bigger centres themselves. Distance between origin and destination determines whether e-mobility with its currently limited range is a suitable option. Today e-cars typically have a range of about 120 to 140 kilometres. Trips with a length up to 20 kilometres do not require charging infrastructure Oesterreichs Energie 15/159

17 at destination. Trips with a length of 20 to 50 kilometres require a charging infrastructure at destination if weather conditions or topography are disadvantageous. Trips longer than 50 kilometres very likely need public charging infrastructure at destination even in favourable circumstances. The analysis of available mobility surveys shows that about 75 % to 90 % of all car trips are no longer than 20 kilometres. About 10 % to 20 % are between 20 and 50 kilometres long and only about 2 % to 5 % are longer than 50 kilometres. Only for this latter, very small segment charging stations are an objective requirement at out of home parking spaces (secondary location). Experiences made by the Japanese utility TEPCO show that a company e-car was rarely used and battery capacity was by far not exploited. Subsequent to the installation of a fast charging point mileage driven increased by more than 600 %. Additionally exploitation of battery capacity increased from 30 % to 70 %. Albeit the fast charging opportunity is rarely used, its presence reduces fear of running out of energy and increases confidence in the new technology. (Fast) charging points at secondary locations are important less from an objective technical point of view rather than from a subjective psychological one. The analysis of the driving forces behind demand for charging infrastructure was followed by an examination of the technical, legal and economic framework. Due to the high permanent load two-pin grounded sockets are not suitable for the charging of e-cars at a charging rate of 16 A 2. The use of a 3-phased power connection is highly recommended from a power grid point of view. The use of 1-phased power connections is acceptable for charging power up to 3.7kW. Higher loading performances require 3-phased power connections. The use of 1-phased 230V / 32A / 7.4kW or 63A / 14.5kW power connections causes unbalanced loads and has to be avoided. Charging modes and plugs and socket-outlets for e-vehicles are defined in the norm IEC Currently the industry is working to agree on a standard for vehicle connectors and vehicle inlets which fulfill future requirements for e-vehicle charging. The standard for a comprehensive public charging infrastructure is oriented on the specifications as defined by mode 3. The basis for fast charging infrastructures are the requirements of mode 4. Products available on the market range from simple charging points for private spaces ( wall-box ) to fast charging stations with multiple charging points for public spaces. Private charging points in private spaces are relevant at primary locations (home), while public and semi-public charging points are relevant for secondary locations (work, shopping, etc.). Investment costs are a sum of the costs for the charging station itself, the installation costs and the costs for the provision of the connection to the grid. The latter two are highly dependent on the specific context. Hence investment costs vary within a large bandwidth and it is not possible to make global statements. Nevertheless investment costs per charging point can be assumed to lie in the following range: private space: 200 to 5.000, semipublic space: 200 to 4.000, public space: to The costs for charging stations in commercial spaces are situated somewhere between the costs for semi-public and public space. The investment costs for fast charging (mode 4) are in any case significantly higher than the costs of a mode 3 station. Ireland is currently carrying out an investment programme with the target of 2,000 private, 1,500 public and 30 fast charging points. The status at the end of May 2012 was 16 DC fast 2 Their use is acceptable only if the charging rate is limited to 10 A. Oesterreichs Energie 16/159

18 charging stations, 11 combined DC and AC charging stations, 79 type 2 charging stations with 155 charging points and 12 charging stations with 3 pin domestic socket outlets. In the final stage the density of public charging points will be 0.5 to 1.0 charging points per 1,000 residents. The density of fast charging will be 1.5 to 2.0 charging points per 100 kilometres motorway. The metropolitan region of Berlins plans to install more than 3,700 public and private charging points by This corresponds to a density of 0.6 charging points per 1,000 residents. Primary locations are characterised by a long duration of stay and are hence suitable for slow charging with low power. Low charging power will allow in most cases an unproblematic decentralised supply from the existing grid. The availability of a private charging point is at least at the moment a crucial precondition for the ownership of an e-car. The availability of a private parking place or garage is a prerequisite for an easy and cost efficient installation of a private charging point. Except in the larger urban agglomerations, e.g. Vienna, Graz, Linz, Salzburg or Innsbruck, more than 70 % of the households have access to a private parking space. In the medium term the annual demand for new private charging points cans be estimated with about 45,000 units. Due to saturation effects the demand will decline to a lower level in the long term. The investment into a private charging point is part of the purchase decision of the car owners. Hence they bear the investment costs (minus possible subsidies). Different methods have been used to estimate the demand for charging points at secondary locations (work, shopping, etc.). A first estimate is based on mobility survey data and predictions of the share of e-cars. The number of potential workday charging processes was estimated with about 7,000 in 2020 and 50,000 in Under the optimistic assumption that two consecutive charging processes are possible per charging point the total demand is 3,600 in 2020 and 25,200 in The second method utilised the principles of the Irish investment program to calculate and locate the demand for charging points. The total demand is calculated with about 5,800 public charging points and 60 to 90 fast charging points on motorways. The third method utilised the origin-destination-matrices of a transport model and predictions of the e-car fleet development to estimate the potential destination inflow of e-cars in the distance classes up to 20 kilometres, 20 to 50 kilometres and above 50 kilometres on a municipal level. A geographical information system (GIS) was used to combine these results with data about businesses and settlement areas in order to locate potential demand. The results for a comprehensive supply with charging points are summarised in Table % of the Austrian municipalities have no demand for public charging points in Further 40 % have demand for one charging point. The share of municipalities with no demand for public charging points is reduced to 3 % by In 2030 nearly 60 % of all municipalities have a demand for 6 to 25 charging points. Graz (230 and charging points) and Vienna (570 and charging points) have the highest potential. It is not possible to generate sufficient return on investment to finance public and semi-public charging points from selling electricity. In the semi-public domain investments might be justified by (immaterial) indirect returns (image as a technological leader, customer satisfaction, customer loyalty, extension of the duration of stay at shopping facilities, employee satisfaction, etc.). Oesterreichs Energie 17/159

19 Year Private charging points Public and semi-public charging points From To From To ,000 70,000 4,000 15, , ,000 45, ,000 Table 2-1: Estimated number of charging points for a comprehensive supply of Austria Oesterreichs Energie 18/159

20 Impressum Herausgeber: Oesterreichs E-Wirtschaft, Brahmsplatz 3, 1040 Wien Medieninhaber: Österreichs E-Wirtschaft Akademie GmbH, Brahmsplatz 3, 1040 Wien, Tel , Fax akademie@oesterreichsenergie.at, Cover: Tom-Hanisch - Fotolia.com Trotz sorgfältiger Prüfung wird keine Gewähr für die inhaltliche Richigkeit übernommen. Außer für Vorsatz und grobe Fahrlässigkeit ist jegliche Haftung von Herausgeber und Medieninhaber aus dem Inhalt dieses Werks ausgeschlossen. Diese Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten ISBN: Bestellnummer: 650/518 Oesterreichs Energie 159/159