Masterplan Elektromobilität Nordrhein-Westfalen 2014

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1 Masterplan Elektromobilität Nordrhein-Westfalen 2014 MEHR BEWEGEN. MIT STROM. DER MASTERPLAN ELEKTROMOBILITÄT NRW 2014

2 Agenda Methodische Vorgehensweise Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW (Stand 2009) Umfeld-Analyse Elektromobilität Technologie-Analyse Elektromobilität Strategieableitung und Handlungsempfehlungen

3 Agenda Methodische Vorgehensweise Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW (Stand 2009) Umfeld-Analyse Elektromobilität Technologie-Analyse Elektromobilität Strategieableitung und Handlungsempfehlungen

4 Methodische Vorgehensweise AP1 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW (Stand 2009) AP1.1 Handlungsempfehlungen und abgeleitete Maßnahmen/ Aktivitäten AP1.2 Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte (Akteure/Projekte) Desktop-Recherche Auswertung Datenbanken Expertengespräche AP2 Umfeldanalyse Umfeld-Analyse Elektromobilität AP2.1 Rahmenbedingungen (Politik, Gesetzgebung) AP2.2 Endkundenanforderungen Endkunden-Anforderungen und Nutzerakzeptanz AP2.3 Marktentwicklung Elektrofahrzeuge Elektromobilität AP2.4 Qualifizierung und Ausbildung AP2.5 Gesellschaftliche Akzeptanz Elektromobilität AP3 Technologieanalyse Technologie-Analyse Elektromobilität Batterie, Fahrzeugtechnik, Infrastruktur und & Netze Dokumentation AP4 Ableitung von Handlungsempfehlungen Stakeholder-orientierte Handlungsempfehlungen

5 Masterplan Elektromobilität Nordrhein-Westfalen 2014 MEHR BEWEGEN. MIT STROM. DER MASTERPLAN ELEKTROMOBILITÄT NRW 2014 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW (Stand 2009)

6 Agenda Methodische Vorgehensweise Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW (Stand 2009) Handlungsempfehlungen und abgeleitete Maßnahmen/ Aktivitäten Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte (Akteure/Projekte) Zusammenfassung Umfeld-Analyse Elektromobilität Technologie-Analyse Elektromobilität Strategieableitung und Handlungsempfehlungen

7 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Die Landesregierung NRW hat im Jahr 2009 den Masterplan Elektromobilität mit wegweisenden Handlungsempfehlungen zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit sowie zur beschleunigten Einführung innovativer Technologien vorgestellt. Elektromobilität ist in der laufenden Legislaturperiode fester Bestandteil des in 2012 geschlossenen Koalitionsvertrags. (Siehe nachfolgende Auszüge aus dem Koalitionsvertrag) Elektromobilität ist ein explizites Fokusthema in der Strategie der NRW-Landesregierung. Maßnahmen und Aktivitäten müssen nach Analyse und Bewertung weiterhin zielgerichtet eingesetzt werden und bedingen einen Masterplan Elektromobilität 2014.

8 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Wir werden die Elektromobilität in NRW entlang der Wertschöpfungskette und der infrastrukturellen Erfordernisse unterstützen und so den Ausbau von Elektromobilität in Verbindung mit Erneuerbaren Energien zusammen mit den Kommunen, der Wissenschaft und der Wirtschaft voranbringen. Wir wollen ( ), dass NRW als bundesweiter Vorreiter für E-Mobilität etabliert wird. Hierbei werden wir gleichermaßen Projekte forcieren, mit denen industriepolitische Kompetenz und ein ganzheitliches Verständnis von Öffentlichem Personenverkehr (z.b. Elektrobusse und Akku-Bahnen, elektrisch unterstützte Nah-Mobilität mit Pedelecs und Carsharing mit E-Cars) vorangetrieben werden. Über die bisherigen F&E-Schwerpunkte (Batterie/Elektrische Speicherung, Fahrzeuge und Antriebe, Infrastruktur &Netze) hinausgehend sollten dabei auch die wirtschaftlichen und stadtplanerischen Rahmenbedingungen und Fragen der Gestaltung der zukünftigen Verkehrsträger für den urbanen Raum in den Blick genommen werden. Auszüge aus dem Koalitionsvertrag Koalition für Elektromobilität Quelle: Koalitionsvertrag NRW

9 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Zielsetzung bei der Konzeption des Masterplans Elektromobilität 2009 Darstellung geeigneter Maßnahmen, um die heimische NRW-Automobilindustrie auf neue Herausforderungen vorzubereiten Erhalt der etablierten wertschöpfenden Industriebereiche in NRW Maßnahmen zum möglichen Aufbau neuer Wertschöpfung im Bereich der Elektromobilität Quelle: Masterplan Elektromobilität NRW 2009

10 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Handlungsempfehlungen 2009 Produktion ausgewählter Komponenten Kommunikations-und Marketingstrategie Start weiterer Elektromobilitäts- Förderwettbewerbe Ansiedlungneuer OEM und Zulieferer Kompetenz-/Entwicklungszentrum Batterie, Fokus Münster Kompetenz-/Entwicklungszentrum Infrastruktur & Netze, Fokus Rhein-Ruhr Pilotversuch Modellregion Rhein-Ruhr Aufbau Recyclingkette Betreibergesellschaft Elektromobilität NRW Kompetenz-/EntwicklungszentrumFahrzeugtechnik, Fokus Aachen Quelle: Masterplan Elektromobilität NRW 2009

11 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Etablierter Systemansatz zur nachhaltigen Lösung der Herausforderungen Forschung und Entwicklung Kompetenzzentren Fahrzeugtechnik Infrastruktur & Netze Batterie NRW Landeswettbewerbe Masterplan Elektromobilität Projektleitstelle Systeminnovation Modellregion Rhein-Ruhr Personenkraftwagen Nutzfahrzeuge Ladestationen Elektrofahrzeuge Zweiräder Infrastruktur -aufbau Kommunikation Nutzerakzeptanz Messeauftritte Veranstaltungen Informationskampagnen

12 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Handlungsempfehlungen 2009 Status quo (I/II) Maßnahme Betreibergesellschaft Elektromobilität NRW Kompetenz-/ Entwicklungszentrum Batterie Kompetenz-/ Entwicklungszentrum Fahrzeugtechnik Kompetenz-/ Entwicklungszentrum Infrastruktur & Netze Initiierungvon Elektromobilitäts- Förderwettbewerben Zuordnung Systemansatz Forschung & Entwicklung, Kommunikation, Systeminnovation Forschung & Entwicklung Forschung & Entwicklung Forschung & Entwicklung Forschung & Entwicklung Status quo Instrumente / Funktion Koordination umgesetzt umgesetzt umgesetzt umgesetzt umgesetzt Gesamtkoordination und personelle Unterstützung der Kompetenzzentren, Kommunikation/PR+ÖA Förderung und Aufbau Batterieforschungszentren (z.b. MEET, elab) Aufbau Forschungszentrum Fahrzeugtechnik (virtuell u. Prüfstände) Förderung und Aufbau Technologie-und Prüfplattform für interoperable Elektromobilität Förderwettbewerbe ElektroMobil.NRW ETN Jülich Prof. Martin Winter, Sitz WWU Münster Prof. LutzEckstein, Sitz RWTHAachen University Prof. Christian Rehtanz, Sitz TU Dortmund Landesregierung NRW

13 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Handlungsempfehlungen 2009 Status quo (II/II) Maßnahme Modellregion Rhein-Ruhr Kommunikations-und Marketingstrategie Ansiedlungneuer OEM und Zulieferer Produktion ausgewählter Komponenten Zuordnung Systemansatz System- Innovation Status quo Instrumente / Funktion Koordination umgesetzt, in Bearbeitung Förderprogramm des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) Kommunikation umgesetzt Internetpräsenz, Veranstaltungen, Publikationen Forschung & Entwicklung Forschung & Entwicklung (Produktion) Aufbau Recyclingkette Forschung & Entwicklung in Bearbeitung in Bearbeitung in Bearbeitung Kooperation mit NRW.INVEST/ Wirtschaftsförderungen Standortmarketing, Direktinvestitionen Förderprojekte Regionale Projektleitstelle Modellregion Rhein-Ruhr Elektromobilität NRW NRW.INVEST, Elektromobilität NRW NRW.INVEST, Elektromobilität NRW Elektromobilität NRW

14 Handlungsempfehlungen 2009 Betreibergesellschaft Elektromobilität NRW

15 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Betreibergesellschaft Elektromobilität NRW Projektgruppe Elektromobilität Politik: Cluster: PT: MWEIMH, MIWF, MBWSV, MKULNV AutoCluster.NRW, EnergieAgentur.NRW, (Kompetenzzentren Elektromobilität NRW) (Leitstelle Modellregion Rhein-Ruhr) ETN Information/Arbeitsergebnisse Arbeitsauftrag AG Elektromobilität inzusammenarbeitmit den Fachreferaten Support Funktion Projektleitstelle

16 Handlungsempfehlungen 2009 Kompetenzzentren Elektromobilität NRW

17 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kompetenzzentren Elektromobilität NRW Definition der Ziele und Aufgaben (2009) Handlungsempfehlungen 2009: Gründung Kompetenzzentren Ziele Einrichtung zentraler F&E-Kompetenzzentren zur gezielten und koordinierten Bewältigung der Herausforderungen in den Bereichen - Batterie - Fahrzeugtechnik - Infrastruktur & Netze Vermeidung von Doppelarbeiten in den Themenfeldern Ausrichtung der Kompetenzzentren auf die Vernetzung und Weiterentwicklung relevanter Technologien Aufgaben Organisatorisch - thematische Koordinierung der anstehenden F&E Aufgaben - kontinuierliche Abstimmung mit den Projektgruppen der Modellregion Rhein-Ruhr, um frühzeitig entstandene Herausforderungen im F&E-Prozess zu berücksichtigen Forschung &Entwicklung, Grundlagenforschung, anwendungsnahe Forschung sowie Testingrelevanter Technologien Infrastruktur - Errichtung eines F&E-Zentrums an den jeweiligen Standorten - Ausweitung der Prüfstandinfrastruktur Status quo Kompetenzzentren wurden entsprechend der Zeitplanung eingerichtet Forschungsaktivitäten sind angelaufen, Test-Infrastruktur wird sukzessive ergänzt Quelle: Masterplan Elektromobilität NRW 2009

18 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kompetenzzentren Elektromobilität NRW Status quo Status quo Kompetenzzentren wurden entsprechend der Zeitplanung eingerichtet Forschungsaktivitäten sind angelaufen, Testinfrastruktur wird sukzessive ergänzt Ziel-Erreichung Aufgaben Zentrale Anlaufstelle für F&E in der Elektromobilität in NRW Vernetzung der Akteure und Information über aktuelle Forschung, Projekte und Fördermöglichkeiten Workshops und Expertengesprächen zur Identifikation zentraler zukünftiger Forschungsthemen. Konferenzen und Diskussionstreffen Transparenz durch die NRW-Projektdatenbank und den NRW-Kompetenz-Atlas Analyse der F&E-Landschaft Elektromobilität in NRW Aufarbeitung der wiss. Fragestellungen und Entwicklung thematischer Handlungsempfehlungen Projektdatenbank Kompetenz-Atlas Vernetzung der NRW-Akteure Organisation von Fachveranstaltungen, z.b. Kompetenztreffen der Förderprojekte in NRW Politikberatung zu F&E Strategie Elektromobilität

19 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kompetenzzentrum Batterie Status quo Forschungsansatz / Infrastruktur Forschung & Entwicklung in der Batterietechnologie stellen sich der Herausforderung: Optimierung der Batterieleistung / Energiedichte, Lebensdauer, Kosten und Sicherheit F&E-Highlights: Lithium-Ionen-Technologie (Technologie Evolution) und Post- Lithium-Ionen-Technologie (Technologie Revolution) Landes-und bundesweite Förderungen (Ziel2.NRW,Leuchtturm-Projekte des Bundes), Konferenzen, Diskussionstreffen, Expertengesprächen, Workshops und die Erweiterung der akademischen Bildungsmöglichkeiten und Infrastruktur unterstützen F&E: z. B. das BMBFfördert mit16,45 Mio. Euro den Aufbau eines weltweit einzigartige Elektrolyt-Labors für Batterieforscher am Batterieforschungszentrum MEET der WWU

20 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kompetenzzentrum Fahrzeugtechnik Status quo Forschungsansatz / Infrastruktur In NRW werden derzeit 60 laufende Projekte durch Landes- Bundes- oder EU- Mittel mit dem Schwerpunkt Fahrzeugtechnik in der Elektromobilität gefördert. Der Forschungsschwerpunkt orientiert sich an den drei in der NPE genannten Schwerpunktthemen Antriebstechnologie, Leichtbau und Fahrzeugintegration. Zukünftiges Ziel ist es, die Besonderheiten des Elektroantriebs optimal zu nutzen. Dabei muss die Forschung &Entwicklung der elektromobilenfahrzeugtechnik den Zielkonflikt der nachhaltigen Mobilität lösen: Effizienz - Sicherheit - Fahrerlebnis Eine Besonderheit der automobilen Test-Infrastruktur in NRW ist das Aldenhoven TestingCenter (ATC) mit Fahrdynamik-und Verkehrssimulationsfläche inkl. Galileo Pseudo-Satelliten. Weitere Infrastrukturmaßnahmen sind geplant.

21 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kompetenzzentrum Infrastruktur & Netze Status quo Forschungsansatz / Infrastruktur Schwerpunkt der Forschung & Entwicklung liegt in der Netzintegration von Lade- Infrastruktur, dezentralen Speichern und regenerativen Energieerzeugern energietechnisch sowie auf IKT-Ebene. Nicht zuletzt geht es um die Gestaltung und Erprobung marktkonformer Geschäftsmodelle. Wichtige Aspekte zur flächendeckenden Einführung der Elektromobilität sind u.a. die Einführung des Typ2-Steckers als europäische Standardladeschnittstelle, die Normung und Standardisierung von Kommunikationsprotokollen und die Energiemarktintegration der zum Laden benötigten Energie bzw. die Integration in das Smart Grid. Durchführung einer Vielzahl an Förderprojekten auf EU-, Bundes-und Landesebene u.a. mit den Leuchtturmprojekten econnect Germany aus dem Förderprogramm IKT für Elektromobilität II und metropol-e

22 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kompetenzzentren Elektromobilität NRW Ansprechpartner Kompetenzzentren Elektromobilität NRW Gesamtkoordination: Dr.-Ing. Matthias Dürr Kompetenzzentren Elektromobilität NRW Projektträger ETN im Forschungszentrum Jülich Karl-Heinz-Beckurts-Straße Jülich Kompetenzzentren Batterie Leitung: Prof. Dr. Martin Winter Koordination: Dr. Marina Burjanadze Sitz: MEET Batterieforschungszentrum Westfälische Wilhelms-Universität Münster Corrensstraße 28-30, Münster Kompetenzzentren Fahrzeugtechnik Leitung: Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein Koordination: Petra Sieber M.A. Sitz: ika Institut für Kraftfahrzeuge RWTH Aachen University Steinbachstrasse Aachen fahrzeugtechnik@elektromobilitaet.nrw.de Kompetenzzentren Infrastruktur & Netze Leitung: Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz Koordination: Dipl.-Ing. Sven Spurmann Sitz: TU Dortmund, ie 3 Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft Emil-Figge-Straße 70, Dortmund infrastruktur@elektromobilitaet.nrw.de

23 Handlungsempfehlungen 2009 Initiierung von Elektromobilitäts-Förderwettbewerben

24 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Initiierung spezifischer Förderwettbewerbe Schwerpunkt der Landeswettbewerbe ElektroMobil.NRW : Weitere Förderprogramme: Speicherung elektrischer Energie (z.b. Batteriesysteme und -management) Fahrzeugentwicklung (z.b. elektrischer Antriebsstrang, Leichtbau, Konnektivität) Infrastruktur und Netze (z.b. Ladetechnik, Abrechnungssysteme, IKT) Rahmenbedingungen (z.b. Nutzerakzeptanz, Gesetzgebung, Standards) Erster Wettbewerb: Aufruf Förderprojekte - 72 Mio. Projektvolumen - 42 Mio. Fördervolumen Automotive+Produktion.NRW: 2 Projekte mit E-Bezug, Projektvolumen ca. 8,3 Mio. Zweiter Wettbewerb: Aufruf Förderprojekte - 22 Mio. Projektvolumen - 13 Mio. Fördervolumen CheK.NRW: 1 Projekt mit E-Bezug, Projektvolumen ca. 2 Mio. Energie.NRW: 2 Projekte mit E-Bezug, Projektvolumen ca. 3 Mio. Weitere Projekte außerhalb der Wettbewerbe, z.b. Bau und Test eines H2-Li-Bus, werden durch NRW/EFRE gefördert, Projektvolumen ca. 8,5 Mio. (Fördervolumen ca. 4 Mio.) Insgesamt werden durch NRW-KofinanzierungElektromobilitätsbezogene Projekte mit einem Gesamtvolumen in Höhe von 115 Mio. realisiert.

25 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW NRW-Förderwettbewerbe ElektroMobil.NRW - Projektinhalte Speicherung elektrischer Energie Fahrzeugentwicklung (Hybrid, BEV, RE etc.) Ladetechnik, Infrastruktur & Netze Rahmenbedingungen (Umwelt, Gesetzgebung, Akzeptanz, Normen, Standards) Wettbewerb Elektromobil. NRW 2009 Li -Ionen Technologie 2 Range Extender und Antrieb 1 Lade-Infrastruktur 2 Entwicklung von Geschäftsmodellen 3 18 Projekte 4 BEV Sonstige Batterieentwicklung Energiemanagement: 4 2 Wettbewerb Elektromobil. NRW Projekte Produktion Batterie 2 Komponentenentwicklung Systemsimulation 21 Ladetechnik Logistik Infrastruktur Geschäftsmodelle und Akzeptanz Flottenversuch 2 3

26 Handlungsempfehlungen 2009 Modellregion Rhein-Ruhr - Systeminnovation

27 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Systeminnovation Betrachtung Gesamtsystem Elektromobilität muss als gesamtheitliche (systemische) Lösung betrachtet werden. Es reicht nicht aus, gute technische Einzelsysteme zu entwickeln. Eine Betrachtung des Gesamtsystems erfolgt zum Beispiel in der Modellregion Rhein-Ruhr mit ihren Projekten. Technische Einzelsysteme (Fahrzeug, Stromerzeugung, Ladepunkt, Abrechnung, Batterie, etc.) Sicherheit und Qualität (Gefahrenminimierung, Einfachheit der Nutzung, Nachhaltigkeit, etc.) Nutzungsmodelle (Flottenmanagement, Carsharing, Mobilitätsticket, etc.) Gesamtsystem Elektromobilität Rahmenbedingungen (Umweltbestimmungen, Kennzeichnung, Normen & Standards, etc.) Umwelt (Produktionsketten, CO₂-Bilanz, Geräusche, Recycling, etc.) Gesellschaft (Mobilitätskonzepte, Wohnen-Arbeiten- Mobilität, Lebensqualität) Quelle: Modellregion Rhein-Ruhr

28 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Systeminnovation Betrachtung Gesamtsystem Elektromobilität als Teil eines gesamtheitlichen ökologischen Mobilitätskonzepts - Elektrifizierung aller Verkehrsträger vorantreiben (Auto, Bahn, Busse, Krad, Fahrrad, etc.) - Verbindung verschiedener Verkehrssysteme - Verbindung Wohnen-Arbeiten-Mobilität - Verbindung ökologische Stromerzeugung, -transport, -verteilung-speicherung-mobilität - Umwelt Mobilität - Lebensqualität Das Gesamtsystem Elektromobilität und seine Integration in eine bestehendes und sich änderndes Umfeld müssen erforscht und weiterentwickelt werden. Quelle: Modellregion Rhein-Ruhr

29 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr Schwerpunkt Die Schwerpunkte liegen im gewerblichen Fahrzeugeinsatz (Pkw-und Nutzfahrzeugflotten) sowie im ÖPNV (z. B. Hybridbusse). Darüber hinaus nimmt das Thema Wohnen und Mobilität eine wichtige Rolle ein. Intermodale Verkehrslösungen und Carsharing-Modelle verschiedene Verkehrssysteme werden sinnvoll miteinander verbunden. Zusammenarbeit und Erfahrungsaustausch auf internationaler Basis ist von großer Bedeutung. Das Bundesprogramm Das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) fördert die Elektromobilität in einem technologieoffenen Ansatz, von der Hybridisierung hin zu brennstoffzellenelektrischen Antrieben mit Wasserstoff und rein batterieelektrischen Antriebstechnologien. Die Modellregion Elektromobilität Rhein-Ruhr ist Teil des Förderprogramms des BMVBS, das im Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität verankert ist. Quelle: Modellregion Rhein-Ruhr

30 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr Aktivitäten 1. Phase: Mitte 2009 bis Ende 2011, acht Projekte 2. Phase: Seit Anfang 2012, basierend auf Erkenntnissen der ersten Phase, 11 Projekte Einsatz von Pkw, Bussen, Nutzfahrzeugen, Scooterund Pedelecsin verschiedenen Anwendungsszenarien Aufbau projektbezogener und bedarfsgerechter Lade-Infrastruktur Einbettung in die Region Aufgrund der günstigen Forschungs-und Industrielandschaft sowie geeigneter Siedlungsstrukturen bestehen insbesondere in NRW hervorragende Voraussetzungen, mit der Modellregion Rhein-Ruhr eine der ersten großräumigen Modellregionen Europas zu realisieren. Veranstaltungen über die Zukunft der Elektromobilität werden eine wichtige Plattformen sein, um Fragen der Mobilität von morgen zu diskutieren und Alternativen öffentlich darzustellen. Quelle: Modellregion Rhein-Ruhr

31 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr - Phase I Stromschnelle, z.b. Dortmund, Mülheim, Essen Hybrid Abfallsammler, Krefeld Einsatz von Hybridbussen im VRR (ÖPNV Allianz) Technology Roadmap, Bochum Projekte der Modellregion Rhein-Ruhr Phase I (06/ /2011): 8 Projekte Gesamtbudget: ca. 43 Mio. Förderbudget: ca. 21 Mio. 50 Partner, 25 Standorte 210 Fahrzeuge (110 Personenkraftwagen, 20 Busse, 30 Nutzfahrzeuge, 50 Zweiräder) 480 Ladepunkte Laufleistung: ca. 1,5 Mio. km E-mobil NRW, z.b. Düsseldorf E-Aix, Aachen cologne-mobil, Köln Feldversuch mit Hybridbussen, Bochum, Gelsenkirchen Themen: - Gewerbliche Anwendungen / kommunale Flotten - ÖPNV - Wohnen und Mobilität (Intermodalität) - Internationale Kooperationen Quelle: Modellregion Rhein-Ruhr

32 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr - Phase I Ergebnisse wissenschaftliche Begleitforschung Nutzerakzeptanz Sozialwissenschaftliche Begleitforschung Datenbasis: Fragebögen 3 Abfragewellen: vor und zweimal während der Nutzung Abfrage deckt verschiedene Fahrzeugtypen ab: Zweiräder, Pkw, Nutzfahrzeuge Abfrage deckt Vielzahl von Einsatzzwecken ab: privat, gewerblich und Kombination von beiden Einsatzarten Auffällig: 75% der befragten sind Männer, mittleres Alter ca. 40 Jahre, überdurchschnittliches Bildungsniveau Ergebnisse: häufige und regelmäßige Nutzung der E-Fahrzeuge (40 % fahren täglich oder fast tägliche Nutzung) Mit mehr als dreimonatiger Nutzung liegt der Prozentsatz der Nutzer, die sich dauerhaft vorstellen können, ein E-Fahrzeug zu fahren bei 44%. Bei Frage, ob beim nächsten Fahrzeugkauf ein E-Fahrzeug in Frage kommt, fällt Zustimmung geringer aus: 32%. D.h. Nutzungsabsichten sind im Vergleich zu den Anschaffungsabsichten höher. Das Potenzial von E-Mobilität sieht ein Großteil der Nutzer in integrierten Mobilitätskonzepten (70%), im ÖPNV (70%) und Car-Sharing-Konzepten (69%). Quelle: Elektromobilität.NRW

33 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr - Phase I Ergebnisse wissenschaftliche Begleitforschung Nutzerakzeptanz Zusammenfassung Nutzer durchweg positive Rückmeldung der Probanden hohes Interesse an dauerhafter Nutzung Reichweitenangst nimmt mit zunehmender Nutzung ab hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen geräuschloser, geräuscharmer Betrieb: E-Fahrzeuge werden weniger schnell bemerkt. Vergleiche mit modernen Benzinfahrzeugen mit ähnlich niedrigem Geräuschpegel zeigen, dass innovative Lösungen zukünftig nicht nur für Elektrofahrzeuge benötigt werden. (Geräuschmessung z. B. im Projekt: cologne-mobil, z. B. geringe Geräuschanhebung im unteren Frequenzband bei niedrigen Geschwindigkeiten (bis ca. 30 km/h) Quelle: Elektromobilität.NRW

34 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr - Phase I Ergebnisse wissenschaftliche Begleitforschung Nutzerakzeptanz Treiber der Elektromobilität Treiber für das Thema Elektromobilität sind gewerbliche Nutzer insbesondere Unternehmen, die ihre Fahrzeuge in innerstädtischen Bereichen nutzen, z.b. Paket- und Kurierdienste, Handwerksbetriebe sowie Shuttledienste. Die Lade-Infrastruktur ist derzeit kein Hemmnis für den Einsatz von Elektromobilität im gewerblichen Bereich. Benutzerhandbuch für Flottenbetreiber zu E-Flottenmanagement derzeit als Ergebnis des Modellregionenprogramms in Arbeit Weitere Treiber: - E-Fahrzeuge als Teil von Car-Sharingkonzepten -im ÖPNV - Elektromobilität als Teil integrierter Mobilitätskonzepte Aufgrund der deutlich höheren Preise für Elektrofahrzeuge besteht ein großer Bedarf an innovativen Geschäftsmodellen, um das Thema E-Mobilität finanziell attraktiver zu machen. Für den privaten Einsatz werden sich Elektrofahrzeuge erst mittelfristig in größerem Umfang durchsetzen (Gründe: geringe Reichweite, hohe Kosten). Im Modellregionenprogramm und in den Demonstrationsprojekten fand eine intensive Begleitforschung statt. Quelle: Elektromobilität.NRW

35 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr - Phase I Ergebnisse wissenschaftliche Begleitforschung Nutzerakzeptanz Einsatzreife Hybridbusse im Modellregionenprogramm 63 Hybridbusse von 7 verschiedenen Herstellern Laufleistung: 1.4 Mio. Kilometer im Linieneinsatz Durchschnittliche Einsatzdauer: 14 h pro Tag (konventioneller Bus: h pro Tag) Praxistauglichkeit konnte nachgewiesen werden Kraftstoffeinsparungen: - Einsparungen insg l Diesel, 270 t CO₂-Emissionen - Bei zwölf Verkehrsunternehmen: Einsparungen: 2 bis 20% - Bei vier Verkehrsunternehmen: derzeit noch Mehrverbrauch - Gründe für Unterschiede: Betriebsmanagement des Hybridantriebs, Routencharakteristik. Optimierungsmaßnahmen werden speziell diese Faktoren betreffen Geräuschreduzierung: - im Außenbereich bis zu 12 db(a) - Im Fahrgastraum bis zu 10 db(a) - Minderung der Außengeräusche von hoher Bedeutung für die Akzeptanz in Innenstädten Quelle: Elektromobilität.NRW

36 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr - Phase I Ergebnisse wissenschaftliche Begleitforschung Nutzerakzeptanz Lade-Infrastruktur ca. 60% Ladepunkte im privaten / halböffentlichen Raum Öffentliche Lade-Infrastruktur hat nicht so große Bedeutung wie zu Beginn des Programms angenommen. Mit der Installation von neun 50 kw DC-Schnelladesäulen auf der A1 und der A2 zwischen Köln und Hamburg ist erster Brückenschlag zwischen zwei weit auseinanderliegenden Modellregionen gelungen (80% Fahrzeugladung in 30 min). kein einheitlicher Standard in den Projekten zu Ladesteckern, Bezahlsystemen und Anmeldung an System Induktive Ladung spielt bisher eine untergeordnete Rolle (nur 21 Induktivladestationen von 1096 bundesweit). Quelle: Elektromobilität.NRW

37 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr - Phase I Ergebnisse wissenschaftliche Begleitforschung Nutzerakzeptanz Lade-Infrastruktur: Ausstattung der Ladestationen und Hersteller/Betreiber Anzahl Ladesäulen/Ladepunkte in allen Modellregionen: / Anzahl Ladesäulen/Ladepunkte in Modellregion Rhein-Ruhr: 258 / 536 Quelle: Elektromobilität.NRW

38 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Modellregion Rhein-Ruhr - Phase II Projekte der Modellregion Rhein-Ruhr Phase II ( ) E-Mobility Ruhrmetropolen, Essen E-Carflex Business, Düsseldorf Kooperation NRW-NL Erweiterte Forschungsbegleitung: Energieeffiziente Linienbusse (EFBEL VRR) metropol-e, Dortmund insgesamt 11 Projekte, alle gestartet Gesamtbudget: ca. 43 Mio. davon Förderbudget: ca. 27 Mio. insgesamt ca. 450 Fahrzeuge geplant, Februar 2014 sind ca. 310 in Betrieb ca. weitere 400 Ladepunkte geplant, Februar 2014 sind ca. 300 in Betrieb ca. 50 Projektpartner Internationalisierung NRW-Wuhan Elektromobile urbane Wirtschaftsverkehre (ELMO), Dortmund Schwerpunkte: - Gewerbliche Anwendungen /kommunale Flotten - ÖPNV - Wohnen und Mobilität (Intermodalität) - internationale Kooperationen emove, Aachen emerge, Ruhrgebiet Langstrecken-Elektromobilität, Bochum cologne-mobil II, Köln Quelle: Modellregion Rhein-Ruhr

39 Handlungsempfehlungen 2009 Kommunikations- und Marketingstrategie

40 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kommunikations- und Marketingstrategie Veranstaltungen Die Präsenz der an Elektromobilität NRW beteiligten Organisationen bei Veranstaltungen zu den Fokusbereichen der Elektromobilität in NRW (Batterie, Fahrzeugtechnik, Infrastruktur & Netze) ist einer der Grundpfeiler der Öffentlichkeitsarbeit des Expertenverbundes. In der Vergangenheit erfolgte die Teilnahme an zahlreichen Veranstaltungen als alleinverantwortlicher Gastgeber, Mitveranstalter und/oder Besucher. Auszug der Veranstaltungen: Aachener Kolloquium Batterietag NRW CAR Symposium Hannover Messe Kompetenztreffen Elektromobilität in NRW NRW Kongress Infrastruktur & Netze Elektromobilität in Kommunen Ruhr-Symposium Auftakt Modellregion Rhein-Ruhr Phase II Workshop Strom Wissenschaftsforum Mobilität Bürgertag Elektromobilität Dortmunder Autotag Energie in Kommunen Insgesamt wurden mehr als 20 Veranstaltungen mit mehreren Tausend Teilnehmern durchgeführt. Veranstaltungen stellen einen der Handlungsschwerpunkte von Elektromobilität NRW dar. Das intensive Engagement in diesem Bereich wird auch in Zukunft fortgesetzt. Neben dem Fachpublikum soll vermehrt die interessierte private Öffentlichkeit angesprochen werden.

41 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kommunikations- und Marketingstrategie Messeauftritte Messen zur Elektromobilität in Deutschland im Allgemeinen und solche in NRW im Speziellen sind ein wichtiger Knotenpunkt der Öffentlichkeitsarbeit von Elektromobilität NRW. In der Vergangenheit nahmen zahlreiche Vertreter aller an Elektromobilität NRW beteiligten Organisationen an Messen, die das Thema Elektromobilität abbilden, teil. Auszug der Messen: IAA in Frankfurt - Hannover Messe -ecartec Ergänzend kamen weitere, kleinere, in begleitende Veranstaltungen eingebettete Messen wie das Kompetenztreffen Elektromobilität in NRW, der Batterietag in Münster, die Erlebniswelt Mobilität in Aachen, das CAR Symposium sowie der Bürgertag Elektromobilität hinzu. Elektromobilität NRW war bei rund 10 Messen mit mehreren Tausend Teilnehmern präsent. Die Präsenz bei Messen stellt einen der Handlungsschwerpunkte von Elektromobilität NRW dar. Das intensive Engagement in diesem Bereich wird auch in Zukunft fortgesetzt.

42 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kommunikations- und Marketingstrategie Veröffentlichungen Um eine breitere Öffentlichkeit zu erreichen, hat Elektromobilität NRW überregional erscheinende Veröffentlichungen genutzt und eigene Formate produzieren lassen, um auf diese Weise auch über NRW hinaus sowohl Fachleute als auch die interessierte Öffentlichkeit mit dem Thema Elektromobilität zu erreichen. Auszug: Text in einer Sonderbeilage in der Frankfurter Allgemeinen Zeitung (FAZ) Text in einer Sonderbeilage im Handelsblatt E:Motion Magazin für Elektromobilität und Neue Energien Broschüre Elektromobilität in NRW ein Überblick der Förderprojekte Informationsbroschüre Modellregion Rhein-Ruhr: ein Überblick Zahlreiche Flyer, die an Elektromobilität NRW beteiligte Organisationen und Features des spezifischen Kompetenzatlas vorstellen Ergebnisse redaktioneller Anfragen und Nennungen auf verschiedenen Internetseiten Präsenz in drei wesentlichen Medienbereiche (Rundfunk, Print und Online) ist gegeben. Ziel ist eine noch stärkere Präsenz in Medien aller Art.

43 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kommunikations- und Marketingstrategie Homepage Elektromobilität NRW Einrichtung einer eigenen Internetpräsenz, um die Bedürfnisse verschiedener Stakeholder mit spezifischen Informationen zur Elektromobilität in NRW zu bedienen. Kompetenzatlas Projektdatenbank Kompetenzzentren Fördermöglichkeiten (NRW, Bund, EU) Terminkalender News Ansprechpartner Ein Link für alles rund um das Thema Elektromobilität in NRW

44 Handlungsempfehlungen AnsiedlungRhein-Ruhr neuer OEM -und Zulieferer Modellregion Systeminnovation - Produktion ausgewählter Komponenten - Aufbau Recyclingkette

45 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Ansiedelung neuer OEM und Zulieferer Zielsetzung und Aufgaben (2009) Ansiedlung von F&E-Einrichtungen und Produktionswerken etablierter und neuer Hersteller im Themengebiet Elektromobilität gemeinsam mit NRW.INVEST (landeseigene Wirtschaftsförderungsgesellschaft) Status quo (2013) Maßnahmen und Aktivitäten Entwicklung einer Strategie hinsichtlich überregionaler und ausländischer Direktinvestitionen in den Standort NRW - Veranstaltungenzum Thema Elektromobilität in Zielregionen, z.b. China, USA, Südkorea, zur Erhöhung der Sichtbarkeit des Elektromobilitätsstandortes NRW - Kooperationenauf kommunaler und Netzwerkebene in den Zielregionen zur Erhöhung der Transparenz und zur Anbahnung von neuen Geschäftsbeziehungen, z.b. EnergieAgentur.NRW und Wuhan ElectricVehicleDemonstration Co., Ltd - Unterstützung von Ansiedlungsvorhaben vor Ort in NRW, um geeignete Flächen im Einklang mit der NRW- Elektromobilitätsstrategie zu vermitteln Im Ergebnis muss feststellt werden, dass die Ansiedlungen von OEMs und Zulieferern in NRW, speziell aus den Zielregionen, noch zu gering sind. Hier sind weitere Anstrengungen notwendig.

46 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Produktion ausgewählter Komponenten Zielsetzung und Aufgaben (2009) Schaffung von Produktionskapazitäten zur Sicherung der Verfügbarkeit relevanter Komponenten, sowie Auf-/Ausbau von Produktionskapazitäten in den Bereichen Batterie, Elektromotoren und Leistungselektronik Status quo (2013) Maßnahmen und Aktivitäten Gezielte NRW-Förderprojekte im Themengebiet Elektromobilität im Bereich der Produktion, z.b. - KMUProduction.NET 2 Sicherstellung einer wirtschaftlichen Produzierbarkeit und Massenproduktfähigkeit von Fahrzeugen/Komponenten durch die Bereitstellung relevanter Ressourcen (StreetScooter GmbH) - ProLiBat - Gestaltung einer durchgängigen Produktionsstruktur für Lithium-Ionen-Batteriezelle (RWTH Aachen University) Industrie schafft Produktionskapazitäten für die relevanten Schlüsselkomponenten - elektrischer Antriebsstrang (z.b. GETRAG Ford Transmissions Köln, AVL Schrick Remscheid) - Leistungselektronik (z.b. Delphi Deutschland GmbH Wuppertal) - Thermomanagement (z.b. Behr-Hella ThermocontrolGmbH Lippstadt) - Ladeinfrastruktur (z.b. MENNEKES Elektrotechnik GmbH & Co. KG, Paul Vahle GmbH & Co. KG) Produktionvon Elektrofahrzeugenin NRW (z.b. E-Wolf in Köln, StreetScooterin Aachen) sowie von in NRW ansässigen Unternehmen mit Elektrofahrzeugen im Produktportfolio (z.b. Ford-Werke GmbH, Adam Opel AG) Bildquelle: Ford

47 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Aufbau Recyclingkette Zielsetzung und Aufgaben (2009) Aufbau von Batterie Recyclingstrukturen Entwicklung effektiver Recyclingverfahren mit hohen Rückgewinnungsquoten sind von strategischer Bedeutung für die Automobilindustrie Die Weiternutzung von Fahrzeugbatterien (Second Life) für stationäre Anwendungen ist wirtschaftlich attraktiv. Status quo (2013) Maßnahmen und Aktivitäten MEET Batterieforschungszentrum Münster als Konsortialpartner im BMU Förderprojekt LithoRec II Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. - Hauptziel des Verbundprojektes LithoRecII ist die Entwicklung mechanischer, thermischer und chemischer Verfahren zum Recycling von Lithium-Ionen-Traktionsbatterien. - Weitere Konsortialpartner: AUDI AG, ElectrocyclingGmbH, HOSOKAWA ALPINE Aktiengesellschaft, H.C. Starck GmbH, I+ME ACTIA Informatik und Mikro-Elektronik GmbH, TU Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig - Institut für Partikeltechnik, Solvay Fluor GmbH, VOLKSWAGEN AG Vattenfall und die BMW Group untersuchen den Themenkomplex "Second Life Batteries in dem auf fünf Jahre angelegten Projekt. - Hauptzieldes Projektes ist es zudem, das Alterungsverhalten und die Speicherkapazität gebrauchter Lithium-Ionen-Batteriemodule in verschiedenen Teilprojekten zu analysieren.

49 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Kompetenzlandkarte Akteure und Projekte 2009 Zielsetzung und Aufgaben Entwicklung einer Kompetenzlandkarte Elektromobilität NRW zur Erhöhung der überregionalen Standorttransparenz Im Rahmen der Analyse sollten relevante Akteure identifiziert und in einer strukturierter Darstellung zusammengefasst sowie ein Screening derzeitiger F&E-Projekte (Stand 2009) durchgeführt werden. Die Akteurs-und Projektlandschaft sollte in bestimmten Zeitabständen aktualisiert werden. Status quo (2009) Akteure und Projekte Akteure - Insgesamt wurden 99 relevante Akteure im Bereich Elektromobilität in NRW identifiziert. - Rangfolge nach Anzahl der Akteure: Fahrzeugtechnik, Infrastruktur & Netze, Batterie - F&E-Dienstleister und Industrie dominieren im Bereich Fahrzeugtechnik. - relative Gleichverteilung zwischen den Akteursgruppen in den übrigen Bereichen Projekte - Insgesamt wurden 25 Forschungsprojekte (teilweise themenübergreifend) im Bereich Elektromobilität identifiziert, in denen 13 Akteure als Konsortialführer/Projektleiter tätig sind. - Batterie aktivster F&E-Sektor, gefolgt von Fahrzeugtechnik sowie Infrastruktur und Netze - relative Gleichverteilung zwischen den Akteursgruppen Quelle: Masterplan Elektromobilität NRW 2009

50 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte Akteure - Methodik Input Auswertung Informationen und Daten aus Masterplan 2009 Nutzung weiterer Datenbanken (ENEVATE, Kompetenzatlas, Projektdatenbank) Eigenrecherche (Internet, Telefoninterviews) Zusammenstellung aller Projektpartner aus Förderprojekten NRW, BUND, EU Ermittlung der Anzahl Akteure pro Region/Tätigkeitsbereich Batterie, Infrastruktur & Netze sowie Fahrzeugtechnik (ein Akteur kann mehrere Bereiche abdecken) Einordnung der Akteure in Regionen und Tätigkeitsbereiche Berücksichtigung von Hochschulen, nicht einzelne Lehrstühle/Institute Output Anzahl der Akteure nach Tätigkeitsbereichen Verteilung der Akteure nach Regionen Kompetenzlandkarten der verschiedenen Tätigkeitsbereiche

51 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte Akteure Status quo (2013) Anzahl Akteure Die Zahl der relevanten Akteure ist von 99 auf 307 gestiegen. Die hohe Steigerungsrate bei der Industrie zeigt, dass das Interesse der Unternehmen gestiegen ist.

52 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte Akteure Status quo (2013) Tätigkeitsbereiche der Akteure Batterie 62 Akteure, Fahrzeugtechnik 129 Akteure, Infrastruktur & Netze 122 Akteure, Logistik und Verkehr 17 (307 Akteure plus ca. 20% durch übergreifende Tätigkeit, vgl. Methodik). 42 Akteure sind keinem der vier Tätigkeitsbereiche direkt zuzuordnen, z.b. Kommunen und sonstige Dienstleister

53 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte Akteure Status quo (2013) Räumliche Zuordnung und Tätigkeitsbereiche der Akteure* Münster Ein Schwerpunkt der Fahrzeugtechnik liegt im Bergischen Land und im Raum Aachen/Köln. Duisburg / Wesel Mönchengladbach Essen Düsseldorf Dortmund Arnsberg Minden / Paderborn Im Bergischen Land sind vor allem Automobilzulieferer, im Raum Aachen/Köln Automobilentwicklung und Fahrzeughersteller ansässig. Aachen Köln Bonn / Euskirchen Wuppertal Gummersbach Siegen / Hagen Raum Dortmund und Essen hat einen Schwerpunkt im Bereich Infrastruktur &Netze. Raum Münster verzeichnet eine geringere Anzahl an Akteuren. Der Schwerpunkt Batterie ist sehr deutlich. * regionale Zuordnung erfolgt nach den ersten beiden Postleizahlziffern

54 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte Projekte - Methodik Input Förderprojekte der NRW Wettbewerbe ElektroMobil.NRW 2009 und 2010 Förderprojekte der Modellregion Rhein Ruhr Förderprojekte der Bundesministerien verschiedener Förderaufrufe Förderprojekte der EU aus dem 7. Rahmenprogramm Auswertung In die Auswertung wurden nur aktuell laufende Projekte einbezogen. Thematische Zuordnung der Projekte durch die drei Kompetenzzentren. Dabei können die Projekte mehrere Themenschwerpunkte besitzen. Regionale Einordnung der Projekte erfolgt zum Standort des Konsortialführers. Output Anzahl der Projekte Thematische Auswertung nach Hauptthemenbereichen Batterie / Infrastruktur & Netze / Fahrzeugtechnik / Demonstration / Qualifikation / Rahmenbedingungen Regionale Auswertung nach Anzahl und Themenbereichen

55 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte Projekte Status quo (2013) Forschungsbereiche der Förderprojekte Insgesamt wurden 212 relevante Projekte in der Analyse und Auswertung berücksichtigt. 38 Verbundprojekte mit NRW- Landesförderung, 88 Projekte aus dem 7. Rahmenprogramm der EU, 84 Bundesförderung, 2 Projekte Ko- Finanzierung durch Bund/ Land / EU

56 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Weiterentwickelte Kompetenzlandkarte Projekte Status quo (2013) Regionale Verteilung der Projektpartner Essen Münster Minden / Paderborn Es wurden 234 Projektpartner von Förderprojekten in NRW untersucht (Universitäten werden incl. aller Instituten als ein Partner gezählt). Duisburg / Wesel Düsseldorf Dortmund Arnsberg Ein Schwerpunkt der Fahrzeugtechnik ist der Raum Aachen/Köln. Köln Wuppertal Gummersbach Siegen Infrastruktur-und Demonstrationsprojekte sind vor allem im Ballungsraum Rhein-Ruhr angesiedelt. Aachen Bonn / Euskirchen * regionale Zuordnung erfolgt nach den ersten beiden Postleizahlziffern

58 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW Zusammenfassung aktueller Status quo in NRW (2013) Forschung & Entwicklung: Kompetenzzentren Elektromobilität NRW wurden eingerichtet. Sie sind zentrale Plattformen für die Themen Batterie, Fahrzeugtechnik sowie Infrastruktur und Netzte für alle relevanten Akteure. Landeswettbewerbe ElektroMobil.NRW zur gezielten Innovationsförderung und Netzwerkbildung wurden ausgerichtet ( 115 Mio. Gesamtvolumen). Standortmarketingkampagnen in Zielregionen, z.b. USA, China, Südkorea Fortführung und Ausbau Systeminnovation: Derzeit Betrieb diverser Flotten mit Elektrofahrzeugen auf den Straßen in NRW Einrichtung korrespondierender Lade-Infrastruktur in Städten und Kommunen Mix aus privaten (z.b. CarSharing), kommunalen und betrieblichen Flottenversuchen mit jeweiliger Nutzerakzeptanzforschung Weiterführung Modellregion Kommunikation: Veranstaltungen stellen einen der Handlungsschwerpunkte dar. Durchführung von mehr als 20 Veranstaltungen mit mehreren Tausend Teilnehmern. Präsenz bei rund 10 Messen sowie in den wesentlichen Medienbereichen (z.b. Rundfunk, Print) Online-Präsenz als zentrale Kommunikationsplattform gezielte Informationsverbreitung

59 Masterplan Elektromobilität Nordrhein-Westfalen 2014 MEHR BEWEGEN. MIT STROM. DER MASTERPLAN ELEKTROMOBILITÄT NRW 2014 Umfeld-Analyse Elektromobilität

60 Agenda Methodische Vorgehensweise Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW (Stand 2009) Umfeld-Analyse Elektromobilität Rahmenbedingungen (Politik, Gesetzgebung) Endkundenanforderungen und Nutzerakzeptanz Marktentwicklung Elektromobilität Qualifizierung und Ausbildung gesellschaftliche Akzeptanz Elektromobilität Technologie-Analyse Elektromobilität Strategieableitung und Handlungsempfehlungen

61 Politische Diskussion zur Elektromobilität Überblick Strategien & Zielsetzungen EU, Bund, NRW NRW Zielsetzung CO 2 -Reduktion: -25% Klimaschutzgesetz für Nordrhein-Westfalen schreibt 25 % Reduktion bis 2020 vor. Online-Handbuch Kommunaler Klimaschutz Bundesratsinitiative zur Privilegierung von Elektrofahrzeugen (StVG) zusammen mit Baden- Württemberg und Hamburg Weitere Reduzierung ist in den Folgejahren geplant, es sind aber noch keine Zielwerte definiert. E-Mobilitätsziele Elektroautos in NRW bis 2020 Ziel E-Ladestationen bis 2020: in Planung 100% 1990 Basisjahr

62 Politische Diskussion zur Elektromobilität Überblick Strategien & Zielsetzungen EU, Bund, NRW D Zielsetzung Energie-Reduktion: -40% Kernziel ist Reduzierung des End-Energieverbrauchs bis 2020 um 10% und bis 2050 um 40% (gegenüber 2005). Berücksichtigung europäischer und internationaler Rahmenbedingungen Diversifizierung der Energiebasis des Verkehrs - alternative Kraftstoffe - innovative Antriebstechnologien - weitere Steigerung der Energieeffizienz von Verbrennungsmotoren - Optimierung der Verkehrsabläufe Aktive Gestaltung eines Systemwandels - Schnittstellen Energie-Verkehr optimieren - Markteintrittsbarrieren beseitigen E-Mobilitätsziele 100% 2005 Basisjahr % Zielsetzung Bis Mio. E-Fzge. Bestand (2013: Hybrid) Anreize schaffen: z.b. Steuervorteile und nicht-monetäre Anreize Ziel E-Ladestationen bis 2020: (Stand 2011: ca )

63 Politische Diskussion zur Elektromobilität Überblick Strategien & Zielsetzungen EU, Bund, NRW D Zielsetzung: Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung - erster konkreter Beitrag des Verkehrsbereichs, um die im Energiekonzept der Bundesregierung festgelegten Ziele für den Sektor Verkehr umzusetzen - ein umfassender Überblick über Technologien und Energie-und Kraftstoffoptionen für die unterschiedlichen Verkehrsträger - ein Beitrag, um Wissensbasis über die Energie-und Technologiefragen im Verkehrsbereich zu verbreitern, Rahmenbedingungen zu analysieren sowie Ziele zu priorisieren - eine Lernende Strategie, um Wege aufzuzeigen, wie die Energiewende im Verkehr langfristig (2050) umgesetzt werden kann 100% - Die Kraftstoffstrategie soll perspektivisch in eine ganzheitliche, übergeordnete Mobilitätsstrategie integriert werden. 60% - Elektromobilität mit Batterie- und Brennstoffzelle soll weiter forciert werden.

64 Politische Diskussion zur Elektromobilität Überblick Strategien & Zielsetzungen EU, Bund, NRW EU Zielsetzung -20% CO 2 -Reduktion: ganzheitliche CO 2 -Reduktionen (Industrie, Wohnen, Verkehr, ) CO 2 -Gesetzgebung für Pkw, LNF und zukünftig N3, M3 etc. -80% E-Mobilitätsziele 100% 20% E-Fahrzeuge als Mittel zur CO 2 -Reduktion, neben Gas, Hybrid oder Wasserstoff Förderung von Ladestationen, um Infrastruktur Problematik zu lösen -> Zielsetzung: in der EU 1990 Basisjahr Zielsetzung

65 Politische Diskussion zur Elektromobilität Richtlinienvorschlag für den Aufbau der Infrastruktur für alternative Kraftstoffe Vorschlag des EU-Ministerrats vom Richtlinie zur Etablierung von Infrastrukturmaßnahmen, welche die Nutzung sauberer, umweltfreundlicher Kraftstoffe fördert und so dazu beiträgt, die negativen Auswirkungen des Verkehrs zu reduzieren. - Der Antragt sieht vor, dass die EU-Mitgliedstaaten innerhalb von drei Jahren ab dem Inkrafttreten Pläne für alternative Kraftstoffinfrastrukturentwicklung vorweisen müssen. - Die Pläne müssen Analysen und Vorgaben enthalten, wie viele Elektrofahrzeug-Ladestationen benötigt werden sowie zur Infrastruktur für Befüllung mit Flüssiggas und komprimiertem Erdgas in Meeres-und Binnenhäfen und in Straßenverkehr. - Die Länder werden ihre Ziele umsetzen müssen und sie unter Berücksichtigung von Nachfrageschwankungen und anderen Faktoren gegebenenfalls korrigieren. - Die Richtlinie wird als erste ihrer Art die Länder zur Entwicklung der notwendigen Infrastruktur verpflichten, jedoch zugleich auch Flexibilität bei der Investitionsplanung und eine effizientere Verwendung öffentlicher Mittel ermöglichen.

66 EU Rahmenbedingungen für Pkw Status quo der CO 2 -Gesetzgebung als Treiber für Elektromobilität Definition und Verfahren Flotten-CO 2 -Ziele geregelt in EU-Verordnung 443/2009 Individuelle Zielvorgabe 2015: Zielvorgabe = a (M M 0 ) a = 0,0457 M = Masse des fahrbereiten Pkw in kg M 0 = 1.372,0 Bis 2020 wird eine Abflachung der Geradensteigung auf 0,0333 erwartet. Einführungsroadmap Durch Phase-in zwischen 2012 und 2015 muss zunächst nur ein Teil der Pkw-Flotten die Zielvorgaben erfüllen. Supercredits: Im Zeitraum zwischen 2012 und 2015 werden besonders sparsame Fahrzeuge mit CO2-Emissionen < 50 g mehrfach angerechnet. Der Multiplikator wird über die Jahre schrittweise von 3,5 auf 1 abgesenkt. Öko-Innovationen: LED-Scheinwerfer, etc.

67 Globale Einfahrbeschränkungen Parameter von Low- und Zero-Emission-Zones(LEZ / ZEZ) Grundlegende Motivatoren Lokale Emissionsreduktion (Abgase/CO 2 ) Vermeidung von Staus und Verkehrsoptimierung Lärmschutz Aufwertung von Innenstädten Generierung öffentlicher Einnahmen Gründe für die Einführung einer Umweltzone (EU): 1 % 35 % Andere Verkehrsreduktion/ -optimierung Weitere Parameter Reichweite (lokal) emissionsfreier Fahrzeuge Betrachtung der Fläche/ Größe der Low- bzw. Zero-Emission-Zones Relevanz verschiedener Fahrzeugklassen 64 % Schadstoff-und Geräuschreduktion Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW, Handelsblatt

68 Globale Einfahrbeschränkungen Parameter von Low- und Zero-Emission-Zones(LEZ / ZEZ) Europa Schadstoff- und Geräuschreduktion als Hauptmotiv Verkehrsreduktion/-optimierung als untergeordnetes Motiv USA Verkehrsreduktion als Hauptmotiv Japan und BRIC-Staaten Schadstoffreduktion als Hauptmotiv Peking Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW, Handelsblatt

69 Globale Einfahrbeschränkungen Alle Märkte, insbesondere Europa Europa Es existieren über 100 Umweltzonen in Europa, fast ausschließlich in Großstädten. Die meisten europäischen Umweltzonen befinden sich in Deutschland (davon 25 Umweltzonen in NRW). Innenstadtmaut in London, Stockholm, Göteborg China Einfahrbeschränkung in 5 Megacities Zusätzlich: Vergrößerung der betroffenen Fläche, Einführung von Abgasnormen, Ausschluss älterer Fahrzeuge Japan Mautstrecken um Tokio, sonst freiwillige Programme zur lokalen Emissionsreduktion USA/ Russland/ Indien/ Brasilien Überlegungen zur Einführung Beschränkungen in Kraft Beschränkungen geplant Nicht geplant Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW

70 Globale Einfahrbeschränkungen EU-Umweltzonen EU-Umweltzonen nach Abgasnorm NationaleVerbreitungder Umweltzonen (Stand 2013) Einschränkung nach Fahrzeugtyp 120 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 1% Gesamtzahl der EU-Umweltzonen 2013: % D53% Pkw & Nfz62% Anzahl Umweltzonen % 66% IT 16% NL 12% SW 6% DK4% Sonstige 9% NurNfz30% NurPkw 8% Sonstige 1% Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW

71 Einfahrbeschränkungen in Deutschland Deutschland & NRW In Deutschland sind 56 Umweltzonen für Pkw und Nfz eingerichtet worden. Die meisten befinden sich in den Städten des Ruhrgebiets (25) und in der Industrieregion um Stuttgart herum. In den Umweltzonen dürfen nur die Fahrzeuge fahren, die hierfür mit einer Plakette gekennzeichnet sind. Fahrverbote bestehen in der ersten Stufe für die Fahrzeuggruppen, die keine Plakette tragen. In den nächsten Jahren sind zeitlich gestaffelt - auch Fahrzeuge betroffen, die eine rote oder gelbe Plakette besitzen. Grundlagen der Kennzeichnung sind die in den Fahrzeugschein eingetragene Steuerklasse und die EURO-Schadstoffnorm. Stand. ab

72 Monetäre Anreizsysteme Überblick der in Deutschland gewährten monetären Anreize Mögliche monetäre Anreizsysteme aus öffentlicher Sicht Steuerbegünstigung: Befreiung von der Kfz-Steuer für 10 Jahre Anpassung des Gesetzes bei der Besteuerung von Dienstfahrzeugen (Abzug der Kosten des Batteriesystems für die Ein-Prozent-Methode) Finanzielle Unterstützung der Forschung & Entwicklung (> 1 Mrd. Euro) Spezifische Förderprogramme von Unternehmen, z.b. der Energieversorgungsunternehmen in NRW KfW-Programme mit z.b. zinslosen Krediten für Privatkunden NRW.Bank.Elektromobilität: zinsgünstigen Darlehen für mittelständische und kommunale Unternehmen und freiberuflich Tätige für E-Fahrzeuge, Infrastruktur & Forschungsprojekte Direkte Anreize Kaufprämien, z.b. Zulassungs-, Luxus- und Mehrwertsteuersätze Steuerbegünstigungen, z.b. Kfz-Steuer, Autobahnmaut oder City-Maut Anschaffung emissionsfreier Fahrzeugen für den öffentlichen Sektor, z.b. kommunaler Einsatz Infrastruktur fördernde Infrastrukturmaßnahmen, z.b. kostenfreie Ladestationen Forschung & Entwicklung finanzielle Unterstützung für die F & E zu emissionsfreien Fahrzeugen Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW, toroleo

73 Monetäre Anreizsysteme Überblick weltweit gewährter monetärer Anreize Frankreich Kaufprämie i.h.v5.000 Euro, zu 90 % finanziert über Bonus-Malus-System (i.a. der CO 2 -Emission) Investitionen in Infrastruktur und Forschung Schweden Spanien Holland Dänemark Finnland Italien England Kaufprämie i.h.v Euro bis zu Euro Kaufprämie Steuerbegünstigung von bis zu 12 % des Aufwandes Steuerbegünstigungen Finanzielle Kaufanreize Finanzielle Kaufanreize Finanzielle Unterstützung von Forschung und Investitionen in Infrastruktur USA Japan Steuerbegünstigung von bis zu USD wenn Fahrzeug eine Batteriekapazität von mindestens 5 kwh aufweist Investitionen in Infrastruktur und Forschung Finanzielle Unterstützung über 50 % des Preisunterschiedes zwischen elektrischem und konventionellem Fahrzeug (bis zu Euro) Investitionen in Infrastruktur und Forschung China Kaufprämie von bis zu RMB (ca Euro) Finanzielle Unterstützung der Forschung Indien 20 % des Kaufpreises oder INR (ca Euro) Investitionen in Infrastruktur und Forschung Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW, toroleo

74 Nicht monetäre Anreizsysteme Rahmenbedingungen für emissionsfreie Fahrzeuge (Infrastruktur/Nutzerorientierung) Ladestationen Installation von (Schnell-)Ladestationen, z.b. auch Induktionsschleifen Installation von Wasserstofftankstellen Parkmöglichkeiten für emissionsfreie Fahrzeuge (EF) (kostenfreie) dedizierte Parkmöglichkeiten für EF in Parkhäusern, Garagen, Abstellplätzen usw. (kostenfreie) spezielle Parkplätze mit Ladestationen für EF Stauvermeidung Exklusive Fahrstreifen für EF Mitbenutzung von Busfahrstreifen Sonstige kostenreduzierter/-freier Erprobungszeitraum Aufhebung von Zufahrtsverboten für Elektrofahrzeuge intelligente Netzintegration von Elektrofahrzeugen Nicht-monetäre Anreize werden von potenziellen Kunden für emissionsfreie Fahrzeuge als ebenso wichtig empfunden wie monetäre Anreize. Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW, McKinsey, Mariott, Journalisten Akademie

75 Mobilitätskonzepte zeiteffizientelösung für den Intercity-Transport Energie-und Platzeffiziente Lösungfür deninnerstädtischen Transport Hauptlösung für kurze und mittlereentfernungen (z.b. in Vororten) für höhere Einkommensklassen hauptsächliche individuelle Mobilitätslösung fürgeringe Entfernungen ininnenstädten und niedrige Einkommensklassen Neuartige Mobilitätskonzepte sollten den Kunden einen individuell anpassbaren Mobilitätsmix anbieten. Im Rahmen einer Elektromobilitätsförderung sind v.a. private (Elektro-)Fahrzeuge bzw. Mikromobilitätslösungen zu betrachten. Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW

76 Mobilitätskonzepte Evolutionsstufen der Mobilitätskonzepte Traditionelles Konzept Flexibles Konzept Personalisiertes Konzept Kunde ist in Besitz eines konventionellen Fahrzeuges. Das Elektrofahrzeug (wenn) dient als Zweitwagen. situationsabhängige Verwendung der öffentlichen Transportmittel im Stadtbereich oder für größere Entfernungen Der Kunde ist im Besitz eines (Elektro-)Fahrzeugs. Verwendung der öffentlichen Transportmittel (Bahn, Flugzeug) oder langfristiger Fahrzeuganmietung für größere Entfernungen Kompensation für die geringe Reichweite des Elektrofahrzeuges Mobilität als Service Fokus: Nutzen eines Fahrzeuges (Kunde besitzt evtl. kein eigenes Fahrzeug) höchstmögliche Flexibilität bei der Transportmittelwahl Kurzfristiges, dynamisches Bike-und Carsharing Öffentliche Transportmittel oder Fahrzeuganmietung für größere Entfernungen Steigende Konnektivität Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW

77 Mobilitätskonzepte Neue Mobilitätskonzepte für NRW Bestandteile eines integrierten Mobilitätskonzepts des Landes zur Stärkung einer klimafreundlichen Mobilität (gem. Koalitionsvertrag ) I/III - Mobilität vereinfachen, sichern und bezahlbar halten - Etablierung Nordrhein-Westfalens als Vorreiter für Elektromobilität - Vernetzung zwischen Straße, Wasserweg und Schiene in den Blick nehmen - Entwicklung einer nahmobilitätsorientierten Förderrichtlinie - Mobilität und Logistik Lösungen, die die Mobilität erhalten und zugleich die Umwelt entlasten - ganzheitliches Verständnis von Öffentlichem Personenverkehr (z.b. Elektrobusse und Akku- Bahnen, elektrisch unterstützte Nahmobilität mit Pedelecsund Carsharingmit E-Cars) vorantreiben - Förderung eines Mobilitätsmanagements - Stärkung der bisherigen F+E-Schwerpunkte (Batterie/Elektrische Speicherung, Fahrzeuge und Antriebe, Infrastruktur & Netze) - städtebaulich integrierte Mobilitätsangebote schaffen - Verknüpfung von Wohnungsbau-, Städtebauförderung und Mobilität Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW

78 Mobilitätskonzepte Neue Mobilitätskonzepte für NRW Bestandteile eines integrierten Mobilitätskonzepts des Landes zur Stärkung einer klimafreundlichen Mobilität (gem. Koalitionsvertrag ) II/III - Mobilitätsinitiative für einen zukunftsfähigen und nachhaltigen Güterverkehr - Einsetzung eines wissenschaftlichen Beirats für Intermodalität - Förderung klimafreundlicher Elektromobilität bei Bussen und Bahnen durch Innovationen in diesem Bereich - Betrachtung der wirtschaftlichen und stadtplanerischen Rahmenbedingungen und Fragen der Gestaltung der zukünftigen Verkehrsträger für den urbanen Raum - Erschließung der Zukunftspotenziale des Radverkehrs durch die Elektromobilität für die Regionen - Bau von Radschnellwegen - Strategie der nachhaltigen Mobilität hin zu mehr Bus, Bahn und Fahrrad, auch zur wirksamen Bekämpfung von Feinstaub, Stickoxiden und Lärm - Reduzierung der Feinstaubbelastung durch den Schiffsverkehr Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW

79 Mobilitätskonzepte Neue Mobilitätskonzepte für NRW Bestandteile eines integrierten Mobilitätskonzepts des Landes zur Stärkung einer klimafreundlichen Mobilität (gem. Koalitionsvertrag ) III/III - Ausbau des Programms Radstationen vor dem Hintergrund der wachsenden E-Mobilität - Unterstützung der Elektromobilität in NRW entlang der Wertschöpfungskette und der infrastrukturellen Erfordernisse und Voranbringen des Ausbaus von Elektromobilität in Verbindung mit sauberen Erneuerbaren Energien zusammen mit den Kommunen, der Wissenschaft und der Wirtschaft - Verleihsysteme für Fahrräder und Pkw stärken. Es giltzu ermitteln, welchen Mehrwert elektrisch betriebene Fahrzeuge zu den Zielen des Landes beitragen können. Quelle: ika / fka, AutoCluster.NRW

80 Rahmenbedingungen Zusammenfassung Die CO 2 -Reduktionsziele auf Bundes-, Länder-und EU-Ebene sind unterschiedlich. Gleiches gilt für die Ausgestaltung der Rahmenbedingungen Motivation zur Einrichtung von Low-und Zero-Emission-Zonessind in Europa und Asien vor allem die lokale Emissionsreduktion von Schadstoffen und Geräuschen. Die USA versuchen durch solche Sonderzonen vor allem Verkehrsoptimierungen durchzuführen. Deutschland ist Vorreiter bei der Einrichtung solcher Zonen. Ab ist fast das gesamt Ruhrgebiet eine Umweltzone Stufe 3. Eine zunehmende Einrichtung solcher Zonen ist weltweit vor allem in Ballungsräumen zu erwarten. Monetäre Anreizsysteme können die Verbreitung von EV beschleunigen. Im Unterschied zu anderen Ländern unterstützt Deutschland nicht mit direkten Kaufprämien, sondern mit Steuervergünstigungen oder Förderung von Wissenschaft und Wirtschaft. Nicht-monetäre Anreize wie freies Parken oder Zufahrtserlaubnisse werden von potenziellen Kunden für emissionsfreie Fahrzeuge als ebenso wichtig empfunden, wie monetäre Anreize. Zukünftig sollen neuartige Mobilitätskonzepte den Kunden einen individuell anpassbaren Mobilitätsmix anbieten.

82 Endkundenanforderungen und Nutzerakzeptanz Spontane Nutzerassoziationen schnelle Beschleunigung Hybridfahrzeug Zweitwagen Stadtfahrzeug das Auto der Zukunft umweltfreundlich kaum Ladesäulen vorhanden wenig Leistung unausgereifte Technologie lange Ladezeiten Wenig Stauraum wg. Batterien Zuhause laden kaum Fahrgeräusche innovativ - futuristisch Hype / Boom positive Assoziationen günstig im Unterhalt Elektroauto zu geringe Reichweiten negative Assoziationen zu leise fehlender Komfort unsexy zu teuer fehlende Sicherheit Widerspruch: Umweltfreundlichkeit und Stromerzeugung Das Thema polarisiert stark. Auf der einen Seite große Offenheit und Grundfaszination, auf der anderen Seite eine kritisch abwehrende Ausgangshaltung, die sich aus Vorurteilen oder Klischees bis hin zu Fehlinformationen speist. Quelle: Attraktivität und Akzeptanz von Elektroautos, OPTUM, ISOE Institut für sozial-ökologische Forschung

83 Endkundenanforderungen und Nutzerakzeptanz Allgemeine Einschätzung Bedeutung Elektrofahrzeuge Sind Elektrofahrzeuge die Fahrzeuge der Zukunft? Wenn die fossilen Energien erschöpft sind, welche Energieversorgung für PKW halten Sie für sinnvoll? Sind neue Energieformen im Verkehr eher eine Bedrohung oder eine Chance für die deutsche Wirtschaft? Wo soll der Strom für Elektro-Autos zukünftig herkommen? Grundsätzlich sehen Verbraucher Elektrofahrzeuge als Fahrzeuge der Zukunft an und als Chance für die deutsche Wirtschaft. Wichtig ist die regenerative Herkunft des Stroms. Quelle: E-Mobility Accenture Automotive

84 Endkundenanforderungen und Nutzerakzeptanz Mehrpreisbereitschaft Höhe und Verteilung der Mehrpreisbereitschaft privater Nutzer Anteil der privaten Fahrprofile Mehrpreisbereitschaft Innovatoren Early Adopter (Interessierte mit Kaufabsicht) Late Majority (Interessierte ohne Kaufabsicht) Laggards (Desinteressierte) Wie zu erwarten, hat die Gruppe der Innovatoren die höchste Mehrpreisbereitschaft, diese haben aber fast keine privaten Fahrprofile. Interessant ist die Gruppe der Interessierten mit und auch ohne Kaufabsicht, die immerhin eine Mehrpreisbereitschaft von 15% oder 10% haben. Quelle: Markthochlaufszenarien für Elektrofahrzeuge, Fraunhofer ISI

85 Endkundenanforderungen und Nutzerakzeptanz Vertrauen der Verbraucher Marken, denen eine hohe Kompetenz für die Entwicklung und Herstellung von Elektrofahrzeugen unterstellt wird Fahrzeugklassen, deren Hersteller eine hohe Kompetenz für die Entwicklung und Herstellung von Elektrofahrzeugen unterstellt wird Den deutschen Herstellern von Klein-und Mittelklassewagen wird eine hohe Kompetenz unterstellt. Für deutsche Hersteller ist es besonders wichtig, innovativ voranzugehen, um in der Wahrnehmung der Kompetenz nicht von ausländischen Wettbewerbern überholt zu werden. Quelle: E-Mobility Accenture Automotive

86 Endkundenanforderungen und Nutzerakzeptanz Kosten Anschaffungs-und Betriebskosten sind die wichtigsten Kriterien beim Kauf eines PKW. Komfort Bereits erreichte Standards werden auch von EV erwartet. Sicherheit und Zuverlässigkeit EV wird häufig automatisch mit Kleinwagen assoziiert, daher entstehen häufig Sicherheitsbedenken Kritische Endkundenanforderungen Reichweite Die nachgefragte Reichweiten-Erwartung liegt noch sehr hoch. Ladeinfrastruktur Der schleppende Ausbau der Lade- Infrastruktur und unterschiedliche Systeme verunsichern den Nutzer. Umwelt Aufgrund der EU Richtlinien nimmt die Bedeutung des CO 2 -Ausstoßes auch für den privaten Nutzer zu. Für Nutzer der Elektromobilität spielen vielen Faktoren eine Rolle. Je nach Nutzerprofil müssen die Faktoren seitens der Industrie und Politik unterschiedlich bewertet werden, um einen kundenseitigen Mehrwert zu erzeugen. Quelle: PwC, Fraunhofer LBF, FH FFM (2011)

87 Endkundenanforderungen und Nutzerakzeptanz Zusammenfassung - Elektromobilität hat inzwischen einen hohen Bekanntheitsgrad und wird zunehmend als energieeffiziente Mobilitätsalternative wahrgenommen, trotzdem aber noch sehr kontrovers bewertet. - Grundsätzlich besteht Interesse und Bereitschaft zum Kauf von Elektrofahrzeugen - aber eher mittelund lang-, als kurzfristig. - Privater PKW bleibt wichtigstes Transportmittel, dabei sind deutsche Nutzer in ihrem Mobilitätsverhalten eher konservativ. - Wichtigstes Kaufhindernis sind Reichweitenbedenken sowie Anschaffungs-und Betriebskosten. Jedoch haben bestimmte Nutzergruppen auch eine Mehrpreisbereitschaft für innovative und nachhaltige Technik. Nutzer erwarten von EV gleiche Sicherheit und Komfort wie von einem herkömmlichen Fahrzeug. Auch andere Eigenschaften (Reichweite, Ladezeiten) sind stark durch die Eigenschaften konventioneller Fahrzeuge bestimmt. - Deutsche OEM besitzen hohes Vertrauen der Endkunden hinsichtlich Entwicklungs-und Produktionskompetenz von Elektrofahrzeugen, insb. im Segment der Klein- und Mittelklassefahrzeuge.

89 Marktentwicklung Elektrofahrzeuge Marktanteile im globalen Vergleich Absatz EVs/PEVs Marktanteil EVs/PEVs Betrachtungszeitraum: Q3/2013bis Q2/2014 Aktuell ist der Marktanteil von Elektrofahrzeugen noch marginal dies gilt für alle betrachteten Nationen. USA, Japan und Frankreich liegen mit im Vergleich hohen staatlichen Fördermaßnahmen vorn. Quelle: Index Elektromobilität Q4 /2014

90 Marktentwicklung Elektrofahrzeuge Entwicklungen Bestand Hybrid und EV Bestand Hybrid und EV in Deutschland Gesamt EV Hybrid Fahrzeuge NRW Anteil Neuzulassungen EV an Gesamtdeutschland 32,8 % 9,8 % 12,9% 16,3% 15,2 % 15,4 % NRW Anteil Bereits 2009 waren über Hybrid Fahrzeuge in Deutschland gemeldet überstieg der Bestand an EV zum ersten Mal die 2000 Marke. Zum sind knapp über EV im deutschen Bestand. Bei den Neuzulassungen pendelt sich NRW bei ca. 15% der bundesdeutschen Gesamtzulassungen ein. Quelle: KBA

91 Marktentwicklung Elektrofahrzeuge Vergleich der Bundesländer Bestand Elektrofahrzeuge (BEV) Erwartungsgemäß ist in den vier Bundesländern mit größtem Fahrzeugbestand auch die höchste absolute Zahl an Elektrofahrzeugen zu beobachten. NRW kann sich trotz fehlender Schaufensterförderung an dritter Stelle halten. Quelle: KBA

92 Marktentwicklung Elektrofahrzeuge Entwicklungen Bestand EV im Ländervergleich Bestand der EV an Gesamtbestand EV in Deutschland Gesamtbestand Bayern Baden-Württemberg NRW Über 50% des EV-Bestandes in Deutschland ist in den drei Bundesländern Bayern, Baden- Württemberg und NRW gemeldet. NRW verliert jedoch zunehmend an Position. Quelle: KBA, jeweils des Jahres

93 Marktentwicklung Elektrofahrzeuge Prognose der Marktanteile von EV Mögliche Entwicklungen der Neuzulassungen an Elektrofahrzeugen (Deutschland) Aufgrund der hohen Unsicherheiten gibt es unterschiedliche Prognosen zur Marktentwicklung. Bei der Zielerreichung der Bundesregierung von 1 Mio. Elektrofahrzeugen in 2020 spielen mehrere Faktoren eine zentrale Rolle, insb. Verfügbarkeit von EVs und Lade-Infrastruktur, Entwicklung der Kraftstoff-und Batteriepreise sowie politische Fördermaßnahmen. Quelle: ZVEI

94 Marktentwicklung Elektrofahrzeuge Zusammenfassung Hohe Unsicherheit bezüglich der Entwicklung des Markthochlaufs: Für das Jahr 2020 wird ein Bestand von ca. 50 Mio. Pkw über alle Antriebsarten prognostiziert. 1 Mio. Elektrofahrzeuge entsprechen dabei 2% des gesamten deutschen Pkw-Bestands. Aktuelle Statistiken zeigen, dass Range-Extender-und Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge in den kommenden Jahren voraussichtlich größere Marktanteile bei den alternativen Antriebstechnologien erzielen können als reine Batteriefahrzeuge. Auf Basis derzeitiger Prognosen wird sich dieser Trend weiter fortsetzen. Bisher hatte NRW einen Anteil von 15% (2014) am Bestand deutscher Elektrofahrzeuge. Damit steht NRW 2013 an dritter Stelle nach Bayern und hat den zweiten Platz an Baden-Württemberg bei der absoluten Zahl angemeldeter Elektrofahrzeuge verloren. Der hohe Anteil an EV in 2013 kann insbesondere auf die verstärkte Initiative des Landes NRW zur Initiierung von Demonstrationsprojekten (z.b. Modellregion Rhein-Ruhr Phase I/II) mit Landes-und Bundesförderung sowie erster Fahrzeugkäufe im privaten und industriellen Sektor zurückgeführt werden. Diese NRW-Aktivitäten sollen in Zukunft weiter fortgeführt und ausgebaut werden, so dass die Zielsetzung Elektrofahrzeuge in NRW in 2020 im effizienten Zusammenwirken zwischen Industrie und Politik erreicht werden kann.

96 Qualifizierung und Ausbildung Ausbildung & Qualifizierung für Elektromobilität: Vision & Wirklichkeit An vielen Hochschulstandorten sind die relevanten Lehrpläne ausgebaut und angepasst worden. Mit Unterstützung der Wirtschaft, des Bundes und der Länder sind einschlägige neue Lehrstühle eingerichtet und Kompetenzzentren realisiert worden. Im Bereich der beruflichen Bildung und Qualifizierung wurden in der Metall-und Elektroindustrie, in den elektro-und informationstechnischen Handwerken und im Kfz-Gewerbe in den letzten Jahren moderne, zukunftsorientierte Berufsbilder entwickelt und umgesetzt. Ziel: Ausbildungskonzepte entlang der gesamten Wertschöpfungskette entwickeln, damit ausgezeichnete, hoch kompetente Wissenschaftler, Ingenieure und Fachkräfte vorhanden sind und Deutschland tatsächlich zu einem Leitanbieter für die Elektromobilität werden kann.

97 Stand der Qualifizierung und Ausbildung Bildung und Umsetzung der NPE-Kompetenz-Roadmap mit den Zielen Optimierung der Qualität in Forschung und Lehre, Ausweitung der verfügbaren Kapazitäten und Gewinnung wissenschaftlichen Nachwuchses Quelle: Kompetenz-Roadmap Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) AG 6 Ausbildung und Qualifizierung / Finale Version Mai 2012

98 Qualifizierung und Ausbildung Die Analyse der Studiengänge zeigt: Ingenieurwissenschaftliche Studiengänge: Fahrzeugtechnik, Maschinenbau, Elektro-/ Informationstechnik sind inhaltlich gut aufgestellt. Derzeit ist kein genereller Bedarf an neuen Studiengängen erkennbar. Das Gesamtsystem Elektromobilität erfordert eine enge Vernetzung der relevanten Fakultäten und Anpassungen der Studieninhalte, z.b. Verknüpfung Maschinenbau, Elektrotechnik, Fahrzeugtechnik und Informatik. Die Gemeinschafts-und Verbundforschung hat mit ihren Ausbildungs-und Beschäftigungseffekten positiven Einfluss auf die Berufsentwicklungen der Jungakademiker. Die Fachgebiete Elektrochemie und Batterieforschung weisen im internationalen Vergleich die größten Defizite auf. Quelle: Kompetenz-Roadmap Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) AG 6 Ausbildung und Qualifizierung / Finale Version Mai 2012

99 Qualifizierung und Ausbildung Die Kompetenz-Roadmap-Analyse der Berufsausbildung zeigt: Die Eignungsanalyse der 20 Elektromobilitätsrelevanten Bildungsgänge in der Metall-und Elektroindustrie, im Elektrohandwerk und im Kfz-Gewerbe zeigt, dass die in den letzten Jahren neu geordneten Berufsprofile den Qualifikationsanforderungen der Elektromobilität sehr umfassend oder in wesentlichen Teilen gerecht werden. Die Berufsbilder sind durch typische Arbeitsabläufe und -prozesse charakterisiert und damit offen für die Integration Elektromobilitätsspezifischer Ausbildungsinhalte der jeweiligen Einsatz-/ Handlungsfelder. Dazu besteht ein aktueller, umfassender Handlungsbedarf bezüglich der Definition Elektromobilitätsspezifischer Einsatzfelder sowie der Beschreibung und Entwicklung der zugehörigen Qualifizierungsinhalte in Form von Dokumenten und Umsetzungshilfen. Bei der Entwicklung der Qualifizierungsinhalte sollten neue Wertschöpfungsketten berücksichtigt und dabei der in den Berufsbildern bereits angelegte prozess-bzw. funktionsorientierte Qualifizierungsansatz für eine handlungsfeldübergreifende bzw. eine berufsübergreifende Vernetzung genutzt werden. Kurz-und mittelfristiger Handlungsbedarf besteht für die Entwicklung von Qualifizierungsmodulen und Lehr-und Lernmedien, den Aufbau von Lernplattformen und Expertennetzwerken sowie die technische Ausstattung von Bildungsstätten. Quelle: Kompetenz-Roadmap Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) AG 6 Ausbildung und Qualifizierung / Finale Version Mai 2012

100 Qualifizierung und Ausbildung Die Kompetenz-Roadmap-Analyse der Weiterbildung zeigt: Die Eignungsanalyse von 19 Elektromobilitätsrelevanten Weiterbildungsgängen in der Metall-und Elektroindustrie, im Elektrohandwerk, im Kfz-Gewerbe sowie von Technikerschulen zeigt, dass auch hier die in den letzten Jahren neu geordneten Bildungsgänge dem Qualifizierungsbedarf der Elektromobilität in der Mehrzahl sehr umfassend und zu einem geringeren Anteil in wesentlichen Teilen gerecht werden. Die etwas geringere Eignung einiger Profile ergibt sich insbesondere durch neue handlungsfeldübergreifende Geschäftsmodelle bzw. Wertschöpfungsketten. Für die einzelnen Weiterbildungsgänge besteht ein aktueller Handlungsbedarf bei der Beschreibung und Entwicklung Elektromobilitätsspezifischer Qualifizierungsinhalte/-module in Form von Handreichungen oder Umsetzungshilfen. Für die Qualifizierung der Fachkräfte im Umgang mit Hochleistungsbatteriesystemen und Hochvoltsystemen (gesetzes-und regelkonforme Qualifizierungsstandards, Module, Medien, technische Ausstattung) besteht ein berufsübergreifender aktueller Handlungsbedarf. Kurz-und mittelfristiger Handlungsbedarf wird bei der Anpassungsqualifizierung von in Bereichen der Elektromobilität tätigen Facharbeitern und Gesellen in Form berufsspezifischer Weiterbildungsangebote festgestellt (qualitätsgesicherte Weiterbildungsstandards, modulare Qualifizierungsbausteine, emedien und Lern-Plattformen, Zertifizierung, themenfokussierte Expertennetzwerke). Quelle: Kompetenz-Roadmap Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) AG 6 Ausbildung und Qualifizierung / Finale Version Mai 2012

101 Qualifizierung und Ausbildung Sonstige Aktivitäten und Maßnahmen zur Qualifizierung 16 Leuchtturmprojekte der Elektromobilität im Bereich Forschung &Entwicklung werden seit 2012 durch die Bundesregierung gefördert. BMWi-geförderte Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) dient als Netzwerk zwischen Industrie und Wissenschaft. Die IGF ist der Brückenschlag zwischen Grundlagenforschung und vorwettbewerblicher anwendungsorientierter Forschung. Im Rahmen des europäischen Projekts JobVehElec untersuchte das Instituts für Kraftfahrzeuge (ika) den Qualifizierungs-und Ausbildungsbedarf für angehende Ingenieure im Themenfeld Elektromobilität sowie die etablierten Angebote der führenden europäischen Universitäten. Derzeit ist ein spezieller Bachelor-/Masterabschluss im Themenfeld Elektromobilität an mehreren europäischen Hochschulen etabliert. Darüber hinaus konnten Studiengänge identifiziert werden, die das Thema der Elektromobilität im Rahmen von ausgewählten Curricula aufgreifen. Jedoch unterscheiden sich die inhaltlichen Schwerpunkte der Lehrangebote deutlich.

102 Qualifizierung und Ausbildung Studien-und Weiterbildungsangebote für nachhaltige Mobilität in Deutschland insgesamt 609 Studien-und Weiterbildungsangebote im gesamten Bundesgebiet Deutliche Angebotsverdichtung in Bayern, Nordrhein-Westfalen und Baden-Württemberg Universität HAW Sonstige Quelle: HAW -Hochschule für angewandte Wissenschaften und Analyse der Bildungslandschaft im Zeichen nachhaltiger Mobilität, e-mobil BW GmbH, 2012

103 Qualifizierung und Ausbildung Studien-und Weiterbildungsangebote für nachhaltige Mobilität in Deutschland Beispiele Universität: RWTH Aachen University, Hochschule Bochum,TU Dortmund, Universität Siegen, WWU Münster, Universität Duisburg-Essen, Bergische Universität Wuppertal... Hochschule für angewandte Wissenschaften (HAW): FH Aachen, FH Gelsenkirchen, FH Dortmund, FH Köln, Hagen, Südwestfalen, Iserlohn... Sonstige: Forschungszentrum Jülich, Ford Forschungszentrum in Aachen, Delphi Customer Technology Center in Wuppertal, Brunel Car Synergies GmbH in Bochum Mit 84 Studiengängen steht NRW ziemlich weit vorne in Deutschland, davon machen 58% HAW, 36% Universitäten und 6% Sonstige aus. Studien-und Bildungsgänge müssen weiter an die neuen Herausforderungen der Elektromobilität angepasst werden, um die lückenlose Entwicklung der Elektromobilität zu unterstützen. Quelle: HAW -Hochschule für angewandte Wissenschaften und Analyse der Bildungslandschaft im Zeichen von Nachhaltiger Mobilität, e-mobil BW GmbH, 2012

104 Qualifizierung und Ausbildung Highlights für praxisnahe Ausbildung und Qualifizierung in NRW SpeedE, ika- RWTH Aachen University e-wolf Center, Köln Projekt BOmobil, HS Bochum StreetScooter GmbH, Aachen Quelle: Bildmaterial: ika der RWTH Aachen University, StreetscooterAG, Projekt Bomobil- HS Bochum, e-wolf Köln

105 Qualifizierung und Ausbildung Zusammenfassung Wesentliches Ziel ist die Förderung der interdisziplinären und branchenübergreifenden Zusammenarbeit im Rahmen systemorientierter Bildungsgänge und Qualifizierungskonzepte. Im Vergleich mit anderen Bundesländern ist das Land NRW beim Thema Qualifizierung und Weiterbildung gut aufgestellt. Im Bereich der universitären Ausbildung sollten die relevanten Fachgebiete wie z.b. Elektrochemie / Batterieforschung / Elektrotechnik erweitert und vernetzt werden. Die Studienangebote müssen dementsprechend angepasst werden. In der beruflichen Aus-und Weiterbildung sollte das Thema Elektromobilität durch attraktive und moderne Lern- und Lehrmodule inkl. technischer Ausstattung weiter verankert werden. Weiteres Ziel ist es, die Akzeptanz der Elektromobilität durch den breiten Qualifizierungsansatz insgesamt kontinuierlich zu verbessern.

107 Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität Gesellschaftliche Akzeptanz, Käufer- und Nutzerakzeptanz Produkte in der Elektromobilität müssen Käuferschicht schmackhaft gemacht werden Steigerung der Akzeptanz der Elektromobilität im Allgemeinen zentrales Ziel Elektrofahrzeuge sollen normaler Bestandteil gewerblicher und kommunaler Flotten werden Technologien und Rahmenbedingungen müssen auf jeweils aktuelle Bedingungen zugeschnitten sein verschiedene Geschäftsmodelle für alternative Mobilitätskonzepte müssen entwickelt werden wichtigstes Instrument zur Steigerung der Akzeptanz der Elektromobilität: eigene Er- fahrung Veranstaltungen von Elektromobilität NRW zielen genau darauf ab öffentlichkeitswirksame Veranstaltungen wie NRW-Bürgertag in Bielefeld und weitere geplanten Veranstaltungen prädestinierte Berührungspunkte für Bürgerinnen und Bürger und Elektromobilität Internetauftritt elektromobilitaet.nrw.de weitere wichtige Informationsquelle für interessierte Bürgerinnen und Bürger in Sachen Elektromobilität

108 Masterplan Elektromobilität Nordrhein-Westfalen 2014 MEHR BEWEGEN. MIT STROM. DER MASTERPLAN ELEKTROMOBILITÄT NRW 2014 Technologie-Analyse Elektromobilität

109 Agenda Methodische Vorgehensweise Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW (Stand 2009) Umfeld-Analyse Elektromobilität Technologie-Analyse Elektromobilität Batterie Fahrzeugtechnik Infrastruktur & Netze Strategieableitung und Handlungsempfehlungen

110 Technologie-Analyse Batterie Die Batterie Speichermedium für Energien Wirtschaftlichkeit, Lebensdauer, Reichweite und Sicherheit sind wichtige Faktoren für Elektromobilität. Es sind noch Fortschritte nötig, um die Elektromobilität am Markt durchzusetzen. Bei den stationären Speichersystemen ist die Wirtschaftlichkeit ausschlaggebend, eng gefolgt von Lebensdauer und Sicherheit des Systems. Fazit: Die Batterie ist die Schlüsselkomponente in einem alternativen, zukünftigen Energiespeichersystem und das Herzstück der Elektromobilität.

111 Technologie-Analyse Batterie Die Batterie Speichermedium für Energien Lithium-Ionen-Batterie (LIB) gelten als besonderes attraktive Kandidaten bei Elektromobilitätskonzepten und stationären Anlagen. Die gesamte Wertschöpfungskette der Batterie umfasst die Forschungsaktivitäten von Materialforschung und Elektrochemie, Aspekten der Rohstoffverfügbarkeit und des Recyclings über das Batteriemanagement bis hin zur Systemintegration % der Wertschöpfung wird durch die Zellen bestimmt. Die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Kosten der LIB hängen wesentlich vom Batteriematerial ab. Das Rennen um Marktanteile für mobile Hochleistungsbatterieanwendungen auf Basis der Li-Ionen Technologie ist am Anfang. Rein deutsche Zellhersteller spielen im Bereich der Hochleistungszellen für Hybrid-Anwendungen aktuell keine Rolle.

112 Technologie-Analyse Batterie Entwicklung des Weltmarktes Der Anteil von Lithium-Ionen-Batterie auf dem Weltmarkt ist stark gewachsen und ein weiterer Anstieg wird prognostiziert. Quelle: Industrieexperten; Roland Berger-Analyse

113 Technologie-Analyse Batterie Globale Herausforderungen der Lithium-Ionen-Batterie: Vor der breiten Markteinführung mit serienmäßiger Massenproduktion sind Herausforderungen zu bewältigen. Die Batterien müssen noch hinsichtlich Kosten, Energiedichte, Gewicht, zyklischer und kalendarischer Lebensdauer, Produktions-Know-how sowie Sicherheit und Umwelt-verträglichkeit verbessert werden. Recycling Sicherheit Batterie Energiedichte Kosten Leistungsdichte Lebensdauer

114 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Energie-/Leistungsdichte Batterie Leistungsdichte Energiedichte Themen der Energie- und Leistungsdichte Stand der Materialforschung Materialien & Zellkomponenten Kathodenmaterialien Anodenmaterialien Elektrolyte Elektrolyt-Additive Post-Lithium-Ionen-Technologie

115 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Energie-/Leistungsdichte Stand der Materialforschung Die mit den gegenwärtig verfügbaren Materialien erreichbaren Energiedichten in Batterien der Generation I und II und die damit verbundenen Limitierungen bei der Reichweite stellen ein Hindernis für eine hochgradige Kommerzialisierung von (reinen) Elektrofahrzeugen dar. Die Aktivmaterialien für die Weiterentwicklung von Li-Ionen-Batterien der II. und III. Generation sind heute bereits in der Vorentwicklung und werden in den nächsten Jahren bei positiver Entwicklung zum Einsatz kommen. Neue Hochvoltkathoden-Materialien im Bereich von 5V bei gleichzeitig höheren Betriebs-Temperaturen stellen einen ersten Schritt zur Darstellung höherer Energiedichten dar. Hierfür sind stabile Elektrolyte und Separatoren zu entwickeln. Primäre Ziele in dieser Phase sind die Erhöhung der Lebensdauer und Sicherheit, die Senkung der Kosten sowie eine Erhöhung der Energiedichte der eingesetzten Materialien.

116 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Energie-/Leistungsdichte Materialien & Zellkomponenten Die Herausforderungen zur Erhöhung der Energiedichte und/oder Leistungsdichte in Batterien liegen in Materialforschung und -elektrochemie Eine hohe Energiedichte erlaubt lange Reichweiten, eine hohe Leistungsdichte dagegen eine schnelle Leistungsabgabe. Derzeit sind keine Batterien verfügbar, die beiden Eigenschaften in gleich hohem Maße aufweisen. Für diese Batterie-Eigenschaften sind Materialien und Zellkomponenten zuständig wie Kathoden, Anoden, Elektrolyte, Additive, Separatoren, Binder... Der größte Teil des Know-hows steckt in den Hauptbestandteilen Anode und Kathode, Separator und Elektrolyt. Zur Zielerreichung konventioneller Reichweiten ist eine langfristige Grundlagenforschung notwendig - Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterietechnologie - neuartige Batterietypen

117 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Energie-/Leistungsdichte Kathodenmaterialien Die aktuell eingesetzte Kathodentechnologie (Marktanteil > 50 %) basiert auf LCO. -guten Energiedichten ca. 160 Wh/kg -hohe Kostenseite und schlechte Sicherheit Mangan-Spinelle (LMO, 130 Wh/kg): -besser Sicherheit und Kosten - unzureichende thermische Stabilität NMC-Materialien (ca. 175 Wh/kg) und LFP (LFP, ca. 130 Wh/kg). - beste Key-Performance-Parameter Der Entwicklungstrend geht auch in den nächsten Jahren weiter in Richtung Hochvolt-Materialien, insbesondere Spinelle und Phosphate. Mittelfristig sind Entwicklungen bei Sulfiden zu erwarten. Die Untersuchung weiterer Materialklassen verläuft zeitlich parallel. Quelle: Nationale Plattform Elektromobilität (NPE), Zwischenbericht der AG 5 Materialien und Recycling

118 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Energie-/Leistungsdichte Anodenmaterialien Heutiges Anodenmaterial in der Li-Ionen-Batterie ist Graphit. Für neue Anwendungen mit höheren Leistungsdichten sowie verbesserter Sicherheit rücken zunehmend amorphe Kohlenstoffe (Hard Carbons und Soft Carbons) in den Blickpunkt des Interesses. In den kommenden Jahren dürften modifizierte, z. B. nanostrukturierte Graphite, Si- oder Sn-Legierungen sowie Li- Titanate(LTO) als Anodenmaterialien die aktuell verfügbaren Zelltypen verbessern Steigerung der Lithiumspeicherkapazität. Li-Titanatezusammen mit Hochvoltkathoden ermöglichen voraussichtlich in den nächsten Jahren erste kommerzielle Hochvoltzellen. Graphit-Metallkomposite, nicht Si-basierte Legierungen sowie Li-Metallanoden dürften in der Zukunft zu Innovationen führen.

119 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Energie-/Leistungsdichte Elektrolyte Für den Einsatz von Hochvoltsystemen der Generation III mit höheren Zellspannungen von bis zu 5V werden zersetzungsstabile Elektrolyte benötigt. 5V-Elektrolyte werden als mittelfristige Entwicklung eingeschätzt und korrelieren mit der Entwicklung der 5V-Zellen. Die kurzfristigen Erwartungen ruhen insbesondere auf LiPF 6 -freien Elektrolyten sowie auf Gel-Polymer- Elektrolyten. Innovative Elektrolyte sind auch die Basis für Batterien der IV. Generation. Darüber hinaus wird die Erhöhung der Betriebssicherheit durch den Einsatz von nicht brennbaren Elektrolyten angestrebt. Feste Elektrolyte wie z. B. Li 1.3 Ti 1.7 Al 0.3 (PO 4 ) 3 weisen im allgemeinen eine zu geringe Leitfähigkeit für Li- Ionen auf - aber hohe Sicherheitsaspekte. Aktuelle Ansätze sind im Bereich der ionischen Flüssigkeiten (ILs) zu finden, die jedoch im gegenwärtigen Entwicklungszustand für eine breite mobile Anwendung zu kostspielig sind. Quelle: Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) Zwischenbericht der AG 5 Materialien und Recycling GGEMO 2012 und Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030, Fraunhofer ISI, 2010

120 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Energie-/Leistungsdichte Elektrolyt-Additive Additive können das Eigenschaftsprofil (u. a. Lebensdauer, elektrische Leistung, Hochtemperaturstabilität, Sicherheitsaspekte) von Lithium-Ionen-Zellen gezielt verbessern. Die mit Abstand wichtigste Kategorie von Additiven stellen die sog. Deckschichtbildner (SEI) dar, die in Generation II/III-Zellen eine Schicht auf der Anode bilden und den direkten Kontakt mit dem Elektrolyten unterbinden, um so das wirksame Potenzialfenster für den Elektrolyten einzuschränken. Bereits die Generation II stellt hohe Anforderungen an die Auswahl geeigneter Elektrolyte und Additive, da sich die verschiedenen als Anoden-Aktivmaterial verwendeten Graphite meist sehr unterschiedlich und unvorhersehbar gegenüber den verschiedenen Additiven verhalten, obwohl sie ähnliche elektrochemische und physikalische Eigenschaften aufweisen.

121 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Energie-/Leistungsdichte Post-Lithium-Ionen-Technologie Mit Batterien der IV. Generation auf Basis von Post-Lithium-Ionen-Technologien werden im Vergleich zur Generation II und III deutlich höhere Energiedichten ( Wh/kg) und Absenkung der Kosten erwartet. Die zur IV. Generation zählenden Systeme wie z. B. Lithium-Luft, Lithium-Schwefel, Zink-Luft, sind als Primärzellen schon seit langem bekannt, bisher aber bis auf erste Prototypen bei Lithium-Schwefel nicht in sekundären Systemen realisiert worden. Dies liegt an noch zu lösenden, grundlegenden stofflichen und systemseitigen Herausforderungen (bei Li vornehmlich die Ausbildung von Dendriten und dem damit verbundenen schnellen Versagen der Batterie). Projektbeispiele in NRW: Münster Electrochemical Energy Technology FKZ/Wettbewerb: EM 1005/ElektroMobil.NRW 2009 Neuartige kostengünstige mikroporöse Separatorfolienfür Lithium Batterien zur Verbesserung der Sicherheit bei Anwendung in Elektrofahrzeugen FKZ/Wettbewerb: EM 1016/ElektroMobil.NRW 2009 MEET Hi-END -Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte, Förderkennzeichen: 03X4634A, Fördergeber: BMBF Quelle: Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) Zwischenbericht der AG 5 Materialien und Recycling GGEMO 2012

122 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Kosten Voraussetzungen zur Senkung der Batteriekosten: Batterie Kosten Reduktion der Materialkosten Entwicklung, Aufbau und Optimierung von Pilot- Anlagen über die gesamte Prozesskette (Aktivmaterialien / Elektroden / Zellen / Batteriesysteme) Verbesserung bzw. Optimierung der Produktionsund Prozesstechnologie z. B. Stückzahlerhöhung Reduktion der Qualitätskosten Intensive Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern und Ingenieuren

123 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Sicherheit Sicherheit Aufgrund des Umfangs der gespeicherten Energie und brennbaren Materialien müssen Zellen und Batterien für den Einsatz in Elektrofahrzeugen sehr viel weitergehenden Sicherheitsanforderungen genügen, als in konventionellen Fahrzeugen. Kurzschlüsse, Überladung, hohe Wärmeeinwirkungen sowie die Gefahr von Kollisionen könnten die Batterie beschädigen. Batterie Wichtige Ansatzpunkte für verbesserte Sicherheit: - Materialen / Zellkomponenten - Zelldesign und fertigung - Batteriesystem und Transport -Tiefgehendes Verständnis der Zellchemie - Modellierung und Simulation der Fehlmechanismen -Erprobungskonzepte für Zelle auf Basis von Alterungsmechanismen - Konzepte zur Vermeidung exothermischer Ereignisse auf Zellund Batterieebene

124 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Lebensdauer Batterie Lebensdauer Die Lithium-Ionen-Großzellen sollten mindestens 2500 Vollladezyklen und eine dem Auto angemessene kalendarische Lebensdauer aufweisen, die heutzutage auf eine Betriebszeit von etwa 10 Jahren ausgelegt wird. Ein Schwerpunkt der Batterieforschung und -Entwicklung ist die Analyse und Modellierung der Alterungsprozesse in der Zelle und Batteriesysteme. Z. B. Verfahren zur Beschleunigung von Alterungstests von Batterien. Das Wissen darum erlaubt es, nicht nur die Lebensdauer von Batteriezellen anhand der Elektrochemie der Materialien vorauszusagen. Es können auch Materialmodifikationen vorgeschlagen werden, die die Lebensdauer verlängern. Darüber hinaus spielt die Sicherheit der Batterie eine wichtige Rolle, die von der Elektrochemie der gewählten Materialkombination bestimmt wird.

125 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Lebensdauer und Sicherheit Batteriesystem Wichtige Ansatzpunkte für verbesserte Sicherheit und auf die langfristige Performance des gesamten Systems: Batterie Sicherheit Lebensdauer Entwicklung von sicheren Gesamtsystemen: Batteriesystemdesign und Batteriesystemfertigung: - Verbindungstechnick, Kühlsystem, Leistungselektronik, Batteriegehäuse - innovative Batterie-Management Systeme (BMS) - Aufbau optimierter Batteriepacks: thermische und elektrische Aspekte, Gehäuse, Bauform, - Qualitätskontrolle bei Fertigung Batteriedaten-Erfassung und -Analyse Systemsimulation: thermisch und elektrisch Entwicklung physikalisch-chemischer Modelle zur Alterung von Batterien

126 Technologie-Analyse Batterie Herausforderung: Recycling Verfahren zum Recycling für Lithium-Ionen-Batterien für Fahrzeuge befinden sich derzeit international noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Recycling Hohe Bedeutung für Batteriehersteller: Recyclingkonzepte sorgen für Sicherheit bei der Rücknahme und Verwertung. Dazu gewinnen die Effizienz-und Umweltstandards in den nächsten Jahren weltweit an Bedeutung. Auch die Rohstoffpreisschwankungen werden abgedeckt. Batterie Eine frühzeitige Entwicklung effektiver Recyclingverfahren mit hohen Rückgewinnungsquoten sowie Einsatz der recyclingfähigen Materialien in der Batterie-Technologie ist von strategischer Bedeutung für die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Automobilund Zulieferindustrie. Die Zweitverwendung von Hochvolt-Akkus, auch "Second Life Batteries" genannt, ist ein wichtiger Aspekt der Nachhaltigkeit. Das hohe Potenzial der Hochvoltspeicher für ein "zweites Leben" als stationäre Energiereserve ist bereits mit Pilotprojekten in Deutschland (BMW und der Energiekonzern Vattenfall) bestätigt.

127 Technologie-Analyse Batterie Projektbeispiele aus NRW Sicherheit - SafeBatt- Aktive und passive Maßnahmen für eigensichere Lithium-Ionen-Batterien Kosten - Grundlegende Entwicklung automatischer Anlagen zur Herstellung leistungsfähiger Batterien aus großen Lithium-Ionen-Einzelzellen - BOmobil, Entwicklung und Bau eines serientauglichen Elektrokleintransporters - ProLiBat Gestaltung einer durchgängigen Produktionsstruktur für die Fertigung von Li-Ion- Batteriezellen Lebensdauer - BatMan: Batterie-Lebenszyklus- und Sicherheits- Management-System Recycling - LithoRec II - Recycling von Lithium-Ionen-Batterien

128 Technologie-Analyse Batterie Zusammenfassung Analyse der Batterietechnologien in Deutschland zeigt unzureichende Entwicklung in der - Prozesstechnologien für Zellen- und Batteriefertigung - Grundlagen der Batteriesicherheit - Erprobungskonzepte - Modellierung und Simulation Zur Erlangung der Technologieführerschaft bei Batterien und Zellen ist ein zügiger Aufbau von Kompetenzen in zwei Handlungsfeldern erforderlich: - tiefgehendes Verständnis der Mechanismen entlang der gesamten Wirkkette Batterie - Industrialisierung von Zell- und Batterietechnologien

129 Technologie-Analyse Batterie Forschungsaktivitäten in der Batterietechnologie F&E-Aktivitäten in NRW Sicherheit LIB Stationäre Speicher Redox Flow Next Generation Zn-Luft Aktivitäten Li- Polymer Zellfertigung Zelldesign Kostenreduktion Hochvoltsysteme Aktivitäten SuperCaps. Zelltests Second life Recycling Zellkomponenten Zeit Mehr Aktivität Gut ausgestellt

130 NRW Handlungsfelder Batterie Zusammenfassung Bedarf Forschung & Entwicklung Materialentwicklung & Zelltechnologie neuartige Batteriekonzepte & alternative Energiespeicher Optimierung der Sicherheitsaspekte Standardisierung der Testmethodik Produktionsforschung Batterie-Systemtechnik und -Recycling Batteriekosten Material- und Zell-Optimierung sowie Weiterentwicklung bestehender LIB Systeme explorative Forschung für neue Batterietechnologien Optimierung der Sicherheitskonzepten in der Zell-/Batteriechemie, Fertigung und Batterie-systemen Intensivierung der Zellherstellungsprozessentwicklung Verbesserung bzw. Optimierung der Produktions- und Prozesstechnologie Optimale Batteriesystemtechnik - von der einzelnen Zelle zu Batteriesystemen Verbesserung bzw. Optimierung der Recyclingsysteme Wertschöpfung/ Industrie Standardisierung des Alterungs-/Lebensdauertests sowie Analytik Optimierung und der Prozesstechnologie für Massenfertigung (Pilotanlagen, Automatisierung...) Industrialisierung von Zell- und Batterietechnologien Optimierung und Umsetzung von Recyclingsystemen

131 Agenda Methodische Vorgehensweise Bestandsaufnahme Masterplan Elektromobilität NRW (Stand 2009) Umfeld-Analyse Elektromobilität Technologie-Analyse Elektromobilität Batterie Fahrzeugtechnik Infrastruktur & Netze Strategieableitung und Handlungsempfehlungen

132 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Ausgangslage Megatrends Weltweit sind gesellschaftliche Entwicklungen zu beobachten, die sowohl eine neue Art der Mobilität als auch Lösungen für Umweltverschmutzung und Ressourcensicherheit erfordern. Emissionen Urbanisierung Energie-Sicherheit Treiber Steigende Zahlungen für erhöhte CO₂- Ausstöße und die zunehmende Akzeptanz und Nachfrage nach alternativer Mobilität fördern die Entwicklung neuer Mobilitätskonzepte Gesetzgebung Kunde Markt Elektrifizierte Fahrzeugkonzepte tragen zur Lösung der gesellschaftlichen Herausforderungen bei.

133 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Herausforderungen an die Fahrzeugtechnik Die Elektromobilität ermöglicht und erfordert alternative Lösungen für die gesamte Fahrzeugtechnik. Neue Komponenten und Funktionen müssen entwickelt und integriert werden, andere werden kleiner oder entfallen vollständig. Fahrzeugintegration Grundsätzlich werden an die Elektromobilität in der Anwendung die gleichen Anforderungen wie an konventionelle Fahrzeuge gestellt. Wichtigste Fragen für den Nutzer betreffen folgerichtig Reichweite und Anschaffungs- sowie Betriebskosten. EMV Fahrzeugtechnik Akustik Zentrale Entwicklungsthemen sind daher die weitere Optimierung der Antriebstechnologieund die Fahrzeug-Integration. Aufgrund zusätzlicher Gewichte durch die Batterie, insbesondere für Fahrzeuge mit Range Extender, haben die Gewichtsoptimierung und damit der Leichtbau sowie neue Materialien eine hohe Bedeutung. Antriebstechnologie Leichtbau Querschnittsthemen wie EMV und Akustik tragen den neuen Komponenten Rechnung. Um Kosten und Komplexität in Entwicklung und Produktion zu verringern hat die Modularitätder Komponenten und Systeme eine hohen Stellenwert. Standardisierungund Modularisierung

134 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Herausforderung: Antrieb Fahrzeugtechnik Antrieb Der Fokus Antriebstechnologie umfasst Themen wie Elektromotoren, leistungselektronische Komponenten, Steuergeräte, Hoch-Volt-Bauteile, Getriebe sowie diverse elektrische Nebenaggregate, das Ladegerät, das Kühlsystem und mechanische Bauteilen, die untereinander und mit dem Rest des Fahrzeugs durch komplexe Schnittstellen verbunden sind. Wichtige Ziele müssen sein, die Kosten für das Gesamtsystem zu senken, die Leistungsdichte und den Wirkungsgrad zu erhöhen und Sicherheit, Zuverlässigkeit und Qualität des Systems auf hohem Niveau zu gewährleisten. Themencluster: -Energie-& Thermomanagement -Elektrischer Antriebsstrang -Produktion

135 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Herausforderung: Antrieb Themencluster: - Energie-& Thermomanagement Ein ganzheitliches Energiemanagement umfasst die Integration aller Energieläufe und Temperaturniveaus, auch die Betrachtung von Nebenaggregaten. - Elektrischer Antriebsstrang Die Elektrifizierungsgrade der Antriebssysteme variieren stark. Voll-elektrischer Antrieb, Hybride mit Verbrenner und E-Maschine oder Range-Extender-Varianten werden realisiert. Hier bedarf es Forschung & Entwicklung alternativer Topologien, neuer E-Motorenkonzepte, optimal angepasster Getriebetechnologie und Mehrgangkonzepten etc. - Produktion Um die notwenige Kostensenkung der neuen Komponenten und Systeme zu schaffen, müssen Skaleneffekte durch Stückzahlerhöhung das Ziel sein. Die ist nur über die Entwicklung von Großserienbaukästen und neuer und angepasster Produktionssysteme zu erreichen.

136 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Herausforderung: Antrieb SWOT NRW Stärken: Hohe Dichte an OEM-Zulieferern und Forschungseinrichtungen Breite Basis innovativer Mittelstandsfirmen Entwicklungs-und Fertigungsnetzwerke (industrielle Gemeinschaftsforschung) Kultur der Zusammenarbeit OEM Zulieferer Universitäten Hohes Engagement vieler NRW-Akteure in bereits laufenden Forschungsprojekten Chancen: Technologieführerschaft in neuen Gebieten ist offen Hohes Engagement in Standardisierungsvorgängen durch NRW-Zulieferer (z.b. Fa. Mennekes) Ausbildung Rohstoffrecycling Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen für vorwettbewerbliche Entwicklung intensivieren Nutzung bestehender Instrumente zur Förderung und Zusammenarbeit Schwächen: kein in NRW ansässiger OEM keine Technologieführerschaft E-Antrieb für Fahrzeuge Defensivposition (Aufholjagd im globalen Kontext) Neigung zum Over-Engineering hohe Fertigungskosten am Standort mangelnde Standardisierung Risiken: Dominanz der Schaufenster -Bundesländer Forschung und Entwicklung stark dominiert von nicht in NRW ansässigen OEM internationale Wettbewerber sind schneller am Markt Langsamkeit durch Variantenvielfalt geringe Stückzahlen in der Markteinführungsphase Kannibalisierungder Verbrennungsmotorprodukte und Entwicklungsressourcen Quelle: Erweiterung in Anlehnung an SWOT NPE, Zwischenbericht Nov 2010

137 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Technologie-Roadmap Antrieb Gesamtfahrzeug Energie-und Thermomanagement funktionaler Sicherheit gesamt Antrieb und E- Maschine Klimatisierung Komponenten und Innenraum Integration der Energieläufe und Temperaturniveaus Vernetztes Energiemanagement(car2x) Entwicklung und Optimierung Großstückzahlen-Produktion Komponenten-Integration Fahrzeugstruktur Komponente / System Alternative Antriebstopologien neue E-Motoren Konzepte (bedarfsbezogen) Temperierungskonzepte Batterie Optimierung der Hybridisierung Optimierung Nebenveraucher / Nebenaggregate Batteriemanagement angepasste Getriebetechnologie, Mehrgangkonzepte Optimierung Ladevorgänge Aktives Energiebalancingim Batteriemanagement Optimierung Brennstoffzelle Entwicklung Großserienbaukästen Netz-Integration Material alternative Magnete Recycling kurzfristig mittelfristig langfristig

138 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Antriebstechnologie - Energie- und Thermomanagement - Klimatisierung Komponenten und Innenraum - Integration der Energieläufe und Temperaturniveaus verschiedener Komponenten wie Getriebe, Motor, Batterie Im Unterschied zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor hängt die Reichweite von Elektro-und Hybridfahrzeugen stark von der Außentemperatur ab. Kühlprozesse im Sommer oder Heizvorgänge bei Minusgraden im Winter beides kostet Energie und somit automatisch Reichweite: - Minimierung des elektrischen Energiebedarf für die Fahrzeugklimatisierung im Innenraum (zum Beispiel über Einsatz von Kältemitteln, Verglasung des Fahrgastraums, Nutzung der Karosserieoberfläche) - Untersuchung der optimalen Temperierung der Komponenten des Antriebs, Batterie und Getriebe und energetische Nutzung von Temperatur-Unterschieden - thermischen Anforderungen von Hochvoltbatterien in elektrischen Antriebssträngen - Verringerung ungewollter Temperaturverlusten (Wärmebrücken) - Benchmarking von Thermomanagement-Maßnahmen - Simulation und Modellierung von thermodynamischen Fahrzeuganwendungen.

139 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Antriebstechnologie Funktionale Sicherheit Sicherheit istdas NichtvorhandenseinunangemessenerRisiken. FunktionaleSicherheit ist der korrekten Betrieb eines Systems. Die Schwierigkeitliegt darin, alle potenziellen Gefahren und Risiken im verteilten System vorab richtig einzuschätzen und geeignete MaßnahmenzurRisiko-Minimierungumzusetzen. Die Herausforderung besteht in der steigenden Vernetzung und Komplexität der Systeme sowie der Interaktion der Systeme untereinander. Dazu sind zunächst potenzielle Gefahren zu identifizieren und deren Risiko nach drei Kriterien zu bewerten: - Schweregrad des Fehlers - Häufigkeit der Fahrsituation, in der der Fehler auftreten kann - Beherrschbarkeit durch den Fahrer, wenn der Fehler auftritt Beispiele: - Ansteuerung eines oder mehrerer Motoren - Beschleunigung oder Verzögerung durch elektronischeansteuerungdes Elektromotorszumeist ohne Kupplung - wechselseitiger Beeinflussung und Interaktion der Einzelsysteme - Management von Antrieb, Leistungselektronik und Batterie - Software-Sicherheit Lösungsansätze: - modular aufgebaute Bordelektronik, (Wiederverwendbarkeit, Austausch, Integration) - Abstimmung der Schnittstellen der Komponenten und ihrer Kommunikation untereinander - Interaktion der Komponenten und das Zustandsmanagement - Verifikation der Funktionalität des Steuerungskonzeptes

140 Technologie-Analyse Fahrzeugtechnik Antriebstechnologie Alternative Antriebstopologien, Hybridisierung Die Integration elektrischer Maschinen in den Antriebsstrang von Hybrid-und Elektrofahrzeugen eröffnet neue Gestaltungsmöglichkeiten. Die konventionelle Antriebstopologie aus Zentralmotor, Schaltgetriebe und Differenzialgetriebe ist nicht mehr zwingend, durch die spezifischen Eigenschaften der elektrischen Maschine ergeben sich neue Gestaltungsmöglichkeiten und -Potenziale. Quelle: ZF Friedrichshafen AG