Zukunftsszenarien der Elektromobilität

Transkript

1 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 1/ Symposium Energieinnovationen Alte Ziele Neue Wege 10. bis 12. Februar 2010, Graz Zukunftsszenarien der Elektromobilität Univ.-Prof. Dr. Günther Brauner TU Wien

2 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 2/35 World Peak Oil 2008? World peak 2008 Middle east peak 2011 Produktivity Gb/Yr

3 Ölpreise seit 1960 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 3/35

4 Fossile Energieträger Monopol- bzw. Oligopolbildung Starke Zunahme des Bedarfs in China, Indien Geringe Abnahme des Ölbedarfs in Industrieländern (anlegbarer) Preis entsteht überwiegend ohne Wettbewerb Strategien zur Absicherung der fossilen Energieträger Nabucco (OMV mit EU-Partnern) LNG (mit EU-Partnern) Speicherung (Baumgarten) eigene Exploration (RAG OMV) Beteiligung an Kohlekraftwerken in DE, PL, CZ Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 4/35

5 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 5/35 Fossiler Energiebedarf in AT [Statistik Austria] fossiler Endenergiebedarf nach Sektoren Dienstl.; 10,4% Verkehr; 29,9% Landw.; 2,9% Haushalt; 30,3% Prod. Bereich; 26,4% Anteile an Mineralölprodukten Dienstl.; 3,1% Landw.; 4,0% Prod. Bereich; 9,9% Verkehr; 63,5% Haushalt; 19,5% Ölbedarf: Verkehr besonders abhängig

6 GHG-Emissions in EU-27 (1990=100%) Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 6/35

7 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 7/35 Energie-Vision: point of return zur nachhaltigen Energieversorgung durch Effizienz und Energiesparen erreichen Energie point of no return Bedarf alt renewable potential fossil point of return nachhaltige Mobilität erneuerbar Effizienz-Initiative Bedarf neu Nachaltigkeits-Initiative Zeit

8 Mögliche Energiestrategie im Bereich der Mobilität Minderung des Elektrizitätsbedarfs durch Effizienzsteigerung und Energieeinsparung um 10 % bis 2030 Einführung der Elektromobilität mit einem hohen Anteil von über 50 % bis 2030 Dies führt zu einer Minderung des Ölbedarfs und der aus dem Verkehr stammenden Emissionen um 50 % bis 2030! Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 8/35

9 Vision: Mobilität Megacities der Zukunft Spezifischer Energiebedarf für Mobilität Nahverkehr im suburbanen Bereich Fernverkehr Nachhaltige Mobilität Ladelogistik und E-Tankstellen Nahverkehr E-Vehicle Fernverkehr E-Vehicle Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 9/35

10 Entwicklung der Welt-Siedlungsstrukturen Population in Millions urban rural Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 10/35

11 Mega Cities 2007 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 11/35 Inhabitants in Mio Tokyo-Yokohama Mexiko-Stadt New York Seoul Bombay Sao Paulo Manila Jakarta Delhi Los Angeles Shangai Kairo Kalkutta Moskau London Paris Berlin Wien

12 Los Angeles down town Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 12/35

13 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 13/35

14 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 14/35 Vergleich mit ÖPNV Verkehrsaufkommen Strasse je Fahrspur bei 20 km/h und 10 m Abstand Fahrzeuge (Personen) je Stunde: P/h U-Bahn (70% Auslastung, 2 min-takt): P/h eine U-Bahnlinie entspricht 6 Fahrspuren (in einer Richtung) Straßenbahn, Bus P/h eine Straßenbahnlinie entspricht 1 Fahrspur Vollständiger Ersatz des ÖPNV in Wien erfordert etwa 80 Fahrspuren im Zubringerverkehr!

15 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 15/35 Kategorien des Verkehrs Fernverkehr Zentrum suburban Urbaner Nahverkehr

16 Mobilität der Zukunft Zentren der Megacities Fußgänger U-Bahn, Straßenbahn, Bus Kleine Elektrofahrzeuge (Fahr-Genehmigung) Suburbaner Bereich der Megacities und Bundesländer Kleines E-Fahrzeug oder konventionelles Auto Bus, Schnellbahn, U-Bahn Fernverkehr konventionelles oder Hybrid-Fahrzeug Elektrofahrzeug (Batterie-Austausch, Schnellladung) Hochgeschwindigkeits-Bahn Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 16/35

17 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 17/35 Änderung des Mobilitätsverhaltens in Österreich 1971 bis 2001 [ÖSTAT] 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% walking bicycle car, motorbike train tram, subway bus

18 Typische Mobilitätsprofile im Individualverkehr 120 Gegenüberstellung Fahrtenverteilung und Fahrleistungsverteilung 100 Jahresverteilungsfunktion des Individualverkehrs Anteil in % kumulierte Fahrtenzahl kumulierte Fahrleistungen Fahrtlängen Quelle: Leitinger, EAEW 18 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 18/35

19 Pininfarina Honda Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 19/35 Nissan: Nuovo E-smart

20 AT-Marktdurchdringung der E-Mobilität (100% = 500 Fahrz./1000 EW) 100% 80% 45% Optimalszenario ,2 Mio. E-Mobile 1 Mio. Hybrid 60% 40% 100% 91% VKM E-Hybrid E-Mobil 20% 0% 100% 80% Realszenario ,4 Mio. E-Mobile 0,5 Mio. Hybrid 60% 40% 100% 94% 78% VKM E-Hybrid E-Mobil 20% 0% Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 20/35

21 Energie Effizienz von Antrieben (tank / battery to wheel) Motor Antriebseffizienz Mittlere Effizienz (European drive cycle) Benzinmotor % 15 % Dieselmotor % 20 % Elektrischer Antrieb % 50 % Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 21/35

22 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 22/35 Verkehrsträger Flugzeug A Energieeffizienz: Tank to Wheel Energie- Bedarf kwh/100 km Sitzplätze Mittlere Auslastung % Energie je Passagier kwh / 100 km Energie je Passagier Liter * / 100 km ,7 ICE 200 km/h ,0 Regionalbahn ,0 U-Bahn ,7 Bus ,0 Pkw fossil ,2 Hybrid-Auto ,8 Elektrofahrzeug ,7 * ) 1 Liter Benzinäquivalent = 8,9 kwh

23 Comparison. Diesel-car and E-vehicle (supplied with electricity from CC-power station). η(cc) = 60%, η(grid) = 95%, η(charging) = 80%. η(total) = 45%, g CO2 / km 90 kwh/100km Diesel Diesel Diesel CNG 600 E-10kW E-15kW Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 23/35

24 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 24/35 Prognose des Ausbaus der Windenergie in EU-27 Wind Power in EU-27 in GW EWEA-2006 EU-2006 IEA

25 5MW, 2400h/a Fahrzeuge ( km/a 15 kwh/100 km) 180 m Windenergie 2MW, 2.000h/a E-Fahrzeuge ( km/a 15 kwh/100 km) TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Institut Energiewirtschaft für Elektrische Anlagen Brauner und Energiewirtschaft 25/35

26 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 26/35 Entwicklung der Welt-Photovoltaik 2008: Installierte Kapazität 10 GW, Fertigungskapazität 12 GW/a Welt-PV-Installation in MW Sillizium CIS

27 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 27/35 Wachstumsraten von Wind und PV in D Erneuerbare Energien in Deutschland jährlicher Zubau in MW Wind Photovoltaik

28 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 28/35 Kaprun: Limberg II Pumpspeicher Volumina 2 x 80 Mio. m 3 äqiv. zu MWh Pump-Turbine 2x240MW Speicherinhalt entspricht 3,1 Mio. E-Mobilen, Batterien mit je 24 kwh

29 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 29/35 Tendenzen bei den Pumpspeichern: Vom Jahresspeicher zum Wochenspeicher Volumen-Einsatzstunden Kaprun OS 112 MW Kaprun OS + Limberg II 592 MW Limberg II 480 MW Pump-Leistung in MW

30 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 30/35 Energiebereitstellung für die E-Mobilität: km/a AT: 500 E-Mobile je 1000 Einwohner. 15 % des Strombedarfs Quelle Wirkungsgrad Volllaststunden pro Jahr Installierte Leistung je Elektromobil Bemerkung Photovoltaik % 900 2,5 kw m 2 PV je E-Mobil Wind % ,0 kw 2 MW Wind für E-Mobile Wasser (Freudenau) % ,5 kw 170 MW Wasserkraft für E-M. GuD- Kraftwerk % ,25 kw 350 MW- Anlage für 1,35 Mio. E-M.

31 Modellregion Vorarlberg: VLOTTE (FFG 2009) 100 Elektrofahrzeuge bis Ende 2009 durch VKW Pannenhilfe durch ÖAMTC Forschungs-Kooperationspartner: TU Wien Umfassendes Fahrzeug und Lademonitoring Szenarien für die Ladelogistik Energiewirtschaftliche Analyse Vorarlberg neben London und Paris derzeit bedeutendste Modellregion der Welt Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 31/35

32 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 32/35 Bedarf an Ladesäulen bei Schnellladung heute 2800 Tankstellen in Österreich Ladezeit 5 min., Aufenthaltszeit an Tankstelle 10 min. number ofl e-charging connetions per charging station % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% e-car penetration, 5 min. charging time

33 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 33/35 Bedarf an Ladesäulen bei 1-h-Ladung heute 2800 Tankstellen in Österreich Ladezeit 55 min., Aufenthaltszeit 60 min. number of e-charging connections per charging station 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% e-carl penetration, 60 min. charging time

34 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 34/35 Methoden zur Batterieladung Laden zu Hause Vorteil: keine öffentliche Ladesäulen erforderlich Nachteil: Netzüberlastung am Abend Laden zu Hause mit Ladungsmanagement Vorteil: Netzfreundlich, keine Überlastung Nachteil: Ladung vorwiegend über Nacht. Laden beim Parken Vorteil: solare Energie möglich, Reduktion der Abendspitze bei Laden. Nachteil: öffentliche Ladesysteme und elektronische Zugangsberechtigung erforderlich.

35 Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Brauner 35/35 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! TU Wien Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Gusshausstrasse 25/373 A-1040 Wien Tel: (01) , Fax: (01)