Mit Energie in eine mobile Zukunft

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1 Mit Energie in eine mobile Zukunft Innovative Infrastrukturen für die Elektromobilität von morgen Answers for energy.

2 Sauber, leise und effizient die Mobilität von morgen Demografischer Wandel, fortschreitende Urbanisierung und Industrialisierung: Die Gründe für den steigenden Energiebedarf der Welt sind vielfältig und letztlich eine Folge der Entwicklung. Andererseits zwingen Rohstoffknappheit, Klimaerwärmung und deren Konsequenzen uns nachhaltige und ganzheitliche Lösungen zu suchen, um unsere natürlichen Lebensgrundlagen zu erhalten. Ganzheitlich und nachhaltig Eine solche Lösung schließt zum Beispiel eine Neubetrachtung der Mobilität unter dem Aspekt minimierter CO 2 -Emissionen ein. Als integrierter Technologiekonzern und Pionier in der Elektrotechnik seit über 160 Jahren kann Siemens wie kein zweites Unternehmen die Voraussetzungen für innovative und ganzheitliche Lösungen einer weltweiten Elektromobilität schaffen. Saubere Lösung: elektrische Energie Elektrische Energie lässt sich in einem nachhaltigen Energiemix erzeugen. Darüber hinaus bietet sie einen weiteren großen Vorteil: Sie ist nahezu überall verfügbar und ermöglicht damit den Aufbau einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur. So werden Ladesäulen in absehbarer Zeit ein fester Bestandteil des modernen Stadtbilds sein und das Laden überall dort erlauben, wo die Fahrzeuge gerade geparkt werden zum Beispiel zu Hause, während des Einkaufs, vor dem Restaurant oder im Parkhaus. 2 3

3 Sichere und intelligente Stromversorgung für die Mobilität von morgen Experten prognostizieren weltweit bis zu 19 Millionen Elektrofahrzeuge bis zum Jahr 2020 in Deutschland sollen es zwischen zwei und vier Millionen sein. Um diese Fahrzeuge mit Strom zu versorgen, müssen eine entsprechende Lade infrastruktur und intelligente Energieversorgungsnetze dahinter stehen: Smart Grids sind die Voraussetzung für saubere Elektromobilität. Neue Herausforderung: die intelligente Infrastruktur Früher reichte es aus, wenn Stromnetze in eine Richtung funktionierten vom Stromerzeuger zum Verbraucher. Heute müssen sie die Versorgungssicherheit vor dem Hintergrund einer stärker dezentral ausgerichteten Energieversorgung gewährleisten, Schwankungen bei der Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen ausgleichen und zugleich helfen, den CO 2 -Ausstoß zu reduzieren. Und es geht darum, die Marktteilnehmer untereinander zu verbinden und ihnen zu ermöglichen, ihren individuellen Strombedarf so kostengünstig wie möglich zu decken. Dazu ist eine Neuausrichtung der Infrastruktur nötig, um neben der elektrischen Energie auch Informationen transportieren zu können. Innovative Kommunikations- und Steuerungstechnik von Siemens ermöglicht schon heute, dass jederzeit umfassende Informationen über Stromangebot und -nachfrage vorliegen und damit alle relevanten Komponenten, Anbieter und Verbraucher im Netz optimal zusammenwirken können. So ebnet Siemens der Elektromobilität mit fortschrittlichen Lösungen für eine intelligente und flexible Infrastruktur den Weg. Elektrofahrzeuge können mehr: Elektromobilität als wichtiger Baustein von Smart Grids Millionen Elektrofahrzeuge werden mit ihren Energiespeichern nicht nur Verbraucher sein, sondern ein wichtiger Teil zukünftiger Smart Grids. Über längere Zeit geparkt und damit am Netz, können Fahrzeuge nachts in Windkraftanlagen erzeugte Stromüberschüsse nutzbar machen zum Fahren oder zur Abdeckung von Spitzenlasten am Tage. Damit tragen die Elektrofahrzeuge zur Stabilisierung der Stromnetze bei und können so helfen, den Anteil erneuerbarer Energien zu steigern. 4 5

4 Systemvorteile aktiv nutzen für die Mobilität von morgen Elektromobilität stellt besondere Anforderungen an das Netz und die Stromanbieter, denn die Autofahrer brauchen die Sicherheit, ihr Fahrzeug überall problemlos aufladen zu können. Gleichzeitig muss die Bezahlung des gelieferten Stroms überall reibungslos funktionieren. Operation Center Die Infrastrukturen innerhalb und außerhalb der Elektrofahrzeuge müssen in einem integrierten Ansatz aufgebaut werden. Kunden- und Partner-Zugang Energieversorger Ladeinfrastruktur Batterie Elektrofahrzeuge Energiefluss Kommunikation Umfassende Leistung aus einer Hand Siemens hat ein umfassendes Portfolio von Produkten und Dienstleistungen für die Elektromobilität von Infra struk tureinrichtungen wie zum Beispiel Ladesäulen bis hin zu Lösungspaketen für den Antrieb und die Steuerung von Elek trofahrzeugen. Neben dem Standard portfolio bietet Siemens auch Gleichstrom ladestationen, Batteriewechseleinrichtungen und die erforderliche Messtechnik sowie Netzplanungsdienstleistungen an. Lösungen für das Energiemanagement regeln dabei unter anderem bidirek tionale Ladevorgänge oder die Verfügbar keit der Ladestationen im Smart Grid. Hinzu kommen zahlreiche Hard- und Softwarelösungen für das System management, wie Energie ver brauchs datenerfassung, die Verarbeitung der Bezahl daten, das Flottenmanagement, eigene Navigationsund Stauservices sowie das Lotsen zur nächsten freien Ladestation. Das Stromtanken der Zukunft In naher Zukunft wird Stromtanken eine Selbstverständlichkeit sein, die einen festen Platz in unserem Alltag einnimmt ohne nennenswerten Aufwand. Ist ein Fahrzeug an einen Ladepunkt angeschlossen, wird es zunächst identifiziert. Es erfolgt eine Überprüfung der Vertragsdaten und die Mitteilung der möglichen Ladeleistung an das Fahrzeug. Nach erfolgter Freigabe beginnt der Lade vorgang. Die Abrechnung kann anschließend vor Ort, zum Beispiel an einem Bezahl terminal oder im Hintergrund über einen Mobilitäts vertrag, erfolgen. Für diese Kommuni kationsauf gaben wird die eigentliche Netzbetriebsebene mit Lade- und Stromverteilungshardware um eine Steuer- und Kommunikationsebene ergänzt. Die nächsten Schritte Ausgehend von Individuallösungen, die sich anfänglich hauptsächlich im Bereich des Ladens zu Hause oder am Arbeitsplatz bewegen, werden sich mit zunehmender Zahl der Fahrzeuge vielfältige Lösungen für das Laden in der Öffentlichkeit oder besondere Flottenlösungen, etwa für Firmenfahrzeuge, etablieren. Dieser Prozess wird durch Elektromobility-Service-Anbieter noch beschleunigt. Hierzu entwickelt Siemens basierend auf Standardprodukten und -services umfassende und spezifische Lösungen, um das volle Potenzial zu erschließen. 6 7

5 Zukunft eingebaut: Produkte für die Elektromobilität Fortschritt mit System: Siemens bietet und entwickelt heute eine Vielzahl von Produkten zu allen Aspekten der Elektromobilität an. Dazu zählen neben individuellen Lösungen für das Laden der Fahrzeugbatterien auch integrierte Softwarelösungen. AC Wall Box von 3 kw / 230 V bis zu 22 kw / 400 V die platzsparende Ladelösung, vielseitig und sicher Mit der Wall Box muss der Fahrer nicht mehr für jeden Ladevorgang eine Tankstelle ansteuern. Dank ihrer innovativen Technik kann das Fahrzeug nahezu überall nachgeladen werden, auch zuhause, wo es zum Beispiel in der Nacht häufig viele Stunden steht. Die kompakte Wall Box lässt sich Platz sparend, einfach und schnell installieren oder nachrüsten, um das Laden im abgeschlossenen privaten Umfeld oder in Parkhäusern zu ermöglichen. Die Wall Box kann optional mit Kommunikationsmodulen ergänzt werden, um bereits am erweiterten Dienstleistungsangebot im Smart Grid zu partizipieren. AC Charging Pole von 3 kw / 230 V bis zu 22 kw / 400 V die Ladesäule mit eingebauter Sicherheit Siemens hat eine innovative Ladesäule für das Public Charging (Laden auf Parkplätzen, in Parkhäusern von Ein kaufs zentren oder Firmen) ent - wickelt. Modulare Optionen wie selektive Schutzeinstellungen für flexible Energieanschlussmöglichkeiten und ein vielfältiges Dienstleistungsportfolio mit Freigabe, Identifikation, Fernüberwachung und -steuerung sowie Zählung und Abrechnung erlauben individuell anwendungsorientierte Lösungen. Die Einbindung in das Operation Center erfolgt per Kommunikationsmodul. Eigenschaften wie die Stecker-Verriegelung, das Erfüllen der relevanten IEC-Normen bzw. CE-Kennzeichen und der robuste Aufbau machen die Ladesäule zur ersten Wahl für die Außenaufstellung. AC Charging Point System bis zu 7,7 kw / 240 V das Ladesäulen-System für Amerika Für den amerikanischen Markt, welcher durch die UL-Zertifizierungsvorschriften besonders beeinflusst ist, bietet Siemens ein flexibles Ladesystem an. Abhängig vom Einsatzbereich bzw. der Einsatzart wird das Ladesystem als Ladesäule oder Wall Box angeboten. Das Ladesäulen-System ermöglicht einen Datenaustausch mit einem Operation Center. Funktionen, wie zum Beispiel Echtzeitfernüberwachung und Firmware aktualisierungen bieten zusätzlichen Komfort. AC Charging Satellite Systems von 3 kw bis 22 kw / 400 V pro Abgang das modulare Ladesäulen-Konzept für großflächige Anwendungen Die Systeme von Siemens werden auch als Satellitensysteme angeboten. Funktionen, wie zum Beispiel Ladevorgangssteuerung und Bezahlung, werden in einer zentralen Säule konzentriert. Das eigentliche Laden wird von untergeordneten Ladesäulen übernommen. Auch diese Systeme bieten eine Kommunikation mit Operation Centern. DC Charging System bis zu 50 kw / Input voltage 400 VAC das sichere System für schnelles Laden Für das Schnellladen mit Gleichstrom (DC), bei dem in kurzer Zeit große Energiemengen in das Elektrofahrzeug fließen, werden sich DC-Tankstellen analog unseren heutigen Benzintankstellen etablieren. Ein abseits installierter witterungsbeständiger Outdoor-Schaltschrank liefert den Gleichstrom, die Schnellladung erfolgt an Elektro-Zapfsäulen, so genannten Posts. Mit den DC-Tankstellen der Zukunft werden Fahrer ihre Elektrofahrzeuge schnell betanken können und so auch auf Lang strecken ohne lange Wartezeiten komfortabel unterwegs sein. Swapping Station für schnellen Batterieaustausch Eine Alternative zum Schnellladen ist der Austausch leerer Batterien gegen geladene in so genannten Swapping Stations. Diese bieten dem Fahrzeugnutzer viele Vorteile und sind besonders sicher, denn alle elektrischen Elemente werden innerhalb eines geschlossenen Prozesses oder Systems gehalten. Der Austausch erfolgt schnell und komfortabel und erlaubt hohe Reichweiten ohne lange Wartezeiten. Zugleich kann der Betreiber der Swapping Station die eingelagerten Batterien als flexible Speicher im Netz zur Verfügung stellen und dazu beitragen, durch aktive Steuerung der Ladezyklen die Netze zu stabilisieren. Zudem ermöglichen sie es, zum Beispiel nachts aus Windkraft erzeugten Strom in der Elektromobilität nutzbar zu machen. Kontaktloses Laden durch Induktion Eine weitere Möglichkeit, das Elektrofahrzeug ohne Ladekabel zu laden, bietet das sogenannte induktive Laden. Hierbei befindet sich sowohl im Fahrzeug (zum Beispiel Unterboden) als auch in der Ladestation (zum Beispiel Bodenplatte) ein Spulensystem. Über ein magnetisches Wechselfeld, das dieses Spulensystem durchdringt, wird Energie von der Ladestation zum Fahrzeug kontaktlos übertragen. Der Ladevorgang kann somit durch einfaches überfahren der Ladestation automatisch beginnen ohne dass ein Aussteigen und Verbinden eines Ladekabels notwendig ist. Somit ermöglicht diese Technologie kabellose Ladepunkte, wie sie zum Beispiel bei Taxis, Bussen, dem Firmenparkplatz oder den Parkplatz zuhause zukünftige Anwendung finden. Software-Lösungen für die Elektromobilität individuelle Bedienung, zentrale Steuerung Siemens bietet ein umfassendes Software-Portfolio für die Elektromobilität von Infrastrukturlösungen zum Energie- und Flottenmanagement über Businesspakete bis hin zu Mehrwertapplikationen in der Benutzerführung. Die Software-Lösungen sind untereinander abgestimmt und lassen sich flexibel zu Leistungspaketen kombinieren. Das Elektromobilitäts-Software- und Lösungs-Portfolio umfasst: Lösungen zum Monitoring und Steuern der Lade-Hardware Infrastrukturlösungen für Wartungsaufgaben Energie- und Lagemanagement (Smart Grid-Integration) Backoffice ERP, CRM, Abrechnungslösungen Portal und Service Desk-Lösungen Sicherheits-, Identitäts- und Zugangs-Management Batterie Asset Management Fahrzeugintegration and Ladehandhabung Flottenmanagement Ökosystem und Business Case-Simulation 8 9

6 Projekte für die Zukunft der Elektromobilität Siemens verfügt nicht nur über Hard- und Software-Lösungen für die Elektromobilität, Siemens testet in Feldversuchen auch aktiv das Zusammenwirken aller Komponenten untereinander und im Zusammenhang mit dem Verhalten der Fahrzeugnutzer. Diese Tests unter realen Einsatzbedingungen liefern neue Erkenntnisse über die Eignung der Siemens-Lösungen, aber auch über die Anforderungen, die sich aus dem täglichen Betrieb im landesweiten Maßstab ergeben. Deshalb setzt Siemens zum einen Pilotprojekte im eigenen Unternehmen auf, zum anderen beteiligt sich der Konzern aktiv an Projekten mit lokalen Energieversorgern und anderen Unternehmen. Projekt 4-S (4-Sustainelectromobility) Mit diesem unternehmensinternen Pilotprojekt will Siemens die Alltagstauglichkeit von Elektrofahrzeugen bundesweit untersuchen. Dazu wird eine Testflotte von 100 Fahrzeugen aufgebaut und von Siemens-Mitarbeitern getestet. Ziel des Projektes sind neben genaueren Erkenntnissen über die Nutzungsgewohnheiten auch fundierte Daten über mögliche Anforderungen an Fahrzeuge und Infrastruktur. Siemens unterstreicht mit diesem Feldversuch seinen integrierten Ansatz im Zukunftsmarkt Elektromobilität. Projektdetails: Siemens baut in Deutschland eine Testflotte von insgesamt 100 Elektrofahrzeugen auf In Verbindung mit der dazugehörigen Infrastruktur werden die Fahrzeuge von Siemens-Mitarbeitern im Alltag getestet Praxistauglichkeit und Nutzerakzeptanz stehen im Mittelpunkt, um Rückschlüsse auf Kunden bedürfnisse bzgl. Fahrzeug und Infrastruktur zu ziehen Erfahrungswerte der Nutzer fließen direkt in die weitere Entwicklung von Produkten und Lösungen ein Projekt Modellregion München Gemeinsam mit der BMW AG und den Stadtwerken München (SWM) realisiert Siemens ein Verbundprojekt zur Elektromobilität in der Modellregion München. Die Partner untersuchen einerseits Nutzerverhalten und Präferenzen anhand von verschiedenen Szenarien (Use Cases). Andererseits werden innovative technische Komponenten, Produkte und Systeme zur Elektromobilität entwickelt und erprobt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung gefördert. Projektrahmen: Projektzeit: März 2010 bis Juni 2011 Projektgebiet: München und Umgebung Projektziele: 40 MINI-E-Fahrzeuge für Privatnutzer und Flottenbetreiber in einem 10-monatigen Feldversuch zur Untersuchung von Nutzerpräferenzen Entwicklung und Erprobung einer zukunftsweisenden Ladeinfra - struktur aus 32 öffentlichen Ladesäulen und 36 Heimladestationen. Die SWM betreiben die Ladeinfrastruktur und stellen grünen Strom bereit. Technische Daten der Ladesäule Ladeleistung zwischen 3,7 kw und 22 kw Anschlüsse: Schuko -Steckdose, dreiphasiger IEC-Typ-2-Anschluss Identifizierung über RFID-Karte Technische Daten der Heimladestation: Ladeleistung 22 kw Dreiphasiger IEC-Typ-2-Anschluss Entwicklung eines durchgängigen Schnellladesystems, Erprobung am Prüfstand und am BMW ActiveE Untersuchung von Netzrückkopplungen bei verschiedenen Ladeszenarien. Entwicklung von technischen Maßnahmen zur Stützung und Verbesserung der Netzqualität 10 11

7 Herausgeber und Copyright 2010: Siemens AG Energy Sector Freyeslebenstraße Erlangen, Germany Siemens AG Energy Sector Power Distribution Division Smart Grid Applications Electromobility Gründlacher Str Fürth, Germany Wünschen Sie mehr Informationen, wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: / Fax: / (Gebühren in Abhängigkeit vom Provider) support.energy@siemens.com Power Distribution Division Bestell-Nr. E50001-G710-A362-V1 Printed in Germany Dispo 30404, c4bs-nr TH WS Gedruckt auf elementar chlorfrei gebleichtem Papier. Alle Rechte vorbehalten. In diesem Dokument genannte Handelsmarken und Warenzeichen sind Eigentum der Siemens AG bzw. ihrer Beteiligungsgesellschaften oder der jeweiligen Inhaber. Änderungen vorbehalten. Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine Beschreibungen der technischen Möglich - keiten, welche im Einzelfall nicht immer vorliegen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind daher im Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen.