Wo macht die Elektrifizierung von Fahrzeugflotten im Taxi- und Gewerbeverkehr Sinn?

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1 Wo macht die Elektrifizierung von Fahrzeugflotten im Taxi- und Gewerbeverkehr Sinn? Ruth Schawohl (Stadtwerke München GmbH/Münchner Verkehrsgesellschaft mbh) Prof. Dr.-Ing. Markus Lienkamp, Dipl.-Ing. Benedikt Jäger (Technische Universität München/Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik) , Gaszählerwerkstatt München

2 Motivation und Zielsetzung Nachhaltigkeit/Ökologie Umweltzonen, Luftreinhaltepläne, Lärmminderung (Zugang zu Innenstädten) Wirtschaftlichkeit Steigende Kraftstoffpreise Hohe Tageslaufleistung z.t. stark variable Einsatzzeit und Gebiete Außenwirkung Wahrnehmung umweltpolitischer Verantwortung? Elektrifizierung von Fahrzeugflotten Problematik: Aufbau einer Flotte aus Elektrofahrzeugen kostenintensiv Lückenhafter Ausbau der zugänglichen Ladeinfrastruktur Lösungsansatz: Simulation des Energieverbrauchs von Elektrofahrzeugen und notwendiger Ladeinfrastruktur durch konventionelle Fahrzeuge

3 Versuchsgestaltung im Projekt VEM Virtueller Flottenversuch Elektrischer Realversuch zur Validierung Validierung Ladeinfrastruktur E-Fahrzeugmodell Taxiverkehr Handwerksverkehr Simulation verschiedener Elektrofahrzeugmodelle Kommunikation Reale Fahrzeugdaten Geschwindigkeit Position Virtuelle Fahrzeugdaten Batterieladestand Restreichweite Virtuelle Ladeinfrastruktur Standorte, Leistung Verbrennungsmotorische Flotte 120 konventionelle Fahrzeuge mit Smartphones

4 Entwicklung eines Ladeinfrastrukturkonzepts inkl. Errichtung einer Schnellladesäule 1 2 Festlegung der Standortkriterien mit Vertretern der Taxibranche Standortauswahl anhand der Ergebnisse aus der Simulation, der Standortkriterien und unter Berücksichtigung vorhandener und geplanter Bauvorhaben 3 4 Entwurfsplanung und Auswahl Ladesäule Abstimmung und Standortbegehung u.a. mit dem Baureferat, Planungsreferat und KVR 5 Genehmigungsverfahren 7 Bestellung und Errichtung der 1. SWM Schnellladesäule

5 Realversuch im Gewerbeverkehr Renault Kangoo ZE 18 beteiligte Handwerksbetriebe Zeitraum: 02/ /2015 (334 Fahrttage) Fahrstrecke insgesamt: km Ø 30 km tägliche Fahrtstrecke Tagesdistanz in km

6 Realversuch im Taxiverkehr Nissan env 200 & Leaf Keine Akzeptanz der Elektrofahrzeuge im realen Taxibetrieb Ursache: Begrenzte reale Reichweite sowie ungenügende CHAdeMO-Schnellladeinfrastruktur Anzahl Fahrten Nissan env : 186 Fahrten / 2313 km Ø11,8 km / Tag Tagesdistanz in km Nissan Leaf 2015: 248 Fahrten / 1711 km Ø7 km / Tag

7 VEM App Interaktive Elektrofahrzeugsimulation Energieverbrauch Fahrzeit Ladezustand Reichweite Distanz Geschwindigkeit Fahrstrecke

8 VEM App Variation des Fahrzeugkonzeptes Fokus Taxiverkehr Auswahl aus 19 vorkonfigurierten sowie individuell einstellbaren Fahrzeugtypen (inkl. Festlegung von Zuladung & Nebenverbraucher) Nutzung öffentlicher, halböffentlicher als auch privater Ladeinfrastrukturpunkte Automatische Erstellung eines Fahrten- und Ladebuch Fokus Gewerbeverkehr

9 Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse Mobilitätsverhalten VEM-Daten Zeitraum 09/ /2015 Über km 16 Betriebe Ø Tage pro Fahrzeug: 169 Tage Ø Gesamtdistanz pro Fahrzeug: 9205 km Ø Tagesdistanz pro Fahrzeug: 55 km Ø max. Tagesdistanz pro Fahrzeug: km 38 Fahrzeuge Über Fahrten

10 Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse Mobilitätsverhalten Absolute Anzahl von Fahrten Tagesdistanz in km

11 Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse virtueller Versuch Messfahrten Fahrzeugmodell Lademodell Varianten v KG Sensitivität Standort/Leistung/Ladekurve Auswahl äquivalenter Elektrofahrzeuge Fahrten / 38 Fahrzeuge / 6 Fahrzeugklassen

12 Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse virtueller Versuch Kleinwagen Ø Realisierbar 82.4 % Ø Tagesdistanz km Lieferwagen Ø Realisierbar 94.2% Ø Tagesdistanz km Transporter Ø Realisierbar 87.6 % Ø Tagesdistanz km Mittelklassewagen Ø Realisierbar 68.3 % Ø Tagesdistanz km Kleinbus Ø Realisierbar 92.5 % Ø Tagesdistanz km Oberklassewagen Ø Realisierbar 89.3 % Ø Tagesdistanz km

13 Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse virtueller Versuch Verteilung der Ankunftszeiten Verteilung der Ladezeiten Anzahl der Fahrten kw Leistung Ladesteuerung Eigenverbrauch Flottenmanagement Uhrzeit der Ankunft in HH:MM Ladezeit in Stunden

14 Ergebnisse Taxiverkehr Tagesdistanz Tagesdistanz in km 200 km/tag Ø 161 km/tag 100 km/tag Fahrzeug

15 Variation der Ladeinfrastruktur & Eignung aktueller EVs Aktuelle Ladeinfrastruktur (97 Typ CCS) Ausgebaute Ladeinfrastruktur (166 Typ CCS) Ausgebaute Schnellladeinfrastruktur (166 Typ CCS) Flottengröße: 400 EVs 100 Erfüllte Kundenaufträge in % ,6 96,2 97,1 86,7 93,0 95,3 79,6 82,8 83,0 98,4 98,9 98,9 96,8 97,1 97,3 70 BMW i3 VW e-golf Nissan Leaf Tesla Model S Mercedes B250e

16 Auslegung der Ladeinfrastruktur Analyse max. Anzahl wartender Fahrzeuge an Ladestationen Aktuelle (halb-)öffentlich ausgebaute Ladeinfrastruktur; Herausforderung Flughafenfahrten Ausgebaute Infrastruktur mit 200 neuen Ladepunkten (u.a. acht zusätzliche CCS- Ladesäulen am Flughafen)

17 Auslegung des Fahrzeugkonzeptes Variation von Fahrzeugeigenschaften Aktuelle Ladeinfrastruktur (97 Typ CCS) Ausgebaute Ladeinfrastruktur (166 Typ CCS) Ausgebaute Schnellladeinfrastruktur (166 Typ CCS) Erfüllte Kundenaufträge in % , ,5 99,6 99, ,5 95,3 93,0 86,7 e-golf Serie e-golf Variante I e-golf Variante II e-golf Variante I+II Reale Reichweite Ladeleistung 120 km 3,6 kw 250 km 3,6 kw 120 km 22,1 kw 250 km 22,1 kw

18 Ökologie im Taxiverkehr je Fahrzeugkonzept CO 2 -Emissionen: Strommix SWM Privatkunden: 432 g/kwh bzw. M-Ökostrom 0 g/kwh Austausch der Traktionsbatterie nach 5 Jahren, Emissionen Batterieproduktion: 150 kgco 2 -eq./kwh 180 Kumulierte Treibhausgas- Emissionen in t CO2-eq Zeit Mercedes E-Klasse Diesel BMW i3 Tesla Model S VW e-golf Nissan Leaf Mercedes B250e BMW i3 mit M-Ökostrom Tesla Model S mit M-Ökostrom Toyota Prius III

19 Wirtschaftlichkeit im Taxiverkehr Jährliche Fahrleistung: km; Besetztquote: 53 %; Nettoumsatz: 1,56 /km; Förderung: 5500 Dieselpreis: 0,99 /l; Preis elekr. Energie 0,21 /kwh; Abgelehnte Aufträge je nach Fahrzeugtyp Mercedes E200 Mercedes B250e VW e-golf BMW i3 Nissan Leaf Tesla Model S Fixkosten Variable Kosten Erlöse Überschuss

20 Zusammenfassung & Handlungsempfehlungen Stand Heute: Technische Eignung des Tesla Model S im Taxibetrieb, Herausforderung der Kostendeckung. Überwiegender Teil gewerblicher Fahrten heute mit Elektrofahrzeugen realisierbar, Aktuell verfügbare Fahrzeuge genügen nicht den Anforderungen (Preisstellung, Funktionalität, Reichweite). Bedenken können noch nicht ausgeräumt werden. Taxi benötigt schnelle Zwischenladung, Herausforderung Kosten-/Flächenbedarf der Schnellladesäulen. Ausnutzung der Ladeinfrastruktur durch Fahrzeugkonzept eingeschränkt. Stand Morgen: Übergreifend Taxigewerbe: Anpassung/Flexibilisierung des Buchungssystems, der Regularien und Genehmigungsverfahren (Mindestrestkilometer, Beförderungspflicht, Mindestausstattung Fahrzeug, usw.). Gewerbeverkehr: Mit Erhöhung der Batteriekapazität wird mehr Reichweiten-Sicherheit geboten, die Akzeptanz wird steigen. Die Option ist jedoch nicht für jedes Fahrprofil zweckmäßig. Überzeugungsarbeit ist zu leisten. Ladeinfrastrukturkonzept Empfehlung generell: Ausreichend Zeitbedarf für Abstimmungs- und Genehmigungsprozesse einplanen; Standardisierung von Genehmigungsverfahren für Ladeinfrastruktur im öffentlichen Raum sinnvoll. Taxiverkehr: Aufbau einer Schnellladeinfrastruktur an Taxi-Hotspots (u.a. Bahnhöfe, Flughafen). Gewerbeverkehr: Aufbau einer Ladeinfrastruktur am Firmensitz sowie häufig besuchter Orte (z.b. Großhandel, Einsatzort/Kunde), Möglichkeit zur Privatladung über Nacht auch im öffentlichen Raum. Pufferspeicherung bei höheren Ladeleistungen (Schnellladen ab 50 kw) für die Netzstabilität sinnvoll. Fahrzeugkonzept Taxiverkehr: Empfohlene reale Reichweite in München > 250 km. Gewerbeverkehr: Fahrzeugkonzept, Preisstellung, Verfügbarkeit und auch Nutzungsverhalten sind auf spezifische Anforderungen auszurichten. Fahrzeugseitige Unterstützung von 3-phasigen Laden