Flächendeckendes Angebot von automatisierten Ladestationen für Elektroautos

Transkript

1 Flächendeckendes Angebot von automatisierten Ladestationen für Elektroautos Tomi Engel Freising

2 Infrastruktur und Betankung vs Die Rahmenbedingungen haben sich verändert...! Erneuerbare Energien bringen hohe dezentrale Stromproduktion im Niederspannungsnetz! Lithium-Batterietechnik ist serienreif! Wireless Internet (UMTS, WLAN,...) ist Normalität für x-millionen Bürger! GPS-Positionsbestimmung und Navigation ist allgegenwärtig! Netzrückspeisung (Vehicle-to-Grid) ist "Tagesthema"

3 Infrastruktur und Betankung vs Die Rahmenbedingungen haben sich verändert Brüssel: Internationale Konferenz für Elektromobilität... aber die Stromtankstellen sind immer noch "Murks"

4 Elektroautomerkmale

5 2 "DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen! Die Markteinführung von einer Million Elektroautos und Plug-in Hybridautos braucht mindestens 8 bis 10 Jahre.! Elektrische Mobilität hat in der Markteinführungsphase keine signifikante Auswirkung auf den Stromverbrauch.! 40 Millionen Fahrzeuge (PHEV + EV) würden den bundesdeutschen Strombedarf nur um 10% ansteigen lassen. Dies entspricht rund 60 TWh Strom.! Der Kraftstoffbedarf im PKW-Sektor könnte durch (PH)EVs auf 20 Millionen Tonnen Erdöl halbiert werden.! Bei der Nutzung von erneuerbarem Strom könnten 67 Millionen Tonnen CO 2 eingespart werden.! Bei der Nutzung des heutigen Strommixes könnten immer noch 29 Millionen Tonnen CO 2 eingespart werden. Solare Mobilität Plug-in Hybrids Studie zur Abschätzung des Potentials zur Reduktion der CO 2-Emissionen im PKW-Verkehr bei verstärkter Nutzung von elektrischen Antrieben im Zusammenhang mit Plug-in Hybrid Fahrzeugen Tomi Engel Bundesverband Solare Mobilität e.v. ISBN erhältlich im DGS-Buchshop oder beim Verlag Dr. Hut

6 Well-to-Wheel Vergleich pro Hektar Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Renaissance der Elektromobilität Treibstoffertrag (in kwh/ha * a) Energiebedarf (in kwh/100 km) Versorgte PKWs (bei km/a) ,5 4,3 4,3 Quelle: Eigene Berechnungen

7 Well-to-Wheel Vergleich pro Hektar Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Renaissance der Elektromobilität Treibstoffertrag (in kwh/ha * a) Energiebedarf (in kwh/100 km) Versorgte PKWs (bei km/a) ,5 4,3 4,3 Quelle: Eigene Berechnungen

8 Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Renaissance der Elektromobilität

9 Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Renaissance der Elektromobilität Land Industrie Stadt... weil regional... weil schadstoffarm... weil effizient

10 Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Langstrecke Kurzstrecke Renaissance der Elektromobilität Land Industrie Stadt Flächeneffizienz Faktor 20-50!... weil regional... weil schadstoffarm... weil effizient

11 EV Solare Mobilität... Konzepte für die Zukunft 3,39 m

12 Solare Mobilität... Konzepte für die Zukunft Mitsubishi i-ev Personen:! 4 Geschwindigkeit:! 130 km/h Reichweite:! 160 km Antrieb:! Elektro Vermarktung:! Japan Status:! Feldtest 3,39 m

13 EV Solare Mobilität... Konzepte für die Zukunft? m Quelle: Project Better Place

14 Solare Mobilität... Konzepte für die Zukunft Renault-Nissan-PBP Personen:! 5 Geschwindigkeit:! 130 km/h Reichweite (EV-Mode):! 150 km Antrieb:! Elektro Vermarktung:! Israel,... Status:! Prototypen? m Quelle: Project Better Place

15 PHEV Solare Mobilität... Konzepte für die Zukunft 4,45 m

16 Solare Mobilität... Konzepte für die Zukunft Toyota PHEV Personen:! 5 Geschwindigkeit:! 160 km/h Reichweite (EV-Mode):! 30 km Antrieb:! Plug-In-Hybrid Vermarktung:! weltweit? Status:! Feldtest 4,45 m

17 4,04 m Quelle: S.V.E - Groupe Dassault

18 SVE Cleanova II Personen:! 5 Geschwindigkeit:! 130 km/h Reichweite (EV-Mode):! 100 km Antrieb:! Plug-In-Hybrid Vermarktung:! FR,? Status:! Flottenversuch 4,04 m Quelle: S.V.E - Groupe Dassault

19 Kenndaten für Elektroautos PKW Tankstelle Motorleistung (kw) Energieverbrauch (kwh/100km) Fahrweg (km/d) Ladeleistung (kw) Tankzeit (Stunden) Umsatz (Euro/d bei 20 Cent/kWh) , , , ,25 0, ,45 0, ,75 0,3

20 Kenndaten für Elektroautos Motorleistung (kw) PKW Energieverbrauch (kwh/100km) Fahrweg (km/d) Ladeleistung Wichtig... (kw) Tankstelle Tankzeit (Stunden) Umsatz (Euro/d bei 20 Cent/kWh) ,00 4 geringe! , ,5 3 Kosten ,25 0, ,45 0, ,75 0,3 1-3 Stunden wird die typische Tankzeit betragen 1 (-4) Euro Umsatz pro Tag... Steckdose muss billig sein!

21 Kenndaten für Elektroautos PKW Tankstelle Motorleistung (kw) Energieverbrauch (kwh/100km) Fahrweg (km/d) Ladeleistung (kw) Tankzeit (Stunden) Umsatz (Euro/d bei 20 Cent/kWh) , , , ,25 0, ,45 0, ,75 0,3 Ladeleistung: 2 kw 1 phasig 3 phasig 20 kw

22 Ladeleistungsbedarf für Elektroautos Ladeleistung: 2 kw 1 phasig 3 phasig 20 kw 10 kw

23 Ladeleistungsbedarf für Elektroautos 2 kw... für mehr als 50% aller Tankoperationen ausreichend Ladeleistung: 2 kw 1 phasig 3 phasig 20 kw 10 kw

24 Platzierung der Ladebuchse???????

25 Platzierung der Ladebuchse Audi Duo, GM EV1, Toyota RAV (ind.), Volvo ReCharge, Subaru G4e,... Think City, GM Saturn Vue,... Mitsubishi iev (DC), Subaru R1e (DC), VW Space Up Blue,... "Prius PHEV Conversions",... Toyota RAV (cond.), Citroen Saxo, SVE Cleanova, Renault Electroad, Daimler PHEV Sprinter,... Mitsubishi iev (AC), Subaru R1e (AC), Toyota Prius PHEV,...

26 Platzierung der Ladebuchse ++ Parksituation, - evt. zu niedrig (=unergonomisch) + Kurzer Weg für den Fahrer - Parksituation + gute Ergonomie (Höhe) -- Parksituation + Nähe zu "Kofferraumbatterien" + gute Ergonomie (Höhe) + Parksituation + gute Ergonomie (Höhe)

27 Platzierung der Ladebuchse ++ Parksituation Position "im Kühlergrill" erscheint als die beste Idee! Einfach nur die Tanköffnung durch eine Ladebuchse zu ersetzen ist keine gute Idee!

28 Platzierung der Ladebuchse vs. Parkraum

29 Platzierung der Ladebuchse vs. Parkraum unterschiedliche Kabelführungen und -längen

30 Platzierung der Ladebuchse vs. Parkraum Kabelführung kritisch!

31 Ladekabel... lernen von "den Alten" Kabelfach muss etwas höher ergonomisch, fest am Fahrzeug, spiralförmig, leuchtend, hängend... Foto: Dr. Martin Schulz, 2007

32 Ladekabel... Leistung, Ergonomie? gestreckt, dunkel, liegend... spiralförmig, leuchtend, hängend...

33 Ladekabel... Unfälle, Vandalismus? gestreckt, dunkel, liegend... spiralförmig, leuchtend, hängend...

34 Bisherige... Tanksysteme

35 Induktiv oder Konduktiv (Wire or Wireless)

36 Induktiv oder Konduktiv (Wire or Wireless) Induktion... in Industrie und ÖPNV Wirkungsgrad = bis ca. 95% Leistung bis xx kw Quelle: Wampfler

37 Tanksäule "Induktion USA" Sicher und Einfach... die Handhabung Strom (AC) Induktiv bis 50 kw Teuer und Kompliziert... die Infrastruktur Quelle: Darell -

38 Tanksäule "Induktion USA" Strom (AC) Induktiv 50 kw

39 Der "mobile Adapter" für unterwegs... Induktion = Ladegerät Konduktion = Steckeradapter Gewicht = 40 kg x.000 Euro/kW Faktor 100 Gewicht = 0,x kg x0 Euro/kW Quelle: Darell -

40 Der "mobile Adapter" für unterwegs... Induktion = Ladegerät Gewicht = 40 kg x.000 Euro/kW Quelle: Darell -

41 Induktion... führt zu höheren Tankverlusten... ist als Ladetechnik zu teuer... ist zur Netzrückspeisung noch teuerer Konduktion... braucht Stecker und Buchse

42 Tankstecker "Alaska"

43 Tanksäulen "Alaska"

44 Tanksäulen "Alaska"

45 Tanksäulen "Alaska"

46 Tanksäulen "UK"

47 Tanksäulen "UK"

48 Tanksäulen "FR"

49 Tankstecker "BYD" 230 V (AC) 1 Phase 3 kw Strom (AC) 3 Phasen 60 kw mit Datenl.

50 Tankstecker "Tesla"... ein "normaler" Militärstecker Quelle: Tesla Motors

51 Tankstecker "Think"... der "blaue CEE Stecker"... 4-polig? Quelle: Think Global

52 Tankstecker "Toyota"

53 Tankstecker "Frankreich" Ein einheitlicher Stecker an allen Elektroautos...

54 Tankstecker "Frankreich" Strom (DC) Strom (AC)? kw 3 kw Datenleitung Nutzerfreundlich Ein einheitlicher Stecker an allen Elektroautos...

55 Tankstecker "Mitsubishi"

56 Tankstecker "Mitsubishi" 110/240 V (AC) 3 kw (?) 500 V (DC) 50 kw

57 Einheitliche Stecker? Adapter sind technisch machbar... aber nicht kundenfreundlich. Standardstecker sind wünschenswert.

58 Tanksystem "Project Better Place" (Isreal, DK) Parkleitsystem Steckdosen... je 200$ Hier werden "Defacto"-Standards geschaffen! x00 Wechselstationen

59 Ladestecker für Elektroautos über 2 kw... einen neuen Stecker?... können wir hiervon lernen?

60 Ladestecker für Elektroautos... können wir hiervon lernen?

61 Tankstelleninfrastruktur

62 Tankinfrastruktur: Garagen und Carports

63 Tankinfrastruktur: Solare Großparkplätze

64 Tankinfrastruktur: Parkhäuser und Tiefgaragen

65 Abrechnungssysteme

66 Einzelzahlungen? Pauschalpreis? Monatsabrechnung? Bar? Abrechnungssysteme EC-Kartenzahlung? Kontoabbuchung? Handy-Rechnung?

67 Einzelzahlungen? Pauschalpreis? Monatsabrechnung Bar? EC-Kartenzahlung? Abrechnungssysteme Handy-Rechnung? 1-4 Euro pro Tankvorgang! Kontoabbuchung

68 Benötigt Smart-Metering im Auto Monatsabrechnung Abrechnungssysteme 1-4 Euro pro Tankvorgang! Kontoabbuchung

69 Lademanagement

70 Lademanagement... heute Zeitschaltuhr... oder gar nix

71 "Lademanagement" (statisch) 2 kw 2 kw 2 kw Besitzer ist... in Eile, im Urlaub, beim Einkaufsbummel Ladeleistung ist für alle gleich 7,3 kw 230V-32A

72 "Lademanagement" (statisch) 2 kw 2 kw 2 kw??? 7,3 kw x 230V-32A

73 Lademanagement (dynamisch = Smart Grid) 2 kw 2 kw 2 kw 1,3 kw 7,3 kw 230V-32A

74 Lademanagement (dynamisch = Smart Grid) 1,00 0,10 0,20 0,10 /kwh 5 kw 0,8 kw 1 kw 0,5 kw 7,3 kw Dynamische Zuteilung von Netzkapazitäten: nutzerfreundlich, kosteneffizient, ressourceneffizient, V-32A

75 Lademanagement (dynamisch = Smart Grid) 0,20 0,10 0,20 0,10 /kwh 3 kw 0,8 kw 3 kw 0,5 kw 7,3 kw Dynamische Zuteilung von Netzkapazitäten: nutzerfreundlich, kosteneffizient, ressourceneffizient, V-32A

76 Lademanagement (dynamisch = Smart Grid) 0,10 /kwh 0 kw 7,3 kw 0 kw 0 kw 7,3 kw Dynamische Zuteilung von Netzkapazitäten: nutzerfreundlich, kosteneffizient, ressourceneffizient, V-32A

77 Lademanagement (dynamisch = Smart Grid) 0 kw 7,3 kw 0 kw 0 kw Ladekurve 100% Leistung 0% statisch Zeit dynamisch Dynamische Zuteilung von Netzkapazitäten: nutzerfreundlich, kosteneffizient, ressourceneffizient,...

78 Lademanagement - z.b. "Kombikraftwerk" Quelle: IKEE - Enercon - Schmack - Solarworld

79 Lademanagement - z.b. DEZENT Quelle: Universität Dortmund

80 Lademanagement - z.b. BEMI Autoren erungen bei zunehmender aler Erzeugung (PV, KWK) Dr. C. Bendel D. Nestle J. Ringelstein Tel.: dnestle@iset.uni-kassel.de }i i ÌÃÌÀ>Ìi} iêvøàêyõ ÌÕ i ëi ÃÕ }]ÊÀi}i L>ÀiÊ ÀâiÕ- 7 ÊÕ `Ê >ÃÌi Ê Ê6iÀÌi iìâ `Õ }Ê`iÀÊ}À ~i Ê â> Ê i iàê iêli Ê iüi ÃÊÕ >L B } }i Ê Ê`ÕÀV Ê Õ >Ì Ã> L - Õ `Ê/i > iê> Ê LiÀ> à ià- >À Ì i `i `iê ià>õãv À`iÀÕ }i \Ê >À` à iàõ }ÊâÕÀÊ ÃÌi Ài`Õ Ì ]Ê Hersteller Papendorf Software Engineering Ì Ê`iÀÊ Õ `i Ê e des Energiemanage- Dezentrale Entscheidung i Ì > iê ià} i > >}i- Àv>ViÊ ÊÃÌi ÌÊi iê > iê âêâõàê6iàvø}õ }]Ê` iê>õvêi i Ê Ê-ÌÀ «Ài ÃÊÀi>} iàì Ê >Ê` iê i> Ì Êi iàê}à ~i Ê â> Ê ISET e.v Königstor 59 D Kassel Tel: Fax: Abb. 2: BEMI im Umfeld des liberalisierten Energiemarktes Quelle: ISET Kassel

81 (Politische) Handlungsfelder

82 Kennzeichnung von E-Fahrzeugen Feinstaubverordnung um Kennzeichnung für Null-Emission... erweitern, damit Städte E-Fahrzeugen z.b. Parkraumprivilegien einräumen können.

83 Kennzeichnung von E-Parkplätzen (Tankstellen)... muss vereinheitlicht werden!

84 Flächendeckendes Angebot von automatisierten Ladestationen für Elektroautos Mechanik? Logik?

85 Flächendeckendes Angebot von automatisierten Ladestationen für Elektroautos <xml> <action name="charge" level="2kw" time="now" price="20c/kwh"> </action> </xml> Automatisierung = standardisierte Kommunikations-Logik

86 Ladeinfrastruktur... heute besser als damals Foto: Dr. Martin Schulz, 2007

87 Ladeinfrastruktur... heute besser als damals Zeitschaltuhren durch Kommunikation abschaffen! Foto: Dr. Martin Schulz, 2007

88 Wege zu einer SGV-Infrastruktur! Industrie: Standards für...! intelligente Steckdosen an Tanksäulen und Autos (2-20 kw)! Kommunikation für Lademanagement! grenzübergreifende (!) Abrechnungsmodelle (wie bei der Eisenbahn)! Politik: Rechtsrahmen für...! Anrechenbarkeit von "Smart-Grid-Vehicle"-kompatiblen Stromtankstellen im Rahmen des Netzausbaus! Smart-Meter im Auto! Steuerregelung für "Mobilitätsstrom" z.b. für Strommengen mit nachweislich weniger als "x g CO2/kWh" (Analog zu Erdgas)! Kennzeichnung von E-Parkplätzen und Null-Emissionsautos

89 Tomi Engel