Entwicklungen und Trends in der Elektromobilität

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1 Entwicklungen und Trends in der Elektromobilität Roberto Bianchetti, EBP Schweiz AG , Zürich Definition Elektrofahrzeuge Elektrofahrzeuge werden nach dem Grad der Elektrifizierung definiert: - (Battery Electric Vehicle) sind voll batterie-elektrische Fahrzeuge ohne internen Verbrennungs-motor oder Brennstoffzelle. - (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) sind Plug-in-hybridelektrische Fahrzeuge. Sie kombinieren Elektromotor und Verbrennungsmotor, wobei die Batterie extern aufgeladen werden kann (Range-Extender fallen auch in diese Gruppe). Die folgenden Fahrzeugkategorien gelten dagegen nicht als Elektrofahrzeuge: - HEV (Hybrid Electric Vehicle): Hybridelektrische Fahrzeuge haben sowohl Elektro- wie auch Verbrennungsmotor, die Batterie kann aber nicht extern aufgeladen werden. - ICE (Internal Combustion Engine): Die klassischen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor tanken Benzin, Diesel, LPG ( Autogas ) oder Erdgas. EBP 2 1

2 Elektroautos auf Kurs: Im % der Neuwagen elektrisch Verkäufe Batterie-Elektrofahrzeuge EBP % Verkäufe Plug-in-Hybride und Range-Extender 1.4% 1.2% 1.%.8%.6%.4%.2%.% Quelle: EBP, BFE (218), European Alternative Fuels Observatory (218) EBP 3 E-Scooter und E-Bike Quelle: BFE (218) EBP 4 2

3 Welche Fahrzeuge kommen demnächst? - In 22 mehrere Modelle mit Reichweite > 4 km (v.a. Oberklasse) - Zunahme Reichweite > Auswirkungen auf Ladeverhalten - Bei Lieferwagen bleibt die Batterie eher limitiert Quelle: BFE (218) EBP 5 Wie wird sich das Angebot an Elektroautos entwickeln? Kosten Batterie [$/kwh] 1' ENTWICKLUNG BATTERIEKOSTEN Unsicherheitsbereich Batterie Roadmap NEDA 213 Nykvsis and Nilsson 215 ISI Fraunhofer 215 Deloitte 216 McKinsey 217 IEA 217 Bloomberg 217 Tesla S Nissan Leaf BMW i3 EBP Lithium-Ionen-Batterien kosten 7% weniger als 21 - Preise sinken nochmals um 75% bis 23 - Preisreduktion durch technischen Fortschritt und Skalenfaktoren ( Gigafactory von Tesla) - Nachfrage > Angebot? - Preise 7 1 $/kwh > viele Anwendungen EBP 6 3

4 Wie wird sich das Angebot an Elektroautos entwickeln? Energiedichte Batterie [Wh/kg] Unsicherheitsbereich Batterie Roadmap NEDO 213 US DOE 215 ISI Fraunhofer 215 Deloitte 216 Tesla S BMW i3 Renault ZOE VW e-golf Nissan Leaf Opel Ampera-e ENTWICKLUNG ENERGIEDICHTE - Lithium-Ionen-Batterien bleiben die dominierende Speichertechnologie - In 22 mehrere Modelle mit Reichweite > 4 km (v.a. Oberklasse) - Zunahme Reichweite Auswirkungen auf Ladeverhalten 1 EBP EBP 7 Stecker zum Laden - Batterien laden sich mit Gleichstrom (DC), Stromnetz funktioniert mit Wechselstrom (AC) - AC-Ladestationen: Umwandlung im Fahrzeug; DC- Ladestationen: Umwandlung in der Ladestation - Bei öffentlichen Ladestationen: alle Steckertypen - EU: einheitliches Lade-System (Typ-2-Stecker / CCS) - Mittelfristig: alle neuen Elektroautos (inkl. japanischer Hersteller) in EU mit diesem Steckertyp Fazit: heute 3 Stecker, langfristig nur Typ 2 / CCS Quelle: ENSTO (218) EBP 8 4

5 Entwicklung Ladeaufnahmeleistungen Fahrzeuge - AC künftig eher bei 11 kw limitiert (kleineres Gerät im Auto), da Umwandler im Auto auch ein Gewicht hat. Je höher AC-Aufnahmeleistung, desto höher das Gewicht des Umwandlers. - Gängige Leistung ist 5 kw DC, mittelfristig höhere DC-Ladeleistungen möglich (bis 15 kw), mehr als 15 kw für Personenwagen kaum realistisch EBP 9 Aktivitäten des Bundes zur Förderung der Elektromobilität - ASTRA Ausschreibungen für sämtliche Rastplätze - In Erarbeitung: SIA-Norm Elektromobilität in Gebäuden Quelle: BFE EBP 1 5

6 Fördermassnahmen: Kantone und Gemeinden - Handlungsleitfaden «Elektromobilität für Gemeinden» (Synergo/EBP 217) - Vereinzelte kantonale Elektromobilitätskonzepte (BS, BL, GR, TG, GE) - Je nach Kanton: Rabatt Motorfahrzeugsteuer - Förderprogramme: Kt. GR, Kt. BS Städte: BS, GE, SG, ZH EBP 11 Elektromobilitätsszenarien Kanton Zürich - BAU (Business As Usual), kompatibel zu 1. Massnahmenpaket: - Energie-/Klimapolitik: 1. Massnahmenpaket (Emissionsvorschriften; Pauschalabgabe) - Kaum spezifische Förderung Elektromobilität - Lade-Infrastruktur ohne Koordination oder Mindestanforderungen - EFF (Efficiency), kompatibel zu POM: - Zusätzliche Instrumente, technologie-neutral (koordinierte kantonale Anreize; Koordination Energieetikette mit Emissionsvorschriften - Anpassung Mineralölsteuer an tech. Fortschritt; Mobilitätsverhalten bleibt wie heute - Standards + Koordination Ladeinfrastruktur, Erleichterung im öff. Strassenraum - COM (Connected Mobility), kompatibel zu NEP: - Spezifische Förderung Elektroautos inkl. Smart Charge - Einführung KELS, Mobility Pricing; Änderung Mobilitätsverhalten (Multimodalität) EBP 12 6

7 Elektromobilitätsszenarien: Diffusionstheorie Zuw achs pro Jahr: Marktanteil - Neuw agenmarkt 6% 5% 4% 3% 2% 1% Skala links: Zuwachs Marktanteil (Rogers) Skala links: Zuwachs Marktanteil (Moore) Skala rechts: Gesamt- Marktanteil (Rogers) Skala rechts: Gesamt- Marktanteil (Moore) % % in Jahre Phase mit linearem Wachstum 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% Marktanteil total - Neuw agenmarkt Boom erst in 4 bis 5 Jahren: - Huhn-Ei Problem - Limitiertes Angebot - Anschaffungskosten - Reichweite - CH: Starker Schub 223 (Vorschriften CO 2 -Emissionen ) Nach Moore (1991; 214) EBP 13 Elektromobilitätsszenarien Kanton Zürich Zuwachs E-Fzg.-Marktanteil pro Jahr EBP, CH-Elektromobilitätsszenarien 218 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% Skala links CH Skala links ZH: Zuwachs Marktanteil pro Jahr Skala rechts CH Skala rechts ZH: Anteil am Neuwagenmarkt Marktdaten CH bis 217 BAU, CH-Elektromobilitätsszenarien 218 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% Anteil Elektrofahrzeuge am Neuwagenmarkt Skala links CH Skala links ZH: Zuwachs Marktanteil pro Jahr Skala rechts CH Skala rechts ZH: Anteil am Neuwagenmarkt Marktdaten CH bis 217 EFF, CH-Elektromobilitätsszenarien 218 1% Skala links CH 9% Skala links ZH: Zuwachs Marktanteil pro Jahr 8% Skala rechts CH 7% Skala rechts ZH: Anteil am Neuwagenmarkt 6% Marktdaten CH bis 217 5% 4% 3% 2% 1% COM 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% Anteil Elektrofahrzeuge am Neuwagenmarkt % % % % EBP 14 7

8 Anzahl Neuzulassungen 7' 6' 5' 4' 3' 2' 1' Anzahl im Gesamtbestand 5' 4' 3' 2' 1' Elektromobilitätsszenarien Kanton Zürich Anzahl Neuzulassungen 8' 7' 6' 5' 4' 3' 2' 1' Anzahl im Gesamtbestand 6' 5' 4' 3' 2' 1' BAU - Business as usual EFF - Efficiency COM - Connected Mobility Anzahl Neuzulassungen 8' 7' 6' 5' 4' 3' 2' 1' Anzahl im Gesamtbestand Anzahl Neuzulassungen 8' 7' 6' 5' 4' 3' 2' 1' Anzahl im Gesamtbestand Anzahl Neuzulassungen 8' 7' 6' 5' 4' 3' 2' 1' Anzahl im Gesamtbestand 6' 5' 4' 3' 2' 1' EBP 15 Szenarien Schweiz: Gesamtbestand Kanton TG (oberes Szenario) 3 Szenario COM - Conneted Mobility Fahrzeugbestand - statisch [1 PW] L5e+L6e+L7e fleet Kleinwagen fleet Kompaktklasse fleet Mittel-/Oberklasse fleet Kleinwagen fleet Kompaktklasse fleet Mittel-/Oberklasse fleet ICE Mittel-/Oberklasse fleet ICE Kleinwagen fleet ICE Kompaktklasse fleet Es dauert noch - Im Bestand 7 1 Jahre später als bei den Neuwagen - ABER: Im Vergleich zu Gebäude-Erneuerungszyklen geht es schnell! - Schon heute müsste jeder neue/renovierte Parkplatz auf Elektromobilität vorbereitet werden EBP 16 8

9 Strom laden ist anders als Benzin tanken! Ernst Basler + Partner 4 verschiedene Arten, Strom zu laden! 2 home charging (privat vs. shared) work charging (Mitarbeiter vs. Flotte) point of interest charging (weekly vs. occasionally) Räumliche Verteilung der Ladeinfrastruktur fast charging für Autofahrer ist schnell laden gut çè für Energiewende ist langsam laden gut EBP 17 Szenarien der Elektromobilität für Gemeinden Elektromobilitätsszenarien für alle ~2 3 Gemeinden der Schweiz Resultate pro Gemeinde für die Periode : Anzahl Elektrofahrzeuge Anzahl Ladevorgänge an privaten/ öffentlichen Ladestationen Stromnachfrage der Elektromobilität Anzahl benötigter Ladestationen Produkt - Kurzbericht mit Datenbeschreibung, Grafiken und Tabellen - Ergebnisse als Excel - Link: EBP 18 9

10 Szenarien der Elektromobilität für Gemeinden (2) Oberwil LIS Arbeitsplatz Öffentliche LIS Muttenz LIS Arbeitsplatz Öffentliche LIS Bubendorf LIS Arbeitsplatz Öffentliche LIS Berechnungsgrundlage: Szenarien der Elektromobilität in der Schweiz Update 218, Szenario EFF Heimladestationen Schnellladestationen Heimladestationen Schnellladestationen Heimladestationen Schnellladestationen EBP 19 Wann ist die Elektromobilität gut? è Chancen wahren, Risiken vermeiden è Elektromobilität- Förderung einbetten in Gesamtpaket: Kombinierte Mobilität + Ökostrom è Gesamtbilanz positiv oder negativ? entscheidet sich auf kantonaler + städtischer Ebene Chance - Unabhängigkeit von fossiler Energie - Integration von Sonnen- und Windstrom - Dezentrale Strom-Speicherung, Netz-Stabilisierung - Verbesserung Luftreinhaltung, Reduktion Lärmbelastung - Diversifizierung Fahrzeugtypen - Förderung kombinierter Mobilität - Einsatz nicht-erneuerbarer Energie - Verlagerung Schadstoffemissionen - Überforderung Stromnetz - Zunahme Nachfrage nach kritischen Rohstoffen - Zunahme Auto-Besitz und Fahrten (Rebound-Effekte) - Abnahme Einnahmen Mineralölsteuer - Konkurrenzierung ÖV Risiko - EBP 2 1

11 Massnahmenpläne auf kantonaler und kommunaler Ebene Verkehrspolitik Umwelt- und Klimapolitik Energiepolitik Luftreinhaltung Ziele: - Erhöhung Energieeffizienz des Verkehrs - Reduktion Stromverbrauch Ziele: - Reduktion LärmEmissionen - Reduktion Luftschadstoffe Massnahme 1 Massnahme 2 Massnahme 3 Massnahme 4 Ziele: - Nachhaltiger Modalsplit - Abnahme Verkehrsaufkommen Ziele: - Reduktion der CO2Emissionen des Verkehrs - Reduktion Einsatz kritischer Ressourcen EBP 21 Smart Charge zur Reduktion der Lastspitzen - Lastprofil Elektromobilität: Smart Charging! - Ermöglicht Integration der erneuerbare Energien 4 Stündliches Lastprofil Elektromobilität COM % 3 MW Stündliches Lastprofil einer Februarwoche aus dem Basisjahr 215 mit Elektromobilität im Jahr 25 im Szenario COM. Hier ohne «smart charge». 5 Mo. 2.Feb Di. 3.Feb Mi. 4.Feb Do. 5.Feb Fr. 6.Feb Sa. 7.Feb So. 8.Feb EBP 22 11

12 Smart Charge zur Erhöhung Erneuerbare-Energie-Anteil 8 3 Home Work POI Fast Ladeprofil Elektromobilität COM 235 Grünstrom (erneuerbarer Strom aus TG) mit Zubau PV MW MW Stündliche Ladeprofile der Elektromobilität im Kanton Thurgau je Ladestationstyp in einer Maiwoche im Jahr 235 gemäss Szenario COM. So. 12 Uhr So. Uhr Sa. 12 Uhr Sa. Uhr Fr. 12 Uhr Fr. Uhr Do. 12 Uhr Do. Uhr Mi. 12 Uhr Mi. Uhr Di. 12 Uhr Di. Uhr Mo. 12 Uhr Mo. Uhr So. 12 Uhr So. Uhr Sa. 12 Uhr Fr. 12 Uhr Sa. Uhr Fr. Uhr Do. 12 Uhr Do. Uhr Mi. 12 Uhr Di. 12 Uhr Di. Uhr Mo. 12 Uhr Mo. Uhr Mi. Uhr 1 Grünstrom-Anteil der Elektromobilität im Thurgau in einer Februarwoche im Jahr 235 im Szenario COM mit Zubau von Photovoltaik gemäss 1. Massnahmenpaket der Energiestrategie. EBP 23 Rückspeisung ins Netz? Warum Smart Charge: Smart charge kann wesentliche Beiträge liefern zur Integration erneuerbarer Energie im Netz!Smart charge ist KEINE Rückspeisung! Warum keine Rückspeisung? Benötigt bidirektionales Ladegerät im Auto Stromversorger muss immer wissen, wo das Fahrzeug ist, ob es dort rückspeisen kann, ob Fahrzeughalter das erlaubt Rückspeisung aus stationären Batterien: immer verfügbar, günstiger, brauchen nicht crashsicher + gewichtsoptimiert zu sein EBP 24 12

13 Fazit - Die Elektromobilität kommt und mit ihr auch der Ladebedarf - Die Chancen der Elektromobilität sind gross, aber müssen aktiv realisiert werden; die Risiken minimieren sich nicht von alleine - Gesamtbilanz entscheidet sich auf kantonaler + städtischer Ebene - Es braucht Rahmenbedingungen der öffentlichen Hand - Steigerung der Effizienz, Rebound-Effekte sind zu bekämpfen und Fehlanreize zu beheben - Zukünftige Entwicklungen: Neue Marktakteure sowie autonome Fahrzeuge (deren Effekte kontrovers sind!) Weiterführende Links: Szenarien der Elektromobilität für Gemeinden: elektromobilitaets-szenarienfuer-gemeinden CH-Szenarien Elektromobilität, Update 218: TA-Swiss-Studie zu Chancen und Risiken der Elektromobilität: Übersicht über aktuelle Elektromobilität-Projekte: ergie/elektromobilitaet EBP 25 Kontakt Roberto Bianchetti Roberto Bianchetti Projektleiter Energiepolitik+Mobilität Experte Elektromobilität Zollikerstrasse Zollikon Schweiz Direktwahl roberto.bianchetti@ebp.ch EBP 26 13