2. Jahrestagung Schaufenster Elektromobilität Bayern Sachsen Leipzig, 8. und E-Lieferungen im Allgäu Prof. Dr. Ing.

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1 2. Jahrestagung Schaufenster Elektromobilität Bayern Sachsen Leipzig, 8. und E-Lieferungen im Allgäu Prof. Dr. Ing. Andreas Rupp

Elektromobilitätsprojekte im Allgäu Elektromobilität im Allgäu seit 2009 in verschiedenen Projekten mit unterschiedlichen Nutzungseinsätzen Fahrzeuge unterschiedlichster Art, unterschiedlicher

nutzerbezogene Mobilitäts- und Markt- Forschungen werden die Grundlagen zur Entwicklung geeigneter Geschäftsmodelle und Marketingkonzepte gelegt Modelle zur Bewertung der Lebensdauer von Batterien

2 Elektromobilitätsprojekte im Allgäu Elektromobilität im Allgäu seit 2009 in verschiedenen Projekten mit unterschiedlichen Nutzungseinsätzen Fahrzeuge unterschiedlichster Art, unterschiedlicher Betreiber und unterschiedlichster Nutzung sollten in einem einheitlichen neu zu entwickelnden IKT-System und einer öffentlichen und privaten Ladeinfrastruktur betrieben werden Durch raum- und nutzerbezogene Mobilitäts- und Markt- Forschungen werden die Grundlagen zur Entwicklung geeigneter Geschäftsmodelle und Marketingkonzepte gelegt Modelle zur Bewertung der Lebensdauer von Batterien werden anhand von Messungen und Versuchen erarbeitet Ein Fahrerassistenzsystem mit Eco-Routing und zuverlässiger Reichweitenbestimmung wurde entwickelt und erprobt Elektromobilität als Wahlpflichtfach für alle Fakultäten Elektromobilität für die nächste Generation Hochschule Kempten University of Applied Sciences Folie 2

Schaufenster Elektromobilität verbindet Bayern Sachsen E-Lieferungen im Allgäu Aufbau einer Flotte von 40 elektrifizierten Kleinlieferfahrzeugen im Allgäu im Einsatz in der Logistik Ermittlung

3 Schaufenster Elektromobilität verbindet Bayern Sachsen E-Lieferungen im Allgäu Aufbau einer Flotte von 40 elektrifizierten Kleinlieferfahrzeugen im Allgäu im Einsatz in der Logistik Ermittlung konkreter Anforderungen und Bedürfnisse an die Technologie unter realen Einsatzbedingungen in der Logistik Aufzeichnung von Bewegungsdaten für die wissenschaftliche Auswertung Erforschung der einsatzspezifischen Energiebedarfe und des Alterungsverhalten der Batterien Durchführung von Nutzerakzeptanzanalysen Information der Öffentlichkeit und Fachwelt über die Potenziale und Innovation der Elektromobilität und damit Schaffung einer breiteren Nutzerakzeptanz Folie 3 Hochschule Kempten University of Applied Sciences

4 Befragung von öffentlichen Einrichtungen und Unternehmen im Allgäu

5 Die Logistikkette bei Deutsche Post DHL Der Bereich Transport bildet das Rückgrat der nationalen Brief- und Paketlogistik. Ziel für die meisten Brief- und Paketsendungen ist eine Zustellung am nächsten Werktag (E+1) Vorlauf Hauptlauf Nachlauf Zustellung 12:00 18:30 Uhr 20:30 5:00 Uhr 5:00 7:00 Uhr 8:00 Uhr 17:00 Uhr Σ Fahrzeuge Trend (Σ Fahrzeuge) Quelle: 18D4 GoGreen, Deutsche Post DHL 5 5

6 E-Caddy Gewicht Leist., Drehmom. v max Batteriekapazität 1650 kg 65 kw, 300 Nm 125 km/h A123, 28 kwh Chemie Li-Fe-PO 4 Ladestecker Ladezeit Reichweite (real) Reichweite (NEDC) Schuko / CE 16A 12 h / 3,5 h 150 km 224 km

relative capacity(%) cell capacity(ah) Untersuchungen an den A123-Batterien Kurzschlussversuche: Ermittlung von Strom- und Temperaturverteilung zur Ermittlung des Gefahrenpotentials

) Ermittlung der Open Circuit Spannung (OCV) als Funktion von SOC und T Parameteridentifikation des Ersatzschaltbildes (ESB) zur zuverlässigen Bestimmung von OCV sowie SOC Ermittlung

7 relative capacity(%) cell capacity(ah) Untersuchungen an den A123-Batterien Kurzschlussversuche: Ermittlung von Strom- und Temperaturverteilung zur Ermittlung des Gefahrenpotentials (Brand, etc.) Ermittlung der Open Circuit Spannung (OCV) als Funktion von SOC und T Parameteridentifikation des Ersatzschaltbildes (ESB) zur zuverlässigen Bestimmung von OCV sowie SOC Ermittlung der Zyklenfestigkeit (Kapazität in Abhängigkeit der Zyklenzahl) unter simulierten Betriebsbedingungen bei verschiedenen Umgebungstemperaturen. Kurzschluss Zyklenfestigkeit OCV number of cycles 7 Hochschule Kempten University of Applied Sciences

8 Zuverlässige Reichweitenanzeige Energiemodell der Fahrzeuge Batteriemodell Aktuelle SOC Daten Adaption an tatsächliches Fahrerverhalten auf unterschiedlichen Straßentypen Erfassung der Belastungen und Nutzung Remote Betrieb Folie 8 Hochschule Kempten University of Applied Sciences

Korrektur der Rohdaten Konsolidierte Datenbank Statistische Daten Energiesimulationen Nutzerdaten Datenanalyse Energiemodell

9 Datenerfassung und -analyse GPS und 40 CAN -Datenübertragung via GPRS-Netzverbindung von SD-Karte Datenbank mit Rohdaten Entfernen von Punktwolken Interpolation von Sprüngen Aufteilung in Fahrten Wertebereichprüfungen Plausibilisierung und Korrektur der Rohdaten Konsolidierte Datenbank Statistische Daten Energiesimulationen Nutzerdaten Datenanalyse Energiemodell Statistische Auswertungen Folie 9 Hochschule Kempten University of Applied Sciences Standortanalyse Batterieforschung Mobilitätsanalysen

10 Beispiel: Testfahrt Verteilungsgebiet Lauben Verteilungsgebiet Lauben Datenbasis: ~25 km Fahrtstrecke Teststrecke gefahren im Zustellbetrieb und im Nachgang zur gleichen Uhrzeit um durchschnittliche Verkehrssituation zu ermitteln Auslieferbetrieb Testfahrt Standzeit ~76% 4% Stopps Energieverbrauch 7,75 kwh 5,25 kwh Folie 10 Hochschule Kempten University of Applied Sciences

Beispiel Auswertungen Textuelle, tagesbasierte Auswertungen zur Ermittlung der geladenen und der verbrauchten Energie, zur Ermittlung der Höhen und der unterschiedlichen Min und Max-Werte bei

2014 00:00 Tourlänge in km 9,12 Tourdauer in min 82 SoC Start in % 95 Soc Ende in % 85 min Höhenmeter in m 57 max Höhenmeter in m 121 Durchschnittsgeschwindigkeit in km/h 25,39 Höchstgeschwindigkeit

11 Beispiel Auswertungen Textuelle, tagesbasierte Auswertungen zur Ermittlung der geladenen und der verbrauchten Energie, zur Ermittlung der Höhen und der unterschiedlichen Min und Max-Werte bei verschiedenen CAN-Werten Datum :00 Tourlänge in km 9,12 Tourdauer in min 82 SoC Start in % 95 Soc Ende in % 85 min Höhenmeter in m 57 max Höhenmeter in m 121 Durchschnittsgeschwindigkeit in km/h 25,39 Höchstgeschwindigkeit in km/h 95,56 Anzahl Stopps 54 Anzahl Türöffnungen 96 Standzeit wärend der Touren in min 15 Verbrauche Energie in kwh 2,81 Rekuperierte Energie in kwh 0,12 Durchschnittl. Energie je km in Wh 308 Zwischengeladene Energie in kwh 0 Eingespartes CO2 in kg 1,18 Ladevorgang Start :55 Ladevorgang Ende :39 Geladene Energie in kwh 1,641 Hochschule Kempten University of Applied Sciences Folie 11

Nutzung eines Postfahrzeugs Folie 12 Zeitraum: 01.01.2014 08.09.

12 Nutzung eines Postfahrzeugs Folie 12 Zeitraum: Anzahl Fahrten: 1594 Gefahrene Kilometer: km Hochschule Kempten University of Applied Sciences

13 Tiefeninterviews mit Fahrern der post Die Vorteile des ecaddy Maxi im Gegensatz zu konventionellen Fahrzeug: ruhiges, emissionsfreies Fahren (keine Abgase, kein Motorengeräusche) sehr angenehm beim ständigen Ein- und Aussteigen Gute Beschleunigung Einfache Bedienbarkeit (u.a. Automatik); an technische Eigenheiten (Anfahren am Berg, Starten des Ladevorgangs) haben sich die Fahrer schnell gewöhnt Der dauernde Tankvorgang, der bei den Verbrennern notwendig ist, entfällt dadurch Zeitersparnis ecaddy Maxi hat größeres Ladevolumen; die Konfiguration und Ausstattung des ecaddy wird für den Zustellbetrieb als optimal empfunden 13 Hochschule Kempten University of Applied Sciences

Energiekosten für 100 km Die Wirtschaftlichkeit von E-Fahrzeugen hängt wesentlich von der Entwicklung der Batterietechnologie hinsichtlich Kosten und Energiedichte ab Für eine Strecke von 100 km.

14 Energiekosten für 100 km Die Wirtschaftlichkeit von E-Fahrzeugen hängt wesentlich von der Entwicklung der Batterietechnologie hinsichtlich Kosten und Energiedichte ab Für eine Strecke von 100 km... Diesel Elektro Verbrauch 1) 10,5 Liter 27 kwh Energiekosten 2) 14,70 EUR 5,40 EUR Zustellung Energiedichte 3) Wh/kg 140 Wh/kg Gewicht Energie 8,8 kg 193 kg Energie + Speicher 4) 15,02 EUR 17,67 EUR Quelle: 18D4 GoGreen; 1) Fahrzyklus Deutsche Post 2) 1,40 /L Diesel, 0,20 Ct/kWh Strom 3) Handbook for Battery Technologies, Diesel 0,8423 kg/l, Li-Ion: 140 Wh/kg 4) Batteriekosten 400 /kwh, Tank ca. 280, 8 Jahre Nutzungsdauer, Laufleistung 11tkm p.a. 14

15 Herausforderungen der Elektromobilität Unterschiedliche Erfolgsfaktoren beeinflussen die weitere Entwicklung und die Sichtbarkeit der Elektromobilität 1 2 Betrieblicher Einsatz unter realen Bedingungen Anwenderfokus schärfen KRITISCHE ERFOLGSFAKTOREN Energiebereitstellung und Stromnetzstabilität (Infrastruktur) Datenverfügbarkeit und -auswertung (OEM und Fahrzeuge) Bündelung von Kernkompetenzen (Unternehmen und öffentlicher Sektor) Fehlende Förderfähigkeit assoziierter Projektinhalte Fehlende Anreize für Innenstadtbereiche Fehlende Führerschein-Freigabe für E- Fahrzeuge >3,5t 3 Rahmenbedingungen verbessern Quelle: 18D4 GoGreen, Deutsche Post DHL 15

16 Formula E Grundfahrzeug und ABT ecargo rein elektrisches Zustellfahrzeug 20,4 m³ / 4.250kg Variables Ladevolumen Durch Tier-1 Zulieferer im Bereich Kofferaufbau und Fahrgestell 50km Reichweite im rein elektrischen Zustellbetrieb -> Co 2 Einsparung 25t (deutscher Strommix) Kostenneutral nach LifeCycle im Vergleich zum Verbrennungsfahrzeug!

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ihre Ansprechpartner Prof. Dr. -Ing. Andreas Rupp Konsortialleiter E-Lieferung Forschungszentrum Allgäu Hochschule Kempten Bahnhofstr Kempten Telefon:

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