Alltagstauglichkeit von Elektromobilität Langstreckeneignung und -akzeptanz LANG STRECKEN

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1 Alltagstauglichkeit von Elektromobilität Langstreckeneignung und -akzeptanz LANG STRECKEN ELEKTRO MOBILITÄT

2 Inhalt Einführung...2 Langstrecken Elektromobilität...3 Fahrzeugflotte...4 Feldtest...8 Öffentlichkeit...1 Ergebnisse...14 Testfahrerbefragung...2 Blick in die Zukunft...24

3 Einführung Elektromobilität -! Aber auf der Langstrecke? Die Elektromobilität erhält Einzug in den deutschen Straßenverkehr, ob auffällig designed oder beklebt oder unauffällig, den anderen Fahrzeugen angepasst oder nachempfunden, sie sind unter uns! Dabei steckt der Unterschied so oder so im Verborgenen: im Motorraum. Im Projekt Alltagstauglichkeit von Elektromobilität; Bausteine für eine Technologie Roadmap: Infrastruktur Fahrzeug - Sicherheit hat sich herausgestellt, dass sich die bereits auf dem Markt verfügbaren Elektrofahrzeuge gut in den städtischen Verkehr integrieren lassen, als generelle Restriktion wurde aber von den meisten der über 6 Testfahrerinnen und Testfahrern die begrenzte Reichweite angegeben. Grund genug der Sache nachzugehen... in dem Projekt Alltagstauglichkeit von Elektromobilität: Langstreckeneignung und -akzeptanz oder kurz: LEM. Das Folgeprojekt im Rahmen der Förderung der Bundesregierung basiert auf der Drei-Säulen-Strategie: Effizienzsteigerung, Range Extender und Schnellladung, zur Betrachtung der Reichweitenproblematik im Alltagseinsatz. Das heißt, es werden sowohl die Energieflüsse, die Rekuperation (Energierückeinspeisung beim Bremsvorgang) als auch die Nebenaggregate betrachtet und analysiert. Gleichzeitig werden aber auch zwei unterschiedliche Technologien - Schnellladung und Range Extender - betrachtet. Diese Untersuchung findet wieder im Zusammenhang mit einem Feldversuch statt. Dabei sollten die Daten von 35 Testfahrerinnen und -fahrern gesammelt werden und Aufschluss darüber liefern, welche Technologie sich im Alltagseinsatz eher bewährt: die schnellladefähigen Elektrofahrzeuge mit einer entsprechenden Infrastruktur an Schnellladestationen oder Fahrzeuge mit einem Range Extender, also Fahrzeuge, die sowohl über einen Elektro- als auch über einen Verbrennungsmotor verfügen und damit höhere Reichweiten erzielen. Der Kampf der Technologien: Range Extender vs. Schnellladung 2

4 Projektziele Langstrecken Elektromobilität Was ist LEM? Das Projekt Alltagstauglichkeit von Elektromobilität: Langstreckeneignung und -akzeptanz (kurz: LEM) baut auf einer Drei-Säulen-Strategie auf: Management der Nebenaggregate. Eine umfangreiche Erprobung und Untersuchung von schnellladefähigen Fahrzeugen, wie dem Mitsubishi i-miev oder dem Peugeot i-on wird durchgeführt. Begleitend hierzu wird eine umfangreiche Infrastruktur von Schnellladestationen aufgebaut, die auch auf ihre Rückwirkungen auf die lokalen Energieversorgungsnetze hin untersucht wird. Dem gegenübergestellt wird die Erprobung und Untersuchung von Fahrzeugen mit Range Extender Antrieb. Zum Beispiel wird der Opel Ampera hinsichtlich der Alltagseignung für Dienstleister und Mittelstrecken-Pendler (Entfernungen zwischen 12 und 16 km pro Fahrstrecke) analysiert. Die Untersuchung der verschiedenen Technologien erfolgt unter technischen und sozioökonomischen Gesichtspunkten, wie z.b. der Technologieakzeptanz der potenziellen Käufer. Ziel ist es 35 Nutzerinnen und Nutzer aus einem repräsentativen Bevölkerungsquerschnitt mit unterschiedlichen Fahrprofilen und sozioökonomischen Hintergründen die Elektroautos der Projektflotte in ihren Alltag integrieren zu lassen. Anhand der aufgezeichneten Fahrzeugbetriebsdaten werden wichtige Erkenntnisse über die Nutzung der Fahrzeuge gewonnen. Daraus werden wiederum Ansätze zur Verbesserung und zur Anpassung zukünftiger Fahrzeuggenerationen an die Kundenbedürfnisse ermittelt. LANG STRECKEN ELEKTRO MOBILITÄT Die Energieeffizienz der Fahrzeuge wird analysiert und Verbesserungsmöglichkeiten werden erforscht. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Energierückgewinnung beim Bremsen (Rekuperation) und dem intelligenten 3

5 Technik Fahrzeugflotte Die Fahrzeugflotte des Projekts besteht aus 24 Fahrzeugen, darunter Elektrofahrzeuge unterschiedlicher Automobilhersteller und Fahrzeuge mit Range Extender für den Technologievergleich. After Market Elektroantrieb 23 V Aufladung Gegenüberstellung Großserienfahrzeug mit OEM Elektroantrieb Dediziertes Kleinserien Elektrofahrzeug Fahrzeug mit Range Extender Antrieb EN STRECK LANG MOBILITÄT LANG STRECKEN LANG STREC ELEKTRO MOBILIT KEN ÄT 2 x Stromos Schnellaufladung ELEKTRO ELEKTRO MOBILITÄT LANG STREC ELEKTRO MOBILIT KEN ÄT 2 x i-miev 2 Think City 9 Ampera Die Elektroauto-Flotte der Ruhr-Universität Bochum LANG STREC ELEKTRO MOBILIT KEN ÄT 8 x i-on Mehrstufiges Schaltgetriebe Dabei wurde die Elektro-Fahrzeugflotte an der RuhrUniversität Bochum aus dem Vorgängerprojekt Alltagstauglichkeit von Elektromobilität - Bausteine für eine Technologie Roadmap: Infrastruktur - Fahrzeug - Sicherheit, bestehend aus sechs Fahrzeugen, um vier Fahrzeuge, unter anderem zwei Opel Ampera, erweitert. LANG STRECKEN ELEKTRO MOBILITÄT 5 EV adapt 4

6 Fahrzeugflotte Schnellladung/Schnellladefähige Fahrzeuge Was ist Schnellladung? Mit dem einheitlich definierten Begriff Schnellladung ist im Bereich der Elektromobilität die Aufladung des Akkumulators eines Elektroautos auf ca. 8% der Nennkapazität in rund 2-3 Minuten gemeint. Abhängig von der Nennkapazität des Akkumulators ist dazu eine Ladeleistung von min. 2 kw nötig. Der Akkumulator benötigt stets Gleichstrom, das Versorgungsnetz bietet Wechselstrom. Die Umwandlung übernimmt das Ladegerät. Im Falle der Schnellaufladung ist dieses jedoch zu groß und teuer, um im Auto mitgeführt zu werden, daher steht es als Schnellladestation an ausgewiesenen Standorten, ähnlich einer Tankstelle. Was ist ein schnellladefähiges Elektroauto? Nicht jedes Elektroauto ist auch zwingend schnellladefähig. Schnellladefähige Elektroauto sind mit einer besonderen Technik ausgestattet und benötigen, je nach Schnellladekonzept, eine entsprechende Steckvorrichtung. Die schnellladefähigen Elektroautos aus der Projektflotte (Peugeot i-on; Mitsubishi i-miev) unterstützen beide das CHAdeMO-Protokoll und verfügen zusätzlich zu ihrem Netzteilanschluss zur Ladung an einer haushaltsüblichen Schuko-Steckdose eine CHAdeMO-Steckvorrichtung, über die sie an einer DC-Schnellladestation mit bis zu 5 kw geladen werden können. Warum 1%? Um 1% Ladung zu erreichen, muss der Akkumulator langsam bis zum Zielstand geladen werden, da sonst die maximal zulässige Spannung überschritten und der Akkumulator somit irreparablen Schaden nehmen würde. 5

7 Fahrzeugflotte Range Extender Fahrzeug sein Ziel erreicht. Diese Art von Fahrzeugen wird Hybrid genannt. Sie vereinen die Möglichkeit rein elektrisch zu fahren mit der Reichweitensicherheit eines konventionell betriebenen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor und stoßen damit auf hohe Akzeptanz. In der Entwicklungsphase der Akkumulatoren hin zu höheren Reichweiten und dem Ausbau der Ladeinfrastruktur ist das Fahrzeug mit Range Extender eine zukunftsweisende und alltagstaugliche Lösung. Die Ergänzung Plug-in-Hybrid beschreibt, dass der Akkumulator zusätzlich über das Stromnetz geladen werden kann. O pel 211 Technische Daten eines Fahrzeugs mit Range Extender (Opel Ampera/ Auszug der technischen Daten) Was ist ein Range Extender? Im Zusammenhang mit der Elektromobilität und der Reichweitenproblematik fällt auch immer häufiger der Begriff Range Extender - doch was bedeutet Range Extender? Ein Range Extender - wörtlich Reichweitenverlängerer - dient dazu die durch die Kapazität des Akkumulators begrenzte Reichweite zu erweitern, zum Beispiel, wie bei dem im Projekt getesteten Opel Ampera, durch einen zusätzlichen Verbrennungsmotor. Erstreckt sich eine Fahrt über eine Länge von 4 bis 8 km und überschreitet somit die rein elektrische Reichweite, schaltet sich automatisch der Verbrennungsmotor zu und stellt sicher, dass das max. Leistung [kw] max. Drehmoment [Nm] Kapazität [kwh] Füllmenge [l] Antrieb Elektromotor Generator Verbrennungsmotor k.a. k.a. Energiespeicher Lithium-Ionen Batterie Kraftstofftank * 1,78 35 *Theoretische Werte, Energiegehalt Ottokraftstoff ca. 9 kwh/l Reichweite Batterie [km] Systemreichweite [km] Höchstgeschwindigkeit [km/h] Beschleunigung -1 km/h in s Fahrzeuggewicht [kg] 6 Fahrleistungen 4-8 > ca Werksangaben

8 Fahrzeugflotte Erzeugtes Bremsmoment Wie kann die Effizienz optimiert werden? Bei Elektrofahrzeugen ist die Steigerung der Effizienz gleichbedeutend mit einer Verlängerung der oft kritisierten Reichweite. Durch die Erfassung von Leistungs- und Fahrdaten mit hoher Abtastfrequenz und Auflösung während des Feldtests werden die Energieflüsse und Verbräuche in allen Fahrsituationen ermittelt. Dadurch können Optimierungspotenziale beispielweise bei den Nebenaggregaten erforscht werden. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Rekuperation. Elektrische Maschinen bieten gegenüber konventionellen Verbrennungsmotoren den Vorteil, als Generator ein Bremsmoment erzeugen zu können und damit Energie in die Batterie zurückzuspeisen. Mögliche Strategien zur kooperativen Nutzung der elektrischen und der konventionellen hydraulisch-mechanischen Bremsen werden untersucht und hinsichtlich des Implementierungsaufwands und der Rekuperationsausbeute bewertet. Hinzu kommt die Frage nach der sinnvollsten Art, das Rekuperationsmoment anzufordern. Auf dem Markt existieren sowohl Lösungen zur Steuerung der Rekuperation über das Bremspedal als auch über das Fahrpedal (Gaspedal). Im Projekt werden ein Elektrofahrzeug mit veränderbaren Rekuperationsparametern sowie ein baugleiches Referenzfahrzeug mit festen Parametern für diese Untersuchungen eingesetzt. Erzeugtes Bremsmoment Energieeffizienz/Rekuperation Sollbremsmoment Sollbremsmoment Erzeugtes Bremsmoment Erzeugtes Bremsmoment a) Paralleles regeneratives Bremssystem Sollbremsmoment Sollbremsmoment b) Serielles regeneratives Bremssystem Mechanische Bremse Vorderachse Mechanische Bremse Hinterachse Regenerative Bremse Antriebsachse Schleppmoment-Nachbildung Qualitative Aufteilung des Bremsmoments für ein paralleles und ein serielles Bremssystem für eine Bremsanforderung über das Bremspedal (jew. links) und über das Fahrpedal (jew. rechts) 7

9 Feldtest Fahrermatrix Kann auch ich Testfahrer/in werden? Eine Frage, die während des Testzeitraums sehr häufig gestellt wurde. Zum Glück war die Antwort in fast allen Fällen: ja! Im Rahmen des Projektes Alltagstauglichkeit von Elektromobilität: Langstreckeneignung und -akzeptanz ging es im Schwerpunkt darum, den Langstreckeneinsatz der Fahrzeuge zu erproben und technisch zu erfassen. Das kann zum einen die /der Arbeitspendler/in sein, genauso wie das Familientaxi mit mehreren Kurzstrecken, die häufig kurz hintereinander gefahren werden. Probandinnen und Probanden mit durchschnittlichen Tagesstrecken von 5 bis 15 km Elektromobilität hautnah erleben und auf individuelle Alltagstauglichkeit prüfen. Ziel des Projekts war es insgesamt 35 Testfahrerinnen und -fahrern diese Möglichkeit zu geben. Die RuhrUniversität Bochum hat im Rahmen des Feldtest alleine über 33 Interessierte elektromobil gemacht, im gesamten Projekt waren es rund 5. Wie wurde die Zielgruppe festgelegt? Maßgeblich haben wir darauf geachtet einen möglichst realitätsnahen Schnitt durch die Gesellschaft auszuwählen. Somit wurde ein bunter Mix aller Alters- und Berufsgruppen ausgewählt, der eine entsprechende Tagesstrecke und eine gültige Fahrerlaubnis aufweisen konnte. Ein weiterer wichtiger Aspekt war neben der Tagestrecke, der Altersgruppe und dem Beruf, dass sich der Anteil von männlichen und weiblichen Probanden die Waage hält, sprich etwa 5 % Frauen und 5 % Männer, was erfolgreich realisiert werden konnten. Was bedeutet Langstrecke im elektromobilen Zusammenhang? Im elektromobilen Zusammenhang kann der Begriff Langstrecke mehrere Definitionen haben. Zum einen sind es am Stück gefahrenen Entfernungen, die durch Schnellladung realisiert werden können, zum anderen sind es auch mehrere Kurzstreckenfahrten, die ohne Zwischenladung getätigt werden. Die Flotte verfügt über Fahrzeuge mit rein elektrischen Reichweiten von 4 bis 16 km, somit konnten 8

10 Feldtest Testmerkmale Auf die Plätze, fertig, los! Um die Alltagstauglichkeit von Elektromobilität im Bezug auf Langstreckeneignung zu analysieren, müssen Elektrofahrzeuge in den Alltag integriert werden. Wer konnte am Feldtest teilnehmen? - Jeder, der einen Führerschein besitzt und interessiert war, seinen Alltag elektromobil zu bewältigen. Ob Lehrer oder Schüler, ob Feuerwehrmann oder Apothekerin, ob Hausmann oder Geschäftsführerin - alle, die eine durchschnittliche Tagesstrecke von 5 bis 15 km aufweisen, konnten am Projekt teilnehmen. Die Fahrzeuge wurden in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt, als Dienstfahrezuge beim USB und der GLS Bank, als Leihwagen im CarSharing im Autohaus Rüschkamp und als Testflotte an der Ruhr-Universität Bochum. Rund 5 Testfahrerinnen und -fahrer bekamen die Möglichkeit ekm zu machen, sprich: Elektromobilität ganz alltäglich zu erleben. Entsprechend der Bevölkerungsverteilung lag der Anteil der Frauen bei etwa 5 %. Der Schwerpunkt des Einzugsgebiets der Testfahrerinnen und -fahrer lag jedoch im Ruhrgebiet respektive in Nordrhein-Westfalen. Aus organisatorischen Gründen blieben Testfahrer aus den umliegenden Bundesländern eher die Ausnahme, auch wenn die Bewerbungen auch da recht zahlreich waren. Im gesamten Projekt kamen zum Einsatz: 9 E-Fahrzeuge mit Range-Extender (rd. 44. km) 1 E-Fahrzeuge mit CHAdeMO-Schnelllademöglichkeit (rd km) 5 E-Fahrzeuge mit Normalaufladung (rd km) 5 bis 1 Einwohner 1 bis 3 Einwohner 3 bis 5 Einwohner 5 bis 1 Einwohner Internationale Grenze Landesgrenze Fluss Gefahrene Strecken Rheine Osnabrück Ibbenbüren Münster Bocholt Ahlen Hamm Marl Recklinghausen Lünen Herten Gladbeck Dinslaken Castrop-Rauxel Herne Unna Bottrop Gelsenkirchen Dortmund Bochum Oberhausen Essen Moers Duisburg Menden Witten Mülheim a.d.r. Hattingen Iserlohn Hagen Velbert Ratingen Wuppertal Meerbusch Düsseldorf Lüdenscheid Wesel Wo wurde Test gefahren? Überall da, wo einen der Alltag hinführt! Das konnte der Supermarkt um die Ecke, der Ärztezentrum in der Innenstadt, der Baumarkt an der Autobahn, die Arbeitsstelle in der Nachbarstadt oder der Ausflug am Wochenende ins Grüne sein. Dorsten Arnsberg 1 km 1 km Die Karte zeigt das Haupteinsatzgebiet mit einer Übersicht der Aufladepunkte (Stand: 215). 9

11 Öffentlichkeit Auftaktveranstaltung Auf die Plätze - Fertig - Los!......heißt es für das Projekt Alltagstauglichkeit von Elektromobilität: Langstreckeneignung und -akzeptanz am 7. Dezember 212 und damit auch für die Forschergruppe um Prof. Constantinos Sourkounis und die Industriepartner des Projekts. Zahlreich erschienen Vertreter aus der Politik, der Industrie und den Wissenschaften, um sich über das Thema Elektromobilität im Langstreckeneinsatz zu informieren. Neben dem Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik sind die Delphi Deutschland GmbH, die GLS Bank, die Adam Opel AG, das Autohaus Rüschkamp, die Stadtwerke Bochum GmbH, der Umweltservice Bochum und assoziiert die BP/Aral am Projekt beteiligt. Neben einer Vortragsreihe im Hörsaal HID präsentierten Dr. V. Steinle (2.i.d.R), derzeit Leiter der Abteilung für Grundsatzangelegenheiten im BMVI, und Prof. Dr. Dr. E. Weiler (3.i.d.R.), Rektor der RUB, informieren sich ebenfalls bei der Auftaktveranstaltung zum Projekt Langstrecken Elektromobilität über zukünftige Einsatzmöglichkeiten der Elektromobilität im Alltag. sich die partizipierenden Industriepartner auf der Ebene 4 des Gebäudes ID mit Informationsständen und Exponaten rund um das Themengebiet Elektromobilität und Ladeinfrastruktur. Auf welchem Stand befinden wir uns, was sind derzeitige Restriktionen und welches Umfeld muss geschaffen werden? Das sind die Fragen, die es im Rahmen des Projektes zu beantworten gilt. Langstrecken-Elektromobilität das Projektlogo ziert alle Fahrzeuge im Projekt und zeigt: hier wird der Ernstfall geprobt. Auch die Fahrzeuge der RUB-Flotte, wie der Opel Ampera (siehe Foto rechts), tragen das Logo auf der Fahrer- und Beifahrertür. Ob die Fahrzeuge tatsächlich für die Langstrecke geeignet sind, wird das Projekt, vor allem aber der Feldtest mit mehr als 35 Testfahrerinnen und -fahrern, zeigen. Von links: Projektleiter Prof. C. Sourkounis; Dekan ETIT, Prof. P. Awakowicz; EnergieAgentur,Herr G. Grothues; Staatssekretär des Ministeriums für Wirtschaft, Energie, Industrie, Mittelstand und Handwerk des Landes NRW, Dr. G. Horzetzky 1

12 Öffentlichkeit Bochum Hamburg Einmal Hamburg und zurück? -, aber bitte elektrisch... Langstrecke ist Definitionssache, vor allem im Bereich Elektromobilität. Aber von Bochum nach Hamburg, von der Universitätsstraße bis zum Alten Fischmarkt, das überzeugt als Langstrecke! Start: Ruhr-Universität Bochum Ziel: Alter Fischmarkt Distanz: ca. 35 km Bedingungen: 9-95 km/h (wenn möglich) Auf die Plätze, fertig, los... zwei Teams des Instituts für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik machten sich auf den Weg. Laut Routenplaner ist für diese Strecke eine Zeit von guten drei Stunden einzuplanen. Was schnell deutlich wird: es gibt zwei Dinge, vor denen man weder in einem reinen Elektroauto noch in einem Fahrzeug mit Range Extender gefeit ist, Staus und müde Beine! Auch der Opel Ampera, das Fahrzeug mit Range Extender, benötigt eine Pause. Vor den Toren Hamburgs letzter Boxenstopp vor dem Passieren der Köhlbrandbrücke am Autohof Altenwerder mit Blick auf die Windkraftanlage, die mit einer Gesamthöhe von 198 Metern zu den höchsten der Welt und mit rund 6 Mega Watt Leistung auch zu den leistungsstärksten zählt. Ankunft Nach rund vier Stunden erreichte das Team Ampera das Wahrzeichen Hamburgs, den Alten Fischmarkt. Aber auch das Team imiev traf am Ziel ein, nach siebeneinhalb Stunden Fahrt. Die für den schnellladefähigen imiev geplanten sechs Stunden konnten aufgrund einer intakten Schnellladesäule eingehalten werden, so verlängerte sich ein Lade- und Pausenaufenthalt um neunzig Minuten. Der schnellladefähige Mitsubishi imiev lädt an einer Schnellladestation an der Autobahn A1 Richtung Hamburg. Ein Ladevorgang von auf 8 % Akkuleistung benötigt in etwa 2 Minuten, für die weiteren 2 % werden ebenfalls 2 Minuten benötigt. Genug Zeit um sich die Beine etwas zu vertreten, einen Kaffee zu trinken und die Toilette aufzusuchen. Fazit Wenn der Zeitfaktor eine wichtige Rolle spielt, ist es sinnvoller ein Fahrzeug mit Range Extender zu nutzen. Ist der Weg auch teil des Ziels, sind Elektrofahrzeuge bereits heute eine sinnvolle Alternative, eine ige Routenplanung vorausgesetzt. 11

13 Öffentlichkeit Bürgertag in Oberhausen Klimaschutzminister des Landes NRW Johannes Remmel und Dr. Veit Steinle, Abteilungsleiter im BMVBS, interessierten sich für die Arbeit des Instituts im Projekt Alltagstauglichkeit von Elektromobilität - Langstreckeneignung und -akzeptanz und ließen sich von Professor Sourkounis über die Ideen und Ziele des Projektes aufklären und anahnd von ersten Daten auf den aktuellen Stand der Durchführung bringen. Nicht nur Vertreter aus Politik, wie Herr Johannes Remmel, Klimaschutzminister des Landes NRW, und Dr. Veit Steinle, Abteilungsleiter im ehemaligen BMVBS (heute BMVI), nutzen die Gelegenheit mehr über die Projekte der Modellregion Rhein-Ruhr zu erfahren und in diesem Zusammenhang auch über Projekt Langstrecken Elektromobilität, sondern auch Bürgerinnen und Bürger stellen ihre Fragen zum Thema Elektromobilität. Unter dem Motto Elektromobilität (er)fahrbar machen! fand am Samstag, den , im Bereich des LuiseAlbertz-Platz am CentrO Oberhausen der Bürgertag der Modellregion Elektromobilität Rhein-Ruhr statt. EneSys bot Testfahrten an und präsentierte das Projekt Langstrecken Elektromobilität (LEM) der Öffentlichkeit sowie Vertretern aus der Politik. Prof. Sourkounis und das Team des Instituts für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik steht für Fragen der Bürgerinnen und Bürger bereit, um Hemmnisse potenzieller Nutzer aufzudecken und im besten Fall direkt aus der Welt schaffen zu können. Dabei sind meist der Anschaffungspreis und die Reichweite von Interesse. Auf elf Ausstellungsplätzen konnten sich Interessierte über die Projekte der Modellregion Rhein-Ruhr informieren, über die Ideen und Ziele, die die einzelnen Projekte verfolgen und natürlich über die Erfolge, die bis dahin erreicht wurden. 12

14 Öffentlichkeit WissensNacht Ruhr WissensNacht Ruhr - Abenteuer Klima Zu diesem Thema lud die Metropole Ruhr am 2. Oktober 214 von 16 bis 24 Uhr Interessierte an unterschiedlichen Standorten im gesamten Ruhrgebiet ein. Da darf natürlich auch die Ruhr-Universität Bochum fehlen. Neben anderen Vertretern der RUB hat sich auch das Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik mit einem Stand beteiligt. An einem schönen Herbsttag im Herzen Bochums, am Blue Square, konnte man sich über Elektromobilität, ganz aktuell das Thema Langstreckeneignung, informieren. Bei der Verlosung der Testwochen haben sich am Abend (19:3 Uhr) viele Interessierte zusammen gefunden. Die glücklichen Gewinner, eine Testfahrerin und ein Testfahrer, wurden direkt vor Ort in die entsprechenden Testfahrzeuge eingeführt und das Abenteuer elektromobile Woche konnte beginnen. Die Begeisterung ist beiden anzusehen, das Team vom Institut freut sich über zwei weitere Die glücklichen Gewinner der Verlosung, durch Zufall ganz im Sinne der Gleichberechtigung eine Frau und ein Mann, wurden noch vor Ort in die Fahrzeuge eingewiesen und konnten ihren Heimweg bereits reinelektrisch bewältigen. Die vielen Fragen von interessierten Besuchern und Passanten, als auch die große Beteiligung an unserem Gewinnspiel haben gezeigt, dass die Neugier doch gegen Unsicherheiten und Restriktionen siegt. Ein Schwerpunkt des Projekts ist der Vergleich zwischen den Technologien: Schnellladefähiges Fahrzeug und Fahrzeug mit Range Extender. Vor Ort als Vertreter der Kategorie schnellladefähiges Fahrzeug der Peugeot i-on. Sämtliche Fragen rund um das Projekt und die Elektromobilität wurden am Stand beantwortet. Bei einem gerechten Vergleich darf natürlich eine Seite fehlen: Der Opel Ampera als Vertreter der Kategorie Fahrzeug mit Range Extender, am Stand des Instituts für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik, vor dem Blue Square, Kortumstraße Ecke Bongardstraße, direkt im Herzen Bochums. Um zumindest auch zwei Personen die Möglichkeit zu bieten, Elektromobilität auch einmal zu erleben, haben wir zwei Testwochen, eine Testwoche mit einem schnellladefähigen Fahrzeug und eine Testwoche mit einem Fahrzeug mit Range Extender, verlost. 13

15 Ergebnisse Übergeordnete Ergebnisse Erfolge des Demonstrationsprojekts Durch die Fokussierung auf Langstreckenpendler und Dienstleistungsunternehmen wurde mit den 24 Fahrzeugen eine hohe Gesamtfahrleistung von 785. km erzielt. Dies entspricht etwa 25 % der Fahrleistung aller EPKW in der Modellregion Rhein-Ruhr bei 6,5 % Fahrzeuganteil. Durch die teilweise mehrwöchige Integration der Fahrzeuge in den Alltag der 5 Testfahrerinnen und Testfahrer wurde die Sichtbarkeit der Elektromobilität auch auf deren Umfeld erweitert. Dabei sind im Durchschnitt jeweils 3 weitere Personen mit der Elektromobilität in Kontakt gekommen. Die Testphase hat größtenteils eine nachhaltige, positive Wirkung erreicht. 78 % der Probanden gaben an, sich nach der Testphase intensiver mit der Elektromobilität beschäftigt zu haben. 31 % denken bereits aktuell über den Kauf eines Elektrofahrzeugs nach, weitere 25 % sobald die Fahrzeuge günstiger werden. 5 % sind bereits im Besitz eines Stromers. Haben Sie sich seit der Testphase intensiver mit dem Thema Elektromobilität beschäftigt? 78 % 22 % Denken Sie über die Anschaffung eines Elektrofahrzeugs nach? 32 % Daten und Fakten 5 Testfahrerinnen und Testfahrer Durchschnittlicher Multiplikator: 3 Gesamtfahrleistung: 785. km - Fahrzeuge mit Range-Extender (EREV): 44. km - Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV): 381. km 44 % 24 % 14 Preisbedingt noch

16 Ergebnisse Range Extender I Häufigkeit (%) 35 km? Mit Range-Extender gar kein Problem! Ein Elektrofahrzeug mit Range-Extender (EREV) kann bereits konventionelle Fahrzeuge als Erstwagen ersetzen, da einzelne längere Dienst- oder Wochenendfahrten, wie die hier dargestellte Fahrt von Bochum nach Hamburg, oder Fahrten in den Urlaub kein Problem darstellen Häufigkeitsverteilung der Geschwindigkeit: Um den Energieverbrauch zu begrenzen, wurde die Höchstgeschwindigkeit des Opel Amperas ausge nutzt. Geschwindigkeit (km/h) 41 km km 95 km 252 km Reine Fahrzeit: Ÿ rein elektrisch: Ÿ mit Range-Extender: Ladezeit: 4 h 6 min 1 h 18 min 3 h 48 min 59 min Elektrischer Energieverbrauch: Benzinverbrauch: Rekuperierte Energie: 12,3 kwh 14,3 l X,64 kwh Durchschnittsaußentemperatur: 19 C (gemessen am Fahrzeug) 19 km 76 km Daten und Fakten zur Fahr Gesamte Fahrstrecke: Ÿ rein elektrisch: Ÿ mit Range-Extender: km Zeit (h) Übersicht einer durch eine Ladung (hellblau) unterbrochenen Fahrt von Bochum nach Hamburg mit elektrisch (mittelblau) und mit Benzin zurückgelegten Fahrtabschnitten (hellgrau) sowie qualitative Verläufe der elektrischen Leistung (dunkelblau), des Benzinverbrauchs (signalrot) und der Verbrennungsmotorleistung (dunkelrot) 15

17 Ergebnisse Range Extender II Verteilung Einzelstrecken (%) Amortisierung - Die Auslegung macht den Unterschied EREVs bieten die Möglichkeit, den tatsächlichen Streckenbedarf eines Nutzers auch über die elektrische Reichweite hinweg darzustellen. Die Aufnahme von Fahrprofilen bildet eine wichtige Grundlage für die zukünftige Dimensionierung des gesamten Antriebsstrangs inklusive Speicher. Hierbei sind sowohl für EREVs als auch für BEVs je nach Nutzerprofil individuelle Auslegungsstufen sinnvoll, insbesondere um eine schnellstmögliche Amortisierung der im Allgemeinen höheren Investitionskosten zu erreichen. Die Auswertungen aller im Projekt befindlichen EREVs zeigen einen typischen Bedarf von etwa 12 km für Einzelund 32 km für Tagesstrecken hinsichtlich der hier betrachteten Langstreckenfahrer. 3 Rein elektrisch Kombiniert Strecke (km) Verteilung Tagesstrecken (%) Klassierung der Einzelstreckenlängen bezogen auf die Gesamtstrecke 3 Rein elektrisch Kombiniert Strecke (km) Klassierung der Tagesstreckenlängen bezogen auf die Gesamtstrecke Spezifischer Energieverbrauch (grün) und Temperatur (rot) im Verlauf eines hres 16

18 Ergebnisse Schnellladefähiges Fahrzeug I Häufigkeit (%) Heute noch ein Abenteuer, bald Alltag? Neben den Wissenschaftlern der Ruhr-Universität Bochum haben auch zwei Probanden an einem schönen Sommertag mit einem Mitsubishi i-miev die Strecke vom Ruhrgebiet nach Hamburg in Angriff genommen. Durch mehrere Schnellladungen haben auch sie die Strecke gemeistert Häufigkeitsverteilung der Geschwindigkeit: Mit sparsamer Fahrweise lassen sich die noch großen Entfernungen zwischen zwei Ladesäulen meistern. Geschwindigkeit (km/h) 1 Reine Fahrzeit: 4 h 47 min Ladezeit: Ÿ Schnellladung Phase 1: Ÿ Schnellladung Phase 2: Ÿ Normalladung: 2 h 2 min 1 h 26 min 4 min 14 min Elektrischer Energieverbrauch: Rekuperierte Energie: 34,21 kwh X4,23 kwh Durchschnittsaußentemperatur: 27 C (gemessen am Fahrzeug) 123 km km 6 4 km 89 km 378 km 28 km 41 km Daten und Fakten zur Fahrt Gesamte Fahrstrecke: 7 Zeit (h) Übersicht einer nur durch Ladungen unterbrochenen Fahrt (mittelblau) von Bochum nach Hamburg mit Schnellladungen (Phase 1 hellgrau und Phase 2 dunkelrot) und Normalladung (hellblau) sowie der qualitative Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme bzw. -abgabe (signalrot) 17

19 Ergebnisse Schnellladefähiges Fahrzeug II Verteilung Einzelstrecken (%) Das Wetter als entscheidender Einflussfaktor Die Fahrweise und das damit zusammenhängende Beschleunigungs- und Bremsverhalten der Nutzer haben großen Einfluss auf die erzielbare Reichweite. Hinzu kommen jedoch Einflussfaktoren, die der Mensch steuern kann. Dazu zählt vor allem die Außentemperatur. Sie beeinflusst den Wirkungsgrad der Batterie und die Nutzung von Nebenaggregaten im Fahrzeug, so dass im Winter der höchste Energieverbrauch zu verzeichnen ist. Der Vergleich der Daten aus BEVs und EREVs zeigt, dass die Fahrer von BEVs teilweise Einbußen beim Komfort, z.b. durch geringere Nutzung von Heizung und Klimaanlage, für eine höhere Reichweite in Kauf nehmen Rein elektrisch Strecke (km) Verteilung Tagesstrecken (%) Klassierung der Einzelstreckenlängen bezogen auf die Gesamtstrecke Spezifischer Energieverbrauch (grün) und Temperatur (rot) im Verlauf eines hres 3 25 Rein elektrisch Strecke (km) Klassierung der Tagesstreckenlängen bezogen auf die Gesamtstrecke 18

20 Ergebnisse Effizienzsteigerung Optimierungspotenziale sind noch vorhanden Der höchste Gesamtenergieverbrauch ist bei kurzen Strecken festzustellen. Dies ist vor allem auf die verstärkte Nutzung von Heizung oder Klimaanlage zu Beginn einer Fahrt zurückzuführen. Eine deutliche Reichweitenverlängerung kann erzielt werden, wenn der Fahrzeuginnenraum und ggfs. die Batterie kurz vor Fahrtbeginn noch über Energie aus dem Stromnetz vortemperiert werden. Gemessene Leistungen in Abhängigkeit der Fahrpedalstellungen: Rot dargestellt ist die mit dem Fahrpedal gesteuerte Rekuperationsleistung (Schleppmoment) Spezifischer Energiebedarf zur Klimatisierung durch Klimaanlage und Heizung je gefahrener Strecke mit eingezeichnetem Mittelwert Ladegerät-Effizienz (%) Auch beim Laden kann Energie eingespart werden. Der Wirkungsgrad des Ladegeräts ist im Teillastbereich niedrig. Wenn eine Auswahl besteht, sollten Nutzer daher die höchste Leistung wählen und bei hohem Ladestand direkt wieder nachladen. Die Anforderung der Rekuperation über das Fahrpedal ist aus energetischer Sicht sinnvoll. Dem Fahrer wird die Möglichkeit des Segelns genommen, da der neutrale Punkt (Motorleistung gleich null) für ihn praktisch einstellbar ist. Stattdessen pendelt er um diesen Punkt, wodurch ständig Energie zwischen Antriebsachse und Batterie über den verlustbehafteten Antriebsstrang umgeladen wird Ladestrom 14,6 A, Ladezeit 65 min Ladestrom 1,2 A, Ladezeit 1 min Ladestrom 6,4 A, Ladezeit 13 min Ladeenergie (kwh) Gemessene Effizienz eines Ladegeräts für drei Ladeleistung en bis zur Vollladung: Mit geringerer Leistung sinkt der Wirkungsgrad

21 Testfahrerbefragung Fahrzeugtechnik Beim Thema Elektromobilität spielt die Reichweite eine wichtige Rolle. Die Testfahrerbefragung vor und nach der Testphase zeigt, dass die Reichweitenfrage auch weiterhin ein Schwerpunkt der Forschung bleiben wird, auch wenn mehr als die Hälfte der Testfahrerinnen und -fahrer (bei beiden Technologien) mit der vorhandenen Reichweite im Alltag bereits gut zurecht kommt. Ist die Reichweite ausreichend? Fahrzeug mit Range Extender 5 4 Schnellladefähiges Fahrzeug Ist die Höchstgeschwindigkeit angemessen? Fahrzeug mit Range Extender Schnellladefähiges Fahrzeug Die Höchstgeschwindigkeit überzeugt bei dem Fahrzeug mit Range Extender die Testfahrerinnen und -fahrer deutlich, auch nach dem Test. Aber auch das schnellladefähige Auto muss seine Ergebnisse verstecken. Etwa 8 % sind mit der Höchstgeschwindigkeit der Elektrofahrzeuge ebenfalls zufrieden

22 Testfahrerbefragung Sicherheit Das Sicherheitsgefühl beim Führen eines Fahrzeugs wird unter anderem beeinflusst von der Reaktionsgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Somit sind Beschleunigungs- und Bremsverhalten ein wichtiger Indikator. Die Befragung der Probandinnen und Probanden zeigt deutlich die positiven Erfahrungen mit beiden genutzten Technologien in der Testphase. Ist das Beschleunigungsverhalten überzeugend? Fahrzeug mit Range Extender Schnellladefähiges Fahrzeug Überzeugt mich das Bremsverhalten? Schnellladefähiges Fahrzeug Fahrzeug mit Range Extender Sowohl das Beschleunigungsverhalten, als auch das Bremsverhalten des schnellladefähigen Autos überzeugen im Test. Auch wenn die Erwartungen bereits eine positive Grundstimmung beschrieben, zeigt die Erfahrung: Auch im Elektroauto halten Gas und Bremse, was sie versprechen! Elektrisch fahren und ein gutes Gefühl? Kein Problem

23 Testfahrerbefragung Ladetechnik Die Lademöglichkeiten vor allem im öffentlichen Raum haben eine große Bedeutung für die Reichweitendiskussion. Hier zeigt sich in der Testfahrerbefragung, dass öffentliche Lademöglichkeiten noch deutlicher gekennzeichnet werden müssen, denn sie sind teilweise bereits vorhanden. Es herrscht jedoch in einigen Städten noch ladeinfrastruktureller Nachholbedarf. Gibt es die Möglichkeit das Fahrzeug an öffentlichen Orten zu laden? Fahrzeug mit Range Extender Schnellladefähiges Fahrzeug Es entstehen keine zusätzlichen Restriktionen durch fehlendes Vertrauen in die Ladetechnik. Nach der Testwoche bestätigen die meisten Testfahrerinnen und -fahrer, was ein Großteil von ihnen bereits erwartet hat: Das Laden von Elektrofahrzeugen ist schwer und die Bedienung der Ladestationen respektive der Anschluss an die Steckdose weist bereits einen hohen Sicherheitsstandard auf. Habe ich Vertrauen in die Sicherheit beim Laden? Fahrzeug mit Range Extender Schnellladefähiges Fahrzeug

24 Testfahrerbefragung Akzeptanz Auch wenn Fahrspaß sicherlich eine relative Größe oder sagen wir eine subjektive Beurteilung ist, besitzt diese Einschätzung einen großen Einfluss auf die Möglichkeiten der Elektromobilität. Heutzutage ist ein Fahrzeug mehr ein reines Fortbewegungsmittel, sondern auch ein Erlebnis... Dieser Faktor darf auch bei der (Weiter-) Entwicklung der Elektrofahrzeuge außer Acht gelassen werden. Ist der Fahrspaß groß? Fahrzeug mit Range Extender Schnellladefähiges Fahrzeug Gab es positive Reaktionen anderer? Fahrzeug mit Range Extender Schnelllader Eine natürliche Neugier besitzen die meisten Menschen. Dies wird auch deutlich, wenn man mit einem Elektroauto unterwegs ist. Ein Auto ohne Abgas? Fahren beinahe geräuschlos? Parkplätze mit Steckdosen? Wer mit einem Elektroauto unterwegs ist, kommt ins Gespräch

25 Blick in die Zukunft Ende des Projekts - was nun? Nach 34 interessanten und aufschlussreichen Monaten endet nun das Projekt Alltagstauglichkeit von Elektromobilität: Langstreckeneignung und -akzeptanz. Die Ergebnisse dieses Projekts dienen als Grundstein der weiteren Forschung zur energieeffizienten Nutzung von Elektromobilität in den verschiedensten Einsatzgebieten des Alltags und darüber hinaus der Fortführung des Abbaus von Hemmnissen gegenüber der Elektromobilität. Das Projekt hat in seinem großangelegten Feldtest gezeigt, dass vor allem das Erleben von Elektromobilität die Akzeptanz in der Bevölkerung enorm steigert und eventuelle Restriktionen, seien sie bezogen auf die Reichweite oder die Ladeinfrastruktur, im Alltag doch eher eine untergeordnete Rolle spielen. Langstrecke mit einem Elektroauto? -, das ist durchaus möglich. Vor allem die Nutzung der Schnellladetechnik verkürzt hier die Fahrtzeit erheblich. Wichtig ist in diesem Zusammenhang die Anforderungen an mein Verkehrsmittel festzulegen. Liegt mein Fokus auf dem schnellen Erreichen eines Ortes, ohne viele Zwischenstopps, wird auch weiterhin ein konventionell betriebenes Fahrzeug oder als Kompromiss ein Fahrzeug mit Range Extender die sinnvollere Lösung sein. Spielt der Zeitfaktor keine übergeordnete Rolle, also liegt der Schwerpunkt auf dem grundsätzlichen Erreichen des Ziels, ist der vorgeplante Einsatz eines Elektroautos eine pragmatische und ökologische Alternative. Im Fokus eines aktuellen Projekts am Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik, Multifunktionales Elektromobil - Geschäftsmodelle für die multifunktionale Nutzung von Elektrofahrzeugen, kurz: MultEMobil, steht nun die Entwicklung unterschiedlicher Geschäftsmodelle zur multifunktionalen Nutzung von Elektromobilität. Dabei werden nur die möglichen Einsatzgebiete analysiert, sondern es sollen auch die unterschiedlichen Akteure, wie Energieversorger, Mobilitäts- und Infrastrukturanbieter über ein System überregional verbunden werden. 24

26 Koordination: Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis Universitätsstraße Bochum Tel.: +49()234/ Fax: +49()234/