Elektromobilität: Hintergründe, Entwicklungen und Perspektiven für das Stromsystem

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1 Zweiter Tag der Elektromobilität Elektromobilität: Hintergründe, Entwicklungen und Perspektiven für das Stromsystem Dr. Wolf-Peter Schill IHK zu Schwerin, 23. September 2013

2 Übersicht 1. Hintergrund: Energiewende 2. Bestandsaufnahme: Energieverbrauch und Emissionen des Verkehrs 3. Chancen der Elektromobilität 4. Marktentwicklung und politische Maßnahmen in Deutschland 5. Interaktion mit dem Stromsystem 6. Fazit 2

3 1 Hintergrund: Energiewende 3

4 1 Ziele der Bundesregierung Klima Treibhausgase (ggü. 1990) Erneuerbare Energien Anteil Bruttostromverbrauch Anteil Bruttoendenergieverbrauch Primärenergie (ggü. 2008) Bruttostromverbrauch (ggü. 2008) Effizienz Endenergie Verkehr (ggü. 2005) % 35% 18% -20% -10% -10% % 50% 30% % 65% 45% % 80% 60% -50% -25% -40% Energiebedarf von Gebäuden (ggü. 2008) -20% (Wärme) -80% (PEV) Endergieproduktivität +2,1%/a Elektrofahrzeuge: 1 Mio bis 2020, 6 Mio bis

5 2 Bestandsaufnahme: Energieverbrauch und Emissionen des Verkehrs 5

6 2 Endenergieverbrauch nach Sektoren 2011 Haushalte 25% Gewerbe, Handel, Dienstleistungen u.übr. Verbraucher 16% Verkehr 29% Schienenverkehr 1% Straßenverkehr 24% Quelle: AG Energiebilanzen Bergbau, Gew. Steine u. Erden, Verarbeit. Gewerbe insg. 30% Luftverkehr 4% Küsten- und Binnenschiffahrt 0% Herausragende Bedeutung des Straßenverkehrs 6

7 2 Anteile an den CO2-Gesamtemissionen Deutschlands 25% 20% Quelle: UBA 2012 direkte Emissionen ohne LULUCF ohne internationalen Luft- und Seeverkehr 15% 10% Verkehr insg. Straßenverkehr 5% 0% Ebenfalls große Bedeutung des Straßenverkehrs 7

8 2 Entwicklung spezifischer Emissionen von PKW in g/pkm Index 1995 = % Quelle: UBA 2012 Durchschnitte für Bestand direkte Emissionen 100% 80% 60% 40% 20% CO2 NOx NMHC Feinstaub SO2 0% Beim CO 2 kaum Fortschritte 8

9 2 CO2-Emissionen bei Pkw-Neuzulassungen in Deutschland 200 Quellen: Kraftfahrtbundesamt; Berechnungen des DIW Berlin g/km Neuzulassungen in Deutschland Ziele (EU-Durchschnitt) Ambitionierte Ziele 9

10 3 Chancen der Elektromobilität 10

11 3 Definition Elektromobilität : Nutzung elektrischer Antriebsenergie Elektromobilität Schienenverkehr Straßenverkehr Oberleitungsbusse Individualverkehr Batteriefahrzeuge (BEV), Plug-In Hybride (PHEV) [Range-Extender (REEV)] Hybride (HEV), Range-Extender (REEV) Bezug von Netzstrom Brennstoffzellen (FCHEV) Elektromotorroller, Elektromotorräder, Elektroräder 11

12 3 Chancen im Vergleich zu Verbrennungsmotoren Reduktion lokaler Emissionen Feinstaub, Stickoxide, Lärm Treibhausgase: teilweise Verlagerung Reduktion des Energieverbrauchs Wirkungsgradvorteile von Elektromotoren Gegenteilig: Batteriegewicht, Heizung Reduktion der Verbrauchskosten Abhängig von Stromgestehungskosten und Besteuerung Dafür höhere Fixkosten 12

13 3 Chancen im Vergleich zu Verbrennungsmotoren Breitere energetische Ressourcenbasis Geringere Importabhängigkeit beim Erdöl Direkte Nutzung erneuerbarer Elektrizität Keine Umwandlungsverluste (vgl. Wasserstoff) Verzicht auf Biokraftstoffe (Tank-Teller) Synergien mit dem Stromsystem Zusätzliches Lastmanagement und/oder Speicher Technologie- und Industriepolitik 13

14 4 Marktentwicklung und politische Maßnahmen in Deutschland 14

15 4 Pkw-Neuzulassungen in Deutschland (Mio Fahrzeuge) Quellen: Kraftfahrtbundesamt; Berechnungen des DIW Berlin 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Oberklasse, Utilities, Wohnmobile Obere Sportwagen Geländewagen Mittelklasse Mittelklasse Kompaktklasse Kleinwagen Vans Minis Trend zu Geländewagen hält an 15

16 4 Leistung und Leergewicht in Deutschland neu zugelassener Fahrzeuge Index 2000 = 100 Quellen: Kraftfahrtbundesamt; Berechnungen des DIW Berlin 120 Leistung ( kw) Leergewicht ( kg) Herausforderndes Marktumfeld für Elektrofahrzeuge 16

17 4 Pkw-Neuzulassungen in Deutschland 25 Quellen: Kraftfahrtbundesamt; Berechnungen des DIW Berlin 0,8% 0,7% Tausend Fahrzeuge ,6% 0,5% 0,4% 0,3% 0,2% 0,1% Anteile an Neuzulassungen Elektro Hybrid Elektro Hybrid ,0% Überwiegend Hybridfahrzeuge, auch in näherer Zukunft Weiteres Wachstum durch Flottenprogramme, Schaufenster etc. 17

18 4 Pkw-Bestand in Deutschland 70 Quellen: Kraftfahrtbundesamt; Berechnungen des DIW Berlin 0,16% Tausend Fahrzeuge ,14% 0,12% 0,10% 0,08% 0,06% 0,04% 0,02% Anteile am Gesamtbestand Elektro Hybrid Elektro Hybrid Anteile an Gesamtbestand verschwindend 0,00% 18

19 4 19 Politische Maßnahmen und Institutionen 2009: Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität 1 Mio Fahrzeuge bis 2020 Phase 1: Marktvorbereitung Phase 2: Markthochlauf Phase 3: Volumenmarkt Konjunkturpaket 2009: 500 Mio 2010: Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) Industrie, Bundesministerien, Wissenschaft, Verbände Deutschland Leitmarkt und Leitanbieter bis 2020 Bisher 3 Berichte (2010, 2011, 2012) 2011: Nationales Regierungsprogramm Elektromobilität : Vier Schaufenster, 180 Mio

20 4 Fördermaßnahmen Dienstwagenbesteuerung: Minderung des Listenpreises um Batteriekosten Steuerbefreiung: Zulassung zwischen Mai 2011 und Dezember 2015: 10 Jahre 20 Diskutiert: Sonderabschreibungsregelungen Kaufprämien Mitnahmeeffekte KfW-Förderung diverse Programme bereits vorhanden Privilegien, Blaue Plakette Infrastrukturübernutzung Super-Credits keine reale CO 2 -Einsparung

21 5 Interaktion mit dem Stromsystem 21

22 5 Interaktion mit dem Stromsystem Elektrofahrzeuge aus Stromsystemsicht 1) Ungesteuerte zusätzliche Stromnachfrage 2) Gesteuerte Nachfrage (Demand-Side Management) 3) Gesteuerte Be- und Entladung (Speicher, Vehicle-to-Grid) Eigenschaften: Hohe Anschlussleistung Geringe Gesamtenergie Geringe Speicherkapazität Eignung für Regelleistungssegment 22

23 5 Interaktion mit dem Stromsystem Mögliche Effekte: Betrieb Unidirektional Netzverbindung Ungesteuert Zusätzliche (Spitzen-)Last - Gesteuert Glättung von Lasttälern Aufnahme von EE-Überschüssen Negative Regelleistung Bidirektional Zusätzlich: Spitzenlastdeckung Positive Regelleistung 23 Stilisierte Simulationsrechnungen des DIW Berlin: Gesteuerte und ungesteuerte Beladung Konventioneller Kraftwerkspark wie 2010 Szenarien: 1 Mio Elektrofahrzeuge 6 Mio Elektrofahrzeuge, zusätzliche erneuerbare Energien

24 5 Modellergebnisse: Stromerzeugung bei ungesteuerter Beladung (6 Mio EV) GW Beladung weitgehend unabhängig von Stromangebot STOUT PEAK WIND PV OIL GAS CCGT OTHER COAL LIG BIO HYDRO NUC EV Demand 24

25 5 Modellergebnisse: Stromerzeugung bei gesteuerter Beladung (6 Mio EV) GW Beladung reagiert auf Stromangebot Allerdings in engen Grenzen STOUT PEAK WIND PV OIL GAS CCGT OTHER COAL LIG BIO HYDRO NUC EV Demand 25

26 5 80% 70% Modellergebnisse: Zusätzliche Stromerzeugung für Elektrofahrzeuge 1 Mio EV / Gesteuert 80% 70% 1 Mio EV / Ungesteuert 60% 60% 50% 40% 30% 20% Braunkohle Konkurrenz zu Speichern 50% 40% 30% 20% 10% 10% 0% 0% -10% -10% -20% -20% 80% 70% 6 Mio EV / Gesteuert 80% 70% 6 Mio EV / Ungesteuert 60% 60% 50% 50% 40% 30% 20% Wind- Integration 40% 30% 20% 10% 10% 0% 0% -10% 26-10% -20% -20%

27 6 Fazit 27

28 6 Fazit Ambitionierte Energie- und Klimaziele Elektromobilität eröffnet vielfältige Chancen Wirkungen auf Energieverbrauch und Emissionen kurzfristig vernachlässigbar komplementäre Strategien Langfristig große Potenziale Entwicklung bisher verhalten: Barrieren Marktumfeld, Modellauswahl Wirtschaftlichkeit Reichweite, Infrastruktur Soziokulturelle Aspekte 28

29 6 Fazit Interaktion mit dem Stromsystem: Lastspitzen: bei gesteuerter Beladung unproblematisch Möglichkeiten der EE-Integration begrenzt Elektrofahrzeuge lösen andere Probleme nicht: Infrastrukturübernutzung, Flächenverbrauch Situation nicht-motorisierter Verkehrsteilnehmer 29 Bloße Substitution des Antriebsstrangs greift zu kurz Baustein eines nachhaltigen Verkehrskonzepts Schienenverkehr und Zweiräder nicht vergessen Intermodalität, Car-Sharing

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. DIW Berlin Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung e.v. Mohrenstraße 58, Berlin Redaktion Wolf-Peter Schill