Schlüssel zur erfolgreichen Elektromobilität Vernetzte DC Schnellladeinfrastruktur - Anwendungsszenarien

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1 Thomas Hering, ABB EVC Road, Juni 2016 Schlüssel zur erfolgreichen Elektromobilität Vernetzte DC Schnellladeinfrastruktur - Anwendungsszenarien June 29, 2016 Slide 1

2 ABB: Führend bei Energie- und Automationstechnik Ihr globaler Partner 35 Mrd. Umsatz (2015) Niederlassungen in ~100 Ländern ~ Mitarbeiter, Hauptsitz in Zürich 7 Forschungszentren weltweit, mit mehr als Technologen Jährliche Investitionen von 1,5 Mrd.USD in Innovationen. 29. Juni 2016 Slide 2

3 Buses Cars Marine Rail Aktivitäten im Bereich der elektrischen Antriebstechnik Technologie und Innovation seit über 100 Jahren First electric trains (FR, CH, SE,..) Modern locomotives (>120 kmh) High-speed trains, business refocus >300 MUSD rolling stock propulsion business, ~1 $ billion overall rail business First AZIPOD electric drive launched Propelling world s largest ship, icebreakers, tankers, >7,500,000 operating hours, installed at >30 shipyards Installed nationwide fast charging networks in the world, >4.000 fast chargers sold High Power fast charging TOSA flash-charged articulated electrical bus Fast charging for electrical buses June 30, 2016 Slide Heute

4 ABB als globaler Partner für Schnellladesysteme Felderprobte Technologie und Service seit 2010 ABB DC Schnellladeinfrastruktur Aktiv seit: 2010 Installierte Basis: > ABB DC Schnelllader weltweit, größte installierte Basis, Servicepartner Regionen: Europa, Amerika, Afrika, Asien, China, Ozeanien Standards: CCS-1, CCS-2, GB/T, CHAdeMO, ISO 15118, IEC , SAE J1772 Konnektivität: Fernsteuerung, -Management und Support, > 99,5% Verfügbarkeit, globale Integration in Bezahlsysteme, RFID, Smartphone, EC- und Kreditkarten, uvm. ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 4

5 Investitionssicherheit durch Zukunftsorientierung Ladeinfrastruktur als Teil intelligenter Stromnetze ebus Ladesysteme Energiespeicher Netzqualität Traktionssysteme Schaltanlagen ABB Terra XB B.E.S.S. PQF, PCS100 Motoren und Wanler Power systems DC Schnellladestationen ABB Terra Systeme, Wallbox Integration der ABB Lösungen entlang der vollständigen Energie- Wertschöpfungskette der Zukunft Netzautomatisierung SCADA & Ventyx Softwaredienste für Schnellladenetzwerke Gebäudeautomation Komponenten Erneuerbare Energien Connected services KNX, energy mngt. DIN rail & distribution boards HVDC, solar, wind June 29, 2016 Slide 5

6 Einleitung Elektromobilität Was treibt die Entwicklung der Elektromobilität June 29, 2016 Slide 6

7 Einleitung Elektromobilität Laden gestern und heute back to the future China im Wandel 168 DC Schnelllader in 1 Tiefgarage Tanken im Jahr 1911 Natürlich elektrisch ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 7

8 Einleitung Elektromobilität Viele Gründe sprechen für Elektromobilität Image Umweltschutz Lokale Vermeidung Technologie von Smog Unabhängigkeit Kundenbindung June 29, 2016 Slide 8 Zukünftig: Wirtschaftlichkeit

9 Einleitung Elektromobilität Well-to-wheel Effizienz alternativer Energien Biokraftstoff: 7km Most efficient energy crops (palm oil, sugar cane) deliver 0.5L/m² including sowing, fertilizing, harvesting, refinement and distribution. A vehicle drives 15km/L, so 0.5L gives 7km range. Wasserstoff: 160km A solar panel delivers 105 kwh/m². Rein elektrisch: 380km After electrolysis, compression and distribution 63kWh goes into the tank. The fuel cell generates 31.5kWh of electricity. The vehicle drives 5km/kWh, so 31.5kWh gives 160km range. A solar panel delivers 105 kwh/m². After distribution, charging and storage in the battery, 77kWh is available to the motor. An EV drives 5km/kWh, so 77kWh gives 380km range. ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 9 Original source: Auke Hoekstra, Eindhoven University of Technology. Data was modified due to improved performance of biofuel and hydrogen.

10 Einleitung Elektromobilität Einflussfaktoren auf eine erfolgreiche Transition Durchbrechen der Henne-Ei-Problematik: wer investiert zuerst? Bereitschaft zu Investition von Regierung, Unternehmen und Endkunden Einfache Zahlungsmodalitäten an Ladestationen, z.b. EC- und Kreditkarte Zukunftssichere Anlagen durch Schnittstellen (Smart Grid und Home) und Aufwärtskompatibilität Reichweitenproblem durch Schnell- Ladetechnologie lösbar: Ziel 400km June 29, 2016 Slide 10

11 Ladeleistung [kw] Grundbegriffe der Elektromobilität Ladeleistung - Wie schnell kann ich mein EV laden? Maßgeblich für die Kundenzufriedenheit ist die Ladedauer Maßgeblich für die Ladedauer ist die Ladeleistung (kw) bis 300kW ,7 3,7 3,7 7,4 3,7 AC langsam Schuko Mode 1 AC langsam ICCB-Kabel Mode 2 22 AC Station Mode DC Schnelllader Mode 4 DC High Power Mode 4 Von Bis Mit 50 kw lädt man einen BMW i3 in 15min auf (80% SOC) June 29, 2016 Slide 11

12 DC- und AC- Laden im Systemvergleich On-Board vs. Off-Board Leistungselektronik AC Laden DC Schnellladen On-Board Lader CHAdeMO module DC Schnellader BMS Li-ion Batterie Jedes Fahrzeug verfügt über zusätzliche Leistungselektronik Leistungselektronik in der Station wird von allen Nutzern finanziert June 29, 2016 Slide 12

13 Elektromobilität Wie geht es weiter? June 29, 2016 Slide 13

14 Serien-Elektrofahrzeuge in Europa Entscheidung für DC zeigt sich auch bei Modellen On the roads DC ultra fast charging CCS high-power (>>150 kw) DC fast charging CCS (50 kw) DC fast charging CHAdeMO (50 kw) AC fast charging (43 kw) AC medium fast charging (22 kw) AC charging (11 kw) Only AC slow ( kw) 120 km Peugeot Nissan Leaf km Partner-EV Citroën C-Zero Mitsubishi i-miev Peugeot ion Mitsubishi Citroën Berlingo EV Outlander PHEV Mercedes Vito E-cell 110 km Smart ED Gen km Renault Fluence ZE Volkswagen e-up! 110 km 110 km 130 km Renault Zoe ZE 110 km 110 km Smart ED (Option) Renault Twizy 130 km BMW i3 130 km 110 km Nissan Leaf 1.1 Ford Focus Electric 130 km Volkswagen e-golf Nissan e-nv km 450 km Kia Soul-EV 150 km Mercedes B class Renault Kangoo ZE Tesla Model S (adapter) 130 km Renault Zoe km Chevrolet Opel Jaguar VW Budd-eApple Bolt EV icar CCS? BMW i3 1.1 Ampera-EEV confirmed 320 km Tesla Model X (adapter) 180 km Nissan Leaf 30 kwh Hyundai Ioniq 2018 > 500 km 500 km JLR E-Pace?? km Audi e-tron Quattro km Audi A2 Porsche Mission E Volkswagen Tesla VolkswagenAudi R8 e-tron 500 km e-polo Model 3 CCS? e-golf 1.1?? km 450 km?? km AstonMartin RapidE 100 km Honda Fit 300 km 450 km Infinity LE Nissan Leaf 2.0 CCS/CHAdeMO??? km Renault Zoe 2.0?? km 200 km?? km Tesla Model Y 400 km Daimler saloon

15 Serien-Elektrofahrzeuge in Europa Entwicklung der Akku-Kapazitäten 1st Generation Peugeot ion 14,5 kwh Renault Twizy 7 kwh Smart fortwo ED 17,6 kwh Citroën C-Zero 14,5 kwh BMW I3 18,8 kwh VW e-up! 18,7 kwh Renault Zoe ZE 22 kwh Mitsubishi i-mi EV 20 kwh Renault Fluence ZE 22 kwh Renault Kangoo ZE 22 kwh Citroën Berlingo EV 22,5 kwh Peugot Partner EV 22,5 kwh Nissan e-nv kwh Ford Focus Electric 23 kwh VW e-golf 24,2 kwh Nissan Leaf kwh 2016 Mercedes B Klasse 28,5 kwh Kia Soul-EV 27 kwh BMW I3 33 kwh Opel Ampera e 60 kwh Nissan Leaf 2.0 Mercedes 60 kwh Vito E-cell 36 kwh Tesla Model S kwh Tesla Model 3 60 kwh Porsche Mission-e 80-95kWh Audi E-Tron kwh Reichweiten über 300km werden zum Standard! das Nachladen wird seltener!

16 Serien-Elektrofahrzeuge in Europa 50kW Ladeleistung auch nach 2020 relevant

17 Multi-Standard Ladelösung Terra 53 & Terra 23/33 Allgemeine Erklärung der Namensgebung CHAdeMO AC CCS Terra 53 (50kW) Terra 33 (30kW) C - (Combo) = Combined Charging Systems (CCS) - DC J - (Japan) = CHAdeMO - DC Terra 23 (20kW) T - (Socket) = Type 2 socket - AC G - (Grid) = Cable + Type 2 Connector - AC June 29, 2016 Slide 17

18 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Laden überall Anwendungsfälle Highway: Autobahnen und Schnelllstraßen Laden wenn Batteriestand niedrig Ladezeit: Minuten Commercial: Filialen, Parkplätze, POIs Zwischenzeitliches Aufladen bei geplantem Stopp/Aufenthalt Ladezeit: Minuten Office: Parkplätze, Parkhäuser, Flotten Aufladen bei längerem Aufenthalt Ladezeit: Minuten Ladezeit: 8 Stunden ( Arbeitstag ) Heimladen: Garage oder Car-Port Aufladen bei langfristigem Aufenthalt Ladezeit: 120 Minuten ( Familienrhytmus ) Ladezeit: 8 Stunden ( Über-Nacht ) June 29, 2016 Slide 18

19 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Laden überall Verweildauer bestimmt Ladeinfrastruktur Nutzung Reichweite und Auslastbarkeit Ihrer Elektrofahrzeuge! June 29, 2016 Slide 19

20 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Anwendungsszenario Heim-Laden Eigenheim Laden in heimischer Garage Anforderungen an Ladeinfrastruktur: Robust und günstig Ladezeiten: lange bis mittel Regulär: 6 bis 8 Stunden ( Nacht-Laden ) Komfort: 120 Minuten ( Familien-Rhytmus ) Empfehlung: AC 7-11KW oder DC 20kW June 30, 2016 Slide 20

21 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Anwendungsszenario Heim-Laden Mehrfamilienhaus Laden in Tiefgarage oder Parkplatz an vordefiniertem EV-Car-Sharing-Punkt Bewohner teilen sich (finanziell) ein oder mehrere EVs Anforderungen an Ladeinfrastruktur: Robust und schnell Ladezeiten: schnell Schnell: 15 Minuten bis 1 Stunde Fahrzeug(e) jederzeit Einsatzbereit Empfehlung: 1x Terra 23/53 mit 3 Ladesteckern Optimale Auslastung Fahrzeug und Ladeinfrastruktur June 30, 2016 Slide 21

22 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Anwendungsszenario Office-Laden Laden an Ladeinfrastruktur des Unternehmens Anforderungen an Ladeinfrastruktur: Robust, vernetzt und günstig Lastmanagement (Kostenminimierung) Ladezeiten: lange bis schnell Regulär: 6 bis 8 Stunden ( Arbeitstag ) Komfort: 120 Minuten Schnell: 15 Minuten bis 1 Stunde ( Meeting und Flotten ) June 29, 2016 Slide 22 Empfehlung: Start: 1x Terra 23/53 mit 3 Ladesteckern Erweiterung: AC 7-11kW oder DC 20kW

23 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Anwendungsszenario Commercial-Laden Filialbetreiber und Parkflächenbesitzer in Innenstadtbereichen werden Mobilitätsanbieter der Zukunft Keine Konzessionen zum Verkauf von Mobilität mehr nötig Langfristige Kundenbindung und Imagevorteil Anforderungen an Ladeinfrastruktur: Robust, vernetzt und schnell Lastmanagement (Netzanschluss) Ladezeiten: mittel bis schnell Mittel: 120 Minuten ( Einkaufszentren ) Schnell: 30 Minuten bis 1 Stunde ( Dauer des wöchentlichen Lebensmittel-Einkaufs ) June 30, 2016 Slide 23 Empfehlung: Start: 1x Terra 23 mit 3 Ladesteckern Erweiterung: weitere Terra 23 Systeme Erweiterung 2: Aufrüstung auf Terra 53

24 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Anwendungsszenario Highway % Metropolregionen Städte & Ballungsräume Autobahnen und Schnellstraßen % Langstrecken EV s Langstrecken EV s Stadt EV s VS. Stadt EV s 50 kw DC-Laden kw DC-Laden June 30, 2016 Slide 24 Lokation und Fahrzeuge bestimmen die Ladeleistung

25 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Anwendungsszenario Highway Metropolregionen Städte & Ballungsräume Autobahnen und Schnellstraßen VS. 50 kw DC-Laden kw DC-Laden June 30, 2016 Slide 25 Empfehlung: Sprechen Sie uns an!

26 Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft Anwendungsszenario 5 ebus Laden Vorgefertigte ebus- Trafostationen TOSA Antriebs- und Ladesystem DC Schnellladesysteme ABB Terra XB Traktionssysteme, Motoren und Batterien June 30, 2016 Slide 26 Infrastruktur- und Onboard Systeme aus einer Hand

27 Exkurs: ABB Elektromobilitätslösungen für den ÖPNV TOSA Schnellstladung binnen 15 Sekunden ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 27

28 Exkurs: ABB Elektromobilitätslösungen für den ÖPNV ABB Poseidon Normengerechte Endpunkt Ladung Note: Product is currently under development June 30, 2016 Slide 28

29 Erfahrungen mit (Schnell-) Ladeinfrastrukturen Wirtschaftlicher Betrieb - Kostenbetrachtung?? June 29, 2016 Slide 29

30 Wirtschaftlicher Betrieb von Ladeinfrastrukturen Kostenpositionen vs. Einnahmen Invest (CAPEX) Hardware Bauleistungen und Elektroinstallation Inbetriebnahme Projekt- und Planungskosten Wartungsvertrag Imagegewinn Einnahmen Ladungen Einnahmen über Stromkosten Betrieb (OPEX) Netzanschluss Abrechnung, Kommunikation und IT Stromkosten ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 30

31 Wirtschaftlicher Betrieb von Ladeinfrastrukturen Detail und Annahmen - Kostenpositionen Invest Invest (CAPEX) Hardware Bauleistungen und Elektroinstallation Inbetriebnahme Projekt- und Planungskosten Ladestation, inklusive Optionen je Meter Kabel zzgl. Kosten für Fundament/ Erdaushub; Durchschnittswert Finale Prüfung und Aktivierung Projektmanagement, Koordination der Subunternehmer, Genehmigungen Weitere Annahmen: Nutzung / Abschreibung mind. 7 Jahre oder p.a. ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 31

32 Wirtschaftlicher Betrieb von Ladeinfrastrukturen Detail und Annahmen - Kostenpositionen Betrieb Betrieb (OPEX) Wartungsvertrag Netzanschluss Abrechnung, Kommunikation und IT Stromkosten Fernwartung, Softwareupdates, Hotlines, proaktive Störfall-vermeidung, inkl. Wartung vor Ort Netzanschlusskosten etwa 10 bis 30 je kw Leistung IT-Kosten inkl. Datenvolumen und Backendgebühren Variable Stromkosten; etwa 0,25 je kwh p.a p.a. 400 p.a. tbd p.a. ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 32

33 1 1,9 [kwh je Monat] [# je Monat] Wirtschaftlicher Betrieb von Ladeinfrastrukturen Praxis: mittlere Lademenge und Ladehäufigkeit steigt* kwh LP = 6,2 kwh kwh LP = 4,7 kwh Energiemenge Ladeprozesse gesamt Jan 14 Mrz 14 Mai 14 Jul 14 Sep 14 Nov 14 Jan 15 Mrz 15 Mai 15 Jul 15 Sep *Auswahl an kommerziell betriebenen ABB Schnellladern in Deutschland ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 33

34 Wirtschaftlicher Betrieb von Ladeinfrastrukturen Ergebnis Invest* (CAPEX) Betrieb* (OPEX) Einnahmen Ladungen Gewinn Kosten Jahr 1 Jahr 2 Jahr 3 fix Finanzierung/ Abschreibung fix Servicekosten fix Betriebskosten variable Stromkosten <10 kwh 1, , , ,50 Gesamtkosten p.a , , ,50 Einnahmen Auslastung 5% 10% 20% DC 50 kw Session je Tag 70 3, AC 22kW Session je Tag ,4 DC 50 kw Session je Jahr , AC 22kW Session je Jahr DC Umsatz p.a. 7, , , ,00 AC Umsatz p.a , , ,00 Gesamtumsatz je Ladesäule p.a , , ,00 Ergebnis je Ladesäule p.a. + / , ,5 *Alternative: Leasingmodell Pay-per-Charge ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 Slide 34

35 Kontakt Daniel Lautensack Strategic Business Development Head of Local PG EVCI Thomas Hering Area Sales Management Germany Sales PG EVCI ABB Automation Products GmbH Local Product Group EV Charging Infrastructure Wallstadter Straße Ladenburg Germany ABB Automation Products GmbH Local Product Group EV Charging Infrastructure Wallstadter Straße Ladenburg Germany Mobil: Web: Festnetz: Mobil: Web: June 29, 2016 Slide 35

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37 ABB Ladeinfrastrukturen Ausgewählte Impressionen und Referenzen June 30, 2016 Slide 37

38 Goingelectric.de Umfrage zur Kundenzufriedenheit Beste Stromtankstelle Deutschlands 1. Platz: Terra 53 CJG Raiffeisenbank Privatbank in Wiesloch-Baiertal 5. Platz: Terra 33 CJG Volksbank Mittelhessen in Gießen 7. Platz: Terra 53 CJG Wals Green Tower in Himmelreich (Österreich) 8. Platz: Terra 33 CJG Volksbank Raiffeisenbank in Dinkelsbühl 10. Platz: Terra 53 CJG DG VERLAG in Wiesbaden Quelle: Goingelectric.de June 30, 2016 Slide 38

39 Projekt Deutschland: SLAM > 600 Schnelllader Schnellladenetz für Achsen und Metropolen Hochleistungsbefähigte Schnellladeinfrastruktur Realisierung bis Mitte 2017 Bis zu 600 CCS Stationen Ausgelegt auf zukünftige Ladeleistungen von über 100kW Förderquoten von bis zu 75% Förderprojekt des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie June 30, 2016 Slide 39

40 Projekt Deutschland: Tank&Rast > 400 Standorte Landesweites Schnellladenetz and Autobahnraststätten Landesweite Schnellladeinfrastruktur auf Autobahnen Realisierung bis Ende 2017 Über 400 Multistandard Schnelllader, alle 30km Barriere loses Bezahlen über ECund Kreditkarte Förderprojekt des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur June 30, 2016 Slide 40

41 Erfahrungen im Umgang mit «Pionieren» Ladeinfrastruktur ist Prestige-Thema Nicht nur Fahrer von EVs sind Pioniere Erfahrung: Investition lässt sich häufig bereits durch Imagegewinn finanzieren! ABB Automation Products GmbH June 30, 2016 Slide 41 Bildquellen: alle Rechte an den dargestellten Bildern gehören den jeweiligen Unternehmen.