FUHRPARKANALYSE UND FLOTTEN- VERSUCH AM REGIERUNGSPRÄSIDIUM STUTTGART

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1 FUHRPARKANALYSE UND FLOTTEN- VERSUCH AM REGIERUNGSPRÄSIDIUM STUTTGART 21. November 2012 Fraunhofer

2 Inhalt Fuhrparkanalyse Datenbasis zur Fuhrparkanalyse CO 2 -Analyse Kostenanalyse Elektrifizierungspotenzial der Einzelfahrten Elektrifizierungsszenarien Maximales Potenzial Wirtschaftlichste Elektrifizierung Erkenntnisse und Ausblick Flottenversuch mit E-Fahrzeugen Auswertung Fahrzeugeinsatz Mitarbeiterbefragung Fraunhofer Seite 2

3 DATENBASIS Fraunhofer Seite 3

4 Datenbasis Fahrzeuge und Standorte Hofdienergarage Pallas StaLa 68 PKW (Audi A4/A6) 15 Transporter MLR Esslingen Kornwestheim Fraunhofer Seite 4

5 Datenbasis Randbedingungen zum Fuhrpark Insgesamt wurden je 83 Fahrtenbücher für einen Sommer und einen Wintermonat ausgewertet (Februar/Juli 2011). Das RP Stuttgart hat weitere Daten, wie z. B. Leasing-, Kauf- und Werkstattkosten, Kraftstoff- und Strompreise, bereitgestellt. Neben den Kennzahlen der Fahrzeuge, wie Normverbrauch und CO 2 - Emissionen wurden auch reale Kraftstoffverbrauchsdaten erfasst und bereitgestellt. Fraunhofer Seite 5

6 Datenbasis Auswahl Elektrofahrzeuge In der Analyse wurde das Einsatzpotenzial für unterschiedliche, heute erhältliche Elektrofahrzeuge untersucht. Es wurden Elektrofahrzeuge zum Kauf, Leasing und Kauf mit Batterieleasing betrachtet. Leasing Kauf Kauf mit Batterieleasing PKW A-Klasse E-Cell Nissan Leaf Renault Fluence ZE Transporter Vito E-Cell ewolf delta 2 Renault Kangoo ZE Fraunhofer Seite 6

7 UMWELTANALYSE Fraunhofer Seite 7

8 Umweltanalyse CO 2 -Emissionen im Vergleich Wie viel CO 2 erzeugt ein Elektroauto pro km im Vergleich zu einem Verbrennungsfahrzeug? Verbrenner Treibstoffverbrauch (real) Treibstoffbereitstellung/Transport Treibstoffförderung/Erzeugung Fahrzeugherstellung Elektrofahrzeug Stromverbrauch (real, Sommer, Winter) Ladewirkungsgrad Stromerzeugung Fahrzeugherstellung Fraunhofer Seite 8

9 CO 2 Emissionen in g/km Umweltanalyse CO 2 -Emissionen der Verbrenner Hochrechnung der CO 2 Werksangaben analog zum Kraftstoffmehrverbrauch PKW Audi A4 Realverbrauch 6,5l Diesel 222g CO 2 /km PKW Audi A6, Realverbrauch 7,6l Diesel 266g CO 2 /km Transporter Realverbrauch 10,5l Diesel 363g CO 2 /km CO2 Real Fahrzeug CO2 Real Vorkette CO2 Fahrzeugherstellung Werksangaben Audi A4 Audi A6 Transporter Verbrauch pro 100km 4,5-4,8l 5,0-5,1l 7,9-8,9l CO 2 pro km g g g Vorkette: Treibstoffförderung, -verarbeitung und -transport 1 Fahrzeugherstellung: Umlage auf km, 12 Jahre Fahrzeuglebensdauer 2 Quellen: [ 1 IFEU2010, 2 IFEU2011] Fraunhofer Seite 9

10 Umweltanalyse Elektrofahrzeuge Reichweite und Stromverbrauch Daimler A-Klasse E-Cell Renault Fluence Z.E. Nissan Leaf Daimler Vito E-Cell ewolf Delta 2 Renault Kangoo ZE Reichweite Norm (km) Reichweite Sommer (km) Reichweite Winter (km) Normverbrauch (kwh/100km) Realverbrauch Sommer (kwh/100km) Realverbrauch Winter (kwh/100km) 14,1 14,0 15,0 24,0 18,7 15,5 18,0 19,1 19,1 32,0 21,0 21,2 24,0 27,5 24,4 36,0 23,3 1 25,6 Zzgl. Ladewirkungsgrad 0,9 0,9 0,9 0,86 0,9 0,9 1 Der Verbrauch der Dieselheizung wurde in den Analysen nicht berücksichtigt. 2 Mindestreichweiten. 3 Schätzung. 4 Prüfstand, 5 Praxisversuch Fraunhofer Seite 10

11 Umweltanalyse CO 2 -Emissionen im Vergleich g CO 2 /km 400 Strommix g/kWh Ökostrom 25g/kWh Daimler A-Klasse E-Cell Renault Fluence Z.E. Nissan Leaf Daimler Vito E-Cell ewolf Delta 2 Renault Kangoo ZE Audi A4 Audi A6 1 1 Transporter Anteil aus Fahrzeugherstellung 0 Strommix Jahresmittel Ökostrom Jahresmittel Verbrenner (Diesel) Berücksichtigt sind Fahrzeugherstellung, Strom-/Treibstoffvorkette und reale Verbrauchsdaten für alle Fahrzeuge (Stand 2011). Bei der Fahrzeugherstellung wurde keine Unterscheidung zwischen Strommix und Ökostrom getroffen. 1 Mittelwerte (bei Transportern ohne Daimler V220) Quellen: 2 [UBA], 3 Mittelwert [Bochum1] Fraunhofer Seite 11

12 KOSTENANALYSE Fraunhofer Seite 12

13 Kostenanalyse Kostenvergleich Fixkosten /Tag 45,00 42,85 30,00 26,43 15,00 16,47 11,09 15,67 11,39 6,40 7,73 8,20 0,00 Fixkosten pro Tag Berücksichtigt sind Leasing-/Mietraten (A4, A6, A-Klasse, Vito) bzw. Kaufpreise und Restwerte (Transporter: Haltedauer 12 Jahre; Fluence, Leaf, ewolf, Kangoo: Abschreibung 5 Jahre), Batterieleasing (Fluence, Kangoo), KFZ-Steuer und Pauschalen für die Instandhaltung. Fraunhofer Seite 13

14 Kostenanalyse Kostenvergleich Betriebskosten ct/km ,35 4,83 4,51 7,38 4,59 4,85 9,61 11,24 17,21 Betriebskosten pro km (Jahresmittel) Berücksichtigt sind ausschließlich die Kosten für Diesel und Strom Fraunhofer Seite 14

15 Kostenanalyse Wirtschaftlichkeit von Elektrofahrzeugen Ab wie vielen km fährt das Elektrofahrzeug wirtschaftlicher als ein Verbrenner? Pro Jahr Audi A4 Audi A6 Transporter Daimler A-Klasse E-Cell km km Renault Fluence Z.E km km Nissan Leaf km km Daimler Vito E-Cell ewolf Delta 2 Renault Kangoo ZE km km km Pro Arbeitstag (250) Audi A4 Audi A6 Transporter Daimler A-Klasse E-Cell 280 km 185 km Renault Fluence Z.E. 143 km 76 km Nissan Leaf 265 km 172 km Daimler Vito E-Cell ewolf Delta 2 Renault Kangoo ZE 353 km 211 km 38 km Fraunhofer Seite 15

16 POTENZIAL DER EINZELFAHRTEN Fraunhofer Seite 16

17 Häufigkeit Potenzial der Einzelfahrten Gesamtfuhrpark (Sommer) Fluence, Leaf A-Klasse Gefahrene km Berücksichtigte Fahrten: 1114 Ausleihzyklen < 80km 289 Fahrten (25,9%) (Vito) < 100km 361 Fahrten (32,4%) (Fluence, Leaf, Delta 2,Kangoo) < 180km 609 Fahrten (54,7%) (A-Klasse) Fraunhofer Seite 17

18 Häufigkeit Potenzial der Einzelfahrten Transporter gesamt (Sommer) 25 Vito Delta 2, Kangoo Gefahrene km Berücksichtigte Fahrten: 194 Ausleihzyklen < 80km 83 Fahrten (42,8%) (Vito) < 100km 92 Fahrten (47,4%) (Delta2, Kangoo) Fraunhofer Seite 18

19 Häufigkeit Potenzial der Einzelfahrten Transporter gesamt (Winter) Vito, Kangoo Delta 2 Gefahrene km Berücksichtigte Fahrten: 197 Ausleihzyklen < 60km 55 Fahrten (27,9%) (Vito, Kangoo) < 80km 79 Fahrten (40,1%) (Delta 2) Geringe Winterreichweiten reduzieren das Einsatzpotenzial. Erhöhung des Potenzials durch Umorganisierung der Touren möglich. Fraunhofer Seite 19

20 0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 21:30 22:00 22:30 23:00 23:30 Häufigkeit im Betrachtungszeitraum Auslastung und Lademöglichkeiten Ausleihzeiten Gesamtfuhrpark (Sommer) Ausleihzeiten Komplette Ladung über Nacht in der Regel möglich. Fraunhofer Seite 20

21 0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 21:30 22:00 22:30 23:00 23:30 Häufigkeit im Betrachtungszeitraum Auslastung und Lademöglichkeiten Ausleihzeiten Kurierfahrzeuge (Winter) Ausleihzeiten Komplette Ladung über Nacht immer möglich. Fraunhofer Seite 21

22 ELEKTRIFIZIERUNGSSZENARIEN MAXIMALES POTENZIAL Fraunhofer Seite 22

23 Szenarien Maximales Potenzial Methodik Beispiel zur Verdeutlichung des Simulationsvorgangs Basisszenario PKW 16 PKW 1 Zeit Optimiertes Szenario mit 5 Elektroautos PKW 16 PKW 1 Zeit Rot = Ausleihzyklen Verbrenner, Blau = Ausleihzyklen E-Fahrzeuge, Gelb = Ladezeiten Fraunhofer Seite 23

24 Szenarien Maximales Potenzial PKW Gesamtfuhrpark A-Klasse E-Cell Renault Fluence ZE Nissan Leaf Jahreszeit Sommer Winter Sommer Winter Sommer Winter Basis Fahrzeuge (Verbrenner) Fahrtenzahl Gesamtkilometer [km] CO 2 -Emissionen [t] 44,81 37,81 44,81 37,81 44,81 37,81 Kosten [ ] Szenario Verbrenner E-Autos Anteil E-Fahrten [%] 34,3 34,4 14,4 13,3 14,4 19,8 Anteil E-Kilometer [%] 14,2 13,1 3,6 2,5 3,6 5,0 CO 2 Ersparnis Strommix [%] -3,5-1,4-1,1-0,1-1,0-0,8 CO 2 Ersparnis Ökostrom [%] -9,4-8,7-2,7-1,7-2,6-3,6 Kostendifferenz [%] 10,9 15,2 1,8 3,9 4,9 9,3 Kosten pro E-km [ /km] 0,35 0,48 0,39 0,81 0,53 0,71 Fraunhofer Seite 24

25 Szenarien Maximales Potenzial PKW Gesamtfuhrpark Bis zu einem Drittel aller Fahrten könnten am RP Stuttgart elektrisch durchgeführt werden. Bis zu 4,2t CO 2 könnten pro Monat eingespart werden. Je mehr Fahrzeuge gemeinschaftlich genutzt werden desto größer ist das Potenzial für Elektrofahrzeuge: Beste Eignung für die Standorte Hofdienergarage und Pallas. Die Reichweite der Fahrzeuge hat einen wesentlichen Einfluss auf das Elektrifizierungspotenzial. Begrenzendender Faktor sind die gesamten am Tag zurückgelegten Kilometer bzw. die Möglichkeit zwischenzuladen. (Potenzial der Einzelfahrten: 55 Prozent vs. 34 Prozent im Szenario). Fraunhofer Seite 25

26 Szenarien Maximales Potenzial Transporter Gesamtfuhrpark Vito E-Cell ewolf Delta 2 Renault Kangoo ZE Jahreszeit Sommer Winter Sommer Winter Sommer Winter Basis Fahrzeuge (Verbrenner) Fahrtenzahl Gesamtkilometer [km] CO2-Emissionen [t] 9,68 8,71 9,68 8,71 9,68 8,71 Kosten [ ] Szenario Verbrenner E-Autos Anteil E-Fahrten [%] 26,8 25,4 34,0 35,0 34,0 25,4 Anteil E-Kilometer [%] 7,2 2,1 11,3 7,5 11,3 2,1 CO 2 Ersparnis Strommix [%] -2,6-1,7-6,0-4,5 1-6,0-2,2 CO 2 Ersparnis Ökostrom [%] -6-2,8-9,5-7,2 1-9,6-2,9 Kostendifferenz [%] 51,4 41,9 31,1 27,2 1 2,3 3,6 Kosten pro E-km [ /km] 2,80 8,04 1,38 1,84 1 0,62 2,17 1 zzgl. CO 2 und Kosten für den Betrieb der Verbrenner-Heizung Fraunhofer Seite 26

27 Szenarien Maximales Potenzial Transporter Gesamtfuhrpark Bis zu einem Drittel aller Fahrten könnten am RP Stuttgart elektrisch durchgeführt werden. Erhebliche Mehrkosten bei E-Transporter gleicher Größe. Kostengünstige Lösung nur mit Downsizing der Fahrzeugklasse möglich. Erhöhung des Einsatzpotenzials durch Umstellungen im Tourenplan der Kurierfahrzeuge ggf. möglich. Fraunhofer Seite 27

28 ELEKTRIFIZIERUNGSSZENARIEN WIRTSCHAFTLICHSTE ELEKTRIFIZIERUNG Fraunhofer Seite 28

29 Szenarien Wirtschaftlichste Elektrifizierung PKW Hofdienergarage und Pallas Das günstigste Szenario (gemessen an den Kosten pro E-km) ergibt sich für die A-Klasse E-Cell. Es werden drei Szenarien betrachtet: Voll: Alle Fahrzeuge werden elektrifiziert, die sowohl im Sommer als auch im Winter eingesetzt werden können. Preis-Leistung: Elektrofahrzeuge aus dem Szenario Voll mit deutlich erhöhten Kosten (aufgrund niedriger Laufleistungen) werden von der Elektrifizierung ausgenommen. Einstieg: Alle Elektrofahrzeuge aus Szenario Voll mit einer täglichen Laufleistung unter 50km werden von der Elektrifizierung ausgenommen. Es werden die Teilfuhrparks mit dem größten Elektrifizierungspotenzial betrachtet: Hofdienergarage (Audi A4, Audi A4 Kombi und Audi A6 Kurier) sowie Pallas (Audi A4 und Audi A4 Kombi). Fraunhofer Seite 29

30 Szenarien Wirtschaftlichste Elektrifizierung PKW Hofdienergarage und Pallas A-Klasse E-Cell Einstieg Preis-Leistung Voll Basisdaten Sommer Winter Sommer Winter Sommer Winter Basis Fahrzeuge (Verbrenner) Fahrtenzahl Gesamtkilometer [km] CO2-Emissionen [t] 30,83 27,09 30,83 27,09 30,83 27,09 Kosten [ ] Szenario Verbrenner E-Autos Anteil E-Fahrten [%] 24,9 25,1 34,1 33,4 42,9 40,7 Anteil E-Kilometer [%] 10,9 10,1 14,4 13,5 17,7 16,0 CO 2 Ersparnis Strommix [%] -2,1-2,0-2,6-2,5-3,0-2,9 CO 2 Ersparnis Ökostrom [%] -7,4-7,0-9,6-9,1-11,7-10,7 Kostendifferenz [%] 5,7 6,8 8,9 10,3 13,3 15,4 Kosten pro E-km [ /km] 0,29 0,34 0,31 0,36 0,34 0,42 Fraunhofer Seite 30

31 Szenarien Wirtschaftlichste Elektrifizierung PKW Hofdienergarage und Pallas A-Klasse E-Cell Einstieg Preis-Leistung Voll Basisdaten Sommer Winter Sommer Winter Sommer Winter Basis Fahrzeuge (Verbrenner) Fahrtenzahl Gesamtkilometer [km] CO2-Emissionen [t] 30,83 27,09 30,83 27,09 30,83 27,09 Kosten [ ] Szenario Verbrenner E-Autos Anteil E-Fahrten [%] 24,9 25,1 34,1 33,4 42,9 40,7 Anteil E-Kilometer [%] 10,9 10,1 14,4 13,5 17,7 16,0 CO 2 Ersparnis Strommix [%] -2,1-2,0-2,6-2,5-3,0-2,9 CO 2 Ersparnis Ökostrom [%] -7,4-7,0-9,6-9,1-11,7-10,7 Mehrkosten pro Monat pro E-Auto Kostendifferenz [%] 5,7 6,8 8,9 10,3 13,3 15, Kosten pro E-km [ /km] 0,29 0,34 0,31 0,36 0,34 0,42 Fraunhofer Seite 31

32 ERKENNTNISSE UND AUSBLICK Fraunhofer Seite 32

33 Erkenntnisse und Ausblick Zusammenfassung der Fuhrparkanalyse Der Fuhrpark des RP Stuttgart ist sehr gut für eine Teilelektrifizierung geeignet. Dies gilt besonders für die Standorte Hofdienergarage und Pallas. Aufgrund der höheren Reichweite ist die A-Klasse für den Fuhrpark des RP Stuttgart besser geeignet als der Fluence ZE oder der Nissan Leaf. Die Mehrkosten gegenüber Verbrennern liegen hier bei mindestens 200 pro Monat pro E-Fahrzeug. Bei den Transportern gestaltet sich der Einsatz aufgrund der hohen Kosten und eingeschränkten Reichweiten schwieriger. Wesentliche CO 2 -Einsparungen ergeben sich nur mit Ökostrom. Potenzial steckt hier auch in der Fahrzeugherstellung. Fraunhofer Seite 33

34 Erkenntnisse und Ausblick E-Fahrzeuge mit hoher Reichweite Jahreszeit 400km E-Auto Sommer Basis Fahrzeuge (Verbrenner) 66 Fahrtenzahl 887 Gesamtkilometer [km] CO2-Emissionen [t] 44,81 Kosten [ ] Szenario Verbrenner 29 E-Autos 37 Anteil E-Fahrten [%] 70,7 Anteil E-Kilometer [%] 54,2 Tesla Model S Ab Ende des Jahres in den USA, ab 2013 in Europa Bis zu 85 kwh Batteriekapazität Maximal 480km Reichweite (Norm) Preis USA: ab $ Daimler B-Klasse F-Cell Maximal 380km Reichweite mit einer Tankfüllung (Norm) Ein Elektroauto mit 400km Reichweite würde sehr gut zu den Mobilitätsanforderungen des PR Stuttgart passen. Neben reinen E-Autos könnten hierfür auch Wasserstofffahrzeuge in Frage kommen. Bilder: Mercedes-Benz Fraunhofer Seite 34

35 FLOTTENVERSUCH MIT ELEKTROFAHRZEUGEN Fraunhofer Seite 35

36 Flottenversuch mit E-Fahrzeugen Überblick Zum Einsatz kamen: 3 Mitsubishi imiev 1 Citroen Berlingo First Electric 1 Daimler A-Klasse E-Cell 2 Daimler Vito E-Cell 44 unterschiedliche Nutzer haben in 150 Fahrten km elektrisch zurück gelegt. Dauer des Feldversuchs: Mai bis August 2012 Vito 3131km Berlingo 1320km imiev 2048km A-Klasse 1162km Fraunhofer Seite 36

37 Häufigkeit Häufigkeit Flottenversuch mit E-Fahrzeugen Einzelbetrachtung Daimler Vito Daimler Vito - Gefahrene km Daimler Vito - Batterieladestand nach der Fahrt Im Sommerbetrieb ist der Vito für feste Touren von 60 bis 80km gut geeignet und bietet unter Praxisbedingungen noch genügend Reichweitenreserven. Eine praktische Erprobung hinsichtlich der Eignung im Winterbetrieb ist wünschenswert. Fraunhofer Seite 37

38 Flottenversuch mit E-Fahrzeugen Einzelbetrachtung A-Klasse vs. imiev Sowohl bei der Daimler A-Klasse als auch bei den Mitsubishi imiev liegen die meisten Fahrten unter 60km. Trotz der höheren Reichweite der A-Klasse wurde diese ähnlich wie die imiev genutzt. Das volle Potenzial wurde somit bei weitem nicht ausgereizt. Die Erfahrung aus anderen Modellversuchen zeigt, dass Nutzer die E- Fahrzeuge erst richtig kennen müssen, um Vertrauen in die volle Reichweite zu haben. Fraunhofer Seite 38

39 Flottenversuch mit E-Fahrzeugen Ladeinfrastruktur und Lastmanagement Für den Feldversuch konnten vier öffentliche Ladestationen der PBW verwendet werden, ergänzt durch drei zusätzliche Schuko-Steckdosen. Für den zukünftigen Regelbetrieb sind sieben Ladestationen in der Hofdienergarage vorgesehen. Jedes E-Fahrzeug benötigt aus logistischen Gründen eine eigene Ladestation. Bei höherer Durchdringung muss die max. Anschlussleistung berücksichtigt werden. Spitzenlast: 52,8kW Fraunhofer Seite 39

40 Anzahl der Nennungen Flottenversuch mit E-Fahrzeugen Mitarbeiterbefragung Beurteilung der Nutzer über den Umgang mit den E-Fahrzeugen sowie der Ladeinfrastruktur Umgang mit E-Fahrzeug leicht Bedienung der Ladeinfrastruktur einfach 5 0 stimme voll zu stimme eher zu stimme weniger zu 0 stimme überhaupt nicht zu Für den überwiegenden Teil der Nutzer fiel der Umgang mit den E- Fahrzeugen leicht und war die Bedienung der Ladeinfrastruktur einfach. Fraunhofer Seite 40

41 KONTAKT Fraunhofer Seite 41

42 Kontakt und weitere Informationen Informationen zu unseren zahlreichen Projekten im Bereich Elektromobilität finden Sie auf unseren Internetseiten: Florian Klausmann Telefon : 0711 / florian.klausmann@iao.fraunhofer.de Fraunhofer IAO Nobelstr Stuttgart Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

43 QUELLEN Fraunhofer Seite 43

44 Quellen [IFEU 2010] IFEU, Fortschreibung und Erweiterung Daten- und Rechenmodell: Energieverbrauch und Schadstoffemissionen des motorisierten Verkehrs in Deutschland (TREMOD, Version 5) Endbericht, [IFEU 2011] H. Helms et al., IFEU, Umbrela - Wissenschaftlicher Grundlagenbericht, 2011 [UBA] letzter Aufruf [Bochum1] Wagner, HJ; Koch, MK: CO2-Emissionen der Stromerzeugung, BWK Bd. 59 (2007) Nr. 10 Fraunhofer Seite 44