Elektromobilität... aus Sicht der Erneuerbaren Energien Tomi Engel Berlin - 20.03.2009
Fossile Struktur - 3 Sektoren 50-70% Verlust durch Abwärme 50-70% Verlust durch Abwärme Strom Wärme Verkehr
Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Energieeinheit kwh! Strom 50-70% Verlust durch Abwärme Verkehr
Solare Struktur... Effiziente Netzwerke 50-70% Verlust durch Abwärme?? Verkehr
Solare Struktur... Effiziente Netzwerke
Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Langzeitspeicher: Biomasse
Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Stichwort Smart! Grid
Solare Struktur... Effiziente Netzwerke Stichwort Smart! Grid Vehicle Strategie Kurzzeitspeicher: Batterie
Smart Charging... gestern und morgen 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Std.... jedes Elektroauto, dass heute verkauft wird, muss diese Veränderung mitmachen!
Ausbauziele der Erneuerbaren Energien Ziel 2020: 47%! EE-Strom 1. Mio E-Mobile 2 TWh
Ausbauziele der Erneuerbaren Energien
Smart Grid Vehicles können... das Stromnetz stabilisieren... sofern das Fahrzeug seinen Ladevorgang intelligent auf das Stromangebot abstimmt. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Std. Energieüberschüsse "verschieben"... und reduzieren somit den Bedarf an Bioenergie im Stromsektor.
Elektroautos... 30 kwh (300 kg, 45 kwpeak, 410 V) Pininfarina B 0 Personen:! 4 Geschwindigkeit:! 130 km/h Reichweite:! 250 km Antrieb:! Elektro Vermarktung:!? Status:! Prototyp
Elektroautos... 30 kwh (300 kg, 45 kwpeak, 410 V) 250 km = 10 + 10 + 10 kwh "fahren" (80 km) "tanken" (für morgen) "reserve" (für???)
Elektroautos... als rollende Pumpspeicher 30 kwh Ladeleistung: (300 kg, 45 kwpeak, 4101 V) phasig 3 phasig 45 Mio. PKW * 10 kw = 450 GWpeak (potentielle Regelenergieleistung) 45 Mio. PKW * 10 kwh = 450 GWhpeak (potentielle Speicherkapazität) 2 kw 20 kw 10 kw
Elektroautos... als rollende Pumpspeicher max. 80 GW 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 täglich ca. 1.500 GWh 450 GWpeak (potentielle Regelenergieleistung) 450 GWhpeak (potentielle Speicherkapazität) Ladeleistung: 2 kw 1 phasig 3 phasig 20 kw 10 kw
Elektroautos... als rollende Pumpspeicher max. 80 GW 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 täglich ca. 1.500 GWh 450 GWpeak (potentielle Regelenergieleistung) 450 GWhpeak (potentielle Speicherkapazität) Ladeleistung: 2 kw 1 phasig 3 phasig 20 kw 10 kw
Elektroautos... als Virtuelle Synchronmaschinen 3 Mio. Vsync -Autos hätte den EU-weiten Blackout vom 4.11.2006 verhindern können! Quelle: TU Clausthal, RWTH Aachen
Aber... Elektroautos... da werden die Emissionen doch nur ins Kraftwerk verlagert!?
Aber... Lieber hier... als hier!
2 "DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen 150 Mio. t 100 Mio. t 50 Mio. t 0 Mio. t DE-Strommix (650 g/kwh) -29 Mio. t 0 0,5 1 2,5 5 10 20 40 Mio Solare Mobilität Plug-in Hybrids Studie zur Abschätzung des Potentials zur Reduktion der CO 2-Emissionen im PKW-Verkehr bei verstärkter Nutzung von elektrischen Antrieben im Zusammenhang mit Plug-in Hybrid Fahrzeugen CV-OW CV-MW PHEV30-MW PHEV90-MW CV-KW EV-KW Tomi Engel Bundesverband Solare Mobilität e.v.
"DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen 150 Mio. t 100 Mio. t 50 Mio. t 0 Mio. t DE-Strommix (650 g/kwh) 0 0,5 1 2,5 5 10 20 40 Mio Erneuerbarer Strom -29 Mio. t (30 g/kwh) -67 Mio. t 150 Mio. t 100 Mio. t 50 Mio. t 0 Mio. t 0 0,5 1 2,5 5 10 20 40 Mio CV-OW CV-MW PHEV30-MW PHEV90-MW CV-KW EV-KW
"DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen 150 Mio. t 100 Mio. t 50 Mio. t 0 Mio. t DE-Strommix (650 g/kwh) Faktor 20 schlechter 0 0,5 1 2,5 5 10 20 40 Mio 150 Mio. t 100 Mio. t 50 Mio. t 0 Mio. t Erneuerbarer Strom (30 g/kwh) 0 0,5 1 2,5 5 10 20 40 Mio Fossiler Kraftstoff (OW) Fossiler Kraftstoff (KW/MW) Strom
2010 2015 2020 2025 2035 "DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen Kraftstoff (OW) Kraftstoff (KW/MW) Strom 500 TWh 375 TWh 250 TWh 125 TWh 0 TWh 0 0,5 1 2,5 5 10 20 40 Mio Solarstrom billiger als "Strom aus der Steckdose"! Eine Million (PH)EVs würden den Stromverbrauch um weniger als 2 TWh erhöhen.! 40 Millionen (PH)EVs würde den Stromverbrauch um 61 TWh erhöhen.!... und den Kraftstoffbedarf von derzeit 39 auf rund 21 Millionen Tonnen halbieren.! Im Segment der Klein- und Mittelklassewagen würde der Kraftstoffbedarf um ca. 60% sinken.
2 "DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen! Die Markteinführung von einer Million Elektroautos und Plug-in Hybridautos braucht mindestens 8 bis 10 Jahre.! Elektrische Mobilität hat in der Markteinführungsphase keine signifikante Auswirkung auf den Stromverbrauch.! 40 Millionen Fahrzeuge (PHEV + EV) würden den bundesdeutschen Strombedarf nur um 10% ansteigen lassen. Dies entspricht rund 60 TWh Strom.! Der Kraftstoffbedarf im PKW-Sektor könnte durch (PH)EVs auf 20 Millionen Tonnen Erdöl halbiert werden.! Bei der Nutzung von erneuerbarem Strom könnten 67 Millionen Tonnen CO 2 eingespart werden.! Bei der Nutzung des heutigen Strommixes könnten immer noch 29 Millionen Tonnen CO 2 eingespart werden. Solare Mobilität Plug-in Hybrids Studie zur Abschätzung des Potentials zur Reduktion der CO 2-Emissionen im PKW-Verkehr bei verstärkter Nutzung von elektrischen Antrieben im Zusammenhang mit Plug-in Hybrid Fahrzeugen Tomi Engel Bundesverband Solare Mobilität e.v. www.dr.hut-verlag.de
Aber... Elektroautos... die sind doch viel schwerer und damit ineffizienter!?
Ein reales Beispiel: Mitsubishi i Benzin Strom Gewicht: Verbrauch: WTW-Emissionen: 900 kg 53 kwh/100 km 131 g CO2/km (114 g + 15% Emissionen in der Vorkette - WTW) + 200 kg 1090 kg 13 kwh/100 km
Ein reales Beispiel: Mitsubishi i Benzin Braunkohle Strom Gewicht: Verbrauch: WTW-Emissionen: 900 kg 53 kwh/100 km 131 g CO2/km (114 g + 15% Emissionen in der Vorkette - WTW) + 200 kg + 25 g/km 1090 kg 13 kwh/100 km 156 g CO2/km (bei 1200 g/kwh Strom - WTW)
Ein reales Beispiel: Mitsubishi i Benzin Steinkohle Strom Gewicht: Verbrauch: WTW-Emissionen: 900 kg 53 kwh/100 km 131 g CO2/km (114 g + 15% Emissionen in der Vorkette - WTW) + 200 kg - 14 g/km 1090 kg 13 kwh/100 km 117 g CO2/km (bei 900 g/kwh Strom - WTW)
Ein reales Beispiel: Mitsubishi i Benzin DE-Mix Strom Gewicht: Verbrauch: WTW-Emissionen: 900 kg 53 kwh/100 km 131 g CO2/km (114 g + 15% Emissionen in der Vorkette - WTW) + 200 kg - 45 g/km 1090 kg 13 kwh/100 km 84 g CO2/km (bei 650 g/kwh Strom - WTW)
Ein reales Beispiel: Mitsubishi i EV Grüner Öko-Strom Strom Gewicht: Verbrauch: WTW-Emissionen: 1090 kg 13 kwh/100 km 4 g CO2/km (bei 30 g/kwh Öko-Strom - WTW) - 80 g/km 1090 kg 13 kwh/100 km 84 g CO2/km (bei 650 g/kwh Strom - WTW)
Ein reales Beispiel: Twike vs. Mitsubishi i EV Leichtbau mit Öko-Strom Strom Gewicht: Verbrauch: WTW-Emissionen: 240 kg - 850 kg 4 kwh/100 km - 9 kwh 1 g CO2/km (bei 30 g/kwh Öko-Strom - WTW) 1090 kg 13 kwh/100 km 84 g CO2/km (bis 650 g/kwh Strom - WTW)
Leichtbau mit Öko-Strom Warum Leichtbau?
World population, billions 6 5 4 3 2 1 0 Nahrung? Wasser? Reifen? Blech? Menschen 10,000 BC 8000 6000 4000 2000 AD 1 1000 2000
Merke! Elektromobile reduzieren Emissionen lokal und global!
Aber... Wir müssen doch Strom sparen... und jetzt auch noch mit Strom Auto fahren!?
Merke! Nicht Strom sparen, sondern Ressourcen sparen!
Elektrische Mobilität Szenario: Erdgas-Auto Szenario: Elektroauto plus Erdgas-Kraftwerk Erdgas (10,4 MWh) PKW (89 kwh/100 km) (11.700 km) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: 11.700 km (23.700 km) PKW (22 kwh/100 km) Strom (5,2 MWh) GuD Kraftwerk (! = 50%) Erdgas (10,4 MWh) Quelle: Verbrauchswerte im "kombinierten" Betrieb
Elektrische Mobilität Szenario: Erdgas-Auto Szenario: Elektroauto plus Erdgas-Kraftwerk Erdgas (10,4 MWh) PKW (89 kwh/100 km) (11.700 km) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: 11.700 km (23.700 km) Strom (5,2 MWh)... ist Resourceneffizienz für Kohlenwasserstoffe. PKW (22 kwh/100 km) GuD Kraftwerk (! = 50%) Quelle: Verbrauchswerte im "kombinierten" Betrieb Erdgas (10,4 MWh) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: 23.700 km
Elektrische Mobilität Szenario: Biogas-Auto Szenario: Elektroauto plus Biogas-Kraftwerk Erdgas (10,4 MWh) PKW (89 kwh/100 km) (11.700 km) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: 11.700 km Biogas (23.700 km) Strom (5,2 MWh)... ist Resourceneffizienz für Kohlenwasserstoffe. PKW (22 kwh/100 km) GuD Kraftwerk (! = 50%) Quelle: Verbrauchswerte im "kombinierten" Betrieb Erdgas (10,4 MWh) Input: 10,4 MWh Erdgas Output: 23.700 km Biogas
Well-to-Wheel Vergleich pro Hektar Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Treibstoffertrag (in kwh/ha * a) Energiebedarf (in kwh/100 km) Versorgte PKWs (bei 15.000 km/a) 10.000 40.000 30.000 500.000 46 62 46 15 220 1,5 4,3 4,3 Quelle: Eigene Berechnungen
Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Land Industrie... weil regional... weil schadstoffarm Stadt... weil effizient
Kraftstoffstrategie der Effizienz Ölpflanzen Biogas BtL Solarelektrisch Langstrecke Kurzstrecke Land Industrie Stadt Flächeneffizienz Faktor 20-50!... weil regional... weil schadstoffarm... weil effizient
Elektromobilität
Elektromobile... mit Kabel
Elektromobile... mit Kabel ohne
Elektromobile... mit Kabel ohne n Millionen im Einsatz
Elektromobile... mit Kabel ohne
3,39 m
Mitsubishi i-ev Personen:! 4 Geschwindigkeit:! 130 km/h Reichweite:! 160 km Antrieb:! Elektro Vermarktung:! Japan Status:! Feldtest 3,39 m
3,35 m Quelle: DuraCar - www.quicc.eu
DuraCar Quicc! Personen:! 2 Geschwindigkeit:! 120 km/h Reichweite:! 150 km Antrieb:! Elektro Vermarktung:! Europa? Status:! Kleinserie 3,35 m Quelle: DuraCar - www.quicc.eu
Quelle: auto.pege.org
BYD F3DM Personen:! 5 Geschwindigkeit:! 160 km/h Reichweite (EV-Mode):! 100 km Antrieb:! Plug-In-Hybrid Vermarktung:! China? Status:! Prototyp Quelle: auto.pege.org
Initiative "E3-Mobil":... effizient, erneuerbar, emmissionsfrei Initiiert von: 120 km/h 10 g CO 2 maximale Emission bei Betankung mit Erneuerbarem Strom Höchstgeschwindigkeit 20 kwh maximaler Stromverbrauch je 100 km 100 km minimale, rein elektrische Reichweite 500 km Reichweite bei Nutzung eines optional eingebauten Hilfsmotors 20.000! maximaler Kaufpreis bei Sammelbestellung. Eventuell auch günstiger 5 Insassen beziehungsweise mindestens 400 kg Zuladung Bundesverband Solare Mobilität e.v. Unterstützt von: BEE Bundesverband Erneuerbare Energie e.v. EUROSOLAR Austria Vereinigung für das solare Energiezeitalter www.e3-mobil.de
Solare Struktur... Effiziente Netzwerke
Fördermaßnahmen
- 45 - Zulässige Höchstgeschwindigke Bundesweit einheitliche Kennzeichnungen 1. Andere Fahrzeugführer als Radfahrer dürfen Fahrradstraßen nur benutzen soweit dies durch Zusatzschild zugelassen ist. 2. Alle Fahrzeuge verbietet, dürfen nur schneller mit mäßiger als Geschwindigkeit mit einer fahren. bestimmten G 3. Radfahrer dürfen auch nebeneinander fahren. durch das Zeichen innerhalb geschlossener Or digkeiten über Zeichen 50 km/h 245 zugelassen, so gilt das halb geschlossener Ortschaften bleiben die für tenden Höchstgeschwindigkeiten 3 Abs. 3 Nr. Abs. 5) unberührt, wenn durch das Zeichen eine lassen wird. Das Zusatzschild Linienbusse 2 3 4 0 Null-Emissionsplakette für E-Fahrzeuge und... Feinstaubkennzeichnung für Zwei- und Dreiräder Aussteller: D kommunal verbund Pro Null-Emission e.v. PARKAUSWEIS NULL-EMISSIONS-FAHRZEUG 0 31.12.2019 B-MU 2008 Gültig bis: Berechtigt zur Nutzung besonderer Parkplatzregelungen bei allen teilnehmenden Kommunen Unterstützung des Kommunalverbunds Pro Null-Emission (Parkausweis, Stromstellenplanung,...) Der so gekennzeichnete Sonderfahrstreifen ist Omnibussen des Linienverkehrs vorbehalten. Dasselbe gilt auch für Taxen, wenn dies durch das Zusatzschild Taxi frei angezeigt ist, sowie für Radfahrer, wenn dies durch das Zusatzschild angezeigt ist. Andere Verkehrsteilnehmer dürfen den Sonderfahrstreifen nich benutzen. Parkplatz nur für verbietet, bei nasser Fahrbahn die angegebene ten. Elektrofahrzeuge 6. Verkehrsverbote Zeichen 274.1 Verkehrsverbote untersagen den Verkehr insgesamt oder teilweise. Soweit von Verkehrsverboten, die aus Gründen der Luftverunreinigung ergehen, für Kraft fahrzeuge Ausnahmen durch Verkehrszeichen zugelassen werden, ist dies durch Zusatzschild zu den Zeichen 251, 253, 255 und 260 angezeigt. Sowei Verkehrsverbote für Nutzfahrzeuge Umwelt mit einem zulässigen Gesamtgewicht von mehr als 12 t nur für den Durchgangsverkehr gelten, ist diese Beschränkung durch das Zusatzzeichen Durchgangsverkehr zu dem Zeichen 253 mit dem Zusatzzeichen 12 t angezeigt. Das Zusatzschild Beginn Freistellung vom Verkehrsverbot nach 40 Abs. 2 Bundes-Immissionsschutz gesetz nimmt Kraftfahrzeuge vom Verkehrsverbot aus, a) die mit einer kann G-Kat-Plakette auch eine oder niedrigere einer amtlichen Zonengeschwindigk Plakette gekennzeichne sind, die nach dem Anhang zu 40c Abs. 1 des Bundes-Immissionsschutz Verkehrskennzeichen für Stromparkplätze etc. der Tempo 30-Zone Die Zeichen bestimmen Beginn und Ende der Te higter Geschäftsbereich, angeordnet sein. Es is mit einer höheren Geschwindigkeit zu fahren als
3000 Abb: CO2 KFZ Steuer 2250 2250 Flexible Zulassung und CO2-E-KFZ-Steuer 1500 3000 750-750 750 1500 Abb: CO2 KFZ Steuer 0 WE-CHSEL 123 Einführung des Wechselkennzeichen 3000 2250 1500 750 0-750 Euro/Jahr Unser Vorschlag für "E-Fahrzeuge" 0 VCD Vorschlag für "Verbrenner" -750 VCD-Benzin (E4-S) Benzin (min) Be VCD-Diesel (E4-PF) Diesel (min) Di Strom -1500 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Benzin 220 (min) 240 Diesel (min) 260 280 300 320 340 VCD-Benzin (E4-S) 41 101 101 150 231 247 40 47 67 120 180 200 230 63 81 135 260 200 355 371 1882 463 104 81 114 390 293 1540 339 216 324 2200 617 204 94 236 589 308 1800 463 243 350 2500 617 324 121 148 741 370 2170 463 337 425 2810 617 514 121 202 1010 339 463 724 135 236 1250 350 500 950 202 270 1500 386 500 1300 216 371 1882 463 500 1540 216 324 2200 617 650 1800 243 350 2500 617 650 2170 337 425 2810 617 772 CO2-basierte KFZ-Steuer für E-Fahrzeuge mit individuellem CO2-Nachweis und negativer Steuer -1500 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 VCD-Benzin (E4-S) Benzin (min) Benzin (max) VCD-Diesel (E4-PF) Diesel (min) Diesel (max) Strom CO2-KFZ Steuer Kennwerte Benzin (min) Benzin (max) VCD-Diesel (E4-PF) 0-1500 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 40 180 200 220 240 260 280 300 320 340 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 3 g/km mit Solarstrom 90 g/km mit "Fossilstrom" Diesel (min) Diesel (max) Strom g CO2/km -800-400 -200-70 0
Erneuerbare Energien und Netzintegration Cent je kwh Fahrstrom sauber = billig 3 g/km mit Solarstrom dreckig =teuer 90 g/km mit "Fossilstrom" Schadstoffbasierte Fahrstromsteuer Netzintegration 10 kw (AC) Ladekabel (fest) k W Stromzähler Smart Metering von Fahrstrom im Fahrzeug h 3 phasig Stromstellen-Infrastruktur ist normaler Netzausbau
Elektromobilität... löst morgen nicht alle Probleme, aber wir müssen heute anfangen, damit wir über-über-über-morgen 100% Erneuerbar sein können.
www.dgs.de Tomi Engel tomi@objectfarm.org