Elektromobilität Stand und Perspektiven 1
Warum überhaupt Mobilität? Europäisches Solarforum Stettin 2015 2
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1. Elektrofahrzeug (12km/h) 1888 Flocken Elektrowagen, erstes deutsches Elektroauto Camille Jenatzy mit seiner Frau auf der Siegesparade am 1. Mai 1899 nach der 100 km/h Rekordfahrt am 29. April 1899 4
Die große Zeit der Elektroautos: 1892-1905 Erst nach 1900 wurde der Elektromotor als Antriebstechnologie von dem Verbrennungsmotor verdrängt. Mit ihren großen und schweren Bleibatterien hatten die Elektroautos bei hohen Geschwindigkeiten nur eine geringe Reichweite oder konnten längere Strecken nur sehr langsam zurücklegen. Henry Ford gelang es schließlich, in der Massenproduktion am Fließband Autos mit Verbrennungsmotor herzustellen, die in der Anschaffung nur halb soviel kosteten wie Elektrofahrzeuge und die größere Reichweiten zurücklegten, mit dem damals billigen Erdöl. So wurden die technisch ausgereiften Elektrofahrzeuge bald nur noch in Nischen produziert und die Weiterentwicklung des Elektromotors weitgehend eingestellt. 5
In Folge der Erdölkrisen 6
Entwicklung der Mobilität (Milliarden Personenkilometer bzw. Tonnenkilometer/a) 7
Aktuelle Situation in D 50 Millionen Kraftfahrzeuge Anteil Verkehr an Umweltbelastung steigt Industrie und Stromversorgung sinkt Politik: Deutschland- Leitmarkt für E- Mobilität (2020-1Mio.) 8
Warum Alternative Antriebe? Abgasbelastung (CO 2, HC, NO X, CO) Lärmbelastung Verbrauch endlicher Ressourcen Politische Unabhängigkeit 9
Kriterien für optimalen Antrieb Versorgung aus erneuerbaren Energien effizient, hoher Wirkungsgrad emissionsfrei wartungsfrei recyclebar funktionssicher preiswert in Fertigung und Betrieb... 10
Warum Elektro-Mobilität? Europäisches Solarforum Stettin 2015 11
Ressourceneffizienz Das aus Umweltaspekten angepriesene Erdgasauto: Fahrleistungen bei Nutzung von 10 MWh Erdgas (885 kg) Erdgasauto (VW Caddy) Elektrofahrzeug Stadt Überland Stadt Überland Verbrauch kwh/100 km 88 65 15 22 Reichweite km 11.363 15.385 33.333 22.727 Aus den 10 MWh Erdgas werden in einem GUD-Kraftwerk 5.000 kwh Strom hergestellt 12
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Flächeneffizienz Elektro 14
Elektroantrieb (Vorteile) emissionsfrei am Ort leise sehr energieeffizient (0,5-1 Liter/100km) Energierückspeisung möglich meist wartungsfrei solare Versorgung möglich... 15
Elektroantrieb (Nachteile) Kosten der Batterie beschränkte Reichweite lange Ladezeit fehlende Infrastruktur (?) Emissionen je nach Stromversorgung... 16
Aktuelle Situation 17
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Elektrisch Hybrid Wasserstoff- Brennstoffzelle 19
20 Neue Autos mit Elektroantrieb - 1 Mitsubishi MiEV, Japan, wird bereits gebaut Subaru R1e, Japan, angekündigt SMART (Frankreich) Joule Optimal Energy, Süd Afrika, Serie geplant Renault ZE, Frankreich, angekündigt Duracar, Holland, Serie geplant
21 Neue Autos mit Elektroantrieb - 2 CitySax, Deutschland, Kleinserie gestartet Huliez, Frankreich, Concept Car, Serie möglich NISSAN NUVU, Japan, Concept vorgestellt Indica, Indien/Norwegen, Serie geplant Toyota EV, Japan, angekündigt TH!NK, Norwegen, Serie beginnt
22 Neue Autos mit Elektroantrieb - 3 SAM, ehem. CH, jetzt aus Polen angekündigt Mini-E, BMW, Deutschland, Testserie Mini-Solar, Deutschland, Projektidee APTERA, USA, angekündigt, bestellbar Loremo, Deutschland, angekündigt Mindset, Schweiz, Serie angekündigt
23 Neue Autos mit Elektroantrieb - 4 TESLA, USA, über 700 ausgeliefert (4.9.09) RUF auf Porsche Basis, Kleinserie startet Lightning, England, digt Koenigsegg Quandt solar, Schweden, Concept Pininfarina B zero, Italien, Concept-Car Magna, Österreich, Platform-Concept
24 Neue Autos mit Elektroantrieb - 5 VW Studie UP! (D) - angekündigt Buddy (ehem. Kewet), Norwegen ebox von AC Propulsion, (USA), Kleinserie REVA (Indien), jetzt mit deutschem Importeur ixam Mega City, (F), bestellbar auch in D ecocraft, (D), bestellbar
Was man 2015 serienmäßig kaufen kann: investbezogen Leasing Stromkosten Gesamtkosten Typ Leistung Akku Tempo Reichweite Preis Preis/100km 150.000 km Batterie 0,3 /kwh kw kwh km/h km /100km /100km /100km /100km Renault Twizy 13 6,1 80 100 7.000,00 4,67 1,830 6,497 Nissan Leaf 80 24 144 199 23.790,00 15,86 3,618 19,478 Peugot ion 49 16 130 150 25.883,00 17,26 3,200 20,455 VW e-up 60 18,7 130 160 26.900,00 17,93 3,506 21,440 Smart fortwo e 55 17,6 125 145 18.910,00 12,61 6,40 3,641 22,648 Renault ZOE 88 22 135 210 21.700,00 14,47 6,40 3,143 24,010 Kia Soul EV 81 27 145 212 30.790,00 20,53 3,821 24,347 Renault Kangoo ZE 44 22 130 170 22.660,00 15,11 6,40 3,882 25,389 BMW i3 125 18,8 150 190 34.950,00 23,30 2,968 26,268 VW e-golf 85 24,2 140 190 34.900,00 23,27 3,821 27,088 Mercedes E 132 28 160 200 39.151,00 26,10 4,200 30,301 FordFocus Electric 107 23 137 160 39.900,00 26,60 4,313 30,913 Nissan e-nv200 Evalia 80 24 123 167 30.870,00 20,58 6,40 4,311 31,291 Tesla Model S 310 85 210 502 81.000,00 54,00 5,080 59,080 VW Lupo 50 34 l 180 755 25.000,00 16,67 6,755 23,422 Audi A8 258 90 250 750 121.000,00 80,67 18,000 98,667 Batterieleasing /m 80 25
Ranking Die Player: Japan USA Korea Deutschland China Frankreich Italien Europäisches Solarforum Stettin 2015 26
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Hybridantrieb (seriell/parall.) Wie elektrisch mit zusätzlichem Verbrennungsmotor: Preiswerter? hohe Reichweite... 28
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H2-Brennstoffzellenauto Der Hyundai ix35 Fuel Cell soll ab 2015 als erstes Wasserstoffauto in Serie produziert werden. Preis: 65.000 Problem: Infrastruktur Toyota Mirai: Das Brennstoffzellenauto soll 2015 auf den Markt kommen. Preis: 40.000 mit staatl. Subventionen 30
Li-Ionen 4,4 kwh 85 kg 700 bar Tank, der insgesamt 6 kg Wasserstoff aufnehmen kann. Sie verbrauchen ca. 0,8 kg/100 km, das sind ca. 25% weniger Wasserstoff als beim vorhergehenden Modell. So hat sich die Reichweite auf ca. 800 km pro Tankladung 31
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Bestand Elektroauto in Deutschland Rein elektrisch Plan 2020 : 1,0 Mio IST: 18.948 2015 Warum werden so wenig E-Autos gekauft? Hybrid: 107.754 Zu hoher Preis Zu geringe Reichweite Zu lange Ladezeiten Unzureichende Infrastruktur 33
Das Henne-Ein-Problem Es werden zu wenig E-Autos gekauft weil: Die Preise sind zu hoch Der Preis ist hoch, weil zu wenig verkauft werden Die Infrastrukutur (flächendeckende E-Tankstellen) reicht nicht aus Es werden nicht mehr E-Tankstellen errichtet, weil nicht genügend Fahrzeuge tanken. Die Reichweite ist zu gering. Die E-Autos sind zu schwer. Die Batterien sind zu teuer und zu schwer. Neue Fahrzeug- und Batterieentwicklungen lohnen sich nicht, weil zu wenig Fahrzeuge verkauft werden. 34
Zu lösende Probleme 35
Infrastruktur 36
Aus der eigenen Solarzelle Wie kommt der Strom in das Elektroauto? Wechselbatterien Ladestromstärken Mit Schleifkontakten Batterie kwh 30 Ladezeit Spannung Spannung Spannung h V V 230 400 3x400 8 16 A 9 A 6 A 1 130 A 75 A 44 A 0,5 260 A 150 A 88 A 0,16 815 A 469 A 276 A Über die Windenergieanlage Kabel und Steckdose Induktion Gleichstromnetze (Batterien) 37
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Stromtankstelle Als Stromtankstelle wird eine Lademöglichkeit für Elektrofahrzeuge bezeichnet. Diese kann öffentlich oder nicht-öffentlich zugänglich sein und ist im einfachsten Fall eine Steckdose. Es gibt kostenpflichtige, kostenlose und von Vereinen für ihre Mitglieder betriebene Stromtankstellen. Eine neue Kategorie ausgehend von Japan CHAdeMO über die Vereinigten Staaten Tesla-Superlader und Europa CCS-Lade-System stellen sogenannte Super-Stromtankstellen dar 39
Der Supercharger von Tesla (120 kw) Europäisches Solarforum Stettin 2015 40
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5.572 Stromtankstellen in Europa 42
Batteriekosten Mit Stand vom 19.06.2015 kostet eine 100 Ah Batterie mit einer Spannung von 3,2 V: 135 Dollar (100,http://lithiumstorage.com ) Kapazität 100 Ah * 3,2 V = 0,32 kwh. Preis /kwh: 312 Typisches Elektrofahrzeug Reichweite 150 km Kapazität von in etwa 30 kwh Akku: 9.375 Gewicht: ca. 300 kg (auch das muss bewegt werden!) 43
Trend der Preisentwicklung BATTERIE 44
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Perspektiven 46
Prinzip eines solaren Energieverbundnetzes 47
Elektrofahrzeuge 2020 (weltweit) 48
Carportlösungen 4 9 Europäisches Solarforum Stettin 2015
Meine Solaranlage und mein Elektroauto 50 11,1 kwh/100 km 1,05 /100km 11,5 kwh/100 km 1,09 /100 km 13,0 kwh/100 km 1,24 /100 km PV-Dach:3,3 kwp, 5.950 62.460 kwh/20a 9,5 ct/kwh Bei 10.000 km/a Ersparnis ca. 1.000
Serienfahrzeuge ab 08/2015 51
Plug-in-Hybrid Mercedes GLE 500e 4Matic BMW X5 xdrive 40e (2015) Ab 08.2015: 73.899 8-Gang Getriebe 245 PS Benzin, 113 PS Elektro 9 kwh Li-Ionen-Batterie 210 km/h E: 31 km, 120 km/h 52
Plug-in-Hybrid Audi R8 e-tron (2016) 250 km/h 3,9 sek 0-100 km/h 2x170 kw elektro VW Touareg 53.000 53
Plug-in-Hybrid Regera (offen) Elektro 700 PS Benzin 1100 PS BMW M100 (2016) >250.000 > 500 PS 54
Plug-in-Hybrid Porsche Panamera (2016) >450 PS 55
Rein Elektro Tesla Model X Allrad (2016) 2. Motor auf der Vorderachse Tesla Model C (Stadtauto) 2018 56
Rein Elektro Tesla Model III (2017) > 300 km Opel Basis Karl 150 km 57
Rein Elektro VW E-Bulli (2018) 400 km 7-Sitzer Audi Q6 (2018) > 500 km Allrad 58
Rein Elektro E-Golf Skoda elektro (2019) 85 kw 60 PS 170 km 150-200 km 35.000 15.000 59
Elektro-Visionen Indidividuell Mobil Dreirad von Toyota 60
Integration von PV Solar-Schiebedach von Audi Europäisches Solarforum Stettin 2015 Solar-Karosseriedach von Ford 61
Alternative Nutzungskonzepte Car-Sharing Cash-Car Taxi, ÖPNV Mietwagen Siedlungsauto... 62
Wo bleibt der neue Elektroantrieb? Danke für die Aufmerksamkeit! 63
Alternative Antriebe Verbrennungskraftmaschinen (VKM) mit neuen Kraftstoffen (Biodiesel,BTL, Biogas) Elektroantrieb Hybridantrieb Druckluftantrieb... 64
Woher die Flächen für PV? In der Studie Erneuerbare Energien 2020 Potenzialatlas Deutschland wird für 2020 Deckung des Strombedarfes von 47% durch Erneuerbare Energien prognostiziert, wobei allein die Photovoltaik 6,6 % liefert (39,5 Mrd. kwh/a). Der erforderliche Flächenbedarf beläuft sich auf 47.500 ha mit 37.000 ha Gebäudeflächen (ausreichend für das Betreiben von ca. 16 Mio. Elektro-Pkw). Das Gesamtpotenzial geeigneter Gebäudeflächen beträgt in Deutschland 234.400 ha, was für die Stromversorgung von 100 Mio. Elektroautos ausreichen würde, mehr als für das Doppelte der 44 Mio. in 2010 registrierten PKW. 65
Wir müssen tanken, weil die Reichweite begrenzt ist Typ Leistung Verbrauch Tankinhalt Reichweite kw l/100 km l km VW lupo 50 4,5 34 755 Audi A8 258 12 90 750 E-RenaultZOE 64 105Wh/km 22kWh 210 Fahrkostenkosten ct/km (1,549 /l; 0,30 /kwh) Schwerin-Berlin (213 km) VW lupo 6,97 14,85 Audi A8 18,58 39,57 E-RenaultZOE 3,15 6,70 66