Mehr Energieeffizienz durch Elektromobilität Ergebnisse aus Forschung und Praxis Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch FfE e.v., Geschäftsführer FfE-Fachtagung München, 07.04.2017 1
Inhalt 1 2 3 4 Warum Elektromobilität? CO 2 Life-Cycle Betrachtung Herausforderungen und Forschungsergebnisse Zusammenfassung 2
Warum Elektromobilität? Elektromobilität nutzt heimische Energieträger und vermindert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen Höherer Wirkungsgrad elektrisch vs. verbrennungsmotorisch 80-90 % vs. 15-30 % Reduktion lokaler Emissionen weniger Feinstaub kein lokales CO 2, NO x Integration volatiler Erneuerbarer Energien Türöffner für günstige Kurzzeitspeicher In Zukunft Partner im Lastmanagement durch V2G Elektromobilität senkt die THG-Emissionen des Verkehrssektors schon bei aktuellem Kraftswerksmix 3
CO 2 Life-Cycle Betrachtung verschiedener Antriebstechnologien Annahmen: 20 tkm Fahrleistung pro Jahr, 6 Jahre Haltedauer, Verbrauchswerte entsprechend ADAC-Test bzw. Herstellerangabe beim FCEV, CO 2 -Emissionsfaktor entsprechend NEP2025, Wirkungsgrad Wasserstoffelektrolyse 62,5 %, Quelle für LCA-Aufschlag: UBA 2015 Wie umweltfreundlich sind Elektroautos? 1 2 Diesel: VW Golf 1.6 TDI 77 kw BEV: VW e-golf 85 kw Diesel BEV 10 14 8 5 Verbrauchsemissionen Output LCA-Emissionen TBD < > < > TBD - 7 % < > < > < > < > +223 % 3 FCEV: Toyota Mirai 114 kw FCEV 57 5 0 10 20 30 40 50 60 70 Emissionen in t CO 2 BEVs verfügen bei ganzheitlicher Betrachtung (Produktion, Betrieb, Entsorgung) bereits heute über einen Klimavorteil von ~7 %. 4
Klimabilanz von Fahrzeugen im Vergleich Der Klimavorteil wird zukünftig aufgrund weiter sinkendem CO 2 - Emissionsfaktor der Stromerzeugung zunehmen. 5 https://www.ffe.de/publikationen/veroeffentlichungen/624-faktencheck-elektromobilitaet
Warum bisher kein Durchbruch der EVs Aktuell: Geringeres Mobilitätsangebot zu höheren Kosten Reichweite zu gering Ladung dauert zu lange Abdeckung mit Ladeinfrastruktur unzureichend Zukünftig: Batteriekosten fallen und Energiedichte steigt, Reichweite nimmt zu Ladeleistung der Fahrzeuge wird erhöht Ladeinfrastruktur (AC & DC) wird ausgebaut? Quelle: Wikipedia Quelle: Wikipedia EVs werden bezüglich Reichweite, Ladegeschwindigkeit und Preis konkurrenzfähig 7
Schnellladenetz an deutschen Autobahnen? Abschätzung: Autobahnnetz in Deutschland: 12.917 km Alle 100 km 2 Ladepunkte Insgesamt 258 Ladesäulen Kosten für Schnellladesäule 50 kw (inkl. Erdarbeiten und Netzanschluss) ca. 50.000 Gesamtkosten: ~13 Mio. Ladeleistung in kw Ladezeit in Minuten 5 10 15 20 2,8 Schuko 12A 1 2 3 5 7,6 Wallbox 32 A 3 6 9 12 11 Wallbox 3-phasig 5 9 14 18 22 Wallbox 3-phasig 9 18 28 37 50 DC aktuell 21 42 63 83 180 DC mittelfristig 75 150 225 300 300 DC Vision 125 250 375 500 13 Mio. um Elektromobilität in Deutschland (dem Leitmarkt für Elektromobilität) zu ermöglichen Großflächiger Aufbau von DC-Schnellladeinfrastruktur erfolgt seit Herbst 2016 (SLAM) und 2017 durch das Bundesförderprogramm Ladeinfrastruktur 8
Netzintegration, lokale Lastsituation (Wohngebiet) 1 Jahresspitzenlast am Trafo erhöht sich um bis zu 250 % (EV-Durchdringung 50 % mit 14 kw ungesteuerter Ladung) ONT-Jahresdauerlinie: 250 % durch EVs 10 (Szenario: EVs ohne Ladesteuerung)
Netzintegration, lokale Lastsituation (Wohngebiet) 2 Mittlere tägliche Ladeleistung in einem Netzgebiet 400 % höhere Ladeleistung resultiert in 39 % höherer mittlerer Lastspitze 11 (Szenario: 30% EVs ohne Ladesteuerung)
12 Last eines Haushaltes mit einem Elektrofahrzeug Aufteilung der Strombereitstellung nach Erzeugungsart
Intelligentes Lademanagement für Elektrofahrzeuge Die Stadt Buchloe ist mit zahlreichen Pendlern (> 600 täglich) aus einem großen Einzugsgebiet ein idealer Dreh- und Angelpunkt Projektlaufzeit: Juli 2014 bis Juni 2017 Durchführung eines 24-monatigen Feldtests mit vier Durchgängen. Projektpartner: Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE), Landkreis Ostallgäu, Stadt Buchloe, Lechwerke AG, LEW Verteilnetz GmbH. 13
Ladeinfrastruktur am P&R-Platz Beschaffung von 15 Elektrofahrzeugen von 6 verschiedenen Herstellern Errichtung und Anschluss von 16 Ladepunkten an der P+R-Anlage 14 Ladepunkte sind für Projektteilnehmer reserviert 2 Ladepunkte sind öffentlich verfügbar 14
15 Ladeleistung
Feldtest: ungesteuertes und gesteuertes Laden Deutliche Senkung der mittleren Lastspitze Verschiebung in Zeiten mit hoher lokaler PV-Erzeugung 16
17 Gesteuerte Ladung vom 18.01.2016
Erhöhung der EE-Eigendeckung Erhöhung der Eigendeckung um ca. ~19 % Technische Restriktionen (Sleep-Problem) begrenzten Lastflexibilisierung 18
2030 2013 Kraftwerksmix und CO 2 -Emissionsfaktor für 2013 und 2030 19
20 Zusammenfassung
Zusammenfassung Elektromobilität bereits heute klimafreundlicher als die Verbrenner Elektroautos von Morgen sind andere, als heute: Größere Reichweite durch größere Batterie Niedrigere Kosten durch Skaleneffekte Kürzere Ladezeit durch höhere Ladeleistung Elektromobilität ist Enabler für EE-Ausbau und kann mittels Lademanagementsystemen zur kosteneffektiven Integration beitragen 21 Forschungsfragen: Welche Auswirkungen hat die technische Entwicklung bei Batteriegröße und Ladeleistung auf das Ladeverhalten? Was bedeutet das für die Verteilnetze der Zukunft? Was passiert, wenn jeder Haushalt sein EV mit 22 kw laden will? Wie häufig wird das EV geladen? Treten zur Reisezeit (bspw. am Wochenende) Netzüberlastungen auf?
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch +49 (89) 158121-0 WMauch@ffe.de Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger 71 80995 München www.ffe.de 22