Wo macht die Elektrifizierung von Fahrzeugflotten im Taxi- und Gewerbeverkehr Sinn? Ruth Schawohl (Stadtwerke München GmbH/Münchner Verkehrsgesellschaft mbh) Prof. Dr.-Ing. Markus Lienkamp, Dipl.-Ing. Benedikt Jäger (Technische Universität München/Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik) 14.03.2016, Gaszählerwerkstatt München
Motivation und Zielsetzung Nachhaltigkeit/Ökologie Umweltzonen, Luftreinhaltepläne, Lärmminderung (Zugang zu Innenstädten) Wirtschaftlichkeit Steigende Kraftstoffpreise Hohe Tageslaufleistung z.t. stark variable Einsatzzeit und Gebiete Außenwirkung Wahrnehmung umweltpolitischer Verantwortung? Elektrifizierung von Fahrzeugflotten Problematik: Aufbau einer Flotte aus Elektrofahrzeugen kostenintensiv Lückenhafter Ausbau der zugänglichen Ladeinfrastruktur Lösungsansatz: Simulation des Energieverbrauchs von Elektrofahrzeugen und notwendiger Ladeinfrastruktur durch konventionelle Fahrzeuge 14.03.2016 2
Versuchsgestaltung im Projekt VEM Virtueller Flottenversuch Elektrischer Realversuch zur Validierung Validierung Ladeinfrastruktur E-Fahrzeugmodell Taxiverkehr Handwerksverkehr Simulation verschiedener Elektrofahrzeugmodelle Kommunikation Reale Fahrzeugdaten Geschwindigkeit Position Virtuelle Fahrzeugdaten Batterieladestand Restreichweite Virtuelle Ladeinfrastruktur Standorte, Leistung Verbrennungsmotorische Flotte 120 konventionelle Fahrzeuge mit Smartphones 14.03.2016 3
Entwicklung eines Ladeinfrastrukturkonzepts inkl. Errichtung einer Schnellladesäule 1 2 Festlegung der Standortkriterien mit Vertretern der Taxibranche Standortauswahl anhand der Ergebnisse aus der Simulation, der Standortkriterien und unter Berücksichtigung vorhandener und geplanter Bauvorhaben 3 4 Entwurfsplanung und Auswahl Ladesäule Abstimmung und Standortbegehung u.a. mit dem Baureferat, Planungsreferat und KVR 5 Genehmigungsverfahren 7 Bestellung und Errichtung der 1. SWM Schnellladesäule 14.03.2016 4
Realversuch im Gewerbeverkehr Renault Kangoo ZE 18 beteiligte Handwerksbetriebe Zeitraum: 02/2013-12/2015 (334 Fahrttage) Fahrstrecke insgesamt: 10024 km Ø 30 km tägliche Fahrtstrecke Tagesdistanz in km 14.03.2016 5
Realversuch im Taxiverkehr Nissan env 200 & Leaf Keine Akzeptanz der Elektrofahrzeuge im realen Taxibetrieb Ursache: Begrenzte reale Reichweite sowie ungenügende CHAdeMO-Schnellladeinfrastruktur Anzahl Fahrten Nissan env200 2015: 186 Fahrten / 2313 km Ø11,8 km / Tag Tagesdistanz in km Nissan Leaf 2015: 248 Fahrten / 1711 km Ø7 km / Tag 14.03.2016 6
VEM App Interaktive Elektrofahrzeugsimulation Energieverbrauch Fahrzeit Ladezustand Reichweite Distanz Geschwindigkeit Fahrstrecke 14.03.2016 7
VEM App Variation des Fahrzeugkonzeptes Fokus Taxiverkehr Auswahl aus 19 vorkonfigurierten sowie individuell einstellbaren Fahrzeugtypen (inkl. Festlegung von Zuladung & Nebenverbraucher) Nutzung öffentlicher, halböffentlicher als auch privater Ladeinfrastrukturpunkte Automatische Erstellung eines Fahrten- und Ladebuch Fokus Gewerbeverkehr 14.03.2016 8
Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse Mobilitätsverhalten VEM-Daten Zeitraum 09/2013-11/2015 Über 349.000 km 16 Betriebe Ø Tage pro Fahrzeug: 169 Tage Ø Gesamtdistanz pro Fahrzeug: 9205 km Ø Tagesdistanz pro Fahrzeug: 55 km Ø max. Tagesdistanz pro Fahrzeug: 244.0 km 38 Fahrzeuge Über 27.500 Fahrten 14.03.2016 9
Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse Mobilitätsverhalten Absolute Anzahl von Fahrten 40 30 20 10 0 Tagesdistanz in km 14.03.2016 10
Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse virtueller Versuch Messfahrten Fahrzeugmodell Lademodell Varianten v KG Sensitivität Standort/Leistung/Ladekurve Auswahl äquivalenter Elektrofahrzeuge 27.500 Fahrten / 38 Fahrzeuge / 6 Fahrzeugklassen 14.03.2016 11
Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse virtueller Versuch Kleinwagen Ø Realisierbar 82.4 % Ø Tagesdistanz 59.82 km Lieferwagen Ø Realisierbar 94.2% Ø Tagesdistanz 39.38 km Transporter Ø Realisierbar 87.6 % Ø Tagesdistanz 59.82 km Mittelklassewagen Ø Realisierbar 68.3 % Ø Tagesdistanz 97.62 km Kleinbus Ø Realisierbar 92.5 % Ø Tagesdistanz 59.48 km Oberklassewagen Ø Realisierbar 89.3 % Ø Tagesdistanz 120.4 km 14.03.2016 12
Ergebnisse Gewerbeverkehr Analyse virtueller Versuch Verteilung der Ankunftszeiten Verteilung der Ladezeiten Anzahl der Fahrten 600 50 400 30 200 10 3.6-22 kw Leistung Ladesteuerung Eigenverbrauch Flottenmanagement 0 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 Uhrzeit der Ankunft in HH:MM Ladezeit in Stunden 14.03.2016 13
Ergebnisse Taxiverkehr Tagesdistanz Tagesdistanz in km 200 km/tag Ø 161 km/tag 100 km/tag Fahrzeug 14.03.2016 14
Variation der Ladeinfrastruktur & Eignung aktueller EVs Aktuelle Ladeinfrastruktur (97 Typ2 + 14 CCS) Ausgebaute Ladeinfrastruktur (166 Typ2 + 34 CCS) Ausgebaute Schnellladeinfrastruktur (166 Typ2 + 88 CCS) Flottengröße: 400 EVs 100 Erfüllte Kundenaufträge in % 95 90 85 80 75 92,6 96,2 97,1 86,7 93,0 95,3 79,6 82,8 83,0 98,4 98,9 98,9 96,8 97,1 97,3 70 BMW i3 VW e-golf Nissan Leaf Tesla Model S Mercedes B250e 14.03.2016 15
Auslegung der Ladeinfrastruktur Analyse max. Anzahl wartender Fahrzeuge an Ladestationen Aktuelle (halb-)öffentlich ausgebaute Ladeinfrastruktur; Herausforderung Flughafenfahrten Ausgebaute Infrastruktur mit 200 neuen Ladepunkten (u.a. acht zusätzliche CCS- Ladesäulen am Flughafen) 14.03.2016 16
Auslegung des Fahrzeugkonzeptes Variation von Fahrzeugeigenschaften Aktuelle Ladeinfrastruktur (97 Typ2 + 14 CCS) Ausgebaute Ladeinfrastruktur (166 Typ2 + 34 CCS) Ausgebaute Schnellladeinfrastruktur (166 Typ2 + 88 CCS) Erfüllte Kundenaufträge in % 100 95 90 85 80 75 70 99,7 100 99,5 99,6 99,7 100 100 100 97,5 95,3 93,0 86,7 e-golf Serie e-golf Variante I e-golf Variante II e-golf Variante I+II Reale Reichweite Ladeleistung 120 km 3,6 kw 250 km 3,6 kw 120 km 22,1 kw 250 km 22,1 kw 14.03.2016 17
Ökologie im Taxiverkehr je Fahrzeugkonzept CO 2 -Emissionen: Strommix SWM Privatkunden: 432 g/kwh bzw. M-Ökostrom 0 g/kwh Austausch der Traktionsbatterie nach 5 Jahren, Emissionen Batterieproduktion: 150 kgco 2 -eq./kwh 180 Kumulierte Treibhausgas- Emissionen in t CO2-eq 160 140 120 100 80 60 40 20 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 Zeit Mercedes E-Klasse Diesel BMW i3 Tesla Model S VW e-golf Nissan Leaf Mercedes B250e BMW i3 mit M-Ökostrom Tesla Model S mit M-Ökostrom Toyota Prius III 14.03.2016 18
Wirtschaftlichkeit im Taxiverkehr Jährliche Fahrleistung: 56702 km; Besetztquote: 53 %; Nettoumsatz: 1,56 /km; Förderung: 5500 Dieselpreis: 0,99 /l; Preis elekr. Energie 0,21 /kwh; Abgelehnte Aufträge je nach Fahrzeugtyp 50.000 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 Mercedes E200 Mercedes B250e VW e-golf BMW i3 Nissan Leaf Tesla Model S Fixkosten Variable Kosten Erlöse Überschuss 14.03.2016 19
Zusammenfassung & Handlungsempfehlungen Stand Heute: Technische Eignung des Tesla Model S im Taxibetrieb, Herausforderung der Kostendeckung. Überwiegender Teil gewerblicher Fahrten heute mit Elektrofahrzeugen realisierbar, Aktuell verfügbare Fahrzeuge genügen nicht den Anforderungen (Preisstellung, Funktionalität, Reichweite). Bedenken können noch nicht ausgeräumt werden. Taxi benötigt schnelle Zwischenladung, Herausforderung Kosten-/Flächenbedarf der Schnellladesäulen. Ausnutzung der Ladeinfrastruktur durch Fahrzeugkonzept eingeschränkt. Stand Morgen: Übergreifend Taxigewerbe: Anpassung/Flexibilisierung des Buchungssystems, der Regularien und Genehmigungsverfahren (Mindestrestkilometer, Beförderungspflicht, Mindestausstattung Fahrzeug, usw.). Gewerbeverkehr: Mit Erhöhung der Batteriekapazität wird mehr Reichweiten-Sicherheit geboten, die Akzeptanz wird steigen. Die Option ist jedoch nicht für jedes Fahrprofil zweckmäßig. Überzeugungsarbeit ist zu leisten. Ladeinfrastrukturkonzept Empfehlung generell: Ausreichend Zeitbedarf für Abstimmungs- und Genehmigungsprozesse einplanen; Standardisierung von Genehmigungsverfahren für Ladeinfrastruktur im öffentlichen Raum sinnvoll. Taxiverkehr: Aufbau einer Schnellladeinfrastruktur an Taxi-Hotspots (u.a. Bahnhöfe, Flughafen). Gewerbeverkehr: Aufbau einer Ladeinfrastruktur am Firmensitz sowie häufig besuchter Orte (z.b. Großhandel, Einsatzort/Kunde), Möglichkeit zur Privatladung über Nacht auch im öffentlichen Raum. Pufferspeicherung bei höheren Ladeleistungen (Schnellladen ab 50 kw) für die Netzstabilität sinnvoll. Fahrzeugkonzept Taxiverkehr: Empfohlene reale Reichweite in München > 250 km. Gewerbeverkehr: Fahrzeugkonzept, Preisstellung, Verfügbarkeit und auch Nutzungsverhalten sind auf spezifische Anforderungen auszurichten. Fahrzeugseitige Unterstützung von 3-phasigen Laden. 14.03.2016 20