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Interaktion Elektromobilität & Strommarkt:Stromnachfrage & PowerFlex•   Die Stromnachfrage von Elektrofahrzeugen wird in K...
Ergebnis der PowerFlex-Simulation:     Strommarkt ohne E-Pkw 2030         100.000     100.000                             ...
Ergebnis der PowerFlex-Simulation:Strommarkt mit E-Pkw 2030     100.000     100.000                                       ...
Zusätzl. Stromerzeugung für Elektromobilität:   Brennstoffeinsatz & Emissionsfaktoren                        14           ...
Treibhausgasbilanz 2030 am Beispiel einesbatterieelektrischen Kleinwagens                                                 ...
Entwicklung der elektrischenGesamtfahrleistung bis zum Jahr 2030                                       9                  ...
Effekt von Elektromobilität auf dieTreibhausgasbilanz des Pkw-Bestands 2030                                               ...
Fazit•   Batterieelektrische Elektrofahrzeuge können bis 2030 etwa 2 % des Pkw-    Bestands in Deutschland darstellen•   P...
Lessons LearnedInhaltliche Ausrichtung der Folgeaktivitäten• Betrachtung der Wechselwirkungen von Elektromobilität mit Str...
Vielen Dank!            Florian HackerBereich Infrastruktur & Unternehmen         Schicklerstraße 5-7             10179 Be...
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Betrachtung der Umweltentlastungspotenziale durch den verstärkten Einsatz von kleinen, batterieelektrischen Fahrzeugen im Rahmen des Projekts „E-Mobility Berlin“

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Vortrag von Florian Hacker (Öko-Institut e.V) beim Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg am 25.10.2011 in Berlin

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Betrachtung der Umweltentlastungspotenziale durch den verstärkten Einsatz von kleinen, batterieelektrischen Fahrzeugen im Rahmen des Projekts „E-Mobility Berlin“

  1. 1. Betrachtung der Umweltentlastungspotenziale durchden verstärkten Einsatz von kleinen,batterieelektrischen Fahrzeugen im Rahmen desProjekts „E-Mobility Berlin“Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg | Florian Hacker,Öko-Institut e.V.Berlin | 25.10.2011
  2. 2. Forschungsprojekte des Öko-Instituts im BereichElektromobilität – Überblick• E-Mobility: • Nutzungsmuster, Marktpotenziale und Umwelteffekte von batterieelektrischen Pkw am Beispiel des Praxisversuchs mit Smart ED• Future Fleet: • Einsatz von Elektrofahrzeugen in gewerblichen Flotten am Beispiel der SAP AG• OPTUM: • Nutzerakzeptanz und Marktpotenziale von Elektrofahrzeugen (inkl. PHEV) • Wechselwirkungen mit der Energiewirtschaft • Klimaschutzbeitrag von Elektromobilität• OPTUM-Ressourcen: • Globale Ressourcenverfügbarkeit und mögliche Recyclingoptionen• LiBRi: • Entwicklung von Recyclingstrategien für Lithium-Ionen-Batterien Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 2
  3. 3. Begleitforschung E-Mobility:Ziele des Vorhabens• Entwicklung konsistenter Szenarioannahmen zur weiteren Entwicklung von Fahrzeugtechnik und Rahmenbedingungen bis 2030• Ableitung von fundierten Marktszenarien für Elektrofahrzeuge im gewerblichen und privaten Bereich unter Berücksichtigung technischer Restriktionen als auch Kundenakzeptanz & Wirtschaftlichkeit• Bestimmung typischer Einsatzprofile auf Basis empirischer Mobilitätsdaten• Simulation der Interaktion von Elektromobilität und Stromwirtschaft• Quantifizierung der Umweltentlastungspotenziale von Elektrofahrzeugen auf Einzelfahrzeugebene und für den Pkw-Gesamtbestand Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 3
  4. 4. Begleitforschung E-Mobility – Modellkonzept Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 4
  5. 5. Szenarioannahmen• KBA-Segmente: BEV in „mini“ bis „kompakt“• Reichweite: BEV 160 km• Batteriekosten: 280 €/kWh (2020), 230€/kWh (2030)• Weitere Effizienzsteigerung bei BEV und CV bis 2030• Moderater Anstieg der Kraftstoff- und Strompreise• Ladeinfrastruktur: zunehmender Ausbau im privaten und öffentlichen Raum, Anstieg der Ladeleistung• Mobilitätsverhalten: Unveränderte Ansprüche an Pkw-Nutzung• Reichweitenrestriktionen: • Privat-Pkw: maximal 8 Nutzungskonflikte pro Jahr werden akzeptiert • Gewerbliche Pkw: Fahrzeugpool ermöglicht hohe Flexibilität, es können aber maximal 90 % des Fuhrparks durch batterieelektrische Fahrzeuge ersetzt werden Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 5
  6. 6. Maximalpotenzial Elektrofahrzeuge PRIVAT(inklusive Dienstwagen) • Grundlage der mittel Potenzialbestimmung: Analyse von 28 Einsatzprofilen (MiD 2008) Millionen klein 24 mini • Privat-Pkw stellen etwa 95 % des Pkw-Bestands 20 • 24 Mio. Pkw gehören den 16 geeigneten KBA-Segmenten „mini“ bis „kompakt“ an 12 • Limitierender Faktor für das 8 Maximalpotenzial sind unregelmäßige lange Fahrten 4 (Annahme: max. 8 Nutzungs- konflikte werden pro Jahr toleriert) 0 geeignete Potenzial Potenzial • Maximalpotenzial: etwa 3,2 Mio. Segmente 2020 2030 batterieelektrische Pkw Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 6
  7. 7. Maximalpotenzial ElektrofahrzeugeGEWERBLICH • Grundlage der Potenzialbestimmung: kompakt Analyse von Einsatzprofilen (KiD 1.5 2002) Millionen klein mini • Gewerbliche Flottenfahrzeuge stellen etwa 5 % des Pkw-Bestands 1.0 • 1,3 Mio. Pkw sind aufgrund ihrer Größenklasse grundsätzlich für den Einsatz von E-Pkw geeignet 0.5 • Die alltägliche Nutzung stellt im Regelfall eine geringe Restriktion dar • Fahrzeugpool erhöht Flexibilität im Fahrzeugeinsatz 0.0 geeignete Potenzial Potenzial Segmente 2020 2030 • Maximalpotenzial: etwa 1 Mio. batterieelektrische Fahrzeuge (2030) Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 7
  8. 8. Akzeptanz Elektromobilität GEWERBLICH:Ergebnis der Unternehmensbefragung• Im Rahmen der Begleitforschung wurde eine Unternehmensbefragung 40% zu Akzeptanz / Attraktivität von Elektrofahrzeugen in gewerblichen Flotten durchgeführt 30%• Über 100 Fragebögen versendet, Rücklauf von mehr als 30 20% Unternehmen 10%• Ergebnis: • Gesamtkosten (TCO) weiterhin wichtigstes Kriterium bei 0% Fahrzeugbeschaffung • Umwelteigenschaften gewinnen an Bedeutung • Die Mehrheit der Unternehmen ist bereit für E-Pkw Zusatzkosten TCO-Aufschlag in Kauf zu nehmen Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 8
  9. 9. Akzeptanz Elektromobilität GEWERBLICH:Ergebnis der TCO-Modellierung 75% TCO-Aufschlag Elektrogahrzeug 50% 2010 2020 25% 2030 0% mini klein kompakt mini klein kompakt Vergleich zu Otto-Pkw Vergleich zu Diesel-Pkw -25% Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 9
  10. 10. Akzeptanz Elektromobilität GEWERBLICH:Gesamtergebnis 100% 100% 80% 66% Akzeptanz Elektrofahrzeug 60% 49% 2010 2020 2030 40% 21% 20% 4% 0% 0% 3% 0% 0% mini klein kompakt Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 10
  11. 11. Marktszenario Elektromobilität 1,000 Tausende • Das Marktpotenzial kombiniert 900 Maximalpotenzial und Akzeptanz für 800 die private und gewerbliche AnwendungAnzahl Elektrofahrzeuge 700 600 • Pkw-Neuzulassungen werden in Jahresschritten bestimmt und der 500 Pkw-Bestand dynamisch dargestellt 400 • Bestand batterieelektrische Pkw: 300 • 77 000 Pkw in 2020 200 • 920 000 Pkw in 2030 100 • Batterieelektrische Pkw stellen im 0 Jahr 2030 etwa 2,2 % des Gesamt- 2010 2015 2020 2025 2030 bestands dar privat gewerblich Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 11
  12. 12. Interaktion Elektromobilität & Strommarkt:Das Strommarktmodell PowerFlex Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 12
  13. 13. Interaktion Elektromobilität & Strommarkt:Stromnachfrage & PowerFlex• Die Stromnachfrage von Elektrofahrzeugen wird in Kopplung mit dem E-Pkw- Bestand anhand 60 verschiedener Fahrzeugnutzungsprofile simuliert• Die Stromnachfrageprofile berücksichtigen den notwendigen Mindestbatterieladestand und die Pkw-Nutzung• Die stündlich aufgelöste Stromnachfrage variiert mit den Annahmen zur Ladeinfrastruktur und dem Ladeverhalten der Pkw-Nutzer• Stromnachfrageprofile bilden den Input für das Strommarktmodell POWERFLEX• Das Strommarktmodell simuliert den Kraftwerkseinsatz in Stundenschritten und bestimmt den Brennstoffeinsatz sowie die assoziierten THG-Emissionen für ein Szenario ohne und mit Elektrofahrzeugen Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 13
  14. 14. Ergebnis der PowerFlex-Simulation: Strommarkt ohne E-Pkw 2030 100.000 100.000 Wind_offshore_MW Wind_offshore_MW nicht genutzte Wind + PV: 3,1% p.a. Wind_onshore_MW Wind_onshore_MW PV_MW PV_MW 80.000 PSW_Turbine PSW_Turbine 80.000 Wind_offshore Wind_offshore Wind_onshore Wind_onshore PV 60.000 PV Laufwasser 60.000 Import Laufwasser Biomasse Import Heizoel_schwer MW 40.000 Biomasse Heizoel_leichtMW 40.000 Heizoel_schwer Erdgas Steinkohle Heizoel_leicht 20.000 Braunkohle Erdgas must_runs Steinkohle Kernenergie 20.000 Braunkohle PSW_Pumpe 0 Beladung_E_Autos must_runs Stromverbrauch Kernenergie Bilanzkontrolle 0 PSW_Pumpe thermische_KW_und_must_runs -20.000 Beladung_E_Autos 5. Okt. 6. Okt. 7. Okt. 8. Okt. 9. Okt. 10. Okt. 11. Okt. Stromverbrauch Bilanzkontrolle -20.000 5. Okt. 6. Okt. 7. Okt. 8. Okt. 9. Okt. 10. Okt. 11. Okt. thermische_KW_und_must_runs
  15. 15. Ergebnis der PowerFlex-Simulation:Strommarkt mit E-Pkw 2030 100.000 100.000 Wind_offshore_MW Wind_offshore_MW nicht genutzte Wind + PV: 2,0% p.a. Wind_onshore_MW Wind_onshore_MW PV_MW PV_MW 80.000 PSW_Turbine PSW_Turbine 80.000 Wind_offshore Wind_offshore Wind_onshore Wind_onshore PV 60.000 Laufwasser PV 60.000 Import Laufwasser Biomasse Import Heizoel_schwerMW 40.000 Biomasse Heizoel_leichtMW Erdgas 40.000 Heizoel_schwer Steinkohle Heizoel_leicht 20.000 Braunkohle Erdgas must_runs Steinkohle Kernenergie 20.000 PSW_Pumpe Braunkohle 0 Beladung_E_Autos must_runs Stromverbrauch Kernenergie Bilanzkontrolle 0 PSW_Pumpe thermische_KW_und_must_runs -20.000 5. Okt. 6. Okt. 7. Okt. 8. Okt. 9. Okt. 10. Okt. 11. Okt. Beladung_E_Autos Stromverbrauch Bilanzkontrolle -20.000 5. Okt. 6. Okt. 7. Okt. 8. Okt. 9. Okt. 10. Okt. 11. Okt. thermische_KW_und_must_runs
  16. 16. Zusätzl. Stromerzeugung für Elektromobilität: Brennstoffeinsatz & Emissionsfaktoren 14 751 g CO2/kWh 17 g CO2/kWh Turbinenstrom 12 Import 10 Wind offshore Wind onshoreStromerzeugung in TWh 8 Pflanzenöl 6 Feste Biomasse Biogas 4 908 g CO2/kWh 0 g CO2/kWh Heizöl schwer 2 Heizöl leicht Kernenergie 0 Erdgas -2 Steinkohle Leitstudie 2010 Zusätzliche EE Leitstudie 2010 Zusätzliche EE Braunkohle 2020 2030 Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 16
  17. 17. Treibhausgasbilanz 2030 am Beispiel einesbatterieelektrischen Kleinwagens • Vergleich: Emissionssituation im 120 Jahr 2030CO2-Emissionen [g/km] 100 • Emissionsfaktor für Elektromobilität: 80 • Kraftwerkseinsatz für die zusätzlich erzeugte 60 Strommenge ( PowerFlex) 40 • HIER: keine Betrachtung des deutschen Strommixes! 20 0 • Emissionsvergleich zu ohne mit konventionellem Benzin-Pkw zusätzliche zusätzlichen • Ohne EE-Zubau: +16 % EE-Anlagen EE-Anlagen • Mit EE-Zubau: -97 % Benzin-Pkw Elektrofahrzeug direkt indirekt Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 17
  18. 18. Entwicklung der elektrischenGesamtfahrleistung bis zum Jahr 2030 9 1.4% Milliarden 8 • Jahresfahrleistung von 1.2% batterieelektrischen Pkw liegt 40 % unter der Anteil an Pkw-Gesamtfahrleistung 7 1.0% Fahrleistung von 6 konventionellen PkwJahresfahrleistung [km] 5 0.8% • Gewerbliche E-Pkw haben 4 60 % höhere Fahrleistung 0.6% als Privat-Pkw 3 0.4% 2 • Die elektrische Gesamtfahrleitung 0,1 % 0.2% (2020) und 1,2 % (2030) der 1 Pkw-Fahrleistung in 0 0.0% Deutschland dar 2010 2015 2020 2025 2030 elektrische Jahresfahrleistung Anteil an Pkw-Gesamtfahrleistung Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 18
  19. 19. Effekt von Elektromobilität auf dieTreibhausgasbilanz des Pkw-Bestands 2030 0.4 • Darstellung: Vergleich einer Millionen Entwicklung ohne und mitDifferenz der jährl. CO2-Emissionen [t/a] 0.2 Elektromobilität • Ohne zusätzliche EE-Ausbau 0.0 würden die jährl. Emissionen um 2020 2030 etwa 300 000 t CO2 ansteigen -0.2 • Beim zusätzlichen Ausbau von EE- Anlagen können im Jahr 2030 -0.4 740 000 t CO2 vermieden werden. -0.6 • Im Optimalfall würden damit knapp 1 Million Elektrofahrzeuge die Gesamtemissionen des Pkw- -0.8 Verkehrs in Deutschland um 0,9 % verringern EE-Ausbau gemäß Leitstudie 2010 zusätzliche EE-Anlagen für Elektromobilität Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 19
  20. 20. Fazit• Batterieelektrische Elektrofahrzeuge können bis 2030 etwa 2 % des Pkw- Bestands in Deutschland darstellen• Potenziale im privaten Bereich höher als im gewerblichen angesichts höherer Bestandszahlen und geringerer Kostensensibilität• Szenario ohne zusätzlichen EE-Ausbau im Jahr 2030: • E-Pkw erreichen in etwa das Emissionsniveau von konventionellen Vergleichsfahrzeugen• Daher wesentlich: Einen positiven Klimaschutzbeitrag erzielt Elektromobilität nur bei einem zusätzlichen Ausbau von EE-Anlagen.• „Überschüssiger“ EE-Strom ist auch im Jahr 2030 in Deutschland bei Weitem nicht ausreichend um die Stromnachfrage von Elektrofahrzeugen zu decken.• Lademanagement ist eine Voraussetzung für eine unter Strommarkt- und Umweltgesichtspunkten vorteilhafte Integration von Elektrofahrzeugen. Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 20
  21. 21. Lessons LearnedInhaltliche Ausrichtung der Folgeaktivitäten• Betrachtung der Wechselwirkungen von Elektromobilität mit Stromwirtschaft wird für den Zeitraum nach 2030 an Bedeutung gewinnen – frühzeitige Weichenstellungen notwendig• Kopplung theoretischer Analysen mit Erkenntnissen aus Flottenversuchen mit größeren und damit repräsentativeren Stichproben notwendig ( Akzeptanz, Ladeverhalten, Mobilitätverhalten, Mobilitätskonzept)• Stärkere Fokussierung auf durch Elektromobilität induzierte Veränderung des MobilitätsverhaltensWünsche an die Politik• Förderung aller Praxisversuche Elektromobilität mit wissenschaftlicher Begleitforschung koppeln• Erhebung von Nutzungsdaten sicherstellen und deren öffentlichen Zugang für wissenschaftliche Zwecke gewährleisten Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 21
  22. 22. Vielen Dank! Florian HackerBereich Infrastruktur & Unternehmen Schicklerstraße 5-7 10179 Berlin f.hacker@oeko.de www.oeko.de

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