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Fahren wir in Zukunft
nur noch elektrisch?
             Voller Energie 2013
(Hessen)1    Mannheim 16.03.2013
             Dr. Dag Schulze

            www.klimabuendnis.org
Inhalt

• Das Klima-Bündnis
• Nichtfossile „Treibstoffe“ im Vergleich
• Derzeitige Schwächen der
  Elektromobilität auf der Straße und
  Bausteine zu deren Ausgleich
• Netzintegration von E-Autos
Das Klima-Bündnis
                          Partnerschaft
                          zwischen           europäischen
                                             Städten und
                          und                Gemeinden
    CLIM ATE ALL IANCE
       KLIM A-BÜNDNI S
ALIANZA DE L CLIMA e.V.
                          indigenen
                          Völkern der
                          Regenwälder
                           zur Reduzierung der
                           Treibhaushasemissionen &
                                         zum Schutz
                                         der Regenwälder
Die Ziele
               Reduktion der
             CO2-Emissionen
        um 10 % alle 5 Jahre

                                                   Verzicht auf
                                                   Tropenholz
                                                   aus Raubbau
©mrmarshallgeography              ©scienceandfun




                     Kooperation mit
                   indigenen Völkern
                  im Amazonasgebiet
Klima-Bündnis Mitglieder 2012
                          1.655 direkte Mitglieder
                          in 19 europäischen Ländern
                          mit 57 Mio. Einwohnern
                          (= 15 % der EU Bevölkerung)


      DE: 475



      LU: 37              AT: 930

       CH: 21


                IT: 152
Nichtfossile „Treibstoffe“

  • Bio- bzw. Agrokraftstoffe
  • (solarer) Wasserstoff /
    Methanisierung von Wasserstoff
    (Windgas)
  • Elektrizität
Ökobilanz von Agrotreibstoffen




                           © Empa
Energieflächen für Agrokraft-
stoffe und Elektroautos
Zur Versorgung von 5.000 Pkw mit einer
Jahresfahrleistung von 16.000 km werden folgende
Flächen alternativ benötigt:

 3.680 ha Anbaufläche
 für Ölpflanzen,
 entsprechend 4.900 Fußballfeldern


              1.240 ha Anbaufläche
              für Biogas oder BtL-
              Kraftstoffe


                                     24 ha für Photovoltaik-Anlage
                                     0,003 ha für Windkraftanlage
CO2-Emissionen (in g/km) bei
verschiedenen Pkw-Antrieben




                         © Fraunhofer ISI
Wirkungsgrade vom Batterie-
        und Brennstoffzellenauto
© Jim Bob




                                  Batterie




            Brennstoffzelle


                              © Hermann Pütter
Energiedichte in Vergleich




                                                  © ETH Zürich


Netto-Energiedichten diverser Energiespeicher in MJ/kg
Derzeitige Schwächen der
Elektromobilität auf der Straße

  • Reichweite von Elektroautos
  • Kosten der Batterien
  • Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur
Bausteine zum Ausgleich der
Schwächen

 • Mobilitätsalternativen zum Auto
 • Mobilitätskonzepte
 • Schnellladung
 • Leitungsgebundene
   Energieversorgung
Pedelec



                             Fotos: pd-f / Frank Stefan Kimmel, riese und müller



 Hohes Potenzial zur Steigerung des Radverkehrsanteils
 durch:
 • Gewinnung neuer Zielgruppen, auch „Autoumsteiger“
 • Nutzung auch für längere Strecken
 • Bequemes Fahren auch bei hügliger Topografie
inmod




                                               © inmod


ÖPNV-Konzept für den dünn besiedelten ländlichen Raum:
• Schnellbuslinien mit Elektrobussen auf direkten Routen
• Überwindung der ersten bzw. letzten Meile von der
  Haltestelle in die Ortszentren mit Miet-Pedelecs
Anschlussmobilität im SPNV




© Deutsche Bahn                                © riese und müller

Erweiterung der Verknüpfung von S- und Regionalbahnen mit
Fahrrädern / Pedelecs durch:
• Fahrrad-/Pedelec-Vermietstationen an (allen) Haltepunkten
• Integration der Mietfahrräder und –Pedelecs in den Tarif
   und die Fahrplanauskunft des ÖPNV inklusive Routing zum
   Ziel
Anschlussmobilität im SPFV




© Deutsche Bahn                © Riemann Design
                                                   © Mitsubishi



Verknüpfung des Schienenpersonenfernverkehrs (SPFV) mit
CarSharing-Angeboten
Mu by Peugeot




                                                       © Peugeot


Vermietung von Individualfahrzeugen vom Fahrrad über
Motorroller bis zum PKW aus einer Hand
Schnellladung
Schnellladung von Fahrzeugbatterien in
20 bis 30 Minuten:
• Anwendungen im Fernverkehr (z. B.
   Ausstattung aller Autobahn-
   tankstellen) und bei Fahrzeugpools
• Minimierung von Nutzerängsten
• Gleichrichtung erfolgt in der Station
   → Kostensenkung und
   Gewichtsreduktion im Fahrzeug




                                          © CHAdeMO und ABB
EMIL
                           © Braunschweiger Verkehrs-AG




                                                      © Bombardier


Einrichtung einer Elektrobuslinie mit induktiver Nachladung
an ausgewählten Haltestellen
Vision: Mobile induktive Ladung
•   Mobile Ladung von
    Elektroautos mittels
    Induktion
•   Elektrifizierung von
    wichtigen Straßen,
    insbesondere des
    Autobahnnetzes




                           Bilder: VAHLE und IAV
Realität: Elektrischer Schienen-
verkehr ohne Oberleitung
•     Mobile induktive Ladung von
      Straßenbahnen in Augsburg
•     Einsatz von Akku-Triebwagen
      auf nichtelektrifizierten
      Strecken seit Anfang des 20.
      Jahrhunderts




    Bilder: Bombardier (oben) und Chistopher Nolte (unten)
eHighway von Siemens

                                                      Fotos: dpa




Oberleitungs-LKW:
• Diesel-Generator für den Betrieb auf oberleitungslosen
  Straßen
• Überholvorgänge im Gegensatz zu O-Bussen möglich
Netzintegration von E-Autos




                                    © Rainer Sturm pixelio.de, VW E-UP


 Lokale Stromerzeugung aus fluktuierenden
 Erneuerbaren Energien und batterieelektrische
 Fahrzeuge passen gut zusammen:
 • Lastmanagement mit Elektroautos
 • Netzrückspeisung auch realisierbar
Förderinstrument I.D.E.E.
I.D.E.E.= Innovationsförderung in Deutschland
          für Erneuerbare Elektromobilität

Fördersumme (€) =
  Zeit (h) * Fördersatz (Cent/h und kW) * el. Leistung (kW)

Fördersätze (z. B. bis 2020 befristet):
(A) 1 Cent je Stunde und kW für Ladetechnik mit
    Netzüberwachung + An/Aus-Funktion.
(B) +0,5 Cent je Stunde und kW zusätzlich, wenn
    dynamische Anpassung der Ladeleistung möglich ist.
(C) +0,5 Cent je Stunde und kW zusätzlich, wenn Netzrück-
    speisung (V2G) möglich ist.
I.D.E.E. mit Beispielwerten
Fördersumme (€) =
   Zeit (h) * Fördersatz (Cent/h und kW) * el. Leistung (kW)

Jährliche Fördersumme bei einer Netzanbindung von
20 Stunde pro Tag:
(1) bei Ladetechnik mit Netzüberwachung + An/Aus-Funktion
    und 3 kW Ladeleistung
    20 h/d * 365 d/a * 1 Cent/(h*kW) * 3 kW = 219,- €/a
(2) mit Spitzentechnologie (u. a. V2G) und 11 kW Ladeleistung
    20 h/d * 365 d/a * 2 Cent/(h*kW) * 11 kW = 1.606,- €/a
Vorteile von I.D.E.E.
• Ganzheitliches Förderkonzept zur Netzintegration von
  Elektrofahrzeugen und zu deren physikalischer
  Verknüpfung mit fluktuierenden Erneuerbaren Energien
  (systemischer Ansatz)
• Sofortige Förderung der Netzintelligenz von Fahrzeugen
  statt langsamen Aufbau intelligenter Stromnetze
• Innovationsförderung soll helfen, dass "Made in
  Germany" zu einem Synonym für netzfreundliche
  Elektrofahrzeuge wird und so ein klares
  Differenzierungsmerkmal der deutschen Technologie im
  Weltmarkt entsteht (Leistungselektronik als Stärke der dt.
  Industrie).
Zusammenfassung
• Der Elektroantrieb ist die klima- und umweltfreundlichste
  Antriebsform.
• Die wesentlichen derzeitigen Schwächen der
  Elektromobilität auf der Straße sind die hohen Kosten der
  Batterien, die geringe Reichweite und die begrenzte
  Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur.
• Umstieg auf Pedelecs, Mobilitätskonzepte, Schnellladung
  und leitungsgebundene Energieversorgung sind wichtige
  Bausteine, um die Schwächen von zweispurigen Elektro-
  straßenfahrzeugen auszugleichen.
• Elektroautos sind für das Lastmanagement eines
  Stromnetzes mit einem hohen Anteil fluktuierender,
  erneuerbarer Erzeugungsanlagen sehr gut geeignet.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!




                                       Pasterze am Großglockner (Österreich) im Juli 2011
         d.schulze@klimabuendnis.org
            www.klimabuendnis.org
                                                                                            .

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Vortrag Schulze - Forum 10 - Mobilität - VOLLER ENERGIE 2013

  • 1. Fahren wir in Zukunft nur noch elektrisch? Voller Energie 2013 (Hessen)1 Mannheim 16.03.2013 Dr. Dag Schulze www.klimabuendnis.org
  • 2. Inhalt • Das Klima-Bündnis • Nichtfossile „Treibstoffe“ im Vergleich • Derzeitige Schwächen der Elektromobilität auf der Straße und Bausteine zu deren Ausgleich • Netzintegration von E-Autos
  • 3. Das Klima-Bündnis Partnerschaft zwischen europäischen Städten und und Gemeinden CLIM ATE ALL IANCE KLIM A-BÜNDNI S ALIANZA DE L CLIMA e.V. indigenen Völkern der Regenwälder zur Reduzierung der Treibhaushasemissionen & zum Schutz der Regenwälder
  • 4. Die Ziele Reduktion der CO2-Emissionen um 10 % alle 5 Jahre Verzicht auf Tropenholz aus Raubbau ©mrmarshallgeography ©scienceandfun Kooperation mit indigenen Völkern im Amazonasgebiet
  • 5. Klima-Bündnis Mitglieder 2012 1.655 direkte Mitglieder in 19 europäischen Ländern mit 57 Mio. Einwohnern (= 15 % der EU Bevölkerung) DE: 475 LU: 37 AT: 930 CH: 21 IT: 152
  • 6. Nichtfossile „Treibstoffe“ • Bio- bzw. Agrokraftstoffe • (solarer) Wasserstoff / Methanisierung von Wasserstoff (Windgas) • Elektrizität
  • 8. Energieflächen für Agrokraft- stoffe und Elektroautos Zur Versorgung von 5.000 Pkw mit einer Jahresfahrleistung von 16.000 km werden folgende Flächen alternativ benötigt: 3.680 ha Anbaufläche für Ölpflanzen, entsprechend 4.900 Fußballfeldern 1.240 ha Anbaufläche für Biogas oder BtL- Kraftstoffe 24 ha für Photovoltaik-Anlage 0,003 ha für Windkraftanlage
  • 9. CO2-Emissionen (in g/km) bei verschiedenen Pkw-Antrieben © Fraunhofer ISI
  • 10. Wirkungsgrade vom Batterie- und Brennstoffzellenauto © Jim Bob Batterie Brennstoffzelle © Hermann Pütter
  • 11. Energiedichte in Vergleich © ETH Zürich Netto-Energiedichten diverser Energiespeicher in MJ/kg
  • 12. Derzeitige Schwächen der Elektromobilität auf der Straße • Reichweite von Elektroautos • Kosten der Batterien • Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur
  • 13. Bausteine zum Ausgleich der Schwächen • Mobilitätsalternativen zum Auto • Mobilitätskonzepte • Schnellladung • Leitungsgebundene Energieversorgung
  • 14. Pedelec Fotos: pd-f / Frank Stefan Kimmel, riese und müller Hohes Potenzial zur Steigerung des Radverkehrsanteils durch: • Gewinnung neuer Zielgruppen, auch „Autoumsteiger“ • Nutzung auch für längere Strecken • Bequemes Fahren auch bei hügliger Topografie
  • 15. inmod © inmod ÖPNV-Konzept für den dünn besiedelten ländlichen Raum: • Schnellbuslinien mit Elektrobussen auf direkten Routen • Überwindung der ersten bzw. letzten Meile von der Haltestelle in die Ortszentren mit Miet-Pedelecs
  • 16. Anschlussmobilität im SPNV © Deutsche Bahn © riese und müller Erweiterung der Verknüpfung von S- und Regionalbahnen mit Fahrrädern / Pedelecs durch: • Fahrrad-/Pedelec-Vermietstationen an (allen) Haltepunkten • Integration der Mietfahrräder und –Pedelecs in den Tarif und die Fahrplanauskunft des ÖPNV inklusive Routing zum Ziel
  • 17. Anschlussmobilität im SPFV © Deutsche Bahn © Riemann Design © Mitsubishi Verknüpfung des Schienenpersonenfernverkehrs (SPFV) mit CarSharing-Angeboten
  • 18. Mu by Peugeot © Peugeot Vermietung von Individualfahrzeugen vom Fahrrad über Motorroller bis zum PKW aus einer Hand
  • 19. Schnellladung Schnellladung von Fahrzeugbatterien in 20 bis 30 Minuten: • Anwendungen im Fernverkehr (z. B. Ausstattung aller Autobahn- tankstellen) und bei Fahrzeugpools • Minimierung von Nutzerängsten • Gleichrichtung erfolgt in der Station → Kostensenkung und Gewichtsreduktion im Fahrzeug © CHAdeMO und ABB
  • 20. EMIL © Braunschweiger Verkehrs-AG © Bombardier Einrichtung einer Elektrobuslinie mit induktiver Nachladung an ausgewählten Haltestellen
  • 21. Vision: Mobile induktive Ladung • Mobile Ladung von Elektroautos mittels Induktion • Elektrifizierung von wichtigen Straßen, insbesondere des Autobahnnetzes Bilder: VAHLE und IAV
  • 22. Realität: Elektrischer Schienen- verkehr ohne Oberleitung • Mobile induktive Ladung von Straßenbahnen in Augsburg • Einsatz von Akku-Triebwagen auf nichtelektrifizierten Strecken seit Anfang des 20. Jahrhunderts Bilder: Bombardier (oben) und Chistopher Nolte (unten)
  • 23. eHighway von Siemens Fotos: dpa Oberleitungs-LKW: • Diesel-Generator für den Betrieb auf oberleitungslosen Straßen • Überholvorgänge im Gegensatz zu O-Bussen möglich
  • 24. Netzintegration von E-Autos © Rainer Sturm pixelio.de, VW E-UP Lokale Stromerzeugung aus fluktuierenden Erneuerbaren Energien und batterieelektrische Fahrzeuge passen gut zusammen: • Lastmanagement mit Elektroautos • Netzrückspeisung auch realisierbar
  • 25. Förderinstrument I.D.E.E. I.D.E.E.= Innovationsförderung in Deutschland für Erneuerbare Elektromobilität Fördersumme (€) = Zeit (h) * Fördersatz (Cent/h und kW) * el. Leistung (kW) Fördersätze (z. B. bis 2020 befristet): (A) 1 Cent je Stunde und kW für Ladetechnik mit Netzüberwachung + An/Aus-Funktion. (B) +0,5 Cent je Stunde und kW zusätzlich, wenn dynamische Anpassung der Ladeleistung möglich ist. (C) +0,5 Cent je Stunde und kW zusätzlich, wenn Netzrück- speisung (V2G) möglich ist.
  • 26. I.D.E.E. mit Beispielwerten Fördersumme (€) = Zeit (h) * Fördersatz (Cent/h und kW) * el. Leistung (kW) Jährliche Fördersumme bei einer Netzanbindung von 20 Stunde pro Tag: (1) bei Ladetechnik mit Netzüberwachung + An/Aus-Funktion und 3 kW Ladeleistung 20 h/d * 365 d/a * 1 Cent/(h*kW) * 3 kW = 219,- €/a (2) mit Spitzentechnologie (u. a. V2G) und 11 kW Ladeleistung 20 h/d * 365 d/a * 2 Cent/(h*kW) * 11 kW = 1.606,- €/a
  • 27. Vorteile von I.D.E.E. • Ganzheitliches Förderkonzept zur Netzintegration von Elektrofahrzeugen und zu deren physikalischer Verknüpfung mit fluktuierenden Erneuerbaren Energien (systemischer Ansatz) • Sofortige Förderung der Netzintelligenz von Fahrzeugen statt langsamen Aufbau intelligenter Stromnetze • Innovationsförderung soll helfen, dass "Made in Germany" zu einem Synonym für netzfreundliche Elektrofahrzeuge wird und so ein klares Differenzierungsmerkmal der deutschen Technologie im Weltmarkt entsteht (Leistungselektronik als Stärke der dt. Industrie).
  • 28. Zusammenfassung • Der Elektroantrieb ist die klima- und umweltfreundlichste Antriebsform. • Die wesentlichen derzeitigen Schwächen der Elektromobilität auf der Straße sind die hohen Kosten der Batterien, die geringe Reichweite und die begrenzte Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur. • Umstieg auf Pedelecs, Mobilitätskonzepte, Schnellladung und leitungsgebundene Energieversorgung sind wichtige Bausteine, um die Schwächen von zweispurigen Elektro- straßenfahrzeugen auszugleichen. • Elektroautos sind für das Lastmanagement eines Stromnetzes mit einem hohen Anteil fluktuierender, erneuerbarer Erzeugungsanlagen sehr gut geeignet.
  • 29. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Pasterze am Großglockner (Österreich) im Juli 2011 d.schulze@klimabuendnis.org www.klimabuendnis.org .