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

Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg | Florian Hacker,
Öko-Institut e.V.

Berlin | 25.10.2011
Forschungsprojekte des Öko-Instituts im Bereich
Elektromobilität – 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
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
Begleitforschung E-Mobility – Modellkonzept




                      Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011   4
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
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
Maximalpotenzial Elektrofahrzeuge
GEWERBLICH
                                                                  •    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
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
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
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
Marktszenario Elektromobilität

                                     1,000
                          Tausende




                                                                                           •    Das Marktpotenzial kombiniert
                                      900
                                                                                                Maximalpotenzial und Akzeptanz für
                                      800                                                       die private und gewerbliche
                                                                                                Anwendung
Anzahl 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
Interaktion Elektromobilität & Strommarkt:
Das Strommarktmodell PowerFlex




                       Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011   12
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
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_leicht
MW




      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
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_schwer
MW




      40.000
                                                                                          Biomasse
                                                                                              Heizoel_leicht
MW




                                                                                                  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
Zusätzl. Stromerzeugung für Elektromobilität:
   Brennstoffeinsatz & Emissionsfaktoren
                        14
                                                                        751 g CO2/kWh             17 g CO2/kWh
                                                                                                                     Turbinenstrom
                        12
                                                                                                                     Import
                        10                                                                                           Wind offshore
                                                                                                                     Wind onshore
Stromerzeugung 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
Treibhausgasbilanz 2030 am Beispiel eines
batterieelektrischen Kleinwagens

                                                                                  •    Vergleich: Emissionssituation im
                        120                                                            Jahr 2030
CO2-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
Entwicklung der elektrischen
Gesamtfahrleistung 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 Pkw
Jahresfahrleistung [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
Effekt von Elektromobilität auf die
Treibhausgasbilanz des Pkw-Bestands 2030
                                                        0.4
                                                                                                                 •    Darstellung: Vergleich einer
                                            Millionen




                                                                                                                      Entwicklung ohne und mit
Differenz 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
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
Lessons Learned

Inhaltliche 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
   Mobilitätsverhaltens

Wünsche 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
Vielen Dank!

            Florian Hacker
Bereich Infrastruktur & Unternehmen
         Schicklerstraße 5-7
             10179 Berlin
         f.hacker@oeko.de
            www.oeko.de

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

  • 1. Betrachtung der Umweltentlastungspotenziale durch den verstärkten Einsatz von kleinen, batterieelektrischen Fahrzeugen im Rahmen des Projekts „E-Mobility Berlin“ Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg | Florian Hacker, Öko-Institut e.V. Berlin | 25.10.2011
  • 2. Forschungsprojekte des Öko-Instituts im Bereich Elektromobilität – 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. 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. Begleitforschung E-Mobility – Modellkonzept Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 4
  • 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. 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. Maximalpotenzial Elektrofahrzeuge GEWERBLICH • 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. 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. 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. 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. Marktszenario Elektromobilität 1,000 Tausende • Das Marktpotenzial kombiniert 900 Maximalpotenzial und Akzeptanz für 800 die private und gewerbliche Anwendung Anzahl 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. Interaktion Elektromobilität & Strommarkt: Das Strommarktmodell PowerFlex Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, 25.10.2011 12
  • 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. 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_leicht MW 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. 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_schwer MW 40.000 Biomasse Heizoel_leicht MW 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. Zusätzl. Stromerzeugung für Elektromobilität: Brennstoffeinsatz & Emissionsfaktoren 14 751 g CO2/kWh 17 g CO2/kWh Turbinenstrom 12 Import 10 Wind offshore Wind onshore Stromerzeugung 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. Treibhausgasbilanz 2030 am Beispiel eines batterieelektrischen Kleinwagens • Vergleich: Emissionssituation im 120 Jahr 2030 CO2-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. Entwicklung der elektrischen Gesamtfahrleistung 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 Pkw Jahresfahrleistung [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. Effekt von Elektromobilität auf die Treibhausgasbilanz des Pkw-Bestands 2030 0.4 • Darstellung: Vergleich einer Millionen Entwicklung ohne und mit Differenz 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. 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. Lessons Learned Inhaltliche 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 Mobilitätsverhaltens Wünsche 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. Vielen Dank! Florian Hacker Bereich Infrastruktur & Unternehmen Schicklerstraße 5-7 10179 Berlin f.hacker@oeko.de www.oeko.de