Elektromobilität Stand und Perspektiven

Europäisches Solarforum Stettin 2015
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Elektromobilität
Stand und Perspektiven
Warum überhaupt Mobilität ?
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Europäisches Solarforum Stettin 2015
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Europäisches Solarforum Stettin 2015
1. Elektrofahrzeug (12km/h)
1888 Flocken
Elektrowagen, erstes
deutsches Elektroauto
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Camille Jenatzy mit seiner Frau auf
der Siegesparade am 1. Mai 1899
nach der 100 km/h Rekordfahrt
am 29. April 1899
Die große Zeit
der
Elektroautos:
1892-1905
5
Erst nach 1900 wurde der Elektromotor als
Antriebstechnologie von dem Verbrennungsmotor
verdrängt. Mit ihren großen und schweren
Bleibatterien hatten die Elektroautos bei hohen
Geschwindigkeiten nur eine geringe Reichweite –
oder konnten längere Strecken nur sehr langsam
zurücklegen. Henry Ford gelang es schließlich, in
der Massenproduktion am Fließband Autos mit
Verbrennungsmotor herzustellen, die in der
Anschaffung nur halb soviel kosteten wie
Elektrofahrzeuge – und die größere Reichweiten
zurücklegten, mit dem damals billigen Erdöl. So
wurden die technisch ausgereiften
Elektrofahrzeuge bald nur noch in Nischen
produziert und die Weiterentwicklung des
Elektromotors weitgehend eingestellt.
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In Folge der Erdölkrisen
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Entwicklung der Mobilität
(Milliarden Personenkilometer bzw. Tonnenkilometer/a)
7
•
•
•
•
50 Millionen Kraftfahrzeuge
Anteil Verkehr an Umweltbelastung steigt
Industrie und Stromversorgung sinkt
Politik: Deutschland- Leitmarkt für EMobilität (2020-1Mio.)
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Aktuelle Situation in D
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•
•
•
•
Abgasbelastung (CO2, HC, NOX, CO)
Lärmbelastung
Verbrauch endlicher Ressourcen
Politische Unabhängigkeit
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Warum Alternative Antriebe?
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•
•
•
•
•
•
•
Versorgung aus erneuerbaren Energien
effizient, hoher Wirkungsgrad
emissionsfrei
wartungsfrei
recyclebar
funktionssicher
preiswert in Fertigung und Betrieb ...
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Kriterien für optimalen Antrieb
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Warum Elektro-Mobilität ?
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Ressourceneffizienz
Das aus Umweltaspekten angepriesene Erdgasauto:
Fahrleistungen bei Nutzung von 10 MWh Erdgas (885 kg)
kWh/100 km
Reichweite
km
Elektrofahrzeug
Stadt
Stadt
Überland
Überland
88
65
15
22
11.363
15.385
33.333
22.727
Aus den 10 MWh Erdgas werden in einem GUD-Kraftwerk 5.000 kWh Strom hergestellt
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Verbrauch
Erdgasauto (VW Caddy)
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Flächeneffizienz Elektro
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•
•
•
•
•
•
emissionsfrei am Ort
leise
sehr energieeffizient (0,5-1 Liter/100km)
Energierückspeisung möglich
meist wartungsfrei
solare Versorgung möglich ...
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Elektroantrieb (Vorteile)
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•
•
•
•
•
•
Kosten der Batterie
beschränkte Reichweite
lange Ladezeit
fehlende Infrastruktur (?)
Emissionen je nach Stromversorgung
...
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Elektroantrieb (Nachteile)
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Aktuelle Situation
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Elektrisch
Hybrid
WasserstoffBrennstoffzelle
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Mitsubishi MiEV, Japan, wird bereits gebaut
Subaru R1e, Japan, angekündigt
Joule Optimal Energy, Süd Afrika, Serie geplant
geplant
Renault ZE, Frankreich, angekündigt
SMART (Frankreich)
Duracar, Holland, Serie
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Neue Autos mit Elektroantrieb - 1
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CitySax, Deutschland, Kleinserie gestartet
vorgestellt
Indica, Indien/Norwegen, Serie geplant
Serie beginnt
Huliez, Frankreich, Concept Car, Serie möglich
Toyota EV, Japan, angekündigt
NISSAN NUVU, Japan, Concept
TH!NK, Norwegen,
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Neue Autos mit Elektroantrieb - 2
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SAM, ehem. CH, jetzt aus Polen angekündigt
APTERA, USA, angekündigt, bestellbar
angekündigt
Mini-E, BMW, Deutschland, Testserie
Loremo, Deutschland, angekündigt
Mini-Solar, Deutschland, Projektidee
Mindset, Schweiz, Serie
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Neue Autos mit Elektroantrieb - 3
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TESLA, USA, über 700 ausgeliefert (4.9.09)
Koenigsegg Quandt solar, Schweden, Concept
Platform-Concept
RUF auf Porsche Basis, Kleinserie startet
Pininfarina B zero, Italien, Concept-Car
Lightning, England, digt
Magna, Österreich,
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Neue Autos mit Elektroantrieb - 4
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VW Studie UP! (D) - angekündigt
REVA (Indien), jetzt mit deutschem Importeur
Buddy (ehem. Kewet), Norwegen
ixam Mega City, (F), bestellbar auch in D
eBox von AC Propulsion, (USA), Kleinserie
ecocraft, (D), bestellbar
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Neue Autos mit Elektroantrieb - 5
Was man 2015 serienmäßig kaufen kann:
investbezogen
Leistung
kW
13
80
49
60
55
88
81
44
125
85
132
107
Akku
kWh
6,1
24
16
18,7
17,6
22
27
22
18,8
24,2
28
23
Tempo
km/h
80
144
130
130
125
135
145
130
150
140
160
137
Reichweite
km
100
199
150
160
145
210
212
170
190
190
200
160
Preis
€
7.000,00
23.790,00
25.883,00
26.900,00
18.910,00
21.700,00
30.790,00
22.660,00
34.950,00
34.900,00
39.151,00
39.900,00
Preis/100km 150.000
km
€/100km
4,67
15,86
17,26
17,93
12,61
14,47
20,53
15,11
23,30
23,27
26,10
26,60
Nissan e-NV200 Evalia
Tesla Model S
80
310
24
85
123
210
167
502
30.870,00
81.000,00
20,58
54,00
VW Lupo
Audi A8
Batterieleasing €/m
50
258
80
34 l
90
180
250
755
750
25.000,00
121.000,00
16,67
80,67
Typ
Renault Twizy
Nissan Leaf
Peugot iOn
VW e-Up
Smart fortwo e
Renault ZOE
Kia Soul EV
Renault Kangoo ZE
BMW i3
VW e-Golf
Mercedes E
FordFocus Electric
Leasing
Batterie
€/100km
6,40
6,40
6,40
6,40
Stromkosten Gesamtkosten
0,3€/kWh
€/100km
1,830
3,618
3,200
3,506
3,641
3,143
3,821
3,882
2,968
3,821
4,200
4,313
€/100km
6,497
19,478
20,455
21,440
22,648
24,010
24,347
25,389
26,268
27,088
30,301
30,913
4,311
5,080
31,291
59,080
6,755
18,000
23,422
98,667
25
Ranking
Die Player: Japan
USA
Korea
Deutschland
China
Frankreich
Italien
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• Wie elektrisch mit zusätzlichem
Verbrennungsmotor:
• Preiswerter ?
• hohe Reichweite
• ...
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Hybridantrieb (seriell/parall.)
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Der Hyundai ix35 Fuel Cell soll ab 2015 als erstes
Wasserstoffauto in Serie produziert werden.
Preis: 65.000 €
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H2-Brennstoffzellenauto
Problem: Infrastruktur
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Toyota Mirai: Das Brennstoffzellenauto
soll 2015 auf den Markt kommen.
Preis: 40.000 € mit staatl. Subventionen
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Li-Ionen
4,4 kWh
85 kg
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700 bar Tank, der insgesamt 6 kg Wasserstoff
aufnehmen kann. Sie verbrauchen ca. 0,8 kg/100 km,
das sind ca. 25% weniger Wasserstoff als beim
vorhergehenden Modell. So hat sich die Reichweite
auf ca. 800 km pro Tankladung
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Bestand Elektroauto in Deutschland
Rein elektrisch
Plan 2020 : 1,0 Mio
IST: 18.948
Hybrid: 107.754
Warum werden so wenig E-Autos gekauft ?
•
•
•
•
Zu hoher Preis
Zu geringe Reichweite
Zu lange Ladezeiten
Unzureichende Infrastruktur
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2015
33
•
•
•
•
Es werden zu wenig E-Autos gekauft weil:
Die Preise sind zu hoch
Der Preis ist hoch, weil zu wenig verkauft werden
Die Infrastrukutur (flächendeckende E-Tankstellen) reicht
nicht aus
• Es werden nicht mehr E-Tankstellen errichtet, weil nicht
genügend Fahrzeuge “tanken”.
• Die Reichweite ist zu gering.
• Die E-Autos sind zu schwer. Die Batterien sind zu teuer und
zu schwer. Neue Fahrzeug- und Batterieentwicklungen
lohnen sich nicht, weil zu wenig Fahrzeuge verkauft werden.
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Das Henne-Ein-Problem
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Zu lösende Probleme
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Infrastruktur
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Wie kommt
der Strom
in das Elektroauto ?
Aus der eigenen
Solarzelle
Wechselbatterien
Ladestromstärken
8
1
0,5
0,16
Kabel und
Steckdose
Spannung
V
230
16 A
130 A
260 A
815 A
Induktion
Spannung
V
400
9A
75 A
150 A
469 A
Spannung
3x400
6A
44 A
88 A
276 A
Über die
Windenergieanlage
Gleichstromnetze
(Batterien)
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Mit Schleifkontakten
Batterie
kWh
30
Ladezeit
h
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38
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• Als Stromtankstelle wird eine Lademöglichkeit für Elektrofahrzeuge
bezeichnet. Diese kann öffentlich oder nicht-öffentlich zugänglich sein
und ist im einfachsten Fall eine Steckdose. Es gibt kostenpflichtige,
kostenlose und von Vereinen für ihre Mitglieder betriebene
Stromtankstellen. Eine neue Kategorie ausgehend von Japan
CHAdeMO über die Vereinigten Staaten Tesla-Superlader und Europa
CCS-Lade-System stellen sogenannte Super-Stromtankstellen dar
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Stromtankstelle
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Der Supercharger von Tesla (120 kW)
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40
41
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5.572
Stromtankstellen
in Europa
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• Mit Stand vom 19.06.2015 kostet eine 100 Ah
Batterie mit einer Spannung von 3,2 V:
135 Dollar (100 €,http://lithiumstorage.com )
• Kapazität 100 Ah * 3,2 V = 0,32 kWh.
• Preis €/kWh: 312
• Typisches Elektrofahrzeug
• Reichweite 150 km
• Kapazität von in etwa 30 kWh
• Akku: 9.375 €
• Gewicht: ca. 300 kg (auch das muss bewegt werden!)
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Batteriekosten
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Trend der Preisentwicklung
BATTERIE
44
45
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Perspektiven
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Prinzip eines solaren Energieverbundnetzes
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Elektrofahrzeuge 2020 (weltweit)
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Carportlösungen
4
9
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Meine Solaranlage und mein Elektroauto
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11,1 kWh/100 km
1,05 €/100km
11,5 kWh/100 km
1,09 €/100 km
13,0 kWh/100 km
1,24 €/100 km
PV-Dach:3,3 kWp, 5.950 €
62.460 kWh/20a
9,5 ct/kWh
Bei 10.000 km/a
Ersparnis ca. 1.000 €
Serienfahrzeuge ab 08/2015
51
Plug-in-Hybrid
• Ab 08.2015: 73.899 €
BMW X5 xDrive 40e (2015)
•
•
•
•
•
8-Gang Getriebe
245 PS Benzin, 113 PS Elektro
9 kWh Li-Ionen-Batterie
210 km/h
E: 31 km, 120 km/h
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Mercedes GLE 500e 4Matic
52
Plug-in-Hybrid
VW Touareg
• 53.000 €
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Audi R8 e-Tron (2016)
• 250 km/h
• 3,9 sek 0-100 km/h
• 2x170 kW elektro
53
Plug-in-Hybrid
BMW M100 (2016)
• >250.000 €
• > 500 PS
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Regera (offen)
• Elektro 700 PS
• Benzin 1100 PS
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Plug-in-Hybrid
Porsche Panamera (2016)
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• >450 PS
55
Rein Elektro
Tesla Model C (Stadtauto) 2018
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Tesla Model X – Allrad (2016)
• 2. Motor auf der
Vorderachse
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Rein Elektro
• > 300 km
Opel – Basis Karl
• 150 km
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Tesla Model III (2017)
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Rein Elektro
Audi Q6 (2018)
• > 500 km
• Allrad
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VW E-Bulli (2018)
• 400 km
• 7-Sitzer
58
Rein Elektro
Skoda elektro (2019)
• 60 PS
• 150-200 km
• 15.000 €
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E-Golf
• 85 kW
• 170 km
• 35.000 €
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Elektro-Visionen
Indidividuell Mobil
Dreirad von Toyota
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•
•
60
Integration von PV
Solar-Schiebedach von Audi
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Solar-Karosseriedach von Ford
•
•
•
•
•
•
Car-Sharing
Cash-Car
Taxi, ÖPNV
Mietwagen
Siedlungsauto
...
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Alternative Nutzungskonzepte
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Wo bleibt der neue Elektroantrieb?
Danke für die Aufmerksamkeit !
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• Verbrennungskraftmaschinen (VKM) mit
neuen Kraftstoffen (Biodiesel,BTL, Biogas)
• Elektroantrieb
• Hybridantrieb
• Druckluftantrieb
• ...
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Alternative Antriebe
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• In der Studie „Erneuerbare Energien 2020 –
Potenzialatlas Deutschland“ wird für 2020 Deckung des
Strombedarfes von 47% durch Erneuerbare Energien
prognostiziert, wobei allein die Photovoltaik 6,6 % liefert
(39,5 Mrd. kWh/a).
• Der erforderliche Flächenbedarf beläuft sich auf 47.500
ha mit 37.000 ha Gebäudeflächen (ausreichend für das
Betreiben von ca. 16 Mio. Elektro-Pkw).
• Das Gesamtpotenzial geeigneter Gebäudeflächen
beträgt in Deutschland 234.400 ha, was für die
Stromversorgung von 100 Mio. Elektroautos ausreichen
würde , mehr als für das Doppelte der 44 Mio. in 2010
registrierten PKW.
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Woher die Flächen für PV ?
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Leistung
kW
• VW lupo
50
• Audi A8
258
• E-RenaultZOE 64
•
•
•
•
Verbrauch
l/100 km
4,5
12
105Wh/km
Fahrkostenkosten ct/km (1,549 €/l; 0,30€/kWh)
VW lupo
6,97
Audi A8
18,58
E-RenaultZOE
3,15
Tankinhalt
l
34
90
22kWh
Reichweite
km
755
750
210
Schwerin-Berlin (213 km)
14,85 €
39,57 €
6,70 €
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• Typ
Wir müssen tanken, weil die
Reichweite begrenzt ist …
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