Mobil mit Strom Elektrofahrzeuge nehmen Fahrt auf Erfahrungsbericht eines Stadtwerks
Dr. -Ing. Thomas Schnepf
Gliederung
• Projekte rund um die E-Mobilität
• Ladeinfrastruktur in Karlsruhe
• Ladesäulen
• Betrieb der Ladesäule
• Ladevorgang
• Fahrzeuge
• Energie und Umwelt
• Förderprogramme
Visionen von heute sind die Innovationen von morgen
Verknüpfung MeRegio und MeRegioMobil
Einordnung der E-Fahrzeuge in die Welt von • Smart Metering, • Smart Home • Smart Grid
Aufgaben der Projektpartner bei MeRegioMobil
• Bosch: intelligente Ladestationen
• Daimler: E-Fahrzeuge für bidirektionales Laden
• Opel: E-Fahrzeuge für bidirektionales Laden
• EnBW: Projektleitung, Ladeinfrastruktur in Stuttgart, intelligentes Laden
& Abrechnen, Energiemanagement (Last- und
Lademanagement)
• Fraunhofer ISI: Geschäftsszenarien, Akzeptanzanalysen
• KIT: Demonstrationslabor, Simulation, Geschäftsszenarien
• SAP: Markt- und Diensteplattform
• SWK: Ladeinfrastruktur in Karlsruhe, Energiemanagement (Last- und
Lademanagement)
Weitere Projekte: Elektromobilität u.a.
• MeRegioMobil (Minimum Emission Region)
Entwicklung der Ladeinfrastruktur Aufbau eines intelligenten Lademanagements
• CROME: (CROss- border Mobility for EVs)
Weiterführen und Ausbau der geschaffene Ladeinfrastruktur aus MeRegioMobil
mit grenzübergreifendem Roaming zwischen Frankreich und Deutschland
• iZeus: (Intelligent Zero Emission Urban System )
Direktes Folgeprojekt von MeRegioMobil mit gleichen und weiteren assoziierten
Projektpartnern, u. A.
Stadtwerke am Oberrhein (Rastatt, Baden- Baden…..)
Ziele: Weiterer Ausbau Ladeinfrastruktur
- im halb- u. öffentlichen Bereich (z.B. Parkplätze, Tiefgaragen)
- Handelspartner (z.B. Einkaufszentren)
• Schaufensterprojekte Baden-Württemberg
z.B. RheinMobil: Grenzüberschreitender eMobiler Pendlerverkehr
• Verschiedene Projekte im Cluster Baden-Württemberg
7
Auftrag für Software-Entwicklung:
Optimale Standorte für Ladesäulen
(Kriterien und Daten strukturieren) Datenbank
Gewicht
z.B.
Kriterien Daten Quelle
0,15 Aufenthaltsorte von
Elektrofahrzeughaltern
Projektpartner
Einwohner pro Stadtteil
Angemeldete Fahrzeuge
MEREGIOMobil
Statistisches
Jahrbuch
0,2 Arbeitsplätze Anzahl Betriebe und
deren Angestellte
IHK
Stadt KA
0,2 Orientierung an Parkhäusern
und Großparkplätzen
Parkleitsystem KA KA Homepage
0,15 Flächendeckung
(Geographie)
Grundlage der Stadt KA Street Map
0,1 Attraktive Orte
(Sportanlagen,
Einkaufszentren…)
Liste der großen
- Einzelhändler
- Freizeitzentren
IHK
KA Homepage
0,1 Abstimmung mit
Pendlerverhalten
Anzahl der Ein- und
Auspendler
Statistisches
Jahrbuch
0,1 Abstimmung mit
ÖPNV-Angebot
Liniennetz KA
Verkehrsknotenpunkte
KVV
DB Bahnhöfe
Kurzheckweg
Herzstraße
Blumentorstr.
Gritznerstr.
H.-Wittmannstr.
Gottesauerplatz
Herzstraße
H.-Leichtlinstr.
Hinterm Hauptbhf
Bahnhofstr.
H.Veit-Str.
Yorkstr.
Kaiserplatz H.-Thomastr.
Steinstr.
Kreuzstr. (P)
Luisenstraße(P)
Friedrichs-
Platz(P)
MeRegio Ladesäule
Parkpod Ladesäule
H.-Wittmannstr. Kaiserstr.
Pfannkuchenstr.
SWK-Gelände Daxlanderstraße
Englerstr.
Mackensenkaserne
Standorte Ladesäulen in Karlsruhe
Stand Oktober 2011
Einweihung der Natur-Stromladesäule
im Februar 2010 in der Friedrichsplatz-
Tiefgarage
Erste nutzbare Stromtankstelle in KA
Inbetriebnahme 1. öffentliche Ladesäule
Juni 2011 Gottesauer Platz
• Insgesamt 25 installierte Ladesäulen
in Karlsruhe
• 19 Ladesäulen Bosch
• 2 Ladesäulen Bosch mit Kléber
• 4 Ladesäulen Parkpod
• Zugang : 19 öffentlich
4 halböffentlich
2 privat
• Ladeleistung: 1 ~ phasig, 3 kW
3 ~ phasig, 22 kW
Ladesäulen - Infrastruktur
Ladeinfrastruktur
Öffentliches Laden
• an 19 öffentlich zugängliche Bosch-Ladesäulen (aus MeRegio-Mobil),
• Identifizierung mit RFID-Ladekarte
Halböffentliches Laden
• In 3 Parkhäusern an Bosch-Ladesäulen
• 3 Parkpod-Ladesäulen mit weiterer RFID-Karte
Privates Laden
• Laden zuhause an fast jeder Steckdose möglich,
• „Normal-Laden“ mit 3 kW (einphasig) an belastbaren Schuko-Steckdosen
• „Schnell-Laden“ mit bis zu 20 kW (ein- und dreiphasig) nur über spez. Ladestationen
Stromtankstellen
Bosch aus MeRegioMobil Projekt
Parkpod für spez. Gewerbe-Kunden
(Karlsruher Säulen- Hersteller)
Ladesäulentypen:
• Standsäulen als freistehende Säule für
Parkplätze
• Wallboxen als Hängesäule für
Parkhäuser (festgeschraubt an der
Wand)
• An den Ladesäulen können 2 Efz
gleichzeitig tanken, eines auf jeder Seite
die genutzt werden können
• Jeder Ladepunkt besteht aus einer
Schuko-Steckdose und aus einem
speziellen Auto-Stecker (Mennekes oder
Typ1)
Öffentliches Laden mit RFID- Karte
Tankvorgang starten:
• Freischalten mit der RFID-Karte an der Ladesäule
• Ladeklappe wird frei gegeben
• Ladeklappe öffnen
• Anschließen des Ladekabels
• Klappe schließen
• Ladevorgang beginnt
Tankvorgang beenden:
• Tankvorgang beenden mit RFID-Karte
• Ladeklappe wird frei gegeben
• Ladeklappe öffnen
• Stecker entfernen
• Ladevorgang ist beendet
• Anzeige des kWh-Verbrauchs
Steckersysteme
• Schuko- Stecker
• Typ1- Stecker
• Typ 2- Stecker
z.B. „Mennekes“
Privates Laden mit Heimladestationen
z.B. Homecharger mit oder ohne integriertes Ladekabel
Elektrofahrzeuge der Stadtwerke
Vorserienmodell
Prius Plug-in-Hybrid
- Reichweite elektrisch ca. 20 km
- mit Brenzin ca. 600 km
- elektrische Nachladung
durch Rekuparation oder
Netz Ladedauer 1-2 Stunden
Serienmodell
Smart ed (electric drive)
Reichweite elektrisch 80 - 120 km
Ladedauer 6-8 Stunden
Hybrid - eFahrzeuge
Mild-Hybrid-System: nur Bremsenergierückgewinnung genannt Rekuperation,
Fahren nur mit Verbrennungsmotor
Beispiele: Toyota Prius käufliche Version, Daimler S-Klasse, Porsche Panamera
Vollhybrid: i.d.R. Bremsenergierückgewinnung
Fahren mit Elektro- und / oder Verbrennungsmotor
Nachladung über Steckdose (Plug-in Fahrzeuge)
Beispiele: Toyota Prius - Plug-in (Vorserienmodell)
Range Extender: bedeutet Verbrennungsmotor treibt einen Generator an, welcher
die Batterie und den Elektromotor mit Strom versorgt
Beispiele: Opel Ampera
eFahrzeuge
reine Elektrofahrzeuge
Antrieb nur über Elektromotor und Batterie
Nachladung über Steckdose
Beispiele
Mitsubishi iMiev (Baugleich: Citroen u. Peugeot),
Smart eD, Tesla Roadstar, Mini
Besonderheiten
Trennung der Anschaffungskosten in Batterie-
Leasing und Fahrzeugkosten (z.B. Renault)
Elektro-Leichtbau-Fahrzeuge
Tazzari electric zero
Elemo SAM
Förderprogramme der SWK
E-Bikes/ Pedelecs
• Gefördert mit 200 kWh / a,
• für 2 Jahre
E-Roller / E-Motorräder
• Gefördert mit 400 kWh / a
• 2 Jahre lang
Rahmenbedingungen
• Gutschrift auf die Stromrechnung
• Hersteller- und Händlerunabhängig
Elektro-Autos
• 500 Euro pro Fahrzeug
• Ladekarte inklusive
Fördervoraussetzung: Bestand oder Neuabschluss eines Natur- Strom Vertrag
Gocycle
Vectrix VX-1
Sonstige Aktivitäten der SWK ( 1 ) Mobil mit Strom
am 18. Juni 2011 im Rahmen des Stadtgeburtstags 2011
am 23. Juni 2011 Mobilitätstag auf dem Stefansplatz
( 2 ) eMobilitätszentrum
Eröffnung im September 2011
• Gebäudeeigentümer Autohaus Lang
• Träger / Hauptmieter SWK
• Organisation / Veranstaltungen:
Wirtschaftsförderung Stadt KA
• Mieter:
Forschung wie KIT und
Fraunhofer-Institute
Regionale Firmen, u.A.
Orange-Bike , Elemo , Parkpod
Autohäuser Lang und Beier ,
SEW
Adresse: Automeile am Ostring
Heinrich-Wittmann-Str. 23
76131 Karlsruhe
(Geschäftsübliche Öffnungszeiten)
( 3 ) Runder Tisch E-Mobilität
Mitglieder:
regionalen Player aus dem Bereich der eMobilität
Vorsitz Erste BM Mergen
Ziele:
Synergien, Kooperationen, Netzwerke schaffen
Informationsplattform
Teilnehmer, u.A.: Stadt Karlsruhe,
Automotive Engineering Network (AEN)
Forschung wie KIT und
Fraunhofer-Institute
Regionale Firmen, u.A.
Orange-Bike , Elemo , Parkpod
CarMedieLab , SEW , Michelin
Bisher 3 Veranstaltungen: Fraunhofer-ICT (Eröffnung)
Michelin
E-Mobilitätszentrum
Zusammenfassende Bewertung der Ladeinfrastruktur (1)
- Technische Installation in einer Stadt eher unproblematisch
- Aber öffentliche Stellplätze sind mit den Stadtplanern abzustimmen
kann zu Komplikationen führen
!! Problematisch: Reservierte Parkplätze ohne Nutzung !!
- Netztechnisch gibt es in einer Stadt i.d.R. wenig Probleme
- Öffentliche Ladeinfrastruktur teuer (5.000 – 10.000 Euro pro Stück)
- Ohne nennenswerte Einnahmen
5 – 20 kWh höchstens
1 bis 5 Euro pro Ladevorgang für 1 bis 5 Stunden Ladedauer
zum Vergleich: Benzin 100 Euro in 5 Minuten
Zusammenfassende Bewertung der Ladeinfrastruktur (2)
- Die meisten Ladevorgänge erfolgen „zu Hause“
- Öffentliche Ladeinfrastruktur ist notwendig, aber
eher aus „psychologischen Gründen“ der Wahrnehmung
- kWh genaue Abrechnung derzeit aus eichrechtlichen Gründen nicht erlaubt
Abrechnung nach Zeit oder als Flat-Rate
- Verschiedene Steckersysteme ist ein grosses Problem
- Keine einheitlichen „Zugangssysteme“
Mein derzeitiger Favorit „Parken und Laden“
o Parkgebühr wird erhoben
o Zusätzliche Gebühr für zusätzliches Laden
o Nutzung der im Parkscheinautomat ohnehin vorhandenen Zahlsysteme
Induktives Laden
Vorteile (u.a.)
• Kein Ladekabel erforderlich
kein schmutzigen Hände
keine „Handlingsprobleme“
• An vielen Stellen installierbar
• Komfortables Nachladen
• Theoretisch auch im Verkehrsraum möglich, aber
Ladezeit an Ampeln viel zu kurz
1 Minute 0,0… kWh
Nachteile (u.a.) • noch höhere Infrastrukturkosten • z. Z. keine Serienfahrzeuge
• genormte Anbringung am Efz erforderlich • geringe Ladeleistung • Elektrosmog ?
Zusammenfassende Bewertung der E-Fahrzeuge
Vorteile (u.a.)
• Höherer Wirkungsgrad
Verbrennungsmotor <30 %
Elektromotor >85 %
• Energie-Rückgewinnung beim Bremsen
• Energiebeschaffung aus unterschiedlichen
Energiequellen
• keine Abgase aus dem Fahrzeug
keine Emissionen in der Stadt
• Geringere Feinstaubemissionen
• Geringere Lärmbelastung
Nachteile (u.a.)
• Batteriewirkungsgrad
• Batterielebensdauer
• Raumbedarf für Batterie
• Gewicht
• Ladezeit
• Kraftwerkswirkungsgrade
• Anschaffungskosten
Persönliche Wertung der E-Fahrzeuge
Efz müssen „Er-Fahren“ werden
Dazu reicht es nicht einmal um den Block zu fahren, mindestens mehrere Tage
Handling reiner Elektrofahrzeuge für den Privatgebrauch rel. kompliziert
Für einen Flottenbetreiber mit geregelten Arbeitszeiten eher unproblematisch
Im Privatbereich Eignung allenfalls als Zweit- eher Drittfahrzeug
Für Flottenbetreiber ist der Einsatz von Efz eher eine Kostenfrage
Persönliche Prognose:
Plug-In Hybrids vereinen die Vorteile von Kfz und Efz, z.B.
- Geringere Kosten und Gewichte für die Batterien
- Emissionsfrei in der Stadt
- Keine Beschränkung der Reichweite über Land
Plug-In Hybrids werden zunächst den Markt durchdringen
Die Frage ist nur welches Prinzip sich durchsetzt (z.B. Range Extender, el. Reichweite)
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit
Dr. Thomas Schnepf, Stadtwerke Karlsruhe GmbH
Efz - Energiebereitstellung - Fakten und Hintergründe
Dr. Thomas Schnepf, Stadtwerke Karlsruhe GmbH
150,6; 23%
148,8; 23%
124,6; 20%
86,7; 14%
9,2; 1%
92,7; 15%
24,6; 4%
Braunkohle
Kernenergie
Steinkohle
Erdgas
Mineralölprodukte
Erneuerbare
Andere
Wo kommt der Strom für E-Fahrzeuge her ?
Strombeschaffungsstruktur in Deutschland
Quelle: AG Energiebilanzen, Stand 18.12.2009, Angaben vorläufig, z. T. geschätzt
Das Angebot an Erneuerbaren Energien ist derzeit noch (sehr) beschränkt
Regenerative Energieerzeugungsanlagen in Karlsruhe
Anzahl der Anlagen in Karlsruhe, Stand August 2008
423 Photovoltaik-Anlagen (4,5 MWpeak)
- Solarpark I: 840 kWpeak, 10 Anlagen
- Solarpark II: ca. 500 kWpeak, 6 Anlagen
- Sonnendach SWK-Verw.: 50 kWpeak
- ZKM: 100 kWpeak,
Gleichstrom für Straßenbahn
- sonstige private und gewerbliche
Deponiegasverwertung-West - 3 BHKWs, je 375 kWel
- Abwärmenutzung für
Straßenbahndepot
Deponie Ost - Deponie- und Biogasverwertung
- Restholzkessel, 2 MWtherm
- Abwärmenutzung für ein Wohngebiet
2 Wasserkraft-Anlagen - Appenmühle, max. 40 kW
- Obermühle, max. 45 kW
5 Windkraft-Anlagen - Hofgut Maxau, 110 kW
- Deponie West,
2 x 750 kW, 1 x 1.500 kW
- Schule Kleinanlage
ZKM-
Anlage
Wirkungsgrade und Verluste von E-Fahrzeugen
(= mittl. eff. Arbeitsdruck des Motors)
Vergleich Elektromotor mit Verbrennungsmotor
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Anteil Regenerativer Energien [%]
Pri
mä
ren
erg
iev
erb
rau
ch
[k
wh
/10
0 k
m]
10 l / 100 km Kfz
8 l / 100 km Kfz
6 l / 100 km Kfz
30 kWhel/100 km Efz
20 kWhel/100 km Efz
10 kWhel/100 km Efz
Umweltrelevanz von E-Fahrzeugen
0 10 25 50 75
100
ungefährer Anteil heute
große Efz oder Kfz im Stadtverkehr
kleine Efz
Hauptproblem: Batterie
Heutige Technologie: Lithium-Ionen-Technik
• Entwickelt für Kleinverbraucher wie Photos und Laptops
• Teuer, Rohstoffe teilweise knapp
• Kapazität 2 bis 4 x Blei-Gel oder vergleichbare Technologien
• Benzin oder Diesel > >10 bei …..
bei entsprechendem Gewicht und Bauvolumen
Neuentwicklung: Redox-Flow Technologie des FhG-ICT
• elektrische Energie in Flüssigkeiten (Elektrolyte) gespeichert
• Ionenaustausch über Membran (trennt Kreisläufe)
• Elektrolyte werden außerhalb der Zelle in getrennten Tanks gelagert
Energiemenge und Leistung unabhängig voneinander skalierbar
• Nachladung extern möglich einfacher Austausch der Flüssigkeiten
• geringe Energiedichte (bis zu 70 Wattstunden Energie pro Liter)
zur Zeit nicht für mobile Zwecke geeignet, nur stationäre Anwendung
Top Related