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Elektro-Mobil
Programmbroschüre
bmwi.de
Impressum Herausgeber Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Öffentlichkeitsarbeit 11019 Berlin www.bmwi.de Redaktion Begleit- und Wirkungsforschung „Elektro-Mobil“ TÜV Rheinland Consulting GmbH 51105 Köln Stand Dezember 2020 Diese Broschüre wird ausschließlich als Download angeboten. Gestaltung PRpetuum GmbH, 80801 München Bildnachweis august.columbo / Adobe Stock / Titel Zentraler Bestellservice für Publikationen der Bundesregierung: E-Mail: publikationen@bundesregierung.de Telefon: 030 182722721 Bestellfax: 030 18102722721 Diese Publikation wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit herausgegeben. Die Publikation wird kostenlos abgegeben und ist nicht zum Verkauf bestimmt. Sie darf weder von Parteien noch von Wahlwerbern oder Wahlhelfern während eines Wahl- kampfes zum Zwecke der Wahlwerbung verwendet werden. Dies gilt für Bundestags-, Landtags- und Kommunalwahlen sowie für Wahlen zum Europäischen Parlament.
1 Inhalt Vorwort .............................................................................................................................................................................................................................................. 2 Einleitung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Programme AIMFREE.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Cities in Charge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 CLEVER-Electric-City.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 CoolEV.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 E|Profil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 eSpeicher.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 eTruckPro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 HPC-prime. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 H-stromert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Kielflex. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 LamA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 SKALE.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 SUPPly.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 TALAKO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Vorstellung der Begleitforschung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2
Vorwort
Liebe Leserinnen und Leser, trisch angetriebener Fahrzeuge weiter zu erhöhen.
Um Deutschland zu einem Leitmarkt für Elektro-
Mobilität ist unverzichtbar für unseren Wohlstand. mobilität zu entwickeln, wird neben wettbewerbs-
Sie sichert unsere Versorgung, ermöglicht den Aus- fähigen Fahrzeugmodellen eine gut ausgebaute
tausch von Gütern und führt vor allem Menschen Ladeinfrastruktur benötigt. Im „Klimaschutzpro-
zusammen. Dass wir zur Schule, dem Studium gramm 2030“ hat sich die Bundesregierung zum
und zur Arbeit kommen oder uns für Kultur- und Ziel gesetzt, bis zum Ende des Jahrzehnts eine Mil-
Freizeitaktivitäten treffen können, verdanken wir lion öffentlich zugängliche Ladepunkte zu schaf-
immer auch unseren gut ausgebauten Verkehrs- fen. Damit gäbe es genügend Lademöglichkeiten
systemen. Ein dichtes Netz aus Straßen, Luft-, für die bis dahin angestrebten zehn Millionen
Schienen- und Schifffahrtswegen prägt unsere Elektrofahrzeuge auf unseren Straßen.
ländlichen wie urbanen Räume und verbindet sie
miteinander. Die verschiedenen Verkehrssysteme – Mit dem Förderprogramm „Elektro-Mobil“ unter-
vom Fahrrad über Autos und Lastkraftwagen bis stützt das BMWi seit 2017 den Aufbau einer Lade
hin zu Bussen und Bahnen, Schiffen und Flugzeu- infrastruktur, die nicht nur der immer weiter
gen – müssen so ineinandergreifen, dass sie unsere steigenden Zahl an Fahrzeugen gerecht wird, son-
Mobilität effizient, kostengünstig und verantwort- dern auch den Anforderungen der Energie- und
lich gegenüber Mensch und Natur organisieren. Verkehrswende entspricht. Dazu gehört die effi-
zientere Nutzung erneuerbarer Energie und die
Mit der Elektromobilität bietet sich die Chance, weitere Elektrifizierung von multimodalen Mobi-
in den kommenden Jahren hier wesentliche Fort- litätsangeboten. Damit werden Bürgerinnen und
schritte zu erzielen. Gerade in den von Luftschad- Bürger in heute noch staugeplagten Metropolen
stoffen besonders belasteten Ballungsregionen künftig schneller, einfacher und umweltschonen-
trägt die Elektrifizierung des Verkehrs maßgeblich der Wege zurücklegen. Um dieses Ziel zu erreichen,
dazu bei, etwa die jährlich zulässigen Grenzwerte müssen vielfach öffentliche Räume umgestaltet
für den Ausstoß von Stickstoffdioxid einzuhalten. werden. Entsprechend agieren viele der im Rah-
Deshalb unterstützt die Bundesregierung betroffe- men von „Elektro-Mobil“ geförderten Projekte auf
ne Kommunen im Rahmen des „Sofortprogramm kommunaler Ebene. Darüber hinaus adressiert
Saubere Luft 2017 − 2020“ bei der Schaffung schad- das Programm die technische Transformation der
stoffarmer Fahrzeugflotten, der Umstellung auf Fertigung von elektrisch angetriebenen Pkw und
alternative Antriebe und dem Aufbau von mehr Lkw sowie von Ladesystemen. Alle Projekte vereint
Ladeinfrastruktur. Mit dem Umweltbonus wur- dabei das gemeinsame Interesse, die Nutzung von
de zudem ein Instrument ins Leben gerufen, das Elektrofahrzeugen zu einem selbstverständlichen
Kaufhemmnisse für Elektrofahrzeuge bei Verbrau- Teil unseres Alltags zu machen. Wie das gelingen
chern und Unternehmen gleichermaßen abbaut. kann, erfahren Sie in dieser Broschüre.
Im Ergebnis werden bis 2025 jährlich Hundert
tausende Elektroautos und Plug-in-Hybride neu Wir wünschen Ihnen eine interessante und infor-
zugelassen. mative Lektüre.
Die Automobilindustrie hierzulande unternimmt Ihr Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
derzeit zahlreiche Anstrengungen, den Anteil elek-3
Einleitung
Das Förderprogramm „Elektro-Mobil“ Ladetechnologien wie beispielsweise das kontakt-
lose Laden und den Einsatz von Laderobotern
Die Zukunft der Automobilbranche gehört der ein, ebenso die Integration von Fahrzeugen und
Elektromobilität. Sie liefert einen Beitrag zur Ver- Ladeinfrastruktur in das Energiesystem. Auch die
kehrs- sowie zur Energiewende. Bereits heute Produktentwicklung von Elektrofahrzeugen und
erfreuen sich Elektrofahrzeuge wachsender ihren Komponenten soll durch die Forschungs-
Beliebtheit auf dem deutschen und europäischen und Entwicklungsarbeit effizienter und flexibler
Automobilmarkt. Gleiches gilt für die großen werden. Die Projekte widmen sich diesem Ziel mit
Märkte USA und China. Zugleich ergeben sich unterschiedlichen Ansätzen, alle vereint jedoch ihr
Synergien mit dem Energiemarkt: Wenn Wind hoher Innovationsgrad, der erhebliche Erkenntnis-
und Sonne zu nachfragearmen Zeiten im Über- gewinne verspricht.
fluss Strom produzieren, können die Batterien in
Elektroautos nicht nur günstig geladen, sondern
dadurch auch Netzschwankungen verhindert wer- Wertschöpfungsketten der
den. Künftig können sie zudem Strom ins Netz Elektromobilität im Bereich der
zurückspeisen, wenn dies erforderlich und wirt- Produktion stärken
schaftlich lohnend ist. Damit gehört die Elektro-
mobilität zu den Schlüsseltechnologien von mor- Ein Schwerpunkt von „Elektro-Mobil“ liegt auf
gen. innovativen Fertigungsmethoden, etwa für die
kostengünstige industrielle Produktion von Lade-
Um sowohl die Wettbewerbsfähigkeit der deut- säulen. Dies unterstützt die skalierbare Produk-
schen Industrie zu stärken als auch die energie- tion von Ladesystemen hin zur serientauglichen
und klimapolitischen Potenziale der Elektromo- Herstellung. Lösungen werden auch für die agile
bilität zu erschließen, fördert das BMWi mit dem Umgestaltung bestehender Montagelinien zum
Programm „Elektro-Mobil“ 30 Forschungs- und Bau von Elektrofahrzeugen entwickelt. So kann
Entwicklungsprojekte mit rund 194 Millionen die Produktion von Elektrofahrzeugen besser
Euro. Weitere Projekte werden folgen. in bestehende Montagelinien integriert werden.
Berücksichtigt werden dabei auch flexible Produk-
tionssysteme zur Herstellung elektrifizierter Lkw.
Gesamtkosten der Elektromobilität Konzepte zur Automatisierung und Verkettung der
senken und Nutzungsattraktivität einzelnen Schritte sollen zu einem großserientaug-
steigern lichen Fertigungsprozess führen.
Alle Projekte haben das gemeinsame Ziel, die Elek-
tromobilität kostengünstiger zu gestalten und Elektromobilität trägt zur
bestehende technische Hemmnisse abzubauen. Energiewende bei
Elektrofahrzeuge sollen sich künftig im Wettbe-
werb sowohl hinsichtlich ihrer Anschaffungs- und Verfahren zur Verbesserung von Ladekomfort,
Betriebskosten als auch hinsichtlich ihrer Prakti- Verfügbarkeit und Auslastung von Ladeinfra-
kabilität behaupten und durchsetzen. Das schließt struktur sind ein weiterer Schwerpunkt des För-
die Untersuchung von nutzungsfreundlichen derprogramms. Hinzukommt die Integration der4 EINLEITUNG Infrastruktur in das Stromnetz, unter anderem Denn mit der Elektrifizierung des Verkehrssektors über ein intelligentes Lademanagement und die eröffnet sich die Möglichkeit, das schwankende Weiterentwicklung innovativer Ladetechnologien. Angebot aus erneuerbarer Energie effizient auszu- Dabei stets mitzudenken ist die Einbindung in das gleichen. Dieser Lastenausgleich stärkt nicht nur zunehmend durch regenerative Quellen getragene das Energiesystem strukturell, er verbessert auch Energiesystem. Das setzt voraus, die unterschied- die Wirtschaftlichkeit der Elektromobilität, die auf lichen Stakeholder für ein intelligentes Lade- und diese Weise von neuen energiewirtschaftlichen Lastmanagement miteinander zu vernetzen. Neben Geschäfts- und Preismodellen profitieren kann. Die den Herstellern sowie Nutzerinnen und Nutzern Geschäftsmodelle werden auf ihre Praxistauglich- von Ladesystemen gehören dazu auch Energiever- keit untersucht. „Elektro-Mobil“ fördert so gesehen sorgungsunternehmen, Netzbetreiber, Kommunen nicht nur die Entwicklung der Elektromobilität, und Anbieter von E-Mobilitätsdienstleistungen. Ein sondern leistet auch einen wichtigen Beitrag zur Hauptaugenmerk liegt darauf, die lokalen Strom- Energiewende, dem Schutz der Umwelt und der netze nicht zu überlasten und zugleich sicherzu- Sicherung unseres Wohlstandes. stellen, dass die Fahrzeuge vornehmlich aus erneu- erbaren Energien gespeist werden. Entscheidend dafür sind neuartige Ladekonzepte, die etwa in Gewerbebetrieben, Wohnungseigentümergemein- schaften und öffentlich zugänglichen Parkhäusern erprobt werden.
PROJEKTE 5
AIMFREE
Agile Montage von Elektrofahrzeugen durch freie Verkettung
Kurzbeschreibung beitet, das Automobilhersteller nutzen können,
Der Wandel hin zur Elektromobilität hat tiefgrei- wenn sie z. B. ein Elektrofahrzeug in eine beste-
fende Auswirkungen auf die gesamte Wertschöp- hende Montagelinie integrieren müssen.
fungskette der Automobilindustrie. AIMFREE
befasst sich mit zukunftsfähigen Ansätzen für die Zudem sollen Prozesse entwickelt werden, die
Fahrzeugendmontage. Um schnell auf veränderte den Planungs- und Steuerungsaufwand reduzie-
Marktanforderungen reagieren zu können, soll ren. Beim Betrieb eines agilen, frei verketteten
die bisher etablierte starre Verkettung einzelner Montagesystems ist die Austaktung angesichts
Montagestationen zugunsten einer agilen, frei ver- unterschiedlicher Produktvarianten eine große
ketteten Montageumgebung aufgelöst werden. Herausforderung. Ein kombiniertes Planungs- und
Dies ermöglicht die schnelle und kosteneffiziente Steuerungsverfahren, das beide Bereiche intelligent
Umgestaltung der Montageumgebung und die verzahnt, soll die schnelle Systemrekonfiguration
Integration von Elektrofahrzeugen in bestehende ermöglichen.
Montagelinien. Forschungsgegenstand sind die
technische Ausgestaltung, die Initial- bzw. Integra- Auch die Konzeption einer flexiblen Infrastruktur
tionsplanung, die Umplanung und die Steuerung steht im Fokus von AIMFREE. Im Projekt werden
des Montagesystems. modular aufgebaute, flexibel anpassbare und anor-
denbare Montagestationen eingesetzt. Zur Neu-
Ausgangslage ordnung des Stationslayouts kommen autonome
Zunehmende Individualisierung stellt die Auto- fahrerlose Transportsysteme zum Einsatz. Um die
mobilindustrie vor große Herausforderungen. Die Stationen einzubinden, werden serviceorientierte
parallele Produktion von konventionellen, hybri- Schnittstellen im Sinne der Industrie 4.0 entwickelt.
den und rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen
bringen Fließmontagesysteme an ihre Grenzen. Daneben wird auch bereits das autonome Fahren
Hersteller sind auch bedingt durch komplexe Kun- in der Produktion mitgedacht. Über fahrerlose
denbedürfnisse zu häufig wechselnden und varian- Transportsysteme können die Wege zwischen den
tenreicheren Produkten gezwungen. Schon heute Montagestationen nach Bedarf angelegt werden.
entfallen innerhalb der Wertschöpfungskette 50 Ein zu produzierendes Elektrofahrzeug mit eige-
Prozent der Produktionszeit und 20 Prozent der nem Antrieb und Bordsensorik könnte sich auto-
Gesamtkosten auf die Montage komplexer Pro- nom zur nächsten Montagestation bewegen, sobald
dukte. Hier lohnt es sich, neue Möglichkeiten für das Fahrzeugchassis mit einem Antriebsstrang aus-
eine effiziente Produktion zu schaffen. gestattet ist.
Ziele
Auf Grundlage des aktuellen Forschungsstands
soll durch gezielte Weiterentwicklung ein agiles,
frei verkettetes Montagesystem entstehen, das in Konsortium
der Automobilmontage unter realen Bedingungen RWTH Aachen (Konsortialführer), BÄR Automation
funktioniert. GmbH, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, ELABO GmbH,
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie
Das Projekt zielt darauf ab, die sonst aufwendige IPT, IPO.Plan GmbH, Pilz GmbH & Co. KG,
Integrationsplanung effizienter zu gestalten. In
Siemens AG
AIMFREE wird ein agiles Planungsvorgehen erar-6 P R OJ E K T E
ALaPuN
Automatisches Ladesystem für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge
Kurzbeschreibung bewältigen: Zum einen wird eine Ladesäule entwi-
Der Erfolg der Elektromobilität steht und fällt mit ckelt, die nicht nur die elektrische Energie für den
deren nahtloser Integration in den Alltag sowie der Ladevorgang bereitstellt, sondern die Ladung auch
Versorgungsinfrastruktur. Das Projekt ALaPuN ent- autorisieren und den Ladevorgang steuern kann.
wickelt ein automatisches Ladesystem, bestehend Zum anderen wird das Fahrzeug so ausgestattet,
aus einer speziellen Ladesäule, einem Laderoboter dass ein automatischer Ladevorgang möglich wird.
und angepassten Ladebuchsen. Elektrofahrzeuge Das schließt die Kommunikation mit der Lade-
können damit schnell, sicher und zugleich kom- station sowie die automatische Anfahrt und Posi-
fortabel geladen werden. Für autonom fahrende tionierung ein. Zudem muss die Ladeabdeckung
Fahrzeuge eröffnet es zudem neue Möglichkeiten automatisch geöffnet werden. Zuletzt wird ein
und Geschäftsmodelle, da die Ladeplätze selbstän- Laderoboter zwischen Fahrzeug und Ladestation
dig angesteuert und verlassen werden können. Das platziert, der nach Empfang eines Steuersignals
verbessert die Auslastung bestehender Ladekapa- die Ladestation und das Fahrzeug konduktiv ver-
zitäten und trägt über steuerbare Ladevorgänge bindet. Der Roboter muss die Position der Lade-
sowie innovative Batterienutzung zur Netzstabili- buchse ermitteln und anfahren. Es geht darum,
tät bei. den Verbindungsmechanismus so sicher zu gestal-
ten, dass keine Verletzungen an Personen und
Ausgangslage keine Beschädigung des Fahrzeuges bzw. der Lade-
Für das Laden von Elektrofahrzeugen gibt es säule entstehen. Das Gesamtsystem wird zunächst
unterschiedliche Systeme. Die aktuell verfügba- unter Laborbedingungen und nachfolgend auf
ren Ladestationen für Elektrofahrzeuge basieren einem Testgelände mit Fokus auf Flottenfahrzeuge
überwiegend auf kabelgebundenen, so genannten mit ähnlichen Ladebuchsenpositionen erprobt –
konduktiven Lösungen. Hier lässt sich eine Lade- anfangs unter menschlicher Beobachtung und
leistung von bis zu 43 kW bei Wechselstrom- und abschließend vollautonom. Das System kann mit-
bis zu 350 kW bei Gleichstromladung erzielen. Das telfristig auch auf größere, schwere Nutzfahrzeuge
System des induktiven Ladens, das ohne Kabel, Ste- oder kleinere Logistikroboter angepasst werden.
cker und elektrischen Kontakt auskommt, befindet
sich derzeit in der Erprobung. Der Nutzer muss den
Ladeprozess nicht initiieren, allerdings sind Lade-
leistung, Ladezeit und energetischer Wirkungsgrad
deutlich schlechter als beim konduktiven Laden.
ALaPuN verbindet leistungsstarke konduktive
Ladesysteme mit dem Komfort und der Vielseitig-
keit von induktiven Systemen.
Ziele
Bei der Entwicklung und Erprobung des vollauto-
matischen Ladesystems stehen im Projekt ALaPuN
Pkw und leichte Nutzfahrzeuge im Fokus. Die Konsortium
automatisierte Kopplung des Fahrzeugs mit der Technische Universität Dortmund (Konsortial
Ladeinfrastruktur wird durch einen Verbindungs- führer), Ford-Werke GmbH, Compleo Charging
mechanismus ermöglicht, der Teil des Ladesystems
Solutions GmbH
ist. Im Detail sind drei Aufgabenstellungen zuPROJEKTE 7
ALigN
Ausbau von Ladeinfrastruktur durch gezielte Netzunterstützung
Kurzbeschreibung Ladeinfrastruktur um 950 Ladepunkte erreicht, die
Das Forschungsprojekt ALigN schafft die Infra der Zielgruppe der Flottenbetreiber und Kurier-
struktur für rund 950 neue Ladepunkte in Aachen. Express-Paket-Dienste den Umstieg zur Elektro-
Hauptzielgruppe sind Flottenbetreiber, aber auch mobilität erleichtern sollen. Dabei stehen drei For-
andere Unternehmen wie Handwerksbetriebe, schungsschwerpunkte im Vordergrund. Zum einen
Taxen, Pflege- und Paketdienste, die täglich eine Ladeinfrastrukturlösungen für Unternehmen. Der
hohe Zahl von Fahrten im Innenstadtbereich leis- Auf- und Ausbau der Ladeinfrastruktur erfolgt des-
ten. Diese können über ein intelligentes Flotten halb mit Hinblick auf ihre intensive Nutzung, in
management die Elektrofahrzeuge im Pool Verbindung mit einem intelligenten Flottenma-
gemeinsam nutzen und die Disposition ihrer Fahr- nagement, um den Anforderungen gewerblicher
zeuge optimieren. Dabei ist die gemeinsame, inten- und kommunaler Zielgruppen gerecht zu werden.
sive Nutzung der Ladeinfrastruktur für verschie- Zum anderen sollen Netzhemmnisse abgebaut
dene Anwendungszwecke von großer Bedeutung. werden. Um lokal den erhöhten Leistungsbedarf
Nicht nur die Dienstfahrzeuge, sondern auch pri- bereitstellen zu können, entwickelt und realisiert
vate E-Autos von Beschäftigten und Nachbarn im ALigN ein intelligentes Netz- und Lademanage-
Umfeld der Unternehmen können dieselben Lade- ment in Kombination mit einer intelligenten
säulen nutzen. Gleichzeitig spielt der nachhaltige Ladeinfrastruktur. Hierfür kommen Transforma-
Abbau von Netzhemmnissen eine zentrale Rolle, tor- und Speichertechnologien zum Einsatz, um
der durch ein intelligentes Netz- und Lademanage- Lastspitzen abfangen und Energie verteilen zu kön-
ment sowie durch den Einsatz von Transformato- nen. Dabei steht die Nutzerorientierung im Fokus.
ren und Speichertechnologien gelingen soll. Bedarfsanalysen und Studien sichern die zukunfts-
fähige Ausrichtung des Infrastrukturausbaus ab.
Ausgangslage Es entstehen anforderungsgerechte Ladekonzepte
Untersuchungen in Aachen haben ergeben, dass und Geschäftsmodelle, die mit akteursspezifischen
mehr als die Hälfte der Stickstoffdioxid-Emis- Anforderungen in Übereinstimmung zu bringen
sionen auf Nutzfahrzeuge entfällt. Einen großen sind.
Anteil machen hier die Kurier-Express-Paket-
dienste (KEP-Dienste) und sonstige gewerbliche
wie kommunale Flottenbetreiber aus. Das Einspar-
potenzial in dieser Zielgruppe ist immens. Allein
durch die Elektrifizierung eines Nutzfahrzeuges,
das an 250 Tagen im Jahr jeweils rund 50 Kilo-
meter fährt, können pro Jahr ca. 10 Kilogramm
Stickstoffdioxid-Emissionen vermieden werden.
Hinzukommt, dass gewerbliche und kommunale
Flottenbetreiber mit planbarem und regelmäßigem
Einsatz kaum Einschränkungen durch Ladezeiten
in Kauf nehmen müssen. Konsortium
Stadt Aachen (Konsortialführer), aixACCT charging
Ziele solutions GmbH, RWTH Aachen, smartlab Innova-
Das Projekt ALigN zielt auf eine kurz- bis mittel- tionsgesellschaft mbH, Stadtwerke Aachen AG,
fristige Verbesserung der Luftqualität im Stadt-
umlaut energy GmbH
gebiet Aachen. Dies wird durch einen Ausbau der8 P R OJ E K T E
AMELIE
Abrechnungssysteme und -methoden für elektrisch betriebene Lkw sowie deren
interoperable Infrastrukturen im europäischen Kontext
Kurzbeschreibung gen lassen sich zwei Teilziele benennen: Zum einen
Wie lässt sich das Konzept eines elektrisch betrie- setzt sich das Forschungsteam mit den rechtlichen
benen Straßengüterverkehrs in Europa erfolgreich Rahmenbedingungen auseinander und testet pro-
einführen? Diese Frage untersucht das Projekt totypisch ein Abrechnungssystem, das grenzüber-
AMELIE und schafft einen technischen, logisti- schreitend funktioniert. Zum anderen untersucht
schen und juristischen Rahmen, um eine Oberlei- das Projektteam mögliche technisch-regulative
tungsinfrastruktur für elektrisch betriebene Lkw Herausforderungen. Von entscheidender Bedeu-
in das bestehende Verkehrsnetz einzugliedern. Es tung sind hier zum Beispiel denkbare Betreiber-
wird genau betrachtet, welche Akteure in diesen und Finanzierungsmodelle für fahrstrecken- oder
Prozess eingebunden werden müssen und in wel- energiemengenbezogene Abrechnungssysteme
cher Weise technische und rechtliche Faktoren zu und Ansätze für den grenzüberschreitenden Ein-
koordinieren sind. Dabei ist ein geeignetes Abrech- satz und die Herstellung von Interoperabilität.
nungssystem ein zentrales Thema, aber auch die
Entwicklung eines europäischen Rechtsrahmens Aus den Untersuchungen sollen Handlungsemp-
und die Interoperabilität der unterschiedlichen fehlungen für die Gestaltung der politischen, ver-
Systeme spielen eine wichtige Rolle. kehrlichen, energiewirtschaftlichen sowie techni-
schen Rahmenbedingungen in Deutschland und
Ausgangslage in wesentlichen europäischen Leitmärkten hervor-
Mehr als 70 Prozent des Güterverkehrs werden in gehen. Das von AMELIE entwickelte Abrechnungs-
Deutschland mit Glieder- und Sattelzügen oder system wird mit drei Oberleitungs-Hybrid-Lkw
schweren Spezial-Lkw über die Straße abgewi- (OH-Lkw) erprobt. Hierfür kommen die mit einem
ckelt. Eine Elektrifizierung des Straßengüterver- Energieerfassungssystem ausgerüsteten OH-Lkw
kehrs ausschließlich über fahrzeugseitige Ener- im Jahr 2020 auf verschiedenen Versuchsstrecken
giespeicher ist aufgrund des hohen Gewichts der zum Einsatz.
Lkw aktuell nicht darstellbar. Forschungsprojekte
fokussierten sich deshalb in den letzten zehn Jah-
ren auf die Entwicklung eines technologischen
Gesamtkonzepts, das Oberleitungen, Stromabneh-
mer und Lkw mit elektrifizierten Antriebssträngen
umfasst. Erste Systeme befinden sich bereits in
der Erprobung und wurden hinsichtlich der öko-
logisch-ökonomischen Vorteile und ihrer techni-
schen Integrationsfähigkeit in den Straßenverkehr
sehr positiv bewertet. Im nächsten Schritt geht es
nun darum, die für den europäischen Markteintritt
nötigen Grundlagen zu schaffen.
Ziele
Das Gesamtziel von AMELIE besteht darin, mögli- Konsortium
che Barrieren zu identifizieren und zu überwinden, Siemens Mobility GmbH (Kosortialführer),
die der Elektrifizierung schwerer Nutzfahrzeuge IKEM – Institut für Klimaschutz, Energie und
durch eine externe elektrische Energieversorgung
Mobilität – Recht, Ökonomie und Politik e. V.
entgegenstehen könnten. Durch Voruntersuchun-PROJEKTE 9
BDL
Bidirektionales Lademanagement
Kurzbeschreibung gase kosteneffizient und nachhaltig reduziert und
Die intelligent gesteuerte Integration von E-Fahr- damit die Energiewende weiter vorangetrieben
zeugen in das Stromnetz ist für das Gelingen werden.
der Energiewende von zentraler Bedeutung. Das
Forschungsprojekt BDL – Bidirektionales Lade Die im Projekt entwickelten Lösungen sollen als
management – nähert sich diesem Thema mit erste technologische, nutzeroptimierte und regula-
einem ganzheitlichen Ansatz, der Fahrzeuge, Lade- torische Schritte für eine spätere Industrialisierung
infrastruktur und Stromnetze verknüpft. Schwer- dienen. Im Detail sollen Lademanagementsysteme
punkt ist die Entwicklung und Erprobung von für verschiedene Anwendungsfälle der Rückein-
Systemen für Fahrzeuge und Ladestationen, mit speisung entstehen, die sich an zwei Zielsetzungen
denen zum Laden angesteckte E-Fahrzeuge nicht orientieren: BDL möchte zum einen Kaufhemm-
nur Energie aufnehmen und speichern, sondern nisse auf Verbraucherseite abbauen. Hier geht es
auch wieder abgeben können. Die Steuerung der sowohl um geringere Bereitstellungskosten als
Ladevorgänge erfolgt über entsprechende Hard- auch um eine signifikante Reduzierung der Kosten
und Software. Auch rechtliche und regulatorische auf Gesamtsystemebene inklusive der dazugehö-
Rahmenbedingungen für einen späteren regulären rigen Ladeinfrastruktur und Energiesektorver-
Betrieb finden Berücksichtigung. netzung. Zum anderen sollen die Lademanage-
mentsysteme in das Energieversorgungssystem
Ausgangslage eingebunden werden. Neben der optimalen tech-
Elektromobilität kann einen wesentlichen Beitrag nischen und kommunikativen Einbindung ist auch
zur effizienten Nutzung grüner Energien sowie zu eine zukunftsfähige Prozess- und Wertschöpfungs-
mehr Versorgungssicherheit leisten. Dafür müssen kette zu entwickeln, die wirtschaftlichen und regu-
Elektroautos als temporäre Speicher in das Strom- latorischen Rahmenbedingungen Rechnung trägt.
netz eingebunden werden, anstatt während Park-
und Ladezeiten nur herumzustehen. So können sie Ab Frühling 2021werden in einer Pilotphase 50
beispielsweise bei einem Stromüberschuss Energie Privat- und Flottenkunden mit rückspeisefähigen
zwischenspeichern und später wieder ins Strom- BMW i3, passender Ladehardware und dazugehö-
netz abgeben. Angebot und Nachfrage im Bereich rigen digitalen Services ausgestattet, um den Kun-
des Ökostroms lassen sich so aufeinander abstim- dennutzen und die Benutzerfreundlichkeit der bis
men, plötzliche Engpässe können ohne zusätzli- dahin entwickelten Lösungen unter Realbedingun-
chen Einsatz fossiler Energien überbrückt werden. gen zu testen.
Das Potenzial von Windkraft- und Solaranlagen
kann so optimal genutzt werden.
Ziele
Das Ziel des interdisziplinär aufgestellten Projekts Konsortium
besteht darin, regenerativ erzeugte Energie mög- BMW AG (Konsortialführer), Bayernwerk Netz
lichst umfassend zu nutzen und gleichzeitig die GmbH, FfE Forschungsstelle für Energiewirtschaft
Versorgungssicherheit zu steigern. Durch die intel- e. V., Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft
ligente Speicherung und Verteilung der Energie mbH, Karlsruher Institut für Technologie,
kann z. B. das Stromnetz stabilisiert und die Nut- KEO GmbH, KOSTAL Industrie Elektrik GmbH,
zung von Strom aus nachhaltiger Erzeugung maxi-
TenneT TSO GmbH, Universität Passau
miert werden. Auf diese Weise können Treibhaus-10 P R OJ E K T E
BSR-LI-Flx
Beschaffung, Entwicklung und Umsetzung der Einbindung von Ladeinfrastruktur als
flexible Last in das Stromversorgungssystem
Kurzbeschreibung Die Arbeitsziele des Vorhabens liegen sowohl in der
Die Berliner Stadtreinigung (BSR) verfügt über angewandten Forschung als auch in der Herstel-
eine Fahrzeugflotte von rund 1.700 Fahrzeugen lung funktionsfähiger und übertragbarer Lösun-
und plant, den Anteil an E-Fahrzeugen deutlich zu gen. Dies umfasst die Beschaffung der Ladeinfra-
erhöhen. Das Projekt BSR-Li-Flx stattet deshalb struktur, die Identifikation der Anforderungen
fünf Liegenschaften der BSR mit intelligenter, ver- an eine Netz- und Systemintegration inklusive
netzbarer Ladeinfrastruktur für E-Mobilität aus. Vermarktungsoptionen, das netzdienliche Last-
Darüber hinaus wird eine übertragbare Lösung für management sowie die Einbindung der Ladeinfra-
die Einbindung der E-Fahrzeuge als flexible Last in struktur als flexible Last.
den Strommarkt erarbeitet. Zielsetzung ist die Ent-
lastung des Stromnetzes, wenn der Anteil von vola- Zum Ende der Projektlaufzeit von 22 Monaten ist
tiler Energie aus Wind und Sonne im Strommix mit einer übertragbaren Lösung die BSR-eigene
steigt. Die Forschungsarbeit berücksichtigt sowohl E-Mobilität als flexible Last in den Strommarkt auf
netzdienliche Aspekte wie das Lademanagement fünf Liegenschaften der Stadtreinigung integriert
als auch die Implementierung geeigneter Software und energiewirtschaftlich optimiert. Über eine
für Vernetzung, Steuerung, Datenaustausch und automatisierte Schnittstelle zum Stromversorger
Controlling. wird für mögliche Ladeslots am Strommarkt der
kostengünstigste Zeitpunkt ermittelt. Grundlage
Ausgangslage ist eine Software des Projektpartners ÖKOTEC. Zu
Die Berliner Stadtreinigung will als kommunales Beginn erfolgt die Optimierung jeweils am Vor-
Unternehmen zum einen die rasche Einführung tag. Mit steigender Fahrzeugzahl und Strommenge
von Elektrofahrzeugen in der eigenen Fahrzeug- sollen die Ladezeiträume und Strompreise auch
flotte forcieren. Zum anderen soll für die Liegen- am gleichen Tag in 15-Minuten-Intervallen in Ein-
schaften ein zukunftsweisendes Konzept entste- klang gebracht werden. Die Projektergebnisse und
hen, das die E-Fahrzeuge als flexible Last in das -erfahrungen sind so dokumentiert und evaluiert,
Stromnetz einbinden kann. Die am Markt verfüg- dass die Lösung auf andere Liegenschaften und
baren Systeme fokussieren in dieser Hinsicht über- Anwender, gerade im kommunalen Kontext, über-
wiegend auf Fragen des Spitzenlastmanagements tragen und entsprechend erweitert werden kann.
zur Senkung individueller Netznutzungsentgelte,
nicht jedoch auf die Auswirkungen im umgeben-
den Stromnetz.
Ziele
Das Projekt zielt auf eine nachhaltige Reduktion
von global und lokal wirkenden Luftschadstoffen
durch konventionelle Antriebstechnologien. Durch
die Elektrifizierung von Fahrzeugen in einzelnen
Fahrzeuggruppen – im September 2020 waren
bereits rund 150 Fahrzeuge im Fuhrpark der BSR
elektrisch angetrieben – sollen signifikante Stick- Konsortium
oxid-Einsparungen erzielt werden. Die genauen Berliner Stadtreinigungsbetriebe AöR (Konsortial-
Zahlen werden im Projektverlauf dokumentiert.
führer), ÖKOTEC Energiemanagement GmbHPROJEKTE 11
chargeBIG
Neuartige, kosteneffiziente, hochskalierbare und netzdienliche Ladeinfrastruktur mit
100 Ladepunkten in einem Stuttgarter Parkhaus
Kurzbeschreibung Kosten einsparen. Auch der Austausch von defek-
Lademöglichkeiten werden aus Kostengründen ten Teilen oder die halbjährliche Prüfung der Feh-
selten flächendeckend in Parkräume integriert. lerstromschutzschalter müssen nur an einer Stelle
Das Forschungsprojekt chargeBIG entwickelt des- und nicht an jeder einzelnen Ladesäule durchge-
halb eine kosteneffiziente und skalierbare Lade- führt werden.
infrastruktur für Tagesparker und Flottenbetreiber,
deren Fahrzeuge für längere Zeit stehen. Das Lade- So wird eine schlanke Infrastruktur ermöglicht.
konzept arbeitet mit einer zentralen Steuereinheit, An den Parkplätzen selbst sind nur Ladekabel not-
die alle Ladepunkte an den jeweiligen Parkplätzen wendig. Diese lassen sich kostengünstig installieren
mit Strom versorgt und steuert. Die verfügbare und auch der Wartungsaufwand am Ladepunkt ist
elektrische Leistung wird durch ein individuel- deutlich reduziert.
les Lastmanagement intelligent auf alle ladenden
Fahrzeuge verteilt. chargeBIG reagiert flexibel auf Außerdem kann die Ladestrategie flexibel nach
andere Verbraucher im Netz und nutzt die Elektro- Kundenwunsch definiert werden. Entweder wird
fahrzeuge dabei als regelbare Last. Die Lösung für die Ladeleistung gleichmäßig verteilt oder einzelne
20 bis über 100 Parkplätze ermöglicht eine opti- Ladepunkte werden priorisiert. In der Regel liegt
male Nutzung des verfügbaren Stromnetzes. die Ladeleistung zwischen 2,3 und 7,2 kW. Einzelne
Ladepunkte mit bis zu 22kW können ebenfalls in
Ausgangslage das System integriert werden.
Parkplätze mit Ladeinfrastruktur auszustatten
ist mit konventionellen Technologien teuer und Netzdienliches Energiemanagement wird über ein
wartungsintensiv. Betreiber von Parkhäusern ent- dynamisches, phasenindividuelles Lastmanage-
scheiden sich deshalb gegen die vollständige Elek- ment sichergestellt. Die verfügbare Ladeleistung
trifizierung und statten nur wenige Parkplätze mit wird durch die zentrale Steuereinheit auf die par-
Lademöglichkeiten für Elektroautos aus. Dieses kenden Fahrzeuge verteilt. So werden Schieflasten
Vorgehen maximiert nicht die Elektrifizierung und im Stromnetz vermieden.
birgt den Nachteil, dass bereits geladene Fahrzeuge
für noch ungeladene Fahrzeuge die Möglichkeit
des Ladens versperren. Hinzukommt, dass konven-
tionelle Ladesysteme meist von einem problemlos
verfügbaren Stromnetz ausgehen und somit kei-
nerlei Möglichkeiten bieten, dezentrale Ressourcen
flexibel einzubinden.
Ziele
Während der Projektlaufzeit entstehen in einem
Parkhaus der MAHLE-Gruppe in Stuttgart 100
Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge. Ein
Hauptaugenmerk des Projekts liegt auf der Reduk- Konsortium
tion der Gesamtkosten ähnlicher Elektrifizierungs- MAHLE International GmbH (Konsortialführer),
maßnahmen. Durch die Zentralisierung spezieller eliso GmbH, Fraunhofer-Institut für Techno- und
Komponenten für Sicherheit und Steuerung des
Wirtschaftsmathematik ITWM
Ladesystems in einer Einheit lassen sich erhebliche12 P R OJ E K T E
Cities in Charge
Kurzbeschreibung Hannover (204), Hamburg (198), Leipzig (140),
In ganz Deutschland leiden Städte an erhöhter Dresden (122) und München (104).
Luftverschmutzung. In zahlreichen Ballungszen-
tren entstehen deshalb im Rahmen des Projekts Verschiedene Forschungsschwerpunkte sichern
Cities in Charge – auf Liegenschaften der Deut- den Erfolg des umfassenden Infrastrukturausbaus
schen Telekom, im städtischen Raum und an Pend- ab. Die Projektpartner evaluieren die Installation
lerstrecken – öffentlich zugängliche Ladeinfra- und den Betrieb verschiedener Hardwaremodelle
struktur und Ladepunkte für Mitarbeiterfahrzeuge. und ermitteln die Reduktion von Stickoxidemis-
Ziel ist eine Steigerung der Elektromobilität im sionen durch Elektromobilität. Darüber hinaus
Individualverkehr. Um zukunftsweisende Szena- untersucht Cities in Charge die Auswirkungen
rien entwickeln und die damit verbundenen kom- der steigenden Anzahl von Ladevorgängen auf
plexen Fragestellungen beantworten zu können, die Stromverteilungsnetze, entwickelt intelligente
untersucht das Forschungsteam langfristig, welche Ladestrategien und analysiert die Integration von
Anforderungen Nutzer an Ladesäulen haben und Energiespeichern zur Entlastung der Stromnetze.
wie eine reibungslose, großflächige Integration in Eine ergänzende empirische Untersuchung prüft
bestehende Netze möglich ist. zudem, wie die Nutzerakzeptanz bei den einzelnen
Ladeservice-Angeboten ausfällt. Weiterhin werden
Ausgangslage neue Geschäftsmodelle für den Betrieb von Lade-
Viele deutsche Großstädte überschreiten regelmä- infrastruktur untersucht und deren Standortpla-
ßig die gesetzlichen Stickoxid-Grenzwerte. Haupt- nung über eine Bedarfsermittlung auf kleinräumi-
ursache ist das starke Verkehrsaufkommen mit ger Ebene verbessert.
überwiegend konventionell betriebenen Fahrzeu-
gen. Um die Belastung in diesen Ballungszentren
zu reduzieren, ist der Ausbau von Ladeinfrastruk-
tur für batteriebetriebene Fahrzeuge essenziell. Nur
so kann der Anteil an Elektrofahrzeugen gesteigert
und der Elektromobilität in Deutschland zum
Durchbruch verholfen werden.
Ziele
Das Konsortium will durch den Aufbau von
Ladeinfrastruktur dem batterieelektrischen
Antrieb in Deutschland zum Durchbruch ver-
helfen und die Luft- und Lebensqualität in der
Bundesrepublik steigern. Insgesamt sollen im
Projektzeitraum 1.184 Ladepunkte entstehen.
In Verbindung mit Cities in Charge werden 770
öffentlich zugängliche Ladepunkte errichtet, Konsortium
darunter 194 Schnellladepunkte und 576 Nor- Comfortcharge GmbH (Konsortialführer),
malladepunkte. Des Weiteren entstehen 414 Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik
Ladepunkte für Mitarbeiter an Telekom-Stand- und Angewandte Materialforschung IFAM,
orten. Schwerpunktmäßig erfolgt der Infra-
Landeshauptstadt Dresden, RWTH Aachen
strukturausbau im Rheinland (278 Ladepunkte),PROJEKTE 13
CLEVER-Electric-City
Charging Low Emission Vehicles in Rüsselsheim
Kurzbeschreibung Batteriespeichern, um grünen Strom aus regenera-
Die Stadt Rüsselsheim am Main will die Elektro- tiven Erzeugungsanlagen bestmöglich nutzen und
mobilität aktiv in ihr Stadtgebiet integrieren. Das den lokal erforderlichen Netzausbau begrenzen zu
Konsortium CLEVER-Electric-City übernimmt können. Dafür wird ein aktives Lastmanagement
hierfür den großflächigen Aufbau von Ladeinfra entwickelt, das die Teilnahme am Regelenergie-
struktur in öffentlichen, halböffentlichen und markt und eine kosteneffektive Bereitstellung von
privaten Bereichen. Nahezu 1.300 Ladepunkte Strom aus erneuerbarer Energie ermöglicht. Darü-
entstehen auf dem Firmengelände von Opel, in ber hinaus bewertet eine Kosten-Nutzen-Analyse
Wohngebieten, an kommunalen und gewerblichen die Wirtschaftlichkeit von Pufferspeichern im Ver-
Standorten sowie auf Parkflächen innerhalb der gleich zu entsprechenden Netzausbaumaßnahmen.
Stadt. Die Versorgung der Ladesäulen erfolgt aus-
schließlich mit regenerativ erzeugtem Strom. Im Im Stadtgebiet Rüsselsheim entstehen insgesamt
Zuge der Planung werden die zusätzlichen Netz- fast 1300 neue Ladepunkte für Elektrofahrzeuge,
anforderungen analysiert und soweit möglich wovon weit über die Hälfte öffentlich zugänglich
durch Batteriespeichersysteme und Netzausbauten sein wird.
erfüllt. Die Netzüberwachung erfolgt über Hard-
und Softwareprodukte. Opel-Mitarbeitern stehen auf dem Firmengelände
400 Ladepunkte zur Verfügung. Zusätzlich sind auf
Ausgangslage dem Werksgelände und für die Siedlungsbereiche
Die Energiewende und die zunehmend in den in der direkten Umgebung etwa 600 öffentliche
Fokus rückende Mobilitätswende stellen deutsche Ladepunkte geplant.
Kommunen wie die Autostadt Rüsselsheim vor
erhebliche Herausforderungen. Besonders in Bal- Im innerstädtischen Bereich werden für Anwoh-
lungsräumen wie dem Rhein-Gebiet herrscht auf- ner etwa 280 Ladepunkte bereitgestellt. Der groß-
grund der regelmäßigen Grenzwertüberschreitung flächige Einzelhandel plant zusätzlich den Aufbau
von Luftschadstoffen dringender Handlungsbedarf. von Ladeinfrastruktur.
Bereits im Klimaschutzkonzept der Stadt Rüssels-
heim aus dem Jahr 2017 wurde dezidiert auf das Die Hochschule RheinMain stellt weitere Lade-
Thema Mobilität und Verkehr eingegangen und punkte für die Öffentlichkeit zur Verfügung.
eine Reduktion der Treibhausgase aus dem Verkehr
gefordert. Der Green City Masterplan Rüsselsheim
am Main nimmt nun den Ausbau der Ladeinfra-
struktur für Elektrofahrzeuge besonders in den
Blick, um den Umstieg zur Elektromobilität zu
unterstützen.
Ziele
Ziel des Gesamtvorhabens ist ein wissenschaft- Konsortium
lich begleiteter, bedarfsgerechter Aufbau einer Stadt Rüsselsheim (Konsortialführer),
zukunftsfähigen Ladeinfrastruktur für den Ver- B2M Software GmbH, gewobau Gesellschaft
kehrssektor in Rüsselsheim am Main. Dies umfasst für Wohnen und Bauen Rüsselsheim mbH,
im Detail den umfangreichen Auf- und Ausbau von
Hochschule RheinMain, Opel Automobile GmbH
Ladeinfrastruktur in Kombination mit stationären14 P R OJ E K T E
CoolEV
Elektroautos auf langen Strecken schneller laden: Kühlsystem zur Optimierung der
Energieeffizienz, Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit von Schnellladevorgängen
und Antrieben in Elektrofahrzeugen
Kurzbeschreibung teme zu ermöglichen. Dabei soll ein Teil der erfor-
Wer ein Elektroauto kauft, möchte sicher sein, derlichen Kühlleistung über eine spezielle Thermo-
dass er beim Laden auf langen Strecken möglichst schnittstelle vom Fahrzeug zur Ladesäule verlagert
wenig Zeit verliert. Die Schnellladefähigkeit stellt werden, denn dort lassen sich leistungsstärkere
deshalb ein zentrales Element auf dem Weg zur Kühleinheiten deutlich leichter integrieren. Eine
Langstreckentauglichkeit und somit zur Kunden- große Herausforderung sind hier die unterschied-
akzeptanz von Elektrofahrzeugen dar. Das Projekt lichen Anforderungen von Batterie, E-Antrieb und
CoolEV leistet hier durch die Entwicklung eines Leistungselektronik bezüglich Durchflussmenge
innovativen Kühlsystems für Ultraschnellladepro- und Temperaturniveau des Kühlmediums. Die ein-
zesse einen wesentlichen Beitrag. Der Fokus liegt zelnen Komponenten müssen entsprechend ihrem
auf der Entwicklung eines ganzheitlichen Systems, individuellen Bedarf gekühlt werden.
das eine system- und fahrzeugseitige Kühlung vor-
sieht und gleichzeitig eine Verwertung der beim Dies soll über zwei Ansatzpunkte gelingen: Zum
Schnellladen entstandenen Abwärme ermöglicht. wird ein gesamthaftes Fahrzeugkühlungskonzept
Hierdurch soll ein nutzergerechtes Schnellladen entwickelt, das Batterie, E-Antrieb und Leistungs-
von bis zu 400 kW Gleichstrom möglich und die elektronik über einen gemeinsamen Kreislauf mit
Gesamtenergiebilanz von Elektrofahrzeugen deut- einem nichtleitenden Kühlmittel direkt kühlt.
lich gesteigert werden. Zum anderen möchten die Projektbeteiligten die
Gesamtenergiebilanz verbessern, indem sie die
Ausgangslage beim Schnellladen entstehende Abwärme nutzen.
Die Marktforderung nach Elektrofahrzeugen mit Innerhalb der Projektlaufzeit entsteht ein Demons-
mehr Reichweite und kürzeren Ladezeiten wird in tratorfahrzeug mit optimierter Kühlung der Bat-
naher Zukunft zunehmend durch schnellladefähi- terie und der elektrischen Antriebskomponenten.
ge Langstreckenfahrzeuge und die entsprechende Außerdem wird über eine prototypische Ladeinfra-
Ladeinfrastruktur erfüllt. struktur simuliert, wie sich die beim Schnellladen
entstandene Verlustwärme nutzen lässt.
Ein Schnellladen mit bis zu 400 kW Gleichstrom ist
mit neuen Batteriekonzepten möglich, allerdings
liegen die Ladeverluste bei bis zu 40 kW. Um die
dadurch entstehende Verlustwärme aus dem Fahr-
zeug abzuführen, ist ein Kühlsystem erforderlich,
das für eine wirtschaftliche Serienanwendung nach
aktuellem Stand zu groß, zu schwer und zu teuer
ist. Um die Ladezeiten weiter zu reduzieren bzw.
bei größeren Batterien die Ladezeiten zumindest
auf dem heutigen Niveau halten zu können, sind
weitere Forschungen notwendig. Konsortium
Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG (Konsortialführer),
Ziele Hochschule Esslingen, HYDAC COOLING GmbH,
Das Forschungsprojekt CoolEV verfolgt das Ziel, ein Universität Stuttgart, Zentrum für Sonnenenergie-
nutzergerechtes Ultraschnellladen mit bis zu 400
und Wasserstoff-Forschung (ZSW)
kW durch effiziente und wirtschaftliche Kühlsys-PROJEKTE 15
Daten Tanken
Datenbasierte Geschäftsmodelle für Ladeinfrastruktur
Kurzbeschreibung der Verdichtung von Ladeinfrastruktur an städti-
Der Forschungsverbund Daten Tanken errichtet in schen Mobilitätspunkten dem Tankstellenprinzip.
der Stadt Dresden eine leistungsfähige und netz- Auf technischer Ebene kann die Ladeinfrastruktur
verträgliche Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. an den Mobilitätspunkten um Batteriespeicher
Der Ausbau der Schnell- und Normalladeinfrastruk- erweitert werden, was einen kostenintensiven
tur im öffentlichen Raum setzt dabei auf multimo- Netzausbau vermeidet.
dale Mobilitätspunkte, die bestehende Angebote
vernetzen und so den Umstieg zwischen Pkw, Rad Die Vernetzung der Ladeinfrastruktur erfolgt durch
und ÖPNV erleichtern. Neben der Einrichtung von ein so genanntes Smart Meter Gateway, um inno-
Ladestationen im öffentlichen Straßenraum wird vative Geschäftsmodelle zu ermöglichen. Ladevor-
in Dresden eine umweltfreundliche Citylogistik gänge lassen sich in Echtzeit messen und steuern,
mit E-Fahrzeugen etabliert. Der Betrieb der öffent- Fahrzeugdaten können übertragen werden. So kön-
lichen und nichtöffentlichen Ladeinfrastruktur soll nen innovative Geschäftsideen beispielsweise zur
durch die Konzeption und Evaluierung datenba- vorausschauenden Wartung der Fahrzeuge, zum
sierter Services wirtschaftlich gestaltet werden. optimierten Routen- und Lademanagement oder
zur Stabilisierung des Stromnetzes entwickelt und
Ausgangslage analysiert werden.
Im Rahmen des Sofortprogramms Saubere Luft
wurde der Green City Plan Dresdens mit den The- Neben der Einrichtung von Ladestationen im
menfeldern Digitalisierung der Verkehrssysteme öffentlichen Raum werden in Dresden die Rah-
und deren Vernetzung mit dem ÖPNV, die urbane menbedingungen für eine umweltfreundliche
Logistik sowie die Elektrifizierung des Verkehrs er- Logistik mit E-Fahrzeugen geschaffen.
arbeitet. Das Projekt Daten Tanken fokussiert drei
wichtige Maßnahmen: die Schaffung und Ausstat- Auch die Wirtschaftlichkeit der Lösungen spielt
tung von Mobilitätspunkten, den Aufbau von La- eine zentrale Rolle. Derzeit arbeiten die meisten
deinfrastruktur und das notwendige Lastmanage- Ladesäulen mangels ausreichender Nachfrage
ment. Zur Vernetzung mit bestehenden Angeboten nicht kostendeckend. Hier soll die Datenverwer-
im öffentlichen Raum setzt das Projekt auf das tung als zusätzliche Dienstleistung helfen. Das
städtische Konzept der multimodalen Mobilitäts- Geschäftsmodell dahinter soll auf dem Tausch von
punkte auf. Daten gegen Strom basieren. Einerseits können auf
Grundlage der Daten zusätzliche Umsätze über die
Ziele Vermarktung innovativer Services generiert wer-
In Dresden soll eine leistungsfähige und gleichzei- den, andererseits lässt das Angebot des günstigen
tig netzverträgliche Ladeinfrastruktur für Elektro- Stroms die Nachfrage steigen.
fahrzeuge entstehen: mit 186 Ladepunkten im
öffentlichen Bereich und 110 Ladepunkten im teil-
öffentlichen Bereich. Konsortium
Landeshauptstadt Dresden (Konsortialführer),
Im Rahmen des Projekts stehen vier Teilziele im DREWAG NETZ GmbH, Fraunhofer-Institut für
Vordergrund. Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI,
Mobilitätswerk GmbH, Mobility Center GmbH,
Um ein möglichst zukunftsweisendes Mobilitäts-
Software AG, Technische Universität Dresden
konzept auszubauen, folgen die Projektpartner beiSie können auch lesen
