Erneuerbar mobil Marktfähige Lösungen für eine klimafreundliche Elektromobilität - Erneuerbar
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Erneuerbar mobil
Marktfähige Lösungen für eine
klimafreundliche Elektromobilität
Erneuerbar
1
mobil
IMPRESSUM
Herausgeber: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB)
Referat Öffentlichkeitsarbeit • 11055 Berlin
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Abbildungen: Titel Triad Berlin/shutterstock, Seite 4 VDI/VDE-IT, Seite 5 Triad Berlin,
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Seite 15 Triad Berlin/shutterstock, Seite 17 Triad Berlin/istockPhoto, Seite 19 Triad Berlin/shutterstock,
Seite 20 Siemens AG, Seite 22 - 25 Vattenfall Europe AG, Seite 26 + 27 BMW AG, Seite 28 Alpha Ventus,
Seite 29 Ulf Büschleb, Seite 32 + 33 Ulf Büschleb, Seite 34 + 35 Siemens AG, Seite 36-37 Daimler AG,
Seite 38 + 39 RUF Automobile GmbH, Seite 40 + 41 Brabus GmbH, Seite 42 - 43 Volkswagen AG,
Seite 46 Daimler AG, Seite 48 + 49 Volkswagen AG, Seite 50 + 51 Daimler AG, Seite 52 + 53 Siemens AG,
Seite 54 + 55 Gottwald Port Technology GmbH, Seite 56 MAN Truck & Bus AG, Seite 58 BMUB,
Seite 59 üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe, Seite 60 Triad Berlin/shutterstock, Seite 63 VDI/VDE,
Seite 65 VDI/VDE-IT, Seite 67 ESMT GmbH, Seite 68 shutterstock, Seite 71 Umicore AG, Seite 73 Chemetall GmbH
Stand: April 2012
1. Auflage: 6.000 Exemplare
INHALT
Elektromobilität auf einen Blick
Warum setzen wir auf Elektromobilität? ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 04
Was ist Elektromobilität im Sinne der Bundesregierung? ����������������������������������������������������������������������������������������� 06
Wer ist wer und wer macht was? ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 08
Zielstellungen des Bundesumweltministeriums
Ein Zukunftsmotor für Deutschland ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 10
Sauber ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 12
Schonend ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 14
Sparsam ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 16
Praktisch ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 18
Förderschwerpunkte und Projekte
1 – Feldversuche Elektromobilität im PKW-Verkehr ������������������������������������������������������������������������������������������������� 20
Mini E Berlin: Der Mini unter Strom ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 22
Mini E Berlin V2�0: Der Mini lädt intelligent ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 24
BMW ActiveE: Testlauf für die Serienproduktion ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 26
Gesteuertes Laden V2�0: Windenergie für den Tank �������������������������������������������������������������������������������������������������� 28
Kabelloses Laden von Elektrofahrzeugen: Komfortable Netzanbindung für mehr Ladeflexibilität ��������������������� 30
JustPark: Optimale Rahmenbedingungen für das induktive Laden ������������������������������������������������������������������������� 32
4S: Ein intelligentes Management für Fahrzeug und Infrastruktur ������������������������������������������������������������������������� 34
REX: Mehr Reichweite bei hoher Effizienz ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 36
Emotion ohne Emission: Elektrische Höchstleistung �������������������������������������������������������������������������������������������������� 38
E-Ramo: Das elektrische Rad ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 40
LDE-M: Der Elektromotor wird noch effizienter und kompakter ������������������������������������������������������������������������������ 42
TwinDrive: Die Vorteile zweier Antriebe vereinen ������������������������������������������������������������������������������������������������������� 44
2 – Feldversuche Elektromobilität im Wirtschaftsverkehr ������������������������������������������������������������������������������������ 46
EMIL: Die Post kommt emissionsfrei ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 48
EMKEP: Lieferverkehr rein elektrisch ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 50
ENUBA: Lösungen für einen sauberen Lastverkehr ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 52
B-AGV: Containerumschlag ohne Abgase ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 54
3 – Hybridbusse für einen umweltfreundlichen ÖPNV �������������������������������������������������������������������������������������������� 56
4 – Wissenschaftliche Begleitforschung �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 60
OPTUM: Zur Interaktion von Elektrofahrzeugen mit dem Strommarkt ������������������������������������������������������������������ 62
UMBReLA: Die Umwelteffekte von der Wiege bis zur Bahre ������������������������������������������������������������������������������������� 64
MMEM: Elektromobilität effizient unterstützen ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 66
5 – Batterierecycling ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 68
LithoRec: Hydrometallurgische Aufbereitung von Rohstoffen ���������������������������������������������������������������������������������� 70
LiBri: Aus alt mach neu durch Pyrolyse ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 72
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Elektromobilität auf einen Blick
Warum setzen wir auf Elektromobilität?
Um gravierende Folgen des Klimawandels zu verhin- 221 g CO2 pro gefahrenem Kilometer im Jahr 2005
dern, muss die Erderwärmung auf 2 °C gegenüber auf höchstens 43 g CO2 pro km im Jahr 2050 sinken
dem vorindustriellen Niveau begrenzt werden� Dem (siehe Bild 1b)�
Weltklimarat nach ist zum Erreichen des 2-Grad-Ziels
eine Reduktion der Treibhausgasemissionen um Wie kann man diese Ziele erreichen? Sicher sind in
bis zu 85 Prozent, mindestens aber um 50 Prozent den nächsten Jahren weitere Anstrengungen bei der
gegenüber dem Niveau des Jahres 2000 notwendig� Effizienzverbesserung konventioneller Antriebe oder
der Einsatz von Biokraftstoffen unverzichtbar� Zum
Was heißt das für Deutschland? Unter Zugrunde- Erreichen der Ziele für 2050 ist dies jedoch nicht
legung der Gleichheitsprämisse, also der Annahme ausreichend� Die Berechnungen zeigen, dass nur
einer weltweit gleichen Emission pro Kopf über alle wenn über zwei Drittel der Fahrleistung emissionsfrei
Länder hinweg, ist selbst in einem konservativen – und das heißt vor allem durch rein elektrische
Szenario eine Reduzierung der Treibhausgase um und Plug-In-Fahrzeuge – sind, dem 2-Grad-Ziel
über 80 Prozent bezogen auf das Jahr 2005 notwen- angemessene Emissionsobergrenzen von maximal
dig (siehe Bild 1a)� Dies ist fest verankertes Ziel der 43 g CO2 /km je PKW erreicht werden können� Auch
Bundesregierung� Brennstoffzellenfahrzeuge mit Wasserstoff auf Basis
regenerativer Energien könnten zur Erfüllung der
Das Ausmaß der notwendigen Minderung macht Ziele beitragen, problematisch sind hier aber der
deutlich, dass hier alle CO2 - erzeugenden Sektoren, hohe Primärenergieverbrauch bei der Wasserstoff-
also auch der Verkehr, gleichermaßen beitragen herstellung und der geringe Gesamtwirkungsgrad
müssen� Soll Autofahren also auch im Jahr 2050 (siehe Bild 2)�
noch ähnlich wie heute möglich sein, so müssen
die CO2 -Emissionen von PKW nach Berechnungen
im Auftrag des Bundesumweltministeriums von
Bild 1 a und b: Notwendige Reduzierungen der
CO2 -Emissionen in Deutschland, um die
Erderwärmung bis zum Jahr 2050 auf zwei
Grad zu begrenzen. Den Berechnungen liegen
Modelle zugrunde, die verschiedene Faktoren
wie Bevölkerungswachstum oder Veränderun-
gen im Fahrzeugbestand berücksichtigen.
Bild 1a zeigt die notwendige Reduzierung bei
den CO2 -Emissionen pro Kopf der Bevölkerung,
Bild 1b zeigt die notwendige Verringerung in
Bezug auf den CO2 -Ausstoß von PKW.
4
Warum setzen wir auf Elektromobilität?
Bild2: Der Wirkungsgrad zeigt an, welcher
Anteil der zugeführten Primärenergie in
19 % Bewegung umgesetzt wird. Er beträgt zum
22 %
92 % Beispiel beim Benzinmotor lediglich 22
92 % Prozent. Werden die Verluste bei der Bereit-
stellung des Kraftstoffs mitberücksichtigt, so
lassen sich schließlich lediglich 19 Prozent der
Ausgangsenergie für die eigentliche
Extraktion Distribution Ottomotor Benziner Fahrzeugbewegung nutzen. Ein Elektromotor
ist mit etwa 86 Prozent Wirkungsgrad sehr
effizient. Beim Einsatz von Wasserstoff zur
Strombereitstellung im Fahrzeug wird dieser
Vorteil jedoch durch den vorgelagerten
Elektrolyseprozess, die Kompression,
48 % 86 % 26 % Distribution und Wiederverstromung des
91 %
70 % Wasserstoffs erheblich geschmälert. Daher
E-Motor kommen Brennstoffzellenfahrzeuge nur auf
einen Gesamtwirkungsgrad von 26 Prozent.
Beim Elektroauto hingegen entstehen in der
Brennstoff- Energievorkette nur geringe Verluste, sodass
Elektrolyse Distribution Brennstoffzelle zellen-Pkw 70 Prozent der Primärenergie in Bewegungs-
energie überführt werden können.
89 % 86 % 70 %
92 %
Ladung und
Distribution Batterie E-Motor Elektroauto
Berechnungsbasis für Primärenergie ist Erdöl bzw. Regenerativstrom
5
Elektromobilität auf einen Blick
Was ist Elektromobilität
im Sinne der Bundesregierung?
Erklärtes Ziel der Bundesregierung ist es, bis 2020 Extender aus (REEV = „Range Extended Electric
eine Million und bis 2030 sechs Millionen Elektro- Vehicle“), der ihre Reichweite verlängert� Der Range
fahrzeuge auf Deutschlands Straßen zu bringen� Extender ist ein kleiner Verbrennungsmotor mit
Doch was genau sind Elektrofahrzeuge im Sinne Generator, der nur dann anspringt, wenn der
dieser Zielsetzung? Batteriestrom zur Neige geht� Er liefert zusätzlichen
Strom für die Batterie, treibt das Fahrzeug jedoch
BEV: Reine Elektrofahrzeuge sind ausschließlich nicht direkt an� Letzteres stellt den wesentlichen
mit einem Elektromotor ausgestattet und erhalten Unterschied zum elektrischen Hybridantrieb dar�
ihre Energie aus einer Batterie im Fahrzeug, die
ihrerseits über das Stromnetz aufgeladen wird� PHEV: Ein Hybridfahrzeug vereint elektrisches und
Die Batterie kann zurückgewonnene Bremsenergie konventionelles Antriebs- und Energiesystem (HEV =
speichern (Rekuperation)� Außerdem benötigen „Hybrid Electric Vehicle“)� Das Fahrzeug ist sowohl
reine Elektrofahrzeuge kein Getriebe mehr� Da mit einem Verbrennungsmotor als auch mit einem
batteriebetriebene Elektrofahrzeuge im Englischen Elektromotor ausgestattet� Wird eine größere
„Battery Electric Vehicle“ genannt werden, hat sich Batterie verwendet, die über das Stromnetz aufge-
mittlerweile auch im Deutschen die Abkürzung BEV laden werden kann, spricht man im Englischen von
eingebürgert� einem Plug-In-Hybrid Electric Vehicle, also einem
PHEV� Nur solche am Stromnetz aufladbaren PHEV
REEV: Da Batterien mit großer Kapazität zurzeit zählen in der Definition der Bundesregierung zu
noch relativ teuer sind, statten viele Hersteller reine den Elektrofahrzeugen� PHEV und REEV sind also
Elektrofahrzeuge zusätzlich mit einem Range relativ ähnlich� Beide haben den Vorteil, dass alle
Bild 3: Elektromobilität im Sinne der
Bundesregierung umfasst all jene Fahrzeuge,
die von einem Elektromotor angetrieben
werden und ihre Energie überwiegend aus dem
Stromnetz beziehen, also extern aufladbar
sind. Dazu gehören BEV, REEV und PHEV.
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Was ist Elektromobilität im Sinne der Bundesregierung?
alltäglichen Strecken rein elektrisch und emissions- Zudem bietet Strom bereits eine nutzbare Infra-
frei zurückgelegt werden können, aber auch strukturbasis, die bei anderen Energieträgern nicht
größere Distanzen kein Problem darstellen� Mit den zur Verfügung steht� So benötigen beispielsweise
Fortschritten bei der Batterietechnik wird es künftig Brennstoffzellenfahrzeuge, die auch von einem
möglich sein, den elektrischen Anteil immer weiter Elektromotor angetrieben werden, mit Wasserstoff
zu vergrößern� einen Energieträger, der nach dem aktuellen Stand
der Technik nur mit einem hohen Energieaufwand
In die Definition der Bundesregierung für hergestellt und transportiert werden kann� Das
Elektromobilität sind also all jene Fahrzeuge ein- verschlechtert die Gesamtenergie- und CO2 -Bilanz
geschlossen, die erheblich� Außerdem würde die Schaffung einer
• von einem Elektromotor angetrieben werden und flächendeckenden Wasserstoffinfrastruktur hohe
• ihre Energie überwiegend aus dem Stromnetz Kosten verursachen� Die Weiterentwicklung der
beziehen, also extern aufladbar sind� Brennstoffzellentechnologie ist dennoch sinnvoll,
denn ihre Vorteile im Hinblick auf Reichweite und
Diese enge auf den Strom als „Treibstoff“ bezogene Speichermöglichkeiten sind unbestritten� Die
Auslegung des Begriffs Elektrofahrzeug wurde aus Bundesregierung hat daher mit dem „Nationalen
gutem Grunde gewählt� Denn bei Betrachtung der Innovationsprogramm Wasserstoff und Brennstoff-
gesamten Energiekette bietet nur Strom im Hinblick zellentechnologie“ ein von der Elektromobilität
auf den Wirkungsgrad Effizienzvorteile und – sofern unabhängiges Förderprogramm aufgelegt�
er aus erneuerbaren Energien stammt – eine
signifikante Minderung der CO2 -Bilanz (siehe
Kapitel „Warum setzen wir auf Elektromobilität?“)�
7
Elektromobilität auf einen Blick
Elektromobilität:
Wer ist wer und wer macht was?
Bereits 2007 erklärte die Bundesregierung im Inte- Elektromobilität intensiviert und fördern unter
grierten Energie- und Klimaprogramm die Förde- anderem eine Vielzahl von Forschungsvorhaben�
rung der Elektromobilität zu einem entscheidenden Im Mai 2010 hat die Bundeskanzlerin die „Nationale
Baustein für den Klimaschutz� Im November 2008 Plattform Elektromobilität“ (NPE) ins Leben gerufen�
erfolgte im Rahmen einer Nationalen Strategie- In ihr erarbeiten Vertreter aus Wirtschaft, Wissen-
konferenz die Erörterung konkreter Maßnahmen schaft, Politik und Gesellschaft Empfehlungen für
mit Vertretern von Industrie, Forschung und Politik� weitere Schritte und Maßnahmen� Mit dem „Regie-
2009 wurde schließlich der „Nationale Entwick- rungsprogramm Elektromobilität“ vom Mai 2011
lungsplan Elektromobilität“ verabschiedet, der das konkretisiert die Bundesregierung den Nationalen
Ziel formuliert, Deutschland zum Leitmarkt für Entwicklungsplan und greift wesentliche Empfeh-
Elektromobilität zu entwickeln� Bis 2020 sollen eine lungen der Nationalen Plattform auf�
Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen
fahren� Die vier für Elektromobilität zuständigen
Ressorts der Bundesregierung BMWi, BMVI, BMUB
und BMBF haben daraufhin die Unterstützung der
Nationaler Entwicklungsplan Regierungsprogramm
2009 Elektromobilität
2011 Elektromobilität
Ziele und Rahmen Maßnahmen
Beratung, Berichte
Ressortkreis Nationale Plattform Elektromobilität
Bundesministerium für Wirtschaft
Industrie, Wissenschaft,
und Energie (BMWi)
Gesellschaft (Verbände)
Bundesministerium für Verkehr
und digitale Infrastruktur (BMVI)
7 Arbeitsgruppen
Lenkungskreis
Bundesministerium für Umwelt, GGEMO
Naturschutz, Bau und Reaktor-
sicherheit (BMUB) Zentrale Anlaufstelle,
Bundesministerium für Bildung und Unterstützung von
Forschung (BMBF) NPE und Ressortkreis
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Wer ist wer und wer macht was?
Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität (NEP). Gemeinsame Geschäftsstelle Elektromobilität (GGEMO).
Im August 2009 hat das Bundeskabinett den Natio- Seit Februar 2010 dient die Gemeinsame Geschäfts-
nalen Entwicklungsplan Elektromobilität (NEP) stelle Elektromobilität (GGEMO) als einheitliche
verabschiedet� Der NEP legt Ziele und Rahmen- Anlaufstelle und Sekretariat der Bundesregierung
bedingungen fest, durch die innerhalb von zehn für die Aufgaben im Bereich der Elektromobilität
Jahren wesentliche Fortschritte bei der Batterietech- sowie als Dienstleister und Sekretariat der Nationa-
nologie, der Netzintegration sowie bei der Markt- len Plattform Elektromobilität (NPE)� Sie unterstützt
vorbereitung und -einführung von Elektrofahrzeu- damit insbesondere die Zusammenarbeit des
gen erreicht werden sollen� Ein wichtiger Baustein Ressortkreises Elektromobilität und den Austausch
ist dabei die Koppelung der Elektromobilität an mit der NPE�
erneuerbare Energien�
Nationale Plattform Elektromobilität (NPE). Die Nationale
Regierungsprogramm Elektromobilität. Verabschiedet Plattform Elektromobilität ist ein Beratungsgremi-
am 18� Mai 2011, legt das Regierungsprogramm um der Bundesregierung und bringt die wesentli-
Elektromobilität weitere Maßnahmen und Rahmen- chen Akteure aus Industrie, Wissenschaft, Politik
bedingungen fest, die zum Ziel beitragen sollen, und Gesellschaft zum strategischen Dialog zusam-
Deutschland zum Leitanbieter und Leitmarkt für men� In sieben Arbeitsgruppen mit je circa 20
Elektromobilität zu entwickeln� Beispielsweise hochrangigen Vertretern werden die Schwerpunkt-
wurde die Bereitstellung von 1 Milliarde Euro für themen zum Thema Elektromobilität behandelt und
die Förderung der Forschung und Entwicklung Empfehlungen zur Umsetzung des Nationalen
in diesem Bereich festgeschrieben oder auch der Entwicklungsplans und des Regierungsprogramms
Aufbau von regionalen Schaufenstern und die Elektromobilität erarbeitet� Die Arbeitsgruppen
Entwicklung von technischen Leuchtturmprojekten� werden durch einen Lenkungskreis koordiniert,
Das Regierungsprogramm bündelt damit die dem die Vorsitzenden der Arbeitsgruppen sowie
Aktivitäten der Bundesregierung im Bereich Elektro- Vertreter der Bundesregierung angehören�
mobilität für die kommenden Jahre und läutet
die zweite Phase der Umsetzung des Nationalen
Entwicklungsplans Elektromobilität ein� Mit dem
Regierungsprogramm bekräftigt die Bundes-
regierung das Ziel von einer Million Elektrofahr-
zeugen für 2020 und setzt für 2030 die Zielmarke
von sechs Millionen�
∆ Bild 4: Die Aufgabenverteilung der
Institutionen der Bundesregierung im
Handlungsfeld Elektromobilität auf einen
Blick: Ressortkreis, NPE und GGEMO
arbeiten zusammen an der Umsetzung des
NEP und des Regierungsprogramms
Elektromobilität, welche wiederum Ziele,
Rahmen und Maßnahmen für die Tätigkeiten
der beteiligten Akteure setzen.
9
Zielstellungen des Bundesumweltministeriums
Ein Zukunftsmotor für Deutschland.
Elektromobilität als aktiver Klimaschutz.
Der Klimawandel und die Verknappung fossiler Klimasystem ins Wanken bringen� Angesichts dieses
Energieressourcen werden unsere Mobilität stark Szenarios kann Elektromobilität einen wichtigen Bei-
verändern� Wenn wir den Weg der individuellen trag zu einer fundamentalen Energiewende im Ver-
Fortbewegung mit dem PKW nicht komplett verlas- kehr leisten� Voraussetzung dafür ist jedoch, dass der
sen wollen, müssen wir das Auto auf „neue Räder“ Strom für elektrische Fahrzeuge auch tatsächlich aus
stellen� Das Auto hat Zukunft! Aber wie könnte Wind, Sonne und anderen erneuerbaren Energie-
diese aussehen? Wie werden wir uns künftig fort- quellen stammt� Nur so kommen wir dem Ziel, Emis-
bewegen? Und woher zapfen wir unsere Energie? sionen auf Null zu reduzieren und fossile Treibstoffe
zu ersetzen, deutlich näher�
Das neue Gewand des Verkehrs wird viele Schattie-
rungen haben, elektrische Antriebe werden aber in Wie könnte vor diesem Hintergrund unser mobiler
jedem Fall dazugehören� Elektromobilität bietet die Alltag in Zukunft aussehen?
Chance, unser mobiles Leben nachhaltig zu verän-
dern – hin zu einer schonenderen, bedarfsgerechte- Elektrofahrzeuge werden ihren festen Platz im all-
ren Fortbewegung� Sie erleichtert uns den Übergang täglichen Leben der Menschen haben� Der Wagen,
von einer fossilen zu einer postfossilen Mobilitätskul- den ein ganz gewöhnlicher Pendler in seiner Garage
tur, die auf saubere, sicher verfügbare heimische stehen haben wird, unterscheidet sich vielleicht im
Energieträger setzt� Design und der elektronischen Ausstattung von
Kraftfahrzeugen mit klassischem Verbrennungsmo-
Die Zahl der Menschen auf unserem Planeten wird tor, heutige Nachteile der Elektromobilität spielen
weiter steigen – und damit auch der Bedarf, Güter aber keine Rolle mehr - Innovationen in der Technik
und Personen zu befördern� Gleichzeitig gehen die und im Umfeld haben nutzerfreundliche Angebote
Erdölvorräte zur Neige, werden die als Treibstoffe ermöglicht� Weder musste der Pendler bei der An-
benutzten Derivate für den Endverbraucher immer schaffung des Wagens mehr Geld aufwenden, noch
teurer� Hinzu kommen die CO2-Emissionen, die unser ist sein Wagen durch die große Batterie erheblich
10schwerer, noch ist sein Fahrkomfort durch begrenzte Insgesamt hat sich die Lebensqualität der Menschen,
Reichweiten eingeschränkt� Dazu tragen auch opti- besonders in urbanen Räumen, durch die Verringe-
mierte Fahrzeugkonstruktionen und der konsequente rung der direkten Emissionen merklich erhöht:
Einsatz von Leichtbaukomponenten bei� Weniger Abgase, weniger Feinstaub und weniger
Lärm – das ist vor allem in Millionenstädten spürbar�
Auch die Fahrzeugflotten von Unternehmen und
Staat sowie die Mehrzahl der Fahrzeuge für den Elektrofahrzeuge leisten zudem einen wichtigen Bei-
Individual- und Warenverkehr werden elektrisch trag zur Netzstabilität� So dient beispielsweise die
betrieben oder gestützt sein� Neben den bereits Batterie des – in der Garage oder anderswo – abge-
existierenden Leichtfahrzeugen wird es unterschied- stellten Elektrowagens unseres Pendlers als Speicher,
liche Fahrzeugtypen geben, die den vielfältigen der aus erneuerbaren Quellen gewonnene Energie
individuellen Mobilitätsbedürfnissen gerecht wer- aufnimmt, bei Bedarf aber auch wieder in die Netze
den� Sprich: Der Nutzer der Zukunft kann für jeden einspeist� Durch diese intelligente Netzintegration
Einsatz das passende Fahrzeug wählen� wird garantiert, dass fluktuierende Energiequellen
wie saubere Wind- und Sonnenenergie auch zu Über-
Das „eine Fahrzeug für alles“, heute noch gang und schusszeiten effizient genutzt werden und das heu-
gäbe, gehört beispielsweise für viele Menschen in tige Problem mangelnder Stromspeicher nicht mehr
den Städten der Vergangenheit an� Es wurde nicht zum Tragen kommt� Diese Integration des Privatwa-
selten vor allem für längere Fahrten angeschafft, die gens in die Stromversorgung wird durch modernste
man aber nur sporadisch unternimmt� Der mit elek- Technologie benutzerfreundlich gesteuert� Vielfach
trischer Batterie betriebene und emissionsfreie Klein- ist nicht einmal der klassische Stecker mehr vonnö-
wagen ist daher für einen normalen Stadtbewohner ten, denn kabellose Ladetechniken mit hohem Wir-
zum Regelfall geworden� Für kürzere innerstädtische kungsgrad sind Standard geworden� Lange Ladezei-
Wege nutzt er Elektroroller und -fahrräder oder den ten, die eine sorgfältige Weg- und Zeitplanung
großflächig elektrisch betriebenen öffentlichen Perso- erfordern, müssen nicht mehr einkalkuliert werden�
nennahverkehr� Das Auto hat sich so vom reinen Transportvehikel in
ein Hilfsmittel gewandelt, das einer ökologisch sinn-
Und wenn tatsächlich größere Strecken zurückgelegt vollen Regelung der Energienutzung dient� Seine
werden müssen, gibt es zahlreiche Alternativen� Ne- Komponenten werden selbstverständlich recycelt,
ben Plug-In-Hybriden mit großer Reichweite stellen schon beim Bau der Fahrzeuge sind umweltfreund-
etwa Car-Sharing-Angebote den Menschen umwelt- liche Materialien und Prozesse der Standard�
freundliche Fahrzeuge zur Verfügung� Zum Portfolio
zählen selbstverständlich auch Cabrios, Sportwagen Die für den reibungslosen Ablauf notwendige und
und Transporter� Die Aufladung ihrer Batterien er- einzigartig innovative Spitzentechnologie hat den
folgt dabei teilweise beim Fahren selbst, nämlich deutschen Autobauern und Zulieferern international
durch über mehrere Kilometer in die Fahrbahn ein- einen Wettbewerbsvorteil gesichert, dem viele Men-
gebaute Ladesysteme, die auf der Basis von Induktion schen im Land ihren Arbeitsplatz verdanken� Der
funktionieren� Auch die zeitaufwändige Suche nach in Deutschland verfolgte ganzheitliche, nachhaltige
Ladestationen außerhalb der bekannten Umgebung Ansatz hat sich dabei als große Stärke erwiesen�
gehört der Vergangenheit an, seitdem das Netz von
Stromtankstellen flächendeckend ausgebaut ist und Als saubere, effiziente, ressourcenschonende und
die Standorte den Fahrern per Navigationssystem vor allem nutzerfreundliche Gesamtlösung hat das
jederzeit kommuniziert werden können� (Elektro-)Auto in Deutschland eine sichere Zukunft�
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wor telaus Wind oder Sonne sind
ideale Partner – mobil und emissionsfrei.
Die Weiterentwicklung des traditionellen Ver- angebot kommen, das der Strommarkt durch die
brennungsmotors ist ein wichtiger Baustein zur wenigen Speichermöglichkeiten nicht abnehmen
Reduzierung der CO2 -Emissionen, wird aber allein kann� Das gilt beispielsweise, wenn nachts bei star-
nicht ausreichen, um auch den Verkehr klimaver- kem Wind die Windräder rotieren, der Stromver-
träglich zu machen. Die Technik in modernen brauch aber auf ein Minimum sinkt� Dieser regenera-
Autos mit Verbrennungsmotor wird zwar immer tiv erzeugte Strom könnte zum Beladen der Batterien
effizienter und der individuelle Verbrauch von in Elektrofahrzeugen genutzt werden, die während
Benzin sinkt, dieser Vorteil geht aber dadurch des Parkens in dieser Zeit als flexible „Stromabneh-
wieder verloren, dass auch die Anzahl der welt- mer“ am Netz sind�
weit betriebenen Fahrzeuge und der gefahrenen
Kilometer stetig steigt. Erfolgt die erwartete Der Einsatz von Hightech gewährleistet dabei, dass
Verdoppelung der globalen PKW-Flotte bis zum der Besitzer eines Elektrofahrzeuges die Ladezeiten
Jahr 2030 ohne einen wesentlichen Anteil emissi- bequem und einfach steuern kann - zum Beispiel
onsarmer oder -freier Fahrzeuge, wird der CO2 - über eine Internetmaske� Man gibt einfach den Be-
Ausstoß noch einmal kräftig zunehmen – mit den fehl „Batterie morgen um 7 Uhr voll“ ein – für den
entsprechenden Folgen fürs Klima. Zudem sind Rest sorgt die Technik� So ist garantiert, dass die
die Reserven des Rohstoffs Erdöl endlich und der volle Batterieleistung zum gewünschten Zeitpunkt
Preis am Markt wird langfristig weiter steigen. zur Verfügung steht� Je höher die Anzahl solch de-
zentraler und zeitsensibel geladener Stromspeicher
Elektrofahrzeuge können hier Abhilfe schaffen� Dies in Elektroautos ist, desto einfacher gelingt die Ein-
gelingt jedoch nur dann, wenn der von ihnen ge- speisung emissionsfreier erneuerbarer Energien�
nutzte Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind-
kraft oder Solarenergie gewonnen wird� So werden Der Anschluss an das Stromnetz kann dabei mit in-
sie zu echten Nullemissionsfahrzeugen, die Umwelt telligenten Steckern erfolgen� In Zukunft wird aber
und Klima schonen� Dieses „grüne“ Image von Elek- auch induktives, also kabelloses Laden möglich sein�
trofahrzeugen wird sich zunehmend auch zu einem Kabellose Ladesysteme sind komfortabel und unter-
Kaufanreiz und damit zu einem Wettbewerbsvorteil stützen die Nutzung fluktuierender Energiequellen:
für die Hersteller entwickeln� Zudem wird durch Fährt man in der Garage oder dem Parkhaus über
Elektrofahrzeuge nicht nur der Ausstoß von Treib- die Spule einer kabellosen Ladestation wird über
hausgasen, sondern auch die Belastung mit Stick- ein Fahrerassistenzsystem (analog heutigen automa-
oxiden, Feinstaub und Lärm deutlich reduziert� tischen Einparkhilfen) eine automatische Positionie-
rung und der Kontakt zum Stromnetz hergestellt�
Wenigen ist bewusst, dass der kontinuierlich steigen- Ohnehin stehen die meisten Fahrzeuge 23 Stunden
de Anteil regenerativer Energien in den Stromnetzen am Tag still� Dieser Komfort erhöht die Verweilzeit
intelligente Lösungen im Bereich des Netzmanage- der Fahrzeuge am Netz und damit die Möglichkeiten
ments und der Speichertechnologien erfordert� Die zur Speicherung erneuerbarer Energien zum richti-
aus Wind und Sonne gewonnene Energie fluktuiert gen Zeitpunkt�
sehr und in Spitzenzeiten kann es zu einem Über-
12SCHONEND ist der Umgang mit Ressourcen, wenn auch das Vorher und Nachher mit berücksichtigt wird. Viele Komponenten von Elektroautos benötigen Eine weitere Möglichkeit ist die Wiederverwendung Rohstoffe, die auf dem Weltmarkt knapper und einzelner Komponenten für andere Anwendungsbe- teurer werden, so Lithium, Kobalt und seltene reiche� Das betrifft zum Beispiel Batterien, die nach Erden. Da kein Fahrzeug ewig fährt und kein längerer Laufzeit vielleicht nicht mehr den Anforde- Bauteil dem Verschleiß entgeht, ist es wichtig, rungen zur Energiespeicherung in Elektroautos schon bei der Produktion zu berücksichtigen, genügen, an anderer Stelle aber durchaus noch sinn- dass einzelne Bestandteile später wiederverwertet voll verwendet werden können� Hier bedarf es aus- (Recycling) oder wiederverwendet (Second life) gefeilter Testverfahren, mit Hilfe derer das Alterungs- werden können. Das mindert unsere Abhängig- verhalten und der Zustand einzelner Fahrzeugkom- keit von wichtigen Rohstoffen, schont die Um- ponenten analysiert und so der beste Zeitpunkt für welt, spart Geld – und kann sich so als Wettbe- den Austausch bestimmt wird� Und sowohl für Re- werbsvorteil der Hersteller erweisen. Für eine cycling von Materialien wie auch für Wiederverwen- umfassende Anwendung des Prinzips der Kreis- dung von Komponenten gilt, dass sich Demontage laufwirtschaft beim Auto eignen sich Elektrofahr- bzw� Austausch mit möglichst geringem Aufwand zeuge besonders, denn sie werden ohnehin in vollziehen� Auch das muss bereits bei der Konstrukti- vielen Belangen neu konzipiert und designt. on der Fahrzeuge berücksichtigt werden� Um eine Wiederverwertung von Materialien aus Die Kopplung von Produktentwicklung und Recy- Elektrofahrzeugen effizient zu gestalten, benötigen clingverfahren hat auch eine strategische Bedeutung wir neue Produktionsmethoden und kluge Konstruk- für die deutsche Automobil- und Zulieferindustrie� tionsideen� Auf der Basis eines ökologischen Ge- Sie schafft sich dadurch einen Vorteil, der schon samtkonzepts für Energie- und Stoffströme erfolgt heute Kosten senkend wirkt und gleichzeitig auf dabei frühzeitig die Identifikation derjenigen Stoffe, zukünftige Wettbewerbsfähigkeit gerichtet ist� deren Recycling einmal Priorität haben wird� Zudem ist die Entwicklung von Sammel- und Rück- führkonzepten angezeigt, die dem Ziel einer mög- lichst hohen Rückgewinnungsquote entsprechen� 14
SPARSAM
ist, Energie wirksam einzusetzen und in reine
Bewegung umzuwandeln.
Elektrofahrzeuge sind äußerst effizient. Durch in Leichtbauweise, bei der auf Naturfasern basier-
den hohen Wirkungsgrad der Motoren wird viel ende Werkstoffe zum Einsatz kommen� Auch das
mehr erzeugte Energie in Bewegung umgesetzt Thermomanagement, also die Steuerung von
als bei klassischen Verbrennungsmotoren. Ande- Wärmeströmen in den Fahrzeugen, kann hier
rerseits sind aufgrund des hohen Gewichts der weiter verbessert werden, um die Effizienz zu
Traktionsbatterien und der begrenzten Reichwei- erhöhen� Solche Innovationen hinsichtlich spar-
te der Fahrzeuge die Hersteller vor neue Heraus- samer und langlebiger Technologien können dann
forderungen gestellt. Im Zeichen der Elektromo- auch für Autos mit Verbrennungsmotor genutzt
bilität müssen dabei viele Bestandteile von Autos werden, zum Vorteil von Umwelt und Geldbeutel�
neu erfunden werden – und von den dafür nötig-
en Innovationen wird die gesamte Automobil- Technologiebrücken helfen beim Übergang zur Elek-
branche profitieren. tromobilität� Dazu zählen verschiedene Konzepte von
Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen (PHEV) wie zum Beispiel
Bei Elektromotoren wird mehr als 90 Prozent der Range-Extended Electric Vehicles (REEV), also Fahr-
Energie genutzt, beim Verbrennungsmotor sind es zeuge mit Hybridantrieb, deren Batterie zusätzlich
hingegen weniger als 40 Prozent� Zudem kann ein über das Stromnetz geladen werden kann� Energie-
Teil der bei Bremsvorgängen verlorenen Energie effiziente Antriebskomponenten und intelligente
durch die moderne Technologie in Elektrofahrzeu- Betriebsstrategien können dafür sorgen, dass auch
gen zurückgewonnen und wieder in die Batterie bei diesen Fahrzeugen nur minimale CO2-Emissionen
eingespeist werden� Dieser Effizienzvorteil kommt erzeugt werden� Diese Mischform von „klassischem“
vor allem im städtischen Verkehr zur Geltung, wo Auto und Elektrofahrzeug kann die Akzeptanz der
viele Brems- und Anfahrvorgänge die Regel sind� Elektromobilität bei Nutzern erhöhen, die eine große
Reichweite des Fahrzeugs erwarten� Andererseits wer-
Elektromobilität führt zu Innovation� Um die Spar- den viele Nutzer die Erfahrung machen, dass für die
samkeit – und damit Reichweite, Ökobilanz und Wirt- meisten ihrer Fahrten der rein elektrische Betrieb
schaftlichkeit – von Elektrofahrzeugen weiter zu vollkommen ausreicht: Mehr als zwei Drittel aller
verbessern, müssen unter anderem das Gewicht der PKW auf deutschen Straßen werden am Tag weniger
Fahrzeuge reduziert und Nebenaggregate optimiert als 40km weit gefahren�
werden� Eine Möglichkeit hierfür ist die Konstruktion
1617
PRAKTISCH
Alltagstauglicher Einstieg: Für jeden Einsatz
das passende Elektromobil.
Der Übergang zur Elektromobilität ist ein Prozess, zudem die Belastung der wartenden Fahrgäste durch
der sich nicht von heute auf morgen vollziehen Feinstaub und andere Luftschadstoffe erheblich�
wird. Trotz ihrer Vorteile bei der Energieeffizienz
sind Elektrofahrzeuge zunächst einmal teurer Viele Menschen nutzen ihr Auto hauptsächlich im
als Autos mit Verbrennungsmotor. Ein sinnvoller Stadtverkehr, wo die kürzeren Reichweiten von
erster Schritt, Elektromobilität im Straßenverkehr Elektroautos nicht ins Gewicht fallen� Hinzu kommt
zu verankern, ist daher, Pionierprojekte im der Vorteil, dass die Lärm- und Luftbelastungen im
Bereich von Fahrzeugflotten zu fördern. Dort dicht besiedelten Stadtraum sinken, ferner gleicht
können die niedrigeren Betriebskosten bereits das spürbar preiswertere „Betanken“ auch hier den
heute den höheren Anschaffungspreis zu einem höheren Kaufpreis zum Teil aus� Größere Reichwei-
großen Teil wettmachen. Je mehr die Vorteile von ten, also ein Auto für alle Zwecke, bieten Fahrzeuge
Elektrofahrzeugen in diesen Bereichen sichtbar mit Range Extender: Ein kleiner Verbrennungsmotor
werden, desto mehr steigt auch ihre Akzeptanz versorgt die Batterie wenn nötig mit Strom, die
bei privaten Käufern. meisten Strecken aber können rein elektrisch mit
erneuerbarer Energie aus der Steckdose zurückgelegt
Ein gut geeignetes Einsatzgebiet von Elektromobili- werden� Ein gesteuertes Laden leistet dabei einen
tät in Fahrzeugflotten ist der innerstädtische Liefer- wirksamen Beitrag für die Stabilität der Stromnetze
verkehr� Bei Transportunternehmen oder mobilen und eine optimierte Nutzung regenerativer Energien�
Dienstleistern rentiert sich die Anschaffung von Für diejenigen, die ohnehin häufig Bus, Bahn oder
sparsamen Elektrofahrzeugen eher, weil die Voraus- Flieger nutzen, bietet sich auch die Möglichkeit,
setzungen hier besonders günstig sind: Werden die einen Elektrowagen im CarSharing-Verfahren mit
Fahrzeuge nicht bewegt, stehen sie auf den Betriebs- anderen zu teilen� Hier kann je nach Bedarf das
höfen oder Firmenparkplätzen, so dass eine gebün- zweckmäßigste Fahrzeug – zum Beispiel ein Van
delte Ladeinfrastruktur leicht zu realisieren ist� oder Kleinstwagen – gewählt werden� Neue Dienst-
Hinzu kommt, dass im innerstädtischen Lieferver- leistungsmodelle wie etwa der Kauf von „Kilome-
kehr die täglich zurückgelegten Strecken sehr tern“ oder das Leasen von Batterien können ebenfalls
regelmäßig sind und durch die Reichweite heutiger einen Beitrag leisten, Elektromobilität marktfähig
Elektrofahrzeuge bereits gut abgedeckt werden� zu machen� Die Schaffung angepasster, attraktiver
Vorteilhaft ist auch der Einsatz von Diesel-Hybrid- Angebote steht im Zusammenhang mit neuen
bussen im Öffentlichen Nahverkehr� Die Rückgewin- Marketingkonzepten, bei denen die Umweltvorteile
nung der Bremsenergie beim häufigen Halten und einen zentralen Gesichtspunkt darstellen�
Anfahren spart nicht nur 20 Prozent Treibstoff, ein
rein elektrisches Fahren im Haltestellenbereich senkt
1820
1 Förderschwerpunkte und Projekte
Feldversuche Elektromobilität im PKW-Verkehr
Das umweltpolitische Potenzial der Elektromobilität Die klima- und energiepolitischen Ziele für den Sek-
hängt entscheidend von der Form der Stromerzeu- tor Verkehr werden ohne einen verstärkten Einsatz
gung sowie der Marktdurchdringung dieser Fahrzeu- erneuerbarer Energien nicht erreicht werden kön-
ge im Personenverkehr ab� Feldversuche unter All- nen� Da erneuerbare Energien in anderen Sektoren
tagsbedingungen liefern dabei wichtige Erkenntnisse jedoch ebenfalls zu hohen CO2 -Einsparungen und
bezüglich der Technologiereife des Antriebs, des zur Reduktion von Energieimporten beitragen sollen,
Energiebedarfs des Fahrzeugs und der Nutzerakzep- ist deren effiziente Nutzung beim Einsatz im Verkehr
tanz� Sie sind damit für eine zielgerichtete Weiterent- zwingend erforderlich�
wicklung der Elektro- und Plug-In-Hybrid-Antriebe
und für die Einschätzung der künftigen Markt-
entwicklung und des CO2 -Reduktionspotenzials von
hoher Bedeutung�
21Förderschwerpunkte und Projekte
Verbund
Klimaentlastung durch den Einsatz erneuerbarer
Energien im Zusammenwirken mit emissionsfreien
Elektrofahrzeugen
Projektpartner
Bayerische Motoren Werke AG, München
Vattenfall Europe Aktiengesellschaft, Berlin
Technische Universität Chemnitz, Chemnitz
Technische Universität Berlin, Berlin
Technische Universität Ilmenau, Ilmenau
Laufzeit
01�11�2008 – 30�11�2010
MINI E Berlin powered by Vattenfall
Ziele des Projekts entwickelt und im Berliner Stadtgebiet zur Erpro-
Hauptziel des Projekts war es, in einer frühen Phase bung als vernetztes, komfortables Ladeinfrastruktur-
der Elektromobilität durch einen Flottenversuch erste system aufgebaut� Die Herkunft des Stroms aus
Erfahrungen zu den Klima- und Umweltfaktoren Wind- und Wasserkraft wurde mit Zertifikaten nach-
sowie zum Nutzungsverhalten von Elektrofahrzeugen gewiesen� Die wissenschaftliche Begleitung wurde
zu sammeln� von den technischen Universitäten Ilmenau, Berlin
und Chemnitz übernommen�
Ergebnisse
Um die Potenziale und Anforderungen für die Im Rahmen des Flottenversuchs in Berlin wurden
weitere Entwicklung der Elektromobilität für die die Möglichkeiten von Elektrofahrzeugen zur
beteiligten Akteure (Automobilhersteller, Energie- Reduzierung von CO2 - Emissionen und lokalen
versorger, Netzbetreiber, Nutzer) aufzeigen zu Schadstoffen sowie zur Kopplung mit erneuerbaren
können, hat die BMW AG im Juni 2009 eine Flotte Energien aufgezeigt� Weitere Schwerpunkte waren
von 50 elektrisch betriebenen PKW auf Basis des MINI Untersuchungen zur Praxistauglichkeit und Nutzer-
bereitgestellt, die über 12 Monate von ausgewählten akzeptanz� Dabei wurden speziell die Potenziale der
Personen unter Alltagsbedingungen genutzt wurden� Elektromobilität mit Blick auf die Integration der
Neben der Installation der erforderlichen Lade- Erneuerbaren Energien ins Stromnetz und das
vorrichtung bei den Nutzern hat der Partner Vatten- Verhalten der Nutzer im Hinblick auf die Steuerbar-
fall Europe AG auch öffentlich zugängliche Strom- keit des Ladeverhaltens betrachtet� Es wurden
ladesäulen und dazugehörige Abrechnungssysteme Methoden und Anwendungen entwickelt, die die
221 - Feldversuche Elektromobilität im PKW-Verkehr
Belastungsschwankungen des Energieverteilnetzes schon jetzt weitestgehend alltagstauglich ist� Die
ausgleichen können� Das bezieht sich zum einen auf Ergebnisse der Studie belegen, dass sich die Teilneh-
angebotsseitige Belastungsspitzen durch die Einspei- mer in den allermeisten Fällen in ihrem gewohnten
sung von Windenergie, andererseits auf nachfra- Mobilitätsverhalten durch die begrenzte Reichweite
geseitige Belastungsspitzen durch das Aufladen des des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt sehen� Die
Elektrofahrzeugs, die durch das kontrollierte Laden notwendigen Ladezeiten des MINI E stellten für
der Batterien ausgeglichen werden können� Unter die Nutzer keine Einschränkung dar� Wer über eine
der Voraussetzung, dass in Zukunft für Elektrofahr- Ladestation zu Hause oder am Arbeitsplatz verfügte,
zeuge entsprechend leistungsfähige Batterien zur benötigte kaum zusätzliche Stationen im öffent-
Verfügung stehen, könnten diese als virtuelle lichen Raum� Darüber hinaus konnte nachgewiesen
Kraftwerke fungieren und ihre gespeicherte Energie werden, dass das gesteuerte Laden über die ent-
bei Bedarf auch in das Stromnetz zurückspeisen� Im wickelte Wind-to-Vehicle-Applikation funktioniert
Projekt wurden hierzu Konzepte erarbeitet und in und von den Nutzern angenommen wird�
praxisnahen Tests verifiziert� Der Schwerpunkt lag
hierbei im Nachweis der Alltagstauglichkeit und der
Kundenakzeptanz von gesteuertem Laden und der
generellen Nutzung von Elektrofahrzeugen�
Mit dem Projekt konnte gezeigt werden, dass
Elektromobilität auf Basis des heutigen MINI E
23Förderschwerpunkte und Projekte Verbund MINI E Berlin powered by Vattenfall V2�0 Projektpartner Vattenfall Europe Innovation GmbH, Hamburg Bayerische Motoren Werke AG, München Technische Universität Chemnitz, Chemnitz Laufzeit 01�04�2010 – 30�09�2011 MINI E Berlin powered by Vattenfall V2.0 Ziele des Projekts möglichkeiten im öffentlichen Raum eingeschränkt In vorausgegangenen Projekten (unter anderem wird� Ziel im Vorhaben war daher unter anderem die MINI E) konnte der Nachweis erbracht werden, dass Entwicklung eines geeigneten Mobilitätsassistenten Elektrofahrzeuge prinzipiell in Abhängigkeit der zur Realisierung von Mehrwertdiensten, die eine aktuellen Erzeugungsleistung von Windkraftanlagen einfache Nutzung der Wind-to-Vehicle-Lademöglich- geladen werden können und dabei trotzdem keine keiten (W2V) auch im öffentlichen Raum bieten� Einschränkungen bei der Nutzung der Elektrofahr- zeuge entstehen� Allerdings zeigte sich auch, dass die Ergebnisse Korrelation zwischen den zeitlichen Verläufen der Wie im Vorhaben MINI E wurde im Vorhaben MINI Windenergieeinspeisung und der am Netz verfügba- E V2�0 – jedoch mit insgesamt 70 Fahrzeugen – ein ren Fahrzeuge niedriger als erwartet ist� Zudem wird Flottenversuch zur Untersuchung und Erprobung die öffentliche Ladeinfrastruktur nicht in dem Maße der Elektromobilität in neuen Anwendungsfällen in Anspruch genommen, wie es ursprünglich erwar- durchgeführt� Es wurden weitere Nutzergruppen tet wurde� Die Kombination aus Fahrzeugreichweite identifiziert, bei denen sich auf der Basis der Daten- und Lademöglichkeit zuhause lassen nur in wenigen lage auch ein Mehrwert für das W2V-Konzept Fällen einen Bedarf für das Laden im öffentlichen ergab� Wesentlicher Projektinhalt war die Gewin- Raum entstehen� Andererseits konnte aus den Ergeb- nung weiterer Erkenntnisse für den Betrieb und nissen des Vorgängerprojektes gezeigt werden, dass Einsatz sowie für die Auslegung von E-Fahrzeugen durch fehlende Informationen darüber, wann und in neuen Anwendungsfällen (zum Beispiel Laternen- wo geladen werden kann, die Nutzung von Lade- parker, Flotteneinsatz)� Dabei wurde auf Basis einer 24
1 - Feldversuche Elektromobilität im PKW-Verkehr
wissenschaftlichen Analyse das W2V-Konzept weiter- Durch die Ergebnisse des Projektes konnten auch
entwickelt und ein entsprechender Mehrwertdienst Methoden und Verfahren in die Mehrwertdienste
realisiert� integriert werden, die eine gezielte Bereitstellung
von Informationen über die Fahrzeugverfügbarkeit
Zur Nutzung des Mehrwertdienstes wurde ein Mobi- am Netz ermöglichen� Die Ergebnisse stellen somit
litätsassistent entwickelt und getestet, der kunden- einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der integ-
gerechte Mobilitätspakete zur Unterstützung der rierten klima- und energiepolitischen Vorgaben
Kombination von Laden und Parken bereitstellt� Hier- der Bundesregierung dar� Darüber hinaus stärkt
durch erhalten Nutzergruppen, die zuhause keine es die Zukunftsfähigkeit der Schlüsselindustrien
Lademöglichkeit haben, geeignete Informationen für Automobil und Energie im globalen Wettbewerb
das Laden im öffentlichen Raum� Von besonderer und erfüllt damit auch industriepolitische Ziele�
Bedeutung ist dabei die zukünftige Übertragbarkeit
der gefundenen Lösungen zum Beispiel für große
Flottenkunden, die Privat- oder Geschäftsleuten ihre
Fahrzeuge zur Verfügung stellen� Es konnten
Lösungen gezeigt werden, die auch für Personen
ohne einen festen PKW-Stellplatz („Laternenparker“)
geeignete und effiziente Verfahren zur Nutzung
erneuerbarer Energie (W2V) bieten�
25Förderschwerpunkte und Projekte Vorhaben Erforschung und Erprobung neuer Fahrzeugkonzepte zur Elektromobilität Projektpartner Bayerische Motoren Werke AG, München Laufzeit 01�09�2009 – 30�09�2011 BMW ActiveE Ziele des Projekts Entwicklung und Reproduktion neuer batterie- Batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge im elektrisch angetriebener Fahrzeuge die erforderliche Straßenverkehr spielen eine entscheidende Rolle zur Flexibilität und Effizienz aufweisen, um technologi- Erreichung einer ökologisch und ökonomisch sche Besonderheiten in einer wirtschaftlichen Weise begründeten Verbesserung der Lebensqualität� Sie berücksichtigen zu können� Die bisherigen Erfah- ermöglichen individuelle Mobilität bei gleichzeitig rungen bei der Entwicklung und Produktion konven- höherer Effizienz im Vergleich zu Fahrzeugen mit tioneller Fahrzeuge können dabei nur bedingt Verbrennungsmotor� Hierzu müssen jedoch neue genutzt werden� Fahrzeugkonzepte entwickelt werden, die neben den bisherigen fahrzeugspezifischen technologischen Ergebnisse Errungenschaften wie Sicherheit, Komfort oder Es wurde daher ein neues Elektrofahrzeug (BMW Reichweite auch die neuen Anforderungen eines ActiveE) entwickelt und in einem iterativen, techno- batterieelektrischen Antriebs sinnvoll einbinden� logisch anspruchsvollen Prozess wurden alle wesent- Gegenüber den in den Feldversuchen MINI E einge- lichen Komponenten und Eigenschaften des entstan- setzten Fahrzeugen, die durch einen Umbau eines denen Versuchsträgers eingehenden Leistungstests MINI-Serienfahrzeugs entstanden sind, war das unterzogen� Die Tests ermöglichten frühzeitige Hauptziel des Projekts BMW ActiveE die Entwicklung Anpassungen und Optimierungen des Fahrzeug- eines nachhaltigen Fahrzeugkonzeptes, das den oben konzepts� Ein Schwerpunkt dabei war die Modifika- beschriebenen Anforderungen genügt� Zusätzlich tion des ursprünglichen Basisfahrzeugs zur Aufnahme war der Nachweis zu erbringen, dass die Prozesse zur neuer, Elektrofahrzeug-tauglicher Komponenten� 26
1 - Feldversuche Elektromobilität im PKW-Verkehr
Dabei mussten wesentliche Teile der zum sicheren habens gewonnen Erfahrungen und Erkenntnisse
und komfortablen E-Betrieb des Fahrzeugs notwendi- haben wesentlich dazu beigetragen, zukünftig
gen Software (zum Beispiel für Bordnetz und Be- effiziente kostengünstige und damit konkurrenz-
triebsstrategie) neu entwickelt werden� Größte fähige Fahrzeugkonzepte zu entwickeln und aufzu-
Herausforderung war die reproduktionssichere bauen� Somit konnte dem Anspruch, batterieelek-
Integration des Hochvoltspeichers, der HV-Leistungs- trische Fahrzeuge mit hoher Nutzerakzeptanz und
elektronik, des Elektromotors und des Getriebes effizienter Nutzung der eingesetzten Energie zu
sowie aller Nebenaggregate, wie zum Beispiel der entwickeln, entsprochen werden�
Heizungs- und Klimaanlage oder der Hochvoltsicher-
heitseinrichtungen in das Gesamtsystem „E-Fahr-
zeug“� Zur Untersuchung möglicher Wechselwir-
kungen zwischen den Fahrzeugsystemen wurde eine
größere Zahl von Erprobungsfahrzeugen im Rah-
men von Feldtests sowohl unter Alltagsbedingungen
als auch unter Extrembedingungen (unter anderem
Crash- und HV-Sicherheit) hinsichtlich ihrer Taug-
lichkeit untersucht�
Weitere Tests befassten sich mit einer Vielzahl
möglicher Einsatzfälle auch unter nutzerspezifi-
schen Randbedingungen� Die im Verlauf des Vor-
27Förderschwerpunkte und Projekte
Verbund
Steigerung der Effektivität und Effizienz der
Applikationen Wind-to-Vehicle (W2V) sowie
Vehicle-to-Grid (V2G) inklusive Ladeinfrastruktur
Projektpartner
Vattenfall Europe Innovation GmbH, Hamburg
Bayerische Motoren Werke AG, München
Technische Universität Berlin, Berlin
Technische Universität Chemnitz, Chemnitz
Technische Universität Ilmenau, Ilmenau
Laufzeit
01�05�2010 – 30�09�2011
Gesteuertes Laden V2.0
Ziele des Projekts dagegen gering ist� Umgekehrt dient die Vehicle-to-
Ziel des Vorhabens „Gesteuertes Laden V2�0“ war es, Grid-Funktion (V2G) dazu, Energie aus der Batterie
geeignete Verfahren zu entwickeln, die eine optima- des Fahrzeugs ins Netz zurück zu speisen, wenn
le Nutzung von erneuerbaren Energien ermöglichen� wenig Windenergie zur Verfügung steht, aber hohe
Dazu sollte unter anderem ein Lastmanagement Nachfrage nach Strom besteht� Das lokale Lastma-
realisiert werden, mit welchem das Laden der Elek- nagement (LLM) bewirkt beim gesteuerten Laden,
trofahrzeuge in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit dass Netzrestriktionen eingehalten und die verfüg-
von Windenergie verbessert wird� Dabei waren so- baren Kapazitäten optimal ausgenutzt werden� Den
wohl die energiewirtschaftlichen und fahrzeugtech- Fahrzeugen werden dabei – unter Einhaltung der
nischen Anforderungen als auch das Nutzerverhalten begrenzenden Netzkapazität – dynamisch die Lade-
zu berücksichtigen� ströme zugeteilt� Das erfolgt unter Berücksichtigung
anwendungsabhängiger und individuell veränder-
Ergebnisse barer Prioritätsregeln�
Im Rahmen der Forschungsarbeiten wurden verschie- Dabei wurde auch die Anpassungsfähigkeit der
dene Funktionen für ein effektives Lade- und Lastma- netzseitigen Systemsteuerung in Abhängigkeit der
nagement entwickelt und in die Ladeinfrastruktur Anforderungen der Nutzer untersucht�
integriert� Hierzu gehörte die Wind-to-Vehicle-Funkti-
on (W2V), bei welcher die Ladeleistung möglichst Zur Validierung des Gesamtsystems wurde ein Flot-
in solche Zeitfenster gelenkt wird in denen das Wind- tenversuch mit Elektrofahrzeugen vom Typ BMW
stromangebot hoch, die Stromnachfrage im Netz ActiveE durchgeführt� Neben den in entsprechen-
281 - Feldversuche Elektromobilität im PKW-Verkehr
den Ladesäulen implementierten Lade- und Lastma- stationen und Elektrofahrzeugen über den Ladevor-
nagementfunktionen kam auch ein sogenannter gang zu ermöglichen�
Ladeassistent zum Einsatz� Dabei handelt es sich um
eine Smartphone-basierte Applikation, die als Mit dem Vorhaben konnten die technischen, wirt-
Mobilitätsplaner sowohl den Bedarf als auch die schaftlichen und ökologischen Auswirkungen des
zeitliche und örtliche Verfügbarkeit erneuerbarer gesteuerten Ladens eingehend untersucht werden�
Energie anzeigt und so den Nutzern die Teilnahme Dabei wurde eine Verbesserung von Effektivität und
am gesteuerten Laden vereinfacht� Im Verlauf des Effizienz im Zusammenwirken zwischen Energie-
Flottenversuchs wurden die Be- und Entladevorgän- infrastruktur und Fahrzeugflotte erreicht�
ge der Elektrofahrzeuge unter Beachtung der indi-
viduellen Mobilitätsbedürfnisse der Nutzer, abhän-
gig vom Windaufkommen und der Netzlast zentral
gesteuert� In dem Vorgängerprojekt MINI E Berlin
1�0 wurde herausgefunden, dass zur Steigerung von
Effektivität und Effizienz eine stärkere Verschrän-
kung und Interaktion von Ladestation und E-Fahr-
zeug erforderlich ist� Daher wurde im Vorhaben
„Gesteuertes Laden V2�0“ eine bidirektionale Kom-
munikation beider Instanzen entwickelt und ein-
gesetzt, um so eine Abstimmung zwischen Lade-
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