smart mobility...2013 vw e-up audi a1 e-tron bmw citroen activee c-zero mitsubishi imiev peugeot ion...
TRANSCRIPT
RWE Deutschland AG | Elektromobilität SEITE 1
Smart Mobility
Der europäische Elektromobilitätsmarkt
2. Schweizer Forum Elektromobiltiät Thomas TheisenChairmen EURELECTRIC TF EV –
RWE Deutschland AG
Luzern, 25. Februar 2011
RWE Deutschland AG SEITE 2
A Aktuelle Marktsituation
RWE Deutschland AG SEITE 3
Technologie- Förderung
Elektromobilität hat weltweit hohe Priorität auf der politischen AgendaELEKTROFAHRZEUGE LEISTEN WICHTIGEN BEITRAG ZU UMWELT-
UND KLIMASCHUTZ
Klimaziele in Gesetzen [g CO2
/km]
1)
Zusätzlich teilweise Mindest-Quoten Zero Emission Vehicles
2)
Darlehen European Investment Bank; inkl. effiz. Verbrennungsmotoren 3)
Einmalbonus plus jährl. Förderung/3 Jahre Quelle: Presse, EU, EPA, DOT, JAMA, J.D. Power, ICCT, Roland Berger 4) Beispiel i-MiEV
Endkunden Einmalbonus3)
EU JapanUSA China
-29%-27% -16%-41%
4-7.000 €>ES, FRA, UK>Dtld. in
Diskussion
5-9.000 €>Nationale und Staaten-Ebene
12.000 €4) 5-7.500 €Grüne Fahrzeuge-
Programm in
13 Städten
3,5 Mrd. €E-
und konv. Antriebe
insgesamt2)
1,6 Mrd. €>Batterien>E-Antriebe
0,2 Mrd. €Batterien
1 Mrd. €Technologie
95
Ziel 20202006
160
Ziel 2016
<1571)
2006
216
2006
168
Ziel 2015
141
Ziel 2015
132
2006
187
A
RWE Deutschland AG SEITE 4
Elektromobilität zunächst in Ballungsgebieten –
bis 2015 in EU-Metropolen > 300.000 E-Fahrzeuge erwartetBESTAND E-FAHRZEUGE (EV + PHEV)
1)
Quelle: RWE, BCG, McKinsey, Roland Berger und Citigroup
EV: Electric Vehicle2) Schätzung von RWE E-Mobility
PHEV: Plug-in
Hybrid Electric Vehicle
inkl. Range-Extender3)
Schätzungen Bestand Deutschland in 2020 variieren zw. 1 Mio. -
4,5 Mio.
A
2015 2020
2,4 Mio.3)
Deutschland
(Schätzung RWE)
>10 Mio.(19% Neuwagenanteil)
Westeuropa
(Schätzung RWE)
Quelle: JD Power; EIU; citypopulation.de
13.000
Rom
Barcelona
27.000
Madrid
28.000
25.000
Mailand
26.000
London 86.000
Ruhrgebiet
Berlin
Amsterdam
28.000
70.000Paris36.500Istanbul2)
36.000
E-Fahrzeuge – 2015: nominal in ausgewählten Metropolregionen
Zweitwagennutzer
Firmen/Flotten
Mobilitätsnutzer
RWE Deutschland AG SEITE 5
Automobilhersteller integrieren den elektrischen Antrieb systematisch in ihre FlottenANTRIEBSKONZEPTE UND ANGEKÜNDIGTE SERIENMODELLE BIS 2013
Hinweis: * 70% der Europäer fahren täglich weniger als 40 km; 80% der US Amerikaner täglich weniger als 50 MeilenQuelle: Studie Bain
& Company, Hersteller, Presse
Antriebskonzepte Serien-E-Fahrzeuge (Auswahl)
Tägliches Nutzungsverhalten
Gering<40 km*
Mittel40-120 km
Hoch>120 km
Groß
Mittel
KleinFahr
zeug
göße
/-gew
icht
Hochef- fizienter Verbren-
nungs- motor
Hybrid
Elektroauto
Ultra- schnelles
Laden
Plug-in-Hybrid
Elektroauto mit Range Extender
2010 2011 20132012
VW e-up
AudiA1 e-tron
BMWActiveECitroen
C-Zero
Mitsubishi iMiEV
Peugeot iOn
ToyotaPrius
Plug-in
Tesla Road-
ster
(2009)
Fisker Karma
Subaru R1e
Renault Fluence
Opel Ampera
Renault Kangoo
EV
Nissan Leaf
Renault Twizzy
Mercedes A/B Kl.
Smart smart
ed
Tesla Mod. S
Toyota IQ, EV
Renault Zoe
FordConnect
EV
A
RWE Deutschland AG SEITE 6
* Geschätzte Werte (2020) für Deutschland bei 1 Mio. Elektrofahrzeugen. Bei einem Anteil der Elektroautos von 25 % an allen Fahrzeugen in Deutschland würde der Strombedarf nur um ca. 4 % steigen.
Neue Verbrauchergewohnheiten: Laden zu Hause, im öffentlichen Bereich und bei der ArbeitAUSPRÄGUNGEN LADEINFRASTRUKTUR UND ZWECK
Unternehmen/ Mobilitäts-
anbieter
Mobilitäts-
anbieter
UnternehmenUnternehmen oder Mobilitäts-
anbieter
Privatperson
< 30 min (≥
70 kW)dezidierte Ladestation
< 2h (≥
20 kW)
dezidierte Ladestation
< 2h (≥
20 kW)
dezidierte Ladestation
< 6h (≥
6 kW)
dezidierte Ladestation
< 8h (≥
4 kW)
einf. Steckdose, dezidierte Ladestation
20% = 0,4 TWh*80% = 1,6 TWh*
An Schnell- straßen
Öffentlicher Parkraum
Semi- öffentlich
Am Arbeits- platz
Zu HauseA B C D EArten Ladeinfra- struktur
Ladezeit/ Lade- leistung/ Lade- konzept
Ladean- teil/Strom- verbrauch
Investition
A
RWE Deutschland AG SEITE 7
B Zentrale Herausforderungen Ladeinfrastruktur
RWE Deutschland AG SEITE 8
Infrastrukturaufbau mit drei zentralen HerausforderungenHERAUSFORDERUNGEN
>
Mindestens europaweite Standardisierung der Steckverbindung Fahrzeug-Ladesäule (Erfolg: VDE-Anwendungsregel)
>
Europäischer Standard für Datenkommunikation (bidirektional und Breitband)
>
Vorbereitung internationaler Roaming-Abkommen
zw. EVUs>
Sicherstellung grenzübergreifend einheitlicher Bezahlsysteme
1
>
Einheitliches Marktmodell in Deutschland, das Wettbewerb ermöglicht (Ladesäule ist Teil des nicht regulierten Bereichs)
>
Sicherstellung europaweiten kompatibler regulierter Rahmenbedingungen
>
Einfache Genehmigungsverfahren>
Schaffung rechtlicher Rahmenbedingungen (z.B. Refinanzierung der Anschlusskosten einer Ladestation über NNE; Parkplatzquoten)
3
>
Finanzieller Aufwand von 3-4 Mrd. EUR in Deutschland und 20-
25 Mrd. EUR in Europa für IS auf mehreren Schultern aufteilen
>
Voraussetzung für schnellstmöglichen flächendeckenden Auf-
bau
von intelligenter, roaming-fähiger
Ladeinfrastruktur schaffen>
Entwicklung funktionierender Business Cases
und neuer innovativer Geschäftsmodelle
2
Marktmodell/ Rahmenbeding.
Technologie/ Standardisierung
Investitionen/ Geschäftsmodell
<
IS: InfrastrukturNNE: Netznutzungsentgelte
B
RWE Deutschland AG SEITE 9
Wie viele E-Autos verträgt das Verteilnetz?
Für Deutschland trifft die Arbeitsgruppe „Ladeinfrastruktur und Netzintegration“
der Nationalen Plattform für Elektromobilität (NPE)
in ihrem Zwischenbericht die vorläufige Aussage: „Generell keine größeren Probleme zu erwarten.“
(für 1 Mio. E-Autos bis 2020 1))
-> Lokale Besonderheiten sind getrennt zu berücksichtigen
B
Technische Entwicklungen müssen auf einen Massenmarkt hin eingerichtet sein – Kurzfristige Lösungen bedrohen Erfolg
BEDEUTUNG DER INTEGRATION VON ELEKTROFAHRZEUGEN INS VERTEILNETZ
G4V is
developing
an analytical
method
to evaluate
the
impact
of a large scale
introduction
of EV and PHEV on the
grid
infrastructure
and giving
a visionary
“roadmap”
for
the
year
2020 and beyond:
„The
effects
under
physically
given
parameters
and
the
inherent
challenges
and opportunities
that
this
will constitute for
the
electricity
grids
in Europe
will be
investigated“
RWE Deutschland AG SEITE 10
Das Projekt Grid-4-vehicles G4V Bewertung der Auswirkungen folgt einem ganzheitlichen Ansatz und versucht die Frage zu beantworten, wo und wie Netz-
Verstärkungen und Investitionen erforderlich werden
$ $$$$$
G4V-Modell
HS/MS/NS Netzdaten
Sozio-ökonomische Daten
Regionales Fahrverhalten
Auswirkungen
B
- Netz-Infrastruktur- Betriebsmittel- Betriebsabläufe / -pläne-
Kommunikations-Interface (EV <-> Netz)- Regulatorischer
Rahmen
RWE Deutschland AG SEITE 11
Das Projekt versucht, die existierenden verschiedenen Netz- Topologien durch einige typische Netze zu repräsentieren und
die erzielten Ergebnisse auf EU-Level zu übertragen
Extrapolation der lokalen
Ergebnisse auf nationales LevelLändlich,
vorstädtisch, städtisch
Nord-, Süd-, Zentral-Europa
Extrapolation auf EU-27 Level
$$
Technical aspects
Ecological aspects
Social aspects
Economical aspects
B
RWE Deutschland AG SEITE 12
Heutiger Status Quo ohne E-Fahrzeuge: Bei zeitgleicher Abnahme von 5 kW im Peak in jedem Haushalt besteht kein Engpass im Netz.
Engpass-Szenario (1/2): Steigende Anzahl an Verbrauchern belastet perspektivisch das VerteilnetzSCHEMATISCHER AUFBAU LOKALES VERTEILNETZ
B
je 200 kW, 40 HH
Ø je 3-5 kW Leistung im Peak
pro Hausanschluss
Ø je 3-5 kW Leistung im Peak pro Hausanschluss
Ø je 3-5 kW Leistung im Peak pro Hausanschluss
Ø je 3-5 kW Leistung im Peak
pro Hausanschluss
TrafostationØ
630 kVAca. 120
Haushalte
RWE Deutschland AG SEITE 13
Gleichzeitiges Laden aller Elektrofahrzeuge und Stromnutzung im Peak aller angeschlossenen Haushalte führen zu Engpass im Netz, der aufgelöst werden muss.
Engpass-Szenario (2/2): „Alle laden gleichzeitig am Feierabend“
–
extreme Lastspitze im Netz
Option 1: Investition in NetzausbauOption 2: Investition in intelligente
Ladeinfrastruktur
BEISPIEL: 10 ELEKTROFAHRZEUGE LADEN AN LADEBOX IN HEIMISCHER GARAGE
B
je 200 kW, 40 HH
zusätzlich 110 kW
TrafostationØ
630 kVAca. 120
Haushalte
je 11 kW Ladeleistung pro E-Auto
Dringender Handlungsbedarf
Ø je 3-5 kW Leistung im Peak pro Hausanschluss
Ø je 3-5 kW Leistung im Peak pro Hausanschluss
Ø je 3-5 kW Leistung im Peak pro Hausanschluss
Ø je 3-5 kW Leistung im Peak pro Hausanschluss
RWE Deutschland AG SEITE 14
>
Zeithorizont: 2030
>
Selbst “einfache”
Lösungen werden komplexer als heutzutage
>
Ungesteuertes Laden könnte besser für die Netzauslastung sein, als z.B. Tag/Nacht-Tarife
>
Mögliche „einfache“
Lösungen:–
Zeit-abhängiges Laden
–
Preis-Signale
Übersicht zu Ladesteuerungs-Strategien: „Je mehr Informationen verarbeitet werden / können, desto höher ist die Auswirkung und Einflussnahme auf das Netz
Information
Gridim
pact
Uncontrolled
Time dependent loading
Price signals
Decentralized control strategies
Centralized control strategies
Central DSO
control
Aggregator with no connection to the DSO
Intelligent substations
controlling and limiting the power
Self organizing micro markets
B
RWE Deutschland AG SEITE 15
Probabilistischer
Lastfluss (ungesteuert) weist zusätzliche Lastspitzen aus
signifikanter Anstieg der Lastspitzen
Signifikanter Einfluss der durchschnittlichen Anschlussleistung
Testfall (Auflösung: 15 min)
Last an Verteilnetztrafo
Durchdringungsrate von 80% EVs
Batterien 35 kWh, 18 kWh & 16 kWh
verschiedene Fahrverhalten
blau = ohne EVs, rot = mit EVs
3.7 kW
20 kW
B
RWE Deutschland AG SEITE 16
Möglicher Einfluss einer zentralen Steuerung kann Netz entlasten! Kundenbedürfnisse sind bei dieser Art der Steuerung nicht berücksichtigt
Beispiel (Auflösung: 15 Min)
blau
= ohne
EVs, rot = mit
EVs
Signifikante Reduzierung der Lastspitzen
Vergleichmäßigung der täglichen Lastganglinie
ohne Steuerung mit Steuerung
B
Last an Verteilnetztrafo
Durchdringungsrate von 80% EVs
Batterien 35 kWh, 18 kWh & 16 kWh
verschiedene Fahrverhalten
blau = ohne EVs, rot = mit EVs
RWE Deutschland AG SEITE 17
C RWE Konzept und Status der Aktivitäten
RWE Deutschland AG SEITE 18
Intelligentes Ladeinfrastruktursystem ermöglicht Smart-Grid-Fähigkeit
und netzfreundliches Laden
ÜBERBLICK RWE E-MOBILITY TECHNOLOGIEKONZEPT
GSM
Rechenzentrum>
Systemmanagement>
Abrechnung des Ladevorgangs
>
Roaming
>
Kommunikation
VDE- normierter
Stecker
International anerkannter Technologieführer mit rund 20 Patentanmeldungen
>
Freischaltung Ladespannung>
Bidirektionale Kommunikation für optimales, batterieschonendes
Laden
>
Management Ladeleistung an Station abh. von Netzlast und Stromverfügbarkeit (Smart Grid-Fähigkeit)
>
Vorbereitung informationsbasierter Mehrwertdienste, z.B. Datendownloads aus Internet in Fahrzeug-
Infotainment
>
Schnelles Laden auf Wechselstrombasis (AC)>
3-phasig, 400V, bis zu 64 A, bis zu 44kW
>
Automatische Kundenerkennung über intelligentes Ladekabel (Plug
& Charge)>
Alternativ RFID-Modul
(international)
C
GSM: Global System for
Mobile CommunicationsPLC: Powerline
Communication
PLC
RWE Deutschland AG SEITE 19
D Ausblick in die Zukunft
RWE Deutschland AG SEITE 20
RWE bereitet heute schon die Zukunft vor – E-Mobilität, erneuerbare Energien und Zusatzdienste
INTELLIGENTE INFRASTRUKTUR FÜR ZUKÜNFTIGE DIENSTE
Smart Home
Internet
Erneuerbare Energien
>
Optimale Nutzung Erneuerbarer Energien durch intelligente Steuerung (Vehicle-to-grid)
>
Laden der Batterien bei Überangebot >
Bei Bedarf Rückspeisung ins Netz
>
Möglichkeit der Integration in Smart Grid
>
Möglichkeit von informationsbasierten Mehrwert-
diensten, z.B.
>
Telematik/Navigation>
Kopplung mit Heim-Netzwerk (z.B. Musik-, Reisedaten)
>
Ferndiagnose Automobilhersteller
>
Demand
Side Management>
Optimierung eigener dezentraler Erzeugung>
Aggregation
und Vermarktung von Speicher-
bzw. Erzeugungskapazität aus der Fahrzeug Batterie
D
RWE Deutschland AG SEITE 21
www.rwe-mobility.com
Vielen Dank!
www.rwe-mobility.com
RWE Deutschland AG SEITE 22
Backup
RWE Deutschland AG SEITE 23
Elektrofahrzeuge können als Zwischenspeicher aufgebaut werden
Elektrofahrzeuge bieten auf Sicht die Möglichkeit zur effizienten Nutzung von erneuerbaren EnergienLADEVOLUMEN VON E-FAHRZEUGEN FÜR GRÜNEN STROM
D
Annahme:>
2020 gibt es 1 Mio. Autos mit Elektroantrieb in D, davon 20 % reine E-Autos (BEV) mit Ø
20 kWh-Batterien>
Um 22.00 Uhr sind 60 % aller BEV gleichzeitig an ihren
Ladeboxen angeschlossen
>
Alle angeschlossenen BEVs
und haben 50 % Ladekapazität der Batterien noch frei1)
Erneuerbare Energien
Beispiel: Alle Ladeboxen der BEV mit 11 kW EinspeicherleistungBEV haben 1,2 Mio. kWh Speichervolumen frei
für eine knappe Stunde steht eine Gesamtleistung von 1.320 MW zur Verfügung
Elektrofahrzeuge bieten die Chance zur effizienten Nutzung EE
Speichervolumen anfangs noch gering aber nutzbar
Ausbau dieser Möglichkeit durch gezielte Investition in intelligente Ladetechnik (ggf. anfänglich staatl. Förderung)
1) Hinweis: * 70% der Europäer fahren täglich weniger als 40 km.