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Beschreibung

Die derzeitige EU-Verordnung über Emissionen von Autos ist die strengste weltweit. Zusammen mit weiteren Einschränkungen können die Grenzwerte mit konventionellen Autos allein nicht mehr eingehalten werden. Eine alternative Technologie, die die lokalen Emissionen reduziert, sind Elektrofahrzeuge (EVs). Für eine erfolgreiche Marktdurchdringung ist eine funktionierende Infrastruktur notwendig. Der unzureichende Zugang zu Ladestationen wird von Kunden als drittgrößtes Hindernis für den Kauf eines Elektrofahrzeugs genannt, nach Preis und Reichweite(Mckinsey, 2018). Öffentliche Ladesysteme für Elektrofahrzeuge unterstützen daher die Elektrifizierung urbaner Mobilitätssysteme. Während sich der Preis und die Reichweite jedes Jahr verbessern, können die Ladestationen unterschiedliche Leistungsbereiche und Ladetechnologien aufweisen. Darüber hinaus können sie intelligent in das lokale Stromnetz integriert werden und Kunden, Betreibern und anderen Akteuren Informationen über das System liefern. Für die Nutzererfahrung wird empfohlen, ein Zahlungs- und Authentifizierungssystem einzubauen, das den Zugang erleichtert und die Transparenz des Ladevorgangs erhöht. Ein weiteres Problem ist der Zugang zu den Ladestationen, da der Ladevorgang durchgeführt wird, während das Auto geparkt ist, und die Möglichkeit, Parkplätze (in der Nähe der Ladestation) zu reservieren, in vielen Ländern eine rechtliche Herausforderung darstellt. Spezielle Parkplätze nur für E-Fahrzeuge lösen das Problem nicht, da ein anderes (voll aufgeladenes) E-Fahrzeug für längere Zeit auf dem Platz parken kann, den man nach der Ankunft zum Aufladen gebucht hat.

Zu lösende Probleme

Wachsender Ladebedarf für E-Fahrzeuge Kohlenstoff-Emissionen Luftverschmutzung

Vorteile

Das Hauptziel des öffentlichen Ladesystems für Elektrofahrzeuge besteht darin, Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge anzubieten. Während einige Vorteile bereits mit einer Basisimplementierung der Lösung erfüllt werden können, hängt die Erfüllung der potenziellen Vorteile von den in einem spezifischen Projekt implementierten Funktionen ab.

Wichtigste Vorteile
  • Förderung nachhaltiger privater Verkehrsmodelle

  • Reduzierung der lokalen Luftverschmutzung

Potenzielle Vorteile
  • Reduzierung der Treibhausgasemissionen

  • Förderung von nachhaltigem Verhalten

  • Reduzierung der Betriebskosten

  • Verbesserung der sozialen Integration

  • Verbessert die Netzstabilität

Funktionen

Funktionen helfen Ihnen zu verstehen, was die Produkte für Sie tun können und welche Ihnen helfen werden, Ihre Ziele zu erreichen.
Jede Lösung hat mindestens eine Hauptfunktion, die zum Erreichen des grundlegenden Zwecks der Lösung erforderlich ist, und mehrere Zusatzfunktionen, die hinzugefügt werden können, um zusätzliche Vorteile zu bieten.

Hauptfunktionen
    Laden vehicle

    Zulassen von Gebühren für Fahrzeuge im öffentlichen Raum

    Zugriff auf charger

    Produkte, die den Nutzern den Zugang zu den Ladestationen ermöglichen (z. B. RFID-Karten, Apps)

Zusatzfunktionen
    Verwaltung charging system

    Produkte zur Optimierung des Energieverbrauchs und der Preise für einen effizienten Ladevorgang

    Umzug passenger by electric vehicle

    Alle Arten von Elektrofahrzeugen, wie Busse, Autos und Fahrräder

    Verwaltung energy supply

    kümmert sich um den Netzanschluss der Ladestation(en)

    Bezahlen for charging

    Produkte, die es dem Nutzer ermöglichen, für die Aufladung zu bezahlen, z. B. per Kreditkarte, ePayment oder bar

    Informieren customers about charging system

    Produkte, die den Kunden über die Dienstleistung informieren (z.B. Belegung, Preise, Abläufe)

Produkte, die diese Funktionen anbieten

E-Mobility Hub Flottenladesimulation

Während der gesamte Verkehr elektrifiziert wird, wandeln sich auch die Mobilitätsknotenpunkte. Neue E-Mobilitätszentren müssen alle Arten von Ladeanforderungen für verschiedene Flotten erfüllen, heute und in Zukunft.

E-Mobilität

Mit Hilfe von Lade-Apps können Fahrer von Elektrofahrzeugen bequem auf nahezu die gesamte öffentliche und internetfähige Ladeinfrastruktur zugreifen.

Varianten

Es gibt zwei Haupttypen von Ladegeräten für Nicht-Haushaltsfahrzeuge: AC und DC. Darüber hinaus werden kabellose Ladesysteme entwickelt, allerdings noch nicht in nennenswertem Umfang.

Beschreibung

Bei diesem System wandelt ein fahrzeugeigener Wandler Wechselstrom in Gleichstrom um, um die Batterie zu laden. Es wird als "normale" Ladung mit etwa 20 kW bezeichnet. Es gibt zwei Stufen des Wechselstromladens, wobei Stufe 2 die einzige ist, die für öffentliche Ladestationen geeignet ist. Ab 2020 gibt es in den EU-Mitgliedstaaten 200.000 öffentliche AC-Ladestationen. Die Ladezeit beträgt in der Regel 4-8 Stunden.

(Mckinsey, 2018)

Beschreibung

Das Gleichstromladen ist die "schnelle" Lademöglichkeit, die mit Leistungen von 25 kW bis 350 kW arbeitet und auch als Level-3-Laden bezeichnet wird. Das Ladesystem wandelt den Wechselstrom aus dem Netz in Gleichstrom um, bevor der Strom in das Fahrzeug gelangt. Im Jahr 2020 gab es in den EU-Mitgliedstaaten 25.000 öffentliche Gleichstrom-Ladestationen. Die Ladezeit beträgt in der Regel 20 bis 30 Minuten.

(Mckinsey, 2018)

Beschreibung

Bei diesen Systemen handelt es sich um relativ neue Technologien, die noch nicht in nennenswertem Umfang hergestellt wurden. Sie nutzen elektromagnetische Wellen zum Aufladen der Batterien, wobei in der Regel eine an eine Steckdose angeschlossene Ladestation und eine am Fahrzeug befestigte Platte zum Einsatz kommen. Die derzeit verfügbare Technologie entspricht den Level-2-Ladegeräten und hat eine Leistung von 11 kW.

(Mckinsey, 2018)

Stadtkontext

  • Große Anzahl von Elektrofahrzeugen

  • Geringere Anzahl von Einfamilienhäusern bedeutet größeren Bedarf an öffentlichen Ladestationen

  • Dichte, urbane Städte mit einem hohen Anteil an Parkplätzen auf der Straße und in kommerziellen Parkhäusern haben einen erhöhten Bedarf an öffentlichen Ladestationen

Regierungsinitiativen

In den europäischen Ländern gibt es eine Vielzahl von Subventionen und Anreizen für den Aufbau von Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. In Deutschland gibt es zum Beispiel folgende Angebote für öffentliche Ladestationen:

  • Einen Zuschuss von bis zu 3.000 € für die Anschaffung von Ladestationen bis zu 22 kW.
  • Einen Zuschuss von bis zu 12.000 € für die Anschaffung von Gleichstrom-Ladegeräten bis zu 100 kW.
  • Ein Zuschuss von bis zu 30.000 € für den Kauf von DC-Ladegeräten über 100 kW.
  • Netzanschlüsse werden mit bis zu 5.000 € für Niederspannungsanschlüsse und 50.000 € für Mittelspannungsanschlüsse bezuschusst.

(Noyens, 2020)

Stakeholder Mapping

Stakeholder Map für öffentliche Ladeinfrastruktur (BABLE, 2021)

Marktpotenzial

Umsetzung

Durchschnittliche Implementierungszeit: 0,5 - 1 Jahr

Höhe der Anfangsinvestition: 50.000 - 250.000 Euro für eine oder zwei Schnellladestationen

Marktübersicht

Der Markt für Elektrofahrzeuge ist ein stetig wachsender Markt. Die meisten öffentlichen Ladestationen werden von den Regierungen finanziert und gefördert.

Kosten und Ladedauer

Im Allgemeinen verkürzen die steigenden Kosten die Ladezeit. Ein Grund dafür ist, dass die Erhöhung der Ladeleistung eine Aktualisierung des Stromnetzes erfordert, was zu erheblich höheren Investitionskosten führt.

Abgesehen von den steigenden Kosten ermöglichen niedrige Ladezeiten jedoch, dass mehr Menschen das Ladegerät pro Tag nutzen können. Aus diesem Grund konkurrieren alle öffentlichen Ladegeräte von 3,6 kW AC bis 62,5 DC auf einem vergleichbaren Kostenniveau mit ca. 1370-1800 EUR/kW bei den Kosten pro Kapazität. Das Kostenniveau der 250 DC-Ladegeräte liegt bei weniger als der Hälfte davon. Das gilt aber nur für einen (fiktiven) Vollzeitbetrieb.

Eine Schnellladestation ist für bis zu 75 Nutzer pro Tag ausgelegt, ein AC-Ladegerät für maximal vier Nutzer pro Tag. Um eine Schnellladestation zu erreichen, wären also fast 20 Langsamlader nötig. Da Gleichstrom-Schnellladegeräte voll ausgelastet sind, stellen sie die billigste öffentliche Option dar. Die Wartungskosten können für Straßenladegeräte erheblich sein, was ein Grund für die niedrigen Kosten eines Heimladegeräts ist.

Kostenstruktur

Im Allgemeinen besteht in der Branche ein Konsens darüber, dass die Kosten für öffentliche Ladestationen tendenziell sinken und weiter sinken werden. Allerdings sind die Installationskosten sehr variabel, und es gibt keinen Konsens unter den Interessenvertretern der Branche über die Richtung der künftigen Installationskosten(US Department of Energy, 2015).

Ladehäfen erfordern in der Regel eine Investition von

  • Level 2 AC liegt zwischen 400 und 6500 USD, oder
  • DC-Schnellladung zwischen 10.000 und 40.000 USD

und führen zu variablen Kosten für die Installation von

  • Level 2 AC reicht von 600 bis 12700 USD, oder
  • DC-Schnellladung zwischen 4.000 und 51.000 USD.

Die folgende Grafik gibt einen Überblick über die verschiedenen Kostenbereiche.

Ungefähre Kostenspannen(US DOE, 2015)

Rechtliche Anforderungen

1) Regulierung, die die Freiheit der Geschäftstätigkeit einschränkt:

Regelungen zum Verkauf von energieverbrauchsabhängigen:

  • Europäische Verordnung 2014/31/EU:Bereitstellung von nichtselbsttätigen Waagen
  • 2014/32/EU:Europäische Messgeräterichtlinie

(Intertek, 2015)

2) Sicherheitsvorschriften:

  • IEC 61851: Minimale elektrische Sicherheitsanforderungen für die Herstellung und Installation von Ladeinfrastruktur
  • 2004/108/EG:Regelung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV)
  • 2006/95/EG: Sicherheitsstandards der Niederspannungsrichtlinie
  • ISO 19363: Induktives Laden, Anforderungen für Fahrzeuge und Sicherheitsvorschriften

(Intertek, 2013)

Die Entwicklung dieser Lösung wurde mit EU-Mitteln unterstützt.

Anwendungsfälle

Verkehr

Mobilitätsstation in Mülheim

Die Mobilitätsstationen in Mülheim bieten Pendlern und Bewohnern des geschäftigen Stadtteils einen Ort, an dem sie leicht verschiedene alternative Transportmöglichkeiten finden können. Das Ziel ist es, eine Verhaltensänderung von der Nutzung des Autos hin zu aktiveren Verkehrsmitteln wie Gehen und Radfahren zu fördern.

Verkehr

Saubere und leise Nachtlieferungen

Um die Lebensqualität der Bürger zu verbessern, hat die Stadt die Vorschriften für die Lieferdienste angepasst und sie in die Randzeiten verlegt.

Energie

Verkehr

EV-Ladeinfrastruktur in Nottingham

Die Installation einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (EV), die es Nottingham ermöglicht, sein grünes Busnetz von 45 auf 58 E-Busse zu erweitern.

Energie

Greencity

Greencity ist der erste Stadtteil der Schweiz, der die Bedingungen der 2000-Watt-Gesellschaft erfüllt und ein weitgehend netzunabhängiges Gebiet darstellt, das auf eine 100%ige Versorgung aus lokal erzeugten erneuerbaren Energiequellen und ein innovatives und umweltfreundliches Mobilitätskonzept setzt.

Verkehr

Energie

Masterplan für das Laden von Elektrofahrzeugen in Stockholm

Die Stadt Stockholm beabsichtigt, einen Masterplan für das Laden von E-Fahrzeugen zu entwickeln, um die Entwicklung der Infrastruktur für das Laden von E-Fahrzeugen zu überwachen und zu ergänzen, um sicherzustellen, dass die Bedürfnisse aller Fahrer, einschließlich der geschäftlichen Nutzung, erfüllt werden.

Verkehr

Energie

Vehicle to X (V2X) Aufladung für Elektrofahrzeuge

In Barcelona wurde eine innovative Form des Vehicle-to-X (V2X) Ladens für Elektrofahrzeuge eingeführt. Dies kann die Durchdringung mit erneuerbaren Energien, die Energiespeicherung und die Netzflexibilität erhöhen und die Optimierung des Energiemanagements erleichtern.

Verkehr

Energie

Entwicklung einer Ladeinfrastruktur zur Förderung der E-Mobilität in Barcelona

Endesa Energía hat in Barcelona fünf Schnellladestationen eingerichtet, um den umweltfreundlichen Verkehr in der Stadt zu fördern.

Verkehr

Energie

Normale Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge

Der Anteil der Elektrofahrzeuge an den Autoverkäufen steigt und die Ladeinfrastruktur ist wichtig, um den Übergang zu einer verbesserten Fahrzeugflotte in den Städten zu erleichtern. In Stockholm wurden fünf bis zehn normale Ladestationen installiert, um die Bedürfnisse der Bürger zu befriedigen.

Verkehr

Energie

Schnellladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge

In Stockholm hat Fortum im Rahmen des GrowSmarter-Projekts eine Schnellladestation auf dem Parkplatz des McDonald's Restaurants eingerichtet. Schnellladestationen könnten Elektrofahrzeuge in weniger als 30 Minuten mit voll aufgeladenen Batterien versorgen.

Verkehr

Smart Charging für Elektrofahrzeuge in Eindhoven

Um die Nutzung von Elektrofahrzeugen zu fördern und die Ladeinfrastruktur besser zu verwalten, wurde ein intelligentes Ladesystem entwickelt. 6 Typ-2-AC-Ladegeräte wurden in Strijp-S mit zwei Ladepunkten installiert. Das Projekt umfasst ein Spitzenlastmanagementsystem/Lademanagementsystem.

Energie

Verkehr

E-Ladestation mit Fernsteuerung in Mülheim

Die Lösung zielt darauf ab, den Ersatz von Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen zu fördern, indem die Nutzung von E-Fahrzeugen erleichtert wird. Die Ladeinfrastruktur ermöglicht es den Mietern, ihre E-Fahrzeuge aufzuladen. Sie wird in Zusammenarbeit mit verschiedenen Anbietern von E-Mobilität implementiert und macht die Nutzung eines privaten Autos überflüssig.

Verkehr

ChargeBIG Ladeinfrastruktur mit 100 Ladepunkten

Auf dem Firmenparkplatz von MAHLE wurden 100 Wechselstrom-Ladepunkte für Mitarbeiter- und Firmenfahrzeuge installiert, um einen Beitrag zur Reduzierung der Luftverschmutzung in Stuttgart zu leisten. Die Installation dient als Demonstration und als echtes Labor für die weitere Entwicklung der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge.

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Ähnliche Lösungen

Elektrisches Bussystem

Das Elektrobus-System ist ein öffentliches Verkehrssystem, das ausschließlich mit Elektrobussen betrieben wird. Elektrobusse sind nicht nur ökologisch vorteilhaft, da sie keine lokalen Emissionen haben, sondern können aufgrund ihrer längeren Lebensdauer und niedrigeren Betriebskosten auch finanziell vorteilhaft sein.

Fahrzeug-Sharing-System

Carsharing-Systeme ermöglichen es den Kunden, verschiedene Fahrzeuge zu nutzen, ohne dass sie jedes Fahrzeug besitzen müssen. Es gibt verschiedene Arten von Carsharing-Systemen auf dem Markt. Sie unterscheiden sich unter anderem durch die Art des geteilten Fahrzeugs, wie Carsharing, Bike-Sharing, Scooter-Sharing oder Elektrofahrzeug-Sharing.

Fahrrad-Sharing-System

Ein Bike-Sharing-System soll einer Gemeinschaft eine gemeinsame Fahrradflotte zur Verfügung stellen. Daher müssen die einzelnen Nutzer kein eigenes Fahrrad besitzen, sondern jeder kann die Flotte flexibel nutzen.

Intelligentes Parken

Ein intelligentes Parksystem nutzt Sensoren oder andere Technologien, um die Verfügbarkeit von Parkplätzen in Städten zu ermitteln. Diese Informationen können an die Autofahrer weitergegeben werden, wodurch sich die Zeit für die Parkplatzsuche verkürzt und somit der Verkehr entlastet wird.

Mobilitätsknotenpunkte

Mobilitätsknotenpunkte sind Orte der Vernetzung, an denen verschiedene Verkehrsmittel - vom Fußgänger bis zum Nahverkehr - nahtlos zusammenkommen.

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