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Energie
Verkehr
Die derzeitige EU-Verordnung über die Emissionen von Autos ist die strengste weltweit. Zusammen mit weiteren Einschränkungen können die Grenzwerte nicht mehr nur mit konventionellen Autos eingehalten werden. Eine alternative Technologie, die die lokalen Emissionen reduziert, sind Elektrofahrzeuge.
Erschwingliche und saubere Energie
Industrie, Innovation und Infrastruktur
Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
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Beschreibung
Die aktuelle EU-Verordnung über Emissionen für Autos ist die strengste weltweit. Zusammen mit weiteren Einschränkungen können die Grenzwerte nicht mehr nur mit konventionellen Autos erreicht werden. Eine alternative Technologie, die die lokalen Emissionen reduziert, sind Elektrofahrzeuge (EVs). Für eine erfolgreiche Markteinführung von E-Fahrzeugen ist eine funktionierende Infrastruktur erforderlich. Kunden stufen den unzureichenden Zugang zu Ladestationen als drittgrößtes Hindernis für den Kauf eines Elektrofahrzeugs ein, nach Preis und Reichweite(Mckinsey, 2018). Daher unterstützen öffentliche Ladesysteme für Elektrofahrzeuge die Elektrifizierung der städtischen Mobilitätssysteme. Während sich der Preis und die Reichweite jedes Jahr verbessern, können die Ladegeräte unterschiedliche Leistungsbereiche und Ladetechnologien aufweisen. Außerdem können sie intelligent in das lokale Stromnetz integriert werden und Informationen über das System für Kunden, Betreiber und andere Interessengruppen bereitstellen. 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, für den man nach der Ankunft das Laden abrechnet.
Zu lösende Probleme
Wachsender Bedarf an Ladestationen für E-Fahrzeuge
Kohlenstoff-Emissionen
Luftverschmutzung
Vorteile
Der Nutzen zeigt greifbar, wie die Umsetzung einer Lösung die Stadt oder den Ort verbessern kann.
Das Hauptziel des öffentlichen Ladesystems für Elektrofahrzeuge ist es, Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge anzubieten. Während einige Vorteile bereits mit einer Basisimplementierung der Lösung erfüllt werden können, hängt die Erfüllung der potenziellen Vorteile von den Funktionen ab, die in einem bestimmten Projekt implementiert werden.
Wichtigste Vorteile
Förderung nachhaltiger privater Verkehrsmodelle
Reduzierung der lokalen Luftverschmutzung
Potenzielle Vorteile
Reduzierung der Betriebskosten
Verbessert die Netzstabilität
Reduzierung der Treibhausgasemissionen
Förderung von nachhaltigem Verhalten
Verbesserung der sozialen Integration
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
Aufladen Fahrzeug
Zulassen von Gebühren für Fahrzeuge im öffentlichen Raum
Zugriff auf Ladegerät
Produkte, die den Nutzern den Zugang zu den Ladestationen ermöglichen (z.B. RFID-Karten, Apps)
Zusatzfunktionen
Verwaltung von Aufladesystem
Produkte zur Optimierung des Energieverbrauchs und der Preise für einen effizienten Ladeprozess
Umzug Passagier mit Elektrofahrzeug
Alle Arten von Elektrofahrzeugen, wie Busse, Autos und Fahrräder
Verwaltung von Energieversorgung
kümmert sich um den Netzanschluss der Ladestation(en)
Bezahlen zum Aufladen
Produkte, die es dem Nutzer ermöglichen, für die Aufladung zu bezahlen, z.B. per Kreditkarte, ePayment oder bar
Informieren Kunden über das Ladesystem
Produkte, die den Kunden über den Service informieren (z.B. Belegung, Preise, Prozesse)
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.
Eine Variante ist im Allgemeinen etwas, das sich von anderen ähnlichen Dingen leicht unterscheidet. Im Zusammenhang mit Lösungen sind Varianten verschiedene Optionen oder möglicherweise Teilbereiche/Abzweigungen, mit denen die Lösung umgesetzt werden kann, z.B. verschiedene technologische Optionen.
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 Konverter Wechselstrom in Gleichstrom um, um die Batterie zu laden. Es wird als "normale" Ladung mit etwa 20 kW bezeichnet. Es gibt zwei Stufen des AC-Ladens, 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 im Allgemeinen 4-8 Stunden.
Das Gleichstromladen ist die "schnelle" Ladeoption, 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 Stromnetz in Gleichstrom um, bevor der Strom in das Fahrzeug gelangt. Im Jahr 2020 gab es in den EU-Mitgliedstaaten 25.000 öffentliche DC-Ladestationen. Die Ladezeit beträgt im Allgemeinen 20 - 30 Minuten.
Bei diesen Systemen handelt es sich um relativ neuartige Technologien, die noch nicht in nennenswertem Umfang produziert wurden. Sie nutzen elektromagnetische Wellen, um die Batterien zu laden. Dazu wird in der Regel ein Ladepad an eine Steckdose angeschlossen und eine Platte am Fahrzeug befestigt. Die derzeit verfügbare Technologie entspricht den Level-2-Ladegeräten und hat eine Leistung von 11 kW.
Für welche unterstützenden Faktoren und Merkmale einer Stadt ist diese Lösung geeignet? Welche Faktoren würden die Umsetzung erleichtern?
Eine große Anzahl von Elektrofahrzeugen.
Eine geringere Anzahl von Einfamilienhäusern bedeutet einen 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
Welche Anstrengungen und Maßnahmen unternehmen die lokalen/nationalen öffentlichen Verwaltungen, um diese Lösung zu fördern und zu unterstützen?
In den europäischen Ländern gibt es eine Vielzahl von Subventionen und Anreizen für den Aufbau einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Deutschland zum Beispiel bietet für öffentliche Ladestationen Folgendes an:
Einen Zuschuss von bis zu 3.000 € für den Kauf von Ladestationen bis zu 22 kW.
Einen Zuschuss von bis zu 12.000 € für den Kauf von DC-Ladegeräten bis zu 100 kW.
Eine Subvention 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.
Welche Interessengruppen müssen bei der Planung und Umsetzung dieser Lösung berücksichtigt werden (und wie)?
Stakeholder Map für öffentliche Ladeinfrastruktur (BABLE, 2021)
Marktpotenzial
Wie groß ist der potenzielle Markt für diese Lösung? Gibt es EU-Ziele, die die Umsetzung unterstützen? Wie hat sich der Markt im Laufe der Zeit und in letzter Zeit entwickelt?
Implementierung
Durchschnittliche Implementierungsdauer: 0,5 - 1 Jahr
Höhe der Erstinvestition: 50.000 - 250.000 Euro für eine oder zwei Schnell-Ladestationen
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 steigende Kosten die Ladezeit. Ein Grund dafür ist, dass die Erhöhung der Ladeleistung eine Aktualisierung des Stromnetzes erfordert, was zu deutlich höheren Investitionskosten führt.
Aber abgesehen von den steigenden Kosten erlauben niedrige Ladezeiten mehr Menschen, das Ladegerät pro Tag zu nutzen. 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. Aber das gilt nur für einen (fiktiven) Vollzeitbetrieb.
Eine Schnellladestation ist für bis zu 75 Nutzer pro Tag ausgelegt, während ein AC-Ladegerät für maximal vier Nutzer pro Tag ausgelegt ist. Um eine Schnellladestation zu erreichen, wären also fast 20 langsame Ladegeräte erforderlich. Da Gleichstrom-Schnellladestationen voll ausgelastet sind, sind sie die billigste öffentliche Option. Die Wartungskosten für die Ladestationen auf der Straße können beträchtlich 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 zukünftigen Installationskosten(US Department of Energy, 2015).
Ladehäfen erfordern in der Regel eine Investition von:
Level 2 AC reicht von 400 bis 6500 USD, oder
DC-Schnellladung liegt zwischen 10.000 und 40.000 USD
und führen zu variablen Kosten für die Installation von:
Level 2 AC liegt zwischen 600 und 12700 USD, oder
DC-Schnellladung liegt zwischen 4.000 und 51.000 USD.
Die folgende Grafik gibt einen Überblick über die verschiedenen Kostenbereiche.
Die Entwicklung dieser Lösung wurde mit EU-Mitteln unterstützt.
Anwendungsfälle
Sehen Sie sich Beispiele für die Umsetzung dieser Lösung in der Praxis an.
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.
Das lastausgleichende Flottenmanagement demonstriert die Fähigkeit der intelligenten Ladestationen von LSW, als flexible Anlage bei Engpässen im Verteilungsnetz eingesetzt zu werden. Engpässe können durch ferngesteuertes Starten und Stoppen des Ladevorgangs durch das virtuelle Kraftwerk behoben werden.
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.
Die Installation einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (EV), die es Nottingham ermöglicht, sein grünes Busnetz von 45 auf 58 E-Busse zu erweitern.
Greencity ist der erste Stadtteil in 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.
Entwicklung von intelligenten Mobilitätslösungen in Antwerpen
Um die Nutzung von Elektrofahrzeugen, sowohl privat als auch gemeinsam genutzte, weiter zu fördern und zu erleichtern, wurde als Antwort auf die steigende Nachfrage nach Elektromobilität und Ladeinfrastruktur ein Grundsatzpapier zum Laden von Elektrofahrzeugen für Bürger und Angestellte verfasst.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In Zusammenarbeit mit dem Dundee City Council fördert Creative Dundee offene Daten, die mit dem 8th City Data Cluster abgestimmt sind. Die Arbeit umfasst Modelle, Toolkits und Methoden, die kulturelle Erkenntnisse offen teilen, um Entscheidungen zu unterstützen und ein vielseitiges Analyse-Toolkit anzubieten.
Das Elektrobus-System ist ein öffentliches Verkehrssystem, das ausschließlich mit Elektrobussen betrieben wird. Elektrobusse bieten ökologische Vorteile, da sie keine lokalen Emissionen verursachen. Außerdem sind sie aufgrund ihrer längeren Lebensdauer und der geringeren Betriebskosten finanziell vorteilhaft.
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.
Ein Bike-Sharing-System stellt einer Gemeinschaft eine gemeinsame Fahrradflotte zur Verfügung. Der einzelne Nutzer muss also kein eigenes Fahrrad besitzen, sondern kann die Flotte flexibel nutzen.
Ein Smart Parking System nutzt Sensoren oder andere Technologien, um die Verfügbarkeit von Parkplätzen in Städten zu ermitteln. Diese Informationen können mit den Autofahrern geteilt werden, um die Zeit für die Parkplatzsuche zu verkürzen und so die Verkehrsstaus zu reduzieren.
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