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Die derzeitige EU-Verordnung zu Emissionen von Personenkraftwagen ist die strengste weltweit. Angesichts weiterer Verschärfungen lassen sich die Grenzwerte nicht mehr ausschließlich mit konventionellen Fahrzeugen einhalten. Eine alternative Technologie zur Reduzierung der lokalen Emissionen sind Elektrofahrzeuge.
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Beschreibung
Die derzeitige EU-Verordnung zu Emissionen von Personenkraftwagen ist die strengste weltweit. Angesichts weiterer Verschärfungen lassen sich die Grenzwerte nicht mehr ausschließlich mit konventionellen Fahrzeugen einhalten. Eine alternative Technologie, die lokale Emissionen reduziert, sind Elektrofahrzeuge (EVs). Für einen erfolgreichen Markteintritt von Elektrofahrzeugen ist eine funktionierende Infrastruktur erforderlich. Kunden stufen den unzureichenden Zugang zu Ladestationen als dritthöchstes Hindernis für den Kauf eines Elektrofahrzeugs ein, nach dem Preis und der Reichweite (McKinsey, 2018). Daher unterstützen öffentliche Ladesysteme für Elektrofahrzeuge die Elektrifizierung städtischer Mobilitätssysteme. Während sich Preis und Reichweite von Jahr zu Jahr verbessern, können Ladegeräte unterschiedliche Leistungsbereiche und Ladetechnologien aufweisen. Darüber hinaus lassen sie sich intelligent in das lokale Stromnetz integrieren und liefern Informationen über das System für Kunden, Betreiber und andere Interessengruppen. Im Hinblick auf die Benutzererfahrung wird empfohlen, ein Zahlungs- und Authentifizierungssystem zu integrieren, das den Zugang erleichtert und die Transparenz des Ladevorgangs erhöht. Ein weiteres Problem ist der Zugang zu Ladestationen, da das Laden während des Parkens erfolgt und die Möglichkeit, Parkplätze (neben der Ladestation) zu reservieren, in vielen Ländern rechtlich schwierig ist. Speziell für Elektrofahrzeuge reservierte Parkplätze lösen das Problem nicht, da ein anderes (vollständig aufgeladenes) Elektrofahrzeug langfristig auf dem Platz parken kann, für den man nach der Ankunft das Laden einplant.
Zu lösende Probleme
Steigender Ladebedarf für Elektrofahrzeuge
CO₂-Emissionen
Luftverschmutzung
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.
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 an Einfamilienhäusern bedeutet einen höheren Bedarf an öffentlichen Ladestationen.
In dicht besiedelten Städten mit einem hohen Anteil an Parkplätzen auf der Straße und in gewerblichen Parkhäusern steigt die Nachfrage nach 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 Förderungen und Anreizen für den Aufbau einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. So bietet Deutschland beispielsweise für öffentliche Ladestationen Folgendes an:
Eine Förderung von bis zu 3.000 € für die Anschaffung von Ladestationen mit einer Leistung von bis zu 22 kW.
Eine Förderung von bis zu 12.000 € für die Anschaffung von Gleichstromladegeräten mit einer Leistung von bis zu 100 kW.
Eine Förderung von bis zu 30.000 € für die Anschaffung von Gleichstromladegeräten mit einer Leistung über 100 kW.
Netzanschlüsse werden mit bis zu 5.000 € für Niederspannungs- und 50.000 € für Mittelspannungsanschlüsse gefördert.
Welche Interessengruppen müssen bei der Planung und Umsetzung dieser Lösung berücksichtigt werden (und wie)?
Akteurskarte für die 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?
Umsetzung
Durchschnittliche Umsetzungsdauer: 0,5 – 1 Jahr
Anfangsinvestition: 50.000 – 250.000 Euro für eine oder zwei Schnellladestationen
Marktüberblick
Der Markt für Elektrofahrzeuge wächst stetig. Die meisten öffentlichen Ladestationen werden von staatlichen Stellen finanziert und gefördert.
Kosten und Ladezeit
Im Allgemeinen verkürzt eine Erhöhung der Kosten die Ladezeit. Ein Grund dafür ist, dass eine höhere Ladeleistung Netzausbauten erfordert, was zu deutlich höheren Investitionskosten führt.
Doch abgesehen von den steigenden Kosten ermöglichen kurze Ladezeiten, dass täglich mehr Menschen die Ladestation nutzen können. Aus diesem Grund konkurrieren alle öffentlichen Ladestationen – von 3,6 kW Wechselstrom bis 62,5 kW Gleichstrom – auf einem vergleichbaren Kostenniveau von etwa 1.370–1.800 EUR/kW, was die Kosten pro Kapazität betrifft. Das Kostenniveau der 250-Gleichstrom-Ladestationen liegt bei weniger als der Hälfte dieses Wertes. Dies gilt jedoch nur für einen (fiktiven) Vollzeitbetrieb.
Eine Schnellladestation ist für bis zu 75 Nutzer pro Tag ausgelegt, während eine Wechselstrom-Ladestation maximal vier Nutzer pro Tag bedienen kann. Somit wären fast 20 Langsamladestationen erforderlich, um einer Schnellladestation gleichzukommen. Da Gleichstrom-Schnellladestationen voll ausgelastet sind, stellen sie die kostengünstigste öffentliche Option dar. Die Wartungskosten können bei Ladestationen am Straßenrand erheblich sein, was ein Grund für die geringen Kosten eines Heimladegeräts ist.
Kostenstruktur
Im Allgemeinen herrscht in der Branche Einigkeit darüber, dass die Kosten für öffentliche Ladestationen tendenziell sinken und auch weiterhin sinken werden. Die Installationskosten sind jedoch sehr unterschiedlich, und unter den Akteuren der Branche besteht kein Konsens über die zukünftige Entwicklung dieser Kosten (US-Energieministerium, 2015).
Ladeanschlüsse erfordern in der Regel folgende Investitionen:
Level-2-Wechselstrom (AC): zwischen 400 und 6.500 US-Dollar oder
Gleichstrom-Schnellladestationen liegen zwischen 10.000 und 40.000 USD
und führen zu variablen Kosten für die Installation von:
Wechselstrom (AC) der Stufe 2 zwischen 600 und 12.700 USD oder
Gleichstrom-Schnellladestationen 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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
Die Installation einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (EV), die es Nottingham ermöglicht, sein grünes Busnetz von 45 auf 58 E-Busse zu erweitern.
Auf dem Firmenparkplatz von MAHLE wurden 100 AC-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.
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.
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.
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