BATTERIEELEKTRISCHE FAHRZEUGE IM GEWERBLICHEN FLOTTENBETRIEB vorgelegt von Dipl.-Ing. Alexandra Schulz geb. in Berlin von der Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme der Technischen Universität Berlin zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ingenieurwissenschaften - Dr.-Ing. – genehmigte Dissertation PROMOTIONSAUSSCHUSS: Vorsitzender: Prof. Dr.-Ing. Dietmar Göhlich Gutachter: Prof. Dr. rer. nat. Volker Schindler Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Ralph Pütz Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 26.03.2015 BERLIN 2015 Zusammenfassung Das Energiekonzept der Bundesregierung sieht vor, die Treibhausgasemissionen bis 2020 um 40 % zu senken. Der Endenergieverbrauch im Verkehrsbereich soll zeitgleich um bis zu 10 % zurückgehen. Energieeffiziente Fahrzeuge wurden hierfür als Schlüsselelement identifiziert und im Nationalen Entwicklungsplan Mobilität (NEP) genauer spezifiziert. Hiernach sollen bis 2020 eine Million EFahrzeuge auf deutschen Straßen fahren, ein Teil davon rein batterieelektrische Fahrzeuge. Diese haben im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen den Vorteil lokaler Emissionsfreiheit und können bei Nutzung von Strom aus regenerativen Energiequellen zur Unabhängigkeit von Erdölimporten beitragen. Dem gegenüber stehen derzeit vor allem Nachteile hinsichtlich der begrenzten Reichweite durch die Batterie, welche sich einerseits noch auf hohem Kostenniveau befindet und andererseits in Hinblick auf Zuverlässigkeit und Alterungsverhalten noch Gegenstand aktueller Forschung ist. Gewerbliche Fahrzeuge, die bis zu 60 % aller Neuzulassungen ausmachen, scheinen aus mehreren Gründen für den Einsatz von E-Fahrzeugen besonders geeignet. Vor allem die bessere Planbarkeit der Routen, die Möglichkeit auf betriebseigenem Gelände die erforderliche Infrastruktur zu schaffen und für längere Fahrten auf konventionell angetriebene Flottenfahrzeuge zurückzugreifen, tragen dazu bei. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob und wie E-Fahrzeuge im gewerblichen Verkehr eingesetzt werden können. Dabei wird untersucht, welche Konfiguration (v.a. in Hinblick auf die Batteriedimensionierung) ein solches Fahrzeug haben muss, um bei Erfüllung des definierten Einsatzzweckes eine praktikable und ökonomisch sinnvolle Lösung darzustellen. Grundlage für die Untersuchung ist ein Total-Cost-of-Ownership-Modell (TCO), das auf Basis relevanter Parameter die Gesamtkosten eines E-Fahrzeugs sowie die eines konventionellen Vergleichsfahrzeugs bestimmt. Eine Sensitivitätsanalyse zeigt dabei den Einfluss der Prognose von Batterie- und Kraftstoffpreisentwicklung sowie der Annahmen über die Restwertentwicklung. Angewandt wird das Modell auf drei Fallbeispiele aus dem gewerblichen Verkehrssektor. Für die Flotten aus den Bereichen Kurier-, Express- und Paketdienste (KEP), Pharmalogistik und Taxibetrieb liegen von Datenloggern aufgezeichnete Fahrprofile vor, die Geschwindigkeiten und GPS-Koordinaten enthalten. Diese werden hinsichtlich des Reichweitenbedarfs und limitierender Randbedingungen ausgewertet. Die daraus abgeleiteten, individuellen Fahrzeugkonfigurationen werden mit Hilfe des TCO-Modells und der Bewertung relevanter Einsatzparameter wie z.B. der erforderlichen Fahrzeugklassen, Lademöglichkeiten, Routenplanung und Auslastung auf ihre Eignung für den Einsatz in der konkreten Flotte untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von E-Fahrzeugen nur in wenigen Fällen eine ökonomisch sinnvolle Lösung darstellt. Grundsätzlich wirken sich eine lange Haltedauer und hohe Fahrleistungen bei Ausschöpfung der zur Verfügung stehenden Reichweite positiv auf die Bilanz aus. Eine Modularisierung der Fahrzeuge, die individuelle Batteriekapazitäten zur optimalen Ausnutzung derselben ermöglicht, erhöht die Anzahl passender Alternativen. Die Nutzung von Schnellladestationen erwies sich in den betrachteten Fällen nur dann als effektiv, wenn regelmäßig Pausen unter zehn Minuten zum Nachladen genutzt werden können. Der Rückgriff auf konventionelle Fahrzeuge für lange Einzel- oder Tagesfahrstrecken war in allen betrachteten Fällen notwendig, so dass die Integration von E-Fahrzeugen eine Umstrukturierung der bisherigen Abläufe erfordert. III Abstract The German government's energy concept proposes to lower greenhouse gas emissions by 40% until 2020. Within the same time span, consumption of final energy is to decrease by 10%. Energy efficient vehicles have been identified as key elements for achieving this target. Those vehicles have been specified in more detail in the '(German) National Plan for Mobility Development' (NEP – Nationaler Entwicklungsplan Mobilität). According to this plan, one million electric vehicles are supposed to be driving on German roads in 2020; a part of them purely battery electric vehicles. These have the advantage of a complete absence of local emissions when compared to conventional vehicles and can contribute to independence from oil imports when charged with electricity from renewable energy sources. Disadvantages mainly consist of limited range due to the battery, which is still very expensive and also subject of current research with regard to reliability and ageing behaviour. Commercial vehicles (which account for up to 60% of registration of new vehicles) seem especially well suited to the use of electric vehicles for several reasons. Above all, better predictability of itineraries, the possiblity of creating necessary infrastructure on company premises and the ability to fall back on conventionally powered fleet vehicles when driving longer routes contribute to those reasons. This paper concerns itself with the question whether and in which way electric vehicles may be used in commercial traffic. To this end, it examines which configuration (especially with regard to battery dimensioning) such a vehicle should have to present a practical and economically reasonable solution while fulfilling its defined purpose. The basis of this examination is a 'total cost of ownership' model (TCO), which on the basis of relevant parameters determines the total costs of an electric vehicle as well as those of a conventional comparison vehicle. A sensitivity analysis shows the influence of predicted price development of batteries and fuel as well as assumptions regarding development of residual value. This model is applied to three sample cases from commercial traffic. Driving profiles recorded by data loggers containing velocity and GPS coordinates for fleets from the areas of courier, express and parcel (CEP) services, pharmaceutical logistics and taxi services are available. Those are analysed with regard to range demands and limiting conditions. Individual vehicle configurations resulting from this are examined for their suitability for use within a specific fleet using the TCO model and evaluation of relevant operation parameters as for example necessary vehicle size classes, loading facilities, itineraries and utilization. The results show that the use of electric vehicles only in a few cases presents an economically valid solution. Basically, long ownership and high driving performance while exhausting available range has positive effects on the balance. Modularization of vehicles allowing individual battery capacities for ideal utilization of those capacities increases the number of suitable alternatives. The use of fast-charge stations showed itself to be efficient in the analysed cases only when breaks under ten minutes duration could regularly be used for charging. In all analysed cases, recourse to conventional vehicles for long drives (either single drives or longer day itineraries) was necessary, so that the inclusion of electric vehicles requires restructuring of former processes. V Danksagung Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet Kraftfahrzeuge der TU Berlin. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. Volker Schindler, dessen Denkanstöße und kritische Anmerkungen diese Arbeit sehr bereichert und mich immer wieder auf wertvolle neue Ideen gebracht haben. Sein Vertrauen in meine Fähigkeiten und seine stets für mich „offene Tür“ bei allen Fragen und Problemen haben ebenfalls sehr zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen. Bei Herrn Prof. Dr.-Ing. Ralph Pütz möchte ich mich dafür bedanken, dass er sich bereit erklärt hat, das Zweitgutachten für diese Arbeit zu erstellen. Herrn Prof. Dietmar Göhlich danke ich für die Übernahme des Prüfungsvorsitzes. Weiterhin danke ich allen meinen Kolleginnen und Kollegen aus dem Fachgebiet für ihre Unterstützung, ganz besonders Dr. Gerd Müller, mit dem ich jahrelang das Büro und viele Motivationshochs und -tiefs dieser Arbeit geteilt habe. Ebenfalls danken möchte ich Prof. Dr. Stefanie Marker, Fabian Schüppel und Paul Waldowski, mit denen ich im Projekt NET-ELAN zusammengearbeitet habe, das für diese Arbeit zahlreiche wichtige Erkenntnisse und Impulse geliefert hat. Meinem Mann Dr. Alexander Eisenach danke ich sehr für seine uneingeschränkte Unterstützung, seine uhrzeitunabhängige Bereitschaft zu fachlichen Diskussionen und dafür, dass er es geschafft hat, mich immer wieder neu zu motivieren. VII Inhalt 1. 2. 3. Einleitung ......................................................................................................................................... 1 1.1. Ausgangslage und Motivation .......................................................................................................... 1 1.2. Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit .......................................................................................... 4 Stand der Technik ........................................................................................................................... 7 2.1. Batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) ............................................................................................... 9 2.2. Batterietechnologie......................................................................................................................... 14 2.3. Ladekonzepte ................................................................................................................................. 19 2.4. Potentielle Nutzer ........................................................................................................................... 22 Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten ........................................................................................ 27 3.1. Motivation für die Anschaffung von E-Fahrzeugen ....................................................................... 28 3.2. Aktivitäten zur Effizienzsteigerung................................................................................................ 32 3.3. Bisherige Flottenversuche und Erfahrungen .................................................................................. 34 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.4. 4. Aspekte zur Akzeptanz von BEV ................................................................................................... 47 Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials .......................................................... 51 4.1. Ermittlung der Flottenprofile.......................................................................................................... 52 4.1.1. 4.1.2. 4.2. 4.3. Statistische TCO-Berechnungen ............................................................................................ 62 Individuelle TCO-Berechnungen ........................................................................................... 66 Berechnungsmodell................................................................................................................ 68 Sensitivitätsanalysen .............................................................................................................. 77 Fehlerabschätzung .......................................................................................................................... 83 Ergebnisse ...................................................................................................................................... 85 5.1. TCO in Abhängigkeit von Reichweite, Haltedauer und Jahresfahrleistung ................................... 85 5.2. Fallbeispiele ................................................................................................................................... 87 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.3. 6. Relevante Eigenschaften von Flottenfahrzeugen und -management...................................... 52 Untersuchung der Einsatzprofile auf Grundlage realer Fahrdaten ......................................... 59 Wirtschaftlichkeitsanalyse auf Grundlage der Total Cost of Ownership ....................................... 62 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4. 5. Kurier-, Express- und Paketdienste ........................................................................................ 37 Taxi ........................................................................................................................................ 40 Carsharing .............................................................................................................................. 42 Paketdienst ............................................................................................................................. 88 Pharmalogistik ....................................................................................................................... 96 Taxi ...................................................................................................................................... 104 Zusammenfassung ........................................................................................................................ 112 Handlungsempfehlungen und Ausblick .................................................................................... 115 6.1. Handlungsempfehlungen für den erfolgreichen Einsatz von BEV............................................... 115 6.2. Ausblick ....................................................................................................................................... 117 IX 7. Literatur ....................................................................................................................................... 119 8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis ....................................................................................... 133 9. Anhang.......................................................................................................................................... 139 X Abkürzungsverzeichnis AC / DC alternating current / direct current [engl.], Wechselstrom / Gleichstrom BEV Battery Electric Vehicle [engl.], Batterieelektrisches Fahrzeug DOD Depth of Discharge [engl.], Entladungstiefe (der Batterie) KEP Kurier-, Express- und Paketdienste KiD Kraftfahrzeugverkehr in Deutschland (bundesweite Verkehrsbefragung) NEP Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität NPE Nationale Plattform Elektromobilität PHEV Plug-In Hybrid Vehicle [engl.], Hybridfahrzeug mit direkt aufladbarer Batterie REEV Range Extended Electric Vehicle [engl.], Elektrofahrzeug mit zusätzlicher Verbrennungskraftmaschine zur Reichweitenverlängerung SOC State of Charge [engl.], Ladezustand (der Batterie) SOH State of Health [engl.], „Gesundheitszustand“ (der Batterie); gibt Auskunft über die Fähigkeit einer gebrauchten Batterie die (Leistungs-)Spezifikationen im Vergleich zu einer neuen Batterie zu erreichen TCO Total Cost of Ownership [engl.], Gesamtkosten (hier: eines Fahrzeugs) über die gesamte Nutzungsdauer VKM Verbrennungskraftmaschine XI 1. Einleitung 1.1. Ausgangslage und Motivation 130 Jahre nachdem das erste Elektrofahrzeug durch die Hallen der Elektrizitätsmesse in Paris rollte1, wird der strombetriebene Pkw nach vielen Jahrzehnten wieder zu einer Alternative im Bestreben um eine ökologisch vertretbare, nachhaltige und erdölunabhängige Mobilität. Trotz naheliegender Vorteile wie (lokal) emissionsfreiem und leisem Fahren, hoher Stromverfügbarkeit und angenehmem Fahrverhalten, wurde das Elektrofahrzeug nach einem Boom um 1900 vom verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeug verdrängt. Nach dem großen Durchbruch der Benziner um 1930 fristeten die EFahrzeuge spätestens seit Ende des Zweiten Weltkriegs nur noch ein Nischendasein. Zu Zeiten der Ölkrise in den 70er Jahren gab es in Form von umgebauten Serienfahrzeugen und Konzeptwagen diverse Versuche an die frühen Erfolge des E-Fahrzeugs anzuknüpfen. So wurde beispielsweise in Amsterdam das erste Car-Sharing-Projekt der Welt „Witkar“ mit 35 Elektroautos erprobt (BENDIXSON und RICHARDS 1976). Die E-Mobile waren verteilt auf etliche Ladestationen in der Stadt. Mitglieder konnten sich jederzeit ein Auto ausleihen und es an irgendeiner der Ladestationen wieder abgeben. Mit den wieder deutlich fallenden Ölpreisen wurde das Projekt 1986 mangels Erfolg eingestellt. Heute sind die begrenzte Verfügbarkeit von Erdöl und die Produktion hoher CO2-Mengen aus der Nutzung fossiler Energierohstoffe wieder Treiber für den verstärkten Einsatz von E-Fahrzeugen. Politisch verankert wurden diese Absichten durch die Aufnahme der Elektromobilität in das Integrierte Energie- und Klimaprogramm der Bundesregierung (IKEP) von 2007. Genauer spezifiziert werden die konkreten Maßnahmen in dem im August 2009 verabschiedeten Nationalen Entwicklungsplan Mobilität (NEP). Hierin hat sich die Bundesregierung zum Ziel gesetzt, bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge im deutschen Straßenverkehr zu haben, bis 2030 sollen es fünf Millionen sein (NEE 2009). In Form umfangreicher Förderpakete sollen die Weichen für die Weiterentwicklung der E-Fahrzeuge gestellt werden. Auf Seiten der Automobilhersteller ergibt sich zusätzlich aus den von der EU angestrebten Senkungen der Flottenemissionen auf 95 gCO2/km2 in 2020 die Notwendigkeit einer systematischen Integration von Elektrofahrzeugen in ihre Flotten, um diese Ziele zu erreichen und hohe Strafzahlungen zu vermeiden. Für leichte Nutzfahrzeuge soll 2020 ein Grenzwert von 147 gCO2/km gelten3. Dabei gibt es derzeit noch einige Faktoren, die den Einsatz von E-Fahrzeugen einschränken. Eines der größten Hemmnisse stellt die Reichweitenbegrenzung dar. Auch wenn die Batterietechnologie in den 1 Fünf Jahre, bevor Carl Benz seinen „Motorwagen“ zum Patent anmeldete, präsentierte der Franzose Gustave Trouvé 1881 auf der Elektrizitätsmesse in Paris ein Fahrzeug mit Elektromotor und Blei-Akku. Dieses gilt heute als erstes Elektroauto der Welt. Die dreirädrige Konstruktion erreichte eine Geschwindigkeit von bis zu 12 km/h. 2 lt. Verordnung (EU) Nr. 443/2009. Es handelt sich hierbei um den Sockelbetrag, der sich um einen Zusatzbetrag erhöht oder verringert, dessen Höhe vom Gewicht der hergestellten Pkw abhängt. 3 lt. Verordnung (EU) Nr. 510/2011 2 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb letzten Jahren vor allem durch die Weiterentwicklung der Li-Ionen-Technologie große Fortschritte gemacht hat, lassen sich mit reinen Elektrofahrzeugen aufgrund des Batteriegewichts und der hohen Kosten nur vergleichsweise geringe Reichweiten realisieren. Während bei konventionellen Antrieben Fahrstrecken bis zu 600 km problemlos ohne Tanken möglich sind, müssen heutige E-Fahrzeuge nach bereits nach ca. 150 km4 wieder aufgeladen werden. Aufgrund der hohen Batteriepreise von derzeit ca. 650 €/kWh5 übersteigen die Kosten für den Energiespeicher z.T. die gesamten restlichen Fahrzeugkosten, was wiederum zu hohen Anschaffungskosten führt. Ob sich diese Investition im Laufe eines Fahrzeuglebens durch die deutlich geringeren Betriebskosten amortisiert, hängt wesentlich von dem Nutzungsmuster und der Auslastung der Batterie ab. Gleichzeitig wird die Lebensdauer des Fahrzeugs von der Batterie beschränkt. Diese altert sowohl in Abhängigkeit des Be- und Entladeverhaltens6 als auch rein kalendarisch. Dafür verantwortlich ist der irreversible Kapazitätsverlust, wodurch die Batterie im Fahrzeug nur begrenzte Zeit nutzbar sein wird. Auch wenn sie anschließend möglicherweise in stationären Anwendungen weiter verwendet werden kann, bleibt ein gealtertes Fahrzeug zurück, dessen Neubestückung mit einer Batterie aufgrund der hohen Investition unwahrscheinlich ist. Mit der Batteriegröße geht i.d.R. auch eine Einschränkung des Ladevolumens einher. Bei Einsatzzwecken, bei denen die maximale Zuladung eine Rolle spielt, muss auch das hohe Gewicht der Batterie berücksichtigt werden, die diese Kapazität möglicherweise einschränkt. Diese Einschränkungen in Kauf genommen, setzt der Betrieb von E-Fahrzeugen eine ausreichend große Ladeinfrastrukur voraus. Im Vergleich zu anderen alternativen Antriebskonzepten wie dem Wasserstofffahrzeug steht elektrische Energie durch das Stromnetz bereits flächendeckend zur Verfügung. Aus Sicht der Energieversorger stellt der Betrieb von E-Fahrzeugen keine Belastung dar, die eine Erweiterung des Netzes zwingend nötig macht; lediglich bei großer Verbreitung könnte es an einzelnen Knoten zu Engpässen kommen (MISCHINGER 2012). Dennoch muss im Sinne einer akzeptablen Ladezeit ein entsprechend leistungsfähiger Anschluss vorhanden sein: dies kann durch spezielle Hausanschlüsse oder öffentliche Ladestationen an Parkplätzen oder Tiefgaragen realisiert werden. Das vollständige Aufladen einer Kleinwagenbatterie dauert am erweiterten Hausanschluss je nach Batteriegröße ca. vier bis sechs Stunden, was die ständige Verfügbarkeit des Fahrzeugs herabsetzt. Um diesem Problem zu entgegnen, werden Schnellladeverfahren erprobt, wobei berücksichtigt werden muss, dass diese die Batterielebensdauer verkürzen können. Untersuchungen zum potentiellen Nutzerkreis von E-Fahrzeugen zeigten, dass die genannten Eigenschaften diesen deutlich einschränken: im privaten Sektor wurden vor allem Vollzeitbeschäftigte aus eher ländlichen Bereichen, die hohe Fahrleistungen erbringen und mindestens zwei Fahrzeuge in der Familie besitzen, als mögliche Nutzer identifiziert (BIERE et al. 2009, FRAUNHOFER ISI 2013a). 4 Abhängig von Nebenverbrauch, Fahrverhalten, Rekuperationsanteilen und Topographie kann die Reichweite auch deutlich geringer sein. Ausnahmen bilden einige Fahrzeuge der Oberklasse wie der Tesla, hier werden durch entsprechend große Akkumulatoren Reichweiten von bis zu 500 km realisiert. 5 6 siehe auch Abschnitt 4.2.3 Abhängig von der Zahl der Ladezyklen, dem Batteriehub, der Lager- und Betriebstemperatur, dem Ladezustand bei Nichtnutzung etc., siehe auch Abschnitt 2.2 1. Einleitung Diese machen weniger als 5 % aller Fahrzeugnutzer in Deutschland aus. Daher steht neben dem privaten Fahrzeugmarkt auch der gewerbliche Sektor zunehmend im Fokus der Untersuchungen. Hierin vereinen sich vor allem die Erwartungen, dass eine begrenzte, aber berechenbare Reichweite, ein fester Stellplatz z.B. auf einem Betriebshof und Ausweichmöglichkeiten auf andere Fahrzeuge für längere Fahrten E-Fahrzeuge für ausgewählte Flotten attraktiv machen könnten. Auch eine stärker an den Gesamtkosten über die Fahrzeuglebensdauer gekoppelte Kaufentscheidung kommt gewerblichen Nutzern entgegen, da bei ihnen der Ausgleich höherer Investitionskosten durch geringe Betriebsausgaben gut prognostizierbar ist. Darüber hinaus gibt es weitere Faktoren, die Kunden aus dem gewerblichen Bereich ggf. motivieren, sich trotz bestehender Einschränkungen im Sektor Elektromobilität zu engagieren. Dazu gehören Faktoren wie Emissionsfreiheit in Innenstadtbereichen, geringe Lärmbelastung und dadurch mögliche zeitliche Verlagerung des Verkehrs und ein positives, „grünes“ Image. Bislang wurde bereits in mehreren Projekten die Einsatzfähigkeit von E-Fahrzeugen in gewerblichen Fahrzeugflotten untersucht. Vor allem in den vergangenen Jahren förderte die Nationale Plattform Elektromobilität (NEP) zahlreiche kleine und größere Projekte mit unterschiedlichem Untersuchungsansatz: Zum einen wurde eine Vielzahl von Praxisprojekten gefördert, in denen E-Fahrzeuge in gewerblichen Flotten im regulären Betrieb eingesetzt wurden. Die Fahrzeuge zeigten sich im definierten Einsatz zumeist als zuverlässig und im Handling unkompliziert, weswegen die meisten bislang vorliegenden Ergebnisse eine grundsätzliche Einsatzmöglichkeit bestätigten. Die Kostenbilanz wurde hingegen durchgehend als unattraktiv eingestuft. Ergänzt wurden die Praxisprojekte in den verschiedenen Regionen durch begleitende Sozialforschung, die mit Hilfe von Befragungen Hemmnisse, Anreizmöglichkeiten, Aufpreisbereitschaft etc. ermittelt hat. Auch hier konnte das grundsätzliche Interesse für den Einsatz von E-Fahrzeugen in Fahrzeugflotten bestätigt werden, wobei dem Kauf bislang vor allem mangelnde Reichweite und zu hohe Anschaffungskosten im Weg stehen. Zum anderen wurden empirische Untersuchungen auf Grundlage von statistischen Daten und Fahrdaten durchgeführt. Diese hatten das Ziel, den Einsatz von E-Fahrzeugen anhand von Fahrprofilen mehrerer Flottenfahrzeuge abzuschätzen. Mit Hilfe von statistischen Auswertungen zu Haltedauern, Einzel- und Tagesfahrstrecken etc. wurde das grundsätzliche Einsatzpotential für E-Fahrzeuge untersucht. Studien mit dem Schwerpunkt Kostenbilanz zeigten bislang, dass sich E-Fahrzeuge gegenüber konventionellen Fahrzeugen nicht amortisieren, wobei vor allem die Auslastung der Batterie bei gegebener Fahrleistung die Differenz beeinflusst. Bislang wurden in den Studien als Referenz für die Vergleichsrechnungen E-Fahrzeug-Konfigurationen herangezogen, die sich an bereits verfügbaren Fahrzeugen orientieren. Dabei stellt sich vor dem Hintergrund einer guten Auslastung die Frage, ob eine dem konkreten Fahrprofil des Flottenfahrzeugs angepasste Auslegung eine bessere Lösung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit darstellen kann. Dafür wäre es ggf. erforderlich, dass die Fahrzeuge in Hinblick auf ihre Batterie und die direkt damit verbundenen Bauteile modularisiert und damit passgenau angeboten werden können. 3 4 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb 1.2. Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob und wie E-Fahrzeuge im gewerblichen Verkehr eingesetzt werden können. Dabei soll auch untersucht werden, welche Konfiguration (v.a. in Hinblick auf die Batteriedimensionierung) ein solches BEV haben müsste, um bei Erfüllung des definierten Einsatzzweckes eine ökonomisch sinnvolle Lösung darzustellen. Nachdem erste Untersuchungen bereits gezeigt haben, dass sich aktuell verfügbare BEV für die meisten Zwecke noch nicht amortisieren können, soll geprüft werden, ob eine Modularisierung des Antriebs für die unternehmensindividuellen Fahrprofile hierfür eine Lösung darstellt. Eingeführt wird in die Thematik mit dem Stand der Technik. Hierbei wird dargestellt welche EFahrzeuge aktuell bereits verfügbar sind, welche Technik in ihnen zum Einsatz kommt und wie sich deren zukünftige Entwicklung derzeit darstellt. Dabei werden vor allem der Antrieb, die Batterietechnologie sowie mögliche Ladestrategien betrachtet. Weiterhin werden die Ergebnisse bereits durchgeführter Projekte im Bereich der Elektromobilität zusammengefasst, die Aufschluss über deren Einsatz, die zugehörigen Randbedingungen und wichtige Entwicklungsfelder geben. Das theoretische Potential, das durch den Einsatz der E-Fahrzeuge im gewerblichen Bereich erschlossen werden kann, wird in der anschließenden Analyse des gewerblichen Verkehrs umrissen. Neben der Größe des Marktes werden hierbei auch Kennzahlen wie Jahresfahrleistungen oder die Nutzungsdauer der Fahrzeuge ausgewertet. Dabei wird untersucht, in welchen Bereichen der Einsatz von BEV besonders geeignet zu sein scheint und welche Erkenntnisse aus bereits durchgeführten Projekten vorliegen. Auch Ergebnisse zur Akzeptanz und allgemeine Auswahlkriterien für die Auswahl von Fahrzeugen werden näher betrachtet. Daran schließt ein Überblick über die ökonomische Analyse des Einsatzes von BEV in unterschiedlichen Szenarien an. Eine Übersicht bereits vorliegender Berechnungen zur Bilanz im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen zeigt die bestehenden Differenzen heute und in naher Zukunft. Grundlegend für diese Berechnungen sind Annahmen z.B. zur Kostenentwicklung der Fahrzeugtechnik (v.a. der Batterie), aber auch vom Restwert des Fahrzeugs und dem Anstieg der Energiekosten. Um den Einfluss dieser variablen Parameter untersuchen zu können, wurde ein eigenes Modell zur Berechnung der Total Cost of Ownership (TCO) erstellt. Damit können sowohl Einflüsse auf abweichende Annahmen quantifiziert als auch weitere Fahrzeugkonfigurationen wie z.B. ein BEV mit nur halb so großer Batterie (im Vergleich zur verfügbaren Standardausstattung) untersucht werden. Auf Grundlage der theoretischen Untersuchungen werden Detailuntersuchungen durchgeführt, die eine genaue Analyse ausgewählter Flotten beinhalten. Dabei handelt es sich um Betriebsprofile eines KEP7Dienstleisters, eines Berliner Taxiunternehmens und eines Pharmalogistikunternehmens. An diesen wird im Detail gezeigt, ob und wie E-Fahrzeuge in die jeweiligen Firmen eingebunden werden können. Dabei bildet der Ist-Zustand des aktuellen Fuhrparks die Grundlage für die weiteren Schritte: Die Anzahl der Fahrzeuge und deren genauer Einsatzzweck, branchentypische Besonderheiten (z.B. der Einsatz von Kühltransportern), das grundlegende Routen- und Streckenprofil und die Einsatzzeiten der Fahrzeuge stellen die wichtigsten Randbedingungen dar. 7 KEP: Kurier-, Express- und Paketdiensteister 1. Einleitung Um die allgemeinen Daten näher untersuchen zu können, begleitet ein Datenlogger ausgewählte Fahrzeuge. Aus den aufgezeichneten Daten können detaillierte Informationen zum Fahrprofil wie Tages- und Einzelstrecken, Pausenzeiten sowie Ort und Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt mit einer Abtastrate von 1 Hz gewonnen werden. Die daraus erstellten Fahrprofile werden im nächsten Schritt zunächst statistisch aufbereitet, um abzuschätzen, ob und welche BEV die konventionellen Fahrzeuge ganz oder teilweise ersetzen könnten. Genauer untersucht wird diese Fragestellung mit Hilfe eines Skriptes, das es ermöglicht, die aufgezeichneten Routen mit einem simulierten BEV nachzufahren. Dabei können verschiedene Fahrzeugkonfigurationen und Ladestrategien berücksichtigt werden. Im Ergebnis zeigt sich somit z.B. wie viele Fahrzeuge ersetzt werden können, ob dabei nur bestimmte Routen bedient werden können oder ob eine Umstrukturierung der bisherigen Logistik erforderlich ist. Auch der Umgang mit aus der Batteriealterung resultierenden Reichweitenverkürzungen oder die Auswirkungen zusätzlicher Nebenverbraucher sollen hier diskutiert werden. Dabei soll auch die Frage beantwortet werden, ob die Auslegung v.a. hinsichtlich der Batteriegröße aktuell verfügbarer oder zeitnah angekündigter E-Fahrzeuge den Anforderungen im Flotteneinsatz entspricht oder ob ein modularisierter und damit individualisierbarer Aufbau bessere Einsatzchancen verspricht. Mit Hilfe des bereits erstellten TCO-Modells werden anschließend die als möglich und sinnvoll eingestuften Substitutions- oder Ergänzungsstrategien hinsichtlich ihrer ökonomischen Bilanz eingeschätzt. Dabei steht vor allem der Vergleich zu verfügbaren Fahrzeugen aber auch zu individuell an das ermittelte Fahrprofil ausgelegten BEV im Vordergrund. Hiermit soll eine Entscheidungshilfe geschaffen werden, die den ggf. zusätzlichen monetären Aufwand für den Einsatz von E-Fahrzeugen in der konkreten Flotte quantifiziert. Dabei muss berücksichtigt werden, dass es sowohl unsichere Faktoren in der TCO-Berechnung gibt wie die Prognose von Restwerten oder Umweltdaten als auch allgemein schwer in Zahlen fassbare Effekte wie eine positive Marketingwirkung. Die Detailuntersuchungen schließen ab mit den Erfolgsfaktoren für die Integration von BEV in die untersuchten Flotten. Dafür werden erforderliche Randbedingungen und Einschränkungen beim Einsatz sowie infrastrukturelle Anforderungen zusammengefasst. Am Ende der Arbeit steht die kritische Begutachtung und Diskussion der Ergebnisse. Im Rückgriff auf die Eingangsfrage wird festgestellt, ob der Einsatz von BEV in Flotten ein erfolgversprechendes und förderwürdiges Modell für die weitere Marktdurchdringung von E-Fahrzeugen darstellt. In Form von Empfehlungen an die einzelnen Beteiligten (Flottenbetreiber, OEMs, Politik) soll aufgezeigt werden, welche Maßnahmen erforderlich sind, um die Verbreitung in gewerblichen Flotten zu fördern. 5 2. Stand der Technik Das Energiekonzept der Bundesregierung sieht u.a. vor, die Treibhausgasemissionen bis 2020 um 40 % zu senken. Der Endenergieverbrauch im Verkehrsbereich soll zeitgleich um bis zu 10 % zurückgehen. Im August 2007 wurde dafür das Integrierte Energie- und Klimaprogramm (IEKP) beschlossen, das 29 Maßnahmen zur Erreichung dieser Ziele enthält. Um die Umweltbilanz des Verkehrs zu verbessern und die Abhängigkeit von Energieimporten zu verringern, wurden hierin energieeffiziente Fahrzeuge und Antriebstechnologien als Schlüsselelement identifiziert. Neben wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen werden auch mit Strom versorgte E-Fahrzeuge vor allem im Kurzstreckenbereich zu einem wichtigen Element in dieser Strategie erklärt (BMU 2007). Genauer spezifiziert werden die konkreten Maßnahmen in dem im August 2009 verabschiedeten Nationalen Entwicklungsplan Mobilität (NEP). Hierin hat sich die Bundesregierung ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: Bis 2020 sollen eine Million Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen fahren, bis 2030 fünf Millionen (NEE 2009). Dazu gehören sowohl rein batterieelektrische Fahrzeuge (BEV8) als auch Fahrzeuge mit Range-Extender (REEV) und Hybridfahrzeuge, die über das Stromnetz mit Energie versorgt werden können (PHEV). Ein weiteres Ziel bestand darin, Deutschland zum Leitmarkt für Elektromobilität zu entwickeln. Für die Umsetzung wurde angeregt eine Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) zu etablieren, „die sich aus Vertretern der Politik, der Industrie und Wissenschaft, der Kommunen sowie der Verbraucher zusammensetzt und die Einrichtung aufgabenbezogener Arbeitsgruppen ermöglicht“ (BMBF 2009). Zeitgleich wurde die Elektromobilität auch im Rahmen des Konjunkturpakets II (2009 bis 2011) als Schwerpunkt formuliert. In acht Modellregionen wurden in dieser Zeit verschiedene Projekte gefördert, die die Elektromobilität auch im öffentlichen Raum sichtbar machen sollten. Die Ergebnisse der einzelnen Projekte wurden in zwei umfassenden Berichten der NPE9 zusammengefasst und im aktuellen Regierungsprogramm Elektromobilität berücksichtigt. Dieses setzt die bisherigen Aktivitäten fort und fokussiert vor allem die weitere Förderung von Forschung und Entwicklung, um Deutschland nicht nur zum Leitmarkt sondern auch zum Leitanbieter innovativer Konzepte im Bereich der Elektromobilität zu machen. Zur Beschleunigung der Innovationsprozesse werden einzelne Technologie- und Anwendungsbereiche in Leuchtturmprojekten gefördert, die bisherigen Modellregionen werden durch wenige Pilotregionen10 (sog. „Schaufenster“) ersetzt (BMBF 2011). Es gibt eine Reihe von Stärken und Vorzügen, die das große Engagement hinsichtlich der Umsetzung elektromobiler Alternativen begründen. Mit Hilfe des Einsatzes von batterieelektrischen Fahrzeugen ist unter günstigen Bedingungen die Substitution von fossilen Energieträgern möglich. Dies setzt voraus, dass der „getankte“ Strom aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Darüber hinaus werden Ansätze 8 BEV: battery-electric vehicle, REEV: range-extended electric vehicle, PHEV: plug-in hybrid electric vehicle 9 Auf für diese Arbeit relevanten Ergebnisse wird in den jeweiligen nachfolgenden Abschnitten hingewiesen. 10 Living Lab BW E-Mobil (Baden-Württemberg), Internationales Schaufenster der Elektromobilität (Berlin/ Brandenburg), Unsere Pferdestärken werden elektrisch (Niedersachsen) und Elektromobilität verbindet (Bayern/ Sachsen) 8 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb diskutiert, Fahrzeugbatterien als Energiespeicher für fluktuierende Erzeuger, v.a. Wind- und Sonnenenergie, zu nutzen. Weitere Vorteile im Vergleich zu anderen alternativen Kraftstoffen stellen die bereits vorhandene Infrastruktur (elektrisches Verteilnetz) und die vergleichsweise problemlose Ladung dar. Aus technischer Sicht ist der einfache mechanische Aufbau der Elektromotoren von großem Vorteil, zumal der Technologie aus anderen Anwendungen bereits jahrzehntelange Erfahrungen zugutekommen. Durch den günstigen Drehmomentverlauf lassen sich gute Fahrleistungen auch bei vergleichsweise geringer Motorleistung und mit hoher Effizienz erzielen. Einzig die Speichertechnologie weist noch größeren Entwicklungsbedarf auf: Sowohl hinsichtlich der Speicherdichte, die maßgeblich Gewicht, Kosten und Reichweite bestimmt als auch bezüglich einer langen Lebensdauer werden in den kommenden Jahren noch deutliche Fortschritte erwartet. Der eingeschränkte Aktionsradius wird heute noch vielfach als wesentliches Hemmnis für die erfolgreiche Verbreitung von Elektrofahrzeugen gesehen. In der Praxis ist die von aktuell bereits verfügbaren Fahrzeugen geleistete Reichweite für die überwiegende Mehrheit der Einzelfahrten zwar ausreichend, jedoch besteht vor allem in zwei Punkten noch Optimierungsbedarf: Zum einen müssen die übrigen Fahrten abgedeckt werden können, auch wenn diese nur selten absolviert werden. Mobilitätskonzepte in Zusammenarbeit mit dem ÖPNV bzw. der Bahn oder Carsharing-Lösungen stellen hier mögliche und derzeit untersuchte Ergänzungen dar. Zum anderen muss das Problem der nur wenig exakten Reichweitenanzeige gelöst werden. Hintergrund ist die schwierige direkte Messung der noch verfügbaren Batteriekapazität und die Abhängigkeit des Verbrauchs von Fahrweise und Topologie. Ansätze liefert neben Verbesserungen der Batterieperipherie vor allem die Kombination mit Navigationssystemen zur Berechnung des verbleibenden Energiebedarfs bis zum Fahrziel. Abschließend muss auch die Ladeinfrastruktur flächendeckend ausgebaut werden, wobei erste Untersuchungen ergeben, dass eine engmaschige Versorgung im öffentlichen Raum nicht nötig ist, wenn auf privatem bzw. gewerblichem Grund und semi-öffentlich (z.B. in Parkhäusern) Ladesäulen vorgesehen werden. Auch hinsichtlich der Ladezeit besteht in vielen Fällen kein Handlungsbedarf: Auch wenn das Aufladen der Batterie bis zu sieben Stunden in Anspruch nehmen kann, stellt das für z.B. nächtliches Laden an einer privaten Wall-Box oder auf einem Betriebshof keine Nutzungseinschränkung dar. Um die Reichweite der Fahrzeuge zu erhöhen, wird zusätzlich die Schnellladefähigkeit der eingesetzten Akkumulatoren untersucht. Aktuell werden Ladezeiten von 20 bis 30 Minuten für z.B. einen Kleinwagen mit einer 16 kWh-Batterie als realistisch eingestuft (VATTENFALL 2011), wobei eine Batterieschädigung und damit verbundene Alterung vermieden bzw. auf ein akzeptables Niveau gesenkt werden muss. Aus Sicht des Umweltschutzes werden vor allem das lokal emissionsfreie Fahren und die geringen Geräuschemissionen positiv bewertet. Unter optimistischen Annahmen ist es längerfristig möglich, auch über die gesamte Herstellungs- und Betriebskette eine sehr gute CO2-Bilanz zu erreichen. Das Problem zunehmenden Flächenverbrauchs vor allem in Innenstädten können Elektrofahrzeuge direkt nicht adressieren, als Teil attraktiver intermodaler Verkehrsmodelle können sie jedoch vor allem mit ihrem „grünen Image“ u.U. einen wertvollen Beitrag leisten. Nachfolgend werden der aktuelle Stand der Technik sowie die Randbedingungen batterieelektrischer Fahrzeuge beschrieben. Ausgehend vom Fahrzeug wird dabei vor allem der Batterie besondere Aufmerksamkeit gewidmet, da sie aufgrund ihrer Eigenschaften und Limitierungen maßgeblich an der Leistungsfähigkeit der Fahrzeuge beteiligt ist. Auch die nötige Infrastruktur und ihre Ausgestaltungsmöglichkeiten sowie mögliche Nutzer der BEV werden beschrieben. 2. Stand der Technik 2.1. Batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) Im Gegensatz zu konventionellen Fahrzeugen, die die zum Fahren erforderliche Energie chemisch gebunden in Form von Kraftstoff mitführen, wird die nötige Energie beim Elektrofahrzeug in einer Batterie gespeichert. Diese versorgt eine elektrische Maschine und alle benötigten Nebenverbraucher. Sie muss dabei sowohl ausreichend Leistung für alle auftretenden Fahrsituationen (Antrieb und regeneratives Bremsen) bereitstellen als auch eine angemessene Reichweite ermöglichen. Aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energiedichten haben sich Lithium-Ionen-Batterien als geeignete Energiespeicher für Fahrzeuge mit elektrifiziertem Antriebstrang durchgesetzt. Neben den Batterien stellen vor allem die Leistungselektronik und die elektrischen Maschinen, aber auch neue Leichtbaukonzepte und angepasste Antriebsstränge die wichtigsten Schlüsseltechnologien dar. Im einfachsten Fall ist ein batterieelektrisches Fahrzeug aufgebaut wie in Abbildung 01 dargestellt. Die von der Batterie auf Grundlage elektrochemischer Prozesse zur Verfügung gestellte elektrische Energie kann vom Elektromotor in Vortrieb umgewandelt werden. Ein schaltbares Getriebe ist aufgrund der günstigen Motorkennlinie von Elektromotoren nicht zwingend erforderlich, kann aber bei z.B. bei leichten Nutzfahrzeugen, bei denen eine hohe Zuladung erwartet wird, sinnvoll sein. Analog zum konventionellen Fahrzeug wird das Moment mit Hilfe eines Differentials an die Räder weitergegeben. Alternativ ist der Einsatz von Einzelradantrieben z.B. in der Form von Radnabenmotoren denkbar. Diese haben den Vorteil, dass der konventionelle Antriebsstrang wegfällt und so eine Wirkungsgradverbesserung erzielt werden kann. Im Gegenzug sind sie im Laufe des Fahrzeuglebens vergleichsweise starken Erschütterungen ausgesetzt und erhöhen die ungefederten Massen, was zu einer Erhöhung der Radlastschwankungen und somit zu einer Verringerung von Sicherheit und Komfort führt. LG Ladegerät NV Nebenverbraucher EM Elektromotor DC/DC Gleichspannungswandler DC/AC Gleichrichter Abbildung 01: Aufbau eines einfachen batterieelektrischen Fahrzeugs Einer der größten Vorteile des Antriebs liegt in seinem hohen Wirkungsgrad. Beim Elektromotor liegt er je nach Ausführung bei ca. 95 %. Auch ein Li-Ionen-Akkumulator hat einen Lade-Entlade-Wirkungsgrad von rund 95 %, was in einem Gesamtwirkungsgrad von bis zu 85 % resultiert, wenn auch Lade- und Entladeverluste berücksichtigt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, durch rekuperierendes Bremsen einen Teil der Antriebsenergie zurückzugewinnen. Nachfolgend werden kurz die wichtigsten Komponenten des Elektrofahrzeugs mit Fokus auf den aktuellen Stand der Technik und wichtige Diskussionspunkte erläutert. Abbildung 02 zeigt neben den einzelnen Komponenten des BEV auch die Bewertung ihrer technologischen Reife (NAUNHEIMER 2010). 9 10 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 02: Technische Reife der Komponenten eines E-Fahrzeugs (NAUNHEIMER 2010) Die Elemente, bei denen noch Entwicklungsbedarf gesehen wird, sind der Energiespeicher und die Kühlung dieser Komponenten. Die Antriebskomponenten werden in unterschiedlichen Anwendungen bereits seit vielen Jahrzehnten eingesetzt und sind dementsprechend weit entwickelt. Beim Motor handelt sich dabei in der Regel um Drehstrommotoren, die als Synchron- oder Asynchronmaschine ausgeführt sein können. Die Vorteile des Asynchronmotors (ASM) liegen in seinem einfachen Aufbau und der einfachen Regelbarkeit, nachteilig wirkt sich sein geringer Wirkungsgrad bei geringen Drehzahlen aus. Im Gegensatz dazu hat der permanenterregte Synchronmotor (PSM) nicht nur einen höheren Wirkungsgrad sondern auch eine höhere Leistungsdichte. Nachteilig sind hier jedoch höhere Schleppverluste bei hohen Drehzahlen und auch der Einsatz von Magneten, deren Kosten und langfristige Materialverfügbarkeiten11 berücksichtigt werden müssen. Der fremderregte Synchronmotor (SM) vermeidet diese Nachteile, ist aber in der Bauweise weniger kompakt. In derzeit verfügbaren E-Fahrzeugen werden alle drei Motorvarianten eingesetzt: So werden der Mitsubishi i-MiEV (jetzt: Electric Car) und der Nissan Leaf von permanenterregten Synchronmotoren angetrieben, in den Modellen von Renault werden fremderregte Synchronmaschinen eingesetzt. Asynchronmaschinen sind z.B. im Mini E oder Tesla S verbaut. Da der Motor Drehstrom benötigt, die Batterie jedoch Gleichstrom liefert, ist ein Frequenzumrichter fester Bestandteil der Motorperipherie. Damit der Motor bei der Bremsenergierückgewinnung als Generator fungieren kann, muss diese Umwandlung in beide Richtungen möglich sein. Darüber hinaus versorgt die Hochvoltbatterie auch die Nebenverbraucher im 12V-Stromnetz mit Energie, was einen zusätzlichen Gleichspannungswandler erforderlich macht. Die Elemente der Heizung und Klimatisierung von E-Fahrzeugen sind im Einzelnen ebenfalls schon auf einem hohen Entwicklungsniveau, jedoch ist die Optimierung des Energiebedarfs für die Heizung und Klimatisierung ein wichtiger Baustein: Da die gesamte Energie hierfür der Traktionsbatterie entnommen 11 Dies betrifft vor allem die Seltenen Erden, die in Magneten eingesetzt werden. Um den Bedarf auch längerfristig zu decken sind eine bessere Ausschöpfung der natürlichen Ressourcen und die Wiederaufbereitung der Metalle notwendig (BUCHERT et al. 2011) 2. Stand der Technik wird, wirken sich diese Verbräuche direkt auf die Reichweite des Fahrzeugs aus. Lösungsansätze fokussieren dabei derzeit vor allem die Verringerung der nötigen Heizleistung (Dämmung, andere Fenstermaterialien, Aufheizen von Kontaktflächen wie Sitz und Lenkrad etc.), die Reduktion des Luftaustauschs mit der Umgebung (Umluft), die Nutzung effizienterer Heizungen (Wärmepumpe, etc.) und die Umsetzung ergänzender Maßnahmen (Vorheizen wenn noch am Netz, "Thermoskanne"-Prinzip, etc.). Die Verringerung der Reichweite durch leistungsintensive Nebenverbraucher ist dabei ebenfalls von hoher Relevanz: Abbildung 03 zeigt die Abhängigkeit des Verbrauchs von der Außentemperatur eines Mini E in der ersten Testphase in Berlin. Die vom Datenlogger aufgezeichneten Daten weisen bereits bei moderaten winterlichen Temperaturen um den Gefrierpunkt einen signifikanten Verbrauchsanstieg um über 50 % aus, was die Reichweite entsprechend verringert (BMW 2011). Eine Untersuchung des DLR mit unterschiedlich konfigurierten Fahrzeugmodellen zeigte starke Reichweiteneinbußen durch die Nutzung der Nebenaggregate. Abbildung 04 zeigt die Ergebnisse für ein Mittelklassefahrzeug, das bei einem Gesamtgewicht von 1750 kg seine Energie aus einer 46 kWhBatterie bezieht. Bei einer mittleren Leistung von 2 kW sinkt die Reichweite im Stadtfahrzyklus (Artemis Urban) um nahezu 50 % (BMWI 2012). Die eigentlich aufgrund der Rekuperationsmöglichkeit günstigen Stadtfahrverhältnisse mit häufigen Bremsphasen können die geringe Durchschnittsgeschwindigkeit nicht kompensieren. Abbildung 03: Abhängigkeit des Verbrauchs von der Außentemperatur - Ergebnisse des Mini E Tests (BMW 2011) Abbildung 04: Einfluss der Nebenaggregate auf die Reichweite eines BEV (BMWI 2012) Dieses Problem kann zum Teil durch die fortschreitende Batterieentwicklung aufgefangen werden: Eine Verbesserung der Energiedichte (siehe auch Abschnitt 2.2) kann zur Gewichtsreduktion (und auch Kostenreduktion) genutzt werden, aber auch in verlängerte Reichweiten „investiert“ werden. Aktuell sind BEV vor allem Fahrzeuge aus dem Kleinst- und Kleinwagensegment. Die Ausnahmen bilden hier der Tesla S, ein Pionier der aktuellen Elektromobilwelle12, und die Modelle von Renault und Fiat. Diese bieten auch im Kleintransportersegment mit dem Fiat Fiorino und dem Renault Kangoo eine rein elektrische Alternative an. In Zukunft ist mit einem Mix aus Fahrzeugen zu rechnen, die lediglich als 12 Der erste Tesla Roadster kam bereits 2008 auf den Markt, ca. 2250 wurden weltweit bis heute verkauft (TESLA 2012). 2013 folgte der Tesla Model S. 11 12 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb elektrische Variante zusätzlich angeboten werden (Conversion-Design) und Leichtbaumodellen, die extra an die neuen Erfordernisse, aber auch Freiheiten der BEV angepasst wurden (Purpose-Design). Tabelle 1 zeigt eine Übersicht über ausgewählte, verfügbare BEV und deren Batteriekapazität sowie angegebene Reichweite. Letztere wurden wie bei konventionellen Fahrzeugen durch Testzyklen ermittelt und können in der Realität durch andere äußere Bedingungen wie z.B. häufigere Anfahrvorgänge, niedrige Temperaturen oder anspruchsvolle Topographien deutlich höher sein. Tabelle 1: Übersicht über ausgewählte, aktuell verfügbare BEV Hersteller Modell Preis in € Batterie Kapazität in kWh Reichweite in km Markteinführung Citroen C-Zero 29.393 Li-Ionen 16 150 12/2010 Karabag New 500E 34.999 Li-Ionen 11 100 Mia Electric 24.504 Li-Ionen 8-12 80-125 03/2013 Mitsubishi i-MiEV (jetzt: Electric Vehicle) 29.300 Li-Ionen 16 150 12/2010 Peugeot iOn 29.939 Li-Ionen 16 150 12/2010 smart fortwo ED 23.680 Li-Ionen 17,6 145 2012 VW E-Up 26.900 Li-Ionen 18,4 160 2013 Zoe 20.600 (+ 96 1 Batteriemiete ) Li-Ionen 22 210 03/2013 Kleinstwagen Kleinwagen Renault Kompakt- und Mittelklasse BMW i3 34.950 Li-Ionen 21,6 145 11/2013 Nissan Leaf 27.500 Li-Ionen 24 160 04/2012 VW e-Golf 34.900 Li-Ionen 26,5 150 02/2014 Ford Focus electric 39.990 Li-Ionen 23 160 09/2013 Model S 71.400 Li-Ionen 60/85 390/500 08/2013 Oberklasse Tesla 1 bei 15.000 km Fahrleistung und Vetragslaufzeit von 24 Monaten Deutlich sichtbar ist die Dominanz der Li-Ionen-Technologie, die erste E-Fahrzeuge z.B. mit NiMH- und ZEBRA-Batterien nahezu komplett abgelöst hat. Die Gründe dafür werden in Abschnitt 2.2 näher erläutert. Obgleich schon bald eine Vielzahl unterschiedlicher Modelle verfügbar sein wird, sind die kurzfristigen Prognosen zur Marktdurchdringung eher verhalten. Die European School of Management and Technology (ESMT) kam mit Hilfe eines umfassenden Simulationsmodells zur ökonomischen Langfristbetrachtung der Elektromobilität in Deutschland zu dem Ergebnis, dass BEV auch langfristig nur eine untergeordnete Rolle im Mobilitätsmix haben werden. Abbildung 05 zeigt die erwarteten Fahrzeugkäufe (1000 Fahrzeuge/Monat) bis 2050. Das Modell berücksichtigt jeweils mittlere Szenarien für die Ölpreis- und Batteriekostenentwicklung. Zu erkennen ist, dass BEV erst ab 2020 sichtbar werden (ESMT 2011). Brennstoffzellenfahrzeuge liegen im Jahr 2050 noch unter den Erwartungen an die E-Fahrzeuge. Hybridfahrzeuge und REEV (hier: RE) dominieren mittelfristig den Markt. 2. Stand der Technik Abbildung 05: Prognose der Fahrzeugkäufe (1000 Fahrzeuge / Monat) bis 2050 (ESMT 2011) Eine umfangreiche Studie des CE Delft13 im Auftrag der Europäischen Kommission kam bei der Auswertung zahlreicher Untersuchungen zur Marktentwicklung von E-Fahrzeugen zu dem Ergebnis, dass sich die Zahlenwerte zwischen sehr pessimistischen Prognosen von 1% (PHEV und EV) auf dem globalen Markt bis zu optimistischen Annahmen bis 10% bewegen. Dabei spielen vor allem die Prognosen zur Batterieentwicklung, Zuverlässigkeit, zu den Kosten und der Gesamtentwicklung des Marktes eine große Rolle (GOPALAKRISHNAN et al. 2011). Die Boston Consulting Group (BCG) sagt unter günstigen Entwicklungen voraus, dass 1,5 Millionen der in 2020 in den großen Märkten (China, Japan, USA, Westeuropa) verkauften Fahrzeuge einen rein elektrischen Antrieb haben werden (BCG 2010). Die Deutsche Bank Research prognostiziert einen Marktanteil an den Pkw-Neuzulassungen von 3 %, wenn BEV nicht subventioniert werden. Zwischen 6 % bis 8 % liegt der Erwartungshorizont, wenn eine „hohe staatliche Förderung“ den Kaufanreiz verstärkt (DEUTSCHE BANK RESEARCH 2011). Die Studie „Elektromobilität 2025“ des Beratungsunternehmens Oliver Wyman ermittelte hingegen, dass in 2025 nur 3,25 Mio. rein elektrisch angetriebener Fahrzeuge verkauft werden. Insgesamt wären damit ca. 15 Mio. BEV weltweit auf den Straßen, was ca. 1,5 % des dann vorhandenen Fahrzeugbestands entspricht (WYMAN 2009). Eine Studie zur Marktentwicklung in Megastädten stellte McKinsey 2010 vor: Auf Grundlage von breit angelegten Verbraucherbefragungen wurden die Potentiale in mehreren Großstädten untersucht. Demzufolge könnten in New York bereits 2015 bis zu 6 % aller Neuwagen BEV14 sein, in Paris hingegen werden maximal 2 % als realistisch eingestuft. In Shanghai sind 2015 noch keine E-Fahrzeuge zu erwarten und auch 2020 bleiben diese weit hinter den Ergebnissen für New York zurück (MCKINSEY 2010). Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass „Anreizprogramme zur Marktaktivierung in Megastädten kulturspezifisch zugeschnitten werden müssen“. Während in New York eine mögliche Benutzung der Busspur als kaufentscheidender Vorteil gewertet wurde, rangieren in Shanghai vor allem geldwerte 13 14 CE Delft ist ein auf Umweltfragen spezialisiertes, unabhängiges Forschungs- und Beratungsunternehmen. dabei wird es sich lt. McKinsey vor allem um sogenannte „Electric City Cars (ECC)“ handeln, Kleinstfahrzeuge, die für den Stadtverkehr optimiert sind 13 14 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Anreize auf den ersten Plätzen. In den Berichten der NPE wird der Weg zum Massenmarkt in drei Stufen unterteilt (NPE 2011): 1. Marktvorbereitung bis 2014 (Aufbau der ersten öffentlichen Ladeinfrastruktur für 100.000 Fahrzeuge, Forschung und Entwicklung in Form der Schaufensterprojekte, Steigerung der Kundenakzeptanz durch Sichtbarkeit) 2. Markthochlaufphase bis 2017 (Aufbau eines intelligenten Netzes, Weiterführung bedarfsgerechter Forschung und Entwicklung, Erfahrungen mit ersten Fahrzeuggenerationen) 3. Beginnender Massenmarkt bis 2020 (nächste Fahrzeuggeneration und weiter ausgebaute Infrastruktur, selbsttragende Nachfrage) Im ersten Fortschrittsbericht 2012 wird die Gültigkeit des entwickelten Marktentwicklungsmodells bestätigt (NPE 2012). Eine Studie des Fraunhofer ISI untersuchte den Markthochlauf auf Grundlage der Total Cost of Ownership (TCO) unter Berücksichtigung sowohl privater als auch gewerblicher Fahrprofile. Auf Grundlage der reinen TCO-Berechnung konnte für 2020 ein Bestand von 300.000 Elektrofahrzeugen (BEV, REEV, PHEV) ermittelt werden. Dabei wird auf die hohe Unsicherheit bei der Berücksichtigung externer Rahmenbedingungen wie der Batterie-, Rohöl- und Strompreisentwicklung hingewiesen. Die große Streuung (hier unter Berücksichtigung einer Mehrpreisbereitschaft der potentiellen Käufer) in drei verschiedenen Szenarien zeigt Abbildung 06 (FRAUNHOFER ISI 2013a). Abbildung 06: Markthochlauf nach TCO-Entscheidung in 3 Szenarien (FRAUNHOFER ISI 2013a) Eine in den Studien mehrfach erwähnte Schwierigkeit liegt in der Einbindung erwarteter Veränderungen im Kaufverhalten der Kunden. Während die pessimistischen Annahmen zumeist auf stark ökonomisch bewertenden Käufern basieren, werden in den optimistischen mögliche, aber in der Definition weiterhin schwammige, Anreizmechanismen eingerechnet. So werden beispielsweise z.T. Förderprogramme unterstellt, deren konkrete Ausgestaltung aber offen gelassen oder eine Aufpreisbereitschaft einkalkuliert, die i.d.R. durch Kundenumfragen ermittelt wurde. 2.2. Batterietechnologie Für die Speicherung der elektrischen Energie im BEV bieten sich Akkumulatoren mit unterschiedlicher, 2. Stand der Technik chemischer Zusammensetzung an: die ersten Fahrzeuge wie der EV115 oder einige der im umfangreichen Rügenversuch getesteten BEV hatten einen Bleisäure-Akku, der jedoch den Nachteil einer geringen Energiedichte bei hohem Gewicht mit sich bringt. Die nächsten Generationen verfügten häufig über Nickel-Metallhydrid-Akkus. Einer langfristigen Perspektive im E-Fahrzeug stehen ihre Temperaturempfindlichkeit und ihre Neigung zur Selbstentladung entgegen. Die ebenfalls in einigen E-Fahrzeugen eingesetzte Natrium-Nickelchlorid-Batterie, die auch unter dem Namen „Zebra-Batterie“ bekannt ist, hat den Nachteil, dass sie stets auf einer Temperatur von ca. 300° C gehalten werden muss und über eher geringe Leistungsdichten verfügt. Diese wirken sich negativ auf die Beschleunigungsfähigkeit der Fahrzeuge aus. Aktueller Stand der Technik ist der Einsatz von Li-Ionen-Batterien, die je nach konkreter chemischer Zusammensetzung etwas unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Sie verfügen über eine hohe Energiedichte, was sich aus ihrem hohen elektrochemischen Potential und dem geringen spezifischen Gewicht von Lithium ergibt. Sie bestehen aus einer Kohlenstoff-Anode, in die Lithium-Atome eingelagert sind und einer Kathode aus einer Lithium-Verbindung (z.B. LiBiO2 oder LiMn2O4). Dazwischen sorgt ein flüssiger, organischer Elektrolyt für den Ladungstransport. Li-Ionen-Batterien sind empfindlich gegenüber elektrischen und thermischen Extrembedingungen, d.h. ein Über- oder Tiefentladen sowie Temperaturen außerhalb des Bereichs von ca. -10 bis 60 °C können die Zellen nachhaltig schädigen. Ein entsprechendes Batteriemanagement ist daher nötig, um die Ladung zu steuern und ein Tiefentladen zu verhindern. Die thermischen Begrenzungen stellen dabei für den Alltagsbetrieb in Mitteleuropa keine Einschränkungen dar, wobei besonders tiefe Temperaturen die Leistung aufgrund der verzögerten elektrochemischen Prozesse herabsetzen. Darüber hinaus unterliegen Li-Ionen-Akkus keinem Memory-Effekt16. Die nachfolgende Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Eigenschaften der genannten Akkumulatoren. Tabelle 2: Eigenschaften unterschiedlicher Batterietypen für BEV (nach OERTEL 2008) Batterie Blei-Säure Ni-Cd Ni-MH Energiedichte [Wh / kg] 20–50 25–80 55–120 90–160 NaNiCl 80-100 Leistungsdichte [W / kg] 100 600 600–750 1350* 90-170 Zyklenzahl (80 % Nennkapazität) 200–300 1000–4000 100–800 300–1200 600-3700 Selbstentladung pro Monat 5% 5 %–30 % 30 % 5 %–10 % bei 20°C k.A. Nennspannung [V] 2 1,2 1,25 3,6 2,58 Überladetoleranz hoch mäßig schwach sehr schwach k.A. Ladefaktor 80 %–90 % 57 %–70 % ca. 70 % 90 %–95 % 91% Arbeitstemperatur 40°C–60°C −20°C–60°C 0°C–50°C < 45°C 280°C-330°C Li+ * Hochleistungsvariante Aufgrund des großen Marktes für Li-Ionen-Akkus auch in anderen Bereichen (z.B. für Mobiltelefone oder Notebooks) sind sie in ihrer Entwicklung teilweise weit fortgeschritten, wobei für die kommenden Jahre noch weitere Steigerungen hinsichtlich der Energie- und Leistungsdichte erwartet werden. Die 15 16 Ein von General Motors in Serie gebautes E-Fahrzeug (Kompaktklasse); es kam 1996 auf den Markt. Der Memory-Effekt ist ein bei Teilentladungen auftretender Kapazitätsverlust, der bewirkt, dass dem Akku nach gewisser Zeit nur noch die Energiemenge entnommen werden kann, die bei den Teilentladungen gefordert war. LiIonen-Akkus sind hingegen sowohl teillade- als auch teilentladefähig, was für den Einsatz im Fahrzeug von besonderer Bedeutung ist. 15 16 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb nachfolgende Abbildung 07 gibt eine Übersicht über die prognostizierten Verbesserungen bis 2050 unterschiedlicher Technologieroadmaps. Der Grafik lassen sich spezifische Energie, kalendarische und zyklische Lebensdauer sowie die Kosten pro kWh für die Li-Ionen-Batterien bis 2025 entnehmen (gestrichelte Kästen). Im weiteren Verlauf bis 2050 werden nur noch die spezifische Energie und die Kosten dargestellt, da über die zu erwartende Lebensdauer noch keine Aussagen getroffen werden können. Die Entwicklung der spezifischen Energie wird zusätzlich ausgehend vom Stand 2010 durch Kreise visualisiert, die dem Skalierungsfaktor entsprechen. Insgesamt wird langfristig eine sieben- bis zehnfache Verbesserung heutiger Systeme bei 1/20 der derzeitigen Kosten angestrebt (GÜNTHER 2012). Abbildung 07: Aggregierte Technologieroadmap für Li-Ionen-Batterien unterschiedlicher Studien (GÜNTHER 2012) Der prognostizierte Entwicklungssprung um 2030 setzt die Verwendung einer neuen Batteriechemie voraus, wobei sich nach aktuellen Forschungen dafür vor allem Metall-Luft oder Metall-SchwefelSysteme eignen. Das grundsätzliche Verständnis der Abläufe dieser sogenannten „Post-Lithium-Ionen“Technologien besteht bereits, die Umsetzung in großen Prototypen steht jedoch noch aus17. Nachfolgend werden die wichtigsten Kriterien für den erfolgreichen Einsatz von Li-Ionen-Batterien in Fahrzeugen beleuchtet. Batteriegewicht. Das Batteriegewicht wirkt sich direkt auf den Verbrauch und damit die Betriebskosten für das Fahrzeug aus. Eine Verbesserung der Energiedichte und damit des spezifischen Gewichts hat 17 IBM hat im Rahmen des Projekts „Battery 500“ die Funktionsfähigkeit und Wiederaufladbarkeit einer LithiumLuft-Batterie bereits nachgewiesen, es bestehen jedoch noch zahlreiche Probleme wie eine zu geringe Leistungsdichte, lange Ladezeiten, fehlende Stabilität und Empfindlichkeit gegenüber hoher Luftfeuchte (IBM 2012). 2. Stand der Technik somit direkte Auswirkungen auf die Kostenbilanz von E-Fahrzeugen. Derzeit liegt die Energiedichte bei Li-Ionen-Batterien bei ca. 120 Wh/kg (siehe auch Tabelle 2). Für einen Kleinstwagen mit 120 km Reichweite bedeutet das bei einem Verbrauch von ca. 14 kWh/100 km ein zusätzliches Gewicht in der Größenordnung von 150 kg. Abbildung 08 zeigt die aus unterschiedlichen Untersuchungen zusammengefasste, prognostizierte Entwicklung der Energiedichte. Eine Erhöhung auf bis zu 160 Wh/kg führt zu einer Gewichtsreduktion im o.g. Beispiel um ca. 30 %. Auch hier wird deutlich, dass große Einsparungen erst mit der Aussicht auf stabile Post-Li-Ionen-Technologien möglich werden. Je nach Entwicklung der Akzeptanz der limitierten Reichweite lassen sich Verbesserungen hinsichtlich der Energiedichte auch in höhere Reichweiten bei gleichbleibendem Gewicht umsetzen. Abbildung 08: Energiedichte unterschiedlicher Batterietechnologien für Fahrzeuganwendungen (NPE 2011) Schnellladefähigkeit. Die Schnellladefähigkeit der Fahrzeugbatterie bestimmt, ob eine Reichweitenverlängerung durch eine kurzfristige, praktikable Nachladung möglich ist. Ähnlich wie auch andere Batterieeigenschaften hängt die Schnellladefähigkeit von der verwendeten Batteriechemie ab. Grundsätzlich sind bei Verwendung geeigneter Materialien Ladezeiten von unter einer Minute pro kWh möglich. Damit einhergehen jedoch deutlich höhere Kosten (bis Faktor vier), die Notwendigkeit eines aufwändigen Kühlsystems und eine geringere spezifische Energie der Batterie (JOSSEN und GUENTHER 2010). Hohe Temperaturgradienten verringern darüber hinaus die Lebensdauer der Batterie. Lebensdauer. Per Definition erreicht eine Batterie ihr Lebensende, wenn sie nur noch über 80% ihrer ursprünglichen Kapazität verfügt. Danach kann sie mit entsprechenden Einbußen hinsichtlich der speicherbaren Energie weiter genutzt werden, wobei es noch keine konkreten Anwendungsbeispiele gibt, für die diese Zweitverwendung eine optimale Lösung darstellt. Die Lebensdauer aktuell verfügbarer Batterien wird durch zahlreiche Faktoren bestimmt. Hierbei sind Anteile der kalendarischen und der zyklenbedingten Lebensdauer zu unterscheiden. Die kalendarische Batteriealterung beruht vor allem auf irreversiblen chemischen Prozessen, die die Leitfähigkeit reduzieren. Sie wird durch verschiedene Effekte beeinflusst, wobei nicht alle der Nutzung im Fahrzeug ideal entsprechen. Dies betrifft vor allem die Zeit, in der das Fahrzeug nicht bewegt und die Batterie im Fahrzeug gelagert wird: Ideale Bedingungen sind hier erreicht, wenn der Ladestand der Batterie (auch SOC, State of Charge) bei 50-60 % und die Umgebungstemperatur zwischen ca. 10° und 30 °C liegt. Unter zyklenbedingter Alterung werden mehrere Effekte zusammengefasst: Die Anzahl der Lade- und Entladezyklen ist begrenzt. Bei derzeit verfügbaren Batterien für den Einsatz in E-Fahrzeugen liegt die 17 18 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Zyklenfestigkeit bei ca. 3.500 bis 4.000 Zyklen18. Dabei handelt es sich um so genannte Vollzyklen, d.h. eine komplette Ladung vom niedrigsten auf den höchsten SOC19. Dabei gilt: Je kleiner der Lade- bzw. Entladehub, desto mehr Zyklen können erreicht werden. Die nachfolgende Abbildung 09 stellt die Zyklenfestigkeit in Abhängigkeit von Temperatur und Entladetiefe dar. Eine tägliche, bedarfsgerechte Ladung führt zu einer längeren Lebensdauer, widerspricht jedoch dem klassischen „Tankverhalten“ und lässt keinen Spielraum für die Reichweitenreserve. Die Auswertung eines Flottenversuchs mit dem Mini E in Berlin hat gezeigt, dass die Nutzer durchschnittlich nur alle 2-3 Tage laden (BMW 2011). Eine Studie der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg auf Grundlage einer Befragung zum Ladeverhalten kam zu dem Ergebnis, dass vor allem die Aufenthaltsdauer an einem Ort darüber entscheidet, ob das Fahrzeug geladen wird oder nicht. Ab einer Parkzeit von über einer Stunde gibt der Großteil der Befragten an, eine tägliche Ladung zu favorisieren. Ergebnisse aus früheren Studien zu Mobiltelefonen legen jedoch nahe, dass sich dieses Verhalten mit zunehmender Sicherheit bezüglich der täglich benötigten Energie zu längeren Intervallen verschieben wird (PAPENDICK et al. 2011). Abbildung 09: Zyklenfestigkeit einer Li-Ionen-Batterie in Abhängigkeit der Entladetiefe (SAUER 2009) Die Alterungseffekte sind jedoch von der jeweiligen Batteriechemie abhängig und führen z.T. zu unterschiedlichen Handhabungsempfehlungen. Dies erschwert pauschal gültige Regeln für die optimale Nutzung der Batterie und erfordert ggf. eine fahrzeugspezifische Einweisung der Kunden. So hat eine Untersuchung des ZSW mit den im Mini E verbauten Li-Ionenbatterien des taiwanesischen Herstellers Molicel ergeben, dass eine längere Standzeit bei niedrigem SOC günstiger ist als häufiges Nachladen (GÜNTHER 2012). Sicherheit. Mögliche Risiken im Umgang mit und beim Einsatz von Li-Ionen-Akkus ergeben sich durch Gefahren durch elektrische Spannung, elektrischen Strom, austretende Inhaltsstoffe oder Feuer. In Fahrzeugen verwendete Batterien haben Nennspannungen von ca. 100V bis zu 800V und fallen somit in den Bereich der Hochvoltsysteme. Diese Spannungen sind nötig, um die erforderliche Leistung mit 18 19 siehe z.B. (WOHLFAHRT-MEHRENS 2011; KÖHLER 2013) Häufig auch angegeben in Bezug auf den Entladungsgrad (engl.: Depth of Discharge, DOD). Er ist das Gegenteil vom Ladezustand und beschreibt (meist angegeben in %) das Verhältnis der entnommenen Menge von elektrischer Ladung zur Gesamtkapazität. 2. Stand der Technik praktikabler Stromstärke20 übertragen zu können, führen jedoch bei Berühren zu einem (u.U. tödlichen) elektrischen Schlag. Sicherheitsmaßnahmen wie Berührschutz und die Einhaltung eines Isolationswiderstandes beugen dem vor (GROISS und JOSSEN 2010). Batterien für den Einsatz in Fahrzeugen können dabei unterschiedlich getestet werden. Neben realen Crashtests der Fahrzeuge finden auch Kompressionen des Batteriemoduls, Nageltests oder das gezielte Beschießen mit Stoßkörpern Anwendung (VDE o.J., ZSW 2014). Problematisch bleibt jedoch eine theoretisch brennbare Chemie(kombination) innerhalb der Batterie: Auch wenn diese vorgegebenen Tests standhält, so können hierdurch nur ausgewählte Szenarien geprüft werden. Dass es in ungünstigen Fällen dennoch zu Bränden kommen kann, zeigen mehrere Unfälle. Im chinesischen Shenzen zog der Anprall eines BYD e621 gegen einen Baum einen Brand durch mehrere Kurzschlüsse im Hochvoltsystem nach sich (GREEN CAR 2012). Bei einem von der NHTSA durchgeführten Seiten- und Überschlagstest eines Chevrolet Volt kam es 21 Tage nach dem Abstellen des gecrashten Fahrzeugs in einer Garage zu einem Brand. Bei den Versuchen wurde der Akku und insbesondere sein Kühlsystem beschädigt; darüber hinaus versäumten die Verantwortlichen entgegen der Empfehlung des Herstellers das Entladen der Batterie nach dem Crash. In einer umfangreichen Untersuchung mit weiteren Seitenaufprallversuchen ließ sich der Brand nicht reproduzieren. In sechs an die Crashsituation angelehnten Einzelversuchen mit den verwendeten Akkus, fingen zwei Batterien Feuer; bei zwei weiteren konnte eine deutliche Erhitzung z.T. mit Funkenbildung festgestellt werden. Im abschließenden Untersuchungsbericht kommt die NHTSA insgesamt jedoch zu dem Ergebnis, dass die von E-Fahrzeugen ausgehende Brandgefahr nicht größer ist als bei konventionellen Fahrzeugen, da bei allen schweren Unfällen eine Feuerentwicklung möglich sei (NHTSA 2012). 2.3. Ladekonzepte Im Vergleich zu anderen alternativen Fahrzeugkonzepten bringt die Elektromobilität den großen Vorteil eines bereits bestehenden Versorgungsnetzes mit sich, das grundsätzlich auch für das Laden eines Fahrzeugs geeignet ist. Dabei sind drei verschiedene Konzepte zu unterscheiden: Kabelgebundenes Laden. Hierunter fällt das ein- oder mehrphasige Laden mit einer Leistung von 3 bis 44 kW. Es kann sowohl auf privaten und gewerblichen Stellplätzen als auch im öffentlichen Parkraum eingesetzt werden, wobei der Anschluss bei ersteren oft durch eine sogenannte Wallbox ermöglicht wird. Im öffentlichen Raum hingegen werden zumeist Ladesäulen eingesetzt, die jedoch Herausforderungen hinsichtlich geeigneter, reservierbarer Stellplätze, Abrechnung und Vandalismusschutz mit sich bringen. Gewerbliche Fahrzeuge, die auf betriebseigenem Gelände geladen werden können, sind hier im Vorteil. Die Stecker sind hingegen bei allen Anschlussvarianten ähnlich, die Normung ist teilweise erfolgt. Sie verfügen neben den elektrischen Kontakten über eine Kommunikationsleitung für Abrechnungs- und Steuerungsdaten. Je nach Batteriegröße dauert eine Aufladung mit 3 kW für einen Kleinstwagen rund sechs Stunden. 20 Die Stromstärke hat direkten Einfluss auf den Kabelquerschnitt, der aus Kostengründen und zur Vermeidung von Übertragungsverlusten möglichst klein gehalten werden sollte. 21 Die Fahrzeuge sind dort im Taxibetrieb im Einsatz, siehe auch Abschnitt 5.2.2. 19 20 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Auch eine Schnellladung über 44 kW ist kabelgebunden grundsätzlich möglich, jedoch noch mit einigen Einschränkungen verbunden. In Deutschland gibt es Schnellladestationen unterschiedlicher Anbieter. Die erste Gleichstrom-Ladesäule wurde an der bayerischen Autobahnabfahrt Irschenberg vom Energieversorger E.on installiert. Mit 50 kW Ladeleistung soll die Aufladung z.B. eines Mitsubishi iMiev22 in 20 bis 30 Minuten abgeschlossen sein. In der Testphase kostet eine Aufladung pauschal 5 € (EON 2011). Laden können dort jedoch nur die mit dem iMiev baugleichen Schwestermodelle Citroën C-ZERO und Peugeot iOn sowie der Nissan Leaf. Hierin zeichnet sich eine ungünstige Tendenz spezifischer Schnellladetechnik ab, die zu unnötigen Doppelungen im Angebot zwingt, sofern der von E.on genutzte CHAdeMO-Standard23 nicht auch von anderen bedient werden kann. Beispielhaft dafür ist, obgleich hier die Einschränkung einer anderen Kundengruppe und Vermarktungsstrategie gemacht werden muss, der Ausbau des „Electric Highway“ von Tesla. An aktuell 19 Schnellladestationen24 an ausgewählten Orten wie Oberklassehotels oder Forschungsinstituten, aber auch auf privatem Gelände können (ausschließlich) Tesla-Kunden ihr Fahrzeug mit bis zu 70 A aufladen. Die Möglichkeiten der Schnellladung werden jedoch durch den negativen Einfluss auf die Batterielebensdauer begrenzt: so sind einerseits nur Ladeströme bis maximal 150 A ohne größere Schädigungen möglich; andererseits muss die Ladestromstärke mit steigendem SOC gesenkt werden, so dass aktuell lediglich bis zu einem Füllgrad von 80 % mit hoher Leistung geladen werden kann (NPE 2010). Induktives Laden. Eine Form der kontaktlosen Energieübertragung stellt das induktive Laden dar. Aufgrund des Komforts dieser Ladevariante wird das induktive Laden immer wieder diskutiert. Neben einer unsichtbaren und vor Vandalismus geschützten Installation hat diese Ladevariante den Vorteil, dass die Fahrzeuge v.a. an festen Stellplätzen mit hoher Wahrscheinlichkeit häufiger geladen werden. Das kann sich einerseits vorteilhaft auf die Lebensdauer der Batterie auswirken, anderseits kann für Vehicleto-Grid-Konzepte eine längere Ladezeit dienlich sein. Hierfür ist eine geeignete Einbindung in den Netzbetrieb noch zu prüfen (NPE 2010). Für die Anwendung bei Elektro-Fahrzeugen konnten dabei bislang nur prototypische Lösungen vorgestellt werden, wobei im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte25 eine grundsätzliche Machbarkeit mit Ladeleistungen von 3 kW und Ladewirkungsgraden bis 90 % bestätigt werden konnte. Werden die Wirkungsgrade des DC/DC-Wandlers (η ≈ 0,95) sowie die der Leistungselektronik und Blindleistungskompensation berücksichtigt, ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von 75-80 % (SCHRAVEN et al. 2010). Große Herausforderungen bestehen weiterhin in dem möglichst geringen Luftspalt zwischen Boden und 22 seit 2014 angeboten unter der Modellbezeichnung Mitsubishi Electric Vehicle 23 Handelsname einer in Japan entwickelten Schnittstelle zwischen Batteriemanagementsystem und Ladesäule; abgleitet vom japanischen „O cha demo ikaga desuka“ (engl.: "Let's have a tea while charging"), siehe http://www.chademo.com 24 In Deutschland; europaweit stehen 66 Stationen zur Verfügung. Eine aktuelle Übersicht liefert http://www.teslamotors.com/de_AT/supercharger/, Stand der o.g. Lademöglichkeiten: 20.09.14 25 „Kontaktloses Laden von batterieelektrischen Fahrzeugen“ (INDION 2011), „Kabelloses Laden von Elektrofahrzeugen“ (CONDUCTIX 2011), „Berührungsloses Laden von Elektrofahrzeugen“ (W-CHARGE 2011) 2. Stand der Technik Straße von 5 bis 15 cm und dem hohen Standardisierungsbedarf (BMU 2012). Im Rahmen eines Verbundprojektes des Fraunhofer-Instituts konnten bei einem Prototypen für die induktive Ladung von EFahrzeugen Ladeleistungen von bis zu 22 kW bei einem Abstand von 13 cm realisiert werden (FRAUNHOFER 2013). Batteriewechselstationen. Das Wechseln der Fahrzeugbatterie bringt den großen Vorteil sehr kleiner „Ladezeiten“ mit sich und wurde bereits in einem Demonstrationsprojekt in Japan umgesetzt. Dort waren in einer sechsmonatigen Testphase drei umgebaute Nissan Rouge crossover im Einsatz (BETTER PLACE 2010). Um alle Taxis der japanischen Hauptstadt mit Wechselakkus versorgen zu können, wären allerdings ca. 300 Stationen nötig. Darüber hinaus stellt dieses Konzept hohe Anforderungen an die Standardisierung der Batterie und der zugehörigen Halterung, wenn auch unterschiedliche Fahrzeugmarken und -typen bedient werden sollen. Gleichzeitig muss vor allem für Stoßzeiten eine große Zahl geladener Akkus vorgehalten werden. Ob der häufig angeführte Vorteil der Nutzung dieser Batterien zur Pufferung von Stromspitzen tatsächlich ein ökonomisches Geschäftsmodell unter Berücksichtigung der gegenzurechnenden Abnutzung darstellt, muss im Einzelfall geprüft werden. Eine Untersuchung des Fraunhofer Instituts kommt darüber hinaus zu dem Schluss, dass sich Wechselstationen unter der Annahme gleicher Auslastung einer herkömmlichen Tankstelle frühestens nach 67 Jahren amortisieren26. Dies liegt v.a. an der großen Anzahl der Batterien, die ständig verfügbar sein muss. Die nachfolgende Abbildung 10: Kosten für unterschiedliche Ladekonzepte auf infrastruktureller Seite (FRAUNHOFER ISI o.J.) gibt einen Überblick über die zu erwartenden Kosten der verschiedenen Konzepte auf infrastruktureller Seite. Abbildung 10: Kosten für unterschiedliche Ladekonzepte auf infrastruktureller Seite (FRAUNHOFER ISI o.J.) Die unterschiedlichen Ladekonzepte schließen die Möglichkeit einer Nutzung der Fahrzeugbatterie als Speicherelement im Stromnetz ein, das nach Bedarf sowohl entladen als auch geladen werden kann. Vor allem motiviert durch den übergeordneten Wunsch nach der sinnvollen Integration von alternativen, aber fluktuierenden Energien wie Wind- oder Solarenergie wird diese Idee des vehicle-to-grid diskutiert. 26 Eine herkömmliche Tankstelle amortisiert sich ohne Berücksichtigung des Zusatzgeschäfts durch den meist zugehörigen Shop nach ca. 7 Jahren bei Investitionskosten von ca. 750.000 € (FRAUNHOFER ISI o.J.). 21 22 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Verschiedene Projekte haben dabei die grundsätzliche Machbarkeit einer solchen Lösung zumindest theoretisch belegt, wobei es diverse Erfolgsfaktoren gibt, die z.T. nur begrenzt steuerbar sind: So setzt die Strategie eine möglichst häufige Verfügbarkeit der Fahrzeugbatterien voraus, was wiederum ein möglichst häufiges Anstecken des Ladekabels auch bei ausreichend vollem Akku erfordert. Bei gewerblichen Nutzern kann dies in den meisten Fällen mindestens nachts geschehen, wobei sich die Möglichkeit der Festlegung von Betriebsabläufen positiv auswirken kann. Stets muss jedoch berücksichtigt werden, dass der Einsatz der Batterie für Netzdienstleistungen bei hoher Lade/Entladeaktivität die Lebensdauer reduziert und dadurch zu höheren spezifischen Kosten führt (NETELAN 2012). Eine Untersuchung der zusätzlichen Netzbelastung durch das Aufladen der Fahrzeugbatterie im Rahmen des Projektes NET-ELAN ergab, dass sowohl das Laden der angestrebten eine Million E-Fahrzeuge in 202027 als auch die Erweiterung auf sechs Millionen Fahrzeuge in 2030 technisch ohne größere strukturelle Anpassungen im Übertragungsnetz möglich ist. Lediglich auf Verteilnetzebene kann es bei ungesteuertem Laden in Einzelfällen zu Grenzwertverletzungen der Leitungskapazitäten kommen (MISCHINGER 2012). Auch eine vom BMWI in Auftrag gegebene Untersuchung zum Thema „Perspektiven von Elektro/Hybridfahrzeugen in einem Versorgungssystem mit hohem Anteil dezentraler und erneuerbarer Energiequellen“ kommt zu dem Schluss, dass ein solcher Ansatz nur umgesetzt werden kann, wenn sich die Batterietechnologie in Hinblick auf die Lebensdauer unter Wirkung häufiger Be- und Entladevorgänge deutlich verbessert (BMWI 2012). 2.4. Potentielle Nutzer Mit 4.002 Fahrzeugen gab es in Deutschland 2010 im öffentlichen Straßenverkehr noch vergleichsweise wenige Elektrofahrzeuge. Am 1.1.2013 lag die Zahl der zugelassenen E-Fahrzeuge bei 7.114 (KBA 2013a). Abbildung 11 zeigt die Verteilung der Fahrzeuge auf die unterschiedlichen Halter und Fahrzeuggruppen, wobei auffällig ist, dass es im Pkw-Segment mehr gewerbliche Halter gibt, obgleich diese Gruppe alle Fahrzeuge betrachtend nur einen vergleichsweise kleinen Anteil der zugelassenen Pkw besitzt. 27 Es handelt sich hierbei nicht nur um BEV sondern um einen Mix mit Hybrid- und Range-Extender-Fahrzeugen. 2. Stand der Technik Abbildung 11: Anzahl der E-Fahrzeuge in Deutschland 2010 nach Fahrzeuggruppen (KID 2012) In den vorangegangenen Abschnitten wurde bereits dargelegt, welche Einschränkungen BEV mit sich bringen. Vor allem die begrenzte Reichweite, der lange Ladevorgang und die noch hohen Kosten, schränken den Nutzerkreis ausgehend von einem Ersatz der konventionellen Fahrzeuge durch BEV ein. Eine Studie des Fraunhofer ISI kam zu dem Ergebnis, dass das E-Fahrzeug nur für 4 % der heutigen Pkw-Nutzer aus dem privaten Bereich eine realistische Alternative darstellt. Dabei wurde eine Vielzahl von Parametern untersucht wie Fahrleistung, Innerortsanteil der Fahrten, Verfügbarkeit eines Parkplatzes etc. (BIERE et al. 2009). Eine reine Reichweitenbetrachtung legt allerdings den Schluss nahe, dass es deutlich mehr potentielle Nutzer aus dem privaten Sektor gibt: die durchschnittliche Tagesfahrstrecke liegt der umfangreichen Studie Mobilität in Deutschland 200828 zu Folge bei ca. 51 km. 52 % der Tagesfahrstrecken liegen dabei unter 30 km, 92 % liegen unter 120 km. Weiterhin stehen 93 % aller Fahrzeuge über Nacht zu Hause, ein Indiz für die mögliche Umsetzbarkeit einer Nachtladung. 70 % aller befragten Nutzer haben dafür einen eigenen Stellplatz oder eine Garage (BMVBS 2008a). Im Rahmen der Begleitforschung zur Plattform Elektromobilität wurden die Teilnehmer der unterschiedlichen Projekte in den Modellregionen zu ihrer Einschätzung der Ausbreitung von EFahrzeugen befragt. Die Ergebnisse von 690 Teilnehmern zeigt Abbildung 12 (FRAUNHOFER 2012). Abbildung 12: Einschätzungen der Befragungsteilnehmer zur Zukunft von Elektromobilität (n = 690, FRAUNHOFER 2012) 28 19.999 befragte Haushalte 23 24 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Beim gewerblichen Verkehr kommen vor allem Flotten in Betracht, die über planbare Routen und damit über kalkulierbare Reichweiten verfügen. Ein Betriebshof oder eigener Parkplatz ermöglicht ein Nachladen und auch das Installieren der nötigen Ladeinfrastruktur. Ein weiterer Vorteil kann im hohen Kostendruck gewerblicher Nutzer liegen: im Vergleich zu Privatkunden, die in Hinblick auf die Kosten vor allem anhand des Fahrzeugpreises entscheiden29, spielt bei gewerblichen Flotten die Total Cost of Ownership (TCO) eine bedeutende Rolle. So werden den Anschaffungskosten über die Fahrzeuglebensdauer Ausgaben und Ersparnisse bei den Betriebs- und Wartungskosten gegengerechnet. Auch steuerliche Aspekte spielen eine größere Rolle. Auch wenn im weiteren Verlauf der Untersuchung die Betrachtung des gewerblichen Verkehrs im Vordergrund steht, sollte nicht unbedacht bleiben, dass für viele prognostizierte oder erhoffte Ziele in der Weiterentwicklung z.B. der Batterietechnologie ein hinreichend aufnahmebereiter Absatzmarkt von Bedeutung ist. Auch um Skaleneffekte auszunutzen und die Fahrzeugkosten zu senken, ist es entscheidend, dass auch im privaten Bereich eine Einbindung der Elektromobilität gelingt. Entscheidend für den Einsatz von BEV wird weiterhin sein, in welcher Region die Fahrzeuge eingesetzt werden bzw. welche Fahrmuster den Einsatz bestimmen. Nachdem bereits zahlreiche Untersuchungen darauf hingedeutet haben, dass die anfangs oft beworbenen „City-Flitzer“ sich aufgrund eher geringer Fahrleistungen wirtschaftlich nur schwer amortisieren, rücken zunehmend auch Nutzer in ländlichen Gegenden in die mögliche Zielgruppe (BIERE et al. 2009, FRAUNHOFER ISI 2013a). Auch die individuelle Fahrweise hat Einfluss auf die Nutzung, da diese maßgeblichen Einfluss auf den Fahrzeugverbrauch und damit bei BEV auch auf die Reichweite hat. Vor allem die Anzahl der Beschleunigungsvorgänge und hohe Fahrgeschwindigkeiten beeinflussen den Gesamtverbrauch. Wie stark sich das auf den Verbrauch bei BEV auswirkt, wurde im Rahmen des Projektes NET-ELAN ermittelt. Ausgehend vom NEFZ (Neuer europäischer Fahrzyklus) wurde untersucht, wie sich der Verbrauch im ARTEMIS-Zyklus und dann auch bei unterschiedlichen Fahrern ändert. Die Daten dafür wurden aus Einzeluntersuchungen mit Hilfe eines Datenloggers gewonnen. Untersucht wurden dabei ein Pendler, der täglich vom Berliner Umland zum innerstädtisch gelegenen Arbeitsplatz pendelt, ein Taxifahrer, der ebenfalls im Raum Berlin unterwegs ist und ein aus 22 Einzelfahrern erstellter Berliner Stadtfahrzyklus (BSFZ), der ein innerstädtisches Fahrprofil abbildet. Abbildung 13 zeigt die Ergebnisse dieser Berechnungen. Dabei wird deutlich, dass die Verbräuche der unterschiedlichen Profile in einem Band mit bis zu 27 % Mehrverbrauch zum NEFZ liegen. Der Berliner Stadtzyklus weist den höchsten Verbrauch auf. Die Verringerung des Verbrauchs ergibt sich durch angenommene Wirkungsgradverbesserungen z.B. beim Rollwiderstand und sinkende Fahrzeugmassen durch Leichtbau, Downsizing etc. (NET-ELAN 2012). 29 Im privaten Bereich beeinflussen weitere Motive die Fahrzeugauswahl, da hier auch die symbolische und emotionale Ebene eine hohe Relevanz hat. Hierfür ist vor allem entscheidend, dass die Fahrzeuge einen eigenen Charakter erhalten und keine nachteilbehaftete Kopie konventioneller Modelle sind. Die Begleitforschung zu den Versuchen auf Rügen Mitte der 1990er Jahre ergab, dass vor allem gut situierte Männer eine hohe Kaufbereitschaft mitbringen (SCHLAGER 2010). 2. Stand der Technik Abbildung 13: Abhängigkeit des Verbrauchs eines elektrischen Kleinwagens vom Fahrprofil (NET-ELAN 2012) Weiterhin wird den zukünftigen Nutzern vor allem eine gesicherte Reichweite wichtig sein, d.h. eine Fahrdistanz, die auch unter widrigen Bedingungen sicher erreicht wird30. Auch dieser Aspekt wurde im Rahmen des NET-ELAN-Projektes untersucht. Ausgehend von einem BEV Kleinwagen wurden folgende Bedingungen definiert: Neben dem Betrieb der Nebenaggregate wurde angenommen, dass auch am Ende der Batterielebensdauer, wenn nur noch 80 % der ursprünglichen Kapazität zur Verfügung stehen, eine festgelegte Reichweite von 120 km sicher erreicht werden kann. Bei der Berechnung der dafür nötigen Kapazität muss weiterhin berücksichtigt werden, dass eine Vergrößerung der Batterie (und damit Erhöhung des Gewichts) gleichzeitig bedeutet, dass höhere Fahrwiderstände überwunden werden müssen, wofür die Batterie dann wiederum angepasst werden muss. Abbildung 14 zeigt, dass eine gesicherte Reichweite von 120 km für einen Kleinwagen unter Annahme schlechtester Bedingungen zu einer Überdimensionierung der Batterie von 171 % führt (NET-ELAN 2012). 30 siehe dazu auch Abschnitt 3.3.1 Kundenakzeptanz 25 26 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 14: Auswirkungen einer gesicherten Reichweite bei Berücksichtigung von Nebenverbrauchern und Batteriealterung auf die Batteriedimensionierung (NET-ELAN 2012) Die Minimalauslegung wird durch den NEFZ ohne Nebenverbraucher festgelegt (0 kW NV). Davon weicht der Verbrauch im realitätsnäheren ARTEMIS-Zyklus etwas ab, so dass sich hierdurch bereits eine größere Batterie ergibt. Wird zusätzlich unterstellt, dass im Winter gefahren wird und damit ein höherer Nebenverbrauch von 3 kW für die Heizung eingeplant wird, muss die Batterie bereits doppelt so groß werden wie ursprünglich ausgelegt. Unter der Annahme, dass dies auch noch am Ende der Lebensdauer gewährleistet sein soll (d.h. auch dann, wenn die nutzbare Kapazität auf 80 % der ursprünglichen verringert ist), ergibt sich, dass die in 2010 anfänglich noch ca. 15 kWh große Batterie nun 40 kWh Energieinhalt haben müsste, was wirtschaftlich aktuell nicht darstellbar ist. Der Notwendigkeit einer solchen Auslegung stehen mehrere Aspekte gegenüber: Zum einen ergibt sich aus der Statistik, dass 120 km weit über der durchschnittlich gefahrenen täglichen Fahrstrecke liegen. Zum anderen sinkt bei Fahrzeugen mit zunehmendem Alter statistisch gesehen auch die Fahrleistung, da Vielfahrer in der Regel neuere Fahrzeuge besitzen. So fällt der Effekt der Reichweitenverkürzung durch Abnahme der Batteriekapazität ggf. nicht so stark ins Gewicht. Die Anzahl der Wintertage im Jahr ist in Deutschland gering, so dass die volle Heizleistung über die gesamte Fahrstrecke nur an wenigen Tagen nötig sein wird. Dennoch kann die Verkürzung der Reichweite, die in vielen Tests mit bereits verfügbaren BEV nachgewiesen wurde, für einige Nutzergruppen so nachteilig sein, dass diese sich gegen rein elektrische Fahrzeuge entscheiden müssen. Dieses Beispiel verdeutlicht die Wichtigkeit der passenden Batteriedimensionierung, auf die bei der Untersuchung ausgewählter Flotten ab Abschnitt 5.2 noch einmal näher eingegangen wird. 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten Der gewerbliche Fahrzeugmarkt ist im Vergleich zu den privat genutzten Fahrzeugen vergleichsweise klein: Von den 52,4 Mio. am 1. Januar 2013 zugelassenen Fahrzeugen, waren lediglich ca. 5,2 Mio. (10 %) auf gewerbliche Halter angemeldet (KBA 2013a). Werden statt der Bestandszahlen die Neuzulassungen verglichen, verschiebt sich die Gewichtung zwischen privat angemeldeten und gewerblichen Fahrzeugen: Im Jahr 2013 wurden 2,95 Mio. Fahrzeuge zugelassen, davon 62 % auf gewerbliche Halter (KBA 2013b). Ca. ein Drittel davon war für gewerbliche Fuhrparks, den sogenannten relevanten Flottenmarkt, bestimmt (VMF 2013). Der Rest verteilt sich auf Zulassungen für Autovermietung, Fahrzeughandel und Fahrzeugbau. Parallel zur Studie Mobilität in Deutschland, die sich mit dem privaten Fahrzeugverkehr befasst, werden im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung in regelmäßigen Abständen Verkehrsbefragungen für den gewerblichen Bereich durchgeführt. Die Mobilitätsstudie Kraftfahrzeugverkehr in Deutschland 2010 gibt dabei Aufschluss über zahlreiche Parameter wie Fahrtenanzahl, Standorte, detaillierte Bestandsinformationen, Fahrleistungen, Fahrzwecke, etc., die in Form von Stichproben erhoben werden. Die nachfolgend dargestellten statistischen Schlaglichter dieser Untersuchung geben einen ersten Einblick in den gewerblichen Verkehr und beziehen sich ausschließlich auf gewerblich zugelassene Pkw (KID 2012). 56 % aller Pkw parken am Fahrzeugstandort auf firmeneigenem Gelände. 32 % stehen auf einem privaten Grundstück, 18 % im öffentlichen Straßenraum. Über 80 % aller Fahrten finden in direkter Umgebung zum Fahrzeugstandort oder im Umland (Radius max. 50 km) statt. 55 % aller Befragten gaben zusätzlich an, die Fahrzeuge auch deutschlandweit einzusetzen. Gewerbliche Fahrzeuge legen unter der Woche pro Tag durchschnittlich 3,6 Fahrten zurück; davon sind 27,9 % Privatfahrten. Die Fahrleistung gewerblicher Pkw liegt von Montag bis Freitag bei durchschnittlich 72 km pro Tag; davon werden 2/3 im Wirtschaftsverkehr erbracht. Am Wochenende reduziert sich die tägliche Fahrleistung auf 24 km. Rechnerisch ergeben sich daraus Jahresfahrleistungen von ca. 21.000 km. 2/3 aller Fahrer von gewerblichen Pkw haben ein mobiles oder eingebautes Navigationsgerät. 17 % nutzen weiterhin eine Tourenplanungssoftware, 32 % planen ihre Route manuell. 47 % gaben an, ihre Touren nicht im Voraus zu planen. Die dienstlichen Fahrten enden werktags für rund 31 % der Fahrer bei einem fremden Betrieb. 22 % erreichen einen Kundenhaushalt, 11 % eine Baustelle, 5 % einen Umschlagpunkt und 30 % den eigenen Betrieb bzw. eigenen Filialen. Am Ziel parken 25 % der Fahrer im öffentlichen Raum. 45,7 % stehen auf einem Betriebsgelände, 26,2 % auf einem Privatgrundstück und 2,6 % in einem Parkhaus bzw. einer Tiefgarage. 28 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Werktags ist ca. jede fünfte Fahrt nicht länger als 3 km, jede dritte maximal 6 km. Jede zehnte Fahrt liegt über 70 km, insgesamt 6 % der Fahrten sind länger als 100 km. Aufgrund der großen Heterogenität der einzelnen Branchen können die Durchschnittswerte lediglich eine mögliche Richtung skizzieren. Positiv fallen hinsichtlich einer ersten Einschätzung zum Einsatz von BEV die Fahrtweiten, aber auch der Aktionsradius sowie die Stellplätze auf privaten bzw. betriebseigenen Grundstücken auf. In den nachfolgenden Abschnitten soll weiterführend beantwortet werden, welche Aspekte den Einsatz von BEV motivieren können und welche Bedenken im Gegenzug bestehen. Näher beleuchtet werden auch bereits umgesetzte und erprobte Aktivitäten zur Effizienzsteigerung sowie bisherige erste Erfahrungen mit E-Fahrzeugen im Flottenbetrieb. 3.1. Motivation für die Anschaffung von E-Fahrzeugen Auch wenn, wie später noch diskutiert wird, die ökonomische Bilanz einer TCO-Analyse nicht immer die Anschaffung von E-Fahrzeugen nahe legt, gibt es Vorteile, die für Flottenbetreiber unterschiedlich attraktiv sind. Nachfolgend werden Aspekte diskutiert, die den Einsatz von E-Fahrzeugen im gewerblichen Bereich motivieren können. Einfahrverbote umgehen. Seit 2007 gelten in über 3031 Innenstädten Deutschlands emissionsbedingt Einfahrbeschränkungen für Fahrzeuge. Sie dienen zur Senkung der Schadstoffbelastungen in Ballungsgebieten und betreffen vor allem Dieselfahrzeuge ohne Partikelfilter. Ausnahmegenehmigungen für gewerbliche Fahrzeuge sind möglich, jedoch vergleichsweise teuer32. Andere europäische Großstädte wie London oder Amsterdam sind in ihren Beschränkungen deutlich restriktiver33: Während Besitzer konventioneller Fahrzeuge in der britischen Hauptstadt eine tägliche Gebühr von 10 £ für die Fahrt in die Innenstadt entrichten müssen, sind u.a. Fahrer von BEV von dieser Maut befreit. In Amsterdam sparen E-Fahrzeuge auf kostenlosen Parkplätzen die für den sonst bewirtschafteten Raum fälligen 5 €/Stunde. Ziel dieser Beschränkungen ist neben der Reduktion der Abbildung 15: Umweltzonen in Deutschland Umweltverschmutzung auch die bessere Flächennutzung, die Verringerung von Verkehrsstaus und die Steigerung der Attraktivität des öffentlichen Nahverkehrs. Letztgenannte Punkte werden durch den Einsatz von BEV 31 Hierbei erlauben einige Städte nur die Einfahrt von Fahrzeuge der Schadstoffgruppe 1, andere erlauben auch die der Gruppen 2 bzw. 3. Eine aktuell gehaltene Übersicht findet sich auf der vom Umweltbundesamt zur Verfügung gestellten Website: http://gis.uba.de/Website/umweltzonen/index.htm 32 Beispiel Berlin LKW > 7,5t für 18 Monate 810 € (vgl. BOGDANSKI 2009) 33 Eine aktuelle Übersicht über die Regelungen findet sich auf der Website http://www.lowemissionzones.eu 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten nicht adressiert bzw. wenig adressiert34. Während Taxis von den Regelungen zumeist ausgenommen sind, können die Restriktionen für z.B. kleine Serviceunternehmen einen relevanten Kostenfaktor darstellen. Verlängerte Anlieferungszeiten in Fußgängerzonen. Die möglichen Lade- und Lieferzeiten in Fußgängerzonen, die sonst grundsätzlich für den Fahrzeugverkehr gesperrt sind, werden von den jeweiligen Kommunen festgelegt. Dabei wird unter anderem berücksichtigt, ob und wie viele Anwohner direkt in der Fußgängerzone wohnen. In reinen Geschäftsstraßen sind Anlieferungen i.d.R. von den Abendstunden bis zum frühen Morgen möglich. Um Anwohner vor nächtlichem Lärm zu schützen, werden in bewohnten Zonen jedoch andere Grenzen gesetzt, so dass häufig nur ein kleines Zeitfenster ab 6 Uhr oder später bis zum Vormittag besteht. Vor allem in diesen Gebieten ist eine frühere Anlieferung mit einem geräuscharmen BEV denkbar. Positive Außendarstellung. Schwer zu quantifizieren sind Motive, die sich aus einer verbesserten Unternehmenswahrnehmung für die Kunden ergeben. Das E-Fahrzeug vereint dabei Eigenschaften, die mit einer ökologisch nachhaltigen, innovativen und gesellschaftlich verantwortungsbewussten Unternehmensführung assoziiert werden können. Dabei kann von außen betrachtet schwer unterschieden werden, ob die Nutzung von BEV tatsächlich Resultat einer wahrgenommenen Verantwortung oder ein reines Marketinginstrument ist. Die Ergebnisse einiger Umfragen, die Hinweise auf die unterschiedlichen Anreize geben, werden in Abschnitt 3.3.1 diskutiert. Weiterhin ist zu beachten, dass diese Motivation hauptsächlich im Bereich B2C (Business-to-Consumer) wirksam werden wird, da im Bereich der Geschäftsbeziehungen zwischen zwei (oder mehr) Unternehmen (auch B2B, Business-to-Business) oft keine Außenwahrnehmung vorhanden ist. Lediglich für Unternehmen, die beispielsweise mit einer kompletten „ökologischen Verarbeitungskette“ werben, könnten auch hierin Anreize liegen. Ökologische Verantwortung. Die ökologische Verantwortung von Unternehmen ist Teil der sogenannten Corporate Social Responsibility (CSR), die sich in einer freiwilligen Selbstverpflichtung zur Nachhaltigkeit äußern kann. Sie schließt neben sozialen auch umweltrelevante Aspekte ein. Entstanden ist diese u.a. auf Druck einer zunehmend kritischeren Öffentlichkeit, die unternehmerische Aktivitäten hinterfragt und von diesen die Übernahme von Verantwortung verlangt (SUCHANEK und LIN-HI 2006). Hieraus leitet sich für Unternehmen nicht zwingend der Einsatz von E-Fahrzeugen ab, diese können aber Teil des Gesamtkonzeptes sein. Dass dieser Teil dann gleichermaßen auch öffentlichkeitswirksam ist, kann zusätzlich motivieren. Kritiker der CSR verweisen dabei auf die Gefahr des Greenwashing, dem werbewirksamen Einsatz von ökologischen Maßnahmen, der schlussendlich nur das Ziel der Gewinnmaximierung hat. Wettbewerbsvorteile. Für einige Branchen kann die Nutzung von E-Fahrzeugen einen Wettbewerbsvorteil mit sich bringen: Ein Beispiel dafür ist die „Go Green“-Kampagne der Deutschen Post. In der 2007 zum World Economic Forum in Davos gestarteten Kampagne sollte Kunden die Möglichkeiten gegeben werden, mittels eines Aufpreises ihre Pakete „klimaneutral“ zu versenden. Die fällige Zusatzmarke 34 Ein besserer Flächennutzungseffekt wäre denkbar, wenn die Zahl der Kleinstfahrzeuge so stark zunimmt, dass zumindest eine Kombination herkömmlicher und kleinerer Parkflächenmarkierungen praktikabel sind. 29 30 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb kostete 10 Cent35 und war ein Beitrag zu einer Vielzahl von Projekten wie dem Aufbau einer Biogasanlage, der Erweiterung des Fuhrparks um emissionsarme und -freie Fahrzeuge oder Solarenergieprojekte in Indien und Sri Lanka. Die Anzahl der GoGreen-Sendungen hat seit Beginn deutlich zugenommen und verfünffachte sich bereits von 2008 (145 Mio. Sendungen) bis 2009 (704 Mio. Sendungen). Eine Befragung in fünf Ländern ergab, dass vor allem Geschäftskunden zunehmend den klimaneutralen Versand nachfragen und steigendes Umweltbewusstsein sowie die Nachfrage nach „grüner“ Logistik auch bei ihren Kunden verstärkt wahrnehmen. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen, dass 56% aller Geschäftskunden annehmen, ihre Käuferschaft werde in den nächsten 10 Jahren nachhaltige Transportlösungen gegenüber preiswerteren Angeboten präferieren. 60% glauben, dass dieses Angebot ein entscheidender Faktor in der Kundengewinnung sein wird (DEUTSCHE POST 2010). „In den nächsten zehn Jahren wird für unser Unternehmen der „grüne“ Transport ein entscheidender Faktor in der Kundengewinnung sein.“ Abbildung 16: Ergebnisse einer Umfrage zur Relevanz von "grünem" Transport (DEUTSCHE POST 2010) Im Rahmen des Projektes E-City-Logistik in der Region Berlin/Potsdam wurden Anwohner (n=26) befragt, ob es ihnen wichtig sei, mit Elektrofahrzeugen beliefert zu werden. Nur ein Drittel beantwortete diese Frage mit „ja“, wobei insgesamt 50 % der Befragten grundsätzlich eine Aufpreisbereitschaft für grünen Transport angaben (LENZ 2011). Externe Vorgaben. Kommunale Fuhrparks sind angehalten saubere und energieeffiziente Fahrzeuge einzusetzen. Genauer beschrieben wird das in der EU-Richtlinie 2009/33/EG36, die sicherstellen soll, „dass alle Auftraggeber und Betreiber im Rahmen eines öffentlichen Dienstleistungsauftrags beim Kauf von Straßenfahrzeugen die über die gesamte Lebensdauer anfallenden Energie- und Umweltauswirkungen berücksichtigen.“. Erreicht werden soll das über die Anwendung einer Kostenberechnungsmethode, in der auch „die Kosten des Energieverbrauchs, der CO2-Emissionen und Schadstoffemissionen finanziell bewertet werden“. Eine Befragung des TÜV Süd ergab, dass für mehr als die Hälfte (50,3 %) der 150 befragten Flottenverantwortlichen die Energieeffizienz der Fahrzeuge einen hohen Stellenwert einnimmt; ein Drittel erwartet eine deutliche Erhöhung der Energieeffizienz in den nächsten Jahren (TÜV Süd 2012). Die Kostenreduktion wird dabei in gleichem Atemzug als Schlüssel für bessere Effizienzwerte angegeben. Wie die Wichtung der einzelnen Aspekte verteilt ist, bleibt unklar, was eine Prognose des Einsatzes von 35 Stand 2012: Privatkunden zahlen keinen Aufschlag mehr, gewerbliche Kunden entrichten 5 Cent für den GoGreen-Versand. 36 Abrufbar unter http://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/ALL/?uri=CELEX:32009L0033 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten E-Fahrzeugen deutlich erschwert. Da die Kommunen selbst für die Ausgestaltung der einzelnen Maßnahmen verantwortlich sind, können nur Beispiele genannt werden: So hat sich beispielsweise die „Klima-Allianz Hannover 2020“ 2008 dazu verpflichtet, „dass alle neu zu beschaffenden Kraftfahrzeuge, insbesondere im Pkw- und leichten Nutzfahrzeugbereich, dem jeweils verfügbaren umweltfreundlichsten Standard [entsprechen] und somit im Durchschnitt deutlich geringere CO2-Emissionen aufweisen.“ Für 149 neue Fahrzeuge (davon 50 mit Erdgasantrieb) standen ca. 40.000 €/Fahrzeug zur Verfügung (HANNOVER 2008). Über diese Vorteile hinaus gibt es auch aus Sicht der unterschiedlichen Akteure der Bereitstellung der Elektromobilität eine hohe Motivation zur Partizipation am E-Fahrzeugmarkt: Fahrzeughersteller erschließen neue Geschäftsfelder, verknüpft mit der Möglichkeit die CO2-Anforderungen an ihre Neuwagenflotte einfacher zu erreichen. Auch Akteure aus den Bereichen Batterie, Leistungselektronik oder Elektromotor können neue Geschäftsfelder erschließen und im Rahmen von Joint Ventures ihre Produkte vermarkten. Dem gegenüber stehen aus Sicht der Nutzer aber auch Bedenken hinsichtlich des langfristigen Einsatzes von batterieelektrischen Fahrzeugen. Neben den Kosten, die später beleuchtet werden, spielen weitere Aspekte eine wichtige Rolle: Angst vor schneller „moralischer“ Alterung. Das Elektrofahrzeug erlebt derzeit vor allem durch die Förderung seitens der Bundesregierung im Verkehrssektor starken Aufwind. So bleibt die Befürchtung, dass es sich hierbei nur um eine aktuell zwar stark forcierte, längerfristig aber nicht durchsetzbare Strategie handelt. Möglicherweise wirken hier auch die nicht erfüllten Erwartungen an andere Alternativen wie z.B. das Wasserstofffahrzeug nach, deren Entwicklungsgeschwindigkeit nicht mit den Prognosen Schritt halten konnte. Dienstwagenregelung. Dieser Aspekt betrifft nur einen Teil der gewerblichen Kunden. Die private Nutzung von Dienstwagen musste bis 2013 laut Einkommensteuergesetz (§ 6 Abs. 1 Nr. 4 EStG) als geldwerter Vorteil versteuert werden37. Dabei war „für jeden Kalendermonat 1 Prozent des inländischen Listenpreises im Zeitpunkt der Erstzulassung zuzüglich der Kosten für Sonderausstattung einschließlich Umsatzsteuer anzusetzen.“ Die höheren Anschaffungskosten für ein E-Fahrzeug führten hier zu höheren Ausgaben. Die Nationale Plattform Elektromobilität empfahl in ihrem 2. Bericht eine Anpassung dieser Bemessungsgrundlage (NPE 2011). Diese Anpassung wurde 2013 umgesetzt38. Seitdem darf der Bruttolistenpreis des Fahrzeugs um einen Pauschalbetrag pro kWh bis zu einem Höchsbetrag gekürzt werden. In 2014 dürfen so 450 €/kWh bis zu einem Betrag von 9.500 € (entspricht ca. 21 kWh) abgezogen werden. Allerdings verringert sich der Pauschalbetrag pro kWh jährlich um 50 €, der Höchstbetrag um 500 €, so dass es sich hierbei nur um eine temporäre Erleichterung handelt. 37 Alternativ konnte ein Fahrtenbuch geführt werden, was jedoch erheblichen Zusatzaufwand bedeutet und i.d.R. bei Einzelpersonen nicht durchgeführt wird. 38 siehe AmtshilfeRLUumsG – Gesetz zur Umsetzung der Amtshilferichtlinie sowie zur Änderung steuerlicher Vorschriften vom 26. Juni 2013, Artikel 2 Abs. 5 31 32 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Wenig Aussicht auf zusätzliche Anreize. Dauerhafte Steuererleichterung39, gesonderte Parkflächen oder Kaufprämien sind Möglichkeiten, zusätzliche Kaufanreize zu schaffen. Nach aktuellem Stand sind diese jedoch nicht vorgesehen. Fehlende Infrastruktur (Werkstätten, Lademöglichkeiten). Derzeit erfordert der Kauf und Betrieb eines Elektrofahrzeugs noch zusätzliche Aufwendungen für die Installation einer Ladesäule. Die Reparatur und Wartung der Hochvoltsysteme kann nur in Fachwerkstätten erfolgen, die entsprechende Qualifikationen nachweisen können. Fehlende Flexibilität im Arbeitseinsatz. Fahrzeuge, die gerade geladen werden müssen, stehen für spontane, längere Fahrten nicht zur Verfügung. Insbesondere Flotten mit sehr wenigen Fahrzeugen und solchen, die kein Fuhrparkmanagement im Sinne einer Planungsstelle haben, können hier an Grenzen stoßen. Darüber hinaus steht der Betrieb eines E-Fahrzeugs dem Wunsch nach möglichst hoher Fahrzeugauslastung im eigenen Pool in einigen Fällen entgegen. So müssen vor allem bei höheren Kilometerleistungen auch die Ladezeiten (zumindest für den nächsten Streckenabschnitt) mit eingeplant werden. Unsicherheit Akku-Lebensdauer. Untersuchungen zur Batterielebensdauer zeigen, dass diese in Abhängigkeit von Lade-/Entladevorgängen und Umgebungstemperatur bei ungefähr 7 bis 10 Jahren liegt (siehe Abschnitt 2.2). Bei Konzepten, bei denen der Fahrzeughalter gleichzeitig Besitzer des Akkumulators ist, spielen die Fragen des Wiederverkaufswertes und des Risikos eines früheren Ausfalls eine entscheidende Rolle. Hier können Konzepte wie das Batterieleasing von Renault40 mögliche Vorbehalte auflösen. 3.2. Aktivitäten zur Effizienzsteigerung Vor allem aus Kostengründen sind Fuhrparkbetreiber bestrebt, ihren Fuhrpark effizient auszulasten und Betriebskosten zu optimieren. Dazu gehören mehrere Ansatzpunkte, die ggf. Einfluss auf die Möglichkeiten einer Elektrifizierung haben: Eco-Trainings. Fahrertrainings können den Verbrauch um 12 - 20% senken. Da die Regeln nicht immer konsequent eingehalten werden, stellt sich längerfristig eine Ersparnis von 7-10% ein. Wiederholungstrainings verbessern dabei die Nachhaltigkeit (FLOTTENMANAGEMENT 2011). So sind Fahrertrainings v.a. in großen Unternehmen mittlerweile fester Bestandteil von Effizienzstrategien: Die Telekom konnte mit ihren in 2008 eingeführten Ökotrainings (vorausschauende Fahrweise und regelmäßige Reifendruckkontrolle) nach eigenen Angaben 5 % Kraftstoff einsparen. Der Paketdienstleister TNT Express beziffert die Einsparungen auf 7 – 10 %. Auch ein direktes Feedback über die Fahrweise z.B. im Multifunktionsdisplay stellt einen Anreiz zum 39 Nach der Änderung des Kraftfahrzeugsteuergesetzes in 2012 gilt: „Reine Elektrofahrzeuge aller Fahrzeugklassen (mit Erstzulassung vom 18. Mai 2011 bis 31. Dezember 2015) werden für 10 Jahre von der Kfz-Steuer befreit.“ Anschließend gilt wie bis zur Änderung eine fünfjährige Steuerbefreiung (BUNDESREGIERUNG 2012). 40 Beispiel: beim Kauf eines Renault Kangoo Z.E. kostet das Batterieleasing bei einer Laufleistung von 10.000 km/a und einer Mietlaufzeit von 36 Monaten 72 €/Monat (exkl. Mwst.). Eine Laufleistung von 30.000 km/a erhöht die Miete auf 125 €/Monat. Garantiert wird „ein Grenzwert für die Leistungsfähigkeit der Batterie von 75 % der zu Beginn vorhandenen Kapazität“ (RENAULT 2013b) 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten sparsamen Fahren dar. So wird z.B. in allen Smarts des Berliner Carsharing-Unternehmens Car2Go der sogenannte „EcoScore“ angezeigt, ein durch drei wachsende oder schrumpfende Bäume visualisierter Wert zwischen 0 und 100, der aus den drei Faktoren Beschleunigung, Gleichmäßigkeit der Fahrweise und dem Brems- bzw. Ausrollverhalten ermittelt wird41. Dies kann sich bei BEV besonders positiv auswirken, da die Reichweite so erhöht werden kann. Fahrzeugpooling. Unter Fahrzeugpooling versteht man vor allem bei größeren Firmen das zentrale Management der zum Fuhrpark gehörenden Fahrzeuge. Vor allem bei Behörden oder größeren Firmen mit mehreren Standorten kann durch gezielte Einsatzplanung die Zahl der nötigen Fahrzeuge reduziert werden. So konnte beispielsweise die Bundeswehr durch ein neues Fuhrparkmanagementkonzept in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn die Zahl der Dienst-Pkw innerhalb von zwei Jahren von 27.148 auf 20.360 senken.42 Darüber hinaus ermöglicht es die zentrale Erfassung aller Kosten, Verbräuche und Dienstleistungen wie Wartung oder Reparatur, Effizienzpotentiale besser auszuloten und Verbesserungsmaßnahmen durchzusetzen. In Hinblick auf die Integration von BEV kann ein solches Management die Koordination der Fahrzeuge mit begrenzter Reichweite erleichtern. Car-Sharing und Mietmodelle. Für Sonderfahrzeuge wie Hebebühnen, Bagger oder spezielle Anhänger ist ein Fahrzeug-Sharing sinnvoll, da sonst ggf. nur sehr geringe Auslastungen erreicht werden, die den Kosten nicht im richtigen Verhältnis gegenüber stehen. Auch das Anmieten von Fahrzeugen externer CarSharing Anbieter kann sich für Kurzstrecken lohnen. So hat beispielsweise das Statistische Bundesamt in Wiesbaden für den Postdienst eines abgelegenen Gebäudes ein tägliches Zeitfenster von zwei Stunden bei einem örtlichen Car-Sharing Unternehmen reserviert. Das pro Tag ca. 14 km zurücklegende Fahrzeug wäre im eigenen Fuhrpark zu wenig ausgelastet, da weitere Fahrten nur sporadisch anfallen (BCS 2010). In derartigen Modellen könnten aufseiten des Carsharing-Unternehmens auch E-Fahrzeuge zum Einsatz kommen, die dann für kurze Strecken angemietet werden können. Senkung des Fuhrparkalters. Die frühzeitige Aussonderung alter Fahrzeuge lohnt sich vor allem dann, wenn die Reparaturkosten der älteren Fahrzeuge den Benefit durch längere Haltedauer übersteigen. Wann genau das der Fall ist, wird durch Fuhrparkanalysen ermittelt, die die zu erwartenden Kosten einer Neuanschaffung gegenrechnen. Alternative Kraftstoffe und Antriebe. Hinsichtlich der Verbrauchseinsparung und der Umweltwirkung kann der Fuhrpark auch durch den Einsatz von alternativen Kraftstoffen optimiert werden. Fahrzeuge mit Erdgasbetrieb (CNG, Compressed Natural Gas) haben bis zu 25 % weniger CO2-Emissionen als ein Benzinfahrzeug (VCD 2010). Gemeinden und Kommunen, die zusätzlich Auflagen zu den Klimaschutzzielen erfüllen wollen, profitieren davon besonders. Kosteneinsparungen entstehen vor allem aus der im Vergleich zu Benzin und Diesel geringeren Versteuerung. Dementsprechend sind Erdgasfahrzeuge die am häufigsten eingesetzten alternativen Antriebe. 2010 waren es bei den Neuzulassungen mit 46,8 % ca. die Hälfte aller Fahrzeuge mit alternativen Antrieben, wobei der Anteil 41 Laut Unternehmensblog wird über die Möglichkeit nachgedacht, besonders sparsame Fahrweise mit Freiminuten zu honorieren (CAR2GO 2012). 42 Der Verbrauch konnte dabei vor allem durch die Erneuerung des Fuhrparks von 37 Cent/km (2001) auf 29 Cent/km gesenkt werden; die Auslastung stieg dabei von durchschnittlich 14.200 km/Jahr auf 25.400 km/Jahr (KIESCHOWEIT 2002). 33 34 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb zugunsten von Hybridfahrzeugen zum ersten Halbjahr 2012 auf 33,3 % abgesunken ist. Fahrzeuge mit Autogas (LPG) lagen 2010 bei 25,6 % und sind bis Juli 2012 auf einen Anteil von 36,9 % gestiegen. Insgesamt machten alternative Antriebskonzepte 2010 0,9 % des gesamten relevanten Flottenmarkts aus, im Juli 2012 stieg der Anteil auf 1 % (DATAFORCE 2012). Eine Befragung von 463 Fuhrparkverantwortlichen zur Entwicklung des Einsatzes von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben zeigte, dass dem E-Fahrzeug eine aussichtsreiche Zukunft prognostiziert wird. Auffallend ist dabei die große Zahl der BEV, auf die bereits in 5 Jahren mit 16,8 % die zweithäufigste Wahl nach Hybridfahrzeugen entfallen soll. Unklar ist, in welchem Zusammenhang die Ergebnisse entstanden und welches Detailwissen über die unterschiedlichen Alternativen unterstellt werden kann. Abbildung 17: Umfrageergebnisse zur Prognose von alternativen Antrieben in Fuhrparks in 5 und 20 Jahren (n=463, DATAFORCE 2012) Routenoptimierung. Routenplanungssysteme können insbesondere dann helfen, wenn am Tag mehrere Ziele angefahren werden müssen oder der Zielort und die dortige Verkehrslage unbekannt sind. Dabei ist entscheidend, dass dem Fahrer eine optimale Route im Sinne einer Lösung des Traveling-SalesmanProblems zugewiesen wird und nicht nur eine einfache Zielnavigation zur Verfügung steht. Eine Umfrage unter 56 KEP-Dienstleistern in Nord- und Mitteldeutschland zeigte, dass nur 13,5 % einen solchen Routenplaner nutzen, 40,5 % haben ein einfaches Navigationssystem (TRANSMAT 2008). 3.3. Bisherige Flottenversuche und Erfahrungen Angeregt durch die Gesetzesinitiativen in Kalifornien und die Markteinführung des ersten elektrisch angetriebenen Serienfahrzeugs EV-1 von General Motors, wurden auch in Europa seit den 1990er Jahren erste Flottenversuche mit E-Fahrzeugen unternommen. Diese hatten zumeist allgemeinen Forschungscharakter und waren noch nicht auf den gewerblichen Verkehr fokussiert. Seit 2009 hat die Deutsche Bundesregierung den Ausbau und die Marktvorbereitung der Elektromobilität erneut angeregt und durch Mittel aus dem Konjunkturpaket II unterstützt. In acht Modellregionen wurden Demonstrationsvorhaben im privaten und gewerblichen Bereich durchgeführt, um Alltagstauglichkeit, Nutzerakzeptanz, Anbindung an die Infrastruktur oder Integration der Batterietechnik zu untersuchen. Nachfolgend werden einige dieser Projekte vorgestellt, die sich besonders auf den Bereich des gewerblichen Verkehrs konzentriert haben. In einem Teilprojekt des Projektes E-City-Logistik wurden drei Iveco Daily Electric in den täglichen Zustelldienst von DHL aufgenommen. Das Aufladen erfolgte über Nacht auf dem Betriebshof. Nach einer 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten neunmonatigen Testphase konnte den Fahrzeugen eine hohe fahrerseitige Akzeptanz bescheinigt werden. Die Integration in den Alltag erwies sich als unproblematisch, jedoch wurden die hohen Investitionskosten für die Ladeinfrastruktur und die betrieblichen Einschränkungen aufgrund der geringeren Nutzlast bemängelt (JÜCHTER 2011). Im Projekt e-car4all teilten sich 14 Fahrzeugbetreuer mit jeweils drei bis zehn Nachbarn ein Elektrofahrzeug. Die Koordination der Fahrzeuge erfolgte anfangs persönlich, wurde im Laufe des Projektes aber durch eine Online-Plattform erweitert. Eine Befragung der Nutzer ergab, dass die Alltagstauglichkeit i.d.R. bestätigt wird und die Akzeptanz mit zunehmender Nutzungsdauer steigt. Auch die eingeschränkte Reichweite verlor an Relevanz, wohingegen die hohe Anschaffungspreis und die geringe Fahrzeugvielfalt negativ bewertet wurden (BUSSE et al. 2011). In Hamburg untersuchten zwei Projekte (hh = wise und hh PURE) den Einsatz von batteriebetriebenen, leichten Nutzfahrzeugen im Wirtschaftsverkehr. 20 Karabag Fiorino und 15 Renault Kangoo Z.E. waren hauptsächlich für den Materialtransport in Handel, Handwerk, Logistik und Hafenwirtschaft unterwegs. Die Batterie wurde nachts auf dem Betriebshof geladen, die Einweisung der Mitarbeiter erwies sich als unkompliziert. Auch die Reichweite ist für die täglichen Fahrstrecken ausreichend (HYSOLUTIONS 2011). In der Modellregion Berlin/Brandenburg werden im Rahmen des Projektes E-City-Logistik zwei Ansätze untersucht: So betreibt zum einen der Textillogistiker Meyer & Meyer zwei von AGV (All Green Vehicles) umgerüstete MAN Verteiler-Lkw, die innerstädtische Kaufhäuser beliefern. In einem ersten Resümee wird positiv hervorgehoben, dass die Fahrzeuge ohne Umstellung des Logistikkonzeptes problemlos einsetzbar waren und sowohl die Reichweite (auch bei winterlichen Temperaturen) als auch die sechsstündige nächtliche Ladezeit den Einsatz nicht einschränken. Die größten Kritikpunkte ergaben sich aus der Ausfallhäufigkeit der Batterie sowie den hohen Batteriekosten. Um die Kosten auszugleichen, müsste ein Mehrschichtbetrieb umgesetzt werden, der ein Batteriewechselsystem voraussetzt. Weiterhin setzte DHL im Berliner Bezirk Steglitz drei rein elektrische IVECO Daily für die Belieferung kleiner Geschäfte in dichter Wohnbebauung ein. Hier zeigten sich die eingesetzten Fahrzeuge zuverlässig, wobei ihnen gleichzeitig eine hohe fahrer- und kundenseitige Akzeptanz attestiert wird. Bei der geringen täglichen Fahrweite von max. 40 km täglich ist dabei eine betriebseigene Ladeinfrastruktur ausreichend. Durch die kurzen Strecken sind die ökologischen Gesamtwirkungen vergleichsweise gering (SCHÖNEWOLF 2012). Im 2009 gestarteten Projekt colognE mobil wurde der Einsatz von Elektrofahrzeugen im innerstädtischen Verteil- und Lieferverkehr erprobt und hinsichtlich Infrastruktur, Nutzerakzeptanz und Sicherheit bewertet. Eingesetzt wurden dafür 20 rein elektrisch betriebene Ford Transit BEV und Transit Connect Electric. Auch hier konnte die Alltagstauglichkeit der Fahrzeuge bestätigt werden, wobei die meisten gefahrenen Tagesstrecken zwischen 25 und 70 km lagen (COLOGNE-MOBIL 201143). Die Alltagstauglichkeit und die realitätsnahe Bilanzierung des Umweltnutzens gewerblicher Flotten steht 43 Die Darstellung der Zwischenergebnisse ist für ein gefördertes Projekt ungewöhnlich: es handelt sich hierbei vornehmlich um einzelne Presseinformationen der teilnehmenden Projektpartner (Ford, RheinEnergie, Universität Duisburg Essen, Stadt Köln), in denen jeweils die bearbeiteten Schwerpunkte dargestellt werden. Kritische Anmerkungen sind nicht enthalten. 35 36 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb im Fokus des Projekts Future Fleet (2009-2011), in dem Elektro-Kleinwagen als SAP-Firmenwagen an vier Standorten im Großraum Frankfurt/Main und Karlsruhe eingesetzt wurden. Eingesetzt wurden von Januar bis Ende September 2011 27 Stromos, ein batterieelektrischer 4-türiger Kleinwagen des Herstellers German eCars auf Basis des Suzuki Splash. Die Fahrzeuge wurden sowohl Mitarbeitern wochenweise überlassen als auch zum Pendeln zwischen den Standorten genutzt. Die anschließend detailliert befragten 248 Teilnehmer der Testphase zeigten sich grundsätzlich zufrieden mit dem Einsatz, 60 % fanden es jedoch störend und schwierig die verbleibende Reichweite in Abhängigkeit der eingeschalteten elektrischen Geräte abzuschätzen. Weiterhin konnten sich nur knapp die Hälfte der Teilnehmer vorstellen, in den nächsten 5 Jahren ein BEV als Privat- oder Firmenfahrzeug auszuwählen (DEFFNER et al. 2012). Eines der besonders vielschichtigen Projekte war das Vorhaben eE-Tour Allgäu. Zwischen 2009 und 2011 wurden hierin Anwendungsmöglichkeiten von Elektromobilität für den Tourismus im Allgäu untersucht. Die Fahrzeugflotte bestand aus insgesamt 40 Fahrzeugen der Modelle Mitsubishi iMiEV, Karabag Fiat 500E, Stromos, Th!nk, Sam und Citysax (Basis Chevrolet Matiz), Luis 4U Green44. Im Gegensatz zu vielen anderen Projekten, in denen die Nutzer entweder vor Projektbeginn bereits ausgewählt oder im Rahmen ihrer Arbeitstätigkeit eingeladen wurden die Fahrzeuge zu testen, konnte hier die Tauglichkeit und Akzeptanz einer freien Zielgruppe untersucht werden. Die Fahrzeuge wurden in speziellen „Ausflugspaketen“ z.B. von Hotels vermietet. Insgesamt zeigte die Flotte mit insgesamt 174 Defekten45 auf zusammen 91.000 gefahrenen Kilometern eine ungewöhnlich hohe Ausfallrate und damit eine deutlich niedrigere Zuverlässigkeit als in anderen Projekten zu verzeichnen war. Die Projektbeteiligten kamen zu dem Schluss, „E-Fahrzeuge müss[t]en in Zuverlässigkeit/Sicherheit, Haptik/Optik und Usability an herkömmliche Kraftfahrzeuge angepasst werden“. Dies resultiere aus der geringen Zahlbereitschaft der Kunden von durchschnittlich 28 € pro Tag für im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen scheinbar minderwertigeren Pkw. Auch der Erlebniseffekt und die positiv bewertete Fahrdynamik können diese Bewertung nicht kompensieren. Ein wirtschaftliches Geschäftsmodell im Tourismus lässt sich nach den bisherigen Ergebnissen nicht umsetzen, weswegen eine Kombination, die die Nutzung auch von Einheimischen, Kommunen und Unternehmen einschließt als notwendig angesehen wird. Erfolgreich war hingegen der Einsatz eines Navigationsgerätes mit „EcoRouting“, einer Reichweitenvorhersage auf Grundlage von Fahrverhalten, Batterie- und Nebenverbrauchsinformationen sowie der Topographie. Die Problematik unerwartet schnell sinkender Reichweiten z.B. durch steile Bergfahrten und damit verbundene Akzeptanzprobleme traten dadurch nicht auf (RUPP 2011). 44 Details zu den Fahrzeugen finden sich unter http://www.ee-tour.de/projekt/fahrzeuge. Im Rahmen des Nachfolgeprojektes econnect eE-Tour Allgäu konnte die Flotte ergänzt werden um die Fahrzeugmodelle Renault Kangoo Maxi Z.E., TURN E Smart, Spyder-S und Fiat Fiorino ergänzt werden. 45 Darunter waren 62 Softwarefehler, 96 mechanische Defekte und 16 Bedienfehler. 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten Abbildung 18: Mehrstufige Reichweitenanzeige in Abhängigkeit von Fahrstil und Topographie (RUPP 2011) Insgesamt zeigen die Projekte, dass die Alltagstauglichkeit der eingesetzten Fahrzeuge in den ausgewählten Flotten als gut bewertet werden kann. Auch die Reichweite erwies sich in den meisten Fällen als ausreichend, wobei die beteiligten Unternehmen auch unter diesem Aspekt ausgesucht wurden. Die bislang durchgeführten Projekte lassen weiterhin den Realitätsbezug hinsichtlich der Kosten der Fahrzeuge außen vor, da die eingesetzten BEV aus Projektgeldern voll- oder teilfinanziert werden konnten. Die bislang noch nicht klaren ökonomisch umsetzbaren Geschäftsmodelle finden in den Berichten zu den einzelnen Projekten zwar Erwähnung, beinhalten aber keine konkreten Lösungsansätze. Ausführliche Studien zu den individuellen Kosten der Elektromobilität werden daher gesondert in Abschnitt 4.2.2 betrachtet. Seit Anfang 2012 laufen im Rahmen der Schaufenster Elektromobilität anschließende und neue Projekte zu Fragen des gewerblichen Einsatzes. Die Ergebnisse werden mit Ende der Projekte 2015/16 erwartet. 3.3.1. Kurier-, Express- und Paketdienste Kurier-, Express- und Paketdienste (KEP) zählen seit mehreren Jahren zu den am stärksten wachsenden Wirtschaftszweigen in Deutschland. Mit 179.000 Beschäftigten und einem Sendungsvolumen von 2,18 Milliarden Sendungen im Jahr 2009 (ESSER und KURTE 2010) benötigen sie ein beträchtliches Flottenvolumen. Die Branche rechnet in den kommenden Jahren mit deutlichen Zuwachsraten: Neben der klassischen Paketverteilung, deren Auftragsvolumen aufgrund vermehrter Online-Verkäufe stetig wächst, wird auch eine deutlich erhöhte Nachfrage nach Bringdiensten für Lebensmittel erwartet. Zunehmend rücken internetaffine Generationen nach, für die die neuen Vertriebskonzepte bereits Teil des Alltags sind.46 Der Hauptteil der KEP-Leistungen wird über den Straßenverkehr abgewickelt. Laut Bundesverband Internationaler Express- und Kurierdienste e.V., dessen Mitglieder allein über eine Flotte von 30.000 Fahrzeugen verfügen, spielen Nachhaltigkeit und ressourcenschonende Verkehrstechniken im Firmenprofil eine immer größere Rolle. Zahlreiche Maßnahmen werden derzeit diskutiert und umgesetzt. So wird bereits versucht, die CO2-Emission durch (probeweisen) Einsatz alternativer Antriebe, effizientere Tourenplanung und Fahrerschulungen zu reduzieren. KEP-Dienstleister mit regelmäßigen 46 In Großbritannien liefert die Handelskette Tesco ihren Kunden alle im Sortiment verfügbaren Lebensmittel bis vor die Haustür. 300.000 registrierte Kunden kaufen wöchentlich für 1,4 Mio. £ ein, wobei die Kundenzahlen stetig wachsen. (JOHNSON ET AL. 2000) 37 38 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Routen haben vorhersehbare Streckenprofile und kurze Stopps. Sie haben in der Regel feste Parkplätze in ihrem Depot und lange Standzeiten, die regelmäßiges und schonendes Laden ermöglichen. Besonders im städtischen Betrieb tritt häufig Stop-and-Go-Verkehr auf, bei dem die Energierückgewinnung durch Rekuperation deutlichen Einfluss auf den Gesamtverbrauch hat. Die KEP-Branche ist abgesehen von wenigen großen Unternehmen wie DHL oder UPS deutlich vom Mittelstand geprägt. Die aktuelle Anzahl der auf dem Markt agierenden Transport- und Logistikunternehmen liegt bei ca. 38.000, wobei diese Zahl aufgrund zum Teil nur kurzer Unternehmensdauer schwankt (TRANSMAT 2009). Wenn ein Unternehmen nur wenige Fahrzeuge im Betrieb hat, muss dies beim Umstieg auf alternative Lösungen berücksichtigt werden. Im Gegensatz zu vielen anderen Branchen müssen sich kleine Transportunternehmen im Laufe der Zeit nicht zwingend vergrößern, um am Markt Bestand zu haben, so dass sich auch eine Vielzahl kleiner Unternehmen dauerhaft etabliert47. Dies ist möglich, da die meisten größeren KEP-Unternehmen mit Nachauftragnehmern arbeiten: 83% aller Unternehmen beschäftigen selbständige Fahrer oder Nachauftragnehmer, wobei diese ihrerseits in der Mehrheit (60 %) für mehrere KEP-Anbieter fahren. Die eingesetzten Fahrzeugklassen zeigt Abbildung 19 (TRANSMAT 2009). Abbildung 19: Durchschnittlich eingesetzte Fahrzeugklassen bei KEP-Dienstleistern (nach TRANSMAT 2009) Die mit Abstand am häufigsten vertretene Gruppe der Fahrzeuge bis 3,5t liegt dabei mit Fahrzeugen aus der (Klein-)Transporterklasse im denkbaren Bereich der elektrifizierbaren Fahrzeuge. Auch Beispiele im Bereich größerer Klassen wurden bereits vorgestellt: DHL nutzt im Rahmen des Projektes E-Stadtlogistik einen 11t-Lkw, der rein elektrisch fährt. Bereits das 1998 gestartete EU-Projekt EVD-POST (Electric Vehicle Deliveries in Postal Services) zeigte die grundsätzlich gute Einsetzbarkeit von BEV im KEP-Betrieb. Zwischen 1998 und 2000 waren im Rahmen des Projektes 59 E-Fahrzeuge in Belgien, Schweden, Frankreich, Finnland und Deutschland im Einsatz. Obgleich die damals eingesetzten Batterien48 mit 50 – 60 km nur eine geringere Reichweite als heute zur Verfügung stellen konnten, erwiesen sich die Fahrzeuge als alltagstauglich. Vor allem die mangelnde Verfügbarkeit von Ersatzteilen und kompetentem After-Sales-Service sowie der im Vergleich 47 nach ca. 4 Jahren erreicht nach Untersuchungen im Rahmen des Projekts TransMAT ein Ein-FahrzeugUnternehmer eine ausreichende Stabilität, um am Markt bestehen zu können (TRANSMAT 2009) 48 Im Einsatz waren folgende Batterietypen: Blei-Säure, Nickel-Cadmium und zum Projektende ZEBRA 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten zu konventionellen Fahrzeugen nahezu doppelte Preis wurden jedoch als Hürden für eine längere Einsatzperspektive angegeben. Incentives in Form der Nutzung sonst gesperrter Spuren sowie spezielle Lade- und Haltepunkte waren Vorschläge, um die vorgenannten Nachteile zu relativieren (EVD POST 2001). Im Rahmen des Projektes ELCIDIS (Electric Vehicle City Distribution), einem Parallel-Projekt zu EVDPOST, wurden von 1998 bis 2002 ebenfalls verschiedene Fahrzeuge im KEP-Dienst untersucht: In Rotterdam, Stockholm, La Rochelle, Erlangen, der Lombardei und Stavanger wurden insgesamt 39 Vans und Kleintransporter untersucht. Auch hier konnte die Alltagstauglichkeit nachgewiesen werden, wobei die Zuverlässigkeit, v.a. bei den Fahrzeugen mit ZEBRA-Batterien durch häufigere Ausfälle nicht befriedigend war. Im abschließenden Bericht wird darauf hingewiesen, dass möglicherweise Brennstoffzellenfahrzeuge in absehbarer Zukunft die Nutzung von (zu) teuren E-Fahrzeugen hemmen könnten (ELCIDIS 2002). Mit gutem Beispiel voran geht die französische Post La Poste: 2011 waren bereits 270 BEV im Einsatz, bis 2015 sollen es laut Unternehmensmeldungen 10.000 sein. Damit gehen ca. 2/3 der Gesamtproduktion bis 2015 des Renault Kangoo Z.E. an den KEP-Dienstleister. Die durchschnittliche Tagesfahrleistung liegt bei 44 km, geladen werden die Fahrzeuge über Nacht auf dem Betriebsgelände. Ergänzend dazu wurden den Mitarbeitern in 2012 über 1.000 speziell angepasste Quads zur Verfügung gestellt, die mit einer Reichweite von 20 km ca. 150 kg laden können. Vervollständigt wird der elektrische Fuhrpark durch 10.000 Elektrofahrräder, die über 20 km vor allem in topographisch anspruchsvollem Gelände eingesetzt werden (LA POSTE 2011). Eine detaillierte TCO-Auswertung ergab, dass bei einer moderaten Batteriepreisentwicklung der Break-Even für den konkreten Einsatz in dieser Flotte bereits 2015 erreicht ist. Dabei liegen die angenommenen Batteriepreise mit ca. 300 €/kWh in 2015 im Vergleich zu anderen Studien (siehe Abschnitt 4.2.2) auf sehr niedrigem Niveau. Weiterhin wurde eine staatliche Prämie von 5.000 €/Fahrzeug, der Erlass der Zulassungssteuer und ein im Vergleich zu Deutschland geringer Strompreis von 0,055 €/kWh berücksichtigt. Ein mehrstufiges Einführungsszenario der E-Fahrzeuge führt in einem Betrachtungszeitraum von 20 Jahren zu einer Einsparung bei den Flottenkosten von 13 % (KLEINSDORFER et al. 2011). Im Projekt EMIL (Erprobung nutzfahrzeugspezifischer E-Mobilität) wurden zehn VW Caddy mit Elektroantrieben ausgestattet und rund drei Monate im innerstädtischen Alltagsbetrieb der Deutschen Post (bzw. DHL) in Potsdam und Berlin erprobt. Durchschnittlich wurden dabei bis zu 50 km am Tag zurückgelegt, wobei keine Mobilitätseinschränkungen auftraten. Sowohl die einfache Bedienung als auch die leise Fortbewegung wurden als positiv eingestuft. Auf Grundlage der im Rahmen dieses Versuchs gewonnen Erfahrungen wurde von Volkswagen das Konzeptfahrzeug eT! entwickelt, ein mit Radnabenmotoren betriebener rein elektrischer Kleintransporter, der neben einem kleinen Wendekreis auch diverse nutzerspezifische Aspekte wie einen ergonomischen Zugriff auf das Ladegut und einen Schnellausstieg vorsieht (BMU 2012). Hierin zeigt sich, wenngleich das Konzept vorerst nicht zur Serienreife gebracht werden soll, möglicherweise ein erster Trend zu kundenspezifischen Auslegungen. DHL kam in einer Untersuchung vor allem mit dem Fokus auf die Umweltbilanzen des Einsatzes von BEV zu dem Ergebnis, dass diese grundsätzlich für nur ca. ein Drittel der gesamten Flotte eine Alternative darstellen kann. Einsparungen ergeben sich hier vor allem im städtischen Zustellungsbereich. Abbildung 20 zeigt die Verteilung des Diesel-Verbrauchs innerhalb der DHL-Flotte sowie mögliche EFahrzeuge und deren Einsatzbereich. Die Zahlen in der mittleren Matrix stellen den prozentualen Diesel- 39 40 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Verbrauch dar, die kleineren Zahlen rechts jeweils die Summe der entsprechenden Zeile. Daraus ergibt sich, dass 26 % des Kraftstoffs von Fahrzeugen < 2,8 t und 41 % von Fahrzeugen zwischen 2,8 und 7,5 t verbraucht werden. Nur in diesen beiden Fahrzeugklassen geht das Unternehmen von einer möglichen Substitution durch BEV aus (DHL 2011). Abbildung 20: Verteilung des Diesel-Verbrauchs innerhalb der DHL-Flotte und Einsatz von E-Fahrzeugen (DHL2011) 3.3.2. Taxi Auch wenn das Taxi durch seine großen Fahrleistungen auf den ersten Blick nicht für den Einsatz elektrifizierter Fahrzeuge geeignet scheint, wird insbesondere diese Flotte im Zusammenhang mit der sinnvollen Nutzungen von BEV häufig untersucht, wie die nachfolgenden Projekte zeigen. Die Gründe dafür liegen vornehmlich in dem Wunsch, den innerstädtischen Verkehr umweltfreundlicher zu gestalten. Darüber hinaus kommt die hohe Fahrleistung einer optimalen Auslastung der Batterie entgegen und ermöglicht zumindest theoretisch eine gute Fahrzeugamortisation durch geringe Betriebskosten. In Tokio wurde in einer sechsmonatigen Testphase eine rein elektrische Taxiflotte getestet. Mit 60.000 angemeldeten Fahrzeugen sind dort mehr Taxis im Einsatz als in New York, Paris und London zusammen. Die tägliche Fahrstrecke liegt nach Angabe von Better Place bei 280 – 300 km, was in einer jährlichen Fahrleistung von über 100.000 km resultiert (BELAIEFF und CROLIUS 2010). Die Problematik des Nachladens wurde über eigens errichtete Batteriewechselstationen gelöst, in denen die leere Batterie innerhalb von knapp einer Minute durch eine volle ersetzt wird. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass alle Fahrzeuge vom gleichen Hersteller und Typ sind, was eine Standardisierung der Wechselschnittstelle überflüssig macht. Im Einsatz waren dafür drei umgebaute Nissan Rouge crossover (BETTER PLACE 2010). Nach Ende 2010 wurden die Aktivitäten nicht mehr dokumentiert. Das Unternehmen Better Place reichte im Mai 2013 einen Insolvenzantrag ein (ELIS 2013). Im südchinesischen Shenzhen (ca. 12 Millionen Einwohner) ist ebenfalls eine rein elektrische Taxiflotte im Einsatz. 50 E-Fahrzeuge des chinesischen Herstellers BYD legten zwischen Mai 2010 und August 2011 über 4 Millionen Kilometer zurück (Einzelfahrleistung ca. 85.000 km). Die Reichweite der Fahrzeuge liegt nach Angabe des Herstellers zwischen 240 und 300 km täglich, die Schnellladung der 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten Fahrzeuge an einer von drei großen Ladestationen dauert 1,5 h (CAO 2011). Die Rentabilität des Programms wird vor allem durch Incentives seitens der Regierung erreicht. Neben einer Förderung der EFahrzeuge von 7.200 € bei der Anschaffung entfällt auch die Gebühr für die jährlich zu erneuernde Taxilizenz von 5.400 €. So können die 38.900 € teuren Fahrzeuge dank einer zusätzlichen Betriebskosteneinsparung von ca. 3.600 € p.a. bereits nach wenigen Jahren ihren höheren Anschaffungspreis ausgleichen (SCHAUER 2011). In der Hauptstadt Peking ist ebenfalls ein Teil der ca. 1.500 dort zugelassenen E-Fahrzeuge im Taxibetrieb unterwegs: 180 Foton Midi (Stand September 2011), die ebenfalls mittels Schnellladung aufgeladen werden. Eine 23 kWh-Batterie verhilft den Fahrzeugen zu einer Reichweite von 140 km. Erste Auswertungen ergaben hier ein eher negatives Bild des bisherigen Einsatzes. Zum einen wird ein zu schneller Kapazitätsverlust bei der Li-Ionen-Batterie beklagt, zum anderen ist z.T. der Gebrauch der Klimaanlage nicht möglich, da die Reichweite im Betrieb dabei zu stark verkürzt wird (ZHANG 2011). In Europa wird der Einsatz von E-Fahrzeugen als Taxi aktuell nur in kleinem Umfang in vereinzelten Projekten bzw. Unternehmen erprobt. So hat das Münchener Taxiunternehmen Isarfunk einen Mitsubishi iMiev im Einsatz (ISARFUNK 2011), in Dublin sind ein Nissan Leaf und ein Peugeot Expert in den Taxibetrieb integriert (McGRATH 2011). In London können Taxikunden seit Beginn des Jahres 2012 in zwei Renault Fluence Z.E. einsteigen (MICHELL 2012), in Amsterdam stehen zehn Nissan Leafs der Firma Taxi-E zur Verfügung (NISSAN o.J.). Seit Januar 2014 ist beim Münchener Unternehmen UmweltTaxi München ein Tesla Model S im Einsatz. Nach eigenen Angaben können damit bei Vorbestellung Strecken von bis zu 400 km zurückgelegt werden (UMWELTTAXI 2014). Eine Studie aus San Francisco hat sich der Frage gewidmet, ob sich für ein Taxiunternehmen der Umstieg auf ein elektrisches Fahrzeug (hier: Nissan Leaf) lohnt. Mit Hilfe von GPS-Daten von ca. 500 konventionellen Taxis wurde ermittelt, dass ein Umstieg sowohl auf ein BEV als auch ein PHEV bereits ökonomisch sinnvoll ist, wenn die Fahrzeuge nach vier Jahren ersetzt werden. Unterstellt werden dabei allerdings optimistische Batteriepreise (aktuell 450 $/kWh) und ein um die staatliche Förderung (7.500 $) reduzierter Anschaffungspreis von 26.220 $49 (CARPENTER et al. 2011). Auch wenn diese ersten Ergebnisse größtenteils positiv sind, lassen sich viele Randbedingungen nicht auf Deutschland übertragen. Vor allem Einsparungen im Bereich der Taxizulassungen als auch Zuschüsse beim Kauf der Fahrzeuge sind nicht geplant. Weiterhin stehen einem Einsatz z.T. Randbedingungen entgegen, die je nach Taxiunternehmen stark variieren. 24/7-Betrieb. Ein effektiver 24h-Betrieb ist mit E-Fahrzeugen nicht möglich, weil ausreichend lange Standzeiten für die Nachladung an festen Punkten vorgesehen werden müssen. Batteriewechselstationen stellen aufgrund hoher infrastruktureller Kosten derzeit keine Alternative dar. Lademöglichkeit. Taxistände eignen sich für die Integration von Ladesäulen nur bedingt, denn aktuell sehen sie keine festen Parkmöglichkeiten vor, sondern sind auf das permanente Vorrücken der Fahrzeuge ausgelegt. Vorbehaltlich einer passenden Parkinfrastruktur ist der Aufbau von (Schnell-)Ladestationen denkbar, wobei ein häufiges Anstecken auch auf Akzeptanz und Nutzerfreundlichkeit geprüft werden muss. Induktives Laden erhöht den Ladekomfort, erfordert aber ebenfalls einen festen Ladeplatz. 49 ca. 20.900 €; in Deutschland liegt der reguläre Verkaufspreis bei 36.990 € (Stand 05/2012) 41 42 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Vorhersagbarkeit der Routen. Sofern der Taxiruf über eine Zentrale erfolgt, die sowohl Start- als auch Zielpunkt abfragen kann, ist die Planung der Routen möglich. Wenn darüber hinaus auch der Ladezustand der Batterien für die Zentrale sichtbar ist, können entsprechende Fahrten geplant werden. Für Fahrten ab einem Taxihaltepunkt oder direktes Zusteigen kann diese Planung nicht mehr übernommen werden. Fahrzeugtypen. Eine Statistik des BMVBS zeigt, dass 90 % der 49.992 nur für den Taxibetrieb zugelassenen Fahrzeugen 4-7 sitzige Modelle sind; knapp 10% haben 8-9 Sitze (BMVBS 2008b). Dabei handelt es sich aus Komfort-, Zuverlässigkeits- und Zuladegründen vor allem um Modelle der (oberen) Mittelklasse und Kompaktvans. Beide Klassen sind aufgrund ihrer Größe und des Gewichts für den rein batterielektrischen Einsatz nur bedingt geeignet. Im Zuge des Einsatzes des Toyota Prius im Taxibetreib zeigte sich jedoch, dass die Bereitschaft auch Fahrzeuge der Kompaktklasse einzusetzen und zu akzeptieren grundsätzlich vorhanden ist. 3.3.3. Carsharing Die Idee einer gemeinschaftlichen Nutzung von Fahrzeugen erlebt seit den 1990er Jahren einen kontinuierlichen Zulauf. Dabei ersetzt ein Carsharing-Fahrzeug fünf bis acht Pkw und wird durchschnittlich von ca. 27 Personen genutzt (FRANKE 2001). Der Trend geht von an spezielle Stationen gebundenes Carsharing hin zu flexibleren Konzepten, bei denen Fahrzeuge via Internet oder App gefunden und an beliebigen Punkten des Einzugsgebiets auch wieder abgestellt werden können. Aus der Perspektive gewerblicher Nutzung lässt sich das Carsharing aus zwei Richtungen beleuchten: auf der einen Seite stehen die Carsharing anbietenden Unternehmen selbst, auf der anderen gewerbliche Nutzer von Carsharing-Angeboten. In Amsterdam wurde 1974 das erste Car-Sharing-Projekt der Welt Witkar (dän.: „weißes Auto“) mit 35 Elektroautos gestartet (BENDIXSON und RICHARDS 1976). Die Elektrofahrzeuge waren verteilt auf mehrere Ladestationen in der Stadt. Über 4.000 Mitglieder konnten sich jederzeit ein Auto ausleihen und es an einer der Ladestationen wieder abgeben. Auch wenn das Projekt 1986 mangels Erfolg eingestellt wurde, zeigt sich in der Form des Car-Sharing bereits ein mögliches Einsatzgebiet der Elektrofahrzeuge. Besonders geeignet für den Einsatz von BEV in Carsharing-Konzepten sind Mobilitätsanbieter, die bereits über sehr gute Ausgangsvoraussetzungen verfügen wie z.B. die Deutsche Bahn. Aus dem länger bestehenden Angebot geht hier u.a. die Kenntnis der jeweiligen Mobilitätsbedürfnisse von verschiedenen Kundengruppen einher, die es ermöglicht E-Fahrzeuge an Stellen mit geeignetem Nachfrageprofil einzusetzen. Aktuell setzt die DB über 100 „e-Flinkster“, E-Fahrzeuge verschiedener Hersteller50, in sieben deutschen Großstädten ein, wobei ein Teil der Fahrzeuge im Rahmen von Projekten in den Modellregionen angeschafft wurden (DB 2013). So können beispielsweise die e-Flinkster in Darmstadt zusätzlich kostenlos an den e-Flinkster-Stationen mit Ökostrom des Anbieters ENTEGA aufgeladen werden (DB 2011). Anfang 2012 startete in Salzburg das reine E-Fahrzeug-Carsharing EMIL mit zehn Mitsubishi iMiev, auf die in den kommenden Jahren auch Modelle aus der Renault Z.E. Reihe und Smarts folgen sollen. Eine Zukunftsperspektive sehen die Betreiber vor allem in der Integration der Fahrzeuge mit der nötigen 50 Smart ed, Peugot iOn, Citroen C-Zero, Fiat 500 E, Mini E (Stand: 2013) 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten Ladeinfrastruktur in neue Wohnkonzepte (z.B. beim Bau einer neuen Wohnsiedlung, EMIL 2012). Die stündliche Abrechnung (6 €) plus km-Kosten (0,29 €)51 machen die Fahrzeuge jedoch für den Innenstadtverkehr im Vergleich zum ÖPNV nur bedingt attraktiv. Es wurden bereits zahlreiche Lademöglichkeiten eingerichtet, auch auf rein touristischen Routen wie z.B. der Hochalpenstraße zum Großglockner. Das Unternehmen Lautlos durch Deutschland bietet ebenfalls in mehreren deutschen Großstädten die Miete reiner E-Fahrzeuge an, wobei die zur Verfügung stehenden Fahrzeuge auch gekauft werden können. Neben Kleinstfahrzeugen wie dem mia oder Stromos, werden auch kleine Transporter 52 angeboten (SEELBACH 2010). Darüber hinaus sind in zahlreichen lokalen und überregionalen Carsharing-Anbietern einzelne E-Fahrzeuge buchbar. Eines der international agierenden Carsharing-Unternehmen, das ausschließlich E-Fahrzeuge anbietet, ist das norwegische Unternehmen Move About, das seit 2009 auch einen Sitz in Bremen hat. Vier Th!nk City können zum Preis von 9 € pro Stunde53 gemietet werden. Im skandinavischen Raum hat das Unternehmen bereits 75 BEV im Einsatz. In der aktuellen Diskussion um den Einsatz von BEV im Carsharing stehen vor allem Mobilitätsdienstleister im Fokus, die über die Vermietung der Fahrzeuge hinaus auch SmartphoneApplikationen und Online-Plattformen anbieten, über die zukünftig z.B. auch eine Kombination mit dem ÖPNV gestaltet werden kann. Eine Studie des Fraunhofer IAO und PriceWaterhouseCoopers kam zu dem Ergebnis, dass es bereits heute durch die Kombination verschiedener Angebote (Carsharing, car2go, Call a Bike, Mitfahrgelegenheit) möglich ist, sich „meist schneller, stressfreier und günstiger zu allen Punkten urbaner Zentren zu bewegen als mit dem Auto.“ Gleichzeitig stellt die Untersuchung fest, dass gerade in Großstädten die möglichen Early Adopter von E-Fahrzeugen eher zu der Gruppe gehören, die auf ein eigenes Auto verzichten und andere Mobilitätsangebote nutzen (FRAUNHOFER und PWC 2010). Insgesamt lässt sich der Trend feststellen, dass das Fahrzeug vor allem in den westeuropäischen Ländern zunehmend an emotionaler Zuwendung verliert. Eine Untersuchung zum „Wertewandel Mobilität“ hat gezeigt, dass zukünftig Mobilität wichtiger sein wird als der Besitz eines Fahrzeugs und – auch auf Grund eines verbesserten ökologischen Bewusstseins – Fahrzeuge aus der Unter- und Mittelklasse zunehmend an Bedeutung gewinnen werden (KRUSE 2011). Vor allem junge, städtische Bevölkerungsgruppen sollen damit gewonnen werden, weil sie nur selten ein eigenes Fahrzeug benötigen. Neue Kommunikations- und Informationstechnologien vereinfachen dabei die Nutzung, beispielsweise durch Apps, die das nächstgelegene Fahrzeug lokalisieren, den Tankstand anzeigen und den Abrechnungsvorgang transparent gestalten (HEYMANN E. et al. 2011). Eine Verbreitung des Carsharing auf dem privaten Markt kann dabei die Nutzung auch im gewerblichen Verkehr befördern, da ein größeres Fahrzeugangebot die Anzahl 51 Bei sehr häufiger Nutzung kann der Preis bei Mitgliedschaft um ca. 10% gesenkt werden. 52 Die technischen Merkmale und Reichweitenangaben der Transporter sind kritisch zu betrachten: So hat der angebotene mia K mit einer 12-kWh-Batterie (Li-Ionen) eine Reichweite von bis 130 km. Auch wenn das geringe Leergewicht von 815 kg berücksichtigt wird, ist ein Verbrauch von ca. 8,5 kWh/100 km nur unter idealen Bedingungen vorstellbar. 53 zzgl. einer Monatsgebühr von 5,00 €; vergünstigte Tages- und Wochenendtarife sind ebenfalls möglich; aktuelle Preise finden sich unter http://www.move-about.de 43 44 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb der E-Fahrzeuge erhöht und den Ausbau einer Ladeinfrastruktur beschleunigt. Die Entwicklungsprognosen für den Carsharing-Markt sind aus heutiger Sicht sehr gut: In den vergangenen Jahren hat die Zahl der Carsharing-Nutzer stetig zugenommen. Abbildung 21 zeigt die Entwicklung der eingesetzten Fahrzeuge in den letzten 14 Jahren bis zum Stand 2011 von ca. 5.000 Fahrzeugen (nach BCS 2011). Dabei ist anzunehmen, dass eine größere Nutzerzahl das Angebot und die Verfügbarkeit verbessert und so wiederum neue Kunden leichter gewonnen werden können. Abbildung 21: Entwicklung von Carsharing in Deutschland (nach BCS 2011) In den Zahlen enthalten sind sowohl gewerbliche als auch private Nutzer des Carsharing-Angebotes. Der Anteil gewerblicher Nutzer ist dabei schwierig zu beziffern, da diese je nach Ort und Anbieter deutlich variieren: Eine Untersuchung des Öko-Instituts ergab, dass von 65 befragten Unternehmen 21 gar keine gewerblichen Nutzer führen; die Obergrenze lag in einer Größenordnung von einem Drittel (LOOSE et al. 2004). Über das klassische Konzept hinaus gibt es zwei Sonderformen, die eine mögliche Vereinfachung für den Einstieg in die Elektromobilität darstellen: das Nachbarschaftscarsharing und der Zwischenschritt CashCar. Ein Carsharing-Modell, das vor allem die Frage der Fahrzeugverfügbarkeit und des Fahrzeugstellplatzes adressiert, wurde im Rahmen der Modellregion Bremen-Oldenburg erprobt: Beim sogenannten Nachbarschaftscarsharing teilen sich mehrere Nutzer z.B. einer Wohnsiedlung ein Fahrzeug. Dabei steht das Fahrzeug auf dem privaten Grundstück eines dafür verantwortlichen Nutzers, was die Bereitstellung einer geeigneten Ladeinfrastruktur zum Auftanken am Stromnetz vereinfacht. Entwickelt wurde das Modell, nachdem eine Untersuchung der verschiedenen potentiellen Nutzergruppen ergab, dass vor allem „berufstätige Stadt-Singles“ und „Städter 50+“ zu den aussichtsreichsten Kundengruppen54 gehören (FORNAHL 2010). Beim sogenannten Cash-Car-Prinzip erhält der Kunde ein Leasingfahrzeug, welches zum Carsharing zur Verfügung gestellt werden kann, wenn es nicht benötigt wird. Die Einnahmen aus den Zeitfenstern, in denen das Fahrzeug zum Teilen freigegeben wurde, verringern je nach eigener Nutzungsintensität die 54 Als Zweitwagen sind E-Fahrzeuge auch für „Landfamilien“ und „Berufstätige Land-Paare ohne Kinder“ interessant 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten Fahrzeugkosten. Auch hier bleibt der Vorteil bestehen, dass ein E-Fahrzeug an der Ladestation des Fahrzeugbesitzers geladen werden kann. Die Bewertung von bestehenden Carsharing-Angeboten wird dadurch erschwert, dass hier eine klassische TCO-Berechnung zu kurz greift, da allein das Angebot rein elektrischer Fahrzeuge einen neuen Kundenkreis erschließt. Vorausgesetzt die Prognosen stark zunehmender Nutzerzahlen bewahrheiten sich, so sind sowohl die verfügbaren Fahrzeuge als auch das Gesamtkonzept55 ein wichtiges Entscheidungsmerkmal für die Wahl des Anbieters. Das Fraunhofer ISI hat sich mit der konkreten Fragestellung der Integration von Elektrofahrzeugen in Carsharing-Flotten bereits in einem durch das BMBF geförderten Projekt beschäftigt. Dabei wurden reale Fahrprofile eines Jahres der Carsharing-Flotten von Stadtmobil Karlsruhe und Berlin ausgewertet. Die Untersuchung umfasste dabei sowohl die Machbarkeit des Einsatzes hinsichtlich des Einsatzprofils (Streckenlänge, Pause), umfasste aber auch eine Beurteilung der wirtschaftlichen Aspekte, d.h. bei welchen Fahrzeugen sich der Einsatz auch aus ökonomischem Interesse lohnt. Abbildung 22 zeigt die Anzahl der durch BEV (mit 24kWh-Batterie, Reichweite 108 km) ersetzbaren Fahrzeuge in Abhängigkeit der zur Rentabilität notwendigen Jahresfahrleistung. Dabei wurden letztere für die Jahre 2015 (rote Linie) und 2030 (schwarze Linie) bestimmt. Es wird deutlich, dass sich für 2015 kein einziges Fahrzeug ersetzen lässt, 2030 könnten vier der insgesamt 234 Fahrzeuge rein elektrisch fahren, wenn eine SpontanTeilladung56 erfolgt. Verbessert werden die Ergebnisse durch Subventionen und auch, wenn dem Kunden bei der Anmietung eine andere als seine gewünschte Station im Stadtteil zugewiesen werden konnte. Inwieweit das für den Fahrer attraktiv ist, bleibt dabei offen. Zusätzlich ergab die Untersuchung im Vergleich zwischen Berlin (26 Fahrzeuge) und Karlsruhe (416 Fahrzeuge), dass eine Integration von BEV in größeren Flotten deutlich einfacher ist, da die Ausweichmöglichkeiten für z.B. lange Fahrten gegeben sind. Insgesamt konnte für Karlsruhe auch mittelfristig nur eine BEV-Quote von ca. 6 % errechnet werden (DOLL et al. 2011). 55 Hierzu gehört z.B. ein zielgruppenspezifischer Webauftritt, Mobile Apps für alle Plattformen, bekannte Tarifoptionen etc. 56 Die Fahrzeuge werden hier spontan gemietet, wobei dem Kunden ein Ladestand angezeigt wird und er selbst entscheiden muss, ob dieser für ihn ausreicht. Bei der Spontan-Vollladung wird das Fahrzeug ebenfalls spontan angemietet, allerdings werden nur vollgeladene Fahrzeuge für die Anmietung freigegeben. 45 46 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 22: Anzahl der einsetzbaren 24-kWh-BEVs in Abhängigkeit von der Jahresfahrleistung (DOLL et al. 2011) Darüber hinaus sind in der Studie Durchschnittsdaten der Fahrtnutzung verfügbar, die in Tabelle 3 zusammengefasst sind. Auffällig ist hier vor allem die hohe Fahrtlänge pro Nutzung, die in Berlin durchschnittlich 125 km lang ist, auch wenn diese Fahrleistung nicht in einem Stück erbracht worden sein muss. Möglicherweise ist auch das Ausleihprinzip des Anbieters – Fahrzeuge müssen an speziellen Stationen abgeholt und auch zurückgegeben werden – dafür verantwortlich, da sich der Aufwand diese zu nutzen für spontane Kurzfahrten nicht lohnt. Weiterhin interessant ist die hohe durchschnittliche Jahresfahrleistung. Tabelle 3: Vergleich der Carsharing-Organisationen Stadtmobil Karlsruhe und Berlin (nach DOLL et al. 2011) Karlsruhe Berlin Verfügbare Fahrzeuge (Jahresdurchschnitt) 425,5 28,5 ∅ Jahresfahrleistung pro Fahrzeug [km] 27.165 19.410 ∅ tägliche Nutzungsdauer pro Fahrzeug [h] 8,3 8,6 Jahresfahrleistung pro Kunde [km] 1.667 919 Anzahl der Nutzungen 123.167 4.423 Anzahl der Buchungen pro Fahrzeug und Jahr 289 155 ∅ Fahrtlänge pro Nutzung [km] 93,8 125,1 Eine Studie des Öko-Instituts zu den Möglichkeiten der Weiterentwicklung des Carsharing kam zu dem Ergebnis, dass die zeitliche Auslastung der Carsharing-Fahrzeuge bei durchschnittlich 38 % liegt; bei Gemeinden unter 100.000 Einwohnern sinkt die Auslastung auf 28 % (LOOSE et al. 2004). Diese Zahlen zeigen, dass zumindest im Durchschnitt die für das tägliche Aufladen zu erbringende Standzeit zur Verfügung steht. Da eine Lademöglichkeit vorhanden sein muss, bietet sich hier v.a. das an Stationen gebundene Carsharing an, bei dem die Fahrzeuge an definierten Punkten nachgeladen werden. Dabei müssen bereits beim Start von BEV im Carsharing verlässliche Lösungen angeboten werden, um eine negative Wirkung auf die Kundenakzeptanz zu vermeiden. Auch wenn interessierte „Early Adopter“ 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten eine gewisse Fehlertoleranz vor dem Hintergrund des Ausprobierens mitbringen, wirken diese letztlich als Multiplikator für die Bewertung der Alltags- und Einsatztauglichkeit der Fahrzeuge. Der Autovermieter Sixt hat dazu beim Angebot von vier Karabag 500 in München bereits erste Erfahrungen gesammelt: Auf einer Pressekonferenz erklärte Firmeninhaber Sixt, dass die theoretische Reichweite von 140 km bei sportlichen Fahrern auf 70 km reduziert wurde und häufiger Kunden mit leerer Batterie liegen blieben. Er verdeutlichte weiterhin, dass mit den Fahrzeugen kein kommerzieller Vertrieb57 möglich sei (KUNTZ 2011). 3.4. Aspekte zur Akzeptanz von BEV Um Fahrzeuge auch in größeren Umfängen auf dem Markt zu platzieren, sind die Akzeptanz und Nachfrage der Nutzer ein Schlüsselkriterium. In einem Beitrag der Zeitschrift electrosuisse gibt ein großes Schweizer Fleet-Management-Unternehmen (HAYMOZ 2010) die aus seiner Sicht wichtigsten Punkte zur Akzeptanz und Einsatzbereitschaft u.a. folgendermaßen an: ausgereifte, massentaugliche Technologie verlässliche Einsatzdistanz ab 300-400 km / Tag attraktive, stabile Restwerte private Nutzung darf den Einsatz für die Firma nicht beeinträchtigen Folgt man dieser Auflistung, wird deutlich, wie groß die Differenzen zwischen dem aktuellen Stand der Elektrofahrzeuge und den Anforderungen an ein einfach gegen ein konventionelles austauschbares Fahrzeug ist. Flottenbetreiber werden sich, zumal einige der Vorstellungen wie beispielsweise die große Reichweite auch mittelfristig nicht umsetzbar sein werden, an die besonderen Gegebenheiten beim Elektrofahrzeug anpassen müssen. Ein wichtiger und häufig genannter Punkt betrifft die Verlässlichkeit der angegeben Reichweite. Auch wenn diese niedriger ausfällt als hier gewünscht, muss sie auch unter widrigen Bedingungen erreicht werden. Der Einsatz von BEV setzt daher eine konkrete Einsatzplanung voraus, die diese Begrenzungen berücksichtigt. Im Rahmen der Begleitforschung zum Projekt ColognE-Mobil fand die Universität Duisburg-Essen im Rahmen einer umfangreichen Befragung von Flottenbetreibern heraus, dass nur in Einzelfällen lange Touren und kurze Standzeiten dem Einsatz von BEV entgegenstehen. Auch Sicherheitsbedenken bestehen nicht, hingegen wird der Zuverlässigkeit der Fahrzeuge ein hoher Stellenwert eingeräumt. Grundlage der Überlegung sollte weiterhin die „wirtschaftliche Gleichwertigkeit der Elektromobilität im Vergleich zu anderen verfügbaren Technologien“ sein. Diese Bedingung wird gestützt durch eine weitere qualitative Umfrage unter 18 Flottenmanagern, die Fuhrparks mit 64 bis 10.000 Nutzern verwalten. Diese gaben an, dass bereits jetzt ein Potential von ein bis zwei Fahrzeugen pro Pool bestünde, und begründeten dies mit dem Beitrag zur positiven Imagebildung des Unternehmens. Eine größere Akzeptanz hinge hingegen von der TCO ab (COLOGNE-MOBIL 2012). Im Rahmen der KiD-Studie wurden die Fahrweiten unterschiedlicher Wirtschaftszweige für die 57 Ergänzend wird zur Motivation der Einbindung der BEV auch ohne wirtschaftliche Rentabilität gesagt: "Die Zukunft der Elektromobilität ist unklar. Aber wir machen mit, so wie alle Autohersteller auch." (KUNTZ 2011). 47 48 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb fahrtintensiven Werktage analysiert. Auch hier zeigt sich, dass statistisch gesehen abhängig vom Gewerbe mit einer Reichweite von 90 km mehr als 90% aller Fahrten absolviert werden können (KID 2012). Abbildung 23: Kumulierte Fahrweiten nach Wirtschaftszweigen (gewerbliche Pkw, Mo-Fr, Deutschland, KID 2012)58 Parallel zu den Projekten aus der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) ermittelte die zugehörige Begleitforschung wie die teilnehmenden Partner den zukünftigen Einsatz von Elektrofahrzeugen einschätzen. Abbildung 24 zeigt die Ergebnisse der Studie und gibt einen Hinweis darauf, dass der Einsatz im gewerblichen Verkehr im Vergleich zu den anderen Optionen eher schlecht eingeschätzt wird. Dabei sprechen 48% der 650 Projektteilnehmer dem E-Fahrzeug eine Eignung zu (FRAUNHOFER 2012). Abbildung 24: Einschätzung der Ausbreitung von elektrischen Fahrzeugen (nach FRAUNHOFER 2012) Eine weitere Studie der Begleitforschung, die 13 Teilprojekte (insgesamt 792 Befragte59) mit 58 Die Buchstaben stehen für die unterschiedlichen Wirtschaftszweige. Sie sind (KID 2012) zu entnehmen. 59 Fuhrparkverantwortliche, Nutzer, Passanten/Anwohner, Werkstattmitarbeiter 3. Analyse gewerblicher Fahrzeugflotten gewerblichem Hintergrund untersuchte, kam zu dem Ergebnis, dass vor allem die TCO das Hauptkriterium für die Fahrzeugbeschaffung darstellt und zum Teil eine geringere Aufpreisbereitschaft im Vergleich zum privaten Fahrzeugmarkt besteht. Auch die Bereitschaft für nicht-monetäre Anreize wie die Nutzung der Busspur oder reservierter Parkplätze fiel „eher gering“ aus. Auch die beschränkte Reichweite und mögliche Probleme durch lange Ladezeiten oder mangelnde Verfügbarkeit von Ladesäulen wurden als relevantes Hemmnis identifiziert. Im Gegensatz dazu wurden zu den Themen Zuverlässigkeit, Funktionalität und Komfort sowie Beschleunigung und Höchstgeschwindigkeit keine starken Bedenken festgestellt. Positiv bewertet wurde vor allem der Imagegewinn (FRAUNHOFER ISI 2013b). Im Zuge der aktuellen Öffentlichkeitswirksamkeit von Elektrofahrzeugen muss auch die Frage gestellt werden, inwieweit Firmen über die Sichtbarkeit hinaus tatsächliches Interesse an der Einführung von elektrifizierten Fahrzeugen in ihren Fuhrpark haben. In einer Umfrage des Full-Leasing-Anbieters Arval stuften 25% der Flottenentscheider die Elektromobilität für Ihren Fuhrpark als „überhaupt nicht wichtig“ und 37 % für „wenig wichtig“ ein. Dabei zeigt die nachfolgende Abbildung 25, dass sich über 80% der Befragten hinsichtlich des Einsatzprofils vorstellen können mindestens 10% ihres Fuhrparks durch EFahrzeuge zu ersetzen (ARVAL 2010). Wie viel Prozent der Fahrzeuge in Ihrem Fuhrpark könnten durch Elektrofahrzeuge ersetzt werden? Abbildung 25: Umfrageergebnis: Wie viel Prozent der Fahrzeuge in Ihrem Fuhrpark könnten durch Elektrofahrzeuge ersetzt werden? (n=43, ARVAL 2010) Eine Umfrage von Dataforce unter 673 Fuhrparkverantwortlichen ergab, dass sich von den Befragten fast jeder Dritte vorstellen kann, ein Elektrofahrzeug in der eigenen Flotte einzusetzen. Dabei zeichnen vor allem größere Unternehmen, die mehr als 50 Fahrzeuge besitzen, ein heterogenes Bild: einerseits geben hier 4,2% an, bereits BEV im Einsatz zu haben, auf der anderen Seite lehnen 47,9% die Nutzung von BEV ab. Bei den Unternehmen mit 10 bis 49 Fahrzeugen liegt dieser Wert nur bei 27,7 %. Details zu den Motiven der Ablehnung sind nicht erhoben worden (F+M 2010). Im Rahmen des Modellprojekts ColognE-mobil wurden 500 Flottenkunden gefragt, ob und wie viele EFahrzeuge sie anschaffen würden. Die Ergebnisse sind in Abbildung 26 dargestellt. Sie zeigen, dass sich zwar eine Vielzahl der befragten gewerblichen Nutzer den Kauf eines E-Fahrzeugs vorstellen kann, aber der mit 80% größte Teil lediglich eines anschaffen würde (ARENTZ 2011). Das legt den Schluss nahe, dass eine relevante Marktdurchdringung aus heutiger Perspektive trotz positiver Wahrnehmung der Fahrzeuge schwierig ist. 49 50 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 26: Umfrageergebnisse aus dem Modellprojekt colognE-mobil zur Anschaffung von E-Fahrzeugen (n=500, ARENTZ 2011) Auf die Frage nach den Hauptgründen für den Kauf eines E-Fahrzeugs wurde der Punkt „Umweltschutz“ von den meisten Befragten genannt. Inwieweit sich dieser tatsächlich abgekoppelt vom „grünen“ Image angeben lässt, ist fraglich. Erschwert werden derartige Umfragen zusätzlich durch die Tatsache, dass der Großteil der Befragten keine Erfahrungen im Umgang mit Elektrofahrzeugen hat. Begleitforschungen zu Großversuchen z.B. auf Rügen oder in der französischen Kleinstadt La Rochelle (Carsharing-Konzept, siehe auch Abschnitt 5.2.2) zeigen, dass das Kaufinteresse mit der Nutzung der Fahrzeuge steigt. In letztgenanntem Projekt war die Kundenzufriedenheit so groß, dass über 50 % der Nutzer abschließend eines der Versuchsfahrzeuge kaufte. In einer abschließenden Untersuchung mehrerer Großprojekte mit insgesamt ca. 1.100 Nutzern gaben hingegen über 60 % der Fahrzeugkäufer an, dass sie das Fahrzeug ohne Zuschüsse seitens der Förderprogramme nicht gekauft hätten (WEIDER et al. 2011). 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Die Bewertung der Eignung einer Flotte oder eines Fuhrparks für die Nutzung von Elektrofahrzeugen ist aufgrund vieler Einzelparameter komplex. Einige der entscheidenden Faktoren sind zwar derzeit gegeben, aber nicht unabänderlich, so dass in eine Analyse auch das mögliche Änderungspotential einfließen muss. Hinsichtlich der Umsetzung lässt sich unterscheiden zwischen theoretischem, technischem, wirtschaftlichem und praktischem Potential, wobei die Potentiale ausgehend vom theoretischen jeweils Teilmengen bilden (RUDOLF und WAGNER 1997, Abbildung 27). Abbildung 27: Untermengen des Umsetzungspotentials (nach RUDOLF und WAGNER 1997) Die gewählte Methodik soll im ersten Schritt Auskunft über eine grundsätzliche Machbarkeit des Einsatzes geben und potentielle Schwachpunkte identifizieren. Bei diesen kann anschließend geprüft werden, ob sie durch individuelle Maßnahmen verbessert werden können oder ob hierdurch bereits Ausschlusskriterien festgelegt werden. Am besten eignet sich hierfür die häufig für Potentialanalysen eingesetzte Erstellung eines (Flotten-)Profils. Dabei wird eine Einschätzung der relevanten Randbedingungen vorgenommen, die es ermöglicht, potentielle Schwachstellen und Stärken zu identifizieren. Im Einzelnen werden folgende Punkte für den ersten Schritt der Bewertung herangezogen: Tabelle 4: Relevante Randbedingungen für den Einsatz von BEV in individuellen Flotten Fahrzeuge Lademöglichkeit Fahrmuster Flottenmanagement - Pkw (Kleinstwagen, Klein- - Ladefenster - Fahranteile - Planbarkeit der Route wagen, Kompaktklasse) - Stellplatz - Reichweite - Flexibilität - Auslastung - Kompensation nicht bedien- - Nfz (Kleintransporter, Transporter) barer Fahrten Die gesamte Untersuchung erfolgt dabei in mehreren Einzelschritten. Am Beginn der Analyse eines individuellen Fuhrparks steht die Beschreibung der eingesetzten Fahrzeuge, der Charakteristika des Betriebs hinsichtlich der Nutzungsprofile, Fahrtlängen und Standzeiten sowie der Lademöglichkeiten und der Art des Flottenmanagements. Anschließend wird für diese Punkte geprüft, ob sie im Rahmen der beschriebenen Randbedingungen für den Einsatz von BEV liegen oder ob einzelne Aspekte einer Nutzung entgegenstehen. Sind mögliche Schwachstellen identifiziert, wird diskutiert inwiefern diese durch Optimierungsmaßnahmen günstig beeinflusst werden können. 52 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Im nächsten Schritt werden die zu substituierenden oder zusätzlich anzuschaffenden Fahrzeuge näher untersucht: Wie bereits dargestellt, ergibt sich für BEV genau dann ein wirtschaftlicher Einsatz, wenn die Batteriekapazität möglichst gut ausgenutzt wird, um die hohen Anschaffungskosten durch geringe Betriebskosten auszugleichen. Hierfür wird geprüft, ob dies mit den Eigenschaften bereits verfügbarer Fahrzeuge möglich ist oder ob eine individuelle Konfiguration für ein erfolgreiches Konzept nötig wäre. Eine TCO-Analyse zeigt im nächsten Schritt, ob bei der Substitution einzelner Flottenfahrzeuge ein realistisches, positives Ergebnis zu erwarten ist. Eine Sensitivitätsanalyse der Eingangsparameter wie z.B. der Entwicklung der Kraftstoff- und Batteriepreise zeigt, wie sich Abweichungen in den Prognosen auf die Ergebnisse auswirken. Abschließend werden die Ergebnisse zusammengefasst und ein qualitatives Potential bestimmt, das eine Entscheidungsgrundlage für die Nutzung von BEV bietet. 4.1. Ermittlung der Flottenprofile Grundlage für die Anwendung des Modells ist die quantitative und qualitative Beschreibung der betrachteten Fahrzeugflotten. Hierbei werden zum einen die Fahrprofile der Flottenfahrzeuge detailliert hinsichtlich ihres Fahrprofils untersucht und zum anderen relevante Eigenschaften der Fahrzeuge und auch des Flottenmanagements erfasst. 4.1.1. Relevante Eigenschaften von Flottenfahrzeugen und -management Die bisher in der Fahrzeugflotte eingesetzten Fahrzeuge geben Aufschluss über deren Einsatzbereich: Neben Reichweite und Fahrleistungen sind insbesondere das erforderliche Ladevolumen sowie die Zuladung zu berücksichtigen. Tabelle 5 gibt Auskunft über die Verteilung unterschiedlicher Fahrzeugtypen und Antriebskonzepte, die im gewerblichen Flottenmarkt eingesetzt werden. Den prozentual größten Anteil machen Fahrzeuge der Kompakt- und Mittelklasse aus. Klein- und Kleinstwagen, die für den elektromobilen Einsatz besonders geeignet scheinen, machen ca. 10% des gesamten Flottenmarktes aus. Zu den Fahrzeugen, die unter dem Begriff „Utilities“ zusammengefasst werden, zählt eine große Spanne von Fahrzeugen z.B. der Renault Kangoo oder der Mercedes Benz Sprinter, die vor allem im Liefer- und Handwerkssegment oft vertreten sind. 11,3 % der gewerblichen Fahrzeuge zählen zu dieser Gruppe. Daraus wird ersichtlich, dass unter der Annahme sämtliche Kleinst-, Klein und Kompaktwagen könnten durch BEV ersetzt werden, lediglich ca. 28 % aller gewerblichen Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb fahren würden. Das entspricht ca. 1,1 Mio. Fahrzeugen. Zusätzlich wäre denkbar, dass aus den Bereichen Mittelklasse, Mini-Vans und Utilities weitere Fahrzeuge hinzukommen, was das theoretische Potential auf ca. 2,1 Mio. E-Fahrzeuge hebt. Tabelle 5: Verteilung unterschiedlicher Fahrzeugtypen und Antriebskonzepte im gewerblichen Flottenmarkt (BMVBS 2008a) Angaben in % Ottomotor Dieselmotor Sonstige Gesamt Kleinstwagen 2,3 0,3 0,0 2,7 Kleinwagen 6,0 1,3 0,0 7,3 Kompaktklasse 8,9 9,4 0,3 18,7 Mittelklasse 6,7 15,1 0,1 21,8 Obere Mittelklasse 3,2 8,7 0,0 11,9 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Oberklasse 0,6 0,4 0,0 1,0 Geländewagen 0,9 4,3 0,1 5,3 Sportwagen 1,6 0,0 0,0 1,6 Mini-Vans 1,8 1,1 0,0 2,9 Großraum-Vans 1,6 5,2 0,1 7,0 Utilities 0,8 10,3 0,1 11,3 Sonstige 3,0 5,0 0,5 8,6 Gesamt 37,4 61,1 1,5 100,0 Für die vorliegende Untersuchung werden für die am häufigsten eingesetzten Fahrzeugklassen Substitutionsmöglichkeiten vorgestellt, die sich hinsichtlich ihrer Grunddaten an bereits verfügbaren Fahrzeugen orientieren. Dabei wurde auf die Mittelklasse verzichtet, weil für dieses Fahrzeugsegment eine rein batterieelektrische Lösung als wirtschaftlich nur schwierig darstellbar eingestuft wird. Tabelle 6 gibt einen Überblick über die Grunddaten der Referenzfahrzeuge für Verbrauchsbestimmung und Batterieauslegung Tabelle 6: Grunddaten der Referenzfahrzeuge für Verbrauchsbestimmung und Batterieauslegung F1: Kleinstwagen F2: Kleinwagen F3: Kompaktklasse N1: Kleintransporter N2: Transporter Leergewicht 900 kg 1200 kg 1300 kg 1500 kg 1950 kg Stirnfläche 2,1 m² 2,1 m² 2,2 m² 2,4 m² 3,1 m² cW-Wert 0,32 0,32 0,31 0,31 0,32 Den Berechnungen zu Batteriegröße und Verbrauch liegt ein umfangreiches Fahrzeugmodell zugrunde, das im Rahmen des Projektes NET-ELAN60 entstanden ist (WALDOWSKI et al. 2012). Eingangsgrößen sind die Fahrzeugdaten der Referenzfahrzeuge und verschiedene Fahrzyklen, die den Einsatzort charakterisieren. Berücksichtigt wurden unter der Annahme sichtbarer Verbrauchsunterschiede folgende Fahrsituationen: Innenstadt: normaler Innenstadtverkehr (z.B. ambulanter Pflegedienst, Telekomservice) Referenzzyklus: Artemis Urban Kombiniert: durchschnittlicher Verbrauch durch Fahrt in unterschiedlichen Bereichen (z.B. Mietwagen) Referenzzyklus: Artemis (Stadt-, Land- und Überlandsequenzen) Landstraße/Autobahn: häufiges Fahren auf Landstraßen oder/und Autobahnen (z.B. Handwerksbetrieb in dörflicher Gegend) Referenzzyklus: Artemis motorway Darüber hinaus wurde in allen Berechnungen ein Nebenverbrauch von 1 kW, 3 kW oder 4 kW je nach Situation berücksichtigt, um den realen Fahrbedingungen Rechnung zu tragen. Hierbei sind winterliche Bedingungen oder schwierige Topographien noch nicht explizit berücksichtigt. Die Batteriegröße61 ergibt sich im Modell iterativ aus der für die geforderte Reichweite nötigen Energie und dem zusätzlichen 60 61 siehe auch http://www.net-elan.de Die Werte gelten für eine Energiedichte von 90 Wh/kg. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass durch die Weiterentwicklung der Batterien in Zukunft auch größere Energiedichten darstellbar sein werden. Das führt bei gleicher Reichweite zur Gewichtsreduktion, die wiederum den Energiebedarf für den Antrieb senkt. 53 54 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Energiebedarf für die steigende Fahrzeugmasse. Das Kennfeld des Elektromotors ist skalierbar und wird entsprechend der Fahrzeugklasse festgelegt. Nachfolgend sind die Ergebnisse der Berechnung für den Kleinstwagen (F1) und den Kleintransporter dargestellt (N1) 62. Tabelle 7: Verbrauchswerte und Batteriegröße des betrachteten Kleinstwagens (F1), Nebenverbrauch 1 kW KLEINSTWAGEN (F1) Innenstadt Kombiniert Landstraße / Autobahn Batteriegröße kWh Verbrauch kWh/100km Batteriegröße kWh Verbrauch kWh/100km kWh/100km Batteriegröße kWh 30 15,1 5,1 13,2 4,5 24,3 8,2 50 15,4 8,7 13,4 7,5 24,6 13,8 70 15,6 12,3 13,5 10,7 25,8 19,5 90 15,8 16,0 13,6 13,9 25,0 25,3 110 16,0 19,8 13,8 17,1 25,2 31,2 130 16,2 23,7 13,9 20,4 25,4 37,2 km Verbrauch Tabelle 8: Verbrauchswerte und Batteriegröße des betrachteten Kleintransporters (N1), Nebenverbrauch 1 kW KLEINTRANSPORTER (N1) Innenstadt Kombiniert Verbrauch kWh/100km Batteriegröße kWh 30 18,3 50 Landstraße / Autobahn Verbrauch kWh/100km Batteriegröße kWh kWh/100km Batteriegröße kWh 6,2 15,6 5,3 24,3 8,2 18,6 10,4 15,7 8,9 24,4 13,7 70 18,8 14,8 15,8 12,5 24,5 19,4 90 19,0 19,3 15,9 16,2 24,6 24,9 110 19,2 23,8 16,1 19,9 24,7 30,6 130 19,4 28,4 16,2 23,7 24,8 36,3 km Verbrauch Die realen Verbräuche sind i.d.R. geringer als der rechnerisch erforderliche Verbrauch für die angegebene Batteriegröße und die zugehörige Reichweite. Der Grund dafür liegt in der Rekuperation, durch die ein Teil der aufgewendeten Energie zurückgewonnen werden kann. Die unterschiedlichen Fahrzeugkonfigurationen erlauben es, in Einzeluntersuchungen nutzerspezifische Auslegungen v.a. in Hinblick auf die Kosten zu untersuchen. Unter Lademöglichkeit werden die Voraussetzungen zu einer möglichst batterieschonenden63 und zur Sicherstellung der täglichen Reichweite nötigen zeitlichen Ladung verstanden. Ladefenster. Im Gegensatz zu privaten Nutzern haben viele gewerbliche Flotten verlässlich planbare Zeitfenster, in denen die Fahrzeugbatterien geladen werden können. Dabei sind die Nutzungsprofile äußerst heterogen, so dass eine summarische Darstellung wenig zielführend ist, da nur das individuelle 62 63 Die Verbrauchswerte der übrigen Fahrzeuge finden sich im Anhang. siehe auch Abschnitt 2.2; nach aktuellem Stand werden Ladungen mit kleinem Ladehub bei moderaten Temperaturen als optimal eingestuft 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Muster Auskunft über ein zuverlässiges Ladefenster gibt. Firmen und Betriebe, in denen die Fahrzeuge im Schichtbetrieb eingesetzt werden, könnten hier an eine praktische Grenze stoßen: manche Taxiunternehmen, Notdienste oder Logistikunternehmen (Verkehr/Handel) haben ihre Fahrzeuge zumindest teilweise im Mehrschichtbetrieb im Einsatz64. Abbildung 28 zeigt die Verteilung der Einsatzdauer von 22 Unternehmen, die im Rahmen des Projektes Sax-Mobility befragt wurden (SAXMOBILITY 2010). Auch hier spiegelt sich die große Inhomogenität des gesamten gewerblichen Sektors wieder. Befragt wurden die Verwaltungen von Kreisstädte, Stadtwerke und Unternehmen aus verschiedenen Branchen (z. B. Wohnungsbaugenossenschaften, Pflege-, Liefer- und Kurierdienste). Abbildung 28: Verteilung der Einsatzdauer (SAX-MOBILITY 2010) In über 90 % der befragten Unternehmen liegt die Einsatzdauer bei 17 oder weniger Stunden, was im Umkehrschluss ein Ladefenster von sieben Stunden und mehr bedeutet. Im Rahmen einer Untersuchung zum Umweltentlastungspotential beim Einsatz von BEV wurde vom Öko-Institut e.V. eine umfangreiche Auswertung der KiD-Daten mit dem Fokus auf potentielle batterieelektrische gewerbliche Pkw durchgeführt. Anhand unterschiedlicher Kriterien (Tagesfahrleistung >/< 80 km und Anteil privater Fahrten >/< 50 %) wurden vier Profile aus den Einzeldatensätzen aggregiert. Die durchschnittlichen Ergebnisse der Analyse für die Werktage zeigt Abbildung 29. Sie beziehen sich auf eine Prognose für 2030, wobei die Abweichungen zu 2020 nur gering sind. Die Start- und Endpunkte der täglichen Fahrten bestätigen eine (nächtliche) Standzeit von 14 bis 17 Stunden. Untertägig stehen durchschnittlich vier bis sechs Stunden für eine Nachladung zur Verfügung; eine Option von der vor allem die Nutzungsprofile 2 und 4 mit langen Tagesfahrstrecken über 80 km Gebrauch machen könnten (HACKER et al. 2011). 64 Bei einer größeren, hinsichtlich der Fahrzeuge homogenen Flotte könnten hier vereinzelt Wechselkonzepte eine Alternative darstellen; siehe auch Abschnitt 5.2.2 (Taxiflotten) 55 56 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 29: Fahrzeugnutzungsprofile potenzieller batterieelektrischer Pkw an Werktagen – gewerblich (HACKER et al. 2011) Das Ladefenster ist im Rahmen dieser Untersuchung die Zeit, in der das betrachtete Fahrzeug am Tag auf einem mit einer Lademöglichkeit ausgestatteten Stellplatz stehen kann. Dazu gehört der Platz auf dem Betriebshof ebenso wie z.B. der Wohnort des Nutzers, sofern dieser das Fahrzeug nachts auch laden kann. Entscheidend für die Einstufung ist die gesicherte Dauer der Anschlussmöglichkeit. Aktuelle Kleinstwagen, die hier stellvertretend die untere Grenze der Batteriegröße darstellen, haben derzeit eine Ladezeit von ca. 6 h bei einer Batteriegröße von 16 kWh. Bewertung ++ + ○ - -- Ladefenster >8h 6h 4h 2h <1h Stellplatz. Wenn die Fahrzeuge ihren eigenen Stellplatz haben, kann die notwendige Infrastruktur (Ladesäule/ Ladestation) relativ problemlos installiert werden. Abbildung 30 zeigt die Standorte der Fahrzeuge in Ruhezeiten aus der Modellregion Sachsen. Dabei wurden 22 Unternehmen befragt, Mehrfachnennungen waren möglich. Abbildung 30: Standorte der Fahrzeuge während der Ruhezeiten (nach SAX-MOBILITY 2010) Der am zweithäufigsten genannte Abstellort „bei Mitarbeitern zu Hause“ muss nicht zwingend eine 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Einschränkung sein, da auch hier eine Lademöglichkeit vorgesehen werden kann, wenn die private Wohnsituation es zulässt. Vielmehr ist jedoch diese Angabe ein Indiz dafür, dass ein großer Teil der Fahrzeuge auch privat genutzt wird, was für die Betrachtung des Fahrmusters von Bedeutung ist. Mit 25 % stellt nach dieser Befragung auch der öffentliche Raum noch eine relevante Größe dar. Ist es hier nicht möglich, den Parkraum auf firmeneigenes Gelände zu verlegen, gestaltet sich die Installation passender Ladeinfrastruktur ggf. schwierig, zumal die Kosten für straßenseitige Ladeeinrichtungen derzeit vom jeweiligen Energieversorger getragen werden. Die bislang errichteten öffentlichen Ladesäulen sind i.d.R. Teil von Forschungsprojekten und Versuchen, die zumindest teilweise durch den Fördermittelgeber finanziert werden. Die Kosten für eine öffentliche Ladesäule sind stark abhängig vom Ort der Aufstellung und liegen zwischen 2.000 und 5.000 € (siehe auch Abschnitt 2.3). Müssen besondere Auflagen erfüllt oder örtliche Gegebenheiten berücksichtigt werden, wie die Nutzung sonst parkraumbewirtschafteter Flächen oder Denkmalschutz, können sich die Kosten vervielfachen. Auch fernab der Finanzierungsfrage stehen der großflächigen Installation von Ladesäulen derzeit noch rechtliche Aspekte im Wege: Die StVO sieht keine Privilegierung nach Antriebsarten vor, d.h. Sonderparkzonen, Halten für Aufladung auf sonst nicht als Parkflächen vorgesehenen Flächen oder Busspurnutzung stehen im Widerspruch zum Straßenverkehrsrecht (HANKE 2010). Im Rahmen des Angebots von integrierten Mobilitätskonzepten können die im Bundesrecht verankerten Grundsätze jedoch erweitert werden, wenn die „gemeinwohlorientierte Nutzung von Verkehrsflächen“65 in den Vordergrund rückt und von den Kommunen planerische Festsetzungen getätigt werden (JUNG 2011). Im Rahmen der Begleitforschung zur Plattform Elektromobilität wurden die gewerblichen Teilnehmer nach ihrer Einschätzung zu möglichen Stellplätzen befragt. Auf die Frage wie sie die verfügbare Ladeinfrastruktur einschätzen, wurde lediglich die Option „Lademöglichkeit am Arbeitsplatz“ positiv bewertet. Sowohl das Nachladen zu Hause als auch die Verfügbarkeit und Nutzung von Lademöglichkeiten im öffentlichen Raum wurden negativ bis neutral eingestuft (FRAUNHOFER 2012). Der Parameter Stellplatz gibt Aufschluss darüber, ob das Nachladen des Fahrzeugs an einem festen Stellplatz möglich ist. Dabei ist ein nicht vorhandener Stellplatz ein Ausschlusskriterium für ein rein elektrisches Fahrzeug. Bewertung ++ + ○ - -- Stellplatz firmeneigener Stellplatz Wechselnd auf firmeneigenem Gelände halb-öffentlicher Raum (z.B. Tiefgarage) fest im öffentlichen Raum wechselnd im öffentlichen Raum Reichweite. Hier sind die täglichen und jährlichen Fahrleistungen von Interesse. Ein besonders wirtschaftlicher Einsatz ergibt sich für BEV, wenn sie jeden Tag die maximale von der Batterie zugelassene Fahrstrecke tatsächlich absolvieren können; dem hohen Batteriepreis steht dann ein Maximum an Einsparungen bei den Betriebskosten gegenüber. Erste Ergebnisse aus Flottenversuchen weisen darauf hin, dass Flottenbetreiber durchaus bereit sind, geringere Reichweiten als bisher gewohnt zu akzeptieren, sofern sie für den Einsatzzweck der Fahrzeuge 65 § 1 Abs. 5, Abs. 6 Nr. 9 BauGB 57 58 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb ausreichend sind. Besonders wichtig ist bei einer nutzerindividuellen Auslegung jedoch die Zuverlässigkeit der Fahrzeuge: die angegebene Reichweite muss auch unter widrigen Bedingungen wie an Tagen mit hohem Heizungs- oder Klimatisierungsbedarf oder bei unterschiedlichen Topografien erreicht werden (POHL 2011). Berücksichtigt werden hier die 95 %-Perzentile der kumulierten, täglichen Fahrstrecken. Damit kann die größte Zahl der Fahrten absolviert werden, Extremwerte von Sonderfahrten bleiben unberücksichtigt. Auf diese wird im Parameter Kompensation nicht bedienbarer Fahrten Bezug genommen. In der Skala angegeben ist die Differenz der benötigten zur vom jeweiligen Fahrzeug (siehe Abschnitt 4.1.1) zur Verfügung gestellten Reichweite. Positiv bewertet werden Reichweiten, die vom Fahrzeug abgedeckt werden und mit leichter Abstufung auch die, bei denen die zu erbringende Reichweite nur wenig über der verfügbaren liegt. In diesen Fällen kann einerseits geprüft werden, ob eine Zwischenladung möglich ist, zum anderen muss berücksichtigt werden, dass die hier gegengerechneten Reichweiten für ungünstige Bedingungen gelten; im Großteil des Jahres können auch längere Strecken zurückgelegt werden. serf_95% …erforderliche Reichweite, um 95 % aller Einzelfahrstrecken abzudecken sverf Bewertung …verfügbare Reichweite ++ + ○ - -- serf_95% < sverf serf_95% < sverf + 20 km serf_95% < sverf + 40 km serf_95% < sverf + 60 km serf_95% > sverf + 60 km Auslastung. Eine möglichst hohe Fahrzeugauslastung ist bereits bei Fuhrparks mit konventionell angetriebenen Fahrzeugen ein wünschenswertes Ziel, vor allem wenn Fahrzeuge geleast werden. Der zu entrichtenden Miete steht bei zunehmender Nutzung ein größerer Nutzwert entgegen. In dieser ersten Betrachtung wird angenommen, dass die Flottenbetreiber auf bereits zur Verfügung stehende Fahrzeuge zurückgreifen, die keine nutzeroptimierte Reichweite haben. Aus dem zu substituierenden Fahrzeugtyp ergibt sich somit eine Reichweite (siehe Tabelle 6). Der Parameter Auslastung gibt Aufschluss darüber, wie viel die zur Verfügung stehenden Kapazität tatsächlich genutzt wird. Darüber entsteht eine erste Schätzung, inwieweit die hohen Batteriekosten durch Einsparungen bei den Betriebskosten ausgeglichen werden können. Hierbei ist es wichtig zu berücksichtigen, dass in diesem Kontext nicht die zeitliche Auslastung (wie sonst oft in diesem Zusammenhang betrachtet) sondern die täglich zurückgelegten Kilometer betrachtet werden. Berechnet wird die Auslastung über die Reichweite des gewählten Fahrzeugs: Auslastung = Reichweite (definiertes Fahrzeug) ∙ 250 (Arbeitstage66) / Jahresfahrleistung Bewertung ++ + ○ - -- Auslastung > 90 % bis 80 % bis 70 % bis 60 % < 50 % Bei einer Auslastung von weniger als 50% ist die Batterie nahezu doppelt so groß wie eigentlich nötig. Die damit verbundenen Mehrkosten lassen sich nur schwer amortisieren. Ob es einen nennenswerten Effekt auf den Wiederverkaufswert einer derart wenig genutzten Batterie gibt, ist unklar. 66 Wird das Fahrzeug auch am Wochenende genutzt erhöht sich die Zahl der Arbeitstage auf 302 bzw. 365 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Der Grad der möglichen Elektrifizierung in einer Flotte ist stark abhängig von der Flottengröße. Eine große Flotte ermöglicht eine sinnvolle Mischung aus konventionellen und alternativen Antrieben, so dass z.B. die begrenzte Reichweite von BEV durch zusätzliche Fahrzeuge mit konventionellen Antrieben kompensiert werden kann. Darüber hinaus lassen sich leichter weitere Verwendungen für bereits durch Zyklen oder Alter geschwächte Batterien finden. Routenplanung. Die Routenplanung hat entscheidenden Einfluss auf die Möglichkeiten der Elektrifizierung: einerseits kann dadurch im besten Fall ausgeschlossen werden, dass die eingesetzten Elektrofahrzeuge an ihre Reichweitengrenze stoßen. Andererseits ermöglicht die Planbarkeit auch eine auf die Nutzung zugeschnittene Fahrzeugauswahl. Dies macht sich besonders dadurch bemerkbar, dass eine zum Einsatzzweck passende Batteriegröße gewählt werden kann, mit der ein Ausgleich der Batteriemehrausgaben durch eingesparte Betriebskosten vereinfacht wird. Besonders positiv werden komplett planbare Routen bewertet wie sie z.B. bei Postfahrzeugen oder häuslicher Krankenpflege vorkommen. Ebenfalls günstig wirkt sich ein begrenzter Einsatzradius aus. Dabei ist dieser Punkt an die nötige Reichweite gekoppelt: Überdimensionierte Fahrzeuge kommen grundsätzlich auch ohne eine genaue Routenplanung aus. Bewertung Routenplanung ++ + voll planbar, vorgegeben ○ z.T. planbar und unterstützt durch RPS* - -- nicht planbar, z.T. planbar ohne aber unterstützt RPS nicht planbar durch RPS * RPS = Routenplanungssystem Kompensation nicht bedienbarer Fahrten. Allein die Tatsache, dass verschiedene Fahrzeuge zur Verfügung stehen, garantiert nicht den flexiblen Einsatz dieser Fahrzeuge. Werden die Fahrzeuge personengebunden eingesetzt, ist es nur schlecht möglich eine lange Fahrt alternativ mit einem konventionellen Ersatzfahrzeug zurückzulegen. Betreiber größerer Flotten versuchen in der Regel bereits aus Gründen besserer Auslastung ein Fuhrparkmanagement umzusetzen, das den Fahrzeugeinsatz optimiert. Eine zentrale, koordinierende Stelle stellt für den Einsatz eines BEV hier die am besten zu bewertende Option dar. Auch eine flexible Flotte ist denkbar, wobei hier die genauen Bedingungen geprüft werden müssen. Ein nicht flexibler Einsatz stellt nur dann ein Problem dar, wenn die zu erbringende Reichweite über der vom Fahrzeug leistbaren liegt. Bewertung ++ Kompensation nicht optimiert durch bedienbarer Fahrten Flottenmanagement + - ○ flexibel, aber nicht optimiert - -- - nicht flexibel 4.1.2. Untersuchung der Einsatzprofile auf Grundlage realer Fahrdaten Um eine Aussage darüber treffen zu können, ob ein Elektrofahrzeug für den Einsatz in einer bestimmten Flotte geeignet ist, sind genaue Kenntnisse des Routenprofils notwendig. Im Rahmen des Projektes NET-ELAN wurden dafür Flottenfahrzeuge von mehreren Unternehmen mit Messgeräten ausgestattet, die Auskunft über die einzelnen Fahrprofile geben sollten. Zum Einsatz kam 59 60 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb ein modifizierter „Package Tracker“, der regulär für die Nachverfolgung von Gepäckstücken oder Paketsendungen eingesetzt wird. Dieser wurde um einen Stand-By-Modus sowie ein zusätzliches Batteriepack erweitert. Da sich der Tracker (zukünftig veLOG) mit Hilfe eines Beschleunigungssensors nur einschaltet, wenn das Fahrzeug bewegt wird, können abhängig von der Einsatzdauer bis zu 10 Tage aufgezeichnet werden. Angebracht wird das zigarettenschachtelgroße Gerät mit Saugnäpfen an der Windschutzscheibe. Aufgezeichnet werden Zeit, Geschwindigkeit, Ort (GPS-Daten), Datum und Temperatur (SCHÜPPEL et al. 2010). Abbildung 31 zeigt das Gerät sowie beispielhaft die Anbringung in einem Berliner Taxi. Abbildung 31: veLOG Datenlogger (SCHÜPPEL et al. 2010) Die vom veLOG aufgezeichneten Daten wurden teilautomatisiert mit Hilfe eines Skriptes ausgewertet. Die grafische Darstellung der Ergebnisse wurde mit MS Excel durchgeführt. Erste automatische Auswertungen zeigten, dass die Daten an einigen Stellen fehlerhaft sind. Vor allem bei der Geschwindigkeitsaufzeichnung kam es mehrfach zu Aussetzern, die zwar kein grundlegendes Problem darstellen, aber in Verbindung mit Zeitfehlern bei der Auswertung z.B. zu unrealistischen Durchschnittsgeschwindigkeiten oder Streckenlängen führten. Daher wurde nach dem ersten Durchlauf des Skriptes eine manuelle Kontrolle aller Daten durchgeführt, in der Fehler gesichtet und nach logischen Erwägungen bereinigt wurden. Weiterhin stellte sich heraus, dass der erste und letzte Tag einer mehrtägigen Messung oft nicht den sonst beobachteten Fahrmustern entsprachen, da sie z.B. außergewöhnlich spät begannen oder sehr früh endeten. Dies kann in Einzelfällen Zufall gewesen sein. Wahrscheinlicher ist jedoch, dass der veLOG am ersten Tag innerhalb des laufenden Betriebes eingesetzt wurde und am letzten Tag aufgrund der leeren Batterie frühzeitig ausfiel. Um diese Fehlerquelle zu eliminieren, wurden ausschließlich als vollständig angenommene Tage betrachtet, auch wenn dadurch die Anzahl der zur Auswertung zur Verfügung stehenden Daten gesenkt wurde. Die folgende automatisierte Auswertung ermöglichte in einem ersten Schritt die statistische Auswertung der Daten. Hierbei wurden die täglich gefahrenen Strecken und Einzelstrecken ermittelt, die Länge der Pausenzeiten dazwischen und die gefahrenen Durchschnittsgeschwindigkeiten. Im nächsten Schritt wurde auf diesen Einzeldaten aufbauend ermittelt, ob ein angegebenes Elektrofahrzeug auf den aufgezeichneten Routen eingesetzt werden könnte. Dafür wurden alle Fahrten einer Flotte und eines Fahrzeugtyps fortlaufend betrachtet. Freie Tage wurden dabei übersprungen, da die Daten in den meisten Fällen keine vollständigen Arbeitswochen abgebildet haben. Fehler durch eine dadurch mögliche, sehr lange Batterieladezeit, die es real nicht gab, sollten dadurch vermieden werden. Eingangsgrößen in die Berechnung waren dabei die effektive Batteriegröße, der Verbrauch in Anlehnung an die Ergebnisse der Berechnungen im Rahmen des NET-ELAN-Projektes (siehe Abschnitt 4.1.1) sowie 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Angaben über das Ladeverhalten, d.h. welches Zeitfenster für den Ladevorgang zur Verfügung stand und mit welcher Leistung geladen wurde. Bei letzterem war es möglich zu bestimmen ab welcher Pausenlänge nachgeladen wird und mit welcher effektiven Ladeleistung dies geschieht. Weiterhin konnten der Verbrauch und die Ladeleistung gleich in einem Rechenschritt durch verschiedene Angaben variiert werden. Beim Verbrauch war es möglich manuell Werte für den Betrieb im eco-Modus (nur notwendige Nebenverbraucher, siehe auch Abschnitt 2.4), im Sommer (bei Einsatz einer Klimaanlage) und im Winter (bei Einsatz einer Heizung) einzugeben. Für die Ladeleistung konnten ebenfalls zwei Werte angegeben werden, z.B. um die Unterschiede zwischen dem Laden mit Haushaltsstrom und einer Schnellladung darzustellen. Eine schematische Übersicht der Eingangsdaten und des Auswerteprozederes gibt Abbildung 32. Eingangsgrößen Eingabeparameter Messdaten des veLOG Fahrzeug- und Umweltdaten • • • • • • • • Geschwindigkeit Beschleunigung Temperatur GPS-Koordinaten Batteriekapazität [kWh] Verbrauch [kWh/100 km] Ladeleistung [kW] Zeitfenster für die Ladung [h] Datenauswertung Skriptgesteuerte Auswertung • • • Einzelstrecken Tagesfahrstrecken Pausezeiten und -längen Routenprofil Analyse Skriptgesteuerte Rechnung über die Zeit (dt = 1s) Vorgehen: Ein über Batteriekapazität und Verbrauch bestimmtes E-Fahrzeug fährt die in den Messdaten aufgezeichneten Routen ab. In ausreichend langen Zeitfenstern kann mit definierter Ladeleistung nachgeladen werden. Mögliche Ergebnisse: Batteriestatus über Zeitverlauf, absolvierte Strecken, Einfluss von Ladeleistung und –zeitfenster Abbildung 32: Schematische Übersicht über die Datenanalyse Ausgehend von einem Batterieladestatus von 100 % am ersten Tag wurde für jeden vorhandenen Zeitschritt der sinkende Energieinhalt in Abhängigkeit von der Fahrstrecke ermittelt. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine Aussage über den Ladestand unabhängig davon, wann die lange Pause gemacht wird. Vor jeder (langen) Pause, in der geladen wird, wird zusätzlich der zu diesem Zeitpunkt aktuelle Ladestand ausgegeben. Dies ermöglicht einen Überblick darüber, wie viel „Reserve“ das betrachtete E-Fahrzeug noch hatte. Ein weiteres, der Analyse übergeordnetes Skript sorgt dafür, dass alle nach Sichtung der statistischen Ergebnisse in Frage kommenden Fahrzeugkonfigurationen (siehe Abschnitt 4.1.1) als potentielles EFahrzeug eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine Aussage darüber, welches das hinsichtlich der 61 62 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Batteriegröße kleinstmögliche Fahrzeug für den betrachteten Einsatzzweck ist. Mit Hilfe dieser Daten sind unterschiedliche Detailuntersuchungen möglich. So kann z.B. untersucht werden, wie sich häufiges Nachladen auch in kleineren Pausen an einem Taxistand (z.B. durch induktives Laden) auf den Einsatz von E-Fahrzeugen auswirkt. Ebenso kann ermittelt werden wie groß das Fahrzeug bzw. die Batterie sein muss, um einen definierten Anteil von Strecken zuverlässig absolvieren zu können. In einer anschließenden Kostenanalyse kann bestimmt werden, ob sich der Einsatz auch aus ökonomischer Sicht begründen lässt. 4.2. Wirtschaftlichkeitsanalyse auf Grundlage der Total Cost of Ownership Bereits Ende der Achtziger Jahre wurde dem Elektrofahrzeug eine bezahlbare Zukunft vorausgesagt. So kamen gleich zwei große Studien zu dem Schluss, dass sich sowohl für Privatpersonen als auch gewerbliche Nutzer in einem Zeithorizont von 10 Jahren ein relevantes Nutzungsszenario ergibt. Die COST 302 Studie kam zu dem Ergebnis, dass 7% aller privat genutzten Pkw und 12% der leichten Nutzfahrzeuge durch BEV in der EU67 ersetzt werden könnten (FABRE et al. 1987). Dies würde eine jährliche Produktion von 600.000 Pkw und 100.000 Kleintransportern bedeuten. Heute werden die aktuellen Zahlen kritischer bewertet. Zahlreiche Untersuchungen haben sich bereits der Ermittlung der Total Cost of Ownership (TCO) gewidmet. Den Studien zufolge gibt es keine Konstellation, in der das E-Fahrzeug schon heute aus rein ökonomischen Gründen eine Alternative zu konventionellen Fahrzeugen darstellt. Erste positive Ergebnisse ergeben sich für Kleinstfahrzeuge ab 2015, wenn eine optimale Entwicklung aller Randparameter unterstellt wird. Das Gros der Studien weist eine Gewinnschwelle erst ab 2020 oder später aus. Dabei beruht der größte Teil der Berechnungen auf statistischen Daten zum Fahrverhalten unterschiedlicher Nutzergruppen. Diese Annahme hat, sofern die Nutzergruppen nicht ausreichend eng spezifiziert werden können ohne dabei die statistische Relevanz durch zu geringe Fallzahlen einzuschränken, den Nachteil, dass keine individuellen Lösungen gefunden werden können. Im Rahmen dieser Arbeit soll daher auch hinsichtlich der Kostenbilanz eine Einzelbetrachtung durchgeführt werden, die darstellt, welche gewerblichen Nutzer vom Einsatz eines BEV profitieren. 4.2.1. Statistische TCO-Berechnungen Neben der grundsätzlichen technischen und organisatorischen Machbarkeit spielt besonders die Kostenbilanz für gewerbliche Flotten eine große Rolle. Im Vergleich zu privaten Nutzern, für die vor allem die Anschaffungskosten eine Einstiegshürde darstellen können, bilden bei Flottenfahrzeugen die Gesamtfahrzeugkosten die Entscheidungsgrundlage. Diese Tatsache kann batterieelektrischen Fahrzeugen entgegen kommen, da die Betriebskosteneinsparungen über die gesamte geplante Haltedauer gegengerechnet werden können. Im Rahmen einer Untersuchung der Nationalen Plattform Elektromobilität wurde festgestellt, dass sich für eine Fahrzeugnutzung von 10 Jahren weder für gewerbliche Fahrzeuge noch für Dienstwagen bis 67 damals bestehend aus 12 europäischen Staaten 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials 2020 eine konkurrenzfähige Situation ergibt. Dabei sind die getroffenen Annahmen sehr positiv: so wird einerseits eine überdurchschnittliche jährliche Fahrleistung von 15.000 km bis 30.000 km unterstellt. Auch die erwartete Senkung des Batteriepreises von 800 € (2011) auf 400 € in 2014 ist eher eine optimistische Prognose. 2020 liegt der Preis mit 280 €/kWh ebenfalls im unteren Erwartungsbereich. Abbildung 33 zeigt den Verlauf der TCO-Lücke von 2012 bis 2020. Relevant ist in diesem Kontext nur das A-/B-Segment, da für die anderen Fahrzeugklassen Range-Extender- bzw. Hybridfahrzeuge betrachtet wurden. Nach einer deutlichen Abnahme der Kosten in den ersten fünf Jahren, verringert sich die TCO-Lücke zunehmend geringer, da ab 2017 eine „Industrialisierung der meisten Komponenten“ angenommen wird (NPE 2011). Abbildung 33: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs im Kleinwagensegment nach 4 Jahren Nutzungsdauer (NPE 2011) Im Rahmen des Projektes NET-ELAN wurde die TCO für drei Fahrzeugklassen ermittelt: Kleinstwagen, Kleinwagen und Kompaktklasse. Die Analyse der Kosten pro Kilometer zeigt, dass die Einsparungen bei den Betriebskosten eines BEV in keinem Anschaffungsjahr ausreichen, um den höheren Kaufpreis auszugleichen. Die Rechnung geht aus von einer Haltedauer der Fahrzeuge von 11 Jahren und einer durchschnittlichen Jahresfahrleistung von 11.700 km. Bei der Untersuchung werden private Fahrzeuge betrachtet, d.h. Vorteile durch das steuerliche Absetzen der Fahrzeuge und eine ggf. höhere Fahrleistung sind nicht berücksichtigt. Eine weiterführende Sensitivitätsanalyse ergab, dass erst das Verdoppeln der jährlichen Fahrleistung (z.B. bei einem Pendlerprofil) oder die Annahme hoher Benzinpreise zu einer Wirtschaftlichkeit von Elektrofahrzeugen führen. In beiden Fällen konnte die Gewinnschwelle zwischen 2025 und 2030 erreicht werden, wobei bereits vorher eine dichte Annäherung stattfand. Abbildung 34 zeigt die Mobilitätskosten für drei verschiedener Fahrzeugklassen von 2011 bis 2030. Für jede der drei Klassen wurden die Kosten eines konventionellen Referenzfahrzeuges (Linien „Ref.1/2/3“) sowie eines Elektrofahrzeugs (Linien „BEV“) ermittelt. Während die Kosten der konventionellen Fahrzeuge v.a. aufgrund zunehmend höherer Kraftstoffpreise kontinuierlich steigen, sinken die der BEV nach einem relativ hohen Anfangsniveau über den Zeitverlauf aufgrund der Kostendegression der Batterie. Beim BEV der Kompaktklasse wird nach 2020 deutlich, dass auch hier aufgrund steigender Strom- und Herstellungskosten keine Überkompensation durch die Degression des Batteriepreises mehr stattfindet 63 64 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb und auch hier die Kosten bis 2030 wieder leicht steigen (BICKERT 2012). Mobilitätskosten €2010 65 PHEV €ct/km REEV 45 BEV Kompaktklasse Ref. 1 55 Ref. 2 BEV BEV Kleinstwagen Ref. 3 25 Kleinwagen REEV 35 15 2010 2015 2020 2025 2030 Anschaffungsjahr Abbildung 34: Mobilitätskosten drei verschiedener Fahrzeugklassen im Basisszenario (BICKERT 2012) Auch andere Studien kamen zu dem Ergebnis, dass die Wirtschaftlichkeit von Elektrofahrzeugen in den kommenden 10 Jahren gar nicht oder nur für ganz spezielle Nutzergruppen darstellbar ist. Lediglich eine Studie des Fraunhofer ISI kam zu dem Ergebnis, dass in 2015 ein BEV-Kleinstwagen für Fahrer ab einer Jahresfahrleistung von 12.500 km und einem Innerortsanteil unter 50 % bereits eine wirtschaftliche Alternative darstellen kann (BIERE et al. 2009). Dieses Ergebnis hebt sich dabei deutlich von denen anderer Studien ab. Das Institut für Verkehrswissenschaft der Universität Köln ermittelte in einer Kosten-Nutzen-Analyse die kritischen Jahresfahrleistungen, ab denen sich ein Umstieg auf ein BEV wirtschaftlich lohnt: Im Jahr 2015 (2020) müssen demzufolge Nutzer eines BEV 29.939 (12.639) km im Jahr fahren; ein City-BEV ist bereits ab 19.156 (7.818) km rentabel (BAUM et al. 2011). Bei den Berechnungen handelt es sich um „best-case“ Szenarien, die sehr hohe Benzinpreise und eine starke Kostendegression im Batteriebereich unterstellen68. Eine Untersuchung der Universität Münster verglich die Kosten eines verfügbaren Mini E mit einem VW Golf VI (Benziner). Bei einer Haltedauer von 10 Jahren ist nach dieser Bilanz das BEV insgesamt 9.394 € teurer gewesen als das konventionelle Fahrzeug69 (NOLDE 2009). Eine Studie des Energiewirtschaftlichen Instituts der Universität Köln kam zu dem Ergebnis, dass vor 2050 lediglich Kleinstfahrzeuge aus Kostensicht mit konventionellen Referenzfahrzeugen konkurrieren können. Bei einer Jahresfahrleistung von 14.065 km wird eine Wirtschaftlichkeit ca. 2030-2035 erreicht. Auch hier ergab die Sensitivitätsanalyse, dass vor allem die Benzinpreise maßgeblichen Einfluss auf den Erfolg der BEV haben werden: eine Erhöhung um 30 % führte dazu, dass alle Fahrzeuge um 2035 die 68 Benzinpreis inkl. St. (€): 1,74 (2015) bis 2,16 (2020) // Batteriepreis für OEM (€ pro kWh): 442,9 (2015) bis 261,5 (2020) 69 Dabei sollte berücksichtigt werden, dass ein Vergleich zwischen BMW Mini und VW Golf aufgrund unterschiedlicher Kundengruppen und Zielstellung nur eingeschränkt möglich ist. 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Wirtschaftlichkeitsschwelle erreichen. Eine optimistische Entwicklung der Batteriekosten führte hingegen nicht dazu, eines der Fahrzeuge vor 2025 konkurrenzfähig zu machen (EWI 2010a). Eine Untersuchung von McKinsey zeigte die Unterschiede beim Erreichen der TCO-Parität in unterschiedlichen europäischen Ländern. Aufgrund verschiedener Fördermechanismen wurde eine Spanne von 15 Jahren für das Erreichen der Wirtschaftlichkeit angegeben; Aufpreisbereitschaft und nichtmonetäre Anreize blieben unberücksichtigt. Ergebnisse für eine Auswahl unterschiedlicher Länder zeigt Abbildung 35. Der frühe Breakeven in Dänemark ist begründet durch den Erlass von Umsatzsteuer beim Kauf und der Kfz-Steuer. In Frankreich verhilft eine Prämie von 5.000 € und der Erlass der Zulassungssteuer den E-Fahrzeugen zum früheren Start (BMU 2009). Abbildung 35: Jahr der TCO-Gewinnschwelle unterschiedlicher Länder für verschiedene Fahrzeugkonzepte (Vergleich EFahrzeug / konventionelles Fahrzeug, Quelle: McKinsey in BMU 2009) Eine umfangreiche Studie der Boston Consulting Group untersuchte ebenfalls die zu erwartenden Gewinnschwellen (Break-Even) in unterschiedlichen Ländern: Unter der Annahme, dass die Fahrzeuge 2020 gekauft werden und es keine Incentives gibt, amortisieren sich BEV in Westeuropa nach neun und in China nach 11 Jahren. In den USA hingegen sind es bereits 15, in Japan 29 Jahre. Dabei zeigte sich in einer Umfrage, dass 55 % aller Käufer einen Break-Even in drei Jahren oder weniger erwarten (BCG 2010). Eine US-amerikanische Studie der Clinton Climate Initiative kommt trotz der Annahme günstigerer Benzin- und Anschaffungspreise zu dem Schluss, dass bei einer Haltedauer von acht Jahren und einer Jahresfahrleistung von 20.000 km eine TCO-Lücke von ca. 11.000 $ besteht, wenn ein rein elektrischer Nissan Leaf mit einem konventionellen Fahrzeug verglichen wird. Bei höheren Benzinpreisen, einer Fahrleistung von 25.000 km und ausschließlichem Laden außerhalb der Peak-Zeiten verringert sich die Differenz auf ca. 3.500 $, bleibt jedoch negativ. Steuerliche Vergünstigungen wurden nicht berücksichtigt (BELAIEFF und CROLIUS 2010). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass vor allem kleine Fahrzeuge aufgrund ihrer kleinen Traktionsbatterie je nach Annahme ab 2020 bis 2030 eine rein rechnerische Wirtschaftlichkeit erreichen können, wenn das Nutzungsmuster eine ausreichende Jahresfahrleistung ab ca. 15.000 km/Jahr enthält. 65 66 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Größere Fahrzeuge oder stark abweichende Nutzungswerte verschieben diesen Zeitpunkt z.T. deutlich nach hinten. 4.2.2. Individuelle TCO-Berechnungen Die Ergebnisse zeigen, dass eine auf statistischen Daten beruhende Analyse nicht zu befriedigenden Ergebnissen führt. Daher soll in individuellen Berechnungen gezeigt werden, ob Einzellösungen erfolgversprechender sind. Wenn Elektrofahrzeuge erfolgreich in den Massenmarkt integriert werden sollen, müssen wirtschaftlich gut darstellbare Konstellationen gefunden werden. Der hier verfolgte Ansatz geht der Frage nach, ob es möglich ist, bei individueller Betrachtung eines ausgewählten Fuhrparks attraktive Einzellösungen zu finden, die auf eine Gruppe ähnlich eingesetzter Flottenfahrzeuge ausgeweitet werden kann. Dazu wird eine Kostenvergleichsrechnung durchgeführt, die zum Vergleich zweier oder mehrerer Invesitionsalternativen dient. Im konkreten Fall handelt es sich dabei um die Gesamtkosten (auch: Total Cost of Ownership (TCO)), die durch die Fixkosten (z.B. Anschaffung) und variablen Kosten (z.B. Kraftstoff bzw. Stromkosten) über einen definierten Zeitraum, d.h. die Haltedauer des Fahrzeugs, entstehen. In die TCO-Berechnung fließen grundsätzlich alle direkten Kosten und Erträge ein, die mit Anschaffung, Vertrieb und Wiederverkauf verbunden sind. Darüber hinaus entstehen indirekte Kosten z.B. durch die benötigte Infrastruktur (Garage, Stellplatz), Gehälter für Fahrer oder die Fahrzeugreinigung. Die Ergebnisse werden dargestellt als Mehrkosten für ein BEV im Vergleich zum Kauf eines konventionellen Fahrzeugs. Anschaffungskosten. In den Anschaffungskosten wird der Kaufpreis des Fahrzeugs berücksichtigt, der im Falle eines BEV die Kosten für die Batterie beinhaltet. Die Dimensionierung der Batterie hängt wiederum von der geforderten Reichweite ab und bestimmt über ihr zusätzliches Gewicht den Verbrauch des Fahrzeugs mit. Nicht berücksichtigt werden spezielle Flottenangebote70 der Fahrzeughersteller, die v.a. für größere Fuhrparks eine Alternative zur eigenen Anschaffung und Verwaltung darstellen. Im Rahmen dieser Untersuchung wird angenommen, dass der gegebene Rabatt bei konventionellen Fahrzeugen und BEV im gleichen Rahmen liegt, so dass die Auswirkungen auf die Kostendifferenz vernachlässigbar sind. Zu bedenken bleibt, dass OEM für den Marktstart möglicherweise spezielle Sonderkonditionen anbieten wollen, die keine Berücksichtigung finden können, weil Aussagen über den Zustand nach einer Markteinführungsphase getroffen werden sollen. Betriebskosten. In die Betriebskosten fließen je nach Antriebskonzept Diesel-, Benzin- oder Strompreise ein. Sie sind zum einen abhängig vom Verbrauch des jeweiligen Fahrzeugs, zum anderen wird ein Entwicklungshorizont hinterlegt, der die in den kommenden Jahren zu erwartenden Preisentwicklungen berücksichtigen soll. Auch eine Verbrauchsreduktion durch anzunehmende technische Verbesserungen findet Eingang in die Berechnung. 70 Mercedes-Benz bietet beispielsweise ab 15 Fahrzeugen das Programm "FlottenSterne" an, das neben zahlreichen Vergünstigungen auch ein zentrales Flottenmanagement sowie erweiterte Serviceleistungen beinhaltet (MERCEDES BENZ 2013). Das Magazin Flottenmanagement rechnet in seinen in jedem Heft erscheinenden TCOBerechnungen mit Großkundenrabatten zwischen 12 und 15 % (FLOTTENMANAGEMENT 2008) 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Unterhaltskosten. Diese setzen sich zusammen aus Wartungs- und Reparaturkosten sowie Steuern und Versicherung. Letztere werden i.d.R. für Vergleichsuntersuchungen nicht berücksichtigt, da sie von der Eingruppierung des Halters abhängen und je nach konkretem Modell unterschiedlich ausfallen. Zusätzlich können je nach Flottengröße vor allem bei Full-Service-Anbietern Vergünstigungen erwartet werden. So bietet beispielsweise die Servicekette A.T.U., die nach eigenen Angaben mehr als 100.000 Flottenfahrzeuge betreut, umfangreiche Rabattpakete an, die wiederum abhängig sind von der Flottengröße (FLOTTENGUIDE 2014). Auch der Bosch Car Service bietet einen Flottenservice an, der zu Vergünstigungen von 10 bis 15 % führt (ASP 2009). Restwert. Der Weiterverkauf der Fahrzeuge fließt in die Kostenkalkulation der Unternehmen ein und bestimmt auch Auswahldetails wie Farbe und Motorisierung. Abhängig von Fahrzeug und Branche wird heute ein Teil der abgegebenen Fahrzeuge wieder dem gewerblichen Markt zugeführt, ein weiterer nach Osteuropa, in den Nahen Osten oder nach Nordafrika verkauft. Nur selten werden die Fahrzeuge an private Nutzer weiter gegeben (ABOUTFLEET 2007). Eine Abschätzung des Restwertes von gewerblich genutzten E-Fahrzeugen gestaltet sich vor diesem Hintergrund schwierig, da zwei bislang unbekannte Faktoren berücksichtigt werden müssen: Zum einen muss die begrenzte Batterielebensdauer einkalkuliert werden, zum anderen ist auch im Exportland eine entsprechende Ladeinfrastruktur nötig, was ein rein elektrisches Fahrzeug ggf. weniger attraktiv macht. Gewerbliche Besonderheiten. Die (Ab-)Nutzung der Fahrzeuge kann betriebswirtschaftlich durch die jährliche Abschreibung auf den Unternehmensumsatz angerechnet werden und verringert so den Gewinn des Unternehmens. Damit haben die Fahrzeuge direkten Einfluss auf die zu entrichtende Gewerbesteuer, da sich der Gewerbeertrag und damit die Berechnungsgrundlage für die Steuer reduziert. Im Zuge dieser Berechnung wird die Gewerbesteuer vernachlässigt, da die dafür notwendigen Parameter von zahlreichen Faktoren abhängen71 und nicht pauschalisiert werden können. Unternehmen zahlen weiterhin keine Mehrwertsteuer, sondern Umsatzsteuer, bei der die durch den Verkauf von Waren oder Dienstleistungen an den Kunden eingenommene Mehrwertsteuer gegengerechnet wird. Die Steuer ist aus betriebswirtschaftlicher Sicht kostenneutral, im Modell wird daher nur mit Nettopreisen gerechnet. Kreditkosten. Fahrzeuge werden i.d.R. geleast oder mit Hilfe eines Kredits gekauft. Leasing ist aufgrund des geringeren Aufwands beim Wiederverkauf, dem Zugriff auf neuere Fahrzeuge und den planbaren monatlichen Fixkosten vor allem bei größeren Firmen beliebt und solchen, die die Fahrzeuge nur wenige Jahre halten. Bei kleinere Firmen und der Anschaffung von Fahrzeugen mit längerer Haltedauer (> 3 Jahre) dominiert der Fahrzeugkauf. Insgesamt ergab eine Umfrage von Arval unter 301 Fuhrparkmanagern über alle Firmengrößen, dass 42 % aller Fahrzeuge gekauft (bar + Kredit) und 23 % mit Restwertvertrag sowie 26 % mit Kilometervertrag geleast werden. 9 % gaben an die Fahrzeuge über einen speziellen Autokredit zu finanzieren (ARVAL 2014). Im Modell wird mit dem Kauf auf Kredit 71 Die Gewerbesteuer wird von den Gemeinden über den Hebesatz festgelegt und von diesen auch vereinnahmt. Besteuert wird der Gewerbeertrag, der dem Gewinn nach Abzug von Einkommens- und Körperschaftssteuer, Anrechnung der Freibeträge entsprechend der Rechtsform und möglicher Hinzurechnungen und Kürzungen nach dem Gewerbesteuergesetz (GewStG) entspricht. 67 68 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb gerechnet, die Zinsen dafür können individuell angegeben werden. Eine Berücksichtigung des Leasings war aufgrund der Vielfalt der Angebote nicht möglich. Infrastruktur. Der Aufbau von Ladeeinrichtungen kann je nach Komplexität ein entscheidender Kostenfaktor bei der Anschaffung von Elektrofahrzeugen sein. Dabei kann eine Ladesäule auch mehrere Fahrzeuge versorgen. Je nach Nutzungsprofil ist es ggf. auch nicht notwendig für jedes Fahrzeug eine eigene Lademöglichkeit zu installieren, wenn diese sehr lange oder über den Tagesverlauf unterschiedliche Standzeiten haben. Nicht-monetäre Anreize. Die im Abschnitt 3.1 erläuterten Punkte zur Motivation für die Anschaffung von E-Fahrzeugen haben für den Flottenbetreiber einen Wert, der nur schwer zu beziffern ist. Die TCOBerechnung der Nationalen Plattform Elektromobilität rechnet sowohl für gewerbliche als auch private Nutzer mit einem Ansatz von 1.200 € pro Fahrzeug (NPE 2011). Dabei ist anzumerken, dass die beispielhaft genannten Vorteile wie die Nutzung der Busspur oder kostenfreies Parken auf Sonderflächen bislang weder umgesetzt noch mit zeitnahem Umsetzungshorizont diskutiert werden. Auch wenn der Großteil der aktuell verfügbaren Prognosen bis zu einem Anschaffungszeitpunkt in 2020 rechnet, ergibt sich hier das Problem der Abhängigkeit von der Genauigkeit der Daten weit darüber hinaus. So müssen die angenommenen Entwicklungen der Betriebskosten, die neben den Batteriekosten maßgeblichen Einfluss auf das Gesamtergebnis haben, bis 2030 angegeben werden, um unterschiedliche Konzepte miteinander vergleichen zu können. Die hier gezeigten Ergebnisse lassen daher nur ein Kaufdatum bis 2015 zu. 4.2.3. Berechnungsmodell Zur Bestimmung der TCO der untersuchten Flotten wird ein Rechenmodell verwendet, das die im vorherigen Abschnitt erläuterten Kosten berücksichtigt. Umgesetzt wurde das Modell mit dem Tabellenkalkulationsprogramm MS Excel. Alle betrachteten Preise sind Nettopreise. Die nachfolgende Abbildung 36 stellt die Verknüpfung der Eingangsgrößen für die TCO-Berechnung dar. Abbildung 36: Flussdiagramm der Eingangsgrößen in die TCO-Berechnung 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Anschaffungskosten. Der Kaufpreis des E-Fahrzeugs setzt sich im Modell zusammen aus einem Fahrzeuggrundpreis und dem Preis für die Fahrzeugbatterie. Dieser Ansatz ermöglicht es, in der Berechnung nicht nur verfügbare Fahrzeugauslegungen sondern auch eine nutzeroptimierte Modulbauweise zu berücksichtigen, in der die Batteriekapazität an den Einsatzzweck angepasst werden kann. Die Batteriegröße ist je nach Vorgabe der Reichweite bzw. Angabe der Kapazität eine variable Größe im Modell. In der Entwicklung der Batteriepreise wird eine starke Preisdegression erwartet. Sie wird in hohem Maße davon abhängen, ob durch Erreichen einer großen Stückzahl tatsächlich Skaleneffekte ausgenutzt werden können. Einen möglichen Entwicklungspfad zeigen die kleineren, hauptsächlich im Elektronikbereich eingesetzten Consumerzellen: innerhalb von 15 Jahren wurde der Preis von 3000 $/kWh auf ca. 300 $/kWh reduziert (LUNZ und SAUER 2010). Diese Zellen werden in Laptops, Handys und anderen elektronischen Geräten eingesetzt, die in sehr großer Stückzahl produziert werden. Ein derart hohes Produktionsvolumen wird mit größeren Zellen für den Einsatz in BEV nicht erreicht werden72. Eine Studie der Boston Consulting Group zeigt nach der Befragung von über 50 Unternehmen, dass nur ein geringer Teil der Kosten auf das eigentliche Material entfällt (12 %). 75 % der Kosten eines Batteriepacks sind volumenabhängig und fallen durch steigende Stückzahlen (BCG 2010). Abbildung 37 gibt einen Überblick über die Ergebnisse mehrerer Studien zur Kostendegression. * Prognose kombiniert mit Werten aus (ANDERMANN 2010) Abbildung 37: Batteriepreisprognosen unterschiedlicher Studien (McKinsey 2011, BCG 2011, IEA 2011, EWI 2010) 72 siehe auch prognostizierte Absatzzahlen in Abschnitt 2.1 69 70 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Die Anschaffungskosten sind im Modell einer Teuerungsrate von 1,3 % p.a. unterworfen. Weiterhin wird angenommen, dass die Fahrzeughersteller zu Beginn der Markteinführung keine Gewinnmarge auf die Kosten der Batterie aufschlagen, um den ohnehin höheren Preis nicht weiter zu erhöhen73. Experten nehmen an, dass die Gewinnmarge mittel- bis längerfristig im Bereich um 35-45% liegen wird (BCG 2010). Nachfolgende Tabelle 9 zeigt die an die o.g. Quellen angelehnte, angenommene Batteriepreisentwicklung im Basisszenario. Tabelle 9: Angenommene Batteriepreisentwicklung (netto, €2010) Batteriepreis [€/kWh] Basis 2010 2015 2020 780 380 290 Für den Grundpreis des BEV wird vereinfacht angenommen, dass Kosten des konventionellen Antriebsstranges eingespart werden und im Gegenzug ein Elektromotor und die zugehörige Peripherie Zusatzkosten verursachen. Als Grundlage für den Vergleich eines BEV mit einem konventionell angetriebenen Fahrzeug wird ein mit Benzin betriebenes Mittelklassefahrzeug mit Standardantrieb herangezogen. Die Komponenten des Antriebsstrangs lassen sich zur besseren Vergleichbarkeit in fünf wesentliche Bereiche aufteilen. Der Bereich Antrieb beherbergt neben dem Verbrennungsmotor selbst das Getriebe samt Kardanwelle, Differential und Antriebswellen. Komponenten zur Gemischaufbereitung (Ansaugtrakt, Luftfilter, Messsystem Ansaugluft, Ladeluftkühler) und Abgasnachbehandlung (Abgasleitung, Abgasnachbehandlung, Schalldämmung, Energierückgewinnung (Turbolader)) sind rein verbrennerspezifisch und entfallen bei einem Elektrofahrzeug vollständig. Die Bereiche Energiespeicher und Peripherie enthalten analog zum Antriebsstrang funktionell vergleichbare Bauteile. Deren spezifische Unterschiede zeigt Tabelle 10. Tabelle 10: Unterschiede bei Antriebskomponenten, Peripherie und Energiespeicher zwischen BEV und konventionellem Fahrzeug Komponente konventionelles Fahrzeug Komponente E-Fahrzeug Bemerkung zum Einsatz im E-Fahrzeug Verbrennungsmotor Elektromotor wesentlich kleiner und geringfügig leichter bei gleicher Leistung Wandler / Automatik- bzw. Schaltgetriebe in der Regel einfaches, automatisiertes Schaltgetriebe (zwei Gänge) bzw. feste Übersetzung keine schaltbare Richtungsumkehr (Rückwärtsgang) notwendig Kupplungssystem entfällt bei fest übersetztem Getriebe Differential entfällt bei Konzepten mit mehreren EMotoren, sonst konventionelle Bauweise Motor / Getriebe Kühlsystem Kühlsystem vorhanden, jedoch kleiner dimensioniert Antriebskomponenten 73 bedingt durch den höheren Wirkungsgrad des E-Motors wird weniger Abwärme erzeugt Unberücksichtigt bleibt, ob und wie stark Fahrzeughersteller die ersten Modelle intern „subventionieren“, um den Start zu erleichtern. 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Antriebswellen konventionell entfallen beim Einsatz von Radnabenmotoren entfällt keine Stromerzeugung an Bord notwendig Peripherie Lichtmaschine 12V Batterie DC/DC-Wandler erforderlich Klimakompressor / Klimatisierung Antriebskonzept ändert sich (vom Riementrieb zum Elektroantrieb) erfordert Strom aus der Batterie und belastet so die mögliche Reichweite Heizung elektrische Heizung/Wärmepumpe erfordert Strom aus der Batterie und belastet so die mögliche Reichweite Bremskraftverstärker elektrischer Antrieb mittlerweile Stand der Technik auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor Servolenkung elektrischer Antrieb mittlerweile Stand der Technik auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor Kraftstofftank Batterie je nach Dimensionierung größer und schwerer als Kraftstofftank, Thermomanagement erforderlich Kraftstoffpumpe entfällt Kraftstoffleitungen Hochvolt- und Niedervolt-Stromleitungen Energiespeicher Eine pauschale Abschätzung der Kosteneinsparungen durch den Wegfall von verbrennerspezifischen Komponenten ist nicht möglich, da diese abhängig sind von der konkreten Auslegung des Fahrzeugs und z.B. in Abhängigkeit von der gewählten Batteriegröße stark differieren können. Es existieren jedoch einige Schätzungen und Berechnungen, bezogen auf konkrete, bereits verfügbare Fahrzeuge. In einem Vergleich des Smart fortwo in Benzin- und Elektroausführung im Rahmen einer Fallstudie zur Wettbewerbsfähigkeit von Elektrofahrzeugen kommt Kloetzke auf eine Einsparung von 820 € für den Grundpreis des elektrischen Modells (KLOETZKE 2011). Zu ähnlichen Einsparungen bei Klein(st)wagen kommen auch andere Quellen: abzüglich der nötigen Ladesäule für ein BEV kommen Biere et al. auf eine Differenz von 730 € (BIERE et al. 2009), Baum errechnet lediglich ein Unterschied von 171 € (BAUM et al. 2011). Die Preise verfügbarer Elektrofahrzeuge lassen keinen direkten Schluss auf den Grundpreis zu, da die Anteile des Batteriesystems am Gesamtpreis unbekannt sind. In Tabelle 11 sind die Nettopreise einiger Elektrofahrzeuge dargestellt. Wird ein aktueller Systempreis von 600 €/kWh unterstellt74, liegt der Grundpreis des Smart ed bei 9.337 €. Ein konventionelles Benzinfahrzeug kostet 9.105 €, die Dieselvariante 10.163 €. Noch nicht berücksichtigt sind bei diesen Preisen Skaleneffekte, die durch größere Serienproduktion den Preis weiter verringern können. Tabelle 11: Übersicht Fahrzeugpreise (netto) von E-Fahrzeugen aus unterschiedlichen Fahrzeugklassen Fahrzeugklasse Hersteller Modell Batteriekapazität Kleinstwagen Mitsubishi i-MiEV 16 kWh 74 Preis Fahrzeug [€] Preis Batterie [€] 19.992,00 abgeleitet aus den vorhergehenden Angaben zur Entwicklung der Batteriepreise Quelle MITSUBISHI 2014 71 72 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Kleinstwagen Smart Fortwo 17,6 kWh electric drive (ed) Kleinwagen Renault Zoe 22 kWh Kompaktklasse Nissan Leaf 24 kWh Kompaktklasse Renault Fluence Z.E. 22 kWh Kompaktklasse VW e-Golf 24,2 kWh Kleintransporter Renault Kangoo Z.E. Maxi 22 kWh (Klein)transporter Ford Transit Electric 28 kWh 19.899,00 SMART 2013 15.890,00 54,62 / Monat 17.460,00 72,27 / Monat* 27.470,00 21.625,00 NISSAN 2013 81,50 / Monat* 29.372,00 21.200,00 RENAULT 2012 VW 2014 76,00 / Monat* 43.950,00 RENAULT 2013a RENAULT 2013b FORD 2011 * Bei einer Jahresfahrleistung von 15.000 km und Laufzeit von 36 Monaten Die im Rahmen dieser Untersuchung angenommenen Fahrzeugwerte können Tabelle 12 entnommen werden. Sie sind entstanden aus dem gerundeten Durchschnitt der aktuellen Preise75 (Stand 2012/13) der in der Tabelle angegebenen Vergleichsfahrzeuge. Dabei wurden für jede Klasse durchschnittliche Leistungen angenommen und die jeweils einfachste Ausstattungsvariante berücksichtigt. Die Kleintransporter wurden hinsichtlich ihres Ladevolumens in zwei Gruppen eingeteilt: in „klein“ mit einem Ladevolumen von 2-5 m³ und „mittel“ mit einem Ladevolumen von 5-9 m³. Da Benzinfahrzeuge in der zweiten Klasse nur noch selten und wenn dann überdurchschnittlich hoch motorisiert angeboten werden, wurden diese Werte hier unberücksichtigt gelassen. Eine Liste mit detaillierten Angaben zu den Referenzfahrzeugen findet sich im Anhang. Die Grundpreise für BEV sind angelehnt an die o.g. Quellen und berücksichtigen eine Kostenersparnis von 500 € gegenüber dem Benzinfahrzeug. Tabelle 12: Preise für konventionelle und einen elektrifizierte Fahrzeuge der betrachteten Klassen (ohne MWSt.) Grundpreis Benzin in € Grundpreis Diesel in € Grundpreis BEV in € Kleinstwagen (F1) Referenzfahrzeuge: VW Up!, Smart Fortwo, Renault Twingo, Fiat 500, Fiat Panda 8.700 10.800 8.200 Kleinwagen (F2) Referenzfahrzeuge: VW Polo, Opel Corsa, Ford Fiesta, Skoda Fabia, Seat Ibiza 11.800 13.900 11.300 Kompaktwagen (F3) Referenzfahrzeuge: VW Golf, Opel Astra, BMW 1er, Ford Focus, Skoda Octavia 17.700 19.000 17.200 Kleintransporter (klein. N1) Referenzfahrzeuge: VW Caddy, Citroen Berlingo, Fiat Doblo, Renault Kangoo 15.100 17.100 15.600 -- 25.700 22.800 Kleintransporter (mittel), auch „Transporter“ (N2) Referenz: VW Transporter, Mercedes-Benz Vito, Ford Transit, Opel Vivaro Restwert. Eine Untersuchung des Herausgebers der Schwacke-Liste EurotaxSchwacke ergab, dass ein drei Jahre altes E-Fahrzeug mit einem Anschaffungspreis von 30.000 € in 2015 nur noch 31 % seines Ursprungswertes besitzt, wohingegen ein gleichwertiges Benzinfahrzeug (20.000 €) einen Restwert von 43 % aufweist. Auch das Frauhofer ISI rechnet in einer Untersuchung zu Carsharing-Fahrzeugen bei einem Verkauf nach vier Jahren mit einem Restwert von 33 % des Originalpreises (DOLL et al. 2011). Eine Untersuchung des DLR in Zusammenarbeit dem Argonne National Laboratory kommt nach eigenem Berechnungsansatz auf Grundlage von Literaturdaten auf einen Restwert von 28 % des Kaufpreises nach 4 Jahren bei 10.000 km jährlicher Fahrleistung (PFROPFE et al. 2012). 75 entnommen aus den auf den jeweiligen Internetpräsenzen verfügbaren Preislisten 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Die Berechnung der Gebrauchtfahrzeugwerte der DAT ermittelt für die ersten zwei Jahre je nach Fahrzeug unterschiedliche Restwerte: Der Mitsubishi i-MiEV ist nach einem Jahr und 15.000 km noch 61 % seines Kaufpreises wert, nach zwei Jahren sinkt der Händler-Einkaufswert76 auf 54 %. Im Vergleich dazu ist der Kangoo Z.E. Maxi nach einem Jahr noch 51 % des Ursprungspreises wert, nach 2 Jahren 43 % (DAT 2013). Für einen TCO-Vergleich von BEV und konventionellen Fahrzeugen ermittelte EurotaxGlass’s die Restwerte des Mitsubishi i-MiEV und Citroen C-Zero sowie des VW Polo Trendline 1.2 (Ottomotor) als Referenzfahrzeug. Beide E-Fahrzeuge wurden nach drei Jahren und einer Fahrleistung von 10.000 km p.a. auf 40 % ihres Listenpreises geschätzt, der VW Polo auf 68 % (EUROTAX 2011). Bislang gibt es noch keine konkreten Angaben zum Wertverlust der Batterie, die maßgeblich durch die Lebensdauer, den Wert in einer Weiterverwendung oder den Recyclingwert bestimmt wird. Aufgrund dieser Unwägbarkeiten wird angenommen, dass der Wertverlust auf höherem Niveau liegt als der konventioneller Fahrzeuge. Im Berechnungsmodell werden die in Tabelle 13 dargestellten Annahmen zugrunde gelegt. Diese wurden abgeleitet aus der Gebrauchtwagenliste des ADAC77, einer detaillierten Zusammenstellung der Wertnotierung von Fahrzeugmodellen unter Berücksichtigung der Fahrleistung und des Alters. Angegeben wurden Händler-Verkaufspreise (ADAC 2011). Der Wertverlust der Batterie wird berücksichtigt, indem davon ausgegangen wird, dass die Batterie nach 10 Jahren Nutzungsdauer noch einen Wert von 30 % des Originalwertes besitzt z.B. für eine Weiterverwendung. Tabelle 13: Fahrzeugrestwerte (Angabe in % vom Neupreis) nach Fahrzeugalter (ADAC 2011, eigene Überlegungen) Fahrzeugmodell 1. Jahr 2. Jahr 3. Jahr 4. Jahr 5. Jahr 6. Jahr 7. Jahr 8. Jahr 9. Jahr 10. Jahr B-Kleinstwagen 63% 57% 48% 44% 40% 36% 33% 31% 29% 27% D-Kleinstwagen 54% 48% 45% 41% 37% 33% 30% 28% 26% 24% E-Kleinstwagen 51% 45% 41% 37% 34% 30% 26% 24% 23% 21% B-Kleinwagen 64% 57% 50% 44% 39% 35% 31% 28% 26% 24% D-Kleinwagen 58% 51% 47% 42% 37% 35% 32% 29% 26% 24% E-Kleinwagen 55% 48% 44% 39% 34% 32% 29% 26% 23% 21% B-Kompaktwagen 60% 54% 48% 43% 37% 33% 30% 28% 26% 24% D-Kompaktwagen 60% 53% 48% 42% 37% 36% 32% 29% 26% 24% E-Kompaktwagen 57% 50% 45% 39% 34% 33% 29% 26% 23% 21% B-Kleintransporter 59% 55% 49% 43% 38% 33% 31% 28% 26% 24% D-Kleintransporter 65% 57% 49% 42% 36% 32% 28% 25% 23% 21% E-Kleintransporter 56% 52% 46% 40% 35% 30% 28% 25% 23% 21% D-Kleintransp. (mittel) 65% 57% 49% 42% 36% 32% 28% 25% 23% 21% D-Kleintransp. (mittel) 56% 52% 46% 40% 35% 30% 28% 25% 23% 21% Betriebskosten. Die Betriebskosten sind variabel in Abhängigkeit der Fahrleistung. Sie werden bestimmt 76 Errechnet wird ein „Aktueller Händler-Einkaufswert incl. Mehrwertsteuer und Serienbereifung“ (DAT 2013). Der tatsächlich auf dem Markt erzielbare Preis kann höher liegen. 77 Die Daten wurden erhoben von der Deutschen Automobil Treuhand (DAT) und vom ADAC nach genauem Fahrzeugtyp und Fahrleistungsklassen tabellarisch zusammengestellt. 73 74 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb durch den Kraftstoff- bzw. Fahrstrompreis. Für die Prognosen der Strompreisentwicklung spielt die Laufzeitverlängerung der Atomkraftwerke eine wichtige Rolle. In den meisten Studien finden sich daher mehrere Szenarien, die einen Ausstieg zu unterschiedlichen Zeiten berücksichtigten. Für die im Rahmen dieser Untersuchung verwendeten Kraftstoff- und Strompreise wird auf eine eher moderate von prognos, EWI und GWS78 für die Bundesregierung erstellte Studie zurückgegriffen. Sie beinhaltet mehrere Szenarien, wobei die Prognose unter Berücksichtigung des Atomausstiegs Anwendung findet (EWI 2010b). Darüber hinaus finden die Prognosen der Deutschen Energie-Agentur Eingang in die verwendeten Umweltdaten (DENA 2011). Die darin angegebenen Werte der Stützjahre werden für die Berechnung interpoliert. Tabelle 14: Umweltdaten der TCO-Berechnung für unterschiedliche Szenarien in €2010 (netto, angelehnt an EWI 2010b und DENA 2011) Basisszenario 2010 2015 2020 2025 Dieselpreis €/l 1,20 1,33 1,50 1,65 Benzinpreis €/l 1,25 1,40 1,58 1,74 Strompreis €/kWh 0,21 0,23 0,24 0,25 Um den Verbrauch der einzelnen Fahrzeuge zu ermitteln, wurde analog zur Bestimmung der Verkaufspreise auf Referenzfahrzeuge zurückgegriffen. Für diese wurden reale Verbrauchswerte aus der Datenbank von spritmonitor.de ermittelt. Insgesamt sind dort ca. 406.000 Fahrzeuge (Stand 11/2013) registriert. Dies ergibt vor allem für Kleinst-, Klein- und Kompaktwagen sowie Kleintransporter eine große Vergleichsmenge für konkrete Motorisierungsvarianten der einzelnen Modelle (i.d.R. mehr als 100 Einträge). Lediglich bei den Transportern schränkt die Auswahl der Modelle die Datenbasis auf ca. 1030 Fahrzeuge pro Referenzfahrzeug ein. Die resultierenden Verbräuche in den einzelnen Klassen können Tabelle 15 entnommen werden. Aufgrund verschiedener Optimierungsmaßnahmen wird angenommen, dass sich der Verbrauch bis 2020 sowohl bei Diesel- als auch Benzinfahrzeugen um 10 % verringert. In einer Untersuchung der Universität Stuttgart wurden die verschiedenen Einsparpotentiale im Rahmen einer Elektromobilitätsstudie umfassend in einer Metastudie zusammengetragen und daraus einer Verbrauchsreduktion von 21 % bis 2030 abgeleitet (BLESL et al. 2009). Tabelle 15: Durchschnittlicher Verbrauch (Benzin/Diesel)in den betrachteten Fahrzeugklassen in 2013 Verbrauch Benzin in l/100 km Verbrauch Diesel in l/100 km Kleinstwagen Referenzfahrzeuge: VW Up!, Smart Fortwo, Renault Twingo, Fiat 500, Fiat Panda 5,9 4,8 Kleinwagen Referenzfahrzeuge: VW Polo, Opel Corsa, Ford Fiesta, Skoda Fabia, Seat Ibiza 6,8 5,1 Kompaktwagen Referenzfahrzeuge: VW Golf, Opel Astra, BMW 1er, Ford Focus, Skoda Octavia 7,5 5,8 Kleintransporter (klein) Referenzfahrzeuge: VW Caddy, Citroen Berlingo, Fiat Doblo, Renault Kangoo 8,5 6,6 78 Prognos AG, Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln (EWI), Gesellschaft für Wirtschaftliche Strukturforschung mbH (GWS) 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Kleintransporter (mittel), auch „Transporter“ Referenz: VW Transporter, Mercedes-Benz Vito, Ford Transit, Opel Vivaro -- 8,5 Unterhaltskosten. Die Unterhaltskosten setzen sich zusammen aus Wartungs- und Reparaturkosten sowie der Steuer. Batterieelektrische Fahrzeuge sind seit dem 01.01.2013 für die ersten zehn Betriebsjahre von der Steuer befreit, danach wird der Satz nach dem zulässigen Gesamtgewicht bemessen79. Die jährliche Steuerbelastung für die untersuchten Fahrzeugklassen zeigt Tabelle 16. Dabei ist zu berücksichtigten, dass es sich hier nur um Mittelwerte der einzelnen Klassen handelt; die zu entrichtende Fahrzeugsteuer ist abhängig vom Hubraum und den CO2-Emissionen. Tabelle 16: Steuern für konventionelle Fahrzeuge und BEV ab dem 11. Jahr Kleinstwagen Kleinwagen Kompaktklasse Kleintransporter Transporter Steuer (Otto) 40 € 75 € 125 € 170 € 440 € Steuer (Diesel) 80 € 135 € 185 € 220 € 520 € Steuer ab dem 11. Jahr (BEV) 30 € 45 € 55 € 60 € 105 € Bei den Wartungs- und Reparaturkosten wird davon ausgegangen, dass Elektrofahrzeuge durch den Wegfall des wartungsintensiveren Verbrennungsmotors80 etwas günstiger sind. Angenommen wird für alle konventionellen Fahrzeuge ein Wert von 0,028 €/km, für die BEV ein Wert von 0,023 €/km81. Real unterliegen diese Kosten Schwankungen abhängig vom Fahrzeugalter und der Fahrleistung. Vereinfachend werden die Kosten hier als konstant über die Fahrzeuglebensdauer angenommen, sie unterliegen allerdings wie die Anschaffungskosten einer Teuerung von 1,3 %. Weiterhin wird angenommen, dass die Fahrzeuge eine Haftpflichtversicherung besitzen. Tabelle 17 zeigt die angenommenen Kosten aus der Haftpflichtversicherung für die einzelnen Fahrzeugklassen, bei denen ein Rabatt von 20 % auf durchschnittliche Werte für Privatnutzer82 angenommen wird. Dieser kann z.B. durch Prämien, niedrigere Typenklasseneinstufung, andere Regionalklassen oder niedrigen Schadenfreiheitsrabatt erreicht werden. Tabelle 17: Übersicht der Kosten aus der Haftpflichtversicherung (Stand 2013) Fahrzeugklasse Hersteller Referenzmodell Haftpflichtversicherung* [€] Kleinstwagen Benzin Citroen C1 499 (TK 15) Diesel Citroen C1 538 (TK 16) BEV Mitsubishi i-MiEV 499 (TK 15) Benzin Opel Corsa 499 (TK 15) Diesel Opel Corsa 538 (TK 16) BEV Renault Zoe 499 (TK 15) Kleinwagen 79 siehe Kraftfahrzeugsteuergesetz KraftStG § 3d 80 Wegfall von Ölwechsel, Wechsel von Öl- und Luftfilter, Wechsel der Zündkerzen bei Benzinfahrzeugen 81 nach (BAUM et al. 2011) 82 ermittelt durch Auswertung der Werte unterschiedlicher Fahrzeuge in den einzelnen Klassen auf Versicherungsvergleichsportalen (online) 75 76 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Kompaktklasse Kleintransporter Transporter Benzin Ford Focus 538 (TK 16) Diesel Ford Focus 566 (TK 17) BEV Nissan Leaf 566 (TK 17) Benzin Renault Kangoo Maxi Rapid 566 (TK 17) Diesel Renault Kangoo Maxi Rapid 614 (TK 18) BEV Renault Kangoo Z.E. Maxi 614 (TK 18) Benzin Mercedes Benz Vito 701 (TK 20) Diesel Mercedes Benz Vito CDI 730 (TK 21) BEV Mercedes Benz Vito E-Cell 730 (TK 21)** * Werte in den Klammern geben die Typenklasse an. ** Annahme, da aktuell nur Vermietungen inkl. Haftpflicht angeboten werden. Die Eingabewerte in das Modell sind neben der Auswahl der zu vergleichenden Fahrzeuge die Nutzungsdauer, die Jahresfahrleistung, die Batteriegröße (und damit indirekt die Reichweite) und der Investitionszeitpunkt. Für die Betriebskosten ist eine Prognose bis 2030 hinterlegt, für die Fahrzeugkosten bis 2020. Dabei ist zu berücksichtigen, dass spätere Anschaffungszeitpunkte einer größeren Fehlerwahrscheinlichkeit unterliegen, da sie auf weiter in der Zukunft liegenden Vorhersagewerten beruhen. Haltedauer. Während teure Fahrzeuge wie Transporter mit Walk-in-Zugang (z.B. Postfahrzeuge) häufig länger als zehn Jahre im Einsatz sind, werden andere Fahrzeuge häufiger gewechselt: Nach einer europaweiten Umfrage (TNS und ARVAL 2010) beträgt die durchschnittliche Haltedauer gewerblicher Pkw ca. 5 Jahre, leichte Nutzfahrzeuge werden nach 6 Jahren ersetzt. Eine Untersuchung von 211 kommunalen Fuhrparks ergab, dass die Nutzungsdauer der Fahrzeuge von ihrer Spezialisierung abhängt. Teleskoparbeitsbühnen, Traktoren oder Straßenreinigungsfahrzeuge werden bis zu 15 Jahren eingesetzt (NEUHAUS P. und SCHMITZ E. 2007). Fahrzeuge, die besonders viel fahren, sind einem größeren Unfall- und damit Ausfallrisiko ausgesetzt. Das Risiko, dass ein Fahrzeug aus diesem Grund früher als geplant ausfällt, trägt der Käufer. Sofern die Batterie nicht weiterverwendet werden kann, ist ein Ausgleich des hohen Anschaffungspreises mit geringeren Betriebskosten nicht mehr möglich. Jahresfahrleistung. Die Jahresfahrleistung gewerblicher Fahrzeuge variiert in gleichem Maße wie die untersuchte Unternehmensvielfalt. Für eine erste Abschätzung sollen durchschnittliche Werte angesetzt werden, die später durch individuelle ersetzt werden können. Aus einer Auswertung der Studie Mobilität in Deutschland ging hervor, dass gewerblich genutzte Kleinstwagen eine durchschnittliche Jahresfahrleistung von 13.690 km haben, Fahrzeuge der Kompaktklasse fahren ca. 24.260 km (in KLOETZKE 2011). Eine Auswertung der KiD-Tabellen, in der die Jahresfahrleistungen nach Wirtschaftszweigen aufgeschlüsselt sind, bestätigt die große Inhomogenität der verschiedenen Fahrzeuge. Bei der Untersuchung von Pkw und Lkw < 3,5t variieren die Werte von ca. 13.500 km/Jahr in der öffentlichen Verwaltung bis zu ca. 31.000 km/Jahr im Bereich Verkehr und Nachrichtenübermittlung (RUHMANN 2010). Auch eine umfassende Studie des ika (Institut für Kraftfahrzeuge Aachen) zu CO2-Reduktionspotenzialen für Pkw bis 2020 kommt zu ähnlichen Ergebnissen. Eine Auswertung von statistischen Daten für die Prognose der Fahrzeuglaufleistungen in der EU in 2020 ergab für Dieselfahrzeuge im gewerblichen Bereich eine Spanne von ca. 25.000 km/Jahr bis 30.000 km/Jahr, wohingegen Benzinfahrzeuge nur rund 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials 20.000 km nahezu klassenübergreifend zurücklegen (IKA 2012). Die Verteilung der Laufleistungen auf die einzelnen Segmente zeigt Abbildung 38. Abbildung 38: Durchschnittliche Fahrzeuglaufleistungen nach Fahrzeugklassen83 in der EU (IKA 2012) Ladeinfrastruktur. Im Modell kann zwischen einer Wallbox (350 €), einer Ladesäule (1500 €) oder keiner Ladeinfrastruktur gewählt werden (siehe Abschnitt 2.3). Kreditkosten. Die Zinsen für den Kredit sind frei wählbar. 4.2.4. Sensitivitätsanalysen Um den Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen zu quantifizieren, wurden mit dem Modell Beispielrechnungen für unterschiedliche Szenarien gerechnet, die nachfolgend näher erläutert werden sollen. Dabei handelt es sich nicht nur um die definierte (z.B. prozentuale) Variation der einflussnehmenden Größen sondern um qualitative Annahmen zu verschiedenen Szenarien. Um die Vergleichbarkeit der einzelnen Untersuchungen zu gewährleisten, wurde immer mit den gleichen Fahrzeugen gerechnet, deren Auslegung, d.h. Nutzungsdauer und jährliche Fahrleistung sich an durchschnittlichen Werten orientiert. Untersucht wurden die folgenden drei Fahrzeugklassen: 1. Benzin-Kleinstwagen (im Vgl. zum E-Kleinstwagen, TCO-Lücke84 im Standardszenario: 6.897 €, Nutzungsdauer: 6 Jahre, kreditfinanziert, Kauf 2012, 12.000 km Jahresfahrleistung, 110 km Reichweite, 1 kW Nebenverbrauch) 2. Diesel-Kompaktwagen (im Vgl. zum E-Kompaktwagen, TCO-Lücke im Standardszenario: 16.476 €, Nutzungsdauer: 6 Jahre, kreditfinanziert, Kauf 2012, 15.000 km Jahresfahrleistung, 150 km Reichweite, 3 kW Nebenverbrauch) 3. Diesel-Transporter (im Vgl. zum E-Transporter, TCO-Lücke im Standardszenario: 2.953 €, Nutzungsdauer: 8 Jahre, kreditfinanziert, Kauf 2012, 20.000 km Jahresfahrleistung, 90 km 83 SEG-1: Kleinst- und Kleinwagen; SEG-2: Kompaktklasse, Mittelklasse, Vans, Geländewagen; SEG-3: Obere Mittelklasse, Oberklasse, Sportwagen 84 wie in den vorangegangenen Abschnitten dargestellt als zusätzliche Mehrkosten für die Anschaffung eines EFahrzeugs 77 78 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Reichweite, 3 kW Nebenverbrauch) Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt absolut, da eine prozentuale Darstellung in den Beispielfällen zu einer Verzerrung aufgrund unterschiedlicher Ausgangsbilanzen führt85. In den grafischen Darstellungen sind die Mehrkosten dargestellt, die bei der Variation einzelner Parameter für die drei Beispielfahrzeuge für die Anschaffung eines BEV zusätzlich zu den im Basisszenario anfallenden Mehrkosten zu leisten wären. Negative Summen verringern somit die Differenz zwischen konventionellem Fahrzeug und BEV. Erreicht ein Fahrzeug im Rahmen der Variation Kostengleichheit beider Alternativen wird darauf im Text gesondert hingewiesen. Nachfolgend werden die unterschiedlichen Einflussparameter und deren Variation näher beschrieben. Im Anschluss daran werden die Ergebnisse in einer Gesamtübersicht dargestellt. Eine Kombination der Sensitivitäten wurde nicht näher untersucht. Einfluss steigender Kraftstoffpreise. Im Modell wurde ein moderater Anstieg der Kraftstoffpreise angenommen. Wie bereits in den zusammengestellten, statistischen TCO-Berechnungen gezeigt wurde (vgl. Abschnitt 4.2.1), haben die Kraftstoffpreise einen relevanten Einfluss auf die sich ergebende TCOLücke. Untersucht wird daher, wie sich ein doppelt so hoher Anstieg der Benzin- und Dieselpreise auf die Berechnung auswirkt. Die verwendeten Preise sind in Tabelle 18 dargestellt. Tabelle 18: Kraftstoffpreise für das Szenario „Hoher Kraftstoffpreis“, doppelter Anstieg ausgehend vom Basisszenario in €2010 (netto, Basis angelehnt an EWI 2010b und DENA 2011) Szenario „Hoher Kraftstoffpreis“ 2010 2015 2020 2025 Dieselpreis €/l 1,20 1,46 1,80 2,10 Benzinpreis €/l 1,25 1,55 1,91 2,23 Es ist zu erwarten, dass sich vor allem bei Fahrzeugen mit hohem Verbrauch eine Erhöhung der Kraftstoffpreise zu einer deutlichen Verringerung der TCO-Lücke führt. Abbildung 39 zeigt, dass sich im Falle einer Erhöhung um 50 % (gestrichelte Linie) die TCO-Lücke um ca. 1.500 € bei dem Kleinst- und Kompaktwagen sowie um ca. 6.500 € beim Transporter verringert. Bei dem hier dargestellten Transporter wird anstelle einer Differenz von 2.953 € (Basisauslegung) bei einer Erhöhung des Dieselpreises von 21 % Kostenparität erreicht. 85 Vor allem bei kleinen TCO-Lücken im Standardszenario führt die prozentuale Darstellung schnell zu großen Veränderungen, wohingegen quantitativ gleiche Änderungen bei einer großen TCO-Lücke nur geringe prozentuale Veränderungen zur Folge haben. 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Abbildung 39: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Bezug auf das Standardszenario bei Veränderung des Kraftstoffpreises bis 2020 Umlage der Energiesteuer auf den Strompreis. Seit 2006 regelt das Energiesteuergesetz die Steuern für alle Energiearten fossiler Herkunft, zu denen auch die Kraftstoffe Benzin und Diesel gehören. Derzeit müssen pro Liter Benzin 65,45 Cent entrichtet werden, für jeden Liter Diesel 47,04 Cent (§2 EnergieStG). Strom wird ebenfalls besteuert: Zum 1.04.1999 wurde dazu die Stromsteuer eingeführt, die eine Abgabe von 2,05 Cent/kWh festsetzt (§3 StromStG). Im Jahr 2012 beliefen sich die Steuereinnahmen aus der Energiesteuer auf 39,3 Milliarden Euro, aus der Stromsteuer auf 7,0 Milliarden Euro (DESTATIS 2013a). Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Einnahmen aus der Energiesteuer nur zum Teil aus dem Transportsektor kommen, da auch andere fossile Energieträger wie Erdgas oder Heizöl darin berücksichtigt werden. Ein Umstieg relevanter Größenordnung auf E-Fahrzeuge erzeugt aus dieser Perspektive eine Verringerung der Steuereinnahmen, deren Ausgleich nachfolgend betrachtet werden soll. Ausgehend von der Zielstellung der Bundesregierung, dass bis 2020 eine Million E-Fahrzeuge genutzt werden, zeigt nachfolgende Tabelle 19 die damit einhergehenden Steuereinbußen. Die Verbrauchswerte entsprechen denen, die in der vorgestellten TCO-Rechnung für 2020 eingesetzt wurden. Tabelle 19: Steuereinnahmen aus Energie- und Stromsteuer (in 2020, Jahresfahrleistung 15.000 km, Fahrzeuge der Kompaktklasse) Anzahl d. Fahrzeuge Antrieb Verbrauch Verbrauch p.a. Steuer pro Fahrzeug p.a. Steuer gesamt Benzin 8 l/100km 1200 l 785,00 € - 549,7 Mio. € - 300.000 Diesel 6 l/100km 900 l 423,40 € - 127,0 Mio. € 1.000.000 Elektrisch 20 kWh/100km 3000 kWh 61,50 € 61,5 Mio. € 86 - 700.000 - 615,2 Mio. € Daraus ergibt sich, dass eine kWh statt mit 2,05 Cent mit 20,5 Cent besteuert werden müsste, um in diesem konkreten Szenario zu ähnlichen Steuereinnahmen zu kommen. Wird angenommen, dass nur Benzinfahrzeuge ersetzt werden, ergibt sich eine Steuer von 24,1 Cent, bei Dieselfahrzeugen liegt der Wert aufgrund der geringeren Besteuerung bei 12,0 Cent. Exemplarisch werden für die 86 entspricht näherungsweise der Verteilung von Benzin (70,9 %)- und Dieselfahrzeugen (27,7 %) im Bestand im Jahr 2012 (DESTATIS 2013b) 79 80 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Sensitivitätsanalyse eine „moderate Besteuerung“ von 10 Cent/kWh und eine „volle Besteuerung“ von 20,5 Cent/kWh angenommen. Die Ergebnisse zeigt Abbildung 40. Abbildung 40: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Bezug auf das Standardszenario bei Veränderung (Besteuerung) des Strompreises bis 2020 Eine Besteuerung des Stroms hat analog zu den Veränderungen der Kraftstoffpreise den höchsten Einfluss auf Fahrzeuge mit hohem Verbrauch und großen Fahrleistungen. Eine „volle Besteuerung“ führt bei dem hier zugrunde gelegten Transporter zu einer Vervierfachung der TCO-Lücke, beim Kleinstwagen nur zu einem Anstieg der Differenz von 25 % zugunsten der konventionellen Fahrzeuge. Sinkender Fahrzeugrestwert durch die Batterieabnutzung. Wie in Abschnitt 4.2.3 bereits dargelegt, ist die Ermittlung des Restwerts für Elektrofahrzeuge schwierig, da unklar ist, ob und wie die Batterie nach einigen Jahren im Betrieb weiter genutzt werden kann und wie sicher die Prognose des weiteren Betriebsverlaufs ist. Im Standardszenario wird davon ausgegangen, dass keine weiteren Investitionen für eine Batterie notwendig sind und damit implizit unterstellt, dass die möglicherweise verringerte Reichweite in Kauf genommen wird. Im Folgenden soll untersucht werden, welche Auswirkungen es hat, wenn die Batterie im Fahrzeug nicht mehr verwendet wird. Szenario 1: Die Batterie ist für eine Zweitnutzung nicht mehr verwendbar. Das Fahrzeug hat noch den prozentualen Restwert des Fahrzeugs ohne Batterie. Davon abgezogen wird der erwartete Investionsaufwand für eine neue Batterie, den der Käufer leisten muss. Dabei wird die erwartete Kostendegression des Batteriepreises bis zum Zeitpunkt des Verkaufs berücksichtigt. Szenario 2: Die Batterie ist für eine Zweitnutzung im Fahrzeug nicht mehr verwendbar, kann aber in einer Sekundäranwendung noch eingesetzt werden. Hierfür wird der im Standardszenario unterstellte Restwert des Fahrzeugs (inkl. Batterierestwert) angenommen abzüglich der Kosten, die für eine neue Batterie anfallen. Für beide Szenarien wurde der Restwert auf null gesetzt, wenn der Preis einer neuen Batterie den Restwert übersteigt (Kappung). Abbildung 41 zeigt die Ergebnisse für die drei Beispielfahrzeuge in den zwei Szenarien. 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials Abbildung 41: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Restwert von Fahrzeug und Batterie in zwei Szenarien In Szenario 1 mussten in allen Fällen die Restwerte auf null gesetzt werden, da der Fahrzeugrestwert unter den Kosten für eine neue Batterie lag. Die Abbildung zeigt daher zusätzlich den theoretischen Wert ohne Kappung zur Verdeutlichung der den Fahrzeugrestwert übersteigenden Batteriekosten. Eine Gegenrechnung wie alt das jeweilige Fahrzeug sein dürfte, um einen den Batteriewert übersteigenden Restwert zu haben ergab, dass sowohl der Kleinstwagen als auch die Kompaktklasse nach weniger als zwei Jahren verkauft werden müssten, der Transporter nach vier. Da zu diesem Zeitpunkt noch mit einer intakten und im Fahrzeug verwendbaren Batterie gerechnet werden kann, liegt der Schluss nahe, dass Fahrzeuge, deren Batterie weder weiter im Fahrzeug noch in anderen Anwendungen eingesetzt werden kann, keinen Restwert mehr besitzen. In Szenario 2 wird im Vergleich der unterschiedlichen Fahrzeugtypen deutlich, dass die Größe der Batterie auch zu einem zukünftigen Zeitpunkt (hier: 2018 bzw. 202087), d.h. zu einem Zeitpunkt mit deutlich niedrigeren Batteriepreisen, noch einen erkennbaren Einfluss auf die Kostenbilanz hat. Beim Kleinstwagen muss allein für die Batterie mit einer Differenz von ca. 1.200 € gerechnet werden, bei der Kompaktklasse mit dem Doppelten. Deutliche Verringerung des Verbrauchs konventioneller Fahrzeuge. Vor dem Hintergrund der diskutierten Verringerung des Flottenverbrauchs kann in den kommenden Jahren bei den konventionellen Antrieben mit einer deutlichen Verbrauchsverringerung gerechnet werden. Diese ist das Resultat der weiteren Wirkungsgradoptimierung der Verbrennungskraftmaschine (VKM), v.a. bei Ottomotoren durch verbesserte Einspritzung und Downsizing. Letzteres trägt gleichzeitig zur Reduzierung der Fahrzeugmasse bei, die sich durch neue Leichtbaukonzepte verringern wird. Weiterhin sinkt der Verbrauch durch die Verringerung des Rollwiderstandes. Eine Auswertung der Angaben von Reifenherstellern führt zu einem theoretischen Verringerungspotenzial des Rollwiderstands von ca. 20% bis 2030. Im Standardmodell wurde im gleichen Zeitraum mit einer Gesamtreduktion des Verbrauchs von 10 % gerechnet (siehe Abschnitt 4.2.3). Insgesamt wird bei optimaler, positiver Entwicklung mit einer Verringerung von 2010 bis 2020 um 20 % für Benziner, für Dieselfahrzeuge im gleichen Zeitraum um 18 % gerechnet (NET-ELAN 2012). Um den Einfluss der Verbrauchsverringerung darzustellen, werden die Änderungen in Bezug zu gleichbleibendem Verbrauch bis 2020 dargestellt. Die Änderung um 10 % entspricht dabei den Angaben im Standardszenario, eine Verbesserung um weitere 10 % der prognostizierten optimalen Veränderung. Abbildung 42 zeigt die Ergebnisse der Berechnung. 87 ergibt sich aus den Haltedauern von 6 bzw. 8 Jahren 81 82 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 42: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Bezug auf das Standardszenario bei Verringerung des Verbrauchs konventioneller Fahrzeuge bis 2020 Die Berechnungen zeigen, dass die Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades im Vergleich zu den anderen betrachteten Parametern hinsichtlich der ökonomischen Bilanz nur eine untergeordnete Rolle spielt. Vor allem bei den beiden betrachteten Pkw (Kleinst- und Kompaktwagen) bedeutet eine optimale Entwicklung lediglich Einsparungen von unter 1000 € bezogen auf die Fahrzeuglebensdauer gegenüber dem Basisszenario. Der Transporter profitiert aufgrund seines hohen Grundverbrauchs stärker von den Optimierungen, aber auch hier liegen die Einsparungen deutlich unter denen der anderen Parametervariationen. Stärkere Kostendegression der Batteriepreise. Der Vergleich anderer TCO-Berechnungen auf Grundlage statistischer Daten (siehe auch Abschnitt 4.2.1) hat gezeigt, dass die Entwicklung der Batteriepreise in den kommenden Jahren eine wichtige Schlüsselgröße für die Gesamtkostenbilanz darstellt. Abbildung 43 zeigt den Einfluss der Preisentwicklung auf die TCO-Lücke der Referenzfahrzeuge. Variiert wird hierbei der Zielwert in 2020, wobei die Zwischenschritte entsprechend dem im Standardfall angenommenen Degressionsverlauf angepasst werden. Abbildung 43: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Bezug auf das Standardszenario bei stärkerer Abnahme der Batteriepreise bis 2020 Es wird deutlich, dass vor allem die Fahrzeuge mit großer Batterie von einer günstigen Preisentwicklung 4. Methode zur Bewertung des Elektrifizierungspotentials der Batteriepreise profitieren. Können die Preise um 45 % verringert werden, dann sind die Gesamtkosten für den Diesel-Transporter und die elektrische Variante gleich hoch. 4.3. Fehlerabschätzung Das entwickelte TCO-Modell beruht auf einer Reihe von Messdaten und Annahmen, die fehlerbehaftet sein können. Im vorliegenden Fall sind vor allem Fehler zu berücksichtigen die auf den folgenden Faktoren basieren: Messung: Fehler während der Messung Fallbeispiele: endliche Stichprobe und Aufzeichnungsdauer Modellunsicherheiten: o Unsicherheiten in den Rahmenbedingungen o Systematische Unsicherheiten Die Unsicherheiten in Bezug auf die Messung beziehen sich auf den Einsatz des Datenloggers, der die Fahrdaten mit 1 Hz aufgezeichnet hat. In einigen Fällen kam es zu Ausfällen des GPS-Signals und auch der Beschleunigungsmessung. Hierbei wurde zwischen den beiden vorhandenen Messpunkten interpoliert. Da es sich bei den Ausfällen nur um kurze Aussetzer von wenigen Sekunden handelt, kann davon ausgegangen werden, dass Ungenauigkeiten aufgrund der Interpolation sehr gering sind. Weiterhin möglich sind Fehler, die während der Messung aufgetreten sind. Die Sichtung aller nicht plausiblen Ergebnisse nach Durchführung der automatisierten Untersuchung ergab, dass in wenigen Fällen Fahrten verzeichnet wurden, deren Charakteristik auf ein fehlerhaftes „Aufwachen“ des Beschleunigungssensors zurückzuführen ist. Dies kann sowohl methodisch bedingt sein (z.B. der Logger wurde im eingeschalteten Zustand zu Fuß in einer Tasche transportiert) oder seine Ursache in der Sensibilität der Messtechnik haben (z.B. „Aufwachen“ bei Vorbeifahrt eines Lkw auf einer Brücke). Nach einer Plausibilitätsprüfung und Sichtung dieser Fälle wurden diese manuell aus dem Datensatz entfernt. In Hinblick auf die Fallbeispiele sind als mögliche Ungenauigkeiten vor allem die endliche und z.T. kleine Stichprobe sowie die begrenzte Aufzeichnungsdauer zu nennen. Um diesen Fehler möglichst klein zu halten wurden die Datenlogger nach Rücksprache mit den Unternehmen nur im normalen Betrieb eingesetzt. Besondere Umstände wie Taxi- und Lieferbetrieb zur Weihnachtszeit wurden durch die gewählten Zeiträume vermieden. Weiterhin verblieben die Datenlogger immer für mindestens fünf Tage, in den meisten Fällen auch länger, in einem Fahrzeug. Eine weitere Unsicherheit liegt in der Entwicklung der in das Modell einfließenden Randbedingungen wie die Entwicklung der Batterie- und Kraftstoffpreise oder die Restwertentwicklung. Die Vorhersage dieser Werte war nicht Teil der vorliegenden Arbeit, jedoch wurde der Einfluss unterschiedlicher Entwicklungspfade durch Sensitivitätsanalysen transparent dargestellt (siehe auch Abschnitt 4.2.4). Aufpreisbereitschaft und Kundenakzeptanz in Hinblick auf den Einsatz von BEV konnten im Rahmen der Untersuchung nicht quantifiziert werden, werden jedoch an entsprechender Stelle diskutiert. Hinsichtlich systematischer Modellfehler ist die Annahme einer rein auf wirtschaftlichen Ergebnissen basierenden Kaufentscheidung zu nennen. Im Modell wird angenommen, dass sich ein Unternehmen für ein neues Fahrzeug allein aufgrund der TCO entscheidet. Diese Entscheidung kann auch weitere Faktoren 83 84 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb enthalten, deren Komplexität jedoch in einem solchen Modell nicht abgebildet werden kann (z.B. dass bereits Fahrzeuge eines bestimmten Herstellers im Fuhrpark vorhanden sind und so Umgang, Wartung etc. vereinfacht werden, eigene Unsicherheiten über die gewünschte Haltedauer etc.). Diese Unsicherheit kann daher nicht quantifiziert werden, wird aber in den Einzelergebnissen diskutiert. 5. Ergebnisse Die erstellten Modelle finden nachfolgend Anwendung auf unterschiedliche Fahrzeugflotten, um für definierte Fahrzeuge eine Aussage über deren ökonomische Gesamtbilanz und die grundsätzliche Einsatzmöglichkeit im Betriebsablauf zu treffen. Weiterhin sollen individuelle Einzelfragen hinsichtlich der erforderlichen Batteriegröße, dem Einfluss unterschiedlicher Ladestrategien und -leistungen, etc. beantwortet werden. 5.1. TCO in Abhängigkeit von Reichweite, Haltedauer und Jahresfahrleistung Mit dem Modell ist es möglich zu bestimmen, welche Kostendifferenz sich am Ende der Haltedauer eines BEV im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug einstellt (Investitionszeitpunkt 2012). Dabei werden drei variable Parameter untersucht, für die bei der Variation einer anderen Größe jeweils Standardwerte eingesetzt werden: 1. Reichweite 2. Haltedauer 3. Jahresfahrleistung | Standard: 110 km | Standard: 6 Jahre | Standard: 15.000 km Die Werte entsprechen nicht immer den durchschnittlichen Fahrleistungen der Klassen, werden aber aus Gründen der besseren Vergleichbarkeit nicht variiert. Der Einfluss unterschiedlicher Fahrleistungen wurde bereits im Rahmen der Sensitivitätsanalysen (siehe Abschnitt 4.2.4) betrachtet. Variation der Reichweite. Die Batteriekapazität ergibt sich aus der in Abschnitt 4.1.1 erläuterten Berechnung entsprechend der angenommenen Reichweite. Es wurde ein Nebenverbrauch von 1 kW unterstellt. Abbildung 44 zeigt die Mehrkosten für ein BEV im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug in Abhängigkeit von der Reichweite, auf die das Fahrzeug ausgelegt wird. Abbildung 44: Mehrkosten für ein BEV im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug in Abhängigkeit von der Auslegungsreichweite Es wird deutlich, dass die vom Hersteller bestimmte Reichweite des BEV maßgeblichen Einfluss auf die Mehrkosten hat, die bei der Anschaffung eines E-Fahrzeugs anfallen. Die hier dargestellten Fahrzeuge erreichen bei Reichweiten zwischen 60 und 90 km die Gewinnschwelle, was deutlich niedriger liegt als die von den Herstellern derzeit angestrebten Reichweiten. In der Auswertung wird auch deutlich, dass vor allem die größeren Fahrzeuge von einer geringeren Reichweite profitieren, da die aufgrund der höheren 86 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Fahrwiderstände größere Batterie dann kleiner dimensioniert werden kann und höhere Kosten eingespart werden. So wäre z.B. ein Diesel-Transporter mit einer Reichweite von 60 km über die Haltedauer um ca. 5.000 € teurer als ein BEV-Transporter. Kleinst-, Klein- und Kompaktwagen erreichen hingegen bei gleicher Reichweite gerade Kostengleichheit. Dabei muss berücksichtigt werden, dass es sich hierbei um die Reichweite bei einer Auslegung mit 1 kW Nebenverbrauch handelt. Ein höherer Nebenverbrauch und auch die Alterung der Batterie können, wie bereits in Abschnitt 2.1 diskutiert, die tatsächliche Reichweite deutlich verringern. Variation der Haltedauer. Im Vergleich zur Reichweite, in denen Szenarien mit einem Kostenvorteil oder -gleichstand möglich sind, erreicht das vorgegebene Fahrzeug bei der Verlängerung der Haltedauer nur in der Transporterausführung die Gewinnschwelle (siehe Abbildung 45). Abbildung 45: Mehrkosten für ein BEV im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug in Abhängigkeit von der Haltedauer Grundsätzlich verringern sich die zusätzlichen Kosten mit längerer Nutzungsdauer aufgrund der geringeren Betriebskosten, die dann zunehmend die hohen Anschaffungskosten relativieren. Fahrzeuge mit hohem Verbrauch profitieren davon besonders. Zusätzlich besteht eine deutliche Abhängigkeit vom Restwert der Fahrzeuge. Da dieser nicht immer linear verläuft, ergeben sich in der Darstellung „Knicke“ im Verlauf der Mehrkosten. Variation der Jahresfahrleistung. Ähnlich wie bei der Haltedauer profitieren BEV auch von höheren Jahresfahrleistungen, da hier ebenfalls die Differenz in den Betriebskosten hohen Einfluss auf die Gesamtbilanz hat. Abbildung 46 zeigt, dass vor allem Kleinst-, Klein- und Kompaktwagen hohe tägliche Fahrleistungen erbringen müssen, um kostengleich mit den konventionellen Vergleichsfahrzeugen zu sein. Der Kleinstwagen müsste über das gesamte Jahr an fünf Werktagen in der Woche ca. 100 km täglich fahren, der Kompaktwagen fast 110 km. Das entspricht einer vollen Ausschöpfung der möglichen Reichweite, die unter optimalen Bedingungen theoretisch erbracht werden könnte. In der Praxis wird diese Auslastung deutlich niedriger liegen, zumal widrige Randbedingungen (niedrige Temperaturen, ungünstige Topographie etc.) die Reichweite deutlich verringern können. Dem kann durch untertägiges Nachladen entgegengewirkt werden, wenn dies im Betriebsablauf zuverlässig möglich ist. 5. Ergebnisse Abbildung 46: Mehrkosten für ein BEV im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug in Abhängigkeit von der Jahresfahrleistung Insgesamt wird deutlich, dass keines der Fahrzeuge zum aktuellen Zeitpunkt eine wirtschaftlich attraktive Lösung darstellt. Lediglich eine sehr gute Ausschöpfung der Reichweite und lange Haltedauern ab 8 Jahren führen zu einzelnen, positiven Resultaten. Die Ergebnisse decken sich mit denen, die in Abschnitt 4.2.1 bereits dargelegt wurden. Abgesehen von den Unwägbarkeiten der Prognosewerte, die die Berechnung beeinflussen, legen die ermittelten Differenzen jedoch nicht in jedem Fall den Ausschluss eines BEV nahe. Hinzu kommt, dass die zahlreichen nicht-monetären Effekte wie eine bessere Außendarstellung oder zusätzlicher Kundengewinn noch nicht berücksichtigt sind. Ob eine individuelle, an den Fahreinsatz angepasste Fahrzeugauslegung zu attraktiveren Bilanzen führt, wird im Folgenden anhand von drei Fallbeispielen untersucht. Dabei werden in Einzelanalysen in unterschiedlichen Fuhrparks eingesetzte Fahrzeuge entsprechend ihrer Nutzung konfiguriert. Es wird angenommen, dass sich hierdurch bessere Ergebnisse darstellen lassen, die jedoch eine Modularisierung der Fahrzeuge voraussetzt. Das bedeutet, dass bei der Auslegung der Fahrzeuge ähnlich wie bei unterschiedlichen Motorisierungen konventioneller Fahrzeuge auf der gleichen Plattform unterschiedliche Varianten hinsichtlich der Batteriegrößen und Elektromotoren zur Verfügung stehen müssten. Die Ergebnisse legen nahe, vor allem im Bereich der geringeren Reichweiten über Zusatzangebote nachzudenken, die durch den resultierenden Preisvorteil an Attraktivität gewinnen. Vor allem Transporter und Kleintransporter kommen hierfür in Frage, zumal die geringere Reichweite mit höherer Wahrscheinlichkeit auch in Sekundärnutzungen akzeptabel ist und der Restwert des Fahrzeugs dadurch nicht so stark beeinflusst wird wie für Pkw zu erwarten wäre. 5.2. Fallbeispiele Das erstellte Modell kommt in drei Beispielen zur Anwendung, die aufgrund ihrer Nutzungsmuster und der Bereitschaft der involvierten Unternehmen zur Teilnahme an dieser Untersuchung ausgewählt wurden. Der Fokus lag dabei auf Unternehmen, die Transporter oder Kleintransporter in ihrem Fuhrpark einsetzen, da die ersten Untersuchungsergebnisse für diese die grundsätzliche Möglichkeit zum Erreichen der Wirtschaftlichkeitsschwelle ausgewiesen haben. Es handelt sich dabei um drei Unternehmen, die im Großraum Berlin tätig sind und deren Fahrprofile jeweils mehrere Wochen durch einen Datenlogger 87 88 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb aufgezeichnet wurden. 5.2.1. Paketdienst Stellvertretend für die Branche der Kurier-, Express- und Paketdienste (KEP) wurde ein Unternehmen untersucht, welches für einen großen Paketdienstleister die Zustellung in einem Berliner Bezirk übernimmt. Dabei werden die Pakete vom und zum Depot außerhalb Berlins transportiert und anschließend verteilt bzw. eingesammelt. Untersucht wurden über einen Zeitraum von zwei Wochen zwei verschiedene Fahrzeugmodelle. Zum einen zwei Transporter (hier: Mercedes Benz Sprinter, zukünftig „KEP1“), zum anderen fünf Kleintransporter (hier: VW Caddy, zukünftig „KEP2“). Die Merkmale der betrachteten Fahrzeugflotte sind in Tabelle 20 zusammengefasst. Die Untersuchung wurde getrennt für beide Nutzungstypen (KEP1 und KEP2) durchgeführt. Beide zeigten regelmäßige Routen, ähnliche Fahrten unabhängig vom Wochentag und regelmäßige Fahr- und Standzeiten. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 21. Tabelle 20: Merkmale der untersuchten Fahrzeugflotte Untersuchungszeitraum 01.03. bis 15.03.2010 | 7 Fahrzeuge Flottengröße 7 Fahrzeuge: 2 Transporter (MB Sprinter), 5 Vans (VW Caddy) Aktionsradius Berlin und Umland planbare Routen Ja Parkmöglichkeiten Keine feste, da Fahrzeuge auch privat genutzt werden besondere Unternehmensinteressen Fahren in der Umweltzone möglich, umweltfreundliches/innovatives Image, Privatnutzung der Fahrzeuge* * Die Erlaubnis zur Privatnutzung ist Teil der Entlohnungsstrategie des Unternehmens. Tabelle 21: Fahrleistungen und Standzeiten für die Nutzungstypen KEP 1 und KEP 2 KEP 1 KEP 2 tägliche Fahrleistung (Ø) 74,5 km 68,3 km Anzahl der täglichen Einzelstrecken (Ø) 43 35 Länge der täglichen Einzelstrecken (Ø) 1,7 km 1,8 km Standzeit über Nacht (Ø) 14h 20min 14h 34min Standzeiten während des Einsatzes (Ø) 00h 11min 00h 13min Nach Angaben des Subunternehmers müssen die Fahrzeuge zwei verschiedene Aufgaben erfüllen: Zu Beginn und am Ende des Arbeitstages werden die Pakete vom und zum am Stadtrand liegenden Depot transportiert. Anschließend werden die Pakete in festgelegten Bezirksteilen zugestellt. Die längeren Transporttouren übernehmen in der Regel die größeren Transporter KEP1, die Auslieferung erfolgt vornehmlich mit den Kleintransportern KEP2. Diese Fahrmuster konnten im Untersuchungszeitraum nicht eindeutig festgestellt werden. Wie aus Tabelle 21 ersichtlich, liegen die Durchschnittswerte der ausgewählten Parameter nah beieinander und lassen auf ein ähnliches Nutzungsmuster schließen. Auch eine qualitative Sichtung der Daten in Hinblick auf die Verteilung der Einzelstrecken über den Tagesverlauf weisen bis auf wenige Ausnahmen keine charakteristischen Unterschiede auf. Nach Datenlage wurden im Untersuchungszeitraum beide Fahrzeugtypen primär für den Einsatz im Zustelldienst eingesetzt. Die nachfolgenden Abbildungen 5. Ergebnisse zeigen die Histogramme zur Verteilung der Einzelfahrstrecken für KEP1 und KEP2 sowie die Länge der Tagesfahrstrecken in der Reihenfolge der Aufzeichnung. Abbildung 47: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (KEP1) Abbildung 47 zeigt deutlich, dass vor allem sehr kurze Strecken absolviert wurden. 82 % aller Einzelfahrten sind kürzer als 2 km, 95 % sind kürzer als 10 km. Die längste Einzelstrecke war 19,4 km lang. Aus der hohen Anzahl an Einzelstrecken resultieren Tagesfahrleistungen zwischen 50 und 108 km (siehe Abbildung 48). Abbildung 48: Tagesfahrstrecken (KEP1) Die Länge der Tagesfahrstrecken legt in diesem Fall eine grundsätzlich mögliche Nutzung von BEV nahe, wobei die geringe Datenbasis von nur 12 vollständig aufgezeichneten Tagen berücksichtigt werden sollte. Deutlich mehr Daten (33 Tage) lagen aufgrund der höheren Fahrzeuganzahl für den Kleintransporter vor. Im Vergleich zum Profil von KEP1 zeigt sich in Abbildung 49, dass beide Einzelstreckenprofile nahezu deckungsgleich sind. Auch die Kleintransporter KEP2 legen hauptsächlich kurze Strecken zurück: 83 % aller Fahrten sind unter 2 km lang, 94 % aller Fahrten unter 10 km. Lediglich die längsten Einzelfahrten weichen vom anderen Fahrprofil ab. Die längste Einzelstrecke lag im Untersuchungszeitraum bei 91 km, wobei insgesamt nur 12 der 1233 aufgezeichneten Strecken länger waren als 20 km. 89 90 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 49: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (KEP2) Die nähere Untersuchung der Tagesfahrstrecken weist mit 217 km einen Ausreißer auf, der auch die lange, oben genannte Einzelfahrstrecke enthält (siehe Abbildung 50. Die verbleibenden Strecken liegen bei durchschnittlich 68 km, wobei 117 km die obere Grenze darstellen. Abbildung 51 zeigt beispielhaft die gefahrenen Routen und die dabei aufgezeichnete Geschwindigkeit während einer sechstägigen (KEP2) Messperiode. Abbildung 50: Tagesfahrstrecken (KEP2) Abbildung 51: GPS-Daten und Fahrgeschwindigkeiten während eines Untersuchungsintervalls (6 Tage, KEP2) 5. Ergebnisse In den Untersuchungen zu bisherigen Flottenversuchen im KEP-Bereich (siehe Abschnitt 3.3.1) zeigte sich, dass vor allem die tägliche Fahrstrecke eine Obergrenze von ca. 70 km nicht übersteigt. Deutliche Unterschiede sind jedoch hinsichtlich der unteren Fahrleistungsgrenze und auch in Hinblick auf die durchschnittliche Geschwindigkeit festzustellen. So gibt es auch Einsatzprofile mit nur bis zu 25 km täglicher Strecke und Maximalgeschwindigkeiten um 30 km/h. Im Rahmen des Projektes EVD-POST kam daher z.B. in Schweden auf einer Strecke von 10-25 km ein kleines „Club-Car“ zum Einsatz, das mit einer Maximalgeschwindigkeit von 45 km/h und einer Reichweite von 40 km für die entsprechende Route völlig ausreichend war (VAN DEN BOSSCHE 2000). Die Bewertung der einzelnen Faktoren der betrachteten KEP-Flotte zeigt ein heterogenes Bild: Sowohl die mangelnde Flexibilität aufgrund der Fahrzeugbindung an einzelne Personen als auch der private Stellplatz erschweren eine Umstellung auf BEV. Die Auslastung der Fahrzeuge ist aufgrund der täglichen Fahrstrecke von ca. 70 km grundsätzlich als gut einzustufen, wobei es gerade bei KEP2 einige Tage gibt, die davon nach oben sowie unten deutlich abweichen. Die nachfolgende Tabelle 22 zeigt, dass für eine erfolgreiche Umsetzung noch einige Lücken zu schließen sind. Die private Nutzung der Fahrzeuge wirkt sich negativ auf den Stellplatz und auch die Planbarkeit der Route aus. Da es sich um fahrergebundene Fahrzeuge handelt, ist auch die Flexibilität eingeschränkt, wobei dieser Aspekt hier hinsichtlich der zu erbringenden, planbaren Tagesfahrleistungen vernachlässigbar ist. Tabelle 22: Profil eines kleinen KEP-Unternehmens (Fahrzeuge: Transporter N2 und Kleintransporter N1) Eigenschaft ++ Ladefenster x + 0 x Bemerkung private Nutzung der Fahrzeuge, unterschiedliche Parksituationen x Auslastung x Planbarkeit der Route x Flexibilität -- über Nacht ausreichend lange, planbare Pausen Stellplatz Reichweite (95 %) - Route für Verteilverkehr planbar, bei Privatnutzung keine Planbarkeit x private Nutzung der Fahrzeuge, Bindung der Fahrer an jeweiliges Zustellfahrzeug Da die private Nutzung der Fahrzeuge Teil der Entlohnung der Arbeitnehmer und damit fester Bestandteil der Lohnstruktur ist, muss eine Beschränkung auf die rein gewerbliche Nutzung des Fahrzeugs monetär ausgeglichen werden. Der Einsatz rein batterieelektrischer Fahrzeuge für ein derartiges Unternehmen wird daher als unwahrscheinlich eingestuft. Hinzu kommt, dass positive Zusatzeffekte wie ein Imagegewinn nicht direkt auf den Subunternehmer zurückfallen, sondern lediglich auf den Mutterkonzern. Inwieweit dieser verlässlich bereit ist, für diesen Bonus höhere Auftragskosten zu übernehmen, ist unklar. Derzeit hat das Unternehmen zwei unterschiedliche Fahrzeugtypen im Einsatz: für KEP 1 zwei Lieferwagen (Mercedes Benz Sprinter, Diesel) und für KEP 2 fünf Minivans (VW Caddy, Diesel). Nach Aussage des Subunternehmers wurden die Fahrzeuge in erster Linie nach den Aspekten Kraftstoffverbrauch und Zulademöglichkeiten ausgewählt. Ob bereits verfügbare Fahrzeuge in das Firmenprofil passen, soll nachfolgend untersucht werden. In der Transporter-Klasse wird der Smith 91 92 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Edison Panel Van in einer rein elektrischen Version angeboten. Der auf dem Ford Transit basierende Transporter wird bereits wie in Abschnitt 3.3.1. erläutert im Testbetrieb bei einer Reihe von europäischen Post- und Paketdienstleistern eingesetzt (z.B. DHL, Royal Mail, TNT88). Mit einem 40 kWh LithiumIonen-Akku hat er nach Angabe des Herstellers einen Verbrauch von 20 kWh/100km und eine Reichweite von 160 km, die jedoch durch die Nutzung von Heizung, Klimaanlage oder bei hoher Zuladung reduziert sein kann. Sowohl hinsichtlich der Beladung (11 m³) als auch der Ladezeit (10 Stunden) erfüllt er alle Anforderungen für diesen Einsatzzweck. Da die hohe Reichweite in dem gezeigten Profil nur selten ausgeschöpft ist, kann ggf. auch auf ein kleineres Fahrzeug zurückgegriffen werden: Ein mögliches Fahrzeug ist der Iveco Electric Daily, der auch bei DHL in der Zustellung eingesetzt wird. Er hat eine Reichweite von 90 km und wird mit einer 42,4 kWh ZEBRA-Batterie betrieben. Bei einem zulässigen Gesamtgewicht von 3,5 t hat er im Gegensatz zum konventionellen Fahrzeug ein deutlich verringertes Nutzgewicht von 770 kg, das allerdings bei volumenintensiven Lieferungen weniger relevant ist (DHL 2013). In der Kategorie der Stadtlieferwagen könnte der Renault Kangoo Rapid Z.E. eine elektrisch angetriebene Alternative werden. Er ist seit Oktober 2011 erhältlich und hat eine angegebene Reichweite von 160 Kilometern. Dies erfordert eine 15 kWh-Batterie, die in maximal acht Stunden vollständig aufgeladen werden kann. Der Verbrauch wird vom Hersteller mit 9,4 kWh/100km angegeben89. Das Fahrzeug kostet 23.800 € (inkl. MwSt.) zzgl. einer monatlichen Batterieleasingrate von 85 €90. Das vergleichbare Dieselpendant kostet ca. 16.300 €91. In Hinblick auf die tatsächlich benötigte Reichweite ist jedoch auch dieses Fahrzeug überdimensioniert, was sich auch im Bewertungspunkt „Auslastung“ bereits deutlich wurde. Nachfolgend soll daher beleuchtet werden, wie sich die Anzahl der absolvierbaren Tagesstrecken in Abhängigkeit von der Reichweite der Fahrzeuge verhält, um zu entscheiden, welche Auslegung den besten Kompromiss zwischen Einsatztauglichkeit und ökonomischen Gesichtspunkten bietet. Dazu wird sowohl für KEP1 (Transporter) als auch KEP2 (Kleintransporter) angenommen, dass die Fahrzeuge nur in allen Pausen, die größer sind als 6 Stunden (hier: über Nacht) geladen werden.. 88 siehe (SMITH ELECTRIC VEHICLES 2010) 89 In Hinblick auf die Verbrauchsberechnungen, auf die im Rahmen dieser Arbeit zurückgegriffen wird (siehe Abschnitt 4.1.1), aber auch auf diverse Tests (siehe z.B. ADAC o.J.) und Erfahrungsberichte (siehe z.B. TÜV NORD 2012) scheinen die Herstellerangaben i.A. in der Praxis nicht erreichbar zu sein. Je nach Fahrzeug und Randbedingung (Temperaturen, Topografie) werden unterschiedliche Abweichungen dokumentiert. 90 aktuelle Angaben finden sich auf der Seite des Herstellers: http://www.renault-ze.com, Zugriff 10/2012 91 siehe: Firmenpräsenz auf www.renault.de und www.renault-ze.com, Zugriff: 12/2010 5. Ergebnisse Abbildung 52: Absolvierbare Tages- und Einzelstrecken von KEP1 und KEP2 in Abhängigkeit von der Fahrzeugreichweite Deutlich erkennbar ist, dass bei einer Reichweite von 130 km für beide Fahrzeuge bereits eine sehr gute Abdeckung sowohl hinsichtlich der Tages- als auch der Einzelstrecken erreicht werden kann. Für KEP1 liegt nur eine kleine Datenbasis vor, weswegen verlässliche Aussagen nur schwer möglich sind. Im Untersuchungszeitraum zeigte sich, dass bereits mit einer Reichweite von 70 km über 95 % aller Einzelstrecken zu bewältigen sind, jedoch nur 58 % aller Tage komplett von einem BEV übernommen werden können. Eine Verringerung der optimalen Reichweite geht in diesem Fall mit einer größeren Umdisponierung der zu absolvierenden Strecken einher. Bei KEP2 liegen die Kurven der absolvierten Tages- und Einzelstrecken näher zusammen. Bei einer Reichweite von 90 km können 84 % aller Tages- und 97 % aller Einzelstrecken gefahren werden. Diese Auswertung zeigt weiterhin, dass Durchschnittswerte für eine Auslegung auf die passende Reichweite nicht herangezogen werden können: Die durchschnittliche Tagesfahrstrecke liegt für KEP 2 bei 68,3 km (siehe Tabelle 21). Mit einer Reichweite von 70 km könnte ein BEV jedoch nur an 70 % aller Tage das konventionelle Lieferfahrzeug ersetzen. Eine qualitative Sichtung der Daten zeigte weiterhin, dass es keine regelmäßige, längere Pause z.B. zur Mittagszeit gibt, sondern sich die längeren Standzeiten (> 1 h) unterschiedlich auf den Tag verteilen. An kurzen Einsatztagen gab es gelegentlich auch gar keine längeren Pausen. Im Folgenden wird untersucht, ob ein Nachladen bei Pausen eine signifikante Verbesserung der Streckenabdeckung zur Folge hat und damit ein geplantes Nachladen z.B. während der Mittagspause nahelegt. Abbildung 53 zeigt die Anzahl der absolvierten Tages- und Einzelstrecken für ein KEP 1 mit 70 km und 50 km Reichweite in Abhängigkeit der Ladevorgänge in unterschiedlichen Zeitfenstern. 93 94 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 53: Anteil absolvierter Strecken in Abhängigkeit von der Pausenlänge, die zum Nachladen genutzt wird (KEP 1, oben: bei Auslegung auf 70 km Reichweite, unten: bei Auslegung auf 50 km Reichweite) Beide Auswertungen zeigen, dass ein Nachladen in längeren Pausen nur wenig zur Verbesserung hinsichtlich der Streckenabdeckung beiträgt. Dies legt nahe, dass im konkreten Fall eine Umdisponierung der Fahrten gegenüber einer Nachlademöglichkeit im Arbeitsverlauf der Vorzug gegeben werden sollte, um die Zahl der mit dem BEV zurückgelegten Strecken zu optimieren. Weiterhin fällt auf, dass eine höhere Ladeleistung nur zu marginalen Verbesserungen führt, vor allem beim Nachladen in längeren Pausen. Die Auswertung der Pausenlängen von KEP2 ergab ein ähnliches Bild. Im nächsten Schritt soll ermittelt werden, welche Differenzkosten bei der Anschaffung eines BEV für KEP1 und KEP2 entstehen. Hierfür werden drei Reichweitenoptionen verglichen, die unterschiedliche Abdeckungsgrade und damit verschiedene Einsatzstrategien repräsentieren. Da die Streckenverteilungen von KEP1 und KEP2 nicht sehr voneinander abweichen, ergeben sich für beide Fahrzeugtypen die gleichen Reichweitenauslegungen. Die Berechnung erfolgt getrennt. 1. Reichweite von 70 km: Im Fahrprofil von KEP1 können mit dieser Reichweite 96 % aller Einzelfahrten und 58 % aller Tagesstrecken absolviert werden. Größere Umdisponierungen im Ablauf wären notwendig, da vor allem die letzten Teilstrecken des Tages von einem anderen Fahrzeug 5. Ergebnisse übernommen werden müssten. Auch bei KEP2 können mit einer Reichweite von 70 km 96 % aller Einzelfahrten abgedeckt werden; die Anzahl der Tagesstrecken liegt mit 70 % etwas höher. 2. Reichweite von 90 km: Hiermit können für KEP1 99 % der Einzelstrecken und 83 % aller Tagesstrecken zurückgelegt werden. Auch bei KEP2 steigt die Auslastung deutlich auf 97 % bzw. 84 % an. 3. Reichweite von 110 km: Ein E-Transporter mit 110 km Reichweite kann alle Einzel- und Tagesfahrten für KEP1 übernehmen. Auch für KEP2 können 99 % aller Einzelstrecken abgedeckt werden. Die Auswertung der Tagesstrecken zeigte im Untersuchungszeitraum eine lange Tagesfahrt > 200 km, die mit einem E-Fahrzeug nicht absolviert werden kann. Davon abgesehen können alle anderen Tagesstrecken für KEP2 ebenfalls bedient werden. Die Ermittlung der Batteriegröße findet sowohl für einen Nebenverbrauch von 1 kW (best case) als auch 3 kW statt. Um zu gewährleisten, dass die Fahrzeuge auch am Ende ihrer Batterielebensdauer noch die gleiche Reichweite besitzen, wird zusätzlich eine Berechnung inkl. Alterungsreserve92 durchgeführt (worst case). Für den E-Transporter wird ein Fahrzeuggewicht inkl. Ladung von 3,0 t angenommen. Für den E-Kleintransporter wird mit einem Gewicht von 1,5 t gerechnet. Die sich daraus ergebenen Batteriegrößen für den Eingang in die TCO-Berechnung sind in Tabelle 23 dargestellt. Tabelle 23: Batteriegrößen für die TCO-Berechnung (KEP1/E-Transporter und KEP2/E-Kleintransporter) KEP 2 KEP 1 Szenario 1: 70 km Reichweite Szenario 2: 90 km Reichweite Szenario 3: 110 km Reichweite Nebenverbrauch in kW 1 3 3 1 3 3 1 3 3 Alterungsreserve* nein nein ja nein nein ja nein nein ja Batteriegröße in kWh 23,3 26,3 33,1 30,3 34,1 43,1 37,0 41,7 53,3 Nebenverbrauch in kW 1 3 3 1 3 3 1 3 3 Alterungsreserve* nein nein ja nein nein ja nein nein ja Batteriegröße in kWh 12,5 15,5 19,5 16,2 20,0 25,2 19,9 24,6 31,1 * SOH = 0%, entspricht in der Berechnung einem Batteriehub von 64 % Bei Annahme einer 6-Tage-Woche von Montag bis Samstag ergibt sich für KEP1 eine jährliche Fahrleistung von ca. 22.500 km, für KEP2 von ca. 20.500 km. Für die nachfolgende Berechnung wird davon ausgegangen, dass in allen drei Szenarien diese durchschnittlichen Fahrleistungen auch erbracht werden sollen, auch wenn das aus praktischen Gründen bedeutet, dass Fahrten umdisponiert werden. In Szenario 1 findet demnach die beste Auslastung statt, da die täglichen durchschnittlichen Fahrleistungen genau um 70 km liegen. Gleichzeitig ist hier der größte Organisationsaufwand erforderlich, der in der 92 Bei der Alterungsreserve wird davon ausgegangen, dass die Batterie auch am Ende ihrer Lebensdauer (wenn die maximal entnehmbare Kapazität des letzten Vollzyklus nur noch 80 % der Nennkapazität entspricht) noch die erforderliche Reichweite erbringen kann. Angegeben wird dieser „Gesundheitszustand“ mit dem SOH (State of Health), der bei Erreichen des o.g. Kapazitätsverlustes bei 0 % liegt. 95 96 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb folgenden TCO-Berechnung nicht nach seinem Geldwert erfasst wird. Für Szenario 3 bedeutet das, dass ein Teil der verfügbaren Reichweite im Durchschnitt ungenutzt bleibt. Abbildung 54 zeigt die TCOLücke für KEP1 und KEP2 für eine Haltedauer von 8 Jahren. Abbildung 54: Mehrkosten für ein BEV für KEP1 und KEP2 für eine Haltedauer von 8 Jahren Deutlich sichtbar wird in der Auswertung, wie hoch die Kosten für die Alterungsreserve sind. Kann auf diese durch die Planung alternativer, kürzerer Strecken für BEV mit abnehmenden Reichweiten verzichtet werden, dann ergeben sich vor allem für Reichweiten von 70 bis 90 km rentable Lösungen, wobei vor allem erstere nur sehr wenig Spielraum für Abweichungen im Betriebsablauf zulässt. 5.2.2. Pharmalogistik Der Transport von Medikamenten und Kosmetika stellt einige besondere Anforderungen an das für die Distribution zuständige Logistikunternehmen. Neben möglichst kurzen Fahr- und Verweilzeiten müssen einige pharmazeutische Produkte in einem Temperaturkorridor von 15° – 25° C transportiert werden. Im Winter ist dazu ggf. eine aktive Heizung des Laderaums und im Sommer eine Kühlung notwendig, was den Energiebedarf des Fahrzeugs insgesamt erhöht. Stellvertretend für die Pharmalogistikbranche wurde ein Unternehmen untersucht, das mit Sitz in Berlin einen umfassenden Service für die Pharma- und Kosmetikindustrie anbietet. Untersucht wurden über einen Zeitraum von vier Wochen zwei verschiedene Fahrzeugmodelle. Zum einen ein Kleintransporter (VW T5, zukünftig „PL1“), zum anderen ein etwas größerer Transporter (IVECO Daily, zukünftig „PL2“). Eine erste qualitative Sichtung der Daten ergab im Gegensatz zur in Abschnitt 5.2.1 untersuchten KEP-Flotte ein sehr heterogenes Bild der Einsatzprofile. Weder die Anfangszeiten noch die gefahrenen Geschwindigkeiten oder die Pausenlängen ließen Rückschlüsse auf ein zuverlässig wiederkehrendes Nutzungsmuster zu. Die statistische Auswertung der Daten belegt diese Beobachtung. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen die Histogramme der Einzelfahrstrecken und die Tagesfahrstrecken von PL1 und PL2. Dabei ist die Datenbasis mit 16 bzw. 17 Tagen pro Fahrzeugklasse relativ klein. 5. Ergebnisse Abbildung 55: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (PL1) Auch wenn in der kleineren Transporterklasse PL1 zum Teil mit über 60 km recht lange Einzelstrecken zurückgelegt werden, ist ein deutlicher Schwerpunkt im Bereich der kurzen Strecken sichtbar: 62 % aller Fahrten sind kürzer als 5 km, 90 % aller Fahrten liegen unter 25 km. Die längsten beiden Einzelfahrstrecken waren 399 und 371 km lang, danach lagen alle Strecken unter 75 km. Abbildung 56: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (PL2) In der größeren Transporterklasse PL2 ist ebenfalls deutlich die Dominanz von Kurzstrecken erkennbar. Hier liegen 66 % aller Fahrten unter 2 km und 90 % aller Fahrten unter 10 km. Die längste Einzelfahrt lag bei 34 km. 97 98 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 57: Tagesfahrstrecken (PL1) in der Reihenfolge der aufgezeichneten Tage Abbildung 58: Tagesfahrstrecken (PL2) in der Reihenfolge der aufgezeichneten Tage In der Auswertung der Tagesfahrstrecken zeigt sich, dass die Fahrzeuge beider Klassen im Vergleich zu den Einzelstrecken vergleichsweise hohe Kilometerleistungen erbringen, die auf lange Abschnitte mit „Lieferprofil“, d.h. kurze Strecken mit Halt zur Auslieferung, schließen lassen. Tabelle 24 zeigt eine Übersicht der Durchschnittswerte für gefahrene Strecken und Standzeiten der beiden Fahrzeugklassen. Auffällig sind in beiden Fällen die kurzen Standzeiten während des Einsatzes. Sie lassen darauf schließen, dass eine zuverlässig planbare Zwischenladung im Einsatzverlauf schwierig ist, sofern keine regelmäßige lange Pause z.B. zur Mittagszeit gemacht wird. In der Nacht hingegen wurden im Versuchszeitraum immer potentielle Ladefenster von mind. 12 Stunden erreicht, meist auch länger. Tabelle 24: Fahrleistungen für die Nutzungstypen PL1 und PL2 PL1 PL2 tägliche Fahrleistung (Ø) 301,5 km 123,9 km Anzahl der täglichen Einzelstrecken (Ø) 28 39 Länge der täglichen Einzelstrecken (Ø) 10,9 km 3,1 km Standzeit über Nacht (Ø) 15h 23min 16h 32min Standzeiten während des Einsatzes (Ø) 00h 13min 00h 07min Die Verteilung der Standzeiten bestätigt die Annahme des Lieferprofils vor allem für PL2. Dort sind 81 % aller Standzeiten während des Einsatzes kürzer als 10 Minuten, 92 % sind kürzer als 20 Minuten. Dieser Schwerpunkt kann der Darstellung der Verteilung der Standzeiten für PL2 in Abbildung 59 entnommen werden. Inwieweit die Zeiten im Bereich von 2-3 Minuten ggf. auch staubedingt sind, kann aus den Daten nicht direkt abgeleitet werden. Der Einsatzzeitraum überschneidet sich teilweise mit den verkehrsintensiven Morgen- und Nachmittagsstunden, so dass ein Stauanteil zumindest nicht ausgeschlossen werden kann. 5. Ergebnisse Änderung der Klassenbreite Abbildung 59: Histogramm zur Verteilung der Standzeiten während des Einsatzes (PL2) Aus der bisherigen Datenanalyse lässt sich ableiten, dass die Nutzung von E-Fahrzeugen mindestens für PL1 nicht allein durch eine Fahrzeugsubstitution erreicht werden kann, da die Tagesfahrstrecken z.T. sehr lang sind. Die erreichten Geschwindigkeiten zeigen, dass die Fahrzeuge zumindest teilweise die Autobahn nutzen. Auch insgesamt sieht das Flottenpotential gemischt aus: Während die Tagesstrecken für den Einsatz von BEV zu lang sind, ergibt sich daraus die grundsätzliche Möglichkeit einer guten Auslastung, wenn die mit einer nächtlichen Aufladung nicht absolvierbaren Strecken von anderen Fahrzeugen übernommen oder hinter eine längere, untertägige Ladepause verschoben werden können. Die Planbarkeit der Route sowie die Flexibilität werden als mittelmäßig angenommen, da zwar ein bestimmtes Einzugsgebiet angefahren wird, die tägliche Strecke jedoch nach Auftraggeber und Lieferungsanzahl variieren kann. Die nächtlichen Standzeiten garantieren die komplette Aufladung der Batterie. Eine Übersicht der ersten Einschätzung zeigt Tabelle 25. Tabelle 25: Profil eines Berliner Pharmalieferanten (Fahrzeuge: Transporter N1 und Kleintransporter N2) Eigenschaft ++ Ladefenster x Stellplatz + 0 -- Bemerkung über Nacht ausreichend lange Ladefenster x Reichweite (95 %) Auslastung - x sehr hohe tägliche Gesamtfahrstrecke x Planbarkeit der Route x Streckenverlauf variiert jeden Tag, aber nur in definiertem Aktionsradius Flexibilität x durch Ladevolumen und Klimatisierungsmöglichkeit ggf. an bestimmte Strecken gebunden Um die Möglichkeit eines Einsatzes von E-Transportern näher zu untersuchen, wurde im nächsten Schritt geprüft, welche Fahrzeugkonfiguration die vorgegebenen Routen fahren können bzw. welcher Anteil der Tagesfahrstrecke mit einem BEV bewältigt werden kann. Angenommen wurden dafür die beiden 99 100 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Fahrzeugtypen „N1 (Kleintransporter)“ für den VW T5 und „N2 (Transporter)“ für den IVECO Daily93. Für den großen Transporter PL2 erscheint eine Auslegung für den kompletten Einsatzumfang ebenfalls als unwirtschaftlich. Der Transporter benötigt bereits bei einer Reichweite von nur 130 km und einem moderaten Nebenverbrauch (ohne Heizung und Kühlung) von 1 kW eine Batteriekapazität von 36,9 kWh (zur Berechnungsgrundlage siehe Abschnitt 4.1.1). Werden für die erforderliche, ggf. starke Klimatisierung der beförderten Produkte 4 kW angesetzt, vergrößert sich die Batterie bereits auf 47,9 kWh. Bei einer erforderlichen Reichweite von 268 km, der längsten gefahrenen Strecke, ergibt sich eine nahezu doppelt so große Batterie, die bereits unter günstigen Annahmen im Preisbereich von 22.000 € (in 2015) bzw. 18.500 € (in 2020) liegt. Hierin ist weder eine Alterungsreserve noch ein Reichweitenpuffer berücksichtigt. Daher wird untersucht, wie viele Fahrten bei einer Auslegung auf eine Reichweite von 50 bis 170 km absolviert werden können. Angenommen wird ein moderater Nebenverbrauch von 1 kW sowie zum Vergleich ein durch die Klimatisierung des Ladeguts erhöhter Nebenverbrauch von 3 kW94, eine Ladung des Fahrzeugs in allen Pausen, die im regulären Betriebsablauf länger sind als 2 h (hier: nur Nachtladung) mit 3 kW Ladeleistung und eine für die Reichweite entsprechend angepasste Batteriekapazität. Abbildung 60 zeigt die Ergebnisse sowohl für die absolvierten Tages- als auch Einzelstrecken als prozentuale Darstellung von den Grunddaten. Unberücksichtigt blieb in den Berechnungen, dass die langen Standzeiten über Nacht grundsätzlich eine Vorklimatisierung ermöglichen, die den realen Energiebedarf für den Transport verringern kann. Abbildung 60: Anteil absolvierter Strecken in Abhängigkeit der Reichweite des Fahrzeugs (PL2, Klasse N2) Erkennbar ist der deutliche Unterschied zwischen den Tages- und Einzelstrecken, der für den Betriebsablauf von großer Bedeutung ist. Während mit einer Reichweite von 90 km bereits 75 % aller Einzelfahrten abgedeckt werden können, liegt der Anteil der substituierbaren Tage bei lediglich 41 %. In Hinblick auf eine (aus ökonomischen Gründen) möglichst kleine Batteriekapazität weisen in diesem 93 Der IVECO Daily deckt eine breite Spanne hinsichtlich des zul. Gesamtgewichts ab; angenommen wird im Folgenden wie in Abschnitt 4.1.1 beschrieben die kleine 3,5t-Variante (Leergewicht: 1990 kg), da pharmazeutische Produkte eher das Ladevolumen ausschöpfen als das Ladegewicht. 94 Details zu Nebenverbrauchern siehe (WALDOWSKI 2014) 5. Ergebnisse Fahrprofil die Fahrzeuge mit einer Reichweite von 130 bzw. 150 km einen möglichen Kompromiss aus. Die Betrachtung der TCO für ein solches Fahrzeug wird aufzeigen, welche Konfiguration den bestmöglichen Kompromiss zwischen Einsatzfähigkeit und Preis darstellt. Offen bleibt bei dieser Betrachtung, inwieweit eine Umdisponierung einzelner Fahrten in der Realität möglich ist. So geht aus dieser Vorgehensweise z.B. nicht hervor, ob die Übernahme einer langen Fahrt zu Tagesbeginn (oder am Ende) durch ein anderes Fahrzeug die restlichen Fahrten für ein BEV ermöglicht hätte. Abbildung 61 zeigt exemplarisch den Batterieladestatus für drei verschiedene Fahrzeugauslegungen für die ersten sieben Tage der Aufzeichnung von PL295. Zu erkennen ist, dass die Auslastung des Fahrzeugs sehr unterschiedlich ist: während an vier Tagen die Batteriekapazität voll ausgeschöpft wird (bei Auslegung auf 170 km Reichweite) bzw. nicht ausreichend ist, wird das Fahrzeug an den verbleibenden drei Tagen nur wenig bewegt. Die heterogene Verteilung der Fahrten im Wochenverlauf erschwert die Planung des Einsatzes eines BEV dahingehend, dass eine kontinuierliche Auslastung der Batterie so schwer zu erreichen ist. Abbildung 61: Batterieladestatus (innerhalb des Ladehubs) für die ersten 7 Tage der Aufzeichnung von PL2 In der Verteilung der Standzeiten war für die Klasse PL2 ein deutlicher Schwerpunkt auf den kurzen Pausen zu erkennen. Dennoch soll auch hier geprüft werden, ob das Nachladen in den Pausen die Zahl der gefahrenen Einzelfahrstecken und v.a. auch der Tagesfahrstrecken signifikant erhöhen kann. Abbildung 62 zeigt den Einfluss des Nachladens sowohl mit einer Ladeleistung von 3kW als auch einer Schnellladung mit 22 kW beispielhaft für einen auf 130 km Reichweite ausgelegten Transporter. 95 Wenn die Batteriekapazität an einem Tag erschöpft ist, dann bricht das Skript die Fahrt ab und die erste Fahrt des nächsten Tages wird automatisch wieder mit 100 % SOC gestartet. Die daraus entstehenden Anstiege im Diagramm entsprechen nicht der tatsächlichen Ladekurve, sondern entstehen als Verbindung aus dem Erreichen von 0 % SOC und dem Fahrtbeginn am Folgetag. 101 102 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 62: Anteil absolvierter Strecken in Abhängigkeit von der Pausenlänge, die zum Nachladen genutzt wird (PL2) Es zeigt sich, dass nur ein Nachladen auch in sehr kurzen Pausen < 20 Minuten zu einer deutlichen Verbesserung hinsichtlich der absolvierten Strecken führt. Dem Unternehmensprofil und Einsatzzweck der Fahrzeuge nach zu urteilen, können aber gerade diese Pausen überwiegend nicht zum Laden genutzt werden, da in dieser Zeit Auslieferungen beim Kunden stattfinden und kein festes Ziel angefahren wird, so dass nicht mit einem Zugang zu einem Ladepunkt gerechnet werden kann. Das Laden nur in längeren Pausen führt nur zu marginalen Verbesserungen. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass eine geeignete Fahrzeugauslegung möglichst unabhängig von Nachlademöglichkeiten während der Arbeitszeit gestaltet werden muss. Im nächsten Schritt soll ermittelt werden, welche Differenzkosten die Anschaffung eines BEV im Vergleich bedeuten. Dafür werden zwei mögliche Szenarien untersucht: 1. Reichweite von 90 km: Hiermit können 75 % aller Einzelfahrten abgedeckt werden; größere Änderungen im Betriebsablauf sind nötig, da an ca. 60 % aller Tage andere Fahrzeuge Teilstrecken übernehmen müssen. 2. Reichweite von 150 km: Hiermit können ca. 90 % aller Einzelstrecken zurückgelegt werden, an ca. 35 % aller Tage müssen andere Fahrzeuge Teilstrecken übernehmen. Die Ermittlung der Batteriegröße findet dabei sowohl für einen Nebenverbrauch von 1 kW (best case) als auch 3 kW statt. Um zu gewährleisten, dass die Fahrzeuge auch am Ende ihrer Batterielebensdauer96 noch die gleiche Reichweite besitzen, wird zusätzlich eine Berechnung inkl. Alterungsreserve durchgeführt (worst case), bei der sichergestellt ist, das die erforderlichen Reichweite auch am Ende der Batterielebensdauer noch erreicht wird. Weiterhin wird ein Fahrzeuggewicht inkl. Ladung von 3,0 t angenommen. 96 Das Lebensende ist dann erreicht, wenn die Batterie nur noch über 80% ihrer ursprünglichen Kapazität verfügt. 5. Ergebnisse Die sich daraus ergebenen Batteriegrößen für den Eingang in die TCO-Berechnung sind in Tabelle 26 dargestellt. Tabelle 26: Batteriegrößen für die TCO-Berechnung Szenario 1: 90 km Reichweite Szenario 2: 150 km Reichweite Nebenverbrauch 1 kW 3 kW 3 kW 1 kW 3 kW 3 kW Alterungsreserve nein nein ja nein nein ja Batteriegröße 28,9 kWh 32,8 kWh 41,5 kWh 49,2 kWh 55,5 kWh 70,5 kWh Werden bei einer 5-Tage-Woche (Montag bis Freitag) 250 Arbeitstage angenommen und bei einer Erweiterung um den Samstag 300, dann ergibt sich bei einer täglichen Fahrleistung von 123,9 km (siehe Tabelle 24) eine durchschnittliche Jahresfahrleistung der Pharmatransporter von 32.000 km bzw. 39.000 km. Diese können durch die verringerte Reichweite mindestens in Szenario 1 nicht allein durch das BEV abgedeckt werden. Für die TCO-Berechnung wird daher ermittelt, wie sich die TCO-Lücke über der Auslastung der Fahrzeuge verhält. Daraus kann abgeleitet werden, welche Bilanzen sich ergeben, wenn die Transporter optimal ausgelastet werden, aber auch abgeleitet werden, welche Einbußen durch weniger optimalen Einsatz zu erwarten sind. In Abbildung 63 sind die Ergebnisse für eine Haltedauer von 8 Jahren dargestellt. Die maximal mögliche Jahresfahrleistung beträgt in dieser Berechnung 22.500 km für die Auslegung auf 90 km bzw. 37.500 km für die auf 150 km. Abbildung 63: Mehrkosten für den Betrieb eines E-Transporters über eine Haltedauer von 8 Jahren (PL2, Investitionszeitpunkt: 2014) Erwartungsgemäß verringern sich die Mehrkosten mit der Auslastung der Fahrzeuge. Dennoch wird deutlich, dass lediglich die Minimalauslegung eine ungefähre Kostenparität erreichen kann, wenn das Fahrzeug optimal ausgelastet wird. Beim Vergleich beider Szenarien muss berücksichtigt werden, dass der Anteil der konventionell zu erbringenden Fahrleistung bei der Auslegung auf 90 km deutlich höher ist und damit der hier aufgezeigte Kostenvorteil zum Teil wieder relativiert wird. Weiterhin muss berücksichtigt werden, dass diese Darstellung voraussetzt, dass die konventionellen 103 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Fahrzeuge, die die nicht vom BEV absolvierten Strecken übernehmen können, bereits existieren und durch eine Neuorganisation der Streckenverteilung eingesetzt werden können. Müssten diese Fahrzeuge extra angeschafft werden, steht die Kostenersparnis des Kraftstoffs in keinem Verhältnis zu den Mehrkosten, die das BEV erzeugt. Aufgrund der besseren Kostenbilanz, aber auch hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit einer guten Auslastung empfiehlt sich für den Einsatz in dieser Flotte eher die Nutzung eines kleineren BEV, wenn die Streckenplanung die verringerte Reichweite zulässt. 5.2.3. Taxi Die Untersuchung eines Berliner Taxiunternehmens ergab, dass die durchschnittliche tägliche Fahrstrecke der betrachteten Fahrzeuge bei 265 km liegt. Dabei wurden fünf Taxen mit Datenloggern ausgestattet und für jeweils ca. zwei Monate begleitet. Abbildung 64 zeigt die Geschwindigkeitsverteilung eines gesamten Tages (links) und eine Fahrstrecke durch die Berliner Innenstadt (rechts). Speed [km/h] PT 005 140 52.585 latitude [ ] 104 52.56 120 52.535 100 52.51 80 52.485 60 52.46 40 52.435 20 52.41 13.155 13.230 13.305 13.380 13.455 13.530 13.605 13.680 0 longitude [ ] Abbildung 64: Geschwindigkeitsverteilung eines gesamten Tages (links) und Fahrstrecke in detaillierter Kartenansicht durch die Berliner Innenstadt (rechts) 5. Ergebnisse Tagesprofil eines Wochentags in Zahlen Tagesgangprofil Tagesfahrstrecke: 222,47 km Durchschnittsgeschwindigkeit: 23,42 km/h 97 Anteil der Fahrten : Stadt: 96,0 % Landstraße: 2,9 % Autobahn: 1,1 % Aktionsradius: 31,20 km x 44,72 km Längste Standzeit: tags: 3 h 12 min (am frühen Morgen) nachts: 1 h 17 min (am Abend) Tagesprofil eines Wochenendtages in Zahlen Tagesgangprofil Tagesfahrstrecke: 413,09 km Durchschnittsgeschwindigkeit: 25,71 km/h Anteil der Fahrten: Stadt: 91,7 % Landstraße: 8,2 % Autobahn: 0,1 % Aktionsradius: 28,67 km x 36,11 km Längste Standzeit: tags: 4 h 27 min (am frühen Morgen) nachts: 2 h 19 min (am Abend) Die Daten zeigen, dass hier vor allem das zur Verfügung stehende Ladefenster durch Mehrschichtbetrieb mit ca. 6 h Ladezeit pro Tag (summiert aus allen Standzeiten > 30 Minuten) äußerst klein ist. Hinzu kommt, dass es sich hierbei nicht nur um Wartezeiten, sondern teilweise auch um Pausenzeiten handelt, die nicht immer am gleichen Ort stattfinden. Hieraus entsteht die Notwendigkeit, eine möglichst effiziente Ladung zu gewährleisten: Hierfür kommen theoretisch sowohl Wechsel- als auch Schnellladekonzepte in Betracht, wobei beides eine enge räumliche Bindung an die bestehende Infrastruktur bedeutet. Die Nachteile von Wechselstationen, d.h. vor allem ihre hohen Anforderungen an die Standardisierung, wurde bereits in Abschnitt 2.3 diskutiert. Schnellladestationen könnten grundsätzlich zum Einsatz kommen, allerdings setzt das eine ausreichende Durchdringung im öffentlichen Raum voraus, die es den Fahrern ermöglicht, diese in ihrem flexiblen Einsatz anzufahren. Damit nicht gelöst bleibt das Problem des Verpassens lukrativer, längerer Strecken, wenn der Batteriefüllstand die nötige Reichweite nicht mehr zur Verfügung stellt. Hier kann ein intelligentes 97 Die Bestimmung der Fahranteile erfolgte durch automatisierte Prüfung der gefahrenen Geschwindigkeiten über längere Streckenabschnitte. Fahrten auf der Berliner Stadtautobahn werden durch die Geschwindigkeitsbegrenzung auf 80 km/h als Landstraße identifiziert. 105 106 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Management sinnvoll sein, bei dem in einer Zentrale sowohl der Standort als auch die verfügbare Restreichweite der einzelnen Taxis bekannt sind. Durch telefonische Aufnahme des Kundenziels können so zentral die Einsätze entsprechend der Verfügbarkeit verteilt werden. Attraktiv ist ein derartiges Konzept jedoch nur für größere Unternehmen, bei denen die Fahrer in Festanstellung arbeiten und eine ausreichend große Flotte die Bedienung der Kunden ermöglicht. Der größte Teil der Taxiunternehmen ist jedoch deutlich kleiner. 2008 verteilten sich die 7.095 Berliner Taxis auf 3.154 Taxibetriebe. Nur 15,4 % der Unternehmen betreiben dabei drei oder mehr Taxis (BZP 2011). Deutschlandweit sieht die Bilanz ähnlich aus. Auch im Gesamtdurchschnitt betreiben 72,1 % der Taxiunternehmer ihr Gewerbe mit nur einem Fahrzeug, 12,4 % haben zwei Fahrzeuge im Einsatz. 14,6 % sind Unternehmer mit drei oder mehr Fahrzeugen. Insgesamt sind 53.554 Fahrzeuge für den Taxibetrieb zugelassen (BMVBS 2012). Abbildung 65 zeigt die Verteilung der Einzelfahrstrecken eines Berliner Taxiunternehmens über 95 Tage. Ca. 80 % aller Einzelstrecken liegen hierbei unter 20 km, 95 % liegen unter 40 km. Abbildung 65: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (TAXI) Die weitere Untersuchung der Tagesfahrstrecken zeigt, dass mit ca. 50 % ein großer Anteil der täglichen Gesamtstrecke größer ist als 200 km. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass sich die Auswertung an den Tagesgrenzen (0 bis 24 Uhr) orientiert und nicht an den möglicherweise tatsächlichen Arbeitsrhythmen des Schichtbetriebes. Wie viel der einzelne Fahrer mit dem Fahrzeug unterwegs ist, kann auf diese Weise nicht sicher abgebildet werden. Der weitere Verlauf zeigt, dass auch bei den längeren Streckenanteilen eine unregelmäßige Verteilung vorliegt, die keinen Rückschluss auf mögliche Ausreißer im Tagesgeschäft zulässt sondern vielmehr vermuten lässt, dass regelmäßig auch sehr lange Tagesstrecken (> 500 km) gefahren werden. Die qualitative Sichtung der Daten ergibt weiterhin, dass es keine regelmäßigen Muster hinsichtlich der Pausenzeiten gibt, die als Äquivalent zu den bei vielen Flotten üblichen nächtlichen Standzeiten angesehen werden können. Die Untersuchung der Pausenzeiten über den gesamten Untersuchungszeitraum zeigt, dass 80 % aller Pausen kürzer sind als 16 Minuten. Knapp 90 % sind weiterhin kürzer als 30 Minuten, die weiteren Pausenzeiten verteilen sich relativ gleichmäßig auf bis zu 20 h. Die Verteilung bis 30 Minuten zeigt Abbildung 67. 5. Ergebnisse Abbildung 66: Histogramm zur Verteilung der Tagesfahrstrecken (TAXI) Abbildung 67: Histogramm zur Verteilung der täglichen Pausenzeiten (TAXI) Die dargelegten Untersuchungen legen nahe, dass eine Integration von BEV in einen Taxibetrieb, der dem des Untersuchungszeitraumes entspricht, schwierig wird, v.a. da sehr lange Tagesstrecken zurückgelegt werden. Während die Einzelstrecken grundsätzlich zu einem großen Anteil von einem EFahrzeug abgedeckt werden könnten, stellen die Pausenzeiten nur ein sehr enges Zeitfenster für das Nachladen und Sichern der erforderlichen Reichweiten dar. Die erfolgreiche Integration von BEV in den Taxiverkehr steht daher vor allem vor der Herausforderung einer geeigneten Ladeinfrastruktur. Dies spiegelt sich auch im Profil des untersuchten Taxiunternehmens wieder (siehe Tabelle 27). Tabelle 27: Profil eines Berliner Taxiunternehmens (Fahrzeuge: Kompaktklasse F3) 107 108 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Eigenschaft ++ + 0 - Ladefenster Stellplatz Bemerkung x sehr eng, keine Ladetechnologie bislang mit Vorrück-Prinzip kompatibel x Tagesfahrstrecken liegen deutlich über Fahrzeugreichweite x Reichweite (95 %) Auslastung -- x grundsätzlich sehr gut Planbarkeit der Route x kann durch Taxiruf z.T. gesteuert werden Flexibilität x für nicht bedienbare Fahrten stehen i.d.R. in der Nähe weitere Taxis zur Verfügung Das Ladefenster ist wie bereits gezeigt sehr eng und setzt voraus, dass mindestens in jeder längeren Pause nachgeladen werden kann. In Fahrerpausen kann das möglich sein, es entstehen jedoch auch zahlreiche Stopps an Halteplätzen wie z.B. dem Flughafen oder Hauptbahnhof. Das etablierte Vorrück-Prinzip gewährleistet dabei die Einhaltung einer Reihenfolge der wartenden Taxis bei den Aufträgen, erschwert jedoch eine Lademöglichkeit, die mit einem festen Platz einhergeht. Weiterhin erschwerend kommt hinzu, dass bei der Fahrzeugauswahl nur die Kompaktklasse98 in Betracht kommt und höhere Anforderungen an die Ausstattung gestellt werden: So wird bei konventionellen Taxis für kältere Monate eine Klimaautomatik mit Restwärmeschaltung verbaut, die das Fahrzeug auch nach Abstellen des Motors noch warm hält bis das Kühlwasser kalt ist. Auch eine zusätzliche Standheizung und weitere Geräte (Funk, Taxameter) gehören i.d.R. zur Standardausstattung und müssen bei rein batterieelektrischen Fahrzeugen ebenfalls vom Akkumulator versorgt werden. Die hohen täglichen Fahrleistungen zeigen, dass eine Substitution der bisherigen Fahrzeuge durch EFahrzeuge streckenbedingt nicht möglich ist. Auch wenn die Fahrzeuge eine sehr hohe Auslastung haben und die absolvierten Einzelstrecken zu über 95 % unter 50 km liegen, lassen die Tagesstrecken in Kombination mit den kurzen Pausenzeiten vermuten, dass der Anteil der mit einem BEV absolvierbaren Strecken vergleichsweise gering ist. Abbildung 68 zeigt den Anteil der absolvierten Tages- und Einzelstrecken in Abhängigkeit von der Reichweite, wobei diese vorgreifend aus Gründen ökonomischer Vertretbarkeit nur im Rahmen von 130 bis 230 km variiert wurde. Da es derzeit noch keine Lösung für ein Ladekonzept gibt, das mit dem Vorrück-Prinzip von Taxis an Halteplätzen vereinbar ist, wurden zur Nachladung nur Pausen genutzt, die länger sind als 60 Minuten. 98 Gründe dafür liegen vor allem in den besseren Zulademöglichkeiten (Koffer etc.), der Notwendigkeit Kindersitze an Bord mitzuführen und am Komfort sowohl für Fahrer als auch Kunden. 5. Ergebnisse Abbildung 68: Anteil der absolvierten Tagesstrecken in Abhängigkeit von Reichweite und Ladeleistung (Nachladen ab Pausen > 60 Minuten) Es wird deutlich, dass mit den angenommenen Reichweiten nur ein Teil der Tagesstrecken absolviert werden kann, der mit ca. 60 % bei einer Ladeleistung von 11 kW und einer Reichweite von 230 km als unzureichend eingestuft wird. Im Gegensatz zu den anderen bislang untersuchten Fahrprofilen ist die Verbesserung der Streckenabdeckung, die durch eine Reichweitenverlängerung von 100 km erreicht wird mit ca. 17 % sehr gering. Wird die Auswirkung der unterschiedlichen Ladeleistungen betrachtet, so zeigt sich, dass der Unterschied zwischen einer Nachladung mit 11 kW gegenüber der mit 3 kW im besten Fall ungefähr dem Vorteil einer Reichweitenverlängerung von 60 km entspricht99. Da die Möglichkeit einer schnellen Nachladung einen großen Einfluss auf die Streckenabdeckung hat, wird nachfolgend untersucht, inwieweit ein regelmäßiges Nachladen auch in kurzen Pausen die Streckenabdeckung verbessern kann. Untersucht werden dabei verschiedene Ladeleistungen (3 kW, 11 kW, 22 kW und 50 kW), die mit unterschiedlichen Technologien umgesetzt werden können. Neben dem kabelgebundenen Laden, kommt für Taxis ggf. auch induktives Laden in Betracht, da die Fahrzeuge in unregelmäßigen Abständen an definierten Halteplätzen stehen. Berücksichtigt werden muss hier das o.g. Nachrücken der Fahrzeuge, das dann in dieser Form nicht mehr möglich ist, da die Fahrzeuge für die Ladephase an einem definierten Platz stehen müssen. Weiterhin wurden zwei verschiedene Fahrzyklen berücksichtigt (Artemis Road und Artemis Urban), um den Einfluss des Stadtverkehrs zu berücksichtigen. Dies hat Auswirkungen auf die Batteriegröße, da der Verbrauch im Stadtverkehr durch die vielen Anfahrvorgänge auch trotz häufiger Rekuperation höher ausfällt, die geforderte Reichweite jedoch gleich bleiben soll. In den Ergebnissen dieser Berechnung war der Unterschied jedoch nur marginal, so dass in Abbildung 69 und Abbildung 70 nachfolgend nur die Ergebnisse für die Berechnung mit dem Fahrzyklus Artemis Road dargestellt sind. Die Reichweite des betrachteten Fahrzeugs (Kompaktklasse) beträgt 150 km. 99 53 % aller Tagesstrecken können mit folgenden Konfigurationen abgedeckt werden: Reichweite 170 km und 11 kW Ladeleistung oder Reichweite 230 km und 3 kW Ladeleistung 109 110 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 69: Anteil der absolvierten Einzelstrecken (von n_gesamt = 2793) in Abhängigkeit der Pausenzeiten, die zum Nachladen genutzt werden (TAXI) Abbildung 70: Anteil der absolvierten Tagesstrecken (von n_gesamt = 98) in Abhängigkeit der Pausenzeiten, die zum Nachladen genutzt werden (TAXI) Deutlich zu erkennen ist, dass die Schnellladung nur dann eine deutliche Verbesserung hinsichtlich der Streckenabdeckung bringt, wenn auch sehr kurze Pausen (< 10 Minuten) für das Nachladen genutzt werden können. Bei einem Nachladen in Pausen, die länger sind als 30 Minuten, ist der Gewinn nur noch gering. Dies legt den Schluss nahe, dass sich für den Taxibetrieb Schnelllademöglichkeiten nur dann lohnen, wenn sie sehr schnell erreichbar sind. Weiterhin wird deutlich, dass ab einer Pausenläge von 30 Minuten auch die Unterschiede zwischen den Ladevarianten zwischen 11 kW und 50 kW sehr gering sind und sich diese im weiteren Verlauf deutlich angleichen. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass sich die Investition in Schnellladetechnik über 22 kW an Taxihalteplätzen ebenfalls nur dann lohnt, wenn in sehr kurzen Pausen geladen werden kann. Eine weitere Alternative, die im Taxibetrieb grundsätzlich möglich ist, ist das Auslassen einzelner Fahrten zugunsten der Nachladung. Da dieser Vorgang zu direkten finanziellen Einbußen und ggf. auch zu Lasten der Zuverlässigkeitswahrnehmung des Unternehmens aufgrund mangelnder Verfügbarkeit der Fahrzeuge bei telefonischem Abruf führt, wird angenommen, dass diese Option nur in Einzelfällen zur Verfügung steht. Die Bestimmung der ökonomischen Bilanz gestaltet sich vor dem Hintergrund der mangelnden Streckenabdeckung schwierig, da bei allen Berechnungen berücksichtigt werden muss, dass die nicht absolvierten Strecken durch andere Fahrzeuge abgedeckt werden müssen. Dies kann nur dann sinnvoll sein, wenn diese Fahrzeuge bereits zur Verfügung stehen und nicht als Anschaffung mit eingerechnet werden. Weiterhin wird die Darstellung dahingehend erschwert, dass das untersuchte Taxiunternehmen im Mehrschichtbetrieb arbeitet und damit sehr große Fahrleistungen erbringen kann, die bei einem 5. Ergebnisse Einzelunternehmen so nicht möglich sind. Abbildung 71 zeigt das Ergebnis der TCO-Berechnung für ein Kompakt-BEV im Vergleich zu einem Fahrzeug der Kompaktklasse (Diesel) für zwei verschiedene Haltedauern. Die gestrichelte Linie berücksichtigt die Betriebskosten100, die zusätzlich für den Kraftstoff eines anderen, konventionellen Fahrzeugs im Verlauf der 4 bzw. 8 Jahre ausgegeben werden müssten, um eine tägliche Fahrstrecke von 230 km (maximale in der Untersuchung angenommene Reichweite) bzw. 265 km (durchschnittliche Fahrleistung des Berliner Taxiunternehmens) zurücklegen zu können. Zugrunde gelegt wurde weiterhin der Betrieb in einer 5-Tage-Woche entsprechend dem Einsatz bei einem Einzelunternehmer. Abbildung 71: Mehrkosten eines BEV im Vergleich zu einem Dieselfahrzeug (Kompaktklasse) in Abhängigkeit von der Reichweite (TAXI) Es zeigt sich, dass es keine Konstellation gibt, in der ein BEV im Taxibetrieb eine wirtschaftlich akzeptable Lösung bieten kann, zumal hier noch variable Mehrkosten für die mit anderen Fahrzeugen absolvierten Fahrten hinzugerechnet werden müssen. Geht man davon aus, dass diese Fahrten nicht mit einem Fahrzeug aus dem eigenen Unternehmen abgedeckt werden können, sondern durch die Taxizentrale an ein anderes vermittelt werden, entsteht ein täglicher Umsatzausfall bei Ablehnung einer Strecke von 35 km101 von ca. 50 € (11.250 €/Jahr, Taxitarif Berlin). Zusammenfassend lässt sich für den Taxibetrieb feststellen, dass aufgrund der praktischen Begrenzungen im Betriebsablauf sowie der ökonomische Bilanz der Einsatz von BEV nicht empfohlen werden kann. Möglicherweise erschließt sich bei größeren Unternehmen über die Werbewirkung einzelner BEV in Kombination mit anderen umweltfreundlichen Fahrzeugen (Hybrid, Erdgas) ein Mehrwert durch die Bindung von Stammkunden ein Potential. Dieses kann durch die zunehmende Verbreitung der OnlineBestellung oder dem Taxiruf via Handy-App verstärkt werden, da hier für den Fahrgast die Bindung an 100 Diese Darstellung kann nur eine Orientierung geben, da für eine genaue Berechnung hier auch anteilig Anschaffungs- und Wartungskosten für das zweite Fahrzeug berücksichtigt werden müssten, die wiederum abhängig sind von der sonstigen Auslastung dieses Fahrzeugs. 101 Differenz zwischen 230 km (Maximum der Berechnung) und 265 km (durchschnittliche tägliche Fahrstrecke) 111 112 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb konkrete Unternehmen einfacher wird als das bisher durch die Verbreitung von einfach zu merkenden Rufnummern der Taxizentralen möglich war. 5.3. Zusammenfassung Im Rückgriff auf das Modell von RUDOLF und WAGNER (siehe Kapitel 4) sollen nachfolgend die Punkte zum theoretischen, technischen und wirtschaftlichen Potential konkret für die untersuchten Gruppen zusammengefasst werden. Hinsichtlich der grundsätzlichen Machbarkeit ist der Einsatz von BEV in Firmenflotten für einen Teil der untersuchten Fuhrparks möglich. Vor allem der Einsatz im KEP-Betrieb ist aufgrund der planbaren Routen und der täglichen Fahrleistungen denkbar. Im Bereich Pharmalogistik und Taxibetrieb scheint eine Integration von E-Fahrzeugen ohne größere Umdisponierungen innerhalb der Flotten aufgrund der hohen täglichen Fahrleistungen nicht oder nur schwer machbar. Bei keiner der untersuchten Flotten konnte eine aus ökonomischer Sicht empfehlenswerte Einsatzstrategie gefunden werden. In naher Zukunft aussichtsreich waren vor allem Konfigurationen, die eine hohe Auslastung, d.h. gute Ausnutzung der Batteriekapazität garantieren und bei denen die konventionellen Fahrzeuge hohe Betriebskosten v.a. durch den Kraftstoffverbrauch aufweisen. Hinsichtlich der Lademöglichkeiten war nur beim Taxiunternehmen das Zeitfenster zu klein, für alle anderen Fahrzeuge stand genug Zeit für das tägliche Nachladen zur Verfügung. Die Untersuchung von Schnelllademöglichkeiten ergab, dass diese nur dann zu einer signifikant besseren Streckenabdeckung beitragen, wenn auch in sehr kurzen Pausen (mind. < 10 Minuten) nachgeladen wird. Weiterhin hat die Auswertung der Ergebnisse der einzelnen gewerblichen Zweige gezeigt, dass für eine fundierte Aussage derzeit sehr detailliertere Angaben über den Einsatz der Fahrzeuge notwendig sind. So muss z.B. geklärt werden, wie viele der Fahrzeuge auch privat genutzt werden oder welche zwingenden Zusammenhänge in der Routenplanung vorliegen. So wurde in den Auswertungen zumeist unterstellt, dass längere und ungeplante Fahrten bei entsprechender Koordination auch von konventionellen Fahrzeugen übernommen werden können. Ob dies im täglichen Arbeitsablauf tatsächlich möglich ist, kann nur durch eine passende Gesamtlogik, die zwingende Zusammenhänge einbezieht, ermittelt werden. Die allgemeine Bestimmung der TCO in Abhängigkeit von Reichweite, Jahresfahrleistung etc. hat dabei ergeben, dass vor allem folgende Randbedingungen den Einsatz von BEV erleichtern: Fahrzeuge mit einer Reichweite von 70 bis 80 km könnten bei geringem Nebenverbrauch wirtschaftlich betrieben werden, wobei sich der Kostenvorteil hier aus der kleinen Fahrzeugbatterie ergibt. Die derzeit auf dem Markt verfügbaren Fahrzeuge sind für höhere Reichweiten ausgelegt. Eine Ausschöpfung der zur Verfügung stehenden Reichweite erhöht die Wirtschaftlichkeit in allen Fällen. Ab einer Jahresfahrleistung von ca. 25.000 km erreichen die im Modell verwendeten Standardfahrzeuge Kostenparität. Langer Fahrzeugbesitz bei gleichzeitig hoher Batterienutzung bringt den positiven Effekt geringerer Betriebskosten von BEV stärker zur Geltung, wobei im Modell nur verbrauchsintensive Transporter bei einem Einsatz ab 7-8 Jahren wirtschaftlich werden. Alle anderen Fahrzeuge nähern sich der Kostengleichheit an, erreichen diese aber nicht. 5. Ein späterer Investitionszeitpunkt brachte aufgrund fallender Batteriepreise für alle Fahrzeuge einen wirtschaftlichen Vorteil, wobei nur beim Transporter der Einsatz eines BEV auch kostengleich war. Wenn die Batteriepreise über den Betrachtungszeitraum hinaus weiter leicht fallen, werden auch die anderen betrachteten Fahrzeugtypen diesen Punkt erreichen, wobei allein über diesen Parameter auch längerfristig nur geringe Einsparungen zu erwarten sind. Zusammenfassend bedeutet das auch, dass es keine festen, statistisch erfassten Merkmale gibt, anhand derer sich die Eignung eines Unternehmens bzw. einer Flotte für die Umstellung auf BEV festmachen lässt. Die Quantifizierung der Einsatzmöglichkeiten auf Grundlage der Kenntnis des Gesamtbestandes an gewerblichen Fahrzeugen und der Möglichkeit diese durch z.B. Unternehmensgröße, Gewerbezweig näher zu beschreiben, ist daher nicht möglich. 113 6. Handlungsempfehlungen und Ausblick Die Ergebnisse zeigen, dass Elektrofahrzeuge aus rein wirtschaftlicher Sicht nur für spezielle Einsatzzwecke, die genau definiert werden können, eine Alternative zu konventionellen Fahrzeugen darstellen. Dabei wurde der Mehraufwand, der durch die Einweisung der Fahrer, das Schaffen einer Ladeinfrastruktur oder die Bindung an bestimmte, entsprechend ausgebildete Reparatur- und Serviceanbieter noch nicht monetär abgebildet. Ohne zusätzliche Anreize durch direkte oder indirekte Subventionen wird der großflächige Einsatz von BEV nach den Ergebnissen dieser Untersuchung im gewerblichen Verkehr nur schwer zu realisieren sein. Andere Aspekte wie z.B. die Umweltfreundlichkeit der Fahrzeuge, positive Marketingaspekte, Innovationsfreude oder -verpflichtung der Unternehmen können dennoch dazu führen, dass E-Fahrzeuge trotz negativer ökonomischer Bilanz gekauft werden. Auf dieser Grundlage kann jedoch ein Entwicklungspfad nur schwer vorausgesagt werden, denn auch z.B. Wasserstofffahrzeuge, die derzeit umfänglich erprobt werden, könnten in wenigen Jahren die o.g. Aspekte erfüllen und bei Neuanschaffungen das E-Fahrzeug ablösen. Wie in der Auswertung unterschiedlicher Studien zur Marktentwicklung gezeigt, weisen auch die Untersuchungen zum privaten Verkehr darauf hin, dass nach der prognostizierten Entwicklung der den Einsatz der BEV betreffenden Parameter nur ein kleiner Teil der Fahrzeughalter im E-Fahrzeug eine bedarfsgerechte Alternative zu konventionellen Fahrzeugen finden wird. Dabei ist die Verbreitung der EFahrzeuge im privaten Bereich für den Erfolg im gewerblichen Sektor indirekt mit verantwortlich, denn sie sorgt zusätzlich für die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von BEV. Hier stehen vor allem der Werterhalt der Fahrzeuge durch Etablierung eines Gebrauchtwagenmarktes, die bessere Wartungs- und Servicequalität durch mehr qualifizierte Werkstätten aber auch der Ausbau der Ladeinfrastruktur im Vordergrund. Auch die Regression der Batteriepreise, die für die Wirtschaftlichkeit in Primär- und Sekundärnutzung von hoher Bedeutung ist, setzt entsprechende Absatzzahlen von E-Fahrzeugen voraus. Diese müssen nicht unbedingt in Deutschland erreicht werden, da hier auch von globalen Entwicklungen profitiert werden kann. Nachfolgend sollen vor diesem Hintergrund und den Ergebnissen der Fallbeispiele Handlungsempfehlungen für den Einsatz von BEV im gewerblichen Flottenbetrieb gegeben werden. 6.1. Handlungsempfehlungen für den erfolgreichen Einsatz von BEV Der erfolgreiche Einsatz von E-Fahrzeugen ist das Ergebnis des Zusammenspiels von Fahrzeugherstellern und Zulieferern, dem Fahrzeugvertrieb, politischen Rahmenbedingungen und der Offenheit von Firmen und Fuhrparkbetreibern für den Einsatz alternativer Antriebe. Fahrzeughersteller. Aus technischer Sicht legen die Ergebnisse der Fallbeispiele nahe, dass eine Modularisierung der Fahrzeuge in Hinblick auf die Batteriegröße die Kaufwahrscheinlichkeit aufgrund besserer Passung zu den gegebenen Fahrprofilen erhöhen könnte. Wie die Auswertung gezeigt hat, ergeben sich wirtschaftliche Konstellationen vor allem bei kleineren Batterien. Um den Wiederverkaufswert der Fahrzeuge durch kleine Batterien und dadurch ein eingegrenztes Einsatzfeld nicht zu verringern, könnte eine Erweiterungsmöglichkeit der Batterie grundsätzlich vorgesehen werden, 116 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb durch die ein Zweitnutzer seine Reichweite weiter erhöhen kann. Die Leistung des E-Motors sollte dafür an die maximale Batteriegröße angepasst sein und auch die Peripherie wie Kühlung und elektrische Anschlüsse muss vorhanden oder erweiterbar sein. Weiterhin sollten Fahrzeughersteller BEV konsequent in ihre Angebote für Flottenkunden aufnehmen. Für konventionelle Fahrzeuge besteht ein lange etablierter Markt für Firmen- und Flottenkunden. Dazu gehören neben Rabatten auch umfangreiche Servicepakete, Beratungsangebote und Sonderausstattungen, die bereits im Vorgriff seitens der OEM angeboten werden. So gibt es beispielsweise bei Mercedes-Benz einen großen Teil der Fahrzeuge mit vorkonfigurierter Taxi- und Mietwagenausstattung oder bei Renault umfangreiche Ausstattungslinien für unterschiedliche Handwerksbetriebe. In diesen Bereichen müssen auch die E-Fahrzeuge einen festen Platz einnehmen, so dass Kauf und After-Sales ähnlich abgewickelt werden können wie bei konventionellen Fahrzeugen. Ergänzt werden sollte das Angebot um die Beratung, welche Zusammensetzung der Flotte für den gewerblichen Kunden die betriebswirtschaftlich günstigste ist. Entsprechende Software, die Einsatzpläne, erforderliches Ladevolumen etc. berücksichtigt und ggf. auch Hardware, die in Form eines Datenloggers die aktuellen Fahrzeugbewegungen in der Flotte aufzeichnet, können dazu beitragen, auch unter Berücksichtigung anderer E-Fahrzeuge (REEV, PHEV) die beste individuelle Flottenkonfiguration zu finden. Dieser Ansatz erfordert neben der Schulung der Mitarbeiter auch die Anpassung der Ausstattungslinien an die Besonderheiten von E-Fahrzeugen wie z.B. verändertes Ladevolumen aufgrund der Batterie, Aufbewahrungslösungen aus leichten Materialien oder intelligente Routenplaner, die die Reichweite adaptiv in die Routenführung einbeziehen. Die Angebote für gewerbliche Flotten müssen auch auf der Website der Unternehmen transparent dargestellt werden, damit überhaupt eine Entscheidungsgrundlage da ist. Der Ausbau der Leasingangebote und der Optionen zur Batteriemiete sollten fokussiert werden, um Kostentransparenz und Planungssicherheit zu schaffen. Flottenbetreiber. Ein wichtiger Erfolgsfaktor für die richtige Planung und den erfolgreichen Einsatz von BEV ist die Kenntnis des genauen Flottenverhaltens. Die Untersuchung einzelner Fahrzeuge innerhalb eines Unternehmens kann dabei Aufschluss über das detaillierte Fahrprofil geben und erste Einschätzungen hinsichtlich der Substitution einzelner Flottenfahrzeuge oder die Ergänzung der Flotte durch BEV geben. Entscheidende Kriterien wie z.B. die tatsächliche Möglichkeit der Umgestaltung der Fahrrouten, die Auslastung der Fahrzeuge in Verbindung mit Randfaktoren wie Arbeitszeiten der Mitarbeiter, zeitlicher Passungsspielraum (z.B. beim Anliefern von Waren) oder auch die teilprivate Nutzung von Dienstfahrzeugen haben jedoch ebenfalls großen Einfluss auf die Einsatzszenarien von BEV und sollten bekannt sein. Offenheit für die Umstrukturierung des bisherigen Fuhrparks wird in vielen Fällen notwendig sein. Die o.g. Unterstützung zur optimalen Flottenkonfiguration und das Angebot angepasster Dienstleistungen seitens des OEM können diesen Schritt erleichtern. Politik: Aus Sicht der Politik stehen bei der Einführung von BEV vor allem Klima- und Umweltschutzziele im Vordergrund, die in den bisherigen und aktuellen Aktivitäten im Rahmen der Plattform Elektromobilität sichtbar werden. Die Erlass der Kfz-Steuer für 10 Jahre und die Neuerungen in Hinblick auf die Dienstwagenregelung sind erste sichtbare, monetäre Anreize. Da der hohe Anschaffungspreis für E-Fahrzeuge derzeit noch ein Kaufhemmnis darstellt, könnten diese Anreize um weitere Maßnahmen wie die Vergabe günstiger Kredite über die KfW-Bank ergänzt werden. 6. Parallel dazu sollten mit Blick auf die aktuellen Forschungsförderungen neben den Leuchtturmprojekten auch solche Projekte angestrebt werden, die die Einsatzfähigkeit der E-Fahrzeuge unter realistischen Bedingungen auch in KMU überprüft. Vor allem die bisher übliche Kostensubventionierung innerhalb der Projekte, direkt oder durch die Zusammenarbeit mit passenden Fahrzeugherstellern, erschwert die Beurteilung der Einsatzbereitschaft unter dem realen Kostendruck. Die Schaffung einer unabhängigen Informationsplattform, die Auskunft über den Stand der Technik, lohnenswerte Kauf- und Leasingmodelle und häufige Fragen gibt, kann ebenfalls die Transparenz erhöhen und den Handlungsanreiz befördern. 6.2. Ausblick Um ein zuverlässiges Instrument zu schaffen, das die Realisierbarkeit des Einsatzes von E-Fahrzeugen in einer Flotte einschätzen kann, ist die Fusion der Einzelbausteine, die im Rahmen dieser Arbeit erstellt wurden, notwendig. Die Analyse der Streckenprofile mit Hilfe eines Datenloggers sollte dabei die statistischen Daten ergänzen, die seitens des Gewerbes vorliegen. So können neben z.B. den Streckenlängen auch Fahrprofile erhoben werden, die private Nutzung der Fahrzeuge besser eingeschätzt und auch ggf. zum Nachladen nötige Pausenzeiten genauer erhoben werden. Damit wird auch eine Aussage darüber möglich, ob bei mangelnder Einsatzfähigkeit von BEV andere alternative Antriebe eingesetzt werden könnten, die nach der Logik der Arbeit ebenfalls in die Einzelmodelle implementiert werden können. E-Fahrzeuge, deren Reichweite durch einen kleinen Verbrennungsmotor vergrößert werden kann (REEV), fangen den Großteil der dargestellten Defizite von BEV ab. Es lassen sich sowohl größere Reichweiten darstellen als auch Nebenverbraucher sicher versorgen wie z.B. eine zusätzliche Standheizung im Winter oder Kühlbereiche im Fahrzeuge. Bei Motorunterstützung müssen dabei die bekannten Nachteile von VKM wie Lärm- und Abgasemissionen hingenommen werden. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Flotten (KEP, Pharmalogistik, Taxi) könnten vom Einsatz von REEV oder einer Kombination von REEV und BEV mehrheitlich profitieren, da die erforderliche Streckenabdeckung gewährleistet wäre und auf Fahrten mit konventionellen Fahrzeugen verzichtet werden kann. Dennoch kann ein großer Teil der Strecken rein elektrisch zurückgelegt werden, so dass aus Emissionssicht weiterhin ein Vorteil gegenüber Fahrzeugen mit VKM besteht. Es ist anzunehmen, dass dies auf einen großen Bereich der Flottenfahrzeuge zutrifft, so dass REEV hinsichtlich der Betriebsabläufe in Zukunft die zu präferierende Lösung darstellen kann. Bisherige TCOBerechnungen für Fahrzeuge mit Range-Extender, aber auch für Plug-In-Hybride zeigen, dass mit ihnen eine bessere ökonomische Bilanz erzielt werden kann als mit BEV, wenngleich sie über die Haltedauer ebenfalls teurer sind als konventionelle Fahrzeuge (vgl. BICKERT 2012, NPE 2011). Auch Fahrzeuge mit einer Brennstoffzelle würden einen Lösungsansatz bieten, aber auch neue Fragen hinsichtlich der Kosten, der Betankung mit H2 etc. aufwerfen. 117 7. Literatur ABOUTFLEET 2007, Ein Geschäft mit viel Verlust- und Gewinnpotenzial, Ausgabe 1/2007. ADAC o.J., Mitsubishi i-MiEV - Fünftüriger Kleinstwagen mit Steilheck. Online verfügbar unter http://www.adac.de/_ext/itr/tests/Autotest/AT4517_Mitsubishi_i_MiEV/Mitsubishi_i_MiEV.pdf, Zugriff 10/2014. ADAC 2011, Gebrauchtwagenpreise Frühjahr/Sommer 2012. Stand 10/2011, online verfügbar unter http://www.adac.de/_mmm/pdf/gebrauchtwagenpreise_53800.pdf, Zugriff: 01/2013. ANDERMANN M. 2010, Feedback on ARB’s Zero-Emission Vehicle Staff Technical Report of 11/25/2009 including attachment A: Status of EV Technology Commercialization. Verfügbar unter http://www.arb.ca.gov/msprog/zevprog/2009zevreview/anderman_review.pdf, Zugriff: 02/2013. ARENTZ L. 2011, Das Modellprojekt colognE-mobil. Vortrag, verfügbar unter http://www.klimabuendnis.org/fileadmin/inhalte/dokumente/MV2011/mv2011-arentz.pdf, Zugriff 03/2012. ARVAL 2010, „Ich fahre grün“ – Elektromobilität im Firmenfuhrpark. Blitzumfrage von Arval, bfp Fuhrpark-FORUM 23. / 24. Juni 2010, verfügbar unter www.arval.de/ger/High/full-serviceleasing/unternehmen/news/4766/arval-blitzumfrage-elektromobilitaet-2010.pdf, Zugriff 03/2012 ARVAL 2014, CVO Fuhrpark-Barometer 2014. Studie des Corporate Vehicle Observatory, verfügbar unter http://download.eurotransport.de/downloads/fa/2014_Arval_CVO%20Fuhrpark_Barometer_ final.pdf, Zugriff 11/2014. ASP 2009, Bosch Car Service nimmt Flottenkunden ins Visier. Beitrag auf der Plattform AUTO SERVICE PRAXIS online, verfügbar unter http://www.autoservicepraxis.de/bosch-car-servicenimmt-flottenkunden-ins-visier-904765.html, Zugriff 03/2014. BAUM H. et al. 2011, Nutzen-Kosten-Analyse der Elektromobilität. Kölner Diskussionsbeiträge zur Verkehrswissenschaft, Köln 02/2011. BCG 2010, Batteries for Electric Cars: Challenges, Opportunities, and the Outlook to 2020. Boston Consulting Group. verfügbar unter http://www.bcg.com/documents/file36615.pdf, Zugriff 04/2012. BCG 2011, Powering Autos to 2020 - The Era of the Electric Car? Report Boston Consulting Group, Juli 2011, verfügbar unter http://www.autonews.com/assets/pdf/ca74364614.pdf, Zugriff 05/2012. BCS 2010, CarSharing für gewerbliche Kunden - Gute Beispiele der CarSharing-Nutzung in Unternehmen, Verwaltungen, Organisationen und Vereinen. Broschüre des Bundesverbands Carsharing (BCS), erhältlich über http://www.carsharing.de/ BCS 2011, Bundesverband Carsharing Jahresbericht 2010/2011 - Veränderungen fordern die Branche – wir gestalten den Wandel. Online verfügbar unter http://www.carsharing.de/images/stories/ pdf_dateien/jahresbericht_2010_endversion.pdf, Zugriff 06/2012 BDI 2011, Energieökonomische Analyse eines Ausstiegs aus der Kernenergie in Deutschland bis zum Jahr 2017. Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) e.V., Köln 04/2011 120 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb BELAIEFF und CROLIUS 2010, Preparing for Electric Vehicles: context and global perspective. Präsentation im Rahmen einer Veranstaltung von Fleet Challenge Ontario, verfügbar unter http://www.fleetchallenge.ca/breakfast2010/jun_presentations/pres_Antoine_Belaieff.pdf, Zugriff 05/2012. BENDIXSON T. und RICHARDS M. 1976, Witkar: Amsterdam’s self-drive hire car. In: Transportation 5 (S. 63-72), Amsterdam 1976. http://www.springerlink.com/content/ht3680r65v817453/ BERGER 2008, Powertrain 2020 – The future drives electric. Verfügbar unter: http://www.rolandberger.com/media/pdf/Roland_Berger_Powertrain_2020_20110215.pdf, Zugriff: 05/2012. BETTER PLACE 2010, Better Place Extends Tokyo Trial for Additional Three Months. Pressemitteilung vom 25.08.2010, verfügbar unter http://www.betterplace.com/press-room/better-place-extendstokyo-trial-for-additional-three-months, Zugriff: 05/2012. BICKERT S. 2012, Ökonomische Rahmenbedingungen von Elektrofahrzeugen. In: Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten Antriebssystemen in bestehende und zukünftige Energieversorgungsstrukturen – Endbericht, Jülich 2012. BIERE D. et al. 2009, Ökonomische Analyse der Erstnutzer von Elektrofahrzeugen. In: Zeitschrift für Energiewirtschaft 02/2009. BLESL et al. 2009, Entwicklungsstand und Perspektiven der Elektromobilität. Endbericht, Universität Stuttgart / Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, verfügbar unter: http://www.zfes.uni-stuttgart.de/deutsch/downloads/Elektromobilit%C3%A4t_Endbericht_IER.pdf, Zugriff: 10/2013. BMBF 2009, Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität der Bundesregierung. Verfügbar unter http://www.bmbf.de/pubRD/nationaler_entwicklungsplan_elektromobilitaet.pdf, Zugriff 10/2013. BMBF 2011, Regierungsprogramm Elektromobilität. Verfügbar unter http://www.bmbf.de/pubRD/ programm_elektromobilitaet.pdf, Zugriff 10/2013. BMU 2007, Eckpunkte für ein integriertes Energie- und Klimaprogramm. Ergebnis der Klausurtagung in Meseberg am 23. August 2007, verfügbar unter http://www.bmu.de/fileadmin/bmuimport/files/pdfs/allgemein/application/pdf/klimapaket_aug2007.pdf, Zugriff 10/2013. BMU 2009, Konzept eines Programms zur Markteinführung von Elektrofahrzeugen – 1. Schritt: Marktaktivierung von 100.000 Elektrofahrzeugen bis 2014. Verfügbar unter http://www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/marktaktivierung_elektroauto_schaubilder.p df, Zugriff 05/2012. BMU 2012, Erneuerbar mobil - Marktfähige Lösungen für eine klimafreundliche Elektromobilität. Ergebnisbroschüre, verfügbar unter http://www.pt-elektromobilitaet.de/mediathek/dateien/ ergebnisbroschuere-erneuerbar-mobil_bf.pdf, Zugriff: 10/2012. BMVBS 2008a, Mobilität in Deutschland, im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Stadtentwicklung, verfügbar unter www.mobilitaet-in-deutschland.de, Zugriff 02/2011. BMVBS 2008b, Bericht über die Sondererhebung zum Taxen- und Mietwagenverkehr. Stand: 31. Dezember 2008 7. Literatur BMVBS 2012, Bericht über die Sondererhebung zum Taxen- und Mietwagenverkehr. Stand: 31. Dezember 2012, verfügbar unter http://www.taxiverband.de/wp-content/uploads/2013/12/berichtueber-die-sondererhebung-zum-taxen-und-mietwagenverkehr.pdf, Zugriff 03/2014. BMW 2011, Ergebnisse MINI E Berlin powered by Vattenfall 1.0. - Startschuss für die Fortsetzung des Feldversuches 2.0., Ergebnispräsentation, verfügbar unter http://www.konstruktion.de/ uploads/2011/11/Ergebnisse-des-Mini-E-Feldversuchs.pdf, Zugriff 07/2012. BMWI 2012, Perspektiven von Elektro-/Hybridfahrzeugen in einem Versorgungssystem mit hohem Anteil dezentraler und erneuerbarer Energiequellen. Schlussbericht, Kooperation: DLR, Fraunhofer ISE, RWTH Aachen, Institut für Hochspannungstechnik (IFHT), verfügbar unter http://e-mobilitynsr.eu/fileadmin/user_upload/downloads/info-pool/DLR_Elektromobilitaet_Energiesystem_ 2012.pdf BOGDANSKI R. 2009, Intelligente Ansätze für einen stadt- und umweltverträglichen Wirtschaftsverkehr. Vortrag auf der 4. Fachtagung Einkauf und Logistik, Nürnberg 2009, verfügbar unter http://www.beschaffungsstrategie.de/wp-content/uploads/2014/01/Bogdanski-Vortrag_ Logistiktag.pdf, Zugriff 03/2014. BUCHERT M. et al. 2011, Ressourceneffizienz und ressourcenpolitische Aspekte des Systems Elektromobilität. Arbeitspaket 7 des Forschungsvorhabens OPTUM: Optimierung der Umweltentlastungspotenziale von Elektrofahrzeugen, verfügbar unter http://www.oeko.de/ uploads/oeko/oekodoc/1334/2011-449-de.pdf, Zugriff 05/2014. BUNDESREGIERUNG 2012, Wehrsold und Elektroautos steuerfrei. Mitteilung vom 25.10.2012, verfügbar unter http://www.bundesregierung.de/Content/DE/Artikel/2012/10/2012-10-25jahressteuergesetz2013.html, Zugriff 01/2013 BUSSE M. et al., Modellregion Elektromobilität Bremen/Oldenburg, Kurzvorstellung Modul 3 – Flottenversuche. Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, Berlin, 07/2011. BZP 2011, Zahlen über den Taxi- und Mietwagenverkehr. BZP - Geschäftsbericht 2010/2011 des Deutschen Taxiund Mietwagenverbands e.V., verfügbar unter http://bzp.org/Content/SERVICE/Geschaeftsbericht/_doc/BZP_GB_2010_2011_Strukturdaten.pdf, Zugriff 10/2012. CAO I. 2011, Electric vehicles as a format to Green City Solution. Vortrag auf dem EcoMobility 2011 congress, Changwon 23.10.2011, verfügbar unter http://ecomobility2011.iclei.org/fileadmin/ Changwon_PPT_day_2/EcoMobility2011_UITP_BYD_China_Ivan_Cao.pdf, Zugriff 05/2012. CAR2GO 2012, Der car2go EcoScore. Mitteilung auf dem Unternehmensblog, verfügbar unter http://blog.car2go.com/2012/05/25/der-car2go-ecoscore, Zugriff 02/2013. CARPENTER T. 2011, The Return On Investment for Taxi Companies Transitioning to Electric Vehicles - A Case Study in San Francisco. University of Waterloo Technical Report CS-2011-20, verfügbar unter http://www.cs.uwaterloo.ca/research/tr/2011/CS-2011-20a.pdf, Zugriff: 05/2012. COLOGNE-MOBIL 2011, Elektromobilitäts-Projekt „colognE-mobil“: Praxisphase zeigt positive Zwischenergebnisse. Verfügbar unter http://www.uni-due.de/~hk0378/publikationen/2011/ 20110707_ColognE-mobil-%20Pressekonferenz.pdf, Zugriff: 08/2012. 121 122 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb COLOGNE-MOBIL 2012, Aktuelle Ergebnisse auf der Website des Projektes; verfügbar unter http://www.cologne-mobil.de, Zugriff 10/2012. CONDUCTIX 2011, Kontaktloses Laden von Elektrofahrzeugen (Conductix). Abschlussbericht, Conductix-Wampfler AG, Daimler AG, verfügbar unter http://www.erneuerbarmobil.de/de/projekte/foerderprojekte-aus-dem-konjunkturpaket-ii-2009-2011/pkwfeldversuche/abschlussberichte/abschlussbericht-conductix.pdf, Zugriff 05/2012. DAT 2013, Online-Formular zur Ermittlung der Gebrauchtfahrzeugwerte. Verfügbar unter http://www.dat.de/online-services/service-fuer-verbraucher/gebrauchtfahrzeugwerte.html, Zugriff 02/2013. DATAFORCE 2012, In den nächsten 5 Jahren setzen sich zunächst Hybridantriebe in deutschen Fuhrparks durch. Mitteilung auf der Unternehmenswebsite, verfügbar unter http://www.dataforce.de/web/guest/news (Mitteilung vom 30.08.2012), Zugriff 10/2012. DB 2011, Elektromobilität bei der Deutschen Bahn – Carsharing-Angebot „e-Flinkster“ jetzt auch in Darmstadt. Pressemitteilung vom 14.06.2011, verfügbar unter http://www.flinkster.de/fileadmin/www.flinkster.de/redaktion/images/PDF/eFlinkster_Darmstadt.pdf, Zugriff 08/2012. DB 2013, Grüne Mobilität mit Elektroautos von e-Flinkster. Internetpräsenz der Deutschen Bahn, verfügbar unter http://www.flinkster.de/index.php?id=317&f=3, Zugriff 02/2013. DEFFNER J. et al. 2012, Elektrofahrzeuge in betrieblichen Fahrzeugflotten – Akzeptanz, Attraktivität und Nutzungsverhalten (Ergebnisbericht im Rahmen des Projekts Future Fleet). Institut für sozialökologische Forschung, verfügbar unter http://www.isoe.de/fileadmin/redaktion/Downloads/ Mobilitaet/st-17-isoe-2012.pdf, Zugriff 09/2012. DENA 2011, dena: Strompreise steigen bis 2020 um 20 Prozent. Pressemitteilung, verfügbar unter http://www.dena.de/fileadmin/user_upload/Presse/Pressemappen/energiewende/11-12-27_PMESD_Strompreise.pdf , Zugriff 03/2013. DESTATIS 2013a, 57,3 Milliarden Euro umweltbezogene Steuereinnahmen für das Jahr 2012, Zahlen & Fakten, verfügbar unter https://www.destatis.de/DE/ZahlenFakten/GesamtwirtschaftUmwelt/ Umwelt/UmweltoekonomischeGesamtrechnungen/Umweltschutzmassnahmen/Aktuell.html, Zugriff: 08/2013. DESTATIS 2013b, Verkehr auf einen Blick. Statistisches Bundesamt 2013, verfügbar unter https://www.destatis.de/DE/Publikationen/Thematisch/TransportVerkehr/Querschnitt/BroschuereVe rkehrBlick0080006139004.pdf?__blob=publicationFile, Zugriff: 08/2013. DEUTSCHE BANK RESEARCH 2011, Elektromobilität - Sinkende Kosten sind conditio sine qua non. verfügbar unter http://www.dbresearch.de/PROD/DBR_INTERNET_DE-PROD/ PROD0000000000277861/Elektromobilit%C3%A4t%3A+Sinkende+Kosten+sind+conditio+sine+q ua+non.pdf;jsessionid=13BFCC247337A04EC2D9192CD9DC1A1E.srv12-dbr-de, Zugriff: 06/2012. DEUTSCHE POST 2010, delivering tomorrow - Zukunftstrend Nachhaltige Logistik. Konzernbericht, Bonn 2010, verfügbar unter http://www.dp-dhl.com, Zugriff 01/2012. DHL 2011, GoGreen - das Zukunftsprojekt der Deutschen Post. Beitrag auf dem Erfurter 7. Literatur Wirtschaftskongress am 16. Juni 2011, verfügbar unter http://www.erfurt.de/imperia/md/content/veroeffentlichungen/wirtschaft/erwicon2011/erwicon11_v4 .4.pdf, Zugriff: 10/2012. DHL 2013, DHL 2013 Daten & Fakten: Alternative Fahrzeuge: Iveco Electric Daily. Ergänzendes Material zur Pressemitteilung vom 21.05.2013, verfügbar unter http://www.dpdhl.com/ de/presse/pressemitteilungen/2013/co2_freie_zustellung_bonn.html, Zugriff: 01/2014. DOLL C. et al. 2011, Integration von Elektrofahrzeugen in Carsharing-Flotten - Simulation anhand realer Fahrprofile. Fraunhofer Institute System and Innovation Research (ISI), verfügbar unter http://www.elektromobilitaet.fraunhofer.de/Images/FSEM_Elektromobilitaet_und_Carsharing_fin2011-05-06_tcm243-90486.pdf, Zugriff: 05/2012. EDV POST 2001, Electric Vehicle Deliveries in Postal Services – Final Report. Abschlussbericht zum EU-Projekt verfügbar unter http://www.citelec.org/evdpost/EVD-POSTFinalReport.pdf, Zugriff: 06/2012 ELCIDIS 2002, ELCIDIS Electric Vehicle City Distribution - Final Report. Verfügbar unter http://www.eltis.org/docs/studies/elcidis___final_report0.pdf, Zugriff 10/2012. ELIS N. 2013, Death of Better Place: Electric car co. to dissolve. Zeitungsartikel in The Jerusalem Post, verfügbar unter http://www.jpost.com/Business/Business-News/Death-of-Better-Place-Electric-carco-to-dissolve-314380, Zugriff 08/2013. EMIL 2012, Gestatten, EMIL! Eine smarte Lösung für urbane Mobilität. Präsentation verfügbar unter: http://www.aee-salzburg.at/download/public/scs/Emich.pdf, Zugriff 05/2012. EON 2011, Elektromobilität bei E.ON: „Sicher, einfach, bequem – Ladetechnologie für Elektroautos“, Veröffentlichung des Unternehmens (factsheet), verfügbar unter http://www.eon.com/content/dam/eon-com/download/dwnnews/10616_628/2011_01_E.ON_Factsheets_September_2011.pdf , Zugriff 06/2012. ESMT 2011, Marktmodell Elektromobilität. Schlussbericht - ESMT Berlin. verfügbar unter: http://www.pt-elektromobilitaet.de/projekte/begleitforschung/dokumentedownloads/MMEMSchlussbericht0912.pdf, Zugriff: 05/2012. ESSER K. und KURTE J. 2010, Wirtschaftliche Bedeutung der KEP-Branche. Marktanalyse, KEP-Studie 2010, im Auftrag des Bundesverbands Internationaler Express- und Kurierdienste e.V (BIEK), www.biek.de/download/gutachten/kep_studie_2010.pdf, Zugriff 07/2011. EUROTAX 2011, EurotaxGlass`s Report: Electrification of the Automotive Industry – The European Consumer’s View. Maintal, März 2011, verfügbar unter http://www.emotility.com/Whitepaper_The_Electrification_of_the_Automotive_Industry_The_Consumer_View_ 20110331.pdf, Zugriff 02/2013. EWI 2010a, Potenziale der Elektromobilität bis 2050 – Eine szenarienbasierte Analyse der Wirtschaftlichkeit, Umweltauswirkungen und Systemintegration. Endbericht, Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln (EWI), Köln 2010. EWI 2010b, Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung. Verfügbar unter: http://www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/energieszenarien_2010.pdf, Zugriff 05/2012 123 124 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb F+M 2010, E-autos für viele Fuhrparks attraktiv. Kurzmeldung in Fuhrpark + Flottenmanagement. Ausgabe 10/2010, S. 20; Grafik verfügbar unter http://www.autoflotte.de/fm/3478/ Dataforce_Elektrofahrzeuge.pdf, Zugriff 21.09.2012. FABRE A. et al. 1987, COST 302 – Technical and economic conditions for the use of electric road vehicles. Cost 302 Projekt, Europäische Kommission, Brüssel 1987, verfügbar unter: http://www.youscribe.com/catalogue/rapports-et-theses/savoirs/autres/cost-302-1278314, Zugriff 05/2012. FLOTTENGUIDE 2014, Erfolgsgeschichte Flottenservice - Das A.T.U-Flottengeschäft: Steigerung der Fuhrparkkunden von 0 auf 100.000 in zehn Jahren. Beitrag im ePaper des Online-Portals firmenflotte.at, S.78, verfügbar unter http://www.firmenflotte.at/epapers/836882/files/ assets/seo/page78.html, Zugriff 06/2014. FLOTTENMANAGEMENT 2008, TCO – Total Cost of Ownership. Erschienen in Flottenmanagement, Ausgabe 03/2008. FLOTTENMANAGEMENT 2011, Spritsparen leicht gemacht? Erschienen in Flottenmanagement, Ausgabe 04/2011. FORD 2011, Feldversuch „colognE-mobil“ unterstreicht die Alltagstauglichkeit gewerblich genutzter Elektroautos von Ford. Pressemitteilung vom 07.07.2011, verfügbar unter http://colognemobil.de/tl_files/colognemobil/presse/20110707/02_Ford_colognE-mobil_Pressetext.pdf, Zugriff 02/2013. FORNAHL D. 2010, Individuelle und regionale Mobilitätsmuster. Vortrag auf der Fachtagung Elektromobilität: Erfahrungen – Entwicklungen – Erwartungen, 15. September 2010 in Bremen, verfügbar unter http://www.modellregion-bremen-oldenburg.de/fileadmin/CONTENT_MBO/PDFs/ Vortraege/PD_Dr._Dirk_Fornahl.pdf, Zugriff: 10/2012. FRANKE S. 2001, Car-Sharing: vom Ökoprojekt zur Dienstleistung. ISBN 3-89404-209-5, Berlin 2001. FRAUNHOFER 2012, Roadmap zur Kundenakzeptanz: Zentrale Ergebnisse der sozialwissenschaftlichen Begleitforschung in den Modellregionen. Forschungsbericht, Berlin: BMVBS, 2012. FRAUNHOFER 2013, Es geht auch ohne Kabel – Hocheffizientes induktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge entwickelt. Pressemitteilung vom 2. Juli 2013, verfügbar unter http://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/pdfs-zu-presseinfos/2013/presseinformation-esgeht-auch-ohne-kabel.pdf, Zugriff: 02/2014. FRAUNHOFER IAO und PWC 2010, Elektromobilität - Herausforderungen für Industrie und öffentliche Hand. Verfügbar unter http://www.iao.fraunhofer.de/images/downloads/elektromobilitaet.pdf, Zugriff: 10/2012. FRAUNHOFER ISI o.J., Forschungsergebnisse Elektromobilität: Ladeinfrastrukturaufbau. Verfügbar unter http://isi.fraunhofer.de/elektromobilitaet/Ladeinfrastrukturaufbau, Zugriff: 08/2012. FRAUNHOFER ISI 2013a, Markthochlaufszenarien für Elektrofahrzeuge (Langfassung). Studie im Auftrag der acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und der Arbeitsgruppe 7 der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE), verfügbar unter http://www.isi.fraunhofer.de/isimedia/docs/e/de/publikationen/Fraunhofer-ISI-Markthochlaufszenarien-ElektrofahrzeugeLangfassung.pdf, Zugriff 04/2014 7. Literatur FRAUNHOFER ISI 2013b, Anwendersicht auf Elektromobilität in gewerblichen Flotten. Ergebnisse aus den Projekten mit gewerblichen Nutzern von Elektrofahrzeugen im Rahmen des BMVBSVorhabens „Modellregionen für Elektromobilität 2009—2011“, verfügbar unter http://www.nowgmbh.de/fileadmin/user_upload/RE_Publikationen_NEU_2013/Publikationen_Begleitforschung/An wendersicht_EM_in_gewerblichen_Flotten.pdf, Zugriff 04/2014 GOPALAKRISHNAN D. et al. 2011, Assessment of electric vehicle and battery technology. Impacts of Electric Vehicles Deliverable 2, Delft 04/2011, verfügbar unter http://ec.europa.eu/clima/policies/transport/vehicles/docs/d2_en.pdf, Zugriff 06/2012. GREEN CAR 2012, Investigation concludes fire in BYD e6 collision caused by electric arcs from short circuit igniting interior materials and part of power battery. Beitrag verfügbar unter http://www.greencarcongress.com/2012/08/byde6-20120810.html, Zugriff 05/2014. GROISS R. und JOSSEN A. 2010, Sicherheitsaspekte beim Testen von Lithium-Ionen-Batterien. BaSyTec GmbH, Öllingen, online verfügbar unter: http://www.basytec.de/Literatur/ 2010_Sicherheit_Testen.pdf, Zugriff 04/2012. GÜNTHER C. et al. 2012, Zukünftige Entwicklung der Lithium-Ionen-Technologie und Szenariensimulationen für Traktionsbatterien in 2020. In: Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten Antriebssystemen in bestehende und zukünftige Energieversorgungsstrukturen – Endbericht, Jülich 2012. HACKER F. et al. 2011, Betrachtung der Umweltentlastungspotenziale durch den verstärkten Einsatz von kleinen, batterieelektrischen Fahrzeugen im Rahmen des Projekts „E-Mobility“ - Schlussbericht im Rahmen der Förderung der Modellregionen Elektromobilität des Bundesministeriums für Verkehr-, Bau- und Wohnungswesen. Verfügbar unter http://www.oeko.de/oekodoc/1344/2011-007-de.pdf, Zugriff 10/2012. HANKE S. 2010, Elektromobilität und Recht. Vortrag im Rahmen der Konferenz „Elektromobilität in Kommunen“, Deutsches Institut für Urbanistik, Düsseldorf, 10/2010, verfügbar unter XXX HANNOVER 2008, Klima-Allianz Hannover 2020 Klimaschutzaktionsprogramm 2008 bis 2020 für die Landeshauptstadt Hannover. Verfügbar unter http://www.kuknds.de/fileadmin/dokumente/Klimaschutzkonzepte/Niedersachsen/Klimaschutzprogramm_Hannover .pdf, Zugriff 08/2012. HAYMOZ U. 2010, Chancen für Elektrofahrzeuge bei Flottenbetreibern. In: electrosuisse, Ausgabe 2/2010. HEYMANN E. et al. 2011, Elektromobilität - Sinkende Kosten sind conditio sine qua non. Studie der Deutschen Bank Research in Zusammenarbeit mit dem Institut der Deutschen Wirtschaft Köln, 09/2011 verfügbar unter: http://www.iwkoeln.de; Zugriff: 01/2012 HYSOLUTIONS 2011, Modellregion Elektromobilität Hamburg - Stand der Umsetzung. Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, Berlin, 07/2011. IBM 2012, Battery 500 Project: 800 km range for electrovehicles. Pressemitteilung IBM Research, verfügbar unter: http://www.zurich.ibm.com/news/12/battery500.html, Zugriff: 05/2012. IEA 2011, Technology Roadmap - Electric an plug-in hybrid electric vehicles. International Energy 125 126 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Agency, Juni 2011, verfügbar unter http://www.iea.org/papers/2009/EV_PHEV_Roadmap.pdf, Zugriff: 05/2012. IKA 2012, CO2-Reduzierungspotentiale bei Pkw bis 2020. Abschlussbericht des ika (Institut für Kraftfahrzeuge Aachen), in Auftrag gegeben vom BMWi, Dezember 2012, verfügbar unter http://www.bmwi.de/BMWi/Redaktion/PDF/Publikationen/Studien/co2-reduzierungspotenziale-beipkw-bis-2020-abschlussbericht,property=pdf,bereich=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.pdf, Zugriff: 08/2013 INDION 2011, Kontaktloses Laden von batterieelektrischen Fahrzeugen (IndiOn). Abschlussbericht, Siemens AG, BMW AG, verfügbar unter http://www.erneuerbarmobil.de/de/projekte/foerderprojekte-aus-dem-konjunkturpaket-ii-2009-2011/pkwfeldversuche/abschlussberichte/abschlussbericht-indion.pdf, Zugriff 05/2012. ISARFUNK 2011, IsarFunk stellt das erste Elektrotaxi Deutschlands in den Dienst. Pressemitteilung vom 5.06.2011, verfügbar unter http://www.isarfunk.de/index.php/presse-blog-presse/pressemitteilungen, Zugriff 08/2012 JOHNSON R.R. et al. 2000, Online Grocery: How the Internet is Changing the Grocery Industry. University of Virginia Press, 1-11, verfügbar unter: http://faculty.darden.virginia.edu/gbus88500/Documents/OnlineGrocery_8-25.pdf, Zugriff 06/2011 JOSSEN A. und GUENTHER C. 2010, Wie schnell lassen sich Lithium-Ionen-Batterien laden? 1. VDIFachkonferenz Elektromobilität, Nürtingen, 03/2010 JÜCHTER A. 2011, Projektsteckbrief E-City-Logistik / Teilvorhaben E-KEP. Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, Berlin, 07/2011. JUNG C. 2011, Verkehr neu denken: Die Zukunft liegt in der Integration von ÖPNV und E-Mobilität. Lebenswelt Elektromobilität – Kongress für Fahrzeug, Energie, Mobilität und Informations- und Kommunikationstechnologien, Mannheim, 09/2011. KBA 2013a, Kraftfahrt-Bundesamt: Der Fahrzeugbestand am 1. Januar 2013, verfügbar unter: http://www.kba.de/cln_030/nn_125398/DE/Statistik/Fahrzeuge/Bestand/Kurzbericht/2013__b__pdf, templateId=raw,property=publicationFile.pdf/2013_b_pdf.pdf, Zugriff: 04/2014. KBA 2013b, Jahresbilanz der Neuzulassungen Jahr 2013. Veröffentlichung auf der Internetpräsenz des KBA, verfügbar unter http://www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Neuzulassungen/ 2013_n_jahresbilanz.html?nn=644264, Zugriff 02/2014. KID 2012, Kraftfahrzeugverkehr in Deutschland 2010 (KiD 2010) – Schlussbericht. Bericht verfügbar unter http://daten.clearingstelle-verkehr.de/240/9/KiD2010-Schlussbericht.pdf; Datenmaterial verfügbar über die Clearingstelle für Verkehr des DLR, Zugriff 08/2012. KIESCHOWEIT J. 2002, Sachstand, Entwicklung und Möglichkeiten. BwFuhrparkService GmbH, verfügbar unter http://www.bwfuhrpark.de/medien/Download/vortrag_kie_0602.pdf, Zugriff 03/2012 KLEINDORFER P. R. et al. 2011, Fleet Renewal with Electric Vehicles at La Poste. Vortrag auf dem 2011 INFORMS Annual Meeting in Charlotte (NC) 11/2011, verfügbar unter https://client.blueskybroadcast.com/Informs/2011/Annual/pdf/informs11_a5.pdf, Zugriff: 05/2012 7. Literatur KLOETZKE F. 2011, Fallstudie zur preislichen Wettbewerbsfähigkeit von Elektrofahrzeugen im gewerblichen Flottenmarkt bis 2020. Diplomarbeit, vorgelegt am Fachgebiet Kraftfahrzeuge der TU Berlin, 03/2011 KNOPF B. et al. 2011, Knopf B. et al.: Der Einstieg in den Ausstieg - Energiepolitische Szenarien für einen Atomausstieg in Deutschland. WISO Diskurs, 08/2011, verfügbar unter http://edoc.gfzpotsdam.de/pik/get/4872/0/cc27bb5ada1b32edf27cb9a3845afb6c/4872.pdf, Zugriff: 05/2012. KÖHLER U. 2013, Von der Blei- zur Li-Ionen-Batterie. Innovative Energiespeichersysteme für Fahrzeuganwendungen. Präsentation auf der MobiliTec 2013, Hannover 04/2013, verfügbar unter http://files.messe.de/001/media/02informationenfrbesucher/vortraege/2013_14/mobilitec_forum/Vo n_der_Blei-_zur_Li-Ionen-Batterie_-_Innovative_EnergieSpeichersysteme_fuer_Fahrzeuganwendungen_Dr_Uwe_Koehler_Johnson_Controls.pdf, Zugriff: 06/2014 KRUSE P 2011, Wertewandel Mobilität - Veränderungslinien in einem kulturellen Kraftfeld von zentraler gesellschaftlicher Bedeutung. Verfügbar in der Mediathek der NOW (Nationale Organisation Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie) unter http://www.nowgmbh.de/de/mediathek.html, Zugriff: 02/2013. KUNTZ M. 2011, Erich Sixt: Elektro-Autos, Eine "absolute Katastrophe". Artikel in der Süddeutschen Zeitung (Online-Ausgabe), 17.03.2011, verfügbar unter http://www.sueddeutsche.de/ wirtschaft/erich-sixt-elektro-autos-eine-absolute-katastrophe-1.1073489, Zugriff 10/2012. LA POSTE 2011, La Poste hands workers keys to 10,000 electric vehicles. Pressemitteilung verfügbar unter http://www.laposte.com/Everything-about-La-Poste/Press-releases/, Zugriff: 05/2012 LENZ B. 2011, Begleitforschung in der Modellregion Berlin-Potsdam E-City-Logistik. Status-Seminar Elektromobilität Berlin-Brandenburg, Berlin, 03/2011. LOOSE, W. et al. 2004, Bestandsaufnahme und Möglichkeiten der Weiterentwicklung von Car-Sharing. Schlussbericht FE 77.461/2001, im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen. Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Reihe Verkehrstechnik, Heft V 114. Bergisch Gladbach 2004. LUNZ B. und SAUER D.U. 2010, Technologie und Auslegung von Batteriesystemen für die Elektromobilität. Konferenz Solarmobility Berlin 2010, verfügbar unter: http://www.bsmev.de/infocenter/energiespeicherung/batteriesysteme-fuer-elektromobilitaet/at_download/file, Zugriff 05/2012 McGRATH S. 2011, Research Programme within the Ecar Ireland Project. Irish Transport Research Network – Annual Conference ITRN 2011 30.08.-1.09.2011 in Cork, Irland. Verfügbar unter http://www.itrn.ie/uploads/sesB_ID83.pdf, Zugriff 08/2012. McKINSEY 2010, Neue McKinsey-Studie – Elektromobilität in Megastädten: Schon 2015 Marktanteile von bis zu 16 Prozent, Pressemitteilung des Unternehmens vom 12.01.2010, verfügbar unter http://www.mckinsey.de/downloads/presse/2010/pm_100112_emobilitaet.pdf, Zugriff: 06/2012. McKINSEY 2011, A portfolio of power-trains for Europe: a fact-based analysis - The role of Battery Electric Vehicles, Plug-in Hybrids and Fuel Cell Electric Vehicles. Verfügbar unter 127 128 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb http://ec.europa.eu/research/fch/pdf/a_portfolio_of_power_trains_for_europe_a_fact_based__analysi s.pdf, Zugriff: 05/2012. MERCEDES BENZ 2013, Vorteile für FlottenSterne Kunden. Internetauftritt des Unternehmens, Unterpunkt „Geschäftskunden“. Verfügbar unter: http://www.mercedesbenz.de/content/germany/mpc/mpc_germany_website/de/home_mpc/passengercars/home/fleet/_ho me/advantages/gewerbliche_einzelkunden/advantages.html, Zugriff: 02/2013. MICHELL N 2012, Should electric vehicles be a priority for cities? In: Cities Today, Ausgabe 5/2012. Verfügbar unter http://www.internationaltransportforum.org/Press/PDFs/CitiesTodayApril2012.pdf, Zugriff 08/2012. MISCHINGER S. 2012, Chancen und Risiken der Netzintegration von Elektrofahrzeugen auf verschiedenen Spannungsebenen. In: Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten Antriebssystemen in bestehende und zukünftige Energieversorgungsstrukturen – Endbericht, Jülich 2012. MITSUBISHI 2014, Mitsubishi senkt die Preise für seinen Elektro-Cityflitzer. Pressemitteilung des Herstellers, verfügbar unter http://presse.mitsubishi-motors.de/press.php?id=201403241, Zugriff 06/2014. NAUNHEIMER H. 2010, Der elektrifizierte Antriebsstrang – eine fachübergreifende Herausforderung. Beitrag auf der DKE-Tagung 2010 in Offenbach, Verfügbar unter http://www.dke.de/de/ wirueberuns/mitteilungender-dkegeschaeftstelle/documents/der%20elektrifizierte%20 antriebsstrang%20%E2%80%93%20eine%20fach%C3%BCbergreifende%20herausforderung.pdf, Zugriff: 05/2012 NEE 2009, Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität. Deutsche Bundesregierung 08/2009. NET-ELAN 2012, Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten Antriebssystemen in bestehende und zukünftige Energieversorgungsstrukturen. Abschlussbericht, Schriftenreihe Energie & Umwelt des Forschungszentrums Jülich, verfügbar unter http://hdl.handle.net/2128/4695, Zugriff 10/2013. NEUHAUS P. und SCHMITZ E. 2007, Effizienzpotenziale in kommunalen Fuhrparks – eine empirische Untersuchung zur (inter)kommunalen Fahrzeugnutzung und zum Outsourcing fahrzeugbezogener Dienstleistungen. Beitrag in: Leasing : Wissenschaft & Praxis.- Köln : Forschungsinst. für Leasing, ISSN 1611-4558, ZDB-ID 21079171. - Vol. 5.2007, 1, p. 33-54, 2007. NHTSA 2012, Chevorlet Volt Battery Incident Overview Report. Abschlussreport DOT HS 811 573, verfügbar unter http://www-odi.nhtsa.dot.gov/acms/cs/jaxrs/download/doc/UCM399393/INRPPE11037-49880.pdf, Zugriff: 06/2012. NISSAN o.J., Nissan LEAF als Taxi in Amsterdam. Mitteilung auf der Unternehmenswebsite, verfügbar unter http://nissan-e-mobility.com/index.php?pg=128, Zugriff 02/2013. NISSAN 2013, Nissan Leaf. Preisliste des Herstellers, gültig ab Juni 2013, verfügbar unter http://www.nissan.de/content/dam/services/DE/brochure/NISSAN_LEAF_Broschuere+Preisliste_D E_Juni2013.pdf, Zugriff 02/2014. NOLDE D. F. 2009, Eine ökonomische Analyse von E-Mobility-Investitionen. Diplomarbeit, vorgelegt am Lehrstuhl für Volkswirtschaftstheorie der Universität Münster, 06/2009. 7. Literatur NPE 2010, Zwischenbericht der Arbeitsgruppe 3: Lade-Infrastruktur und Netzintegration der Nationalen Plattform Elektromobilität. Verfügbar unter http://www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/ application/pdf/zwischenbericht_emob_ag3_bf.pdf, Zugriff: 05/2012. NPE 2011, Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität (Anhang). Verfügbar unter http://www.bmbf.de/pubRD/anhang_zweiter_bericht_nationale_plattform_elektromobilitaet.pdf, Zugriff: 05/2012. NPE 2012, Fortschrittsbericht der Nationalen Plattform Elektromobilität (Dritter Bericht), verfügbar unter http://www.bmbf.de/pubRD/NPE_Fortschrittsbericht_2012_VorlageBarrierefreiheit_n_DNK84g.pdf OERTEL D. 2008, Energiespeicher, Stand und Perspektiven. (Arbeitsbericht Nr. 123) Berlin: Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag. PAPENDICK K. et al. 2011, Nutzerverhalten beim Laden von Elektrofahrzeugen. Forschung und Innovation: 10. Magdeburger Maschinenbau-Tage, Magdeburg, 27.-29. September 2011, verfügbar unter: http://www.iaf-ag.ovgu.de/iniafag_media/downloads/publikationen/Nutzerverhalten+beim+ Laden+von+Elektrofahrzeugen.pdf, Zugriff: 07/2012 PFROPFE B. et al. 2012, Cost analysis of Plug-in Hybrid Electric Vehicles including Maintenance & Repair Costs and Resale Values. Beitrag auf dem Electric Vehicle Symposium (EVS) in Los Angeles 06.-09.05.2012 verfügbar unter http://elib.dlr.de/75697/1/EVS26_Propfe_final.pdf, Zugriff 02/2013. POHL A. 2011, IKONE – Integriertes Konzept für eine nachhaltige Elektromobilität. Konferenz Elektromobilität in Modellregionen – Ergebnisse und Ausblick. Berlin, 11/2011. RENAULT 2012, Fluence Z.E. Preisliste des Herstellers, gültig ab 01.01.2013, Stand 20.12.2012, verfügbar unter http://www.renault.at/media/-pdf-preisliste-/att00334420/PL_Fluence_ZE.pdf, Zugriff 02/2013. RENAULT 2013a, Renault Zoe. Preisliste des Herstellers, gültig ab 01.01.2013, Stand 23.01.2013, verfügbar unter http://www.kammerhofer.cc/assets/Uploads/ZOE2013-01-25.pdf, Zugriff 02/2013 RENAULT 2013b, Der Renault Kangoo Z.E. Preise und Ausstattungen. Preisliste des Herstellers, gültig ab 01.02.2013, verfügbar unter http://www.renault-preislisten.de/fileadmin/user_upload/ Preisliste_Kangoo_ZE.pdf, Zugriff 02/2013. RUDOLPH M. und WAGNER U. 1997, Begriffe der Versorgungswirtschaft. Teil D Energie Heft 1: Energiewirtschaftliche Grundbegriffe, 1. Ausgabe 1997. VWEW-Verlag Frankfurt am Main, ISBN 3-8022-0528-6 RUHMANN M. 2010, Untersuchung ausgewählter Flotten in Hinblick auf das Einsatzpotential von Elektro- und Hybridfahrzeugen. Bachelorarbeit, vorgelegt am Fachgebiet Kraftfahrzeuge der TU Berlin, 02/2010. RUPP A. 2011, eE-Tour Allgäu – ein Erfolgsmodell für Elektromobilität im Alpenraum. Vortrag im Deutsches Museum München, Verkehr aktuell 10.02.2011, verfügbar unter http://www.vt.bv.tum.de/uploads/verkehraktuell/eETour10022011.pdf, Zugriff 21.09.2012. SAUER U. 2009, Elektrische Energiespeicher in Hybrid und Elektrofahrzeugen. Seminar für 129 130 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Kraftfahrzeug- und Motorentechnik, Berlin 29.01.2009, verfügbar unter http://lexikon.kfz.tuberlin.de/kfz-seminar/downloads/vortrag_tu_berlin_29012009.pdf, Zugriff: 05/2012. SAX-MOBILITY 2010, Flottenbetrieb mit Elektrofahrzeugen und Flottenmanagement unter dem Aspekt der Elektromobilität in der Modellregion Sachsen - Ergebnisse der Befragung sächsischer Flottenbetreiber, verfügbar unter www.sax-mobility.de, letzter Zugriff: 05.03.2011. SCHÄFER H. 2009, Die Integration elektrischer Achsantriebe in Hybrid– und Elektrofahrzeuge, VDI Kongress Getriebe in Fahrzeugen, Friedrichshafen 07/2009. SCHAUER G. 2011, Electric Vehicles - Lessons learned from California and China. Vortrag auf der 7. Internationalen Energiewirtschaftstagung, Wien 29.01.2011, verfügbar unter http://eeg.tuwien.ac.at/eeg.tuwien.ac.at_pages/events/iewt/iewt2011/uploads/presentation_iewt2011/ Pr_349_Schaur_Gerd.pdf, Zugriff: 05/2012. SCHLAGER K. 2010, Kundenerwartungen an die Elektromobilität. Institut für Transportation Design (ITD), Vortrag auf dem Anwenderforum MobiliTec / Hannover Messe 04/2010, verfügbar unter http://www.transportation-design.org/cms/upload/DOWNLOADS/100503_Nutzerakzeptanz_ Elektrofahrzeuge.pdf. SCHÖNEWOLF 2012, Wirtschaftsverkehr und Elektromobilität. Beitrag auf dem 3. Kongress des Schweizer Forums Elektromobilität, Luzern 7. und 8. Februar 2012. Verfügbar unter http://www.forum-elektromobilitaet.ch/fileadmin/DATA_Forum/EKongress_2012 /Schoenewolf_Luzern.pdf, Zugriff 08/2012 SCHRAVEN et al. 2010, Induktives Laden von Elektromobilen – Eine techno-ökonomische Bewertung. Working Paper Sustainability and Innovation No. S 8/2010, verfügbar unter http://www.isi.fraunhofer.de/isi-media/docs/isi-publ/2010/ISI-A-14-10.pdf, Zugriff 02/2012. SCHÜPPEL F. et al. 2010, TU veLOG: A Small Competitive Autarkic GPS Data Logging System. Tagung Advanced Microsystems for Automotive Application (AMAA), Berlin 05/2010. SEELBACH B. 2010, Lautlos durch Deutschland – Vermarktung von Elektromobilität. Vortrag auf dem 4. Salzgitter-Forum Mobilität, 03/2010 Salzgitter, verfügbar unter http://www.ostfalia.de/export/sites/default/de/ifvm/download/4SFM/Vortraege_4SFM/Lautlos_durc h_Deutschland_Das_innovative_Vermarktungskonzept_fxr_Elektrofahrzeuge_Seelbach.pdf, Zugriff 06/2013. SMART 2013, smart fortwo electric drive und smart BRABUS electric drive. Preisliste des Herstellers, gültig ab Januar 2013, verfügbar unter http://www.smartcenter-berlin.de/fileadmin/pdf/smartelectric-drive-Preisliste-2013.pdf, Zugriff: 02/2013. SMITH ELECTRIC VEHICLES 2010, The Smith Edison. http://www.smithelectricvehicles.com, Zugriff: 07/2010. SUCHANEK und LIN-HI 2006, Eine Konzeption unternehmerischer Verantwortung. WittenbergZentrum für Globale Ethik, Diskussionspapier Nr. 2006-7, verfügbar unter http://www.wcge.org/downloads/DP_2006-7_Suchanek_Lin-Hi__Eine_Konzeption_unternehmerischer_Verantwortung.pdf, Zugriff 08/2012. TESLA 2012, Tesla Motors Inc – Quarterly Report, verfügbar unter http://files.shareholder.com/downloads/ABEA-4CW8X0/1695532913x6617316xS1193125-12- 7. Literatur 225825/1318605/filing.pdf, Zugriff 05/2012. TNS und ARVAL 2010, Barometer 2010 Schweiz, Corporate Vehicle Observatory. www.arval.de, Zugriff: 11/2010 TRANSMAT 2009, Lokaler Transportauftragsmarkt für selbständige Nachauftragnehmer der letzten Meile. 1. Statusseminar der Förderinitiative „Intelligente Logistik im Güter- und Wirtschaftsverkehr“, Bonn 11/2009. TÜV NORD 2012, Elektrofahrzeuge im realen Betrieb an der TÜV NORD eSTATION Hannover. Beitrag auf der Hannover-Messe 2012, online verfügbar unter http://files.messe.de/001/media/ 02informationenfrbesucher/vortraege/2012_12/metropolitan_solutions/Realverbraeuche-vonElektrofahrzeugen-an-der-TueV-NORD-eSTATION.pdf, Zugriff: 09/2014. TÜV SÜD 2012, Repräsentative Umfrage zu energieeffizienten Nutzfahrzeugen. Verfügbar unter http://www.tuev-sued.de/uploads/images/1338297239268973740266/002-ami-2012umfragergebnisse-nfz-.pdf, Zugriff: 08/2012. UMWELTTAXI 2014, Das erste deutsche Tesla-Taxi bei uns im Einsatz. Pressemitteilung auf der Website des Unternehmens http://www.umwelt-taxi-münchen.de, Zugriff: 02/2014 VAN DEN BOSSCHE P. et al. 2000, EVD-POST electric vehicle operation on different sites, Final technical summary report. Verfügbar unter http://etecmc10.vub.ac.be/etecphp/publications/ evdpostturku.pdf, Zugriff: 06/2012. VATTENFALL 2011, Business Intelligence for E-Mobility. Annual chronicle 2011, verfügbar unter http://www.vattenfall.com/en/file/content/2011_E-mobility_Chronicle_19988279.pdf, Zugriff 05/2012 VCD 2010, Effizienter Fuhrpark: kostengünstig, umweltschonend, zukunftssicher. VCD Leitfaden (Broschüre), VCD e.V. Berlin, 2010. VDE o.J., Prüfanforderungen an Li-Batterien für Elektrofahrzeuge, Übersicht vorhandener Normen sowie zukünftige Standards. Verfügbar unter http://www.vde.com/de/Technik/eenergy/Testing/Documents/VDE-Pr%C3%BCfanforderungen%20an%20LiBatterien%20f%C3%BCr%20Elektrofahrzeuge.pdf, Zugriff 05/2014. VMF 2013, Der wettbewerbsintensive deutsche Markt. VMF-Branchenübersicht, verfügbar unter http://www.vmf-fuhrparkmanagement.de/branche.html, Zugriff 05/2014. VW 2014, Der e-Golf – Technik und Preise, Broschüre des Herstellers, verfügbar unter https://volkswagen.de/content/medialib/vwd4/de/dialog/pdf/golf-a7/egolf_preisliste/_jcr_content/ renditions/rendition.download_attachment.file/e-golf_preisliste.pdf, Zugriff 02/2014 W-CHARGE 2011, Berührungsloses Laden von E-Fahrzeugen. Abschlussbericht, Audi AG, Fraunhofer IWES, Vahle GmbH, VW AG, verfügbar unter http://www.erneuerbar-mobil.de/de/ projekte/foerderprojekte-aus-dem-konjunkturpaket-ii-2009-2011/pkwfeldversuche/abschlussberichte/abschlussbericht-w-charge.pdf, Zugriff 05/2012. WALDOWSKI P. et al. 2012, Trends in der Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Fahrzeugen und deren Nutzung. In: Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten Antriebssystemen in 131 132 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb bestehende und zukünftige Energieversorgungsstrukturen – Endbericht, Jülich 2012. WEIDER et al. 2011, Die Rolle von Lernprozessen und symbolischer Aufladung bei der Nutzerakzeptanz von Batterie-Elektrofahrzeugen. In: Das Elektroauto: Bilder für eine zukünftige Mobilität, Stephan Rammler, Marc Weider (Hg.), ISBN 978-3-643-11240-8, LIT Verlag, 2011. WOHLFAHRT-MERENS M. 2011, Energiespeicher für die Elektromobilität: Stand der Technik und Perspektiven. Präsentation auf der DPG Frühjahrstagung, Arbeitskreis Energie Dresden, 03/2011, verfügbar unter http://www.docstoc.com/docs/112932730/DPG2011-AKE5-1Wohlfahrt-MehrensElektroMobil, Zugriff 05/2014. WYMAN 2009, Oliver Wyman-Studie „Elektromobilität 2025“ - Powerplay beim Elektrofahrzeug, Pressemitteilung des Unternehmens vom 09.09.2009, verfügbar unter http://www.oliverwyman.de/deu-insights/PM_E-Mobility_2025.pdf, Zugriff: 06/2012. ZHANG Y. 2011, China 12 Cities EV Demonstration Project – Final Report. Verfügbar unter: http://www.tekes.fi/fi/gateway/PTARGS_0_201_403_994_2095_43/http%3B/tekesali1%3B7087/publishedcontent/publish/programmes/eve/documents/selvitykset/doku_n872758_v1_ final_report___china__12_cities_ev_demo_oct_2011_pptx.pdf, Zugriff: 05/2012. ZSW 2014, Schütteln, erhitzen und quetschen, ZSW-Testzentrum für Fahrzeugbatterien erweitert. Pressemitteilung vom 19.02.2014, verfügbar unter http://www.zsw-bw.de/uploads/media/pi01-2014ZSW-AusweitungMultibelastungstestsBatterien.pdf, Zugriff 06/2014. 8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 8.1 Abbildungen Abbildung 01: Aufbau eines einfachen batterieelektrischen Fahrzeugs....................................................... 9 Abbildung 02: Technische Reife der Komponenten eines E-Fahrzeugs (NAUNHEIMER 2010)............. 10 Abbildung 03: Abhängigkeit des Verbrauchs von der Außentemperatur Ergebnisse des Mini E Tests (BMW 2011) ...................................................................................... 11 Abbildung 04: Einfluss der Nebenaggregate auf die Reichweite eines BEV (BMWI 2012) ..................... 11 Abbildung 05: Prognose der Fahrzeugkäufe (1000 Fahrzeuge / Monat) bis 2050 (ESMT 2011)............. 13 Abbildung 06: Markthochlauf nach TCO-Entscheidung in 3 Szenarien (FRAUNHOFER ISI 2013a) ..... 14 Abbildung 07: Aggregierte Technologieroadmap für Li-Ionen-Batterien unterschiedlicher Studien (GÜNTHER 2012) ................................................................................. 16 Abbildung 08: Energiedichte unterschiedlicher Batterietechnologien für Fahrzeuganwendungen (NPE 2011) ................................................................................................ 17 Abbildung 09: Zyklenfestigkeit einer Li-Ionen-Batterie in Abhängigkeit der Entladetiefe (SAUER 2009) ............................................................................................................. 18 Abbildung 10: Kosten für unterschiedliche Ladekonzepte auf infrastruktureller Seite (FRAUNHOFER ISI o.J.) ....................................................................................................... 21 Abbildung 11: Anzahl der E-Fahrzeuge in Deutschland 2010 nach Fahrzeuggruppen (KID 2012) .......... 23 Abbildung 12: Einschätzungen der Befragungsteilnehmer zur Zukunft von Elektromobilität (n = 690, FRAUNHOFER 2012) .......................................................................... 23 Abbildung 13: Abhängigkeit des Verbrauchs eines elektrischen Kleinwagens vom Fahrprofil (NET-ELAN 2012) ................................................................................................. 25 Abbildung 14: Auswirkungen einer gesicherten Reichweite bei Berücksichtigung von Nebenverbrauchern und Batteriealterung auf die Batteriedimensionierung (NET-ELAN 2012) .... 26 Abbildung 15: Umweltzonen in Deutschland ............................................................................................ 28 Abbildung 16: Ergebnisse einer Umfrage zur Relevanz von "grünem" Transport (DEUTSCHE POST 2010) .............................................................................................................. 30 Abbildung 17: Umfrageergebnisse zur Prognose von alternativen Antrieben in Fuhrparks in 5 und 20 Jahren (n=463, DATAFORCE 2012) .......................................................... 34 Abbildung 18: Mehrstufige Reichweitenanzeige in Abhängigkeit von Fahrstil und Topographie (RUPP 2011) ............................................................................................................... 37 Abbildung 19: Durchschnittlich eingesetzte Fahrzeugklassen bei KEP-Dienstleistern (nach TRANSMAT 2009)................................................................................................................ 38 134 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Abbildung 20: Verteilung des Diesel-Verbrauchs innerhalb der DHL-Flotte und Einsatz von E-Fahrzeugen (DHL2011) ............................................................................................ 40 Abbildung 21: Entwicklung von Carsharing in Deutschland (nach BCS 2011) ........................................ 44 Abbildung 22: Anzahl der einsetzbaren 24-kWh-BEVs in Abhängigkeit von der Jahresfahrleistung (DOLL et al. 2011) ............................................................................................. 46 Abbildung 23: Kumulierte Fahrweiten nach Wirtschaftszweigen (gewerbliche Pkw, Mo-Fr, Deutschland, KID 2012) ....................................................................... 48 Abbildung 24: Einschätzung der Ausbreitung von elektrischen Fahrzeugen (nach FRAUNHOFER 2012) ........................................................................................................... 48 Abbildung 25: Umfrageergebnis: Wie viel Prozent der Fahrzeuge in Ihrem Fuhrpark könnten durch Elektrofahrzeuge ersetzt werden? (n=43, ARVAL 2010) ........................ 49 Abbildung 26: Umfrageergebnisse aus dem Modellprojekt colognE-mobil zur Anschaffung von E-Fahrzeugen (n=500, ARENTZ 2011) .............................................................. 50 Abbildung 27: Untermengen des Umsetzungspotentials (nach RUDOLF und WAGNER 1997) ............. 51 Abbildung 28: Verteilung der Einsatzdauer (SAX-MOBILITY 2010) ...................................................... 55 Abbildung 29: Fahrzeugnutzungsprofile potenzieller batterieelektrischer Pkw an Werktagen – gewerblich (HACKER et al. 2011) ........................................................................ 56 Abbildung 30: Standorte der Fahrzeuge während der Ruhezeiten (nach SAX-MOBILITY 2010) ........... 56 Abbildung 31: veLOG Datenlogger (SCHÜPPEL et al. 2010) .................................................................. 60 Abbildung 32: Schematische Übersicht über die Datenanalyse ................................................................. 61 Abbildung 33: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs im Kleinwagensegment nach 4 Jahren Nutzungsdauer (NPE 2011) ..................................................... 63 Abbildung 34: Mobilitätskosten drei verschiedener Fahrzeugklassen im Basisszenario (BICKERT 2012) ...................................................................................................... 64 Abbildung 35: Jahr der TCO-Gewinnschwelle unterschiedlicher Länder für verschiedene Fahrzeugkonzepte (Vergleich E-Fahrzeug / konventionelles Fahrzeug, Quelle: McKinsey in BMU 2009) .................................................................................................... 65 Abbildung 36: Flussdiagramm der Eingangsgrößen in die TCO-Berechnung ........................................... 68 Abbildung 37: Batteriepreisprognosen unterschiedlicher Studien (McKinsey 2011, BCG 2011, IEA 2011, EWI 2010) ...................................................................... 69 Abbildung 38: Durchschnittliche Fahrzeuglaufleistungen nach Fahrzeugklassen in der EU (IKA 2012)....................................................................................................................... 77 Abbildung 39: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Bezug auf das Standardszenario bei Veränderung des Kraftstoffpreises bis 2020 .................................................. 79 Abbildung 40: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Bezug auf das Standardszenario bei Veränderung (Besteuerung) des Strompreises bis 2020 ................................ 80 8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abbildung 41: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Restwert von Fahrzeug und Batterie in zwei Szenarien .................................... 81 Abbildung 42: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Bezug auf das Standardszenario bei Verringerung des Verbrauchs konventioneller Fahrzeuge bis 2020 .............. 82 Abbildung 43: Zusätzliche Kosten für die Anschaffung eines E-Fahrzeugs in Bezug auf das Standardszenario bei stärkerer Abnahme der Batteriepreise bis 2020 ............................................. 82 Abbildung 44: Mehrkosten für ein BEV im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug in Abhängigkeit von der Auslegungsreichweite .................................................................................. 85 Abbildung 45: Mehrkosten für ein BEV im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug in Abhängigkeit von der Haltedauer .................................................................................................... 86 Abbildung 46: Mehrkosten für ein BEV im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug in Abhängigkeit von der Jahresfahrleistung ......................................................................................... 87 Abbildung 48: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (KEP1).............................................. 89 Abbildung 49: Tagesfahrstrecken (KEP1) ................................................................................................. 89 Abbildung 50: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (KEP2).............................................. 90 Abbildung 51: Tagesfahrstrecken (KEP2) ................................................................................................. 90 Abbildung 52: GPS-Daten und Fahrgeschwindigkeiten während eines Untersuchungsintervalls (6 Tage, KEP2) ........................................................................................ 90 Abbildung 53: Absolvierbare Tages- und Einzelstrecken von KEP1 und KEP2 in Abhängigkeit von der Fahrzeugreichweite ...................................................................................... 93 Abbildung 54: Anteil absolvierter Strecken in Abhängigkeit von der Pausenlänge, die zum Nachladen genutzt wird (KEP 1, oben: bei Auslegung auf 70 km Reichweite, unten: bei Auslegung auf 50 km Reichweite) ............................................. 94 Abbildung 55: Mehrkosten für ein BEV für KEP1 und KEP2 für eine Haltedauer von 8 Jahren ............. 96 Abbildung 56: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (PL1) ................................................ 97 Abbildung 57: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (PL2) ................................................ 97 Abbildung 58: Tagesfahrstrecken (PL1) in der Reihenfolge der aufgezeichneten Tage ........................... 98 Abbildung 59: Tagesfahrstrecken (PL2) in der Reihenfolge der aufgezeichneten Tage ............................ 98 Abbildung 60: Histogramm zur Verteilung der Standzeiten während des Einsatzes (PL2) ....................... 99 Abbildung 61: Anteil absolvierter Strecken in Abhängigkeit der Reichweite des Fahrzeugs (PL2, Klasse N2) .......................................................................................................... 100 Abbildung 62: Batterieladestatus (innerhalb des Ladehubs) für die ersten 7 Tage der Aufzeichnung von PL2 .................................................................................................................. 101 Abbildung 63: Anteil absolvierter Strecken in Abhängigkeit von der Pausenlänge, die 135 136 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb zum Nachladen genutzt wird (PL2) ............................................................................................... 102 Abbildung 64: Mehrkosten für den Betrieb eines E-Transporters über eine Haltedauer von 8 Jahren (PL2, Investitionszeitpunkt: 2014)............................................................................ 103 Abbildung 65: Geschwindigkeitsverteilung eines gesamten Tages (links) und Fahrstrecke in detaillierter Kartenansicht durch die Berliner Innenstadt (rechts) ............................................. 104 Abbildung 66: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (TAXI) ............................................ 106 Abbildung 67: Histogramm zur Verteilung der Tagesfahrstrecken (TAXI) ............................................ 107 Abbildung 68: Histogramm zur Verteilung der täglichen Pausenzeiten (TAXI) ..................................... 107 Abbildung 69: Anteil der absolvierten Tagesstrecken in Abhängigkeit von Reichweite und Ladeleistung (Nachladen ab Pausen > 60 Minuten) ................................................................ 109 Abbildung 70: Anteil der absolvierten Einzelstrecken (von n_gesamt = 2793) in Abhängigkeit der Pausenzeiten, die zum Nachladen genutzt werden (TAXI) ..................................................... 110 Abbildung 71: Anteil der absolvierten Tagesstrecken (von n_gesamt = 98) in Abhängigkeit der Pausenzeiten, die zum Nachladen genutzt werden (TAXI)............................................................ 110 Abbildung 72: Mehrkosten eines BEV im Vergleich zu einem Dieselfahrzeug (Kompaktklasse) in Abhängigkeit von der Reichweite (TAXI) ................................................................................. 111 8.2 Tabellen Tabelle 1: Übersicht über ausgewählte, aktuell verfügbare BEV ............................................................... 12 Tabelle 2: Eigenschaften unterschiedlicher Batterietypen für BEV (nach OERTEL 2008) ...................... 15 Tabelle 3: Vergleich der Carsharing-Organisationen Stadtmobil Karlsruhe und Berlin (nach DOLL et al. 2011) .................................................................................................................. 46 Tabelle 4: Relevante Randbedingungen für den Einsatz von BEV in individuellen Flotten ..................... 51 Tabelle 5: Verteilung unterschiedlicher Fahrzeugtypen und Antriebskonzepte im gewerblichen Flottenmarkt (BMVBS 2008a) ......................................................................................................... 52 Tabelle 6: Grunddaten der Referenzfahrzeuge für Verbrauchsbestimmung und Batterieauslegung ......... 53 Tabelle 7: Verbrauchswerte und Batteriegröße des betrachteten Kleinstwagens (F1) ............................... 54 Tabelle 8: Verbrauchswerte und Batteriegröße des betrachteten Kleintransporters (N1) .......................... 54 Tabelle 9: Angenommene Batteriepreisentwicklung (netto, €2010) ............................................................. 70 Tabelle 10: Unterschiede bei Antriebskomponenten, Peripherie und Energiespeicher zwischen BEV und konventionellem Fahrzeug ............................................................................... 70 Tabelle 11: Übersicht Fahrzeugpreise (netto) von E-Fahrzeugen aus unterschiedlichen Fahrzeugklassen ............................................................................................................................... 71 Tabelle 12: Preise für konventionelle und einen elektrifizierte Fahrzeuge der 8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis betrachteten Klassen (ohne MWSt.) ................................................................................................ 72 Tabelle 13: Fahrzeugrestwerte (Angabe in % vom Neupreis) nach Fahrzeugalter (ADAC 2011, eigene Überlegungen) ............................................................................................... 73 Tabelle 14: Umweltdaten der TCO-Berechnung für unterschiedliche Szenarien in €2010 (netto, angelehnt an EWI 2010b und DENA 2011) ......................................................................... 74 Tabelle 15: Durchschnittlicher Verbrauch (Benzin/Diesel)in den betrachteten Fahrzeugklassen in 2013 .................................................................................................................. 74 Tabelle 16: Steuern für konventionelle Fahrzeuge und BEV ab dem 11. Jahr........................................... 75 Tabelle 17: Übersicht der Kosten aus der Haftpflichtversicherung (Stand 2013) ...................................... 75 Tabelle 18: Kraftstoffpreise für das Szenario „Hoher Kraftstoffpreis“, doppelter Anstieg ausgehend vom Basisszenario in €2010 (netto, Basis angelehnt an EWI 2010b und DENA 2011) ... 78 Tabelle 19: Steuereinnahmen aus Energie- und Stromsteuer (in 2020, Jahresfahrleistung 15.000 km, Fahrzeuge der Kompaktklasse) ..................................................................................... 79 Tabelle 20: Merkmale der untersuchten Fahrzeugflotte ............................................................................. 88 Tabelle 21: Fahrleistungen und Standzeiten für die Nutzungstypen KEP 1 und KEP 2 ............................ 88 Tabelle 22: Profil eines kleinen KEP-Unternehmens (Fahrzeuge: Transporter N2 und Kleintransporter N1) ........................................................................................................................ 91 Tabelle 23: Batteriegrößen für die TCO-Berechnung (KEP1/E-Transporter und KEP2/E-Kleintransporter) ................................................................................................................ 95 Tabelle 24: Fahrleistungen für die Nutzungstypen PL1 und PL2 .............................................................. 98 Tabelle 25: Profil eines Berliner Pharmalieferanten (Fahrzeuge: Transporter N1 und Kleintransporter N2) ........................................................................................................................ 99 Tabelle 26: Batteriegrößen für die TCO-Berechnung .............................................................................. 103 Tabelle 27: Profil eines Berliner Taxiunternehmens (Fahrzeuge: Kompaktklasse F3) ............................ 107 137 9. Anhang 9.1 Fahrzeugdaten (verwendet in Abschnitt 4.2.3) Kleinstwagen BENZIN Marke Modell Motor DIESEL Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km Motor Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km 1 VW Up 1.0 55 9975 5,59 nicht im Angebot 2 Smart Fortwo 1.0 mhd 52 10660 6,08 0.8 cdi 40 12095 4,4 3 Renault Twingo 1.2 16 V 56 9990 6,04 1.5 dCi 75 FAP 55 12290 5,03 4 Fiat 500 1.2 8V 51 10900 6,19 55 12900 4,87 5 Fiat Panda 1.2 8V 51 9090 5,91 1.3 JTD Multijet 16V 1.3 16V 55 13990 4,8 10123 5,96 12818,75 4,77 Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km Durchschnitt Kleinwagen BENZIN Marke Modell Motor DIESEL Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km Motor 1 VW Polo 1.4 63 15500 6,78 1.6 TDI 66 17500 5 2 Opel Corsa 1.4 64 13495 6,9 1.3 CDTI 70 16380 5,32 3 Ford Fiesta 1.25 60 13900 6,91 1,6 l TDCi 70 15900 5,02 4 Skoda Fabia 1.2 TSI 63 13080 6,68 1.6 TDI 66 14880 5,03 5 Seat Ibiza 1.4 63 13750 7,1 1.6 TDI 66 17650 5,38 13945 6,87 16462 5,15 Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km Durchschnitt Kompaktwagen BENZIN Marke Modell Motor DIESEL Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km Motor 1 VW Golf 1.4 TSI 90 21525 7,05 1.6 TDI 81 23700 5,53 2 Opel Astra 1.6 85 19270 7,62 1.7 CDTI 81 21020 6,1 3 BMW 1er 116i 100 23250 7,84 116d 85 25350 5,55 4 Ford Focus 1.6 Ti-VCT 92 20850 7,9 1.6 TDCi 85 22600 6 5 Skoda Octavia 1.4 TSI 103 19690 6,9 1.6 TDI 81 20090 5,66 20917 7,46 22552 5,77 Durchschnitt 140 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Kleintransporter (Hinweis: sehr unterschiedliche Ausstattungen) BENZIN Marke Modell DIESEL Motor Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km Motor Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km 1 VW Caddy 1.2 TSI 77 19069 8,89 1.6 TDI 75 20759 7,02 2 Citroen Berlingo 1.6 VTi 95 72 17240 7,87 1.6 HDi 90 68 21150 6,18 3 Fiat Doblo 1.4 16V 70 17493 8,59 1.6 MultiJet 74 19992 7,02 4 Renault Kangoo 1.6 16V 78 17550 8,46 1.5 dCi 90 66 19250 6,26 17838 8,45 20287,75 6,62 Durchschnitt Transporter (Ausführung als Kastenwagen, Benziner nicht mehr betrachtet) DIESEL Marke Modell Motor Bemerkung Leistung Preis Verbrauch in kW in € in l/100km 1 VW Transporter 2.0 TDI 84 30231 8,28 geringe Datenbasis (über 10) 2 Mercedes Vito 113 CDI 100 34498 8,3 geringe Datenbasis (über 10) 3 Ford Transit 2.2 TDCi 92 28250 9,18 geringe Datenbasis (über 20) 4 Opel Vivaro 2.0 CDTI 84 28905 8,12 geringe Datenbasis (über 20) 30471 8,47 Durchschnitt 9.2 Verbrauch und Batteriegröße aus Simulation (verwendet in Abschnitt 4.1.1) Fahrzyklus: Artemis Road Artemis Road, Nebenverbrauch 1 kW Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 13,2 13,4 13,5 13,6 13,8 13,9 F2 (Kleinwagen) 14,6 14,8 14,9 15,1 15,2 15,4 F3 (Kompaktklasse) 15,3 15,5 15,7 15,8 16,1 16,2 N1 (Kleintransporter) 15,6 15,7 15,8 16,0 16,1 16,2 N2 (Transporter) 24,0 24,2 24,5 24,7 24,6 25,2 Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 4,5 7,5 10,7 13,9 17,1 20,4 F2 (Kleinwagen) 4,9 8,3 11,8 15,3 18,9 22,6 F3 (Kompaktklasse) 5,2 8,7 12,4 16,1 19,9 23,7 N1 (Kleintransporter) 5,3 8,9 12,5 16,2 19,9 23,7 N2 (Transporter) 13,7 19,3 25,1 31,2 36,9 8,1 Artemis Road, Nebenverbrauch 4 kW mit Heizung im Winter Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 18,8 19,0 19,2 19,4 19,6 19,7 F2 (Kleinwagen) 20,2 20,4 20,6 20,8 21,0 21,2 F3 (Kompaktklasse) 20,9 21,2 21,4 21,6 21,6 22,0 N1 (Kleintransporter) 21,2 21,3 21,5 21,6 21,8 21,9 N2 (Transporter) 29,9 30,1 30,4 30,1 31,0 29,6 9. Anhang Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 6,4 10,7 15,2 19,7 24,3 28,9 F2 (Kleinwagen) 6,8 11,5 16,3 21,1 26,1 31,1 F3 (Kompaktklasse) 7,1 11,9 16,9 21,9 27,1 32,3 N1 (Kleintransporter) 7,2 12,0 17,0 21,9 27,0 32,1 N2 (Transporter) 16,8 23,8 30,9 38,3 45,4 10,0 Artemis Road, Nebenverbrauch 3 kW mit Klimaanlage im Sommer Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 17,0 17,1 17,3 17,5 17,6 17,8 F2 (Kleinwagen) 18,3 18,5 18,7 18,9 19,1 19,3 F3 (Kompaktklasse) 19,1 19,3 19,5 19,7 19,8 20,1 N1 (Kleintransporter) 19,3 19,5 19,6 19,7 19,9 20,0 N2 (Transporter) 27,5 27,8 28,0 28,3 28,0 28,8 Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 5,7 9,7 13,7 17,7 21,9 26,1 F2 (Kleinwagen) 6,2 10,5 14,8 19,2 23,7 28,3 F3 (Kompaktklasse) 6,4 10,9 15,4 20,0 24,7 29,4 N1 (Kleintransporter) 6,5 11,0 15,5 20,0 24,6 29,3 N2 (Transporter) 15,7 22,1 28,7 35,5 42,3 9,3 Fahrzyklus Artemis Urban Artemis Urban, Nebenverbrauch 1 kW Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 15,1 15,4 15,6 15,8 16,0 16,2 F2 (Kleinwagen) 16,6 16,8 17,1 17,3 17,5 17,8 F3 (Kompaktklasse) 17,3 17,6 17,9 18,1 18,3 18,6 N1 (Kleintransporter) 18,4 18,6 18,8 19,0 19,2 19,4 N2 (Transporter) 25,1 25,5 25,8 26,2 25,9 26,8 Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 5,1 8,7 12,3 16,0 19,8 23,7 F2 (Kleinwagen) 5,6 9,5 13,5 17,6 21,8 26,0 F3 (Kompaktklasse) 5,9 9,9 14,1 18,4 22,5 27,2 N1 (Kleintransporter) 6,2 10,5 14,8 19,3 23,8 28,4 N2 (Transporter) 14,4 20,4 26,6 33,0 39,3 8,5 Artemis Urban, Nebenverbrauch 4 kW mit Heizung im Winter Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 33,4 33,8 34,2 34,6 35,1 35,5 F2 (Kleinwagen) 34,9 35,3 35,8 36,2 36,6 37,1 F3 (Kompaktklasse) 35,6 36,1 36,6 37,0 36,2 37,9 N1 (Kleintransporter) 36,6 37,0 37,3 37,7 38,1 38,5 N2 (Transporter) 43,9 44,5 45,0 43,8 46,1 43,4 141 142 Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 11,3 19,1 27,0 35,2 43,5 52,0 F2 (Kleinwagen) 11,8 19,9 28,2 36,7 45,4 54,3 F3 (Kompaktklasse) 12,1 20,4 28,9 37,6 46,0 55,6 N1 (Kleintransporter) 12,4 20,8 29,5 38,3 47,3 56,4 N2 (Transporter) 24,8 35,1 45,7 56,0 67,6 14,7 Artemis Urban, Nebenverbrauch 3 kW mit Klimaanlage im Sommer Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 27,3 27,7 28,0 28,4 28,7 29,0 F2 (Kleinwagen) 28,8 29,2 29,5 29,9 30,3 30,6 F3 (Kompaktklasse) 29,5 29,9 30,3 30,7 30,2 31,5 N1 (Kleintransporter) 30,5 30,8 31,2 31,5 31,8 32,1 N2 (Transporter) 37,3 37,8 38,3 38,7 37,8 39,7 Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 9,2 15,6 22,1 28,8 35,6 42,6 F2 (Kleinwagen) 9,7 16,4 23,3 30,4 37,6 44,9 F3 (Kompaktklasse) 10,0 16,9 24,0 31,2 39,0 46,2 N1 (Kleintransporter) 10,3 17,4 24,6 32,0 39,5 47,1 N2 (Transporter) 21,3 30,2 39,3 48,2 58,2 12,6 Fahrzyklus Artemis Motorway Artemis Motorway, Nebenverbrauch 1 kW Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 24,4 24,6 24,8 25,0 25,2 25,4 F2 (Kleinwagen) 26,7 27,0 27,2 27,4 27,7 27,9 F3 (Kompaktklasse) 28,0 28,3 28,6 28,8 28,5 29,3 N1 (Kleintransporter) 24,3 24,4 24,5 24,6 24,7 24,8 N2 (Transporter) 47,8 48,2 48,6 48,9 48,0 49,7 Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 8,2 13,9 19,6 25,4 31,2 37,2 F2 (Kleinwagen) 9,0 15,2 21,5 27,8 34,3 40,9 F3 (Kompaktklasse) 9,5 16,0 22,5 29,3 36,8 43,0 N1 (Kleintransporter) 8,2 13,8 19,4 25,0 30,6 36,3 N2 (Transporter) 27,2 38,4 49,7 60,5 72,8 16,2 Artemis Motorway, Nebenverbrauch 4 kW mit Heizung im Winter Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 27,6 27,8 28,0 28,3 28,5 28,7 F2 (Kleinwagen) 29,9 30,2 30,5 30,7 31,0 31,2 F3 (Kompaktklasse) 31,2 31,5 31,8 32,1 31,7 32,7 N1 (Kleintransporter) 27,5 27,6 27,7 27,8 27,9 28,0 N2 (Transporter) 51,4 51,8 52,2 51,2 53,0 51,0 9. Anhang Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 9,3 15,7 22,1 28,7 35,4 42,1 F2 (Kleinwagen) 10,1 17,0 24,1 31,2 38,4 45,8 F3 (Kompaktklasse) 10,6 17,8 25,1 32,6 39,9 47,9 N1 (Kleintransporter) 9,3 15,6 21,9 28,2 34,6 41,1 N2 (Transporter) 29,0 40,9 53,0 65,3 77,7 17,3 Artemis Motorway, Nebenverbrauch 3 kW mit Klimaanlage im Sommer Verbrauch in kWh/100 km RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 26,5 26,7 27,0 27,2 27,4 27,6 F2 (Kleinwagen) 28,8 29,1 29,4 29,6 29,9 30,1 F3 (Kompaktklasse) 30,2 30,5 30,7 31,0 30,6 31,5 N1 (Kleintransporter) 26,5 26,6 26,7 26,7 26,8 26,9 N2 (Transporter) 50,0 50,4 50,7 51,1 50,1 51,9 Kapazität in kWh RW 30 RW 50 RW 70 RW 90 RW 110 RW 130 F1 (Kleinstwagen) 9,0 15,1 21,3 27,6 34,0 40,5 F2 (Kleinwagen) 9,8 16,4 23,2 30,1 37,1 44,2 F3 (Kompaktklasse) 10,2 17,2 24,3 31,5 38,0 46,3 N1 (Kleintransporter) 9,0 15,0 21,0 27,2 33,3 39,5 N2 (Transporter) 28,4 40,1 51,9 63,8 76,1 16,9 143
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