Elektromobilität! wieso, weshalb, warum? Diskussionsbeitrag zum Workshop 12. November 2015 A. Müller-Hellmann Prof. Dr.-Ing. Institut für Stromrichtertechnik und elektrische Antriebe (ISEA) RWTH Aachen Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Zuwachs der Weltbevölkerung pro Jahr pro Tag 81.664.687 Menschen 223.739 Menschen pro Minute pro Sekunde 155 Menschen 2,6 Menschen Quelle: www.weltbevoelkerung.de | Stand: 18.11.2014 2 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Wie viele Menschen werden in Zukunft auf der Erde leben? Nie zuvor gab es so viele Menschen auf der Erde wie heute – mehr als sieben Milliarden. Nach wie vor wächst die Weltbevölkerung: Bis zum Jahr 2050 werden es voraussichtlich 9,6 Milliarden Menschen sein, bis zum Jahr 2100 vermutlich 10,9 Milliarden Menschen. Grafik: Stiftung Weltbevölkerung | Quelle: Vereinte Nationen, Wordl Population Prospects: The 2012 Revision, 2013 3 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Taipei, Taiwan: Rollerfahrer stehen an der Ampel und warten darauf, dass es grün wird Quelle: zeit.de | © Nicky Loh/Reuters 4 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ein Mann schlendert über eine Fußgängerbrücke. Unten herrscht Verkehrschaos – der Alltag in Lagos, Nigeria Quelle: zeit.de | © Akintunde Akinleye/Reuters 5 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Rikschafahrer in Bangladesch warten auf Kundschaft Allein durch die Straßen der Hauptstadt Dhaka fahren jeden Tag mehr als 300.000 davon. Quelle: zeit.de | © Rafiqur Rahman/Reuters 6 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ein überfüllter Zug fährt ab von einem Bahnhof nahe des Flughafens in Dhaka, Bangladesch Quelle: zeit.de | © Rafiqur Rahman/Reuters 7 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ein Boot auf dem Fluss Yalu an der Grenze zwischen China und Nordkorea hat sehr viele Passagiere geladen Quelle: zeit.de | © Jacky Chen/Reuters 8 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Straßenkreuzung in Delhi Täglich werden mehr als 1.000 neue Autos zugelassen und verstopfen die Straßen Quelle: WiWo, Nr. 9, 1.3.2010 9 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Zuwachs der Weltbevölkerung 1. These: Mehr Menschen zunehmende Motorisierung zur Beförderung von Personen und Gütern weltweiter Fahrzeugbestand bis 2030 ca. 2 Milliarden Fahrzeugproduktion 2020: ca. 90 Millionen Fahrzeugproduktion 2030: ca. 150 Millionen Quelle: Diss. September 2014, von Dr. Christian Bauer, Untersuchung des Einflusses einzelner Rohstoffe auf die Absatzentwicklung alternativer Pkw- Antriebskonzepte bis 2030 10 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Schonung der Ressourcen 2. These: Die rasant wachsende Weltbevölkerung erfordert einen sorgsameren Umgang mit den Ressourcen der Erde. Es muss daher alles unternommen werden, um die immer weiter steigenden Mobilitätsbedürfnisse von Personen und Gütern ressourcenschonender zu realisieren. 11 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Meteorologen messen schnellsten CO2-Anstieg seit 30 Jahren Die Treibhausgas-Dichte in der Atmosphäre hat im vergangenen Jahr so schnell zugenommen wie noch nie seit Beginn der Messungen vor 30 Jahren. Der am 02. November 2014 vorgestellte Bericht empfiehlt u.a. eine zügige Verbesserung der Energieeffizienz und einen schnellen Ausbau der Energieversorgung mit regenerativen Energien www.reuters.com, Stand: 9.9.2014, © Thomas Reuters 12 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann CO2-Emissionen Weltweite CO2-Emissionen | Index: 1990 = 100 * Berechnungen vorläufig Quelle: IWR Research, CERINA-Plan (BP Statistical Review, Bundesministerium für Wirtschaft) | Grafik VDV | Stand: August 2014 13 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Energieeffizienz und Klimarelevanz 3. These: Zukünftige Systeme zur Realisierung der Mobilitätsbedürfnisse von Personen und Gütern müssen sich insbesondere durch geringe Treibhausgas-Emissionen und eine hohe Energieeffizienz auszeichnen. 14 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Abschätzung der Energieeffizienz Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 15 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Transportaufwand Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Dieselantrieb Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 16 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Transportaufwand Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Dieselantrieb Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 17 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Transportaufwand Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Dieselantrieb Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 18 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Transportaufwand Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Elektroantrieb; Stromerzeugung mit aktuellem Strommix Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 19 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Übertragungsverluste Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Elektroantrieb; Stromerzeugung mit aktuellem Strommix Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 20 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Übertragungsverluste Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Elektroantrieb; Stromerzeugung mit aktuellem Strommix Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 21 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Übertragungsverluste Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Dieselantrieb + Elektroantrieb mit aktuellem Strommix Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 22 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Übertragungsverluste Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Elektroantrieb; Stromerzeugung mit überwiegend regenerativer Energie Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 23 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Übertragungsverluste Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Elektroantrieb; Stromerzeugung mit überwiegend regenerativer Energie Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 24 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Übertragungsverluste Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Elektroantrieb; Stromerzeugung mit überwiegend regenerativer Energie Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 25 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Übertragungsverluste Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Dieselantrieb + Elektroantrieb mit Stromerzeugung mit regenerativen Energieträgern Erzeugung* Source: Müller-Hellmann 26 Erzeugung . Fahrzeug Fahrzeug *inkl. Übertragungsverluste Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Elektrische Antriebstechnik 4. These: Mit elektrische Antrieben lassen sich die Forderungen nach geringen Treibhausgas-Emissionen und einer hohen Energieeffizienz insbesondere dann erfüllen, wenn die elektrische Energie aus regenerativen Energieträgern bereitgestellt wird. 27 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Hauptkomponenten Elektroantrieb Die Hauptkomponenten des Elektroantriebs sind: — der Batteriespeicher — die Leistungselektronik — die elektrische Maschine Diese Komponenten gehören nicht zur Kernkompetenz der Automobilhersteller. 28 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Wertschöpfung 5. These: Da die Wertschöpfung der Autohersteller an den Hauptkomponenten Batteriepack, Elektromotor und Leistungselektronik gering ist, besteht eigentlich kein Interesse der Hersteller an einer schnellen Einführung von Elektrofahrzeugen. 29 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Änderung globales Marktvolumen: Aktuell – 2020 [in Mio. Euro] Quelle: strukturstudie bwe mobil 2011 30 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Batterietechnologie: Kostendegression Quelle: Dirk Uwe Sauer | RWTH Aachen 31 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Viele Städte haben Feinstaubprobleme Quelle: Handelsblatt, 11.11.2014 32 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Viele Städte haben Feinstaubprobleme Quelle: Handelsblatt, 11.11.2014 33 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Umweltbundesamt fordert schärfere Feinstaub-Grenzwerte In Deutschland sind rund 35 Prozent aller Menschen besonders stark von Schadstoffbelastungen in der Luft betroffen. Angesichts der krebserregenden Konzentration von Feinstaub in der Luft verlangt das Umweltbundesamt schärfere Grenzwerte. Zur Feinstaub-Belastung trägt der Verkehr, vor allem Dieselfahrzeuge, aber auch die Industrie bei. In Ballungsräumen ist die Belastung besonders hoch. An rund zwei Drittel aller verkehrsnahen Messstationen in Deutschland überschreitet die mittlere jährliche Belastung mit Stickstoffdioxid den EU-Grenzwert von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter zum Teil deutlich. Foto: dpa Quelle: euractic.de 34 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 35 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 36 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 37 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 38 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 39 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 40 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 41 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Elektrische Antriebstechnik 6. These: Mit elektrische Antrieben lassen sich die Forderungen nach geringen Stickstoffdioxid-Emissionen im Mobilitätsbereich erfüllen. 42 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann E-Bus-Projekte in Deutschland Quelle: VDV, Stand November 2015 43 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann E-Bus-Projekte in Deutschland Hamburg Verkehrsbetriebe Hamburg-Holstein GmbH Bremen Bremer Straßenbahn AG (BSAG) Nordrhein-Westfalen Düsseldorf Bonn Köln Oberhausen Münster Rheinbahn AG Stadtwerke Bonn Verkehrs-GmbH (SWB) Kölner Verkehrsbetriebe AG (KVB) STOAG Stadtwerke Oberhausen GmbH Stadtwerke Münster Niedersachsen Braunschweig Hannover Osnabrück Braunschweiger Verkehrs-AG üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG Stadtwerke Osnabrück AG Brandenburg Eberswalde Barnimer Busgesellschaft mbH Berlin Berliner Verkehrsbetriebe (BVG) Sachsen Dresden Dresdner Verkehrsbetriebe AG Baden-Württemberg Stuttgart Mannheim Stuttgarter Straßenbahnen AG (SSB) RNV GmbH Bayern München Regensburg Münchner Verkehrsgesellschaft mbH Regensburger Verkehrsbetriebe GmbH (RVB) Quelle: VDV, Stand November 2015 44 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Kundenverhalten 7. These: Elektrofahrzeuge werden sich nur dann zügig im Markt durchsetzen können, wenn sie — in der Handhabung, — im täglichen Gebrauch sowie — im Leistungsvermögen den konventionellen Fahrzeugen entsprechen, — nicht mehr kosten — oder dem Nutzer exklusive Vorteile, bzw. Imagegewinn, bringen. 45 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Hohe Relevanz der Stadtbahn-Infrastrukturen der üstra zur schnellen Einführung der Elektromobilität 8. These: Unter Nutzung der Infrastruktur der üstra ließen sich mit entsprechender finanzieller Förderung zügig, kostengünstig und stadtverträglich elektrische Schnelllade-Tankstellen errichten. Diese würden die Einführung der Elektromobilität in Hannover und der zugehörigen Region signifikant beschleunigen. 46 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ladeenergieentnahme aus einem Unterwerk; Prinzipschaltbild Quelle: Müller-Hellmann. Bus: HAZ.de 08.11. 47 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ladeenergieentnahme aus dem Unterwerk Neumarkt in Oberhausen; Übergabeschrank und Ladegerät Quelle: H. Hondius 48 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ladeenergieentnahme aus dem Unterwerk Neumarkt ; Mast mit Ladehaube und Unterwerk im Hintergrund Quelle: Müller-Hellmann 49 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ladeenergieentnahme aus dem Unterwerk Neumarkt ; Batteriebus an der Ladestation Quelle: H. Hondius 50 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Bus-Ladung aus der Fahrleitung Quelle: Müller-Hellmann, Bus: HAZ.de 08.11. 51 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ladeenergieentnahme aus der Fahrleitung am Bahnhof Sterkrade; Fahrleitungsanschluss mit Mastschalter Quelle: Müller-Hellmann 52 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Ladeenergieentnahme aus der Fahrleitung am Bahnhof Sterkrade; Mast mit Ladehaube und Ladegerät Quelle: Müller-Hellmann 53 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Zusammenhang zwischen Ladeleistung, Ladezeit, Energiebedarf/km und erreichbarer Fahrweite eines Batteriebus-Systems Quelle: Müller-Hellmann 54 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 55 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 56 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann 57 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Prinzipielle Darstellung der Energieentnahme zur Schnellladung von Batteriebussen und anderen Batteriefahrzeugen aus der Fahrleitung Quelle: Müller-Hellmann, Bus: HAZ.de 08.11. 58 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Berechnungen zu erreichbaren Fahrweiten zwischen zwei Schnell-Ladungen der Batteriebusse Quelle: Müller-Hellmann 59 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Berechnungen zu erreichbaren Fahrweiten zwischen zwei Schnell-Ladungen der Batteriebusse Quelle: Müller-Hellmann 60 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Berechnungen zu erreichbaren Fahrweiten zwischen zwei Schnell-Ladungen der Batteriebusse Quelle: Müller-Hellmann 61 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann Resümee Eine zukunftsfähige Stadt ist eine elektromobile Stadt. Sie ist lärm- und feinstaubarm sowie klimaschonend. Hannover hat durch die vorhandenen umfangreichen StadtbahnInfrastrukturen ideale Voraussetzungen, diesen Status zügig zu erreichen. 62 Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann
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