Vortrag Prof. Dr. Dieter Spath

Transcrição

Elektromobilität – Potenziale und Perspektiven
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Spath
Institutsleitung Fraunhofer IAO und IAT Universität Stuttgart
5. ÖPNV-Innovationskongress Freiburg, 22.-24. Februar 2011
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Technologien kommen und gehen …
Übergang
Übergang von
von »Pferdeantrieb«
»Pferdeantrieb« auf
auf
Verbrennungsmotor
Verbrennungsmotor
Labourdette
Labourdette
Übergang
Übergang von
von Verbrennungsmotor
Verbrennungsmotor
auf
auf E-Antrieb?
E-Antrieb?
??
Mühlbacher
Mühlbacher
Tilbury
Tilbury
Kellner
Kellner
??
??
??
Flottenversuche – Ein Auszug
EV-1 Kalifornien
1996-1999
La Rochelle
Seit 2000
Mendrisio
Laufende Flottenversuche
abgeschlossene Flottenversuche
1994-2001
Rügen
1992-1996
Who killed the electric car?
 GM stellt 1990 einen
Prototypen des EV-1 vor
 Daraufhin erlässt Kalifornien
das Zero-Emission-Vehicle
Gesetz (Quote emissionsfreier
Fahrzeuge)
 1996 wird das EV-1 in den
Markt eingeführt
 Statt geplanter 20.000
Fahrzeuge werden nur 300
abgesetzt (hoher
Anschaffungspreis, schlechtes
Händler- und Ladesäulennetz)
 1999 verschrottet GM sämtliche
EV1
 Das ZEV-Gesetz wird wieder
gekippt
Erfahrungen aus der Vergangenheit müssen genutzt werden, um
dieselben Fehler heute zu vermeiden
Flottenversuche in Deutschland
MINI E
Flottenversuch
Modellregion
Hamburg
Flottenversuch
Elektromobilität
(deutschlandweit)
Modellregion
Bremen/Oldenburg
Hamburg
Modellregion
Berlin-Potsdam
Berlin
Modellregion
Rhein-Ruhr
Modellregion
Sachsen
Flottenversuch
Grid Surfer
Frankfurt
Modellregion
Rhein-Main
Modellregion
Stuttgart
E-DeMaModellregion
Stuttgart
München
Flottenversuch
MeRegio
Modellregion
München
E-Tour Allgäu
Bei aller (berechtigten)
Euphorie …
… schon die Historie lehrt uns: Erdung!
Die gravimetrische Energiedichte unterschiedlicher
Energieträger im Vergleich
Wasserstoff
Benzin
Li-Ion
Batterie
-
33.306 Wh/kg
11.944 Wh/kg
180 Wh/kg
(Derzeit noch) geringe Energiedichte von Batterien führt zu
 geringer Reichweite
 hohem Gewicht
 hohen Kosten
Ni-MH
Batterie
80 Wh/kg
Die Antriebswelt im Jahr 2020
Ergebnisse der Metastudie: Über 25% der Neuzulassungen im Jahr 2020
haben elektrische Antriebskomponenten
A.T. Kearney Studie (2009): „Powertrain of the future”; BCG-Studie (2009): „The Comeback of the Electric Car?”; DeutscheBank Studie (2008): „Auto
Manufactoring: Electric Cars: Plugged In“; Frost&Sullivan (2009): „360 Degree Analysis of the global electric vehicles market”; Global Insight Vehicle Forecast
(2009): „Automobilindustrie bis 2020“; Roland Berger Studie (2009): „Powertrain 2020- The Future Drives Electric”; Shell (2009): „Shell PKW-Szenarien bis 2030”
Quelle: Strukturstudie BWe mobil, 2009
Die Antriebswelt wird vielseitiger
Batterie
Kompetenzmanagement
Brennstoffzelle
Hybrid
Kapazitätsmanagement
Benzin/Diesel
Biokraftstoffe
Erdgas
Innovationsmanagement
Management
des
Wandels
Szenarien für die Markteinführung elektrischer
Fahrzeuge
Treiber
Top Down
Statussymbol
Bottom Up
Trend, Image
Flotten/Sharing
Umweltbewusstsein
Kostenvorteil
Bevölkerungswachstum und Urbanisierung
Die Stadt als Lebensraum gewinnt weiter an Bedeutung
Bevölkerung
9 Mrd.
8 Mrd.
7 Mrd.
6 Mrd.
5 Mrd.
4 Mrd.
 Anstieg der Weltbevölkerung durch
Wachstum um 2,3 Mrd. auf 9,2 Mrd.
Menschen bis 2050
 Landbevölkerung wird erstmals in
der Geschichte der Menschheit ab
2015 wieder schrumpfen
Weltbevölkerung
 Zunehmende Urbanisierung durch
Verdopplung der Stadtbevölkerung
auf knapp 6,8 Mrd. (heute erst 50%)
Stadt
3 Mrd.
2 Mrd.
Weitere 3,4 Mrd. Menschen werden
in Städten mobil sein!
Land
1 Mrd.
Quelle: UN population division
0 Mrd.
1750
Zeitalter
1800
Frühe Industrialisierung
1850
1900
Späte Industrialisierung
1950
2000
Globalisierung
2050
Life Sciences
Herausforderungen für die Städte der Zukunft
Verbesserung der Lebensqualität ist notwendig
 Verkehrsinfarkt, Staus
 Unfälle, Gefahren
 Eingeschränkte Nachhaltigkeit,
Ökologie und Gesundheit
 Eingeschränkte Lebensqualität
und Komfort
Stadt als attraktiver Lebensraum für alle Nutzer
 Lebenswerte Stadt
 Verkehr, Mensch
und Stadt / Gebäude
in positiver Interaktion
 Positive Urbanität
Elektromobile Stadt – Die Stadt als Katalysator für
Elektromobilität
Car Sharing
e
ac
s
Intermodale Mobilität
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u
r
Die städtische Infrastruktur muss und kann sich verändern
Herausforderungen für eine »Elektromobile Stadt«
Berücksichtigung unterschiedlicher Innovationszyklen
Harmonisierung der
Innovationszyklen:
Urbane
Urbane Technologien
Technologien müssen
müssen anpassungsfähig
anpassungsfähig und
und
in
in ihren
ihren Lebenszyklen
Lebenszyklen besonders
besonders innovativ
innovativ und
und
vorausschauend
vorausschauend sein!
sein!
Gebäude
Infrastruktur
Fahrzeug
Geschwindigkeit der Innovationszyklen
IUK-Technologien
Automobil
Heizanlagen (Gebäude)
IUK
Verglasungen (Gebäude)
Wärmedämmverbundsystem (Gebäude)
Konstruktion (Gebäude)
Verkehrsstraßen
Abwasserinfrastruktur
Stadtstruktur
0
10
20
30
Zeithorizont
40
50
100
Quelle: eigene (nach Drees & Sommer AG)
Berücksichtigung aller Prozesse einer Stadt
 Fortbewegung
 Parken
 Einkaufen
 Spielen
 Arbeiten
 Warten
 Spazieren gehen
 Kommunikation
 Entspannen
 Transport
 Instandhaltung
 Wohnen
Integration und Berücksichtigung aller Nutzer
 Autofahrer
 Motorradfahrer
 Radfahrer
 Kinder
 Fußgänger
Anforderungen
- Mobilität
- Zeiteffizienz
- Sicherheit
- Service / Komfort
 Autonome Systeme
 Mobilitätsbeeinträchtigte Menschen
 ÖPNV-Benutzer
 LKW-Fahrer
Leben und Arbeiten als Treiber für nachhaltige Mobilität in Städten
und Stadtregionen
Ernährung/
Well-being
Kommunikation/IT
Mobilität
und Verkehr
Stadtraum/
-struktur
Urbane
Produktion
Politik und
Verwaltung
Mensch und
Lebensweise
Leben und Arbeiten
Sicherheit
Gebäude und
Wohnen
Service und
Dienstleistung
Transport
und Logistik
Umwelt und
Ressourcen
Konvergenz der
Stadtsysteme
Bildung
Energie-/Ressourceninfrastruktur
Gesundheit
Wird alles anders?
»Wir müssen das
Automobil neu
erfinden«
Dr. Dieter Zetsche, 2009
Die Automobilindustrie im Elektromobilitäts-induzierten
Wandel
Neue Wettbewerber
Neue Kompetenzen
Neue Technologien
Automobilindustrie
Subventions-/
Förderinstrumente
Gesetzliche
Rahmenbedingungen
im Wandel
Neue Betreiber-/
Geschäftsmodelle
Veränderte Wertschöpfungsstrukturen
Hybrides
Produktionssystem
Wandlungstreiber
E-Antrieb
Organisation
Tier 3
Verbrennungs
-motor
Ressourcen
Tier 2
Menschen
Tier 1
Methoden
Wandlungsbefähiger
OEM
Nicht nur der Antriebsstrang …
MIT
GM/Segway
EWE/Karmann
Masdar
… sondern das gesamte automobile Geschäftsmodell
muss neu erfunden werden!
Elektromobilität bietet vielfältige Möglichkeiten für neue
Geschäftsmodelle – sowohl bezüglich Einsatzgebieten…





Stadtquartier
Paketlieferanten
Carsharing
Pool
Autoverleih
Pool Fahrzeuge
Fahrzeuge
Taxi
Was sind die interessanten
Anwendungsfelder für Spezial-Anwendungen
Spezial-Anwendungen
Elektromobilität?
Intermodalität
Intermodalität





Roller
Pedelecs
Verbrenner
ÖPNV
Fuel Cell




Kommunale Flotte
City-Logistik
Post
Busse
… als auch inhaltlicher Gestaltung
Deutsche Bahn – Integration
intermodaler Konzepte
Batterie
Better Place – Moblitätsanbieter
Mendrisio - Batterieleasing
LaRochelle - Fahrzeugsharing
Systemdenken... Nachhaltige Mobilität erfordert eine
systemische Perspektive
VerkehrsmittelPerspektive
Bahn/ÖPNV
Leichtbau
Fahrzeug
Effizienz
Nahmobilität
Bedarf
Rad
Nachhaltige Mobilität
Antrieb
Die Innovationen von morgen
Entwicklung von
Verkehrsmitteln
Heute
System-Perspektive
Anforderungen und Partizipation
Mensch und
Nutzer
Fahrzeuge und Betreibermodelle
Verkehr
Leistungsfähige und stadt-integrierte
Ladeinfrastruktur
Energie
Integration von Verkehrsdaten und
Schaffung von Schnittstellen
Vernetzung
Finanzierungs- und
Regulationsinstrumente
Steuerung
Nachhaltige
urbane Mobilität
Entwicklung von Mobilitätssystemen für Städte
Morgen
Übermorgen
Nachhaltige Mobilität erfordert Vernetzung bislang
getrennt betrachteter Themenfelder
VERKEHR
MENSCH
ENERGIEINFRASTRUKTUR
MOBILITÄT
HEUTE
VERNETZUNG
VERKEHR
MENSCH
STEUERUNG
STADTRAUM
ENERGIEINFRASTRUKTUR
VERNETZUNG
MOBILITÄT
ÜBERMORGEN
STEUERUNG
STADTRAUM
Mobilität – besonders nachhaltige Mobilität – muss sich von singulärer Betrachtung hin zu ganzheitlichem Systemdenken entwickeln!
In der smarten Stadt werden mobilitätsrelevante Daten
aggregiert und zugänglich gemacht
MIVEchtzeitdaten
ÖPNV
Echtzeitdaten
Anbieter von Mobilitätsdiensten
(Call-a-Bike, CarTogether, Car2Go…)
Integrations-Bus/Datenfusion
Mobilitätsrelevante Daten
…
Community
Services
Service Center
Mobil
Multimodale
Navigation
One-StopTicketing
Multimodale
Routenplanung
PC
Auto
Rating
Verkehrsleitsystem
Smartphone als Plattform für intermodale Vernetzung
Die Informationstechnologie vernetzt unterschiedliche Verkehrsmittel
Das Smartphone als Vernetzungsplattform des E-Fahrzeugs
Smartphone
Absatz weltweit
 Information und Kontrolle
 Start / Stopp Ladevorgang
 Anzeige Ladezustand
 „Lade-Timer“ (z.B.
2009: 174 Mio.
2012: 329 Mio.
Ausnutzen günstiger
Stromtarife)
 Zusätzl. fernsteuerbare
Funktionen
 Information
 Reichweite
 Navigation Ladeinfrastruktur
 Verfügbarkeit/Reservierung
Call-aBike
Ladestation
 Vernetzung mit weiteren
Mobilitätsangeboten aus Nah- und
Fernverkehr
Source: PwC-Analyse
30
Elektromobilität und ÖPNV: Geschlossene Reisekette als
Schlüsselfaktor für Nutzerakzeptanz
 Problem für nachhaltige Mobilität mit ÖPNV: »letzte Meile«
 Dadurch bleiben viele Nutzer beim motorisierten Individualverkehr (MIV)
Schaffung von Schnittstellen durch innovative Mikromobilität
Nutzerszenario Intermodale Reisekette mit ÖPNV
?
Wohnort
Haltestelle
?
Haltestelle
?
Arbeitsplatz
Freizeit
Innovationsansatz: Mikromobilität + ÖPNV + Sharing
Mikromobilität
Fahrzeug-Sharing
ÖPNV
Fahrrad, Pedelec
S-Bahn, U-Bahn, Regionalbahn
(E-)Car-Sharing
Segway
(Hybrid-/Elektro-) Bus
Fahrrad-Sharing
Elektro-Scooter
+
+
 ÖPNV als Hauptverkehrsmittel
 Mikromobilität zum Zurücklegen der
täglichen „letzten Meile“
 Fahrzeug-Sharing für Ergänzungsfahrten
Mobilitäts-Sharing
Integrationsthemen für eine langfristige Perspektive hin
zu nachhaltiger urbaner Mobilität
Lebensqualität
Wissensarbeit
Gebäude und
Bauprozesse
Zielstellung:
sozial
Kommunikation
Leben…
Intelligente
Umgebungen
Elektromobilität
Demografische
Prozesse
Arbeiten…
Nachhaltige
urbane
Mobilität
ökonomisch
Mobilität…
heute
ökologisch
Kontakt
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dieter Spath
Institutsleitung
Fraunhofer IAO
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart
Telefon: 0711 / 970-2000
E-mail: [email protected]

Vortrag Prof. Dr. Dieter Spath

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