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RWE Deutschland AG | Elektromobilität SEITE 1

Smart Mobility

Der europäische Elektromobilitätsmarkt

2. Schweizer Forum Elektromobiltiät Thomas TheisenChairmen EURELECTRIC TF EV –

RWE Deutschland AG

Luzern, 25. Februar 2011

RWE Deutschland AG SEITE 2

A Aktuelle Marktsituation


Technologie- Förderung

Elektromobilität hat weltweit hohe Priorität auf der politischen AgendaELEKTROFAHRZEUGE LEISTEN WICHTIGEN BEITRAG ZU UMWELT-

UND KLIMASCHUTZ

Klimaziele in Gesetzen [g CO2

/km]

1)

Zusätzlich teilweise Mindest-Quoten Zero Emission Vehicles

2)

Darlehen European Investment Bank; inkl. effiz. Verbrennungsmotoren 3)

Einmalbonus plus jährl. Förderung/3 Jahre Quelle: Presse, EU, EPA, DOT, JAMA, J.D. Power, ICCT, Roland Berger 4) Beispiel i-MiEV

Endkunden Einmalbonus3)

EU JapanUSA China

-29%-27% -16%-41%

4-7.000 €>ES, FRA, UK>Dtld. in

Diskussion

5-9.000 €>Nationale und Staaten-Ebene

12.000 €4) 5-7.500 €Grüne Fahrzeuge-

Programm in

13 Städten

3,5 Mrd. €E-

und konv. Antriebe

insgesamt2)

1,6 Mrd. €>Batterien>E-Antriebe

0,2 Mrd. €Batterien

1 Mrd. €Technologie

95

Ziel 20202006

160

Ziel 2016

<1571)

2006

216

2006

168

Ziel 2015

141

Ziel 2015

132

2006

187

A


Elektromobilität zunächst in Ballungsgebieten –

bis 2015 in EU-Metropolen > 300.000 E-Fahrzeuge erwartetBESTAND E-FAHRZEUGE (EV + PHEV)

1)

Quelle: RWE, BCG, McKinsey, Roland Berger und Citigroup

EV: Electric Vehicle2) Schätzung von RWE E-Mobility

PHEV: Plug-in

Hybrid Electric Vehicle

inkl. Range-Extender3)

Schätzungen Bestand Deutschland in 2020 variieren zw. 1 Mio. -

4,5 Mio.

A

2015 2020

2,4 Mio.3)

Deutschland

(Schätzung RWE)

>10 Mio.(19% Neuwagenanteil)

Westeuropa

(Schätzung RWE)

Quelle: JD Power; EIU; citypopulation.de

13.000

Rom

Barcelona

27.000

Madrid

28.000

25.000

Mailand

26.000

London 86.000

Ruhrgebiet

Berlin

Amsterdam

28.000

70.000Paris36.500Istanbul2)

36.000

E-Fahrzeuge – 2015: nominal in ausgewählten Metropolregionen

Zweitwagennutzer

Firmen/Flotten

Mobilitätsnutzer


Automobilhersteller integrieren den elektrischen Antrieb systematisch in ihre FlottenANTRIEBSKONZEPTE UND ANGEKÜNDIGTE SERIENMODELLE BIS 2013

Hinweis: * 70% der Europäer fahren täglich weniger als 40 km; 80% der US Amerikaner täglich weniger als 50 MeilenQuelle: Studie Bain

& Company, Hersteller, Presse

Antriebskonzepte Serien-E-Fahrzeuge (Auswahl)

Tägliches Nutzungsverhalten

Gering<40 km*

Mittel40-120 km

Hoch>120 km

Groß

Mittel

KleinFahr

zeug

göße

/-gew

icht

Hochef- fizienter Verbren-

nungs- motor

Hybrid

Elektroauto

Ultra- schnelles

Laden

Plug-in-Hybrid

Elektroauto mit Range Extender

2010 2011 20132012

VW e-up

AudiA1 e-tron

BMWActiveECitroen

C-Zero

Mitsubishi iMiEV

Peugeot iOn

ToyotaPrius

Plug-in

Tesla Road-

ster

(2009)

Fisker Karma

Subaru R1e

Renault Fluence

Opel Ampera

Renault Kangoo

EV

Nissan Leaf

Renault Twizzy

Mercedes A/B Kl.

Smart smart

ed

Tesla Mod. S

Toyota IQ, EV

Renault Zoe

FordConnect

EV

A


* Geschätzte Werte (2020) für Deutschland bei 1 Mio. Elektrofahrzeugen. Bei einem Anteil der Elektroautos von 25 % an allen Fahrzeugen in Deutschland würde der Strombedarf nur um ca. 4 % steigen.

Neue Verbrauchergewohnheiten: Laden zu Hause, im öffentlichen Bereich und bei der ArbeitAUSPRÄGUNGEN LADEINFRASTRUKTUR UND ZWECK

Unternehmen/ Mobilitäts-

anbieter

Mobilitäts-

anbieter

UnternehmenUnternehmen oder Mobilitäts-

anbieter

Privatperson

< 30 min (≥

70 kW)dezidierte Ladestation

< 2h (≥

20 kW)

dezidierte Ladestation

< 2h (≥

20 kW)


< 6h (≥

6 kW)


< 8h (≥

4 kW)

einf. Steckdose, dezidierte Ladestation

20% = 0,4 TWh*80% = 1,6 TWh*

An Schnell- straßen

Öffentlicher Parkraum

Semi- öffentlich

Am Arbeits- platz

Zu HauseA B C D EArten Ladeinfra- struktur

Ladezeit/ Lade- leistung/ Lade- konzept

Ladean- teil/Strom- verbrauch

Investition

A


B Zentrale Herausforderungen Ladeinfrastruktur


Infrastrukturaufbau mit drei zentralen HerausforderungenHERAUSFORDERUNGEN

>

Mindestens europaweite Standardisierung der Steckverbindung Fahrzeug-Ladesäule (Erfolg: VDE-Anwendungsregel)

>

Europäischer Standard für Datenkommunikation (bidirektional und Breitband)

>

Vorbereitung internationaler Roaming-Abkommen

zw. EVUs>

Sicherstellung grenzübergreifend einheitlicher Bezahlsysteme

1

>

Einheitliches Marktmodell in Deutschland, das Wettbewerb ermöglicht (Ladesäule ist Teil des nicht regulierten Bereichs)

>

Sicherstellung europaweiten kompatibler regulierter Rahmenbedingungen

>

Einfache Genehmigungsverfahren>

Schaffung rechtlicher Rahmenbedingungen (z.B. Refinanzierung der Anschlusskosten einer Ladestation über NNE; Parkplatzquoten)

3

>

Finanzieller Aufwand von 3-4 Mrd. EUR in Deutschland und 20-

25 Mrd. EUR in Europa für IS auf mehreren Schultern aufteilen

>

Voraussetzung für schnellstmöglichen flächendeckenden Auf-

bau

von intelligenter, roaming-fähiger

Ladeinfrastruktur schaffen>

Entwicklung funktionierender Business Cases

und neuer innovativer Geschäftsmodelle

2

Marktmodell/ Rahmenbeding.

Technologie/ Standardisierung

Investitionen/ Geschäftsmodell

<

IS: InfrastrukturNNE: Netznutzungsentgelte

B


Wie viele E-Autos verträgt das Verteilnetz?

Für Deutschland trifft die Arbeitsgruppe „Ladeinfrastruktur und Netzintegration“

der Nationalen Plattform für Elektromobilität (NPE)

in ihrem Zwischenbericht die vorläufige Aussage: „Generell keine größeren Probleme zu erwarten.“

(für 1 Mio. E-Autos bis 2020 1))

-> Lokale Besonderheiten sind getrennt zu berücksichtigen

B

Technische Entwicklungen müssen auf einen Massenmarkt hin eingerichtet sein – Kurzfristige Lösungen bedrohen Erfolg

BEDEUTUNG DER INTEGRATION VON ELEKTROFAHRZEUGEN INS VERTEILNETZ

G4V is

developing

an analytical

method

to evaluate

the

impact

of a large scale

introduction

of EV and PHEV on the

grid

infrastructure

and giving

a visionary

“roadmap”

for

the

year

2020 and beyond:

„The

effects

under

physically

given

parameters

and

the

inherent

challenges

and opportunities

that

this

will constitute for

the

electricity

grids

in Europe

will be

investigated“


Das Projekt Grid-4-vehicles G4V Bewertung der Auswirkungen folgt einem ganzheitlichen Ansatz und versucht die Frage zu beantworten, wo und wie Netz-

Verstärkungen und Investitionen erforderlich werden

$ $$$$$

G4V-Modell

HS/MS/NS Netzdaten

Sozio-ökonomische Daten

Regionales Fahrverhalten

Auswirkungen

B

- Netz-Infrastruktur- Betriebsmittel- Betriebsabläufe / -pläne-

Kommunikations-Interface (EV <-> Netz)- Regulatorischer

Rahmen


Das Projekt versucht, die existierenden verschiedenen Netz- Topologien durch einige typische Netze zu repräsentieren und

die erzielten Ergebnisse auf EU-Level zu übertragen

Extrapolation der lokalen

Ergebnisse auf nationales LevelLändlich,

vorstädtisch, städtisch

Nord-, Süd-, Zentral-Europa

Extrapolation auf EU-27 Level

$$

Technical aspects

Ecological aspects

Social aspects

Economical aspects

B


Heutiger Status Quo ohne E-Fahrzeuge: Bei zeitgleicher Abnahme von 5 kW im Peak in jedem Haushalt besteht kein Engpass im Netz.

Engpass-Szenario (1/2): Steigende Anzahl an Verbrauchern belastet perspektivisch das VerteilnetzSCHEMATISCHER AUFBAU LOKALES VERTEILNETZ

B

je 200 kW, 40 HH

Ø je 3-5 kW Leistung im Peak

pro Hausanschluss

Ø je 3-5 kW Leistung im Peak pro Hausanschluss


Ø je 3-5 kW Leistung im Peak

pro Hausanschluss

TrafostationØ

630 kVAca. 120

Haushalte


Gleichzeitiges Laden aller Elektrofahrzeuge und Stromnutzung im Peak aller angeschlossenen Haushalte führen zu Engpass im Netz, der aufgelöst werden muss.

Engpass-Szenario (2/2): „Alle laden gleichzeitig am Feierabend“

–

extreme Lastspitze im Netz

Option 1: Investition in NetzausbauOption 2: Investition in intelligente

Ladeinfrastruktur

BEISPIEL: 10 ELEKTROFAHRZEUGE LADEN AN LADEBOX IN HEIMISCHER GARAGE

B

je 200 kW, 40 HH

zusätzlich 110 kW

TrafostationØ

630 kVAca. 120

Haushalte

je 11 kW Ladeleistung pro E-Auto

Dringender Handlungsbedarf






>

Zeithorizont: 2030

>

Selbst “einfache”

Lösungen werden komplexer als heutzutage

>

Ungesteuertes Laden könnte besser für die Netzauslastung sein, als z.B. Tag/Nacht-Tarife

>

Mögliche „einfache“

Lösungen:–

Zeit-abhängiges Laden

–

Preis-Signale

Übersicht zu Ladesteuerungs-Strategien: „Je mehr Informationen verarbeitet werden / können, desto höher ist die Auswirkung und Einflussnahme auf das Netz

Information

Gridim

pact

Uncontrolled

Time dependent loading

Price signals

Decentralized control strategies

Centralized control strategies

Central DSO

control

Aggregator with no connection to the DSO

Intelligent substations

controlling and limiting the power

Self organizing micro markets

B


Probabilistischer

Lastfluss (ungesteuert) weist zusätzliche Lastspitzen aus

signifikanter Anstieg der Lastspitzen

Signifikanter Einfluss der durchschnittlichen Anschlussleistung

Testfall (Auflösung: 15 min)

Last an Verteilnetztrafo

Durchdringungsrate von 80% EVs

Batterien 35 kWh, 18 kWh & 16 kWh

verschiedene Fahrverhalten

blau = ohne EVs, rot = mit EVs

3.7 kW

20 kW

B


Möglicher Einfluss einer zentralen Steuerung kann Netz entlasten! Kundenbedürfnisse sind bei dieser Art der Steuerung nicht berücksichtigt

Beispiel (Auflösung: 15 Min)

blau

= ohne

EVs, rot = mit

EVs

Signifikante Reduzierung der Lastspitzen

Vergleichmäßigung der täglichen Lastganglinie

ohne Steuerung mit Steuerung

B

Last an Verteilnetztrafo

Durchdringungsrate von 80% EVs

Batterien 35 kWh, 18 kWh & 16 kWh

verschiedene Fahrverhalten

blau = ohne EVs, rot = mit EVs


C RWE Konzept und Status der Aktivitäten


Intelligentes Ladeinfrastruktursystem ermöglicht Smart-Grid-Fähigkeit

und netzfreundliches Laden

ÜBERBLICK RWE E-MOBILITY TECHNOLOGIEKONZEPT

GSM

Rechenzentrum>

Systemmanagement>

Abrechnung des Ladevorgangs

>

Roaming

>

Kommunikation

VDE- normierter

Stecker

International anerkannter Technologieführer mit rund 20 Patentanmeldungen

>

Freischaltung Ladespannung>

Bidirektionale Kommunikation für optimales, batterieschonendes

Laden

>

Management Ladeleistung an Station abh. von Netzlast und Stromverfügbarkeit (Smart Grid-Fähigkeit)

>

Vorbereitung informationsbasierter Mehrwertdienste, z.B. Datendownloads aus Internet in Fahrzeug-

Infotainment

>

Schnelles Laden auf Wechselstrombasis (AC)>

3-phasig, 400V, bis zu 64 A, bis zu 44kW

>

Automatische Kundenerkennung über intelligentes Ladekabel (Plug

& Charge)>

Alternativ RFID-Modul

(international)

C

GSM: Global System for

Mobile CommunicationsPLC: Powerline

Communication

PLC


D Ausblick in die Zukunft


RWE bereitet heute schon die Zukunft vor – E-Mobilität, erneuerbare Energien und Zusatzdienste

INTELLIGENTE INFRASTRUKTUR FÜR ZUKÜNFTIGE DIENSTE

Smart Home

Internet

Erneuerbare Energien

>

Optimale Nutzung Erneuerbarer Energien durch intelligente Steuerung (Vehicle-to-grid)

>

Laden der Batterien bei Überangebot >

Bei Bedarf Rückspeisung ins Netz

>

Möglichkeit der Integration in Smart Grid

>

Möglichkeit von informationsbasierten Mehrwert-

diensten, z.B.

>

Telematik/Navigation>

Kopplung mit Heim-Netzwerk (z.B. Musik-, Reisedaten)

>

Ferndiagnose Automobilhersteller

>

Demand

Side Management>

Optimierung eigener dezentraler Erzeugung>

Aggregation

und Vermarktung von Speicher-

bzw. Erzeugungskapazität aus der Fahrzeug Batterie

D


www.rwe-mobility.com

Vielen Dank!

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Backup


Elektrofahrzeuge können als Zwischenspeicher aufgebaut werden

Elektrofahrzeuge bieten auf Sicht die Möglichkeit zur effizienten Nutzung von erneuerbaren EnergienLADEVOLUMEN VON E-FAHRZEUGEN FÜR GRÜNEN STROM

D

Annahme:>

2020 gibt es 1 Mio. Autos mit Elektroantrieb in D, davon 20 % reine E-Autos (BEV) mit Ø

20 kWh-Batterien>

Um 22.00 Uhr sind 60 % aller BEV gleichzeitig an ihren

Ladeboxen angeschlossen

>

Alle angeschlossenen BEVs

und haben 50 % Ladekapazität der Batterien noch frei1)

Erneuerbare Energien

Beispiel: Alle Ladeboxen der BEV mit 11 kW EinspeicherleistungBEV haben 1,2 Mio. kWh Speichervolumen frei

für eine knappe Stunde steht eine Gesamtleistung von 1.320 MW zur Verfügung

Elektrofahrzeuge bieten die Chance zur effizienten Nutzung EE

Speichervolumen anfangs noch gering aber nutzbar

Ausbau dieser Möglichkeit durch gezielte Investition in intelligente Ladetechnik (ggf. anfänglich staatl. Förderung)

1) Hinweis: * 70% der Europäer fahren täglich weniger als 40 km.

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