Elektromobilität im motorisierten Individualverkehr (MIV) bedeutet mehr als die Einführung und Nutzung einer neuen Technologie. Sie geht einher mit einem geänderten Verbraucherverhalten, neuen Mobilitätskonzepten und ist abhängig von der Errichtung zusätzlicher Infrastruktur mit eigenen Innovationstechnologien. Weiterhin stellt sie eine ganz neuartige Herausforderung für alle beteiligten Stakeholder dar, weswegen Zurückhaltung und Risikoaversion den Status Quo in vergangenen Jahren prägten. Um diese Verkrampfung zu lösen, bedarf es eines systemischen Konzepts zur schrittweisen und geplanten Umsetzung des Großprojekts Elektromobilität wie es die Nationalen Plattform Elektromobilität bereits vorschlug. Dieses wurde samt Nationalem Entwicklungsplan Elektromobilität im Regierungsprogramm Elektromobilität verankert. Die bereits umgesetzten Kaufanreize des Staates und eine breitere Modellpalette der Hersteller brachten noch nicht den gewünschten Erfolg. Auch wenn die Absatzzahlen von Elektrofahrzeugen steigen und sich insbesondere im Bereich elektrisch unterstützter Fahrräder ein gewisser Boom entwickelt hat, musste die Bundesregierung ihr Ziel von einer Million Elektrofahrzeugen in 2020 jüngst kippen. Nicht zuletzt im Zuge der aktuellen Dieseldiskussionen fordern Experten und Umweltaktivisten nun eine stärkere finanzielle und regulatorische Einschränkung von Verbrennungsmotoren. Als ernstzunehmende Alternative steht technologisch derzeit vor allem die Elektrifizierung von PKW, Bus und Zweirädern zur Diskussion. Alternative Antriebskonzepte wie Wasserstoff- oder Brennstoffzellen seien noch zu weit von einer Marktreife mit marktfähigen Preisen entfernt. Doch auch die Elektromobilität hat Probleme technischer, ökonomischer und gesellschaftspsychologischer Art.

Ökologisches E-Routing

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

Das ökologische E-Routing basiert auf innovativen Navigationsalgorithmen, die Wegketten mit dem geringsten Energieverbrauch und den geringsten Energiekosten angeben. Diese Systeme verbinden auf der Strecke Ökonomie mit Ökologie, sind lernfähig und nutzen Mobilfunkverbindungen für aktuelle Verkehrsinfos. So lassen sich nicht nur schnelle und kurze, sondern auch neuartige ökologische Routen empfehlen, die verbrauchsoptimiertes Autofahren ermöglichen. Insgesamt wird nicht nur das statistische Mittel aus schnellster und kürzester Route berechnet, sondern auch ökologisch und ökonomisch bedeutsame Aspekte berücksichtigt. Hierzu gehören etwa kartenbasierte Parameter wie das Streckenprofil (z.B. die jeweilige Streckenklasse, die zu durchfahrenden Ortschaften und die Anzahl der Kreuzungen) und die fahrzeugspezifischen Eigenschaften wie etwa Batterievolumen, Luftwiderstand des Autos und fahrzeugspezifische Energieverbrauchskurven. Um die bestmögliche Energiebilanz für ökologische Routen auf unterschiedlichen Strecken und Streckenabschnitten zu erzielen, sind alle Straßen im Berechnungsgebiet in einzelne Abschnitte unterteilt. Die Begrenzung der Abschnitte erfolgt durch Knoten wie Wechsel von Straßenklassen oder Kreuzungen, die durch Energie verbrauchende Brems- und Beschleunigungsvorgänge und potenzielle Wartezeiten wie Stoppen und Starten gekennzeichnet sind. Zwar kann dadurch die Strecke länger werden, dafür lässt sich durch eine konstante Fahrweise Energie sparen und der ökologische Fußabdruck verringern.

E-Roaming

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

E-Roaming bezeichnet ein Marktmodell in der Elektromobilität, das die Vertragsbeziehung und die daraus resultierende Interaktion der beteiligten Marktakteure beschreibt. In diesem Use Case erfolgt der Abgleich zwischen den Stromanbietern, ohne dass sich der Anwender darum kümmern muss. Durch eine E-Roaming-Plattform („hubs“) werden diverse Anbieter separater Ladeinfrastrukturlösungen verbunden und dem Kunden ein einheitliches Zugangs- und Abrechnungssystem zur Verfügung gestellt. Durch ein Produkt, wie etwa eine Ladekarte, einen Ladeschlüsselanhänger oder ein intelligentes Ladekabel ist ein barrierefreier Zugang zu allen zum Verbund gehörenden öffentlichen Ladesäulen(-Anbietern) möglich – unabhängig davon, mit welchem Betreiber ein Kunde einen Vertrag geschlossen hat. Zahlreiche Einzelverträge und Zugangskarten für Insellösungen einzelner Infrastrukturanbieter werden somit überflüssig. Die Ladesäulen werden über internetbasierte Navigationsdienste gesucht und der Ladevorgang erfolgt bargeldlos durch eine Abrechnung über den eigenen Vertragspartner. Neben der besseren Sichtbarkeit von öffentlich zugänglichen Lademöglichkeiten nimmt im Ergebnis die Komplexität des Ladevorgangs ab und der Zugang zu öffentlichen anbieterübergreifenden Ladepunkten wird erleichtert.

Elektrifizierung leichter Nutzfahrzeuge für die Logistik

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

Da der Straßengüterverkehr einen wesentlichen Anteil an der Transportleistung ausmacht, stellen alternative Antriebe bei Nutzfahrzeugen einen besonders vielversprechenden Ansatz dar, um auf die zunehmenden Umweltanforderungen zu reagieren. Die Elektrifizierung leichter Nutzfahrzeuge ist ein Lösungsansatz, um auf kurzen Strecken, in Ballungsräumen, im Shuttleverkehr oder in der Logistik Kostenvorteile zu erzielen. Ein bekannter Vorreiter auf dem Gebiet ist der Streetscooter.
Durch die zunehmende Kooperation von Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette wird eine logistische Infrastruktur erforderlich, die Planung, Steuerung und Kontrolle aller Material- und Informationsflüsse zur Erfüllung von Kundenanforderungen bei gleichzeitig notwendiger Treibhausgasemission übernimmt. Insbesondere elektrische Nutzfahrzeuge (E-NFZ) können helfen, diese Zielsetzungen zu erreichen. Dabei erlaubt eine prozessorientierte Perspektive auf die Logistikkette eine ganzheitliche, am material- und informationsflussorientierte Betrachtung der Logistik. Das so entstandene Prozessgerüst dient als Orientierungshilfe zur Identifikation von Einsatzmöglichkeiten von E-Mobility Konzepten in den Logistikprozessen. Hohe Anschaffungskosten und die relativ geringe Reichweite hemmen bislang jedoch noch die Umstellung eines kompletten Fuhrparks auf elektrisch betriebene Nutzfahrzeuge. Insbesondere eine Weiterentwicklung der Batteriesysteme wird sich hier positiv auswirken, um negative Aspekte wie Reichweite und Lebensdauer zu optimieren. Die Anpassung der Ladeinfrastruktur sowie der Aufbau von Wartungs- und Instandhaltungskompetenzen im Unternehmen unterstützen den Betrieb von E-Fahrzeugen.

Drahtlose Ladesäule

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

Aktuell gibt es zwei große Hürden, die für die Marktdurchdringung der Elektromobilität auf Deutschlands Straßen überwunden werden müssen: das Reichweitenproblem der Elektroautos und die Ladeinfrastruktur. Lange Ladezeiten von E-PKW erfordern zudem eine Veränderung bestehender Mobilitätsgewohnheiten. Die induktive Energieübertragung ist diesbezüglich ein vielversprechender Ansatz für die Elektromobilität, da sie den Ladevorgang komfortabler und sicherer gestalten könnte. Beim induktiven Laden wird der Ladestrom elektromagnetisch und damit berührungslos von einer Spule auf eine andere Spule übertragen. Stimmt die Ausrichtung zweier Leitungen im Magnetfeld überein, kann über die Luft Energie übertragen werden. Die Straße mit Spule kann so das Elektroauto mit Strom versorgen. Kabel würden beim Ladevorgang und vor allem auf der Straße verschwinden. Es besteht die Option, die Nutzungsmöglichkeiten der induktiven Ladung im ÖPNV auf den Individualverkehr auszuweiten und so zur Lösung der Ladeinfrastrukturproblematik der Elektromobilität beizutragen. Diese kabellose Energieübertragung wird als Komfortgewinn für den Endanwender gesehen. Verkehrsplanerisch bieten sich einige Herausforderungen. Im Fokus stehen momentan die technische Machbarkeit, die Nutzerakzeptanz und die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen. Ein spezifischer Sonderfall ist die dynamisch induktive Energieübertragung bei Fernfahrten über 400 km.

E-Carsharing

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

Die Verbindung von Verkehrsmitteln des öffentlichen und Individualverkehrs durch die Integration von Elektrofahrzeugen in den ÖPNV soll helfen, die Defizite der elektrischen Fahrzeuge (Reichweite, Anschaffungskosten) zu kompensieren. So kann mit dem E-Carsharing als Bestandteil multimodaler Angebote der Mobilitätsbedarf in Ballungsräumen ohne eigenen PKW erfüllt und ein Beitrag zur Verkehrswende geleistet werden. Dabei sind die frei zugänglichen Autos vor allem für Kurzstrecken beliebt. Die Fahrzeuge von Car2Go werden im Schnitt zwischen 20 und 60 Minuten für eine Strecke von 5 bis 15 Kilometer genutzt. Also ein ideales Einsatzfeld für die Elektromobilität. Voraussetzung ist natürlich immer eine gut ausgebaute Ladeinfrastruktur. Neben den ökologischen Aspekten bietet sich dadurch ein einfacher, erster Kontakt mit elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Menschen, die sonst nicht die Möglichkeit hätten, selbst ein Elektroauto zu fahren, können diese umweltfreundliche Art der Fortbewegung so testen. So lassen sich Berührungsängste abbauen. Das E-Carsharing trägt eingebettet in den Mobilitätsmix der Kunden zur Verkehrsentlastung und Luftverbesserung bei. Doch mitunter funktioniert dieses Konzept bislang nur in Großstädten. Der ländliche Raum ist bislang unterrepräsentiert.

ITS für Elektrofahrzeuge – Parkplatzreservierung oder Grüne Welle

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

Für effizientes elektrisches Fahren sind automatisierte Fahrfunktionen unerlässlich. Durch fehlende, intransparente Kommunikationsstrukturen und uneinheitliche Informationsqualität ist eine herstellerübergreifende Integration von automatisiertem (elektrischen) Fahren bislang erschwert. Dies kann mittels eines multiplen Kommunikationsansatzes durch Unterstützung von Car-to-X-/Car2X-Kommunikation, Digitalem Audio Broadcast (DAB) und Mobilfunk sowie der Integration von Fahrerassistenz-Systemarchitekturen zur Unterstützung von hoch- und vollautomatisierten Fahrmanövern gelingen. Das technische Gesamtsystem zur Sicherstellung von Car2X-Kommunikation wird als Intelligent Transport System (ITS) bezeichnet. Das Basiskonzept der Car2X-Kommunikation beruht auf dem Senden und Empfangen standardisierter Nachrichten über die Luftschnittstelle sowie der Interpretation der enthaltenen Statusinformationen durch die Verkehrsteilnehmer. Mit der Anbindung der Verkehrsinfrastruktur, z.B. Ampelanlagen oder Ladestationen könnten neue und optimierte Fahr-, Park- und Ladefunktionen ermöglicht werden. Beispiele hierfür sind eine automatisierte Parkplatzreservierung oder Green-Light-Optimal-Speed-Advisory (GLOSA). Das Ziel des Dienstes GLOSA ist es, die Grünphasen von Lichtsignalanlagen vorherzusagen und diese Informationen für ein komfortables Fahren zu nutzen.
Die Einführung elektromobiler Anwendungen wird durch Erhöhung des Zusatznutzens beschleunigt und dient als Basis für eine Vision der automatisierten und elektromobilen Mobilität der Zukunft.