Elektrifizierung (Batterie) – Seite 2

Die Elektromobilität mittels Batterie verspricht eine lokal emissionsfreie Mobilität. Zusätzlich können Elektrofahrzeuge mit ihren Energiespeichern künftig helfen die Schwankungen von Wind- und Sonnenkraft auszubalancieren.

Aktuell wächst das Angebot an Fahrzeugen und Ladeinfrastruktur kontinuierlich, wordurch die Preise sinken. Dennoch werden derzeit vermeintlich kurze Reichweiten sowie lange Ladezeiten von der Bevölkerung als problematisch empfunden.

Ökologisch als auch wirtschaftlich vielversprechende Anwendungsfälle werden nachfolgend vorgestellt. Diese finden sich im Umfeld von PKWs, Leichtfahrzeugen, Fahrädern oder hybriden Nutzfahrzeugen.

Mobilitätsgarantie für Elektrofahrzeuge

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Mit der Mobilitätsgarantie kommt jeder auch auf weiteren Distanzen zum Ziel, denn für die Extra-Meile, etwa für längere Urlaubsstrecken und größere Transporte bietet der Hersteller kostenlos für eine gewisse Anzahl von Tagen im Jahr einen konventionell betriebenen Mietwagen an. Mobilitätsgarantie meint aber auch, dass sich im Falle eines technischen Defekts oder eines Liegenbleibens, aufgrund eines unvorhersehbaren, rapiden Reichweitenabbaus schnellstmöglich um das Wohlergehen der Fahrzeuginsassen und der Wiederherstellung der Mobilität gekümmert wird. Vorstellbar ist neben der sofortigen Pannenhilfe und des Abschleppdienstes auch die Bereitstellung eines vergleichbaren Ersatzfahrzeugs. Alternativ ist auch die Weiterreise mit der Bahn durch die Mobilitätsgarantie abgedeckt. Auch im Falle eines Liegenbleibens im Ausland, wird die Rückführung entsprechend organisiert. So bleibt kein Elektroauto auf der Strecke.

Bevorzugte Einfahrt in die City (Smarte Umweltzone)

Smart Mobility Blume

Das Konzept ließe sich auch dafür nutzen eine dynamische City-Maut einzuführen, um so den Verkehr in Großstädten „gerecht“ zu regeln. Die City-Maut wird häufig als eine geeignete Maßnahme zur Lösung städtischer Mobilität und der durch Verkehr verursachten Umweltprobleme genannt. Ähnlich zu einer allgemeinen Bevorrechtigung von Elektrofahrzeugen funktioniert die dynamische City-Maut als Alternative zur Plakette oder zu allgemeinen Dieselfahrverboten.
Das onboard-Display der Elektrofahrzeuge in der schilderlosen Stadt der Zukunft zeigt Beschilderungen und Regeln direkt im Fahrzeug an und ermöglicht so eine differenzierte Bevorrechtigung von Elektrofahrzeugen im urbanen Straßenverkehr der Zukunft. Auf dem Weg können so Busspuren zur Benutzung individuell freigegeben werden und z.B. die in den Abendstunden übliche Rush Hour in der Innenstadt hierdurch vermieden werden. Ein anderes Beispiel ist etwa das Fahren und Parken in der für konventionelle Fahrzeuge gesperrten inneren City. Verkehrsleitzentralen überwachen und steuern den kollaborativen Prozess in Echtzeit und kommunizieren Peer-to-Peer (P2P/ Gleichgestellt-zu-Gleichgestellt) mit der Infrastruktur.
Die Bevorrechtigungen des E-Fahrzeugs sind dabei nur für den Fahrer selbst sichtbar, da alle Verkehrsteilnehmer Beschilderungen und weitere umfangreiche Verkehrsinformationen direkt auf ihr eigenes Display im Fahrzeug übertragen bekommen. Dies wird durch drahtlose Car2X-Kommunikation mittels ETSI ITS-G5, GPS-Standortdaten und einer permanenten Anbindung an den Mobilfunk gewährleistet. Das hybride Zusammenwirken von GPS, Funkstandards und anderen IT-Plattformen wird durch eine völlig offene Systemarchitektur problemlos und komfortabel gewährleistet.

Einsatz von vollelektrischen Fahrzeugen in Kleinwagenflotten (sozialkaritative Einrichtung bspw.)

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Der Weg zu einem hohen Anteil an Elektromobilität kann über die Elektrifizierung von Fahrzeugflotten erfolgen. Etwa zwei Drittel aller Neuzulassungen im Bereich Pkw gehen auf Flottenbetreiber zurück. Gewerbliche und kommunale Kleinwagenflotten bieten durch ihre Tagesfahrleistung von 72 km (davon ist der Großteil kürzer als 40 km) die ideale Einsatzumgebung für batterieelektrische PKW – auch im Vergleich zur geringeren Reichweite zum konventionellen Fahrzeug. Zudem ist die Fahrzeug-Haltedauer in gewerblichen Flotten oftmals geringer als bei privaten Haltern. Ein wirtschaftlicher Betrieb von Elektrofahrzeugen ist in gewerblichen Bereich durch die höhere durchschnittliche Laufleistung gewerblicher PKW schneller möglich als im privaten. Insbesondere die geringen Betriebskosten mit zunehmender Laufleistung wirken sich positiv aus und kompensieren den im Vergleich zum konventionellen Fahrzeug höheren Anschaffungspreis.
Als Praxisbeispiele lassen sich etwa Elektrofahrzeuge im Polizeieinsatz, interkommunale und überbetriebliche Flotten, Taxiflotten oder auch der Fuhrpark von ambulanten Diensten nennen. Insbesondere die häusliche Pflege mit ihren häufigen Einsätzen im Kurz- und Mittelstreckenbereich ist daher ein idealer Markt für den Einstieg in die Elektromobilität.

E-Bus für belastete Innenstädte

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Elektrobusse gewährleisten eine nachhaltige innerstädtische Mobilität (Luftreinhaltung, Reduktion CO2-Ausstoß, Lärmreduktion etc.). Insgesamt stiften E-Busse so einen Mehrwert für die Gesellschaft und haben somit einen volkswirtschaftlichen Nutzen. Busse und Bahnen bereits heute nicht nur einen Großteil ihres Verkehrsangebots elektrisch (z. Zt. rund 60 % des Gesamtangebots), sondern sind auch mit herkömmlichen Antrieben, wie z. B. beim Dieselbus, wesentlich ökologischer und effizienter hinsichtlich Emissionen und Nutzung des begrenzten Verkehrsraums als der motorisierte Individualverkehr. Die Umrüstung von Buslinien auf den alleinigen Fahrbetrieb mit Elektrobussen nimmt eine rasante Entwicklung. Lösungen werden beispielweise zusammen mit lokalen Energieversorgungsunternehmen durch Schnellladestationen realisiert. Elektrobusse sind standardmäßig mit einem integrierten flüssigkeitsgekühlten Asynchronmotor ausgestattet. Die Leistung des Motors liegt bei einem Solobus des Herstellers Solaris bei ca. 160 kW und bei einem Solaris Gelenkbus bei etwa 240 kW. Die heutigen Elektrobusse sind mit Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet, welche nach Kampker als die vielversprechendste Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge der Zukunft gelten. Die Anbieter von Elektrobussen setzen verschiedene integrierte Ladetechnologien zum Beladen der Batterie ein. Abhängig vom betrieblichen Einsatz kann die Batterie zurzeit mit dem Ladesystem Plug-In, Pantograph und/oder induktiv beladen werden.
Die deutschen Verkehrsunternehmen realisieren und erproben seit 2013 bereits in 21 Städten Elektrobus-Projekte. Sie investieren zudem weiterhin kontinuierlich in effiziente und verbrauchsarme Fahrzeuge mit konventionellen Antrieben sowie in Hybrid- und Erdgas-Busse. 2018 sollen 162 neue E-Busse durch städtische Verkehrsbetriebe angeschafft werden. Das entspricht beinahe einer Verdopplung des Bestands, wenn auch noch auf geringem Niveau. Der Einsatz von Elektrobussen ist zur Zeit noch mit erheblichen Mehrinvestitionen verbunden; zum einen mit Blick auf die Anschaffungskosten der Fahrzeuge, zum anderen mit Blick auf die neu zu errichtende Ladeinfrastruktur. Darüber hinaus fallen bei den Elektrobussen weitere hohe Kosten für Ersatzbatterien, die Umrüstung von Betriebshöfen; Werkstätten sowie für zusätzliches Personal an.
„Ein Elektrobus (bei einer im ÖPNV-Regelbetrieb üblichen Nutzungsdauer von durchschnittlich 16 Stunden pro Tag) erreicht eine Entlastung bei den Schadstoffemissionen, die umgerechnet erst durch bis zu 100 Elektro-PKW erzielt werden könnte. Der Elektrobus ist also hinsichtlich der Schadstoffentlastung um den Faktor 100 besser als das Elektroauto und könnte damit schon bei deutlich geringeren Stückzahlen (und einer deutlich geringeren Förderung) als der E-PKW zu nennenswerten weiteren Entlastungen der lokalen Emissionen beitragen.“ (Barbara Lenz, https://www.deutschernahverkehrstag.de/fileadmin/vortraege/DNT2016_Schmitz_E-Bus-Technologie.pdf).

E-Bike als Instrument zum Pendeln und für Ältere

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Fahrradfahren liegt im Trend. Mit einer immer stärkeren Verbreitung von Pedelecs stellt es eine echte Alternative bei der Verkehrsmittelwahl dar: Im Jahr 2017 gab es in der deutschsprachigen Bevölkerung ab 14 Jahre rund 3,86 Millionen Personen, die ein Elektrofahrrad bzw. Pedelec im Haushalt hielten. So ist die Anzahl der verkauften E-Bikes und Pedelecs in Deutschland von 110.000 in 2008, 480.000 in 2014 auf 720.000 in 2017 gestiegen. Damit machen Pedelecs mittlerweile 19% der verkauften Fahrräder in Deutschland aus. Als Kaufhemmnis in den Großstädten werden weniger die relativ hohen Anschaffungskosten, sondern vielmehr das große Diebstahlrisiko aufgrund fehlender sicherer Abstellmöglichkeiten angenommen. Gerade bei Pendelfahrten in Stadt-Umland-Interaktionen oder zwischen topografisch schwierigen Regionen und Innenstädten kann das Pedelec ein größeres Potenzial erschließen als ein konventionelles Fahrrad und zugleich seinen Umweltvorteil ausspielen. Räumlich integrierte, ressort- und akteurübergreifende Handlungskonzepte, verstanden als profilbildendes Ergebnis eines kooperativen Planungsprozesses, stellen somit das zentrale Instrument urbaner Zukunftsplanung dar. Die kommunale Selbstverwaltung wird durch nachhaltige, integrierte Stadtentwicklung gestärkt. Es besteht der Bedarf, den neuen Anforderungen von Migranten und Senioren oder Interaktionen von Sharing Economy, Smart City oder Open Gouvernement (Öffnung der Regierung für Bürger und Wirtschaft) Rechnung zu tragen und die eigene Entwicklung zu evolvieren. Die Forschung zum Thema Pedelec und E-Bike läuft in Deutschland erst an. Es fehlen Konzepte für Ladeinfrastruktur und vor allem sichere Abstellanlagen. Um die Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer gewährleisten und den Verkehr harmonisieren zu können, sind infrastrukturelle Anforderungen zu berücksichtigen und weitere Forschungen erforderlich.