Die globale Ausbreitung städtischer Lebensformen – kurz Urbanisierung – schreitet fortlaufend, ja sogar mit wachsender Geschwindigkeit voran. Der demographische Wendepunkt war das Jahr 2007, seitdem leben mehr Menschen in Großstädten, als auf dem Land. Laut einer Prognose der UNO wird die Zahl bis 2030 auf über 60 % steigen. Diese Millionenstädte, auch Megacities genannt, mit mehr als 10 Millionen Einwohnern können hierbei eine Ausdehnung von 50 und mehr Kilometern haben. Ein ganz wesentlicher Teil der weltweit verbrauchten Energie, des Wasserverbrauchs und der anfallenden Treibhausgase gehen zu Lasten der Städte. Dieses Zeitalter der rapiden Verstädterung stellt die Verantwortlichen, angesichts dieses Wachstums, vor immer größer werdende Herausforderungen. Insbesondere die Kriterien Lebensqualität, Umweltschutz aber auch Wettbewerbsfähigkeit gilt es hierbei in Einklang zu bringen.
Die Bewohner dieser Städte verlangen, neben guter Luft und sauberem Trinkwasser, auch eine zuverlässige Energieversorgung, ein intaktes Gesundheitswesen und Mobilität. Es bedarf Lösungen, um Millionen von Menschen einerseits zu befördern, die andererseits aber gleichzeitig umweltschonend und kostengünstig sind. Mit anderen Worten: Ohne funktionierende Infrastruktur kann es, nach den heutigen Maßstäben, keine Lebensqualität geben.
Energieeffiziente Mobilitätslösungen spielen daher im Sinne einer nachhaltigen Stadtentwicklung eine sehr große Rolle. Ziel muss es sein, bequem von einem Ort zum anderen zu kommen und dennoch wenig bis gar kein CO2 zu emittieren, denn Fakt ist, der Verkehr ist einer der größten „Klimakiller“. So stammen rund ein Fünftel aller umweltschädlichen Treibhausgase aus dem Verkehr, insbesondere dem Straßenverkehr. Der Weltklimarat der Vereinten Nationen (IPCC) hat hierzu festgestellt, dass als Folge des massiven anthropogenen Einflusses, die vergangenen Jahre die wärmsten seit Beginn der Wetteraufzeichnung gewesen sind.
Noch kann der globale Klimakollaps verhindert werden. Dazu veranschlagen Forscher des IPCC Investitionen in CO2-arme Technologien in Höhe von 16 Billionen Dollar bis zum Jahr 2030.
Elektromobilität könnte eines dieser Instrumente zur nachhaltigen urbanen Verkehrsentwicklung sein!?
Inhaltsverzeichnis
1 Ausgangslage, Problemanalyse
1.1 Erdöl – Ressourcen und Reserven
1.2 Alternative Kraftstoffe
1.2.1 Biodiesel
1.2.2 Erdgas
1.2.3 Autogas
1.3 Umwelt, Klima und Verkehr
1.3.1 Emissionen (allgemein)
1.3.2 CO2-Emissionen des Verkehrs
1.3.3 Verkehrslärm
1.3.4 Andere Umweltauswirkungen und Emissionen
1.3.5 Verkehrsentwicklung und -Prognose
1.3.6 (Externe) Effekte
1.3.6.1 Externe Kosten
1.3.6.2 Externe Nutzen
1.4 Lobbys und Legislative – Obama, Merkel, OPEC, Shell und Co.
1.5 Psychologie
1.6 Zwischenfazit – Es braucht einen Paradigmenwechsel!
2 Zielsetzung und Aufbau
3 Grundlagen Elektromobilität
3.1 Historischer Rückblick
3.2 Definition / Prinzip
3.2.1 Hybridfahrzeug
3.2.1.1 Einteilung nach Systemstruktur
3.2.1.2 Einteilung nach Anteil der elektrischen Leistung
3.2.2 Elektrofahrzeuge
3.3 Die Batterie als Schlüsseltechnologie
3.3.1 Anforderungen für mobile Batterien
3.3.1.1 Energiedichte und Leistungsdichte
3.3.1.2 Lebensdauer
3.3.1.3 Sicherheit
3.3.1.4 Kosten
3.3.1.5 Umweltverträglichkeit und Ressourcenschutz
3.3.2 Batterietechnologien
3.4 Ladeinfrastruktur
3.4.1 Ladeorte
3.4.1.1 Im privaten/gewerblichen Raum – „die Unabhängigen“
3.4.1.2 Im halb-öffentlichen Raum
3.4.1.3 Im öffentlichen Raum – „die Laternenparker“
3.4.2 Ladearten
3.4.2.1 Konduktives Laden
3.4.2.2 Induktives Laden
3.4.2.3 Batteriewechsel-Systeme/Batterieleasing
4 Rahmenbedingungen
4.1 Systematischer Ansatz
4.2 Internationale Förderungen und Initiativen im Vergleich
4.3 Initiativen, Programme und Ziele der Bundesregierung – auf dem Weg zur Leitanbieterschaft
4.3.1 Leuchttürme der Forschung und Entwicklung (F & E)
4.3.1.1 Leuchtturm Energiesysteme und Energiespeicherung
4.3.1.1.1 Energiedichte und Leistungsdichte
4.3.1.2 Leuchtturm Antriebstechnologie und Fahrzeugintegration
4.3.1.3 Leuchtturm Leichtbau
4.3.1.4 Leuchtturm Recycling
4.3.1.5 Leuchtturm IKT (Information- und Kommunikationstechnologie) und Infrastruktur
4.3.2 Schaufenster Elektromobilität
4.3.2.1 „Internationales Schaufenster der Elektromobilität Berlin-Brandenburg“
4.3.2.2 „Unsere Pferdestärken werden elektrisch – eMobilität in Niedersachsen“
4.3.2.3 „LivingLab BWe mobil“ in Baden-Württemberg
4.3.2.4 „Elektromobilität verbindet“ in Bayern und Sachsen
4.4 Normung und Standardisierung
4.5 Funktionale Auslegung
4.5.1 Noise, Vibration, Harshness (NVH)
4.5.2 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
4.6 Authentifizierung und Bezahlung
4.6.1 Authentifizierung
4.6.2 Bezahlung
4.7 Akademische und berufliche Ausbildung
5 Zusammenfassung
6 (Elektro)mobilität der Zukunft
6.1 Nutzergruppen
6.2 Einsatzfelder
6.2.1 Zweiräder
6.2.2 öffentlicher Personenverkehr
6.2.3 Personenkraftfahrzeuge
6.2.3.1 private PKW
6.2.3.2 Gewerbliche PKW
6.2.4 Wirtschaftsverkehr
6.2.5 E-Carsharing
6.3 Stromversorgung und Netzinfrastruktur
6.3.1 Exkursion: Strompreis und Strommix in Deutschland
6.3.2 Smart Grid
6.3.2.1 Vehicle to Grid (V2G) als Instrument zur Netzintegration der Erneuerbaren Energien
6.4 Wechselwirkungen zwischen Elektromobilität und Erneuerbaren Energien
6.4.1 Wie groß sind der mögliche Klimaschutzbeitrag und der volkswirtschaftliche Nutzen von 1 Million Elektrofahrzeugen?
7 Wirtschaftliche Betrachtung der Elektromobilität
7.1 Anreiz- und Restriktionsmaßnahmen
7.1.1 Monetäre Anreize
7.1.1.1 Dienstwagenbesteuerung
7.1.1.2 Sonder-Abschreibung von Elektrofahrzeugen
7.1.1.3 Zinsgünstige Kredite
7.1.1.4 Steuerliche Anreizmechanismen
7.1.2 Nicht-monetäre Anreize
7.1.2.1 Nutzung von Busspuren/Einführung von Sonderspuren
7.1.2.2 Vorrechte beim Parken/Kennzeichnung von E-Fahrzeugen
7.1.3 Weitere Anreize
7.1.4 Restriktionen
7.2 Beispielrechnung
8 Pilotprojekte
8.1 Projekte aus dem Konjunkturpaket II (2009-2011)
8.1.1 Feldversuche Elektromobilität im PKW-Verkehr
8.1.1.1 „MINI E Berlin“ (Laufzeit: 01.11.2008 – 30.11.2010)
8.1.1.2 „MINI E Berlin 2.0 powered by Vattenfall“ (Laufzeit: 01.04.2010 – 30.09.2011)
8.1.1.3 „Gesteuertes Laden V2.0“ (Laufzeit: 01.05.2010 – 30.09.2011)
8.1.1.4 „JustPark“ (Laufzeit: 01.10.2010 – 30.09.2011)
8.1.1.5 „4S“
8.1.1.6 „REX“
8.1.1.7 Weitere Feldversuche im PKW-Verkehr
8.1.2 Feldversuche Elektromobilität im Wirtschaftsverkehr
8.1.2.1 „EMIL“ (Laufzeit: 01.06.2010 – 30.09.2011)
8.1.2.2 „EMKEP“ (Laufzeit: 01.08.2009 – 30.09.2011)
8.1.2.3 „ENUBA“ (Laufzeit: 01.07.2010 – 30.09.2011)
8.1.3 Batterierecycling
8.1.3.1 „LithoRec“ (Laufzeit: 01.09.2009 – 30.09.2011) „LIBRI“ (01.09.2009 – 31.08.2011)
8.2 Pilotprojekte und Vorhaben ab 2012
8.2.1 Ermittlung der Umwelt- und Klimafaktoren der Elektromobilität
8.2.2 Kopplung der Elektromobilität an erneuerbare Energien und deren Netzintegration
8.2.3 Markteinführung mit ökologischen Standards
8.2.4 Forschung und Entwicklung zum Thema Batterierecycling
8.2.5 Wissenschaftliche Begleitforschung
9 SWOT-Analyse
10 Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Potenziale und Herausforderungen der Elektromobilität als Instrument für eine nachhaltige urbane Verkehrsentwicklung. Dabei analysiert der Autor kritisch, inwieweit elektrische Antriebskonzepte ökologische Ziele unterstützen können, identifiziert Markteintrittsbarrieren und bewertet politische sowie wirtschaftliche Förderstrategien unter Berücksichtigung des aktuellen Standes der Technik.
- Marktanalyse und ökonomische Rahmenbedingungen für Elektrofahrzeuge
- Technologische Grundlagen der Batterietechnik und Ladeinfrastruktur
- Politische Förderinstrumente und internationale Vergleichsstudien
- Integrationsmöglichkeiten in bestehende Energiesysteme (Smart Grid, V2G)
- Nutzerverhalten und Mobilitätsmodelle der Zukunft
Auszug aus dem Buch
Die globale Ausbreitung städtischer Lebensformen – kurz Urbanisierung – schreitet fortlaufend, ja sogar mit wachsender Geschwindigkeit voran.
Der demographische Wendepunkt war das Jahr 2007, seitdem leben mehr Menschen in Großstädten, als auf dem Land. Laut einer Prognose der UNO wird die Zahl bis 2030 auf über 60 % steigen. Diese Millionenstädte, auch Megacities genannt, mit mehr als 10 Millionen Einwohnern können hierbei eine Ausdehnung von 50 und mehr Kilometern haben. Ein ganz wesentlicher Teil der weltweit verbrauchten Energie, des Wasserverbrauchs und der anfallenden Treibhausgase gehen zu Lasten der Städte. Dieses Zeitalter der rapiden Verstädterung stellt die Verantwortlichen, angesichts dieses Wachstums, vor immer größer werdende Herausforderungen. Insbesondere die Kriterien Lebensqualität, Umweltschutz aber auch Wettbewerbsfähigkeit gilt es hierbei in Einklang zu bringen.
Die Bewohner dieser Städte verlangen, neben guter Luft und sauberem Trinkwasser, auch eine zuverlässige Energieversorgung, ein intaktes Gesundheitswesen und Mobilität. Es bedarf Lösungen, um Millionen von Menschen einerseits zu befördern, die andererseits aber gleichzeitig umweltschonend und kostengünstig sind. Mit anderen Worten: Ohne funktionierende Infrastruktur kann es, nach den heutigen Maßstäben, keine Lebensqualität geben.
Energieeffiziente Mobilitätslösungen spielen daher im Sinne einer nachhaltigen Stadtentwicklung eine sehr große Rolle. Ziel muss es sein, bequem von einem Ort zum anderen zu kommen und dennoch wenig bis gar kein CO2 zu emittieren, denn Fakt ist, der Verkehr ist einer der größten „Klimakiller“. So stammen rund ein Fünftel aller umweltschädlichen Treibhausgase aus dem Verkehr, insbesondere dem Straßenverkehr. Der Weltklimarat der Vereinten Nationen (IPCC) hat hierzu festgestellt, dass als Folge des massiven anthropogenen Einflusses, die vergangenen Jahre die wärmsten seit Beginn der Wetteraufzeichnung gewesen sind.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Ausgangslage, Problemanalyse: Dieses Kapitel untersucht die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und deren Umweltauswirkungen, um die Notwendigkeit einer nachhaltigen Verkehrswende zu begründen.
2 Zielsetzung und Aufbau: Hier werden die wissenschaftlichen Ziele der Arbeit definiert, insbesondere die Prüfung der Elektromobilität als Instrument für eine nachhaltige Verkehrsentwicklung.
3 Grundlagen Elektromobilität: Dieser Abschnitt bietet einen historischen Rückblick und erläutert technische Kernaspekte wie Batterietechnologien und verschiedene Ladeinfrastrukturkonzepte.
4 Rahmenbedingungen: Hier werden politische Initiativen, internationale Fördervergleiche, Normungsprozesse und die Rolle von Forschungsprojekten als Leuchttürme für die Industrie analysiert.
5 Zusammenfassung: Dieses Kapitel reflektiert die Ergebnisse der vorherigen Analysen und unterstreicht die Relevanz der Elektromobilität trotz verbleibender Herausforderungen.
6 (Elektro)mobilität der Zukunft: Dieser Teil beleuchtet zukünftige Nutzertrends, Einsatzfelder für verschiedene Fahrzeugtypen sowie die Rolle des Smart Grids bei der Netzintegration.
7 Wirtschaftliche Betrachtung der Elektromobilität: Hier erfolgt eine betriebswirtschaftliche Analyse der Total Cost of Ownership (TCO) sowie eine Evaluierung verschiedener Anreiz- und Restriktionsmodelle.
8 Pilotprojekte: Dieses Kapitel liefert eine detaillierte Übersicht und Auswertung praktischer Erprobungsfelder für Elektro- und Hybridfahrzeuge in verschiedenen Anwendungsbereichen.
9 SWOT-Analyse: Abschließend werden die Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken der Elektromobilität in einer komprimierten Übersicht systematisch zusammengeführt.
10 Fazit und Ausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf die gesellschaftlichen und technischen Entwicklungen der Mobilitätswende.
Schlüsselwörter
Elektromobilität, Nachhaltigkeit, CO2-Emissionen, Verkehrswende, Batterietechnologie, Ladeinfrastruktur, TCO, Smart Grid, Klimaschutz, Förderinstrumente, Urbanisierung, Erneuerbare Energien, Automobilindustrie, Batterierecycling, Mobilitätsmodelle
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die Elektromobilität als mögliches Instrument für eine nachhaltige urbane Verkehrsentwicklung und bewertet, ob diese Technologie das Potenzial hat, die drängenden Umweltprobleme des modernen Verkehrs zu lösen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die ökonomischen Rahmenbedingungen, technische Grundlagen der Batterie- und Ladetechnologien, die politische Einbettung durch Förderprogramme sowie die Netzintegration in zukünftige intelligente Stromnetze.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist es, nachvollziehbar darzustellen, ob und inwieweit Elektromobilität heute schon als tragfähiges Instrument für eine nachhaltige Entwicklung realisiert werden kann und warum eine breite Marktetablierung bisher erschwert wurde.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer fundierten Literaturanalyse, der Auswertung von Prognosen (z.B. durch das IPCC und die NPE) sowie einer ökonomischen Gesamtbetrachtung mittels Total Cost of Ownership (TCO) Berechnungen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Problemstellung durch fossile Energieträger, die technischen Grundlagen von Fahrzeugen und Batterien, eine kritische Analyse der ökonomischen Machbarkeit sowie eine Auswertung konkreter Pilotprojekte und strategischer Rahmenbedingungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie Elektromobilität, Nachhaltigkeit, Klimaschutz, TCO-Lücke, Smart Grid und Ladeinfrastruktur.
Welche Rolle spielt das Batterierecycling in der Arbeit?
Das Batterierecycling wird als strategische Säule für den Aufbau einer nachhaltigen Elektromobilitätsindustrie eingestuft, die besonders im Hinblick auf Ressourceneffizienz und Sicherheitskonzepte eine wichtige Rolle spielt.
Wie bewertet der Autor das "Vehicle to Grid" (V2G) Konzept?
V2G wird als bedeutendes Instrument zur Netzstabilisierung durch Glättung der Lastkurve bewertet, welches zudem eine Win-Win-Situation für Fahrzeugbesitzer und Energieversorger schaffen kann.
- Arbeit zitieren
- Murat Güner (Autor:in), 2013, Elektromobilität. Die Lösung für eine nachhaltige urbane Verkehrsentwicklung!?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/274646
