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Technologievergleich - Antrieb mit Elektromotor vs. Verbrennungsmotor

Inhalt

Abbildungen und Abkürzungen

1 Umfang

2 Vergleich der Antriebskonzepte

2.1 Grundlagen

2.1.1 Kraftfahrzeug allgemein

2.1.2 Charakteristik Antrieb mit Verbrennungsmotor

2.1.3 Charakteristik Antrieb mit Elektromotor

2.2 Differenzierung der Komponenten

2.2.1 Komponenten die bei Elektroantrieb entfallen

2.2.2 Komponenten die bei Elektroantrieb neu hinzukommen

3 Technologische Unterschiede und Einflüsse

3.1 Impact Fahrzeug

3.2 Impact Energiequelle.

Quellenverzeichnis

Abbildungen:

Abbildung 1: Entfallende Komponenten bei rein elektrischem Antrieb

Abbildung 2: Überblick Aufbau Elektrofahrzeug

Abkürzungen:

AU Abgasuntersuchung

BEV Battery Electric Vehicle

BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie

ICE Internal Combustion Engine (Verbrennungsmotor)

ICEV Internal Combustion Engine Vehicle

IFA Institut für Automobilwirtschaft

IKT Informations- und Kommunikationstechnologie

KBA Kraftfahrtbundesamt

NPE Nationale Plattform Elektromobilität

Einheiten:

g Gramm

h Stunde

kg Kilogramm

km Kilometer

kW Kilowatt

kWh Kilowattstunde

MJ Megajoule

MWh Megawattstunde

TW Terawatt

TWh Terawattstunde

1 Umfang

Der Vergleich soll einen kurzen Überblick geben, welche generellen und technologischen Unterschiede zwischen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Fahrzeugen mit herkömmlichem Verbrennungsmotoren bestehen.

In Kapitel zwei werden die beiden Antriebskonzepte verglichen und die Grundkenntnisse bezüglich Funktion und Aufbau erläutert.

Im dritten Kapitel werden die beiden Antriebstechnologien, Verbrennungsmotor und rein elektrischer Antrieb, hinsichtlich ihrer Technologien und Einflüsse gegenüber gestellt und die wesentlichen Unterschiede beschrieben.

2 Vergleich der Antriebskonzepte

2.1 Grundlagen

Um die Hauptunterschiede der beiden Antriebstechnologien zu verdeutlichen, werden der Grundaufbau eines Fahrzeuges und die jeweilige Charakteristik von Verbrennungs- und Elektromotor beschrieben.

2.1.1 Kraftfahrzeug allgemein

Kraftfahrzeuge werden als „nicht dauerhaft spurgeführte Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden“[1] definiert. Allen heutigen Automobilen liegt zugrunde, dass durch einen Motor, angetrieben mittels einer Energiequelle, Bewegung erzeugt wird. Diese Bewegung wird dann über Getriebe und Wellen auf die Antriebsräder übertragen und soll zur gewünschten Geschwindigkeitsveränderung bzw. -Beibehaltung des Fahrzeuges führen. Die Hauptbaugruppen sind der Antrieb bestehend aus Motor inklusive Anbauteilen und der Kraftübertragung, das Fahrwerk, die Karosserie bzw. der Fahrzeugaufbau, die Fahrzeugelektrik und die Innenausstattung.

2.1.2 Charakteristik Antrieb mit Verbrennungsmotor

Antriebe mit Verbrennungsmotoren erzeugen die für die Fortbewegung benötigte Energie durch die Verbrennung von Kraftstoffen. Elementare Bestandteile sind das Getriebe sowie Systeme, die für das Betreiben des Motoraggregats notwendig sind. Hierzu zählen die Kraftstoffversorgung, die Verbrennung, die Kühlung und die Abgasabführung und –Reinigung.

Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren gehören aktuell zu den am meisten verbreiteten weltweit. In Deutschland wurden beispielsweise 2017 von insgesamt 3,44 Millionen PKWs 57,7% mit Benzinantrieb und 38,8% mit Dieselantrieb neu zugelassen.[2]

2.1.3 Charakteristik Antrieb mit Elektromotor

Fahrzeug:

Batterie elektrische Fahrzeuge charakterisieren sich durch den Antrieb mit Hilfe einer Elektromaschine (oft auch als Elektromotor bezeichnet).

Die für die Fortbewegung notwendige Energie wird von Batterien, auch Traktionsbatterien genannt, geliefert.

Als Hauptbestandteile eines Elektroantriebes kommen zur Elektromaschine und der Batterie noch die Leistungselektronik und die Ladetechnik hinzu.[3]

Als wesentliche Funktionsmerkmale eines Elektrofahrzeugs sind folgende Punkte hervorzuheben:

· die Fortbewegung findet rein elektrisch statt und sämtliche Hilfsaggregate werden rein elektrisch angetrieben

· Energiequelle ist eine Batterie, die über eine geeignete Ladevorrichtung aufgeladen werden kann bzw. muss.(z. B. Steckdose, plug in)

· die Energieversorgung des Bordnetzes findet mit einer Spannung von 12V statt, die Energieversorgung für die Fortbewegung (Elektromaschine) mit einer Hochvoltbatterie, Traktionsbatterie (Spannung > 300V)

· es besteht Kühlbedarf für die Hochvoltbatterie, die Elektromaschine und den Leistungswandler, es entsteht aber nur geringe Abwärme (kaum nutzbar für die Fahrzeugklimatisierung)

· das Fahrzeug hat eine systembedingte Start – Stopp Funktion

· beim Bremsvorgang wird Energie zurückgewonnen (auch Rekuperation genannt)[4]

Ladeinfrastruktur

Durch die veränderte Energiequelle ist auch eine grundlegend neuer Tank- bzw. Ladevorgang für die BEV notwendig. Um die Batterie im Auto wieder mit Strom aufzuladen, stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung.

Aktuell gängig sind das Laden zu Hause (Stellplatz, Carport, Garage), Parkplatz bei der Arbeit, an öffentlichen Stellplätzen und die Nutzung von Schnellladestationen, den sogenannten Stromtankstellen.[5] Die Ladeinfrastruktur bezeichnet alle öffentlichen Ladepunkte, die für jedes Elektrofahrzeug nutzbar sind. Die Ladepunkte werden dann, entsprechend ihrer Stromabgabe, in Normal- und Schnellladepunkte differenziert.[6]

Die Nationale Plattform Elektromobilität unterscheidet drei Kategorien der Ladeinfrastruktur.

„1) Normalladen im privaten Raum: Dazu zählen Ladepunkte im privaten beziehungsweise gewerblichen Raum (Steckdose mit Absicherung und Zuleitung, Wallbox-Ladepunkt auf dem Firmengelände und im öffentlich zugänglichen Bereich).

2) Normalladen im öffentlichen Raum: Dazu zählen Ladepunkte im rein öffentlichen Raum (Ladesäule am Straßenrand, innerhalb der Ortschaften).

3) Schnellladen: Dazu zählen Schnellladestationen an öffentlich zugänglichen und viel befahrenen Orten.“[7]

Ladekonzepte

Die drei aktuellen Lade- bzw. Versorgungskonzepte sind das konduktive Laden, das induktive Laden und das Wechseln einer leeren mit einer vollgeladenen Batterie.

Momentan wird hauptsächlich das konduktive Laden eingesetzt. Es bezeichnet das kabelgebundene Laden und liefert - Stand 2018 - die höchste Übertragungsleistung, ist am meisten standardisiert und am einfachsten in ein ganzheitliches Ladesystem zu integrieren.[8] (Beispiel Steckdose in der Garage)

2.2 Differenzierung der Komponenten

Es werden hier die durch den Systemwechsel im Wesentlichen entfallenden und neu hinzukommenden Komponenten auf Bauteil- bzw. Systemebene betrachtet.

Als wesentlich bewertet werden hier:

· Komponenten mit hohem Wertanteil am Fahrzeug.[9] (Beispiel Traktionsbatterie)

· Komponenten mit hoher Auswechsel- bzw. Ausfallquote (Beispiel Motoröl)

· Komponenten die sich technologisch und dadurch in ihrer Herstellung bzw. Beschaffung stark unterscheiden. (Beispiel bearbeitete Metallteile wie Schmiede-, Guss-, Dreh- und Frästeile)

Die Teilerecherche und die Herausarbeitung der relevanten Differenzierungsmerkmale wurden zum einen durch die eigene Erfahrung in der Automobilbranche und zum anderem mit Unterstützung von Fachliteratur und aktuellen Studien aus den folgenden Themenbereichen erstellt:

· Auswirkungen im Aftersales[10]

· Auswirkungen für Zulieferer[11]

· Arbeitswissenschaftliche Veränderungen[12]

· Marktpotenziale elektrifizierter Fahrzeugkonzepte[13]

· Strukturstudie Elektromobilität in Baden Württemberg[14]

· Chancen und Herausforderungen für den Maschinenbau[15]

· Aufbau Fahrzeug und Fahrzeugkomponenten allgemein[16]

· Grundlagen Verbrennungsmotoren[17]

· Grundlagen elektrische Antriebe[18]

· Aufbau Fahrzeug und Fahrzeugkomponenten Elektroauto[19]

· Funktionsweise elektrischer Antriebe[20]

2.2.1 Komponenten die bei Elektroantrieb entfallen

Bei einer Umstellung auf einen rein elektrischen Antrieb werden alle für den Antrieb mit Verbrennungsmotor spezifischen Teile entfallen.

Hauptkomponenten zum Betrieb mit Verbrennungsmotor sind der Motor, bestehend aus den Hauptbaugruppen Kurbeltrieb (Kurbelwelle, Pleuelstangen, Kolben), Motorgehäuse und Ventiltrieb sowie das Kraftstoffsystem, die Abgasanlage, die Motorelektrik und das Kühl- und Schmiersystem.[21] Die Kraftverteilung kann über einfachere Getriebe umgesetzt werden. Ein komplexes mehrgängiges Getriebe kann durch ein Getriebe mit nur ein oder zwei Gängen ersetzt werden.

Folgende Abbildung stellt die entfallenden Systeme und deren relevante Komponenten dar. (Teilsysteme und Komponenten alphabetisch angeordnet)

Abbildung 1: Entfallende Komponenten bei rein elektrischem Antrieb

2.2.2 Komponenten die bei Elektroantrieb neu hinzukommen

Im Folgenden werden die jeweils relevanten Komponenten, die aufgrund der veränderten Energiequelle (Strom) neu hinzukommen, kurz erläutert. Die folgende Darstellung gibt einen Überblick hinsichtlich des generellen Aufbaus eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeuges.

Abbildung 2: Überblick Aufbau Elektrofahrzeug, Quelle Fahrzeugbild: Aus ZF (2016), S. 28.

1 Motor, E-Maschine (als Zentralmotor, radnaher Motor, Radnabenmotor:

· Elektromaschine (Generator und Motor)

· Kühlung

2 Getriebe für Elektroantrieb:

Stand 2017 meist als ein oder zweistufiges Getriebe aufgebaut.

3 Leistungselektronik:

· Spannungswandler, Aufwärtswandler (Boost Converter)

· Wechselrichter/Gleichrichter

· Steuerung

Aufgabe ist die Regelung des Antriebs und die Steuerung des Energieflusses. Hierzu gehören auch die Rekuperation, der Ladevorgang, die Verbindung zum Bordnetz sowie die jeweilig notwendige Spannungswandlung.[22]

4 Batteriesystem:

· Hochvoltbatterie (Traktionsbatterie), Batteriepack wird aus Modulen zusammengesetzt, die aus einzelnen Zellen bestehen.

· Batteriemanagementsystem

· Hochvoltverbindungen zwischen den verschiedenen elektrischen Komponenten

5 Ladevorrichtung:

· Hochvoltkabel

· Ladestecker

6 Rekuperationstechnik:

· Energierückgewinnung durch Bremsenergie

Sonstige:

Klimatisierung, Thermomanagement:

· Kühlung, elektrischer Hochvolt-Klimakompressor

· Heizung, Luft- oder Wasser PTC Element (englisch für: positive temperature coefficient), Wärmepumpe, Brennstoffheizer

Elektrische Antriebs- und Nebenaggregate:

Viele Aggregate werden jeweils über eigenständige Elektromotoren angetrieben.[23] Bisher wurden diese mechanisch, beispielsweise durch Riemen- oder Kettentriebe, über die Kurbelwelle betrieben. Dieser Energiebedarf muss ebenfalls von der Batterie abgedeckt werden.

3 Technologische Unterschiede und Einflüsse

Eine Umstellung des Antriebskonzeptes verändert die Bedeutung vieler Technologien, die für die Herstellung einzelner Komponenten verwendet werden und welche für die Beschaffenheit dieser relevant sind.

Elektromobilität per se kann im klassischen Sinne als disruptive Technologie eingestuft werden. Aktuell ist die Marktdurchdringung noch gering und regional geprägt, kann aber, wenn sie sich durchsetzt, wie z. B. der Mobilfunk, das Smartphone oder der Computer, andere Technologien und Produkte, beispielsweise den Verbrennungsmotor und erdölhaltige Kraftstoffe, substituieren und ggf. verdrängen.[24]

Durch eine sukzessive Zunahme an elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und eine zumindest teilweise Ablösung der herkömmlichen Verbrennungsmotoren ist in Zukunft mit zahlreichen Veränderungen zu rechnen.

In Kapitel 2.2 wurden die Unterschiede im Fahrzeugaufbau beschrieben. Die Hauptsysteme, die betroffen sind, können zum einen in Verbrennungsmotor mit Getriebe, Abgas-, Einspritz- und Kraftstoffsystem und zum anderen in Elektromaschine mit Getriebe, Batterie, Leistungselektronik und Ladevorrichtung zusammengefasst werden.

An die Technologien für den elektrischen Antrieb werden die gleichen Ansprüche gestellt wie bei den bisher bestehenden Kraftfahrzeugen. Die Reduzierung des Energieverbrauchs, die Reduzierung des Schadstoffausstoßes sowie die vom Kunden gewünschten Nutzungseigenschaften bezüglich Fahrkomfort und Fahrleistung stehen im Vordergrund. Bezüglich Fahrleistung kommen bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen insbesondere technologische Möglichkeiten in den Fokus, die die Reichweite erhöhen können.

3.1 Impact Fahrzeug

Ein Großteil aller Innovationen und Technologien mit großem Einfluss auf die kaufentscheidenden Faktoren kann dem Antriebsstrang zugerechnet werden.[25] In den Jahren zwischen 2010 und 2015 konzentrierten diese sich hauptsächlich auf den konventionellen Bereich, also den Antrieb mit Verbrennungsmotoren. Von insgesamt über 2.100 Antriebsinnovationen lag die Quote von rein elektrischen Antrieben nur bei 10%.[26]

Bei den Patentanmeldungen in den Jahren zwischen 2010 und 2015 wurden ca. 8.000 Patente im Bereich Verbrennungsmotor und ca. 3.800, die sich auf rein elektrische Fahrzeuge beziehen, angemeldet.[27]

Für BEVs wird es eine Konzentration auf die Weiterentwicklung der Hauptantriebsstrangkomponenten, Traktionsbatterie, Elektromaschine, Leistungselektronik und Hochvoltsysteme geben.[28] Wobei Insbesondere die Elektromaschine in Verbindung mit wieder aufladbaren Batterien zu den wichtigsten technischen Merkmalen und technologischen Herausforderungen von Elektrofahrzeugen gezählt werden kann.[29]

Durch diese Verschiebung von mechanischen zu elektrischen Komponenten und eine Reduzierung der Gesamtanzahl zu entwickelnder und zu produzierender Teile werden sich auch noch weitere Technologiefelder ändern.[30] So müssen das Thermomanagement, also die Kühlung und das Beheizen des Fahrgastraumes, sowie der Antrieb der Nebenaggregate, ohne die Abwärme bzw. ohne den Antrieb über Riemen des Verbrennungsmotors, neu gestaltet werden.

Besondere Bedeutung kommt vor allem den Themen hinsichtlich der Reichweite und der Versorgungssicherheit mit Energie zu. Beides ist aktuell stark an die Batterieentwicklung und die Ladekonzepte sowie deren technologische Ausrichtung gekoppelt.

Im Folgenden werden die neuen Hauptkomponenten und die Fahrzeugherstellung hinsichtlich technologischer Einflüsse und Besonderheiten betrachtet.

Traktionsbatterie:

Im Fokus stehen Technologien zur Erhöhung von Energie- und Leistungsdichte. Hier werden neue Materialien und Zusammensetzungen (Elektrochemie) wichtige Impulse liefern.[31] Der Zelle als Kernelement der Batterie wird bei der Forschung und Fertigung eine besonders große Bedeutung zukommen.[32]

Sonstige elektronische Komponenten, die die Funktion bzw. die Leistung der Batterien und des Gesamtsystems weiter optimieren, werden zukünftiges Entwicklungspotenzial bergen. Als ein Beispiel seien hier Hochleistungsdoppelschichtkondensatoren genannt, welche die Leistung schnell aufnehmen oder abgeben können. Diese können die Batterie unterstützen, wenn hohe Rekuperationsenergie beim Bremsen aufgenommen oder beim starken Beschleunigen kurzzeitig viel Energie transportiert werden soll.[33]

Da die Sicherheit, insbesondere auch der Brandschutz, eine große Rolle beim Batteriesystem spielt, können dadurch auch neue Löschsysteme oder Methoden erforderlich werden.

Elektromotor, Elektromaschine:

Die Elektromaschine ist in anderen Anwendungsbereichen schon lange eine etablierte Technologie. Für den Antrieb eines Fahrzeuges geht es jetzt vor allem darum, diese optimal an die Anforderungen im Fahrbetrieb anzupassen und in das Gesamtsystem und das Fahrzeugkonzept zu integrieren.

Elektromotoren weisen im Vergleich zu Verbrennungsmotoren einen höheren Wirkungsgrad auf. Bei einem 4-Takt Ottomotor werden beispielsweise durchschnittlich unter 30% der Leistung genutzt.[34] Bei ungünstigen Lastverläufen, beispielsweise im Stadtverkehr, kann der Wirkungsgrad noch niedriger liegen. Die Wirkungsgrade von Elektromotoren mit Leistungen ab 100 PS weisen über 90% auf.[35] Unabhängig davon, wie der Elektromotor mit Energie versorgt wird, bietet diese Technologie attraktive Spielräume, wie Fahrzeuge effektiver gestaltet werden können.

Elektromotoren können im Fahrzeug als Zentralmotor verbaut werden oder dezentral in separaten Antriebseinheiten. Ein Beispiel ist der platzsparende Radnabenmotor. Er ermöglicht es, dass jedes Rad einzeln durch einen eigenen Elektromotor angetrieben wird.

Leistungselektronik:

Zur erfolgreichen Weiterentwicklung der Leistungselektronik werden Technologien beitragen, die zu einer Verbesserung der Kühlsysteme, eine Erhöhung der Leistungsdichte und der Steigerung der Temperaturunempfindlichkeit von eingesetzten Materialien führen.[36] Ein Beispiel ist hier das „silver sintering“, das es ermöglicht, auch bei hohen Temperaturen eine gute Performance und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Thermomanagement:

Bisher konnte die vom Motor produzierte Abwärme für die Heizung des Innenraumes genutzt werden. Die Kühlung bzw. der Klimakompresser wurde über einen Riementrieb des Verbrennungsmotors angetrieben. Bei rein elektrischem Antrieb wird für die Beheizung zu wenig Abwärme generiert und der Klimakompressor wird rein elektrisch betrieben. Das Thermomanagement in BEVs benötigt sehr viel Energie und hat daher großen Einfluss auf die Leistung und Reichweite des Fahrzeugs.[37]

Herstellung:

Die Produktionstechnologien werden sich den veränderten elektrischen Komponenten anpassen, beziehungsweise es werden neue Verfahren entwickelt. Beim rein elektrischen Antrieb werden weniger Tätigkeiten im Bereich der Metallbearbeitung liegen, aber mehr im Zusammenbau der fertigen Elektronikkomponenten.

Durch die veränderten Technologiebedarfe werden sich auch die Anforderungen für Ingenieure bei der Entwicklung und der Produktion anpassen. Elektrotechnik und Materialwissenschaften werden immer mehr an Bedeutung gewinnen.[38] Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass neue Ausbildungsberufe oder Studiengänge eingeführt werden müssen, sondern, dass die neuen Anforderungen in bisher bestehende einzugliedern sind.

Beim Fahrzeugdesign werden durch das Volumen, die Maße und den Aufbau der neuen Komponenten neue Fahrzeuggeometrien vorstellbar und umsetzbar sein. Fahrzeugausmaße können besser für bestimmte Anforderungen gestaltet werden. So können z. B. besonders schmale Bauformen für Umgebungen mit geringem Platzangebot, wie z. B. im urbanen Bereich, leichter entwickelt werden.[39]

3.2 Impact Energiequelle

Ladevorgang:

Bei der Ladeinfrastruktur stehen neben der Bereitstellung der Stromversorgung und der Ladevorrichtungen vor allem neue Lösungen bezüglich der Abwicklung von Zahlungs- und Ladevorgang an. Kernthemen werden ein geeignetes Messsystem und die Entwicklung von Abgabezählern sowie die Steuerung des Abrechnungsprozesses sein.[40]

Aufgrund dieser Komplexitäten werden die neuen Ladetechnologien stark abhängig oder stark geprägt von guten IKT-Systemen (IKT-Technologien) sein.

Im Zusammenhang mit der Elektromobilität wird sie hauptsächlich als Schnittstellentechnologie für die Vernetzung von Infrastruktur- und Fahrzeugkomponenten sowie zur Information und Interaktion durch den menschlichen Nutzer gesehen.[41]

Die bisherigen Ladeschnittstellen sind zwar meist kabelgebunden. In der Zukunft könnten sich aber kabellose Ladetechniken oder ein Modell des Batteriewechsels etablieren.[42] Beim kabellosen Laden wird entscheidend sein, wieviel Energie z. B. durch induktive Ladung zur Verfügung gestellt bzw. übertragen werden kann. Für ein Konzept des Batteriewechsels ist zum einen die Verbauung und Standardisierung von Batterie und deren Befestigung entscheidend und zum anderen, welche Varianz unterschiedlicher Batterien an den Wechselstationen vorhanden ist.

Stromnetz:

Bisher sind die meisten Stromnetze auf eine zentrale Energieerzeugung und Versorgung durch große Kraftwerke ausgelegt. In Zukunft werden Technologien benötigt, die eine Transformation hin zu einem flexiblen, intelligent vernetzten Gesamtsystem ermöglichen.[43]

Aus technischer Sicht wird es weniger eine Herausforderung bei der Produktion des zusätzlich für Elektromobilität benötigten Stromes geben, sondern bei Lösungen, ihn in ausreichender Menge zur richtigen Zeit am richtigen Orten zur Verfügung zu stellen.[44] In Deutschland wird beispielsweise aktuell (2019) aufgrund zahlreicher Grundlastmeiler zu viel Strom produziert.[45]

Beim Laden an einer Steckdose zu Hause sind 3-6 KW Ladeleistung üblich. Das entspricht in etwa dem Betreiben einer üblichen Klimaanlage oder eines größeren Heizgerätes. Kommen aber Schnellladesysteme zum Einsatz, werden Leistungen vom Netzt abgerufen, die einen normalen Haushaltsbedarf deutlich übersteigen.[46]

Bestehende Niederspannungsnetze sind nicht auf diese hohen Stromverbräuche, insbesondere wenn sie durch gleiche Ladegewohnheiten geballt abgerufen werden, ausgelegt.[47] Diese Herausforderungen können entweder durch Maßnahmen im Netzausbau oder durch intelligente IKT-Technologien zur Versorgung mit Ladestrom gelöst werden.

Der für Elektromobilität benötigte zusätzliche Strom stellt im Vergleich zu sonstigen Zuwächsen des Energiebedarfes (etwa der Industrie) einen geringen Anteil dar. Die IEA schätzt hier bis ins Jahr 2030 einen Anteil von 1,5% vom gesamten Energiebedarf.[48] Die Stromproduktion im Zeitraum zwischen 1974 und 2015 beispielsweise, erhöhte sich von 6.287 TWh auf 24.345 TWh. Dies entspricht einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 3,4%.[49]

Der weltweite Einstieg oder sogar geplante Umstieg auf erneuerbare Energien stellt zukünftig ebenfalls neue Anforderungen an die Stromnetze. Es wird daher bereits über technologische Möglichkeiten nachgedacht, wie sowohl Elektromobilität und erneuerbare Energien gemeinsam sinnvoll integriert werden können. So soll erneuerbarer Strom z. B. in Deutschland neben Wärmeerzeugung und Versorgung der Industrie auch effizient bei der Elektromobilität eingesetzt werden. [50]

Technologien, die ein intelligentes Stromnetz ermöglichen, werden der Schlüssel dazu sein, Elektromobilität erfolgreich in ein Gesamtnetz zu integrieren.

Unter dem Überbegriff „Smart Grid“ z. B. wird eine Möglichkeit gesehen, die Autobatterien flexibel im Netz zu nutzen. So sollen sie nicht nur zum Laden, sondern auch als Stromspeicher, der Energie wieder ans Netz abgeben kann, genutzt werden. Das Angebot und die Nachfrage aller am Stromnetz Beteiligten sollen durch diese Technologie so besser aufeinander abgestimmt und gesteuert werden können.[51]

Die technologisch reizvoll beschriebene Möglichkeit, die Fahrzeugbatterie auch als Speicher im Stromnetz zu verwenden, geht einher mit einem Ausbau des gesamten Stromnetzes. Der dadurch zusätzlich ausgelöste Transportbedarf für den Strom erhöht die Kosten, die dann von allen Nutzern wieder getragen werden müssen.[52]

Eine weitere zukünftige Entwicklung können Speichertechnologien sein, die anhand ökonomischer Kriterien entscheiden, wann und von welcher Energie sie gespeist werden. Beispielsweise ist eine stromtarifbasierte Ladung denkbar.[53] Aus wirtschaftlicher Sicht besteht dieser Anreiz aber nur dann, wenn der günstigere Strompreis auch tatsächlich beim Endkunden ankommt.[54]

Quellenverzeichnis

Hier geht´s zum ausführlichen Quellenverzeichnis

Quellenangaben:

[1] Gabler Wirtschaftslexikon, online.

[2] Vgl. Kraftfahrt-Bundesamt, online.

[3] Vgl. Pischinger, S. / Seiffert, U. (2016), S.179.

[4] Vgl. Pischinger, S. / Seiffert, U. (2016), S.93.

[5] Vgl. e-mobile BW GmbH (2010), Systemanalyse BWe mobil, S.19.

[6] Vgl. Verband der Automobilindustrie (2016), S. 117.

[7] Nationale Plattform Elektromobilität (2012), Fortschrittsbericht, (Dritter Bericht), S. 48.

[8] Vgl. Kley, F. (2011), Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge.

[9] Anteil an den Materialkosten mindestens 1%.

[10] Vgl. e-mobil BW GmbH (2013): S.14ff, S. 31.

[11] Vgl. Stahlecker, T. et al. (2011), S. 19.

[12] Vgl. Enderlein H. et al. (2012), S. 17.

[13] Vgl. Propfe B. (2015), S. 29.

[14] Vgl. e-mobil BW GmbH (2011), S. 12.

[15] Vgl. Schlick T. et al. (2011), S. 29.

[16] Vgl. Verein Freier Ersatzteilemarkt e.V., online.

[17] Vgl. Basshuysen R. / Schäfer F. (2017).

[18] Vgl. Veltman A. et al. (2016): S. 4, 5.

[19] Vgl. Das Elektroauto Journal (2016), online.

[20] Vgl. AutoScout24 GmbH (2017), online.

[21] Vgl. Schreiner, K (2017), S. 57.

[22] Vgl. Kampker, A. (2014), S. 14.

[23] Vgl. Enderlein H. et al. (2012), S. 18.

[24] Vgl. Enderlein H. et al. (2012), S. 34.

[25] Vgl. Bratzel, S. et al. (2016), S. 28.

[26] Vgl. Bratzel, S. et al. (2016), S. 54.

[27] Vgl. Falck, O. et al. (2017), S. 48f.

[28] Vgl. Propfe, B. (2015), S. 130.

[29] Vgl. Adolf, J. et al. (2016), S. 49.

[30] Vgl. e-mobil BW GmbH (2011), S. 33.

[31] Vgl. Le Bret, C. (2016), S. 16 ff.

[32] Vgl. Nationale Plattform Elektromobilität (2015), S. 19.

[33] Vgl. Peters, A. et al. (2012), S.32.

[34] Vgl. Basshuysen R. / Schäfer F. (2017), S. 28.

[35] Vgl. Almeida, A. et al. (1997), S. 340 f.

[36] Vgl. Le Bret, C. (2016), S. 111.

[37] Vgl. Pischinger, S. / Seiffert, U. (2016), S.93.

[38] Vgl. Schlick T. et al. (2011), S.12.

[39] Vgl. Visiongain (2015), S. 200.

[40] Vgl. Schäuble, J. et al. (2015), S. 115.

[41] Vgl. e-mobile BW GmbH (2010), Systemanalyse BWe mobil, S.8.

[42] Vgl. Visiongain (2015), S. 39.

[43] Vgl. e-mobile BW GmbH (2010), Systemanalyse BWe mobil, S.5.

[44] Vgl. International Energy Agency (2017), Global EV Outlook 2017, S. 46.

[45] Vgl. Ellenbeck, S. / Schmidt, P. (2013), online.

[46] Vgl. Visiongain (2015), S. 170.

[47] Vgl. Bundesnetzagentur (2017), S. 39.

[48] Vgl. International Energy Agency (2017), Global EV Outlook 2017, S. 41.

[49] Vgl. International Energy Agency (2017), Electricity Information 2017, S. 3.

[50] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2017), S. 13.

[51] Vgl. Backhaus, O. et al. (2011), S. 51 ff.

[52] Vgl Bundesnetzagentur (2017), S. 49.

[53] Vgl. Bürgel, J. / Juroszek, T. (2017), S. 3.

[54] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2017), S. 14.