Zukunft der Mobilität

Elektromobilität ist mehr als der Austausch des Otto- oder Dieselmotors gegen einen Elektromotor. Wir stehen an der Schwelle eines neuen Mobilitätszeitalters, das uns die Chance und die Aufgabe gibt, Antriebs- und Verkehrssysteme neu zu denken. Wir werden Autos sehen, die ihre Räder drehen und seitwärts in die Parklücke fahren. Unsere Autos werden als rollende Speicherkraftwerke für ihre Halter Geld verdienen. Wir werden für jeden Zweck das passende Fahrzeug nutzen - vom Elektrofahrrad über den Stadtflitzer bis zur Familienlimousine. Und wir werden ganz neue Marktteilnehmer und Geschäftsmodelle sehen.

Von Ludwig Karg

Wer das Klima schützen will, lässt sein Auto stehen. Diese Erkenntnis ist alt, gewinnt aber im heraufdämmernden Zeitalter der Elektromobilität eine neue Bedeutung. Ein stehendes Elektroauto ist in Zukunft so wertvoll, dass sich die ersten Stromversorger und Netzbetreiber schon überlegen, die Batterie kostenlos zu laden. Unter der Bedingung, dass sie es dann tun dürfen, wenn sie Strom übrig haben. Und dass sie die Batterie als Teil eines rollenden Regelkraftwerks benutzen können. So wird die Elektroflotte zu einem wesentlichen Element in einer Zeit, in der fluktuierende, dezentrale Energieerzeuger wie Wind und Sonne eine zunehmende Rolle spielen. Eine überschlägige Rechnung zeigt, dass schon die 30 kWh-Batterien von einer Million Elektromobilen reichen würden, um den Strom aller derzeit in Deutschland installierten PV-Anlagen einen Tag lang zu speichern und ihn ins Netz abzugeben, wenn die Sonne nicht scheint. Um die Stromflüsse vom Netz in die Batterie und zu gegebener Zeit wieder zurück zu managen, braucht es jedoch ein intelligentes Steuersystem. Dieses muss wissen, wann es ausreichend günstigen Strom aus erneuerbaren Energiequellen gibt, wann Strom aus der Autobatterie ins Netz eingespeist werden sollte, wann die Batterie spätestens voll für den nächsten Einsatz sein muss und ob es nicht besser ist, sofort zu laden, weil morgen laut Wetterdienst weder der Wind weht noch die Sonne scheint.

Intelligenz rund um den Akku

Elektrofahrzeug heißt nicht notwendigerweise batteriegetriebenes Fahrzeug. Wasserstoff und die Brennstoffzelle sind - zumindest was Volumen und Reichweite angeht - sogar im Vorteil. Doch Experten schätzen, dass die Entwicklungskosten bis zur Serienreife mindestens das Zehnfache dessen betragen, was man für die Option Batterie ansetzt. Das heißt aber nicht, dass bei den Batterien schon alles klar wäre. Dem verständlichen Wunsch des Fahrers nach Schnellladung setzen die physikalischen und chemischen Prozesse deutliche Grenzen. Wer ein Notebook betreibt weiß, dass der Akku irgendwann nur noch 10 Minuten hält. Es gilt also bei der Elektromobilität die Batterie optimal zu nutzen und zu schonen. Zuerst gilt es, ein batteriefreundliches Lademanagement zu entwickeln, die Anzahl der Ladezyklen zu minimieren, den Ladestrom an die Charakteristik der Batterie anzupassen und das Schnellladen soweit als möglich zu vermeiden. Und dann sollte am besten dann geladen werden, wenn der Strom gerade billig ist. Und bitteschön so, dass die Batterie dann geladen ist, wenn ich fahren will. Und zwar mit mindestens soviel Kapazität wie ich brauche, um ans Ziel zu kommen. Das alles ist ohne ein intelligentes Kommunikations- und Informationssystem nicht denkbar. Mensch und Maschine müssen mit ihren Anforderungen in dieses System integriert werden.

Mobilität leicht gemacht

Bei eE-Tour Allgäu und Smart Wheels in Aachen führt eine Carbox das Elektroauto sicher ans Ziel - oder zur nächsten Ladestation. Foto: © Soloplan

Elektroautos sollten so klein und leicht wie möglich sein. Heute ist das vor allem dem Umstand geschuldet, dass nur so mit vertretbarem Batterievolumen ausreichende Reichweiten zu erzielen sind. In Zukunft ist es das Gebot des Klimaschutzes, das uns verbietet, unnötig große Massen zu bewegen. In der Tat kann man mit kleinen Autos den größten Teil seiner Mobilitätsbedürfnisse befriedigen.

Darüber hinaus werden wir in Zukunft intelligente Car-Sharing-Systeme sehen, die uns zu jeder Zeit mit großem Komfort das passende Fahrzeug zur Verfügung stellen - kostengünstig und immer genauso aufgetankt, dass ich mein Ziel erreiche. Neue Mobilitäts-Provider werden solche Services anbieten. Der Kunde kauft beispielsweise zu Beginn des Jahres 5000 km Pedelec, 15000 km Stadtflitzer und 5000 km Limousine. Um den Rest kümmert sich der Anbieter. Um das alles in den Griff zu bekommen, braucht er ein Kommunikationssystem, das ihm immer sagt, wer welches Fahrzeug braucht, ob er es in der Stadt oder über die Berge fahren will, welche Fahrzeuge wo stehen und bis wann wie aufgeladen werden können.

Der Bund gibt Gas

Lademanagement, Netzintegration und neue Mobilitätsdienste sind die zentralen Forschungsgegenstände der 7 Projekte, die das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) unter dem Titel "IKT für Elektromobilität" und das Bundesumweltministerium (BMU) unter dem Titel "Intelligente Netze, erneuerbare Energien und Elektromobilität" mit circa 60 Millionen Euro fördern (siehe Kasten). Die für die Förderung ausgewählten Modellvorhaben stehen in enger Beziehung zu den Modellprojekten von E-Energy (siehe www.e-energy.de).

Die Förderinitiative ist Teil des Gesamtprogramms der Bundesregierung, die aus dem Konjunkturpaket II circa 500 Millionen Euro zur Verfügung stellt, um im Bereich Elektromobilität vor allem Vorhaben zu fördern, die entlang der gesamten Wertschöpfungskette wirken und die verschiedenen Stufen des Innovationsprozesses einbeziehen - von der Batterieforschung bis zu neuen Mobilitätsmodellen.

Viel Nachfrage bei wenig Angebot In der Studie "Next Generation Energy" untersucht Barkawi Management Consultants die Zukunft der Stromversorgung unter Einsatz von intelligenten Stromnetzen und Elektrofahrzeugen. Die Münchner Berater haben in der groß angelegten Studie eine enorme Bereitschaft auf Kundenseite zum Kauf von rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen ermittelt. Im Zusammenhang mit intelligenten Stromnetzen gibt es des Weiteren eine sehr große Bereitschaft, Elektrizität tagsüber vom Fahrzeug ins Netz zurück zu speisen. "Dies sind nur zwei exemplarische Beispiele, die uns gezeigt haben, dass die Kunden bereits viel weiter sind, als die am Markt verfügbaren Produkte", so Frank Reichert, Leiter der Studie. Neben der Kundensicht bietet die Studie einen kompakten und umfassenden Überblick über den Stand der Diskussion rund um Smart Grids, Smart Meter und Elektrofahrzeuge. Abgerundet wird die Untersuchung durch Business Cases, die zeigen, wo Elektrofahrzeuge bereits heute ökonomisch und ökologisch sinnvoll im Alltag eingesetzt werden können. Die Studie wird im Detail voraussichtlich ab Ende Januar 2010 verfügbar sein. www.barkawi.com

Die von BMWi und BMU geförderten Modellprojekte zur Erforschung und Erprobung von Informations- und Kommunikationstechnologien für die Elektromobilität sind: e-mobility Ziel ist die Entwicklung und Demonstration einer innovativen Lade-, Steuerungs- und Abrechnungsinfrastruktur. Untersucht wird, wie diese auf Basis regionaler erneuerbarer Energien und im Zusammenspiel der Strukturen von Stadt-Land-Tourismus in die Elektrizitätsnetze integriert werden kann. Konsortialführer: RWE AG eE-Tour Allgäu Das Vorhaben widmet sich den besonderen Anforderungen an Mobilitätsbedürfnisse in ländlichen und Tourismusregionen mit spezieller Siedlungsstruktur und Geographie. Untersucht wird, wie eine vielfältige Flotte unterschiedlicher Nutzung in einem einheitlichen IKT-System betrieben werden kann und welche Geschäftsmodelle sich dafür eignen. Konsortialführer: Allgäuer Überlandwerk GmbH GRID SURFER Im Nordwesten Deutschlands werden Gesamtkonzepte für die Anbindung von Elektrofahrzeugen an die elektrischen Netze in Feldversuchen und Simulationen untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Überwindung des Problems der Reichweite in ländlichen Regionen durch Batteriewechselkonzepte. Konsortialführer: EWE AG MEREGIOmobil Ziel ist es, im Jahr 2010 in Baden-Württemberg die Infrastruktur für eine große Zahl Elektrofahrzeugnutzer zu entwickeln und bis Ende 2011 in einem regionalen Feldtest zu erproben. Eine Besonderheit liegt auf der Kopplung von intelligenten Hausgeräten und Elektrofahrzeugen innerhalb von Hausnetzen. Konsortialführer: EnBW Smart Wheels Das Aachener Konsortium entwickelt Geschäftsmodelle und konvergente IKT-Dienste zur Verbreitung von Elektromobilität durch die Integration in das Internet der Energie. Erprobt werden die Infrastrukturen von Stadtwerken sowie ein intermodales Konzept verschiedener Fahrzeuggattungen zur Überwindung des Reichweitenproblems. Konsortialführer: FEV Motorentechnik GmbH HARZ.EE-MOBILITY Hier wird die technische und wirtschaftliche Einbindung von Elektrofahrzeugen in ein Energiesystem mit hohem Anteil erneuerbarer Energien mit Hilfe moderner Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) erprobt. Das Projekt setzt auf offene und international standardisierte Schnittstellen. Konsortialführer: Universität Magdeburg Future Fleet SAP und das Mannheimer Unternehmen MVV Energie planen als erste Unternehmen deutschlandweit, ihre Fuhrparks mit bis zu 100 Elektrofahrzeugen sowie passenden Ladestationen auszustatten. Die Steuerung erfolgt über den Forschungsprototypen einer Flottenmanagementlösung der SAP, die Versorgung über erneuerbare Energien. Konsortialführer: SAP AG

Neben den genannten wurden u.a. folgende Forschungsinitiativen gestartet: "Entwicklung von Produktionstechnologien für Li-Ionen-Zellen/-Batteriesysteme" (BMBF) "Batterietestzentrum (Zellen, Batterien, Systeme, Crashverhalten)" (BMVBS) Recycling von Lithium-Ionen-Traktionsbatterien (BMU) "Stromwirtschaftliche Schlüsselelemente der Elektromobilität: Speicher, Netze, Integration" (BMWI) Elektromobilität im öffentlichen Raum (BMVBS) Feldversuch Elektromobilität im Pkw-Verkehr, Flottenversuch Elektromobilität im Wirtschaftsverkehr sowie Hybridbusse für einen umweltfreundlichen ÖPNV (BMU) Aufbau von Wasserstofftankstellen (BMVBS) Modellvorhaben zu "Mobil mit Biomethan" und zur Herstellung hochwertiger synthetischer Kraftstoffe (BMELV)

Im Profil

Ludwig Karg

Geschäftsführer von B.A.U.M. Consult München, leitet ein Konsortium für die Begleitung der Modellprojekte von BMWi und BMU zum Thema "IKT für Elektromobilität". www.e-energy.de

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