elektromobilität

Marc Thurnheer Gruppe B5 Mai 2015

SMEM

Schlussbericht und

Individuelle Mobilitt

Abbildung 1: Symbolbild Elektromobilitt [1]

Gruppe B5 SMEM ZHAW

Seite 2 | 7 EU 13 b Schlussbericht

INHALTSVERZEICHNIS

1 Schlussbericht ....................................................................................................................................... 3

2 Individuelle Mobilittssituation .......................................................................................................... 5

2.1 Persnliches Wegprofil ................................................................................................................. 5

2.2 Reichweite des Elektroautos ......................................................................................................... 5

2.3 PV-Tankstelle ................................................................................................................................ 6

2.4 Investitionskosten ......................................................................................................................... 6

2.5 Individueller Kostenvergleich mit Aktueller Mobilittslsung ...................................................... 6

3 Quellenverzeichnis ................................................................................................................................ 7

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1 SCHLUSSBERICHT [3]

Aufgrund der stetig steigenden CO2-Emissionen wird das Verlangen nach Elektroautos immer grsser. In

der Schweiz sind zurzeit 0.53% aller verkaufter Fahrzeuge Elektroautos. Es gibt im Prinzip vier verschie-

dene Hauptarten von Elektroautos, nmlich rein elektrisch betriebene Autos (EV), Hybridfahrzeuge

(Verbrennungsmotor und

Elektromotor), Range-

Extender und Fahrzeuge mit

Wasserstoffantrieb. Alle vier

Antriebskonzepte knnen

einen Teil der Bewegungs-

energie durch Rekuperation

zurckgewinnen. Bei Elekt-

roautos mit Range-Extender

erfolgt der Antrieb stets nur

ber den Elektromotor und der Benzinmotor bernimmt lediglich die Ladung der Batterie. Die elektrisch

betriebenen Fahrzeuge weisen zurzeit eine Reich-

weite von 150 km bis 500 km auf (eine Akkula-

dung). In Abbildung 1 ist ersichtlich, dass in den

aktuell gngigsten Elektrofahrzeugen auf dem

Markt Li-Ion-Akkus zum Einsatz kommen, mit Spei-

cherkapazitten zwischen 16 kWh (Citroen C-Zero)

bis 85 kWh (Tesla Model S). Da der Akku eines

Elektroautos einen substanziellen Teil des Fahr-

zeuggewichtes ausmachen kann (siehe Abbildung

1 vgl. Gewicht Tesla vs. Citroen C-Zero), sind die

Energiedichte und die Leistungsdichte des Akkus

relevante Kenngren. Je grer die Leistungs-

dichte, desto mehr Leistung kann die Batterie bei

gleichbleibendem Gewicht abgeben. Ein wichtiger Vorteil von Lithium-Ionen-Akkus im Vergleich zu den

anderen Typen ist die hhere Anzahl von mglichen Ladezyklen bevor die Batterie an Leistung und Ka-

pazitt verliert und natrlich die hohe Energiedichte von 120-180 Wh/kg. Heute haben wir in der

Schweiz ca. 1000 ffentliche Tankstellen fr Elektrofahr-

zeuge. Ein grosses Problem ist jedoch das nur sehr wenige

Schnellladestationen vorhanden sind. Nach dem

Ohmschen Gesetz ist nmlich gesagt, das bei hherem

Ladestrom der Akkumulator schneller geladen werden

kann (siehe Abbildung 3). Der geplante Umstieg von fossilen Fahrzeugen auf Elektroautos erfordert

eine hhere Stromproduktion, die mit erneurbaren Energien, wie Photovoltaikanlagen abgedeckt

werden soll. Monokristalline Solarzellen haben zur Zeit den besten Wirkungsgrad mit 15-20%.

Photoltaiksysteme werden normalerweise auf Dchern montiert, knnen aber auch in die Fassade

integriert werden. Fr einen Tesla Model S mit einer angenommen Jahresleistung von 20000 km,

bentigt man eine Solarmodul Flche (monokristalline Zellen) von 17-18m2 . Diese Flchenangabe ist von

Abbildung 1: Marktbersicht bekanntester Elektroautos in der Schweiz mit wichtigen Daten

Abbildung 2: Vergleich verschiedener Batterien

Abbildung 3: Ladezeiten bei verschiedenen Stromstrken

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verschiedenen Werten wie vom Standort, der Ausrichtung und der Wahl der Komponenten der Anlage

abhngig.

Ein entscheidendes Kritierium beim Kauf eines neues Autos ist sicherlich auch der Preis. In Abbildung 4

sind Investierungskosten ber den gesamten Lebenszyklus (250000km) fr Hybrid- wie auch fr

Elektrofahrzeuge ersichtlich. Es geht hervor, dass Elektroautos grsstenteils gnstiger sind als

vergleichbare Hybridfahrzeuge, was auf die zwei Motorensystem im Hybrid zurckzuschliessen lsst.

Abbildung 4: Kostenvergleich Hybrid- mit Elektrofahrzeugen

Der grsste Kostenfaktor des Elektroautos ist die Batterie. Durch verbesserte Technologien, effizientere

Herstellungsverfahren und Massenproduktion knnten sich die Kosten fr Akkumulatoren in Zukunft

jedoch stark reduzieren.

Die Akkumulatoren in den Elektrofahrzeugen knnen in Zukunft auch sehr interessant fr Smart Grid

sein, nmlich knnen die Batterien dort als Stromspeicher verwendet werden. Bei Energiemangel kann

bentigter Strom aus den angeschlossenen EV beziehen. Nur so knnen beispielsweise Produktionsspit-

zen ber Mittagszeit, verursacht von PV-Anlagen, abgefangen oder zeitverzgertes Laden zur Netzstabi-

lisierung realisiert werden.

Abbildung 5: Ladeprofil von einem Elektroauto

Aus diversen Studien und kobilanzierungen zu Elektromobilen geht hervor, dass die grssten Mengen

an Treibhausgasen bei der komplizierten und aufwendigen Herstellung der Batterie anfallen. Somit ver-

lagert sich das Gewicht der Umweltansprche vom Betrieb in die Herstellungsphase. Bei guter Integrati-

on von erneuerbaren Energien, also bei Verwendung von kologischem Strom, sei dies aus Windkraft

oder Photovoltaikenergie, ist die LCA von einem Elektroauto besser als die eines Fahrzeuges mit fossilen

Brennstoffen. Somit knnen die CO2-Emissionen gesenkt werden.

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2 INDIVIDUELLE MOBILITTSSITUATION

2.1 PERSNLICHES WEGPROFIL Die Strecke von meinem Wohnort Ermatingen bis in

die ZHAW in Winterthur betrgt 41.1 km, sofern diese

mit dem Auto zurckgelegt wird. Mein Arbeitsweg ist

in Abbildung 6 ersichtlich.

2.2 REICHWEITE DES ELEKTROAUTOS Die Hin- und Retourfahrt von meinem Wohnort zur ZHAW ergibt eine Reichweite von 82.2km (siehe

Abbildung 6), welches das Elektroauto zwingend mit einer Ladung abdecken muss. Da ich jedoch regel-

mssig mit dem Auto nach Zrich fahre, sollte die Reichweite mindestens 150 km betragen. Somit

kommt fr meine persnliche Fahrtleistung ein Renault ZOE zum Einsatz, welcher nach Herstelleranga-

ben eine Reichweite von 210km hat. Da solche Herstellerangaben jedoch immer mit Vorsicht zu genies-

sen sind, vor allem im Winter wird die Reichweite schwer beeintrchtigt, habe ich ein Elektroauto ge-

whlt welches mehr als 150km Reichweite hat. Ausserdem ist dieses Auto sehr kostengnstig mit 22900

Franken.

Abbildung 8: Technische Daten vom Renault ZOE [2]

Abbildung 6: Wegprofil aus Google Maps

Abbildung 7: Der Vergleich der V zum Auto zeigt einen 4 mal kleineren CO2 Ausstoss und eine Einsparung von 2.9 Liter Benzin.

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2.3 PV-TANKSTELLE Da mein Arbeitsweg pro Tag 82,2 Kilometer betrgt und der Renault ZOE eine Gesamtreichweite von

210 Kilometer hat, ist der Bau einer PV-Tankstelle an der ZHAW nicht sinnvoll. Der Renault ZOE kann zu

Hause bequem an der privaten Photovoltaikanlage aufgeladen werden, womit die CO2 Emission ge-

senkt wird. Dies trgt zu einer kologischen und konomischen Zukunft bei.

Laut Herstellerangaben (siehe Abbildung 8) betrgt die Energie fr 100 km 14.6 kWh, wodurch sich fr

ein Arbeitsweg (Hin- und Zurckfahrt) eine Energie von 12 kWh ergibt, was bei 230 Arbeitstagen eine

Gesamtenergie von 2760 KWh ergibt. Die notwendige Photovoltaikflche betrgt somit fr meinen Ar-

beitsweg bei Verwendung des Renault ZOE 12.8 m2(Berechnungen PVSyst).

2.4 INVESTITIONSKOSTEN Die Preis fr den Neuwagen eines Renault ZOE betrgt 22900 SFr. [2]. Die Kosten fr die bentigte Pho-

tovoltaikflche von 12.8 m2 ist anhand des PVSyst-Projektes heruntergerechnet worden, welches bei

einer Flche von 80m2 einen Gesamtpreis von 53900 SFr. hat. Ausserdem wird eine Ladestation ange-

schafft, welche eine schnellere Ladezeit generiert. Die Investitionskosten belaufen sich damit auf 33200

SFr.

Tabelle 1: Investitionskosten fr die Elektromobilitt mit eigener PV-Anlage

2.5 INDIVIDUELLER KOSTENVERGLEICH MIT AKTUELLER MOBILITTSLSUNG Tabelle 2: Kostenvergleich aktuelle Mobilittssituation mit Elektroauto

Meine aktuelle Mobilittslsung ist ein Opel Corsa (Modell C, Jahrgang 2006, 1.8 Liter Motor), den ich

als Occasion mit 25000 km fr 10000 Franken erworben habe. Der durchschnittliche Benzinverbrauch

pro 100km betrgt 8 Liter, was bei einem heutigen Benzinpreis von 1.53 Franken, Tankkosten in Hhe

von 2314 SFr. pro Jahr ergibt. Der Kostenvergleich zum Renault ZOE mit Photovoltaikanlage ber 20

Jahre zeigt ein grosses Sparpotential von 31580 SFr. In den Berechnungen wurde angenommen, dass

die Kosten fr den Service, fr das Benzinauto und das Elektroauto gleich hoch sind. Ausserdem wird

angenommen das beide Autos die gleichlange Lebensdauer haben (200000 km). Das ergibt fr mein

jetziges Auto Kosten in Hhe von 0.25 SFr./km und fr das Elektroauto 0.17 SFr./km.

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3 QUELLENVERZEICHNIS

[1] http://www.publicus-

boorberg.de/sixcms/detail.php?template=pub_artikel&id=boorberg01.c.271575.de

[2] http://www.e-mobile.ch/index.php?pid=de,2,21

[3] https://moodle.zhaw.ch/course/view.php?id=10248 [Vortragsfolien]

[4] https://www.comparis.ch/autoversicherung/berechnen/result?inputguid=ced699d0-8ef4-41b2-

8c09-fe33d0f37579

https://www.comparis.ch/autoversicherung/berechnen/result?inputguid=2b3b9f06-00d5-49eb-a1cb-

b87faeb6ee1c

[5] http://formular.tg.ch/dokumente/temp/68C083D3-E341-5798-

D1B2B54583852A29/Steuerbetrag%20der%20Fahrzeugarten%20mit%20Treibstoffart%20E.pdf?CFID=68

592031&CFTOKEN=11178719

http://www.strassenverkehrsamt.tg.ch/documents/Verkehrssteuertabelle2.pdf

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