Die nächsten 10 Jahre - VDE · „Seriöse Berechnungen belegen eindeutig, dass das Elektroauto in Deutschland eine 1,6-mal so schlechte CO 2 Bilanz hat wie ein vergleichbares Fahrzeug

KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

Elektrotechnisches Institut (ETI) – Professur für Hybridelektrische Fahrzeuge (HEV)

www.kit.edu

Elektrotechnisches Institut

Elektromobilität Die nächsten 10 JahreMartin DoppelbauerUniv.-Prof. Dr.-Ing. Stand 05/2017


Professur Hybridelektrische Fahrzeuge

2

Das Elektrotechnische Institut (ETI)

17.05.17


seit

1895



3 17.05.17


seit

1895


E-Motoren Leistungselektronik

Batteriesysteme Photovoltaik


seit

1895



4 17.05.17

Prof. Dr.-Ing.Michael BraunElektrische Antriebe und

Leistungselektronik (EAL)

Tel.: +49 (721) [email protected] Süd, Geb. 11.10Raum 111

Stromrichter-Systemtechnik

Modulare Multilevel-Umrichter

Neuartige Umrichtertopologien

Maschinenregelung

Elektromagnetische Motorauslegung

Mechanische Auslegung / Konstruktion

Antriebssysteme

Prof. Dr.-Ing.Martin DoppelbauerProfessur für Hybride

Elektrische Fahrzeuge (HEV)


Umrichterauslegung

Elektrische und Thermische Simulation

LV/MV-Leistungshalbleiter

Neuartige Applikationen

Prof. Dr.-Ing.Marc HillerProfessur Leistungs-

elektronische Systeme (PES)



seit

1895




5

InhaltsverzeichnisWas habe ich heute mit Ihnen vor?

17.05.17 Martin DoppelbauerUniv.-Prof. Dr.-Ing.

1) Elektrische Traktionsantriebe

2) Elektroautos

... in den nächsten 10 Jahren

Bildquelle: Tesla Motors



6

LeistungsgewichtVKM und E-Motoren


Alle Werte für Dauerbetrieb (S1). Die Spitzenleistung ist meist 1,5 – 3 -fach höher.

0,1

1,0

10,0

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000

[kg

/ kW

]

Max. Motor Drehzahl [1/min]

Industriemotoren(ASM)

Industriemotoren(PMSM)

Verbrenner(Diesel)

Verbrenner(Otto)

Elektrische Traktionsantriebe(in Serienproduktion)

Formel 1 Rennmotor



7

Worum geht es bei TraktionsantriebenGewicht, Bauraum, Kosten !


1. Die Lorentz Kraft wirkt auf stromführende Leiter im Magnetfeld: F = B · I · lFe

2. Das Drehmoment entsteht aus Kraft mal Hebelarm: M ~ B · A · D2lFe(A ist der Strom pro Umfang = Strombelag = Kenngröße der Kühlung)

3. Leistung entsteht aus Drehmoment und Drehzahl: P = M · 2!· n/60

Strom I

Also:Die Baugröße bestimmt das DrehmomentDie Drehzahl bestimmt die Leistung

Daher1) Hohe Drehzahl des Motors

für viel Leistung pro Volumen (Gewicht, Kosten)

2) Drehmoment aus dem Getriebe(nur ein fester Gang, keine Kupplung!)



8

Erhöhung der LeistungsdichteHigh-Speed

Martin DoppelbauerUniv.-Prof. Dr.-Ing.

17.05.17

ASM bis 30.000 /min + Getriebe + Leistungselektronik

Projekt EFFECT360



9

Erhöhung der LeistungsdichteKühlung


17.05.17

Direkte Wasserkühlung in der NutDirekte Ölkühlung des Wickelkopfes



10



17.05.17

Mechanische Optimierung

Leichtbau

Rotordynamik

Neue Fertigungsverfahren

Hoher Füllfaktor

Kühlungskonzepte

Konventionelle Topologien

Direkte Statorkühlung

(integriert ins Blechpaket)

Direkte Wicklungskühlung



11



17.05.17

Projekt REM 2030



12

Erhöhung der LeistungsdichteKühlung und High-Speed


17.05.17

S01-30-20max. speed 20.000 rpmrated power 25 kW1

peak power 70 kW2

weight 5,3 kgpeak efficiency >95%

S03-17-30max. speed 30.000 rpmrated power >30 kW3

peak power 50 kWweight 4,1 kgpeak efficiency ≈94%

S02-90-15max. speed 15.000 rpmrated power 60 kWpeak power 70 kWweight 13 kgpeak efficiency > 96%

High peak power

TechnologyFilling factor >80% (distributed winding)

High continuous power

TechnologyIndirect slot cooling (water/glycol)1 Requiers rotor oil cooling from gear-box

2 For 6 sec. and room temperature3 Oil-cooled, lower for water-cooled version



13

WeltrekordmotorSpitzenleistung – KA-RaceIng


2014 2015-16

Maschinentyp PMSM PMSMMaximaldrehzahl 20.000 /min 30.000 /minGesamtgewicht 5 kg 4,1 kgLeistungsdichteDauerleistung

0,17 kg/kW(6 kW/kg)

0,15 kg/kW(6,7 kW/kg)

KIT16e

0 – 100 km/h 2,5 sGewicht 195 kgTop Speed 116 km/hBatteriekapazität 6,5 kWhDauerleistung 4 x 30 kWSpitzenleistung 4 x 70 kW



14

LeistungsgewichtVKM und E-Motoren


Alle Werte für Dauerbetrieb (S1). Die Spitzenleistung ist meist 1,5 – 3 -fach höher.

0,1

1,0

10,0

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000

[kg

/ kW

]

Max. Motor Drehzahl [1/min]

Industriemotoren(ASM)

Industriemotoren(PMSM)

Verbrenner(Diesel)

Verbrenner(Otto)

Elektrische Traktionsantriebe(in Serienproduktion)

Formel 1 Rennmotor

KIT14e KIT16eREM 2030Siemens



15

Neuartige MotorkonzepteGeschaltete Reluktanzmaschine


17.05.17

Prototyp Kennzahlen

Maximalleistung 150 kW

Maximaldrehzahl 30.000 min-1

Zwischenkreisspannung 780 V

Phasenstrom 300 A

Leistungsdichte 30 kW / l

Effizienz im Fahrzyklus 91,3 %

PrototypenfertigungEffizienz [%]

Leis

tung

sdic

hte

[kW

/l]

Pareto-Optimierung



16

Neuartige MotorkonzepteHybrid-Synchronmaschine


17.05.17

PSM

FESM

asymm.+Hybrid

PSM

FESMasymm.+Hybrid

Same%boundary conditions for all%machines:o Identical statoro Identical max.%current and voltage

Advantages+of asymmetricalmachines:o Higher%torque throu asymmetryo Good field weakening (because of rotor coils)o High%peak efficiency (because of permanent%magnets)

Allerdings:%Generatorischer Bereich%deutlich%schlechter

Vorteile asymetrischer Hybridmotoren:• Höheres Drehmoment• Gute Feldschwächbarkeit (wegen Spulen)• Guter Spitzenwirkungsgrad (wegen Magneten)

+ =

z.B. Renault Zoez.B. BMW i3 KIT



17

Neuartige MotorkonzepteAxialfluss Synchronmaschine


17.05.17



18

Neuartige UmrichterkonzepteUmrichter für Prototypenfahrzeuge


17.05.17

SiC - Umrichter

dc-link voltage/blocking voltage 600V/1200Vpeak phase current 80Acontinuous phase current 60Aefficiency >98%switching frequency 30kHz

Si-IGBT Umrichter

dc-link voltage/blocking voltage 600V/1200Vpeak phase current 300Acontinuous phase current 250Aswitching frequency <15kHz



19

InhaltsverzeichnisWas habe ich heute mit Ihnen vor?


1) Elektrische Traktionsantriebe

2) Elektroautos

... in den nächsten 10 Jahren

Bildquelle: Tesla Motors



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Energieverbrauch und Verluste(K)ein Buch mit sieben Siegeln


Leistung [kW]Wie schnell kann man fahren?

Bildquelle: Leifi Physik, fotocommunity.de (Peter Müller), Kraftfahrt-Bundesamt

Energie [kW�h]Wie weit kann man fahren?

Richtwerte für Leistung:§ Bei 50 km/h ca. 5 kW§ Bei 100 km/h ca. 15 kW§ Bei 130 km/h ca. 30 kW§ Bei 160 km/h ca. 50 kW§ Bei 200 km/h ca. 100 kW

Richtwerte für 100 km Reichweite:

§ Kraftstoff: 7,3 l *(entspricht etwa 70 kWh)

§ Elektrisch: 20 kWh Strom

* Mittelwert aller PKW in 2015 laut KBA; entspricht 1/3 Anteil Diesel je 7,0 l und 2/3 Anteil Super je 7,5 l



21

Historie Elektrofahrzeuge1896 bis 1912: Die große Zeit der Elektroautos

17.05.17

1834 Bau des ersten Elektromotors (Moritz Hermann Jacobi in Königsberg)1842 Erste Versuche mit elektrischen Bahnen (Robert Davidson in Glasgow)1859 Erfindung des aufladbaren Blei-Akkus (Gaston Planté in Paris)1881 Erstes batteriebetriebene Elektroauto (Gustave Trouvé in Paris)1900 Erstes Elektroauto in Deutschland (Lohner-Porsche)1901 Erstes Hybridauto mit Range-Extender (ebenfalls von Porsche)

Quelle: PorscheQuelle: Wikipedia


Trouve Tricycle Allrad Lohner-Porsche



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Moderne Elektrofahrzeuge1990 bis heute: Renaissance einer cleveren Idee

17.05.17

1990 Erlassen des Clean Air Act in Kalifornien1991 Sony bringt die Lithium-Ionen Batterie auf den Markt (für Videokameras)1995 City-STROMer von VW auf Basis Golf III mit Bleibatterie1997 Toyota Prius geht in Serie (NiMH Batterie)2006 Tesla stellt den Roadster vor (lieferbar ab 2008 – erstmals mit Li-Ion Batterie)2008 Honda bringt mit dem FCX Clarity das erste Brennstoffzellenauto in Serie2009 Mitsubishi stellt mit dem i-MiEV das erste moderne Serien-Elektroauto vor2010 General Motors stellt den Chevrolet Volt vor (Opel Ampera folgt 2011)2012/13 Renault bringt eine Flotte von vier kostengünstigen Serien-Elektroautos2014... Viele weitere Serienfahrzeuge von europäischen Herstellern folgen

Quelle: Audi AG Quelle: Renault




23

Moderne ElektrofahrzeugeZukunftsprognose: 2014 bis 2314


„Der Verbrennungsmotor wird für die nächsten 100 bis 300 Jahre konkurrenzlos bleiben.“

„Seriöse Berechnungen belegen eindeutig, dass das Elektroauto in Deutschland eine 1,6-mal so schlechte CO2Bilanz hat wie ein vergleichbares Fahrzeug mit modernem Verbrennungsmotor.“

VDI Nachrichten vom 29.05.2014.

Prof. Fritz Indra (TU-Wien, Fachgebiet Rennmotoren)Ex-Motoren-Entwickler bei Audi, Opel, General Motors



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2017 Elektroautos (BEV) haben einen verschwindend geringen Marktanteil

2020 BEV mit 500 km Reichweite werden von ersten Herstellernpreisgleich zu konventionellen PKW angeboten

2023 BEV mit 500 km Reichweiten werden von vielen Herstellernpreisgleich oder billiger als konventionelle PKW angeboten

2027 Alle großen Automobilhersteller fahren die Produktion von Otto- und Dieselmotoren massiv herunter, weil sich die Autos nicht mehr verkaufen



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2017 Elektroautos (BEV) haben einen verschwindend geringen Marktanteil

2020 BEV mit 500 km Reichweite werden von ersten Herstellernpreisgleich zu konventionellen PKW angeboten

2023 BEV mit 500 km Reichweiten werden von vielen Herstellernpreisgleich oder billiger als konventionelle PKW angeboten

2027 Alle großen Automobilhersteller fahren die Produktion von Otto- und Dieselmotoren massiv herunter, weil sich die Autos nicht mehr verkaufen

Pressemeldung vom 09.05.2017:„Wie auf dem Wiener Motorensymposium verkündet wurde,

will BMW ab 2020 Elektroautos mit bis zu 500 km Reichweite zu einem vergleichbaren Preis wie Benziner des jeweiligen Segments

anbieten – dank neuer Batterietechnologie.“

Pressemeldung vom 10.05.2017:„Renault erwartet rasche Kostensenkung für E-Autos.

Renaults Elektroauto-Chef Gilles Normand geht davon aus, dass

die Zoe u.a. dank sinkender Batteriekosten zu Beginn des kommenden Jahrzehnts zum Preis vergleichbarer Verbrenner-Modelle verkauft werden

könnte.“



26

Sie glauben mir nicht?Was war vor 10 Jahren?


17.05.17



27



17.05.17

Disruptive Innovation



28



17.05.17

Steve BallmerMicrosoft CEO

„There‘s no chance that the iPhoneis going to get any significantmarket share.“

Mike LazaridisRIM (Blackberry) Gründer

Zitate 2007

„The iPhone was great for BlackBerry! People came in looking for an iPhone and walked out with a BlackBerry.“

Zitate 1997

„What would I do? I'd shut it [Apple] down and give the money back tothe shareholders."

Michael DellDell Gründer und CEO



29

0

50

100

150

200

250

Apple2007 Apple2017 Toyota Volkswagen Daimler Siemens

Umsatz EBIT

Sie glauben mir nicht?Und heute!


17.05.17

Jahreszahlen Geschäftsjahr 2016

Mrd. €



30

Moderne ElektrofahrzeugePreisentwicklung Batteriespeicher


0

200

400

600

800

1000

1200

Prognose Tony Seba (US-Amerikanischer Zukunftsforscher), 2010

US$/kWh

Einkaufspreise Batteriezellen für OEMs



31

Moderne ElektrofahrzeugePreisentwicklung Batteriespeicher


0

200

400

600

800

1000

1200US$ / kWh

BMW, 12.08.2016„Die Preise von Batterien sinken deutlich schneller als erwartet. Prognosen der internationalen Energieagentur aus dem Jahr 2008 haben Kosten von 900 Euro pro Kilowattstunde für das Jahr 2010 vorausgesagt. Marktführende Hersteller von E-Autos konnten diesen Prognosewert um die Hälfte unterbieten. Auch die Batteriepreise von 2014 überraschten die Fachwelt: Die durchschnittlichen Kosten von 300 Euro pro Kilowattstunde waren von Fachjournalen erst für das Jahr 2020 vorausgesagt worden.“

Ab 150 US$ pro kWhwird der Durchbruch der Elektromobilität erwartet

GM contract with LG Chem for 145 $/kWh



32

Moderne ElektrofahrzeugeZweite Generation BEVs in 2017

17.05.17

2013 2017

41 kWh netto24.900 €*

23 kWh netto22.100 €*

19 kWh netto35.000 €



RenaultZoe

BMW i3

Opel Ampera-e

Alle Preise aktuell Stand 2017, incl. MwSt. ohne staatliche Förderung.

TeslaModel 3

60 kWh netto ?38.000 € ?

NissanLeaf



* plus Batteriemiete ca. 80 €/Monat


17.05.17VWe-Golf



* zuzüglich Batteriemiete ca. 80 € Monat

2020

?



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Moderne ElektrofahrzeugeDisruptive Innovation!


• Elektroautos machen Spaß !(mehr Beschleunigung, weniger Rappeln, kein Gestank, bessere Straßenlage)

• Elektroautos sind bequem !(One-Pedal-Driving, Laden zu Hause oder auf der Arbeit)

• Das Reichweitenproblem hat sich erledigt, wenn BEVs ab 2020 typisch 400 - 500 km weit fahren können

• Der Anschaffungspreis von BEV wird günstiger als der von VKM-PKW(einfachere Mechanik: 20 bewegte Teile statt 2000 bewegte Teile)

• Reparatur und Service von BEV werden günstiger als die von VKM-PKW(einfachere Mechanik: 20 bewegte Teile statt 2000 bewegte Teile)

• Fahrkosten (Strom) werden günstiger als die von VKM-PKW (Benzin)(schon heute 50% bei Netzbezug, 25% mit eigenproduziertem Strom)



34

Moderne ElektrofahrzeugeEin notwendiger Beitrag zur Energiewende


Mittlere Erdtemperatur relativ zum Durchschnittswert von 1961-1990

-5 -4 -3 -2 -1 0

1

2

3

4

5°C

Quelle: https://xkcd.com/1732/

2016

Beschluss der Bundesregierung: Senkung der Treibhausgasemissionen von 1990 bis 2030 um 55%, bis 2050 um 80-95%.



35

Wärmeerzeugung3%Verarbeitendes

Gewerbe13%

Luftverkehr14%

Schiene0,1%

Binnenschiffe0,1%

PKW-Verkehr14%

Sonst.Straße2,5%

ÜbrigeFeuerungsanlagen

14%

DiffuseEmissionBrennstoffe

1%

Industrieprozesse7% Landwirtschaft

7%

Abfall&Abwasser1%

Braunkohle18%

Steinkohle12%

Gas

3%

Öl

0% Sonstiges (Abfall)2%

Stromproduktion35%

Moderne ElektrofahrzeugeEin notwendiger Beitrag zur Energiewende


Anthropogene CO2-Emissionen in Deutschland 2014

PKW: 14 % = 127 Mrd. t CO2Stromerzeugung: 35 % = 315 Mrd. t CO2

Quelle: Umweltbundesamt



36

Moderne ElektrofahrzeugeJetzt kommen die Bedenkenträger zu Wort!


Bildquelle: soft-skills.com



37

EnergieversorgungWoher kommt der ganze Strom?


• 618,7 Mrd. PKW-km wurden 2015 in Deutschland gefahren (Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt)

• Der mittlere Energieverbrauch eines BEV wird mit 20 kWh/100 km abgeschätzt und der Ladewirkungsgrad (Elektronik, Batterie) mit 90%

• Daraus ergibt sich ein Strombedarf von 140 Mrd. kWh pro Jahr,um alle in Deutschland angemeldeten PKW elektrisch zu betreiben

Bildquelle: Umweltbundesamt



38



0

100

200

300

400

500

600

700

Braunkohle Steinkohle Kernkraft Erdgas+Öl Sonstige Wasser Wind+PV Bio+Müll

Bruttostromerzeugung in Deutschland

Quelle: AG Energiebilanzen

Mrd. kWh

140 Mrd.kWh

Braunkohle

Steinkohle

Kernkraft

Erdgas+Öl

WasserkraftWind+PV

Biogas+Müllv.



39

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Wasser Wind+PV Bio+Müll SummeErneuerbareEnergien



Regenerative Stromerzeugung in Deutschland

Quelle: AG Energiebilanzen

Mrd. kWh

140 Mrd. kWh

Von 2016 bis 2023 reicht alleine der Zuwachs an erneuerbarer Energie aus, um alle PKWs in Deutsch-land elektrisch zu fahren.



40

EnergieversorgungElektroautos sparen doch gar kein CO2 !


Variante AWir nutzen die 140 Mrd kWh, um alle PKWs zu elektrifizieren(die produzierte Strommenge erhöht sich um 140 Mrd kWh)

� Das spart jährlich 127 Mio. Tonnen Treibhausgase(CO2-äquiv. Schadstoffemission PKW-Verkehr, Quelle Umweltbundesamt)

Variante BWir nutzen die 140 Mrd kWh, um Braunkohlekraftwerke abzuschalten(die produzierte Strommenge bleibt gleich, kein Strom für Elektroautos)

Braunkohle-Kraftwerke emittierten in 2015 160 Mio. Tonnen CO2-äquiv. und produzierten 154,5 Mrd. kWh Strom (Quelle Umweltbundesamt)

� Das spart jährlich 145 Mio. Tonnen Treibhausgase

Fazit: Beide Themen müssen für die Energiewende bis 2050 gelöst werden, also sollten wir auch beide jetzt angehen !



41

EnergieversorgungDie Netze brechen zusammen!


E.on-Chef Johannes Teyssen: Kompletter Atomausstieg „überhaupt nicht zu verkraften“

05/2012

03/2011



42



Versorgungszuverlässigkeit (Netzausfälle) Strom

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

200

400

600

800

1000

1200

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

AnzahlNetze

SAIDI

SAIDI = System Average Interruption Duration Durchschnittliche Versorgungsunterbrechung pro Endverbraucher in Minuten pro Jahr

Quelle: Bundesnetzagentur

Anza

hl N

etze

SAID

I [m

in]



43



Versorgungszuverlässigkeit (Netzausfälle) Strom

Quelle: BMWI, 2016



44



Quelle: Bundesnetzagentur

„Das bedeutet: Der hohe Anteil an erneuerbaren Energien bei der Stromversorgung in Deutschland hat die Zuverlässigkeit der Strom-versorgung nicht beeinträchtigt. Im Jahr 2014 lag er bei stolzen 27,8 Prozent, also fast einem Drittel. Nie zuvor kam der Strom in Deutsch-land verlässlicher aus der Steckdose.“

Zitat: Bundesministerium für Wirtschaft

und Energie, 22.09.2015



45



Netzstabilisierung durch bidirektionales Laden von Elektroautos

Nissan Vehicle-to-Grid (V2G) Projekt



46



Solarwechselrichter

Batteriespeicher

DC

3~AC 3~AC

3~AC

PV-gesteuerteFunksteckdose

1~AC

1~AC

3~AC

LadestationElektroauto Haushaltsverbraucher

Netzstabilisierung durch lokale Erzeugung und lokalen Verbrauch



47

EnergieversorgungHeute Realität!


-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Verbrauch(W)

Erzeugung(W)

SOC(%)


Sonniger Frühlingstag im April



48



-20%

0%

20%

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Verbrauch(W)

Erzeugung(W)

SOC(%)





49



-20%

0%

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0

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4000

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10000

12000

14000

Verbrauch(W)

Erzeugung(W)

SOC(%)


Mit selbst erzeugtem Strom zu fahren,kostet uns heute schon

nur rund 2,25 € auf 100 km!

(... und erzeugt wenig CO2 ...)



50



Netzstabilisierung durch Heimspeicher

Im Haus sitzt eine Fernsteuer-einrichtung (4), über die der Stromlieferant bei Bedarf Batteriestrom ins Netz zur Stabilisierung einspeisen kann.Dies passiert parallel in tausenden von Anlagen (virtueller Batteriepool).

Die Bereitstellung von Regel-energie für das Stromnetz erfolgt nur für wenige Minuten am Tag mit nur einem kleinen Teil der Batteriekapazität.

Dafür erhält der Haushalt 2.200 kWh/Jahr kostenlosen Strom.

Quelle: www.sonnenbatterie.de



51

Produktion von Batterien und MotorenGibt es überhaupt genug Lithium und Kupfer?


Quelle: U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2017

Lithium Jährliche

Fördermenge in tsd. Tonnen

Reserven in tsd. Tonnen

Ressourcen in tsd. Tonnen

Weltweit 37,8 14.000 46.700

Bolivien - - 9.000

Argentinien 5,7 2.000 9.000

Chile 12 7.500 7.500

China 2 3.200 7.000

USA 2,8 38 6.900

Australien 14,3 1.600 2.000

Kanada - - 2.000

sonstige - - 3.300

▶︎ Eine 10 kWh Batterie benötigt 1,5 - 1,7 kg Lithium▶︎ 10 kg Lithium für eine Fahrzeugbatterie (60 kWh)▶︎ 12.000 tsd. Tonnen werden benötigt, um für alle

Fahrzeuge weltweit je eine Batterie zu bauen▶︎ Darin ist Recycling (Sekundär-Lithium)

noch nicht eingerechnet▶︎ Weiteres Lithium ist in Salzwasser (Ozeane)

enthalten, geschätzt 230.000.000 tsd. Tonnen.

PKW-Bestand in der gesamten Welt: Ca. 1,2 Mrd. Fahrzeuge

Kupfer Jährliche

Fördermenge in Mio. Tonnen

Reserven in Mio. Tonnen

Ressourcen in Mio. Tonnen

Weltweit 19,4 720 2.100

Chile 5,5 210

Peru 2,3 81

China 1,74 28

USA 1,41 35 550

Australien 0,97 89

Kongo 0,91 20

Sambia 0,74 20

Kanada 0,72 11

Russland 0,71 30

Mexiko 0,62 46

sonstige 3,8 150

▶︎ Eine typischer E-Motor braucht 5-10 kg Kupfer▶︎ 9 Mio. Tonnen werden benötigt, um für alle

Fahrzeuge weltweit einen Motor zu bauen▶︎ Rund 1/3 des Neukupfers weltweit stammt

heute schon aus Recycling, also 6 Mio. Tonnen Fördermenge = Produktion von 4 Monaten



52

IndividualverkehrBrauchen wir eigentlich so viele Autos?


Quelle: Jahresberichte Bundesverband CarSharing e.V.

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

20.000

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000

1.600.000

1.800.000

2.000.000

1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017

AnzahlFahrberechtigte

AnzahlKFZ

Fahr

bere

chtig

te

KFZ

Entwicklung Car-Sharing in Deutschland



53

0

20000

40000

60000

80000

100000

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

LadesäulenWas ist mit den Ladesäulen?


Quelle: European Alternative Fuels Observatory

Anzahl öffentliche LadepunkteTyp 2 (AC-Laden) in Deutschland

Die Bundesregierung hat 300 Mio. € Fördermittel bis 2020 bereitgestellt(Förderquote 40%).



54

LadesäulenWas ist mit den Ladesäulen?


Geschätzte Kosten für die Errichtung von öffentlichen Ladesäulen:• IEC Typ 2 mit 22 kW: ca. 6.000 €• IEC CCS mit 50 kW: ca. 24.000 €• IEC CCS mit 150 kW oder mehr: ca. 60.000 €Wie viele öffentliche Ladesäulen brauchen wir?• Pro 1 Mio. Elektroautos rund 33.000 öffentliche Ladepunkte

(Studie LADEN2020 von KIT und DLR)• Die EU empfiehlt, bis 2020 150.000 Ladepunkte aufzubauen• Für 45 Mio Elektroautos rund 1,5 Mio. öffentliche LadepunkteWas kostet das also?Ausgehend von einem Mix: 90% 22 kW, 8% 50 kW, 2% 150 kW ergibt sich:• 150.000 Ladepunkte (2020): 1,3 Mrd. Euro• 1 Mio Ladepunkte (2030?): weitere 6,9 Mrd. Euro• 1,5 Mio Ladepunkte (2035?): weitere 4,2 Mrd. Euro

in Summe: 12,4 Mrd. Euro

Private Ladesäulen werden den hauptsächlichen Bedarf abdecken• Leistungen von 11 oder 22 kW reichen völlig aus• Kosten sind vergleichsweise gering (1.000 – 2.000 € incl. Installation)



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Moderne ElektrofahrzeugeWas kann uns jetzt noch stoppen?


1) Lithium ist in ausreichender Menge vorhanden, aber weder die Bergbau-noch die Verarbeitungskapazität reichen aus, um einen starken Anstieg der Batterieproduktion zu beliefern. Lösung: Abwarten. Die steigende Nachfrage wird die Kapazitäten erzeugen.

2) Schlüsseltechnologien benötigen längere Zeit zum Hochlauf (Leistungs-halbleiter, Batteriesysteme, Elektromotoren)Lösung: Abwarten. Die steigende Nachfrage wird die Kapazitäten erzeugen.

3) Wir bekommen nicht schnell genug eine große Zahl von Ladesäulen aufgestelltLösung: Politischer Wille, Zeit, Geld



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Moderne ElektrofahrzeugeAktueller Stand Elektrofahrzeuge Weltweit


Quelle: https://www.zsw-bw.de/presse/aktuelles/detailansicht/news/detail/News/zahl-der-elektroautos-weltweit-auf-13-millionen-gestiegen.html

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Die nächsten 10 Jahre - VDE · „Seriöse Berechnungen belegen eindeutig, dass das Elektroauto in Deutschland eine 1,6-mal so schlechte CO 2 Bilanz hat wie ein vergleichbares Fahrzeug