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Tomi Engel
Flächendeckendes Angebot von
automatisierten Ladestationen für Elektroautos
Freising - 18.06.2008
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Infrastruktur und Betankung ... 1998 vs. 2008
! Erneuerbare Energien bringen hohe dezentrale Stromproduktion im Niederspannungsnetz
! Lithium-Batterietechnik ist serienreif
! Wireless Internet (UMTS, WLAN, ...) ist Normalität für x-Millionen Bürger
! GPS-Positionsbestimmung und Navigation ist allgegenwärtig
! Netzrückspeisung (Vehicle-to-Grid) ist "Tagesthema"
Die Rahmenbedingungen haben sich verändert ...
Tom
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Infrastruktur und Betankung ... 1998 vs. 2008Die Rahmenbedingungen haben sich verändert ...
... aber die Stromtankstellen sind immer noch "Murks"
2007 - Brüssel:Internationale Konferenz für Elektromobilität
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Elektroauto-merkmale
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"DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen
Plug-in Hybrids
Solare Mobilität
Studie zur Abschätzung des Potentials zurReduktion der CO2-Emissionen im PKW-Verkehr bei verstärkter Nutzung von elektrischen Antrieben im Zusammenhang mit Plug-in Hybrid Fahrzeugen
Tomi Engel
Bundesverband Solare Mobilität e.V.
kopie
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ISBN 978-3-89963-327-6
9 783899 633276
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Herausgeber:Bundesverband Solare Mobilität e.V., bsmAchtermannstraße 10D-48143 MünsterEmail: [email protected]
Deutsche Gesellschaftfür Sonnenenergie e.V., DGSEmmy-Noether-Straße 2D-80992 MünchenEmail: [email protected]
ISBN 978-3-89963-327-6erhältlich im DGS-Buchshopoder beim Verlag Dr. Hutwww.dr.hut-verlag.de
! Die Markteinführung von einer Million Elektroautos und Plug-in Hybridautos braucht mindestens 8 bis 10 Jahre.
! Elektrische Mobilität hat in der Markteinführungsphase keine signifikante Auswirkung auf den Stromverbrauch.
! 40 Millionen Fahrzeuge (PHEV + EV) würden den bundesdeutschen Strombedarf nur um 10% ansteigen lassen. Dies entspricht rund 60!TWh Strom.
! Der Kraftstoffbedarf im PKW-Sektor könnte durch (PH)EVs auf 20!Millionen Tonnen Erdöl halbiert werden.
! Bei der Nutzung von erneuerbarem Strom könnten 67 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden.
! Bei der Nutzung des heutigen Strommixes könnten immer noch 29 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden.
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“Well-to-Wheel” Vergleich pro HektarBtLÖlpflanzen Biogas
1,5
10.000Treibstoffertrag
(in kWh/ha * a)
Energiebedarf
(in kWh/100 km)
Versorgte PKWs
(bei 15.000 km/a) 4,3 4,3 110
40.000 30.000 250.000
46 62 46 15
Solarelektrisch
Quelle: Eigene Berechnungen
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“Well-to-Wheel” Vergleich pro HektarBtLÖlpflanzen Biogas
10.000 40.000 30.000 500.000
46 62 46 15
Solarelektrisch
220Quelle: Eigene Berechnungen
Treibstoffertrag
(in kWh/ha * a)
Energiebedarf
(in kWh/100 km)
Versorgte PKWs
(bei 15.000 km/a) 1,5 4,3 4,3
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“Kraftstoffstrategie der Effizienz”SolarelektrischBtLÖlpflanzen Biogas
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“Kraftstoffstrategie der Effizienz”Solarelektrisch
... weil regional ... weil schadstoffarm ... weil effizient
Land Stadt
BtL
Industrie
Ölpflanzen Biogas
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BtL
“Kraftstoffstrategie der Effizienz”SolarelektrischÖlpflanzen
Stadt
... weil regional ... weil schadstoffarm ... weil effizient
Land Industrie
KurzstreckeLangstrecke
Stadt
!Flächeneffizienz
Faktor 20-50
Biogas
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3,39 m
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3,39 m
Mitsubishi i-EVPersonen:! 4
Geschwindigkeit:! 130 km/h
Reichweite:! 160 km
Antrieb:! Elektro
Vermarktung:! Japan
Status:! Feldtest
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Quelle: Project Better Place
EV
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ft
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Quelle: Project Better Place
Renault-Nissan-PBP Personen:! 5
Geschwindigkeit:! 130 km/h
Reichweite (EV-Mode):! 150 km
Antrieb:! Elektro
Vermarktung:! Israel, ...
Status:! Prototypen
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4,45 m
PHEV
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4,45 m
Toyota PHEVPersonen:! 5
Geschwindigkeit:! 160 km/h
Reichweite (EV-Mode):! 30 km
Antrieb:! Plug-In-Hybrid
Vermarktung:! weltweit?
Status:! Feldtest
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4,04 m
Quelle: S.V.E - Groupe Dassault
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4,04 m
Quelle: S.V.E - Groupe Dassault
SVE Cleanova IIPersonen:! 5
Geschwindigkeit:! 130 km/h
Reichweite (EV-Mode):! 100 km
Antrieb:! Plug-In-Hybrid
Vermarktung:! FR, ?
Status:! Flottenversuch
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Kenndaten für Elektroautos
PKW Tankstelle
Motor-leistung
(kW)
Energie-verbrauch(kWh/100km)
Fahrweg(km/d)
Ladeleistung(kW)
Tankzeit(Stunden)
Umsatz(Euro/d
bei 20 Cent/kWh)
50 20 100 10 2,00 450 20 30 2 3 1,230 15 100 2 7,5 330 15 30 2 2,25 0,930 15 30 10 0,45 0,93 5 30 2 0,75 0,3
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Kenndaten für Elektroautos
PKW Tankstelle
Motor-leistung
(kW)
Energie-verbrauch(kWh/100km)
Fahrweg(km/d)
Ladeleistung(kW)
Tankzeit(Stunden)
Umsatz(Euro/d
bei 20 Cent/kWh)
50 20 100 10 2,00 450 20 30 2 3 1,230 15 100 2 7,5 330 15 30 2 2,25 0,930 15 30 10 0,45 0,93 5 30 2 0,75 0,3
1 (-4) Euro Umsatz pro Tag ... Steckdose muss billig sein! 1 - 3 Stunden wird die typische Tankzeit betragen
!Wichtig ...
geringe
Kosten
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Kenndaten für Elektroautos
PKW Tankstelle
Motor-leistung
(kW)
Energie-verbrauch(kWh/100km)
Fahrweg(km/d)
Ladeleistung(kW)
Tankzeit(Stunden)
Umsatz(Euro/d
bei 20 Cent/kWh)
50 20 100 10 2,00 450 20 30 2 3 1,230 15 100 2 7,5 330 15 30 2 2,25 0,930 15 30 10 0,45 0,93 5 30 2 0,75 0,3
2 kW 20 kWLadeleistung: 1 phasig 3 phasig
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Ladeleistungsbedarf für Elektroautos
2 kW 20 kWLadeleistung: 1 phasig 3 phasig
10 kW
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Ladeleistungsbedarf für Elektroautos
2 kW 20 kWLadeleistung: 1 phasig 3 phasig
10 kW
2 kW ... für mehr als
50% allerTankoperationen
ausreichend
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Platzierung der Ladebuchse
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Platzierung der Ladebuchse
Think City, GM Saturn Vue, ...
Audi Duo, GM EV1, Toyota RAV (ind.), Volvo ReCharge, Subaru G4e, ...
Toyota RAV (cond.),Citroen Saxo, SVE Cleanova,Renault Electroad, Daimler PHEV Sprinter, ...
Mitsubishi iEV (DC),Subaru R1e (DC), VW Space Up Blue,...
"Prius PHEV Conversions", ...
Mitsubishi iEV (AC),Subaru R1e (AC),Toyota Prius PHEV, ...
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Platzierung der Ladebuchse
+ Kurzer Weg für den Fahrer
- Parksituation
++ Parksituation, - evt. zu niedrig (=unergonomisch)
+ gute Ergonomie (Höhe)+ Parksituation
+ gute Ergonomie (Höhe)-- Parksituation
+ gute Ergonomie (Höhe)
+ Nähe zu "Kofferraumbatterien"
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Platzierung der Ladebuchse++ Parksituation
Einfach nur dieTanköffnung durch eine Ladebuchse zu ersetzen ist keine gute Idee!
Position "im Kühlergrill"erscheint als diebeste Idee!
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Platzierung der Ladebuchse vs. Parkraum
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Platzierung der Ladebuchse vs. Parkraum
unterschiedliche Kabelführungen und -längen
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Platzierung der Ladebuchse vs. Parkraum
Kabelführung kritisch!
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Ladekabel ... lernen von "den Alten"
Kabelfach muss etwas höher
ergonomisch, fest am Fahrzeug, spiralförmig, leuchtend, hängend ...Foto: Dr. Martin Schulz, 2007
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Ladekabel
gestreckt, dunkel, liegend ... spiralförmig, leuchtend, hängend ...
... Leistung, Ergonomie ?
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Ladekabel
gestreckt, dunkel, liegend ... spiralförmig, leuchtend, hängend ...
... Unfälle, Vandalismus ?
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TanksystemeBisherige ...
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Induktiv oder Konduktiv (Wire or Wireless)
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Induktiv oder Konduktiv (Wire or Wireless)
Induktion ... in Industrie und ÖPNVWirkungsgrad = bis ca. 95% Leistung bis xx kW
Quelle: Wampfler
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Tanksäule "Induktion USA"
Sicher und Einfach... die Handhabung
Quelle: Darell - www.evnut.com
Teuer und Kompliziert... die Infrastruktur
Strom (AC)
Induktiv
bis 50 kW
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Tanksäule "Induktion USA"
Strom (AC)
Induktiv
50 kW
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Der "mobile Adapter" für unterwegs ...
Konduktion = Steckeradapter
Gewicht = 0,x kgx0 Euro/kW
Quelle: Darell - www.evnut.com
Gewicht = 40 kgx.000 Euro/kW
Induktion = Ladegerät
Faktor 100
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Der "mobile Adapter" für unterwegs ...
Gewicht = 40 kgx.000 Euro/kW
Induktion = Ladegerät
Quelle: Darell - www.evnut.com
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Induktion... führt zu höheren Tankverlusten... ist als Ladetechnik zu teuer... ist zur Netzrückspeisung noch teuerer
Konduktion... braucht Stecker und Buchse
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Tankstecker "Alaska"
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Tanksäulen "Alaska"
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Tanksäulen "Alaska"
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Tanksäulen "Alaska"
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Tanksäulen "UK"
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Tanksäulen "UK"
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Tanksäulen "FR"
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Tankstecker "BYD"
230 V (AC)
1 Phase
3 kWStrom (AC)
3 Phasen
60 kW
mit Datenl.
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Tankstecker "Tesla"
Quelle: Tesla Motors
... ein "normaler" Militärstecker
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Tankstecker "Think"
Quelle: Think Global
... der "blaue CEE Stecker" ... 4-polig?
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Tankstecker "Toyota"
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Tankstecker "Frankreich"
Ein einheitlicher Stecker an allen Elektroautos ...
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Strom (DC)
Tankstecker "Frankreich"
Ein einheitlicher Stecker an allen Elektroautos ...
Strom (AC)
? kW 3 kW
Datenleitung
Nutzerfreundlich
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Tankstecker "Mitsubishi"
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Tankstecker "Mitsubishi"
500 V (DC)
50 kW
110/240 V (AC)
3 kW (?)
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Einheitliche Stecker?
Adapter sind technisch machbar ... aber nicht kundenfreundlich.
Standardstecker sind wünschenswert.
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Tanksystem "Project Better Place" (Isreal, DK)Parkleitsystem
500.000Steckdosen... je 200$
x00Wechselstationen
Hier werden "Defacto"-Standards geschaffen!
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Ladestecker für Elektroautos
über 2 kW ... einen neuen
Stecker?... können wir hiervon lernen?
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Ladestecker für Elektroautos
... können wir hiervon lernen?
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Tankstellen-infrastruktur
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Tankinfrastruktur: Garagen und Carports
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Tankinfrastruktur: Solare Großparkplätze
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Tankinfrastruktur: Parkhäuser und Tiefgaragen
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Abrechnungs-systeme
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Abrechnungs-systeme
Einzelzahlungen?
Pauschalpreis?
EC-Kartenzahlung?
Handy-Rechnung?
Monatsabrechnung?
Kontoabbuchung?
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Monatsabrechnung
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Abrechnungs-systeme
Monatsabrechnung
Kontoabbuchung
Benötigt Smart-Meteringim Auto
1-4 Euro pro Tankvorgang!
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Lademanagement
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Lademanagement ... heute
Zeitschaltuhr
10/29/2006 10:06 AMThermostat, Heizkörper: AGT Funk Heizkörperthermostat,Set m. 1 Regler+1 Stellantrieb - Heizungsthermostat / HEIZUNGSREGLER
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© PEARL - 23.10.2006 / 17:20:27 (PEARLA 200610) PEARL GmbH . PEARL-Straße 1-3 . D-79426 Buggingen . Tel.: 07631-360-200 . Fax: 07631-360-444 . eMail: [email protected]
... oder gar nix
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"Lademanagement" (statisch)
7,3 kW230V-32A
2 kW 2 kW 2 kW
Ladeleistung ist für alle gleich
im Urlaub,in Eile, beim EinkaufsbummelBesitzer ist ...
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"Lademanagement" (statisch)
2 kW 7,3 kW2 kW 2 kW230V-32A
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Lademanagement (dynamisch = Smart Grid)
2 kW 7,3 kW2 kW 2 kW230V-32A
1,3 kW
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Lademanagement (dynamisch = Smart Grid)
5 kW 7,3 kW0,8 kW
Dynamische Zuteilung von Netzkapazitäten: nutzerfreundlich, kosteneffizient, ressourceneffizient, ...
1 kW 0,5 kW230V-32A
1,00 !/kWh0,10 0,20 0,10
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Lademanagement (dynamisch = Smart Grid)
3 kW 7,3 kW0,8 kW
Dynamische Zuteilung von Netzkapazitäten: nutzerfreundlich, kosteneffizient, ressourceneffizient, ...
3 kW 0,5 kW230V-32A
0,20 !/kWh0,10 0,20 0,10
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Lademanagement (dynamisch = Smart Grid)
0 kW 7,3 kW7,3 kW
Dynamische Zuteilung von Netzkapazitäten: nutzerfreundlich, kosteneffizient, ressourceneffizient, ...
0 kW 0 kW230V-32A
!/kWh0,10
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Lademanagement (dynamisch = Smart Grid)
0 kW 7,3 kW 0 kW 0 kW
Zeit
Ladekurve
Leistung
0%
100% statisch dynamisch
Dynamische Zuteilung von Netzkapazitäten: nutzerfreundlich, kosteneffizient, ressourceneffizient, ...
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Lademanagement - z.B. "Kombikraftwerk"
Quelle: IKEE - Enercon - Schmack - Solarworld
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Lademanagement - z.B. DEZENT
Quelle: Universität Dortmund
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Lademanagement - z.B. BEMI
Anforderungen bei zunehmender
dezentraler Erzeugung (PV, KWK)
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Strategie des Energiemanage-
ments: Dezentrale Entscheidung
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Netzanschluss als intelligente
Schnittstelle
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Offene Kommunikation
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Autoren
Dr. C. BendelD. Nestle J. RingelsteinTel.: +49 561 7294-234E-mail: [email protected]
ISET e.VKönigstor 59D-34119 KasselTel: +49 561 7294-0Fax:+49 561 7294-100www.iset.uni-kassel.de
HerstellerPapendorf Software Engineering
Datum: 2008-02-29
Automatisierte Optimierung
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Praktische Erprobung und Simula-
tionsuntersuchung
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Weitere Anwendungen
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www.iset.uni-kassel.de
Abb. 3: Benötigte Arbeit aus regelbaren Kraftwerken bei unterschiedlichen Anteilen der Photo-voltaik- und Winderzeugung (6400 BEMIs mit Kühlschränken und Waschmaschinen)
Abb. 2: BEMI im Umfeld des liberalisierten Energiemarktes
Quelle: ISET Kassel
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(Politische)Handlungsfelder
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Kennzeichnung von E-Fahrzeugen
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Null-Emission... erweitern, damit Städte E-Fahrzeugen
z.B. Parkraumprivilegien einräumen können.
Feinstaubverordnung umKennzeichnung für
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Kennzeichnung von E-Parkplätzen (Tankstellen)
... muss vereinheitlicht werden!
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Flächendeckendes Angebot von
automatisierten Ladestationen für Elektroautos
Mechanik? Logik ?
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Flächendeckendes Angebot von
automatisierten Ladestationen für Elektroautos
<xml>
<action name="charge"
level="2kW"
time="now"
price="20c/kWh">
</action>
</xml>
Automatisierung =
standardisierte Kommunikations- Logik
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Ladeinfrastruktur ... heute besser als damals
Foto: Dr. Martin Schulz, 2007
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Ladeinfrastruktur ... heute besser als damals
Zeitschaltuhren
durch Kommunikation
abschaffen!
Foto: Dr. Martin Schulz, 2007
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Wege zu einer SGV-Infrastruktur
! Industrie: Standards für ...
! intelligente Steckdosen an Tanksäulen und Autos (2-20 kW)
! Kommunikation für Lademanagement
! grenzübergreifende (!) Abrechnungsmodelle (wie bei der Eisenbahn)
! Politik: Rechtsrahmen für ...
! Anrechenbarkeit von "Smart-Grid-Vehicle"-kompatiblen Stromtankstellen im Rahmen des Netzausbaus
! Smart-Meter im Auto
! Steuerregelung für "Mobilitätsstrom"
• z.B. für Strommengen mit nachweislich weniger als "x g CO2/kWh" (Analog zu Erdgas)
! Kennzeichnung von E-Parkplätzen und Null-Emissionsautos
