Vergleich unterschiedlicher Mobilitäts- und Fahrzeugkonzepte im Bereich der Elektromobilität

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

1.2 Zielsetzung

1.3 Methodik

2 Stand der Technik

2.1 Funktionsweise

2.1.1 Gleichstrommotor

2.1.2 Drehstrommotor

2.1.3 Reluktanzmotor

2.1.4 Hybridsynchronmotor

2.2 Energiespeicher

2.2.1 Batterie

2.2.1.1 Blei-Batterien (Pb/PbO2)

2.2.1.2 Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd)

2.2.1.3 Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH)

2.2.1.4 Natrium-Nickelchlorid-Batterien (Na/NiCl2) – Zebra-Batterien

2.2.1.5 Li-Ionen-Batterien

2.2.2 Wasserstoffspeicher

2.2.2.1 Druckwasserstofftank

2.2.2.2 Flüssigwasserstofftank

2.2.2.3 Metallhydridspeicher

2.2.2.4 Brennstoffzelle

2.2.3 Sicherheit

2.2.3.1 Batterie

2.2.3.2 Wasserstoff

2.3 Antriebsarten

2.3.1 Elektrofahrzeuge

2.3.1.1 Brennstoffzellenbetriebene Elektrofahrzeuge (FCEV)

2.3.1.2 Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV)

2.3.2 Hybridfahrzeuge

2.3.2.1 Mikrohybrid

2.3.2.2 Mildhybrid

2.3.2.3 Vollhybrid (HEV)

2.3.2.4 Plug-In Hybrid (PHEV)

2.4 Infrastruktur

2.4.1 Ladevarianten

2.4.1.1 Konduktiv

2.4.1.2 Induktiv (stationär)

2.4.1.3 Induktiv (mobil)

2.4.1.4 Batteriewechselsystem

2.4.2 Ladestandorte

2.4.2.1 Ladestationen in privaten Haushalten

2.4.2.2 Ladestationen im halböffentlichen Raum

2.4.2.3 Ladestationen im öffentlichen Raum

3 Herausforderungen

3.1 Energiespeicher

3.1.1 Spezifische Energiedichte

3.1.2 Spezifische Leistungsdichte

3.1.3 Lebensdauer

3.1.4 Kosten

3.2 Infrastruktur

3.2.1 Ladestrategien

3.2.1.1 Ungesteuert

3.2.1.2 Preisvariabler Stromtarif

3.2.1.3 Ausgeglichene Ladeleistung im Netzabschnitt

3.2.2 Kommunikationsfähigkeit

3.2.2.1 Kommunikation zwischen Benutzer und Ladestation

3.2.2.2 Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation

3.2.2.3 Kommunikation zwischen Ladestation und Energieversorger

3.2.3 Ladestecker

3.2.4 Verfügbarkeit

3.2.5 Wirtschaftlichkeit von Ladestationen

3.2.5.1 Bezahlung pro geladener kWh

3.2.5.2 Pauschale pro Nutzung

3.2.5.3 Pauschale pro Zeitraum

3.2.5.4 Verwendung als Parkscheinautomat

3.3 Politische Rahmenbedingungen

3.3.1 Europa

3.3.2 International

3.3.2.1 Belgien

3.3.2.2 China

3.3.2.3 Dänemark

3.3.2.4 Deutschland

3.3.2.5 Großbritannien

3.3.2.6 Frankreich

3.3.2.7 Irland

3.3.2.8 Japan

3.3.2.9 Luxemburg

3.3.2.10 Norwegen

3.3.2.11 Portugal

3.3.2.12 Spanien

3.3.2.13 USA

3.3.3 National

3.3.3.1 Maßnahmen auf Bundesebene

3.3.3.2 Maßnahmen auf Landesebene

3.4 Auswirkungen auf das Energienetz

3.5 Standards und Normen

3.5.1 Ladestecker

3.5.2 Abrechnung

3.5.3 Kommunikation

3.5.4 Datensicherheit und Datenschutz

3.6 Umweltauswirkungen verschiedener Fahrzeugkonzepte

3.6.1 Umweltauswirkungen von Elektrofahrzeugen

3.6.2 Umweltauswirkungen von Wasserstofffahrzeugen

3.6.3 Umweltauswirkungen konventioneller Fahrzeuge

3.6.4 Vergleich der verschiedenen Antriebskonzepte

4 Mobilitätskonzepte

4.1 Fahrzeugkauf

4.2 Fahrzeugleasing

4.3 Batterieleasing

4.4 Car Sharing

4.5 Ansatz der Firma „Better Place“

4.6 Mobilitätskonzepte bei einer größeren Verbreitung der Elektromobilität

4.6.1 Zweitnutzung der Batterie

4.6.2 Vehicle-to-Grid

4.6.3 Erweiterte Möglichkeiten für Infrastrukturbetreiber

5 Kostenvergleich der Mobilitätskonzepte

5.1 Fahrzeugkauf und Batterieleasing

5.1.1 2012

5.1.1.1 Elektrofahrzeuge

5.1.1.2 Konventionelle Fahrzeuge

5.1.2 2020

5.1.2.1 Elektrofahrzeuge

5.1.2.2 Konventionelle Fahrzeuge

5.1.3 Kostenvergleich der Antriebskonzepte

5.1.3.1 2012

5.1.3.2 2020

5.2 Fahrzeugleasing

5.2.1 Elektrofahrzeuge

5.2.2 Konventionelle Fahrzeuge

5.2.3 Kostenvergleich der Antriebskonzepte

5.3 Car-Sharing

6 Schlussbetrachtungen und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung des aktuellen Stands der Elektromobilität sowie die Analyse von Herausforderungen und Kostenstrukturen unterschiedlicher Fahrzeugkonzepte. Dabei wird untersucht, ob Elektrofahrzeuge zur Verbesserung der Klimabilanz beitragen können und welche Mobilitäts- und Geschäftsmodelle eine Marktdurchdringung begünstigen.

• Technologische Grundlagen von Elektrofahrzeugen und Speichersystemen
• Herausforderungen in Infrastruktur und politischer Förderung
• Vergleichende Analyse der Umweltauswirkungen nach dem Well-to-Wheel-Ansatz
• Wirtschaftlichkeitsberechnungen für verschiedene Mobilitäts- und Ladekonzepte
• Prognose zur Kostenentwicklung bis 2020

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Vorstellung der Problemstellung, Zielsetzung sowie der verwendeten primär- und sekundärstatistischen Methodik dieser Arbeit.

2 Stand der Technik: Detaillierte Übersicht über die Funktionsweise von Elektromotoren, die verschiedenen Batterietechnologien, Wasserstoffspeicher und die Einteilung von Elektro- und Hybridfahrzeugen.

3 Herausforderungen: Analyse technischer Hürden bei Speichern und Infrastruktur sowie politischer Rahmenbedingungen und der Umweltauswirkungen unterschiedlicher Antriebskonzepte.

4 Mobilitätskonzepte: Erläuterung und kritische Betrachtung verschiedener Geschäftsmodelle wie Fahrzeugkauf, Leasing, Batterieleasing und Car-Sharing.

5 Kostenvergleich der Mobilitätskonzepte: Durchführung umfassender Wirtschaftlichkeitsrechnungen für Elektro- und konventionelle Fahrzeuge unter Berücksichtigung von Förderungen für die Jahre 2012 und 2020.

6 Schlussbetrachtungen und Ausblick: Zusammenfassende Bewertung der Elektromobilität als Zukunftsoption zur Reduktion von Treibhausgasemissionen und abschließende Empfehlung einer Neustrukturierung der Mobilität.

Schlüsselwörter

Elektromobilität, Treibhausgasemissionen, Batterietechnologie, Well-to-Wheel, Ladestruktur, Geschäftsmodelle, Wirtschaftlichkeitsrechnung, Batterieleasing, Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Ladeinfrastruktur, CO2-Reduktion, Energienetz, Strommix, Förderungen.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit untersucht den aktuellen Stand und die wirtschaftlichen Perspektiven der Elektromobilität im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugkonzepten.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die Schwerpunkte liegen auf technologischen Grundlagen der Motoren und Speicher, der benötigten Infrastruktur, ökologischen Auswirkungen und der ökonomischen Machbarkeit verschiedener Nutzungsmodelle.

Was ist das primäre Ziel der Arbeit?

Ziel ist es, zu ermitteln, ob Elektrofahrzeuge einen substanziellen Beitrag zur Klimabilanz leisten können und welche Geschäftsmodelle die Markteinführung beschleunigen.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit basiert auf einer Kombination aus Literaturrecherche (sekundärstatistisch) und eigenen Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit und Emissionsbilanz.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Neben der technischen Funktionsweise werden Infrastruktur- und Kostenvergleiche angestellt, wobei Szenarien für die Jahre 2012 und 2020 analysiert werden.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Wesentliche Begriffe sind Elektromobilität, Well-to-Wheel, Batterietechnologie, Ladeinfrastruktur, Kostenvergleich und Emissionsbilanz.

Warum wird das Batterieleasing als besonders relevant hervorgehoben?

Das Batterieleasing ist ein wesentlicher Ansatz, um die hohen Anschaffungskosten für Elektrofahrzeuge zu senken und die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber konventionellen Fahrzeugen zu erhöhen.

Welchen Einfluss hat der Strommix auf die Umweltbilanz?

Die Analyse zeigt, dass der ökologische Nutzen von Elektrofahrzeugen massiv davon abhängt, ob der genutzte Strom aus erneuerbaren Energien oder fossilen Quellen stammt.