BATTERIEELEKTRISCHE FAHRZEUGE IN DER PRAXIS

acvr.at

BATTERIEELEKTRISCHE FAHRZEUGE IN DER PRAXIS

ÖSTERREICHISCHER VEREIN FÜR KRAFTFAHRZEUGTECHNIK

BatterieElektrische

Fahrzeuge in der

Praxis

Kosten, Reichweite, Umwelt, Komfort

Studie des Österreichischen Vereins für

Kraftfahrzeugtechnik (ÖVK) und des

Österreichischen Automobil-, Motorrad und

Touring Clubs (ÖAMTC)

Durchgeführt am Institut für Fahrzeugantriebe

und Automobiltechnik der Technischen

Universität Wien


Vorwort der Herausgeber:

Insbesondere Politik und Medien sehen in der Elektrifizierung des Individualverkehrs

ein wirksames Mittel zur deutlichen Absenkung der Treibhausgasemissionen und zur

Erhöhung der Energieeffizienz.

Studien wie jene des Österreichischen Vereins für Kraftfahrzeugtechnik (ÖVK)

„Zukünftige Mobilität – Elektromobilität als Lösung“ besagen, dass rein elektrisch

betriebene Personenkraftwagen nur mit einem hochregenerativen Strommix zur

Senkung der Treibhausgasemissionen beitragen können.

Offen blieb die Frage, wie groß die Vorteile batterieelektrischer PKW bezüglich

Energieeffizienz und Treibhausgasemissionen sind, wenn der Betrachtung reale

Betriebsbedingungen über ein ganzes Jahr zugrunde gelegt werden und die Energiebereitstellung

berücksichtigt wird.

Die hier vorliegende Studie klärt diese Punkte und gibt wertvolle Hinweise über

Energiebedarf, Vergleich der jährlichen Treibausgasemissionen, Energiekosten

Reichweiten in Abhängigkeit von Außentemperatur und Fahrbedingungen, Ladezeiten

etc.

Interessenten für E-Fahrzeuge können sich so ein realistisches Bild machen.

Dipl.-Ing. Oliver Schmerold

Generalsekretär des ÖAMTC

Univ.-Prof.Dr. H.P.Lenz

Vorsitzender des ÖVK


Seite I

Batterieelektrische

Fahrzeuge in der Praxis

Kosten, Reichweite, Umwelt, Komfort

Verfasser:

Univ.-Prof. Dr.techn. Bernhard Geringer

Dr. Werner K. Tober

Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik,

Technische Universität Wien

Juni 2012


Seite I

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung ..................................................................................................... II

1 Einleitung ....................................................................................................... 1

2 Methodik ........................................................................................................ 2

3 Messprogramm und Messtechnik .................................................................. 4

4 Untersuchte Fahrzeuge ............................................................................... 11

4.1 Volkswagen Polo BlueMotion........................................................................ 11

4.2 Mitsubishi i-MiEV .......................................................................................... 12

4.3 Mercedes Benz A-Klasse E-Cell ................................................................... 12

4.4 Smart Fortwo Electric Drive .......................................................................... 13

4.5 Nissan Leaf ................................................................................................... 13

5 Fahrzeugspezifische Ergebnisse ................................................................. 14

5.1 Volkswagen Polo BlueMotion........................................................................ 14

5.2 Mitsubishi i-MiEV .......................................................................................... 17

5.3 Mercedes Benz A-Klasse E-Cell ................................................................... 22

5.4 Smart Fortwo Electric Drive .......................................................................... 27

5.5 Nissan Leaf ................................................................................................... 32

5.6 Durchschnittliches E-Fahrzeug ..................................................................... 38

5.7 Exkurs: Entwicklung der Energiedichte der Energieträger „Fossiler

Kraftstoff“ und „Batterie“................................................................................ 42

6 Vergleich der Fahrzeugkonzepte und realen Betriebsbedingungen ............. 43

6.1 Rahmenbedingungen .................................................................................... 44

6.2 Vergleich des jährlichen Energiebedarfs ....................................................... 47

6.3 Vergleich der jährlichen Treibhausgasemissionen ........................................ 51

6.4 Vergleich der jährlichen Energiekosten ......................................................... 55

7 Literaturverzeichnis ...................................................................................... 57


Seite II

Zusammenfassung

Elektromobilität wird vielfach als die Lösung zukünftiger Mobilität gesehen. Unklar ist

jedoch der Effekt auf Nachhaltigkeit - verminderter Einsatz von Primärenergie - und

Ökologie (Treibhausgasemissionen) beim realen Einsatz in Kundenhand.

Diese Studie widmet sich dieser Fragestellung und untersucht die Vor- und Nachteile

von batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugen gegenüber einem modernen

konventionellen Diesel-PKW. Neben realen Betriebsbedingungen findet die

Energiebereitstellung von Elektrizität und Dieselkraftstoff Berücksichtigung. Darüber

hinaus werden die realisierbaren Reichweiten und Energiekosten ermittelt.

Dazu wurden am Institut für Fahrzeugantriebe & Automobiltechnik der Technischen

Universität Wien vier aktuelle batterieelektrische PKW und ein moderner

dieselbetriebener PKW untersucht:

Mitsubishi i-MiEV

Mercedes Benz A-Klasse E-Cell

Smart Fortwo Electric Drive

Nissan Leaf

Volkswagen Polo BlueMotion (Diesel-PKW)

Der Kraftstoffverbrauch und die Treibhausgasemissionen des Diesel-PKW sowie die

Energieflüsse der E-PKW wurden auf einem klimatisierten Rollenprüfstand ermittelt.

Durch die Bestimmung der Fahrwiderstände der Fahrzeuge, die Variation der

Umgebungstemperatur (Heizen/Kühlen des Innenraumes) und das Absolvieren

verschiedener Fahrsituationen (Stopp-and-Go, Innerorts, Außerorts und Autobahn)

bei unterschiedlichen Fahrbahnneigungen (-2 %, 0 % und +2 %) konnte ein

realitätsnaher Energiebedarf je Fahrzeug ermittelt werden.

In Ergänzung zu den Fahrzeuguntersuchungen wurden der Energiebedarf und die

Treibhausgasemissionen der Energiebereitstellung (Herstellung von Elektrizität

und Dieselkraftstoff) anhand von Literaturangaben berücksichtigt.


Seite III

Aufgrund der unterschiedlichen durchschnittlichen Temperaturen und der

abweichenden Herstellungspfade von Elektrizität und Dieselkraftstoff erfolgte die

Berechnung des jährlichen Energiebedarfs und der daraus resultierenden jährlichen

Treibhausgasemissionen für Österreich als auch für die Europäische Union jeweils

getrennt. Weiters wurde in Stadtfahrer/-in und Überlandfahrer/-in unterschieden.

Energetischer Nutzen

Der durchschnittliche Energiebedarf für den reinen Fahrbetrieb wird in Tabelle 1

wiedergegeben. Berücksichtigt wurde dabei die Energie für das Fahren bei

durchschnittlicher Fahrbahnneigung, für die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes

(Heizen und Kühlen in Abhängigkeit von der durchschnittlichen monatlichen

Umgebungstemperatur) und für die Lade- bzw. Entladeverluste der Hochvoltbatterie.

Der Energiebedarf für den Fahrbetrieb eines E-PKW liegt in einer europäischen

Stadt bei 53 % eines Diesel-PKW. Bei dieser Betrachtung lässt sich der

energetische Vorteil batterieelektrischer Fahrzeuge im reinen Fahrbetrieb erkennen.

Energiebedarf in kWh/100km StadtfahrerIn ÜberlandfahrerIn

Österreich

Europäische Union

Diesel-PKW 42,9 100 % 42,1 100 %

E-PKW 24,5 57 % 25,5 61 %

Diesel-PKW 42,8 100 % 42,0 100 %

E-PKW 22,8 53 % 24,2 58 %

Tabelle 1: Durchschnittlicher Energiebedarf für den Fahrbetrieb (exkl. Energiebereitstellung) in

kWh/100km

Wird dagegen auch der Energiebedarf für die Stromherstellung in Europa

berücksichtigt, benötigt der städtisch betriebene E-PKW 95 % der Energie des

Diesel-PKW. Wie Tabelle 2 entnommen werden kann, führt die Berücksichtigung der

Energiebereitstellung zu einer drastischen Reduktion des energetischen Vorteiles.

Bei Überlandbetrieb dreht sich der Vorteil in einen Nachteil um und der E-PKW

benötigt in Europa 3% mehr Energie als der Diesel-PKW.


Seite IV

Energiebedarf in kWh/100km StadtfahrerIn ÜberlandfahrerIn

Österreich

Europäische Union

Diesel-PKW 93,9 100 % 92,4 100 %

E-PKW 62,4 66 % 64,9 70 %

Diesel-PKW 91,1 100 % 89,5 100 %

E-PKW 87,0 95 % 92,3 103 %

Tabelle 2: Durchschnittlicher Energiebedarf für den Fahrbetrieb (inkl. Energiebereitstellung) in

kWh/100km

Die derzeit noch energieintensive Produktion von E-PKW (zufolge der

Hochvoltbatterie) wurde in diesen Kalkulationen mangels ausreichender Daten nicht

berücksichtigt bzw. nur in Abbildung 39 (Seite 51) exemplarisch betrachtet. Die

Herstellung der Hochvoltbatterie dürfte aber zur Zeit bei etwa 10 % des jährlichen

Energiebedarfs eines E-PKW liegen [1], [2].

Klimatischer Nutzen

Die durch den Fahrbetrieb und die Energiebereitstellung emittierten

Treibhausgasemissionen (als CO 2 -Äquivalent) liegen in Österreich aufgrund des

hohen regenerativen Energieanteiles in der Stromerzeugung für den städtisch

betriebenen E-PKW bei 38 % des Diesel-PKW. Auf europäischer Ebene ist der

darstellbare Vorteil mit 83 % deutlich geringer. Tabelle 3 gibt hierzu einen

Überblick. Auch hier gilt es festzuhalten, dass die Fahrzeugproduktion und im

Speziellen die Herstellung der Hochvoltbatterie nicht berücksichtigt wurde.

Treibhausgasemissionen

in g CO 2 e/km

StadtfahrerIn

ÜberlandfahrerIn

Österreich

Europäische Union

Diesel-PKW 128 100 % 126 100 %

E-PKW 48 38 % 50 40 %

Diesel-PKW 132 100 % 129 100 %

E-PKW 109 83 % 116 90 %

Tabelle 3: Durchschnittliche Treibhausgasemissionen für den Fahrbetrieb (inkl.

Energiebereitstellung) in g CO 2 e/km


Seite V

Reichweite und Komfort

Bei einer durchschnittlichen Fahrweise und einer geringen Fahrbahnneigung können

die in Tabelle 4 dargestellten Reichweiten realisiert werden.

Der Betrieb der Klimaanlage bei einer Umgebungstemperatur von +30 °C reduziert

die Reichweite durchschnittlich um 14 %. Durch die Beheizung des Innenraumes bei

einer Umgebungstemperatur von 0 °C erfolgt eine Reichweitenreduktion von durchschnittlich

27 %.

Reichweite abzüglich einer

Umgebungstemperatur

Reservereichweite von 25 km

20 °C

0 °C

-10 °C

ohne Heizung inkl. Heizung inkl. Heizung

Fahrzeug

und Klimaanlage

Mitsubishi i-MiEV 83 km 48 km 41 km

Mercedes Benz A-Klasse E-Cell 150 km 101 km 85 km

Smart Fortwo Electric Drive 100 km 64 km 52 km

Nissan Leaf 76 km 53 km 41 km

Volkswagen Polo BlueMotion 1.090 km 1.036 km 989 km

Tabelle 4: Realisierbare Reichweiten

Energiekosten

Die Energiekosten des E-PKW (für den Endkunden) sind aufgrund der aktuellen

Steuern und Abgaben für Elektrizität bzw. Dieselkraftstoff geringer als jene des

Diesel-PKW.

Eine von Steuern und Abgaben bereinigte Betrachtung zeigt jedoch einen

Kostennachteil für E-PKW im Stadtverkehr auf.

Die Anschaffungskosten eines E-PKW liegen auch mittelfristig über den

kundenseitig tolerierten Mehrkosten. Bei einer späteren Großserienproduktion

muss mit Mehrkosten von über € 6.000.- gerechnet werden [3]. Derzeit liegen die

Mehrkosten der uns bekannten, verfügbaren E-PKW bei rund dem Doppelten von

vergleichbaren, konventionellen PKW.


Seite VI

Was erwartet die Mitglieder des ÖVK und ÖAMTC, wenn sie einen

batterieelektrischen PKW kaufen

1. Die Anschaffungskosten liegen auch mittelfristig über den kundenseitig

tolerierten Mehrkosten. Derzeit muss mit dem doppelten Preis, verglichen mit

einem konventionellen PKW gerechnet werden.

2. Die Energiekosten für den Betrieb eines E-PKW sind bei den aktuellen

Steuern und Abgaben auf Elektrizität bzw. Dieselkraftstoff geringer als jene

eines Diesel-PKW.

3. Die Reichweite der untersuchten, derzeit regulär im Handel erhältlichen E-

PKW ist verglichen mit herkömmlichen Fahrzeugen stark begrenzt und von

der Umgebungstemperatur abhängig. Eine Änderung dieses Umstandes ist

auch längerfristig nicht zu erwarten.

4. Laden und Komfort

Wesentlich für den Betrieb bzw. die Aufladung des E-PKW ist eine Strom-

Steckdose im Nahebereich des Fahrzeugparkplatzes. Der Batterieladeprozess

macht dabei eine zusätzliche technische Manipulation (An- und Abstecken)

erforderlich.

5. Klimawirksamkeit und Energiebedarf

Wird ein E-PKW in einem Land betrieben, welches im Bereich der

Energiebereitstellung einen hohen regenerativen Anteil aufweist (wie z.B.

Österreich) können mit einem E-PKW sowohl der Energiebedarf als auch die

Treibhausgasemissionen dieses Landes reduziert werden.

Betrachtet man die gesamte Europäische Union, so ist kaum ein Vorteil zu

sehen. In Ländern mit einem geringen regenerativen Energieanteil, niedrigen

durchschnittlichen Temperaturen oder hohen Fahrleistungen bei mittleren

Geschwindigkeiten kann der Diesel-PKW sogar einen geringeren

Energiebedarf bzw. geringer Treibhausgasemissionen aufweisen.


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Detaillierte Datensätze

Die detaillierten Datensätze stehen aufgrund des Umfanges auf der Homepage

www.oevk.at zum Download bereit. Ein Direktdownload ist unter folgendem Link

möglich: http://www.xn--vk-eka.at/aktuelles/2012/bev_data.pdf.


Seite 1

1 Einleitung

Insbesondere Politik und Medien sehen in der Elektrifizierung des Individualverkehrs

ein wirksames Mittel zur deutlichen Absenkung der Treibhausgasemissionen und zur

Erhöhung der Energieeffizienz. Studien, wie jene des ÖVK („Zukünftige Mobilität –

Elektromobilität als Lösung“) [3] bestätigen, dass – ein hochregenerativer Strommix

vorausgesetzt – rein elektrisch betriebene Personenkraftwagen zur Senkung der

Treibhausgasemissionen beitragen können.

Offen bleibt die Frage, wie groß die Vorteile batterieelektrischer PKW bei

Energieeffizienz und Treibhausgasemissionen sind, wenn der Betrachtung reale

Betriebsbedingungen über ein ganzes Jahr zugrunde gelegt werden und die

Energiebereitstellung berücksichtigt wird.

Diese hier vorliegende Studie geht dieser Frage nach und baut dabei auf den

Erkenntnissen des Projektes „Vermessung des Mitsubishi i-MiEV hinsichtlich

Energieeinsatz und Reichweite“ [4] auf, welches im Auftrag des ÖAMTC durchgeführt

wurde.

Danksagung:

Die Verfasser dieser Studie, Herr Univ.-Prof. Dr. Bernhard Geringer und Herr

Dr. Werner Tober vom Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik der

Technischen Universität Wien, danken den Auftraggebern ÖVK (Österreichischer

Verein für Kraftfahrzeugtechnik) und ÖAMTC (Österreichischer Automobil-, Motorradund

Touring Club), welche durch ihre finanzielle Unterstützung diese Studie

ermöglicht haben.

Weiters gilt der Dank den unterstützenden Automobilclubs (in alphabetischer

Reihenfolge): ACI (Automobile Club d'Italia), ACL (Automobile Club du Grand-Duché

Luxembourg), ADAC (Allgemeiner Deutscher Automobilclub), AMZS (Avto-moto

zveza Slovenije), ANWB (Algemene Nederlandse Wielrijdersbond), RACC (Real

Automóvil Club de Cataluña) und TCS (Touring Club Schweiz).


Seite 2

2 Methodik

Um die Vorteile batterieelektrischer PKW hinsichtlich deren Energieeffizienz und

Treibhausgasemissionen zu analysieren, wurden neben dem bereits in [4]

vermessenen Fahrzeug drei weitere batterieelektrische PKW untersucht. Als

Referenzfahrzeug diente ein Diesel-PKW mit Verbrennungsmotor.

Der Vergleich erfolgte unter realitätsnahen Betriebsbedingungen. Dies betraf

insbesondere die Klimatisierung (Heizen/Kühlen) des Fahrzeuginnenraumes in

Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Die Energiebereitstellung von

Elektrizität bzw. Diesel-Kraftstoff wurde ebenfalls in die Betrachtungen

aufgenommen.

Um den realen Energiebedarf und die realen Treibhausgasemissionen zu

vergleichen wurden

ein PKW mit hochmodernem Verbrennungsmotor und vier

batterieelektrische Fahrzeuge untersucht.

die Temperaturverläufe von Österreich und der Europäischen Union über ein

Jahr berücksichtigt, sodass die Aggregate Heizung und Klimaanlage

während des Fahrbetriebs Berücksichtigung fanden. (Vermessung von +30 °C

bis -20 °C, in 10 °C Schritten)

die Einflüsse der Fahrsituationen Innerorts, Außerorts, Autobahn und Stoppand-Go

untersucht.

die Einflüsse der Fahrbahnneigungen +2 %, -2 % bzw. +/-2 % (50 % der

Strecke mit Steigung und 50 % mit Gefälle) untersucht.

die im Zuge der Energiebereitstellung (Kraftstoff bzw. Elektrizität) für

Österreich und für die Europäische Union anfallenden

Treibhausgasemissionen bzw. die zur Bereitstellung erforderliche Energie

berücksichtigt.

der jährliche reale Energiebedarf und die jährlichen realen

Treibhausgasemissionen berechnet und verglichen.


Seite 3

In Ergänzung wurden

die Reichweiten der PKW bei realen Betriebsbedingungen in Abhängigkeit

von den Umgebungstemperaturen bestimmt.

die Wirkungsgrade der Stromwandler und Traktionsbatterie ermittelt.

die jährlichen Energiekosten je Fahrzeugkategorie berechnet.

Basierend auf den Messergebnissen der einzelnen batterieelektrischen Fahrzeuge

wurde ein Durchschnittsfahrzeug aus den Mittelwerten der untersuchten

batterieelektrischen Fahrzeuge errechnet. Dieses Durchschnittsfahrzeug diente im

Weiteren als Grundlage für die Berechnung des realen jährlichen Energiebedarfs und

der realen jährlichen Treibhausgasemissionen.

Die im Zuge der Energiebereitstellung (Kraftstoff bzw. Elektrizität) in Österreich und

der Europäischen Union anfallenden Treibhausgasemissionen und die zur

Bereitstellung erforderliche Energie wurden anhand von Literaturangaben

berücksichtigt.

In Ergänzung erfolgte eine Literaturrecherche zur Entwicklung der Energiedichte der

Energieträger „Fossiler Kraftstoff“ und „Batterie“ in den letzten 100 Jahren.


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3 Messprogramm und Messtechnik

Die Ermittlung des im vorangegangenen Kapitel beschriebenen jährlichen

Energiebedarfs und der Treibhausgasemissionen von batterieelektrischen PKW und

einem PKW mit hochmodernem Verbrennungsmotor unter realen

Betriebsbedingungen erfolgte auf Basis des in Tabelle 5 wiedergegebenen

Messprogramms.

Zur Bestimmung des Energiebedarfs bzw. der Treibhausgasemissionen Innerorts,

Außerorts und auf der Autobahn wurde der Fahrzyklus „Eco-Test“ [5] absolviert. Der

Geschwindigkeitsverlauf dieses Zyklus kann Abbildung 1 entnommen werden. Wie

in Tabelle 6 zusammenfassend angeführt wurde, setzt sich dieser Zyklus aus dem

innerstädtischen und außerstädtischen Teil des Neuen Europäischen Fahrzyklus

(NEFZ), dem innerstädtischen und außerstädtischen Teil des Artemiszyklus (CADC)

und dem Autobahn-130-km/h-Zyklus (BAB130) zusammen. Für die Analysen wurden

die innerstädtischen bzw. außerstädtischen Zyklusabschnitte jeweils gemeinsam

betrachtet.

Für die Untersuchung des Energiebedarfs und der Treibhausgasemissionen in der

Stopp-and-Go-Phase wurde der „Stopp-and-Go-Zyklus“ heranzogen. Dieser Zyklus

wurde gemeinsam mit dem ÖAMTC im Zuge der Studie „Einfluss des

Verkehrsflusses auf Emission und Verbrauch“ [6] entwickelt. Bei diesem in

Abbildung 2 wiedergegebenen Zyklus wird auf einer Fahrtstrecke von 9 x 700 m auf

50 km/h beschleunigt, die Geschwindigkeit gehalten und im Weiteren wieder bis zum

Stillstand abgebremst. Die zurückgelegte Wegstrecke beträgt 6,3 km bei einer

Testdauer von 17:22 Min.

Der Einfluss der Fahrbahnneigung von +2 % bzw. -2 % auf den Energiebedarf und

die Treibhausgasemissionen wurde für die Phasen Innerorts, Außerorts und

Autobahn sowie Stopp-and-Go bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C ermittelt.

Der Wert für +/-2 % (50 % der Strecke mit +2 % Steigung und 50 % der Strecke mit

-2 % Gefälle) wurde rechnerisch bestimmt.


Seite 5

Der Einfluss der Umgebungstemperatur – insbesondere durch die Nutzung von

Heizung bzw. Klimaanlage – auf den Energiebedarf und die Treibhausgasemissionen

wurde für die Phasen Innerorts, Außerorts und Autobahn zwischen -20 °C und

+30 °C in 10 °C Schritten untersucht. Zudem wurde der Einfluss auf die Reichweite

des Kraftfahrzeuges bestimmt.

Während des Tests wurde die Fahrzeuginnenraumtemperatur mittels Heizung bzw.

Klimaanlage auf 22 °C geregelt (nicht bei Test-/Umgebungstemperatur 20 °C).

Zur Bestimmung der Kaltstartemissionen des PKW mit Verbrennungsmotor wurden

die Tests mit kaltem (Umgebungstemperatur) und mit betriebswarmem Motor

durchgeführt.

Die Fahrzeuge wurden auf dem Rollenprüfstand mit aktiviertem Tagfahrlicht (sofern

verfügbar) und eingeschaltetem Radio betrieben. Die Heizung bzw. Klimaanlage war,

wie bereits erörtert, abhängig von der Umgebungstemperatur eingeschaltet. Sofern

das Fahrzeug über einen Automatikmodus für die Temperatur- bzw. Gebläsestufe

verfügt hat, wurde dieser verwendet. Widrigenfalls wurde die Temperatur manuell

geregelt und die Gebläsestufe auf Mittel gestellt.

Der Ladevorgang der batterieelektrischen Fahrzeuge erfolgte jeweils nach einer

kompletten Entladung (Fahrzeug stellt sich selbsttätig ab) der Hochvoltbatterie. Die

Ladung wurde im klimatisierten Rollenprüfstand bei der festgelegten Testtemperatur

(-20 °C bis +30 °C) durchgeführt und dauerte so lange, bis die Hochvoltbatterie

vollständig geladen war.

Im Anschluss erfolgte eine Konditionierung über 8 Stunden im klimatisierten

Rollenprüfstand bei der festgelegten Testtemperatur. Dabei wurde das Ladegerät

vom Fahrzeug entfernt.


Seite 6

Fahrzyklus

Eco-Test

Eco-Test

Eco-Test

50km/h -

700m

50km/h -

700m

50km/h -

700m

Phase

Innerorts

Außerorts

Autobahn

Innerorts

0 %

Außerorts -2 %

20 °C

-20 °C Heizung

-10 °C Heizung

0 °C Heizung

10 °C Heizung

20 °C -

30 °C Klimaanlage

-20 °C Heizung

-10 °C Heizung

0 °C Heizung

10 °C Heizung

20 °C -

30 °C Klimaanlage

-20 °C Heizung

-10 °C Heizung

0 °C Heizung

10 °C Heizung

20 °C -

30 °C Klimaanlage

20 °C

Autobahn 20 °C

Innerorts

20 °C

Außerorts +2 %

20 °C

Autobahn 20 °C

Fahrbahnneigung

Umgebungstemperatur

Klimatisierung

Stopp-and-

Go

Stopp-and-

Go

Stopp-and-

Go

-

Dauer des

Tests

Bei VKM 1 -

PKW:

2 Zyklen

Bei E-PKW:

Bis sich das

Fahrzeug

selbsttätig

abstellt.

1 Zyklus

1 Zyklus

0 % 20 °C 1 Zyklus

-2 % 20 °C 1 Zyklus

+2 % 20 °C 1 Zyklus

Tabelle 5: Messprogramm je Kraftfahrzeug

1 VKM… Verbrennungskraftmaschine


Seite 7

NEFZ ECE

Innerorts

NEFZ EUDC

Außerorts

CADC Urban

Innerorts

CADC Extra

Urban

Außerorts

BAB130+*)

Autobahn

*) Auf-

/Abfahrt

Abbildung 1: Eco-Test Zyklus - Geschwindigkeitsverlauf

(Strecke 35,5 km, Dauer 50:33 Min.) [5], [eigene Darstellung]

Eco-Test

35,506 km

100%

ausge- Innerorts Außerorts Autobahn

wertete 8,850 km 15,886 km 10,770 km

Zyklen 24,93 % 44,74 % 30,33 %

Test- NEFZ CADC NEFZ CADC Extra

Auf-

BAB130

zyklen ECE Urban EUDC Urban

/Abfahrt

„Bausteine“ 3,920 km 4,930 km 6,920 km 8,966 km 9,270 km 1,500 km

Tabelle 6: Eco-Test Zyklus - Zusammensetzung [5], [eigene Darstellung]

50

Geschwindigkeit

[km/h]

40

30

20

10

0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Zeit [s]

Abbildung 2: Stopp-and-Go-Zyklus - Geschwindigkeitsverlauf

(Strecke 6,3 km, Dauer 17:22 Min.) [6], [eigene Darstellung]


Seite 8

Abbildung 3 zeigt ein Beispiel der gesetzten Strommessstellen zur Bestimmung der

Energieflüsse und Wirkungsgrade batterieelektrischer Fahrzeuge. Abhängig von der

technischen Umsetzung je Fahrzeughersteller wurden dieserart die Wirkungsgrade

der Komponenten

On-board Charger (Ladeverluste)

DC/DC Wandler (Hochvolt-Niedervoltnetz)

AC/DC-Wandler (Inverter)

Traktionsbatterie (Entladeverluste)

bestimmt.

Zudem wurden die Spannungen des Nieder- und Hochvoltsystems sowie jene des

Elektromotors gemessen.

Während des Ladevorganges wurden damit die Energieentnahme vom Stromnetz,

der durch den Ladevorgang verursachte Energiebedarf und die Energiezufuhr zur

Hochvoltbatterie bestimmt.

Im Fahrbetrieb konnten die Energieentnahme von der Hochvoltbatterie sowie der

Energiebedarf der betrachteten Verbraucher bestimmt werden.

Abbildung 3: Strommessstellen (Symbolbild)

N1 bis N6: Niedervoltverbraucher wie Kühlmittelpumpe E-

Technik, Kühlmittelpumpe Fahrgastraum, Fahrgastraum-

Gebläse, Sitzheizung, etc.


Seite 9

Zusätzlich wurden folgende Niedervolt-Verbraucher vermessen:

Fahrzeuginnenraumgebläse

o alle Stufen

Licht

o Tagfahrlicht, Standlicht, Abblendlicht, Fernlicht, Bremslicht

Heizung

o Heckscheibe, Außenspiegel, Sitz

Scheibenwischer

o vorne und hinten

Radio

Messtechnik

Die Messungen wurden auf einem 4-Rad-Scheitelrollenprüfstand (Hersteller Schenck

/ Kristl&Seibt) durchgeführt. Der klimatisierte Rollenprüfstand erlaubt eine Regelung

der Umgebungstemperatur zwischen -30 °C und +50 °C.

Die Berechnung des Kraftstoffverbrauchs erfolgt im Fall des Fahrzeuges mit

Verbrennungsmotor aus den gasförmigen Abgasbestandteilen CO, CO 2 und HC

nach Richtlinie 80/1268/EWG (in der geltenden Fassung).

Die hierbei verwendeten Abgasanalysatoren werden in Tabelle 7 angeführt.

Abgasanalysatoren CO CO 2 HC

Marke HORIBA HORIBA HORIBA

Typ AIA 310/320 AIA 310/320 FIA 325/326

Messbereich 0-50 ppm 0-2,5 Vol% 0-25 ppm

Eichgaskonzentration 44,7 ppm 1,92 Vol% 15,0 ppm

Tabelle 7: Abgasanalysatoren

Die Bestimmung der CH 4 - und N 2 O-Emissionen des mit Verbrennungsmotor

betriebenen PKW erfolgt mittels FTIR-Messung (Fourier Transform Infrared

Spectroscopy, MKS MultiGas Analyzer 2030D)


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Die für die Durchführung der Strom- und Spannungs-, bzw. Leistungsmessungen

angewendete Messtechnik wird wie folgt angegeben:

Leistungsvermesser: Dewetron DEWE-2602

Software: Dewetron DEWESOFT-7-PROF

Stromwandler: Dewetron PM-MCTS-700

Shunt: Dewetron PM-MCTS-BR5

Strommesszange: Dewetron PNA-CLAMP-150-DC


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4 Untersuchte Fahrzeuge

Im Rahmen dieser Studie konnten dank Unterstützung der Fahrzeughersteller

folgende Personenkraftwagen untersucht werden:

Volkswagen Polo BlueMotion VKM-PKW (Diesel)

Mitsubishi i-MiEV E-PKW

Mercedes Benz A-Klasse E-Cell E-PKW

Smart Fortwo Electric Drive E-PKW

Nissan Leaf E-PKW

Im Weiteren werden die technischen Daten der Fahrzeuge wiedergegeben.

4.1 Volkswagen Polo BlueMotion

Die technischen Daten können untenstehender Auflistung entnommen werden.

Marke

Volkswagen

Handelsbezeichnung Polo BlueMotion TDI (87g)

Baujahr 2011

Eigengewicht

1.150 kg

Radstand

2.470 mm

Antriebsart

Diesel

Hubraum 1.199 cm 3

Leistung

55 kW

Abgasgesetzgebung Euro 5

Getriebe

Manuelles Schaltgetriebe

Start/Stopp-Funktion Ja

Reifen

Sommerreifen, 185/60 R15

Tankinhalt

45 Liter

Foto: Heinz Henninger


Seite 12

4.2 Mitsubishi i-MiEV

Die technischen Daten können untenstehender Auflistung entnommen werden.

Marke

Mitsubishi

Handelsbezeichnung i-MiEV

Baujahr 2011

Eigengewicht

1.100 kg

Radstand

2.550 mm

Antriebsart

batterieelektrisch

Leistung

49 kW

Getriebe

Automatik

Foto: Heinz Henninger

Reifen

Sommerreifen, vorne: 145/65 R15, hinten: 175/65 R15

Batteriekapazität 16 kWh lt. Herstellerangabe

4.3 Mercedes Benz A-Klasse E-Cell

Die technischen Daten können untenstehender Auflistung entnommen werden.

Marke

Mercedes Benz

Handelsbezeichnung A-Klasse E-Cell

Baujahr 2011

Eigengewicht

1.635 kg

Radstand

2568 mm

Antriebsart

batterieelektrisch

Leistung

70 kW

Getriebe

Automatik

Reifen

Winterreifen, 195/60 R16

Batteriekapazität 36 kWh lt. Herstellerangabe

Foto: Heinz Henninger


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4.4 Smart Fortwo Electric Drive

Die technischen Daten können untenstehender Auflistung entnommen werden.

Marke

Smart

Handelsbezeichnung Fortwo Electric Drive

Baujahr 2011

Eigengewicht

1.010 kg

Radstand

1.867 mm

Antriebsart

batterieelektrisch

Leistung

35 kW

Getriebe

Automatik

Reifen

Winterreifen, vorne: 155/60 R15, hinten: 175/55 R15

Max. Bauartgeschw. 100 km/h

Batteriekapazität 17,6 kWh lt. Herstellerangabe

Foto: Heinz Henninger

4.5 Nissan Leaf

Die technischen Daten können untenstehender Auflistung entnommen werden.

Marke

Nissan

Handelsbezeichnung Leaf

Baujahr 2011

Eigengewicht

1.665 kg

Radstand

2.700 mm

Antriebsart

batterieelektrisch

Leistung

80 kW

Getriebe

Automatik

Reifen

Sommerreifen, 205/55 R16

Batteriekapazität 24 kWh lt. Herstellerangabe

Foto: Heinz Henninger


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5 Fahrzeugspezifische Ergebnisse

Im Folgenden werden die Ergebnisse der einzelnen Fahrzeuge zusammenfassend

vorgestellt und etwaige Besonderheiten erörtert. Die detaillierten Datensätze stehen

aufgrund des Umfanges auf der Homepage www.oevk.at zum Download bereit

(Direktdownload: http://www.xn--vk-eka.at/aktuelles/2012/bev_data.pdf).

5.1 Volkswagen Polo BlueMotion

Im Falle des mit Dieselkraftstoff betriebenen Referenzfahrzeuges wurden neben dem

Energiebedarf auch die Treibhausgasemissionen (Kohlendioxid CO 2 , Methan CH 4

und Lachgas N 2 O) im Fahrbetrieb als CO 2 -Äquivalent (CO 2 e) bestimmt.

In Tabelle 8 werden die Treibhausgaswirkungen von Methan und Lachgas in

Relation zu Kohlendioxid gesetzt. Die Werte beziehen sich dabei auf einen

Zeithorizont von 100 Jahren und wurden [7] entnommen.

Treibhausgas Summenformel CO 2 -Äquivalent

Kohlendioxid CO 2 1

Methan CH 4 25

Distickstoffoxid (Lachgas) N 2 O 298

Tabelle 8: Treibhausgaspotenziale als CO 2 -Äquivalent [7]

Der Energiebedarf in Abhängigkeit von der Fahrsituation bei ebener Fahrbahn und

20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung und ohne Klimaanlage) wird in

Abbildung 4 wiedergegeben. In den Ergebnissen berücksichtigt wurde bereits der

Kaltstartanteil.

Es ist festzuhalten, dass sich bei einer Konstantgeschwindigkeit von 70 km/h ein

Verbrauchsoptimum einstellt. Dieses wird auch durch den Energiebedarf in der

Außerorts-Fahrsituation bestätigt. In diesem Zyklusabschnitt liegt die

durchschnittliche Geschwindigkeit bei rund 65 km/h. Die


Seite 15

Durchschnittsgeschwindigkeiten der weiteren Zyklen sind wie folgt zu nennen: Stoppand-Go

23 km/h, Innerorts 18 km/h, Autobahn 102 km/h, Eco-Test 42 km/h.

Die Umrechnung des Energiebedarfs von kWh/100km auf l/100km erfolgt mittels

Division der genannten Werte durch 10 (=11,8 kWh/kg x 0,845 kg/l, d.h. Diesel-

Heizwert x Diesel-Dichte).

Für die CO 2 e-Emissionen zeigt sich ein zu Abbildung 4 analoges Bild. Von einer

Darstellung der Ergebnisse wird an dieser Stelle abgesehen und auf den elektrisch

zur Verfügung gestellten Datensatz verwiesen. Im Eco-Test können diese bei einer

Fahrbahnneigung von 0 % und einer Umgebungstemperatur von 20 °C mit 102 g/km

angegeben werden.

Energiebedarf in kWh/100km

60

50

40

30

20

10

Volkswagen Polo BlueMotion

0

Konstantfahrten

Abbildung 4: Energiebedarf des Volkswagen Polo BlueMotion in Abhängigkeit von der Fahrsituation

bei ebener Fahrbahn und 20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung und ohne Klimaanlage, inkl.

Kaltstartanteil) in kWh/100km

Die Analyse des Einflusses der Fahrbahnneigung auf den Energiebedarf,

wiedergegeben in Abbildung 5, zeigt auf, dass die Energieersparnis bei 2 %-igem


Seite 16

Fahrbahngefälle stets geringer ist als der Energienachteil bei 2 %-iger

Fahrbahnsteigung.

Für die folgenden Vergleichsberechnungen wird der Energiebedarf bei einer

Fahrbahnneigung +/-2 % herangezogen. Diese entspricht einer Fahrt mit 50 %

Steigungs- und 50 % Gefälleanteil.

Energiebedarf in kWh/100km

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Volkswagen Polo BlueMotion

0% Fahrbahnneigung +/-2% Fahrbahnneigung

+2% Fahrbahnneigung -2% Fahrbahnneigung

Konstantfahrten

Abbildung 5: Energiebedarf des Volkswagen Polo BlueMotion in Abhängigkeit von der Fahrsituation

und der Fahrbahnneigung bei 20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung und ohne Klimaanlage,

inkl. Kaltstartanteil) in kWh/100km

Der in Abbildung 6 wiedergegebene Energiebedarf in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur berücksichtigt den energetischen Mehraufwand für den

Betrieb des Fahrzeuges bei niedrigeren und höheren Temperaturen als 20 °C.

Hierbei fließen die Klimatisierung (Heizen und Kühlen) und die erhöhten

Reibungswiderstände bzw. ein etwaiges abweichendes Motorverhalten ein.

Erwartungsgemäß führt die Aktivierung der Klimaanlage bei +30 °C zu einem

höheren Energiebedarf als die Nutzung der Abwärme des Motors bei niedrigeren

Temperaturen.


Seite 17

50

45

Volkswagen Polo BlueMotion

Energiebedarf in kWh/100km

40

35

30

25

20

15

10

5

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 6: Energiebedarf des Volkswagen Polo BlueMotion in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % (inkl. Heizung bzw.

Klimaanlage und Kaltstartanteil) in kWh/100km

5.2 Mitsubishi i-MiEV

Wie bereits eingangs ausgeführt, wurde der Mitsubishi i-MiEV im Zuge des Projektes

„Vermessung des Mitsubishi i-MiEV hinsichtlich Energieeinsatz und Reichweite“ [4]

im Auftrag des ÖAMTC vermessen. Die dabei erhobenen Daten wurden für die hier

vorliegenden Untersuchungsaspekte herangezogen und entsprechend ausgewertet.

Abbildung 7 zeigt den Energiebedarf in Abhängigkeit von der Fahrsituation bei

ebener Fahrbahn und 20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung und ohne

Klimaanlage). Hierbei berücksichtigt wurde der Energiebedarf zum Fahren. Dieser

umfasst den Energiebedarf des Elektromotors inkl. Inverter (AC/DC-DC/AC-

Wandler), des Niedervoltsystems inkl. DC/DC-Wandler und bei Temperaturen über

und unter +20 °C der Klimatisierung (Heizung bzw. Klimanalage). Weiters wurde der

Lade- und Entladeverlust der Hochvoltbatterie berücksichtigt.


Seite 18

Die angeführten Werte beschreiben somit den ab Stromnetz realisierten

Energieverbrauch.

Anders als im Vergleich zum dieselbetriebenen PKW mit Verbrennungsmotor liegt

das energetische Optimum nicht bei einer mittleren Geschwindigkeit von 70 km/h,

sondern ist direkt proportional mit der Geschwindigkeit.

An dieser Stelle ist festzuhalten, dass für dieses Fahrzeug keine Stopp-and-Gosowie

Fahrbahnneigungsdaten vorliegen.

Verglichen mit den Werten aus Abbildung 4 ist anzuführen, dass die

Verbrauchswerte des i-MiEV ohne Klimatisierung rund 50 % unter jenen des Polos

liegen.

Energiebedarf in kWh/100km

35

30

25

20

15

10

5

Mitsubishi i-MiEV

0

Konstantfahrten

Abbildung 7: Energiebedarf des Mitsubishi i-MiEV in Abhängigkeit von der Fahrsituation bei ebener

Fahrbahn und 20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung und ohne Klimaanlage) in kWh/100km

In Abbildung 8 wird der Energiebedarf in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von 0 % (inkl.

Heizung bzw. Klimaanlage) angegeben.


Seite 19

Der primär durch den Betrieb der Heizung bzw. Klimaanlage erhöhte

Energieverbrauch liegt trotz deutlicher Zunahme auch bei -20 °C unter dem des mit

Verbrennungsmotor betriebenen PKW.

35

30

Mitsubishi i-MiEV

Energiebedarf in kWh/100km

25

20

15

10

5

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 8: Energiebedarf des Mitsubishi i-MiEV in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur im

Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von 0 % (inkl. Heizung bzw. Klimaanlage) in kWh/100km

Wirkungsgrade

Die Wirkungsgrade der elektrischen Spannungswandler konnten wie folgt ermittelt

werden.

Der Wirkungsgrad des On-board-Chargers (Ladegerät) liegt, unabhängig von der

Umgebungstemperatur, bei 94 %.

Wie in Abbildung 9 dargestellt, ist der Wirkungsgrad der Hochvoltbatterie mit

88-95 % von der Umgebungstemperatur abhängig und weist ein Optimum bei +10 °C

bis 0 °C auf.

Die Wirkungsgrade des DC/DC-Wandlers bzw. des Inverters wurden in [4] lediglich

für +20 °C und +30 °C ermittelt und können mit 83 % bzw. 91 % angegeben werden.


Seite 20

100%

90%

Mitsubishi i-MiEV

80%

Wirkungsgrad in %

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 9: Wirkungsgrad der Hochvoltbatterie des Mitsubishi i-MiEV in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur in %

Abbildung 10 gibt die Energiebilanz der Hochvoltbatterie wieder. Es ist anzuführen,

dass die Ladeverluste inkl. Laderegelung unabhängig von der

Umgebungstemperatur rund 9 % betragen. Die Entladeverluste hingegen zeigten ein

von der Umgebungstemperatur abhängiges Verhalten mit einem Optimum bei 0 °C.

Absolut wurden vor Fahrbeginn im Mittel 14,8 kWh durch die Hochvoltbatterie zur

Verfügung gestellt. Das Maximum lag mit 15,3 kWh bei 0 °C, das Minimum mit 14,1

kWh bei -20 °C.

Die Ladedauer kann im Mittel mit 6 Std. 48 Min. angegeben werden.

Die, bezogen auf die Leistung, untergeordnete Rolle der Niedervoltverbraucher wird

auch durch in Abbildung 11 angegebenen durchschnittlichen Leistungsaufnahmen

verdeutlicht.

Neben dem Elektromotor (Leistungsbedarf im Eco-Test bei -20 °C und 0 %

Fahrbahnneigung: 5,7 kW) ist vor allem die Heizung mit 3,8 kW bei -20 °C im i-MiEV

als dominanter Verbraucher zu nennen.


Seite 21

100%

90%

80%

Energiebilanz in %

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

Mitsubishi i-MiEV

Entladeverluste

Ladeverluste inkl. Laderegelung (12V-Netz)

Kapazität vor Fahrbeginn

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 10: Energiebilanz der Hochvoltbatterie des Mitsubishi i-MiEV in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur in %

Leistungsaufnahme in W

300

250

200

150

100

50

0

282

Mitsubishi i-MiEV

200

134

90 108 127

39 48 54 62 70 76 65

38

13 28 28 34 51 17 20

Stufe 1

Stufe 2

Stufe 3

Stufe 4

Stufe 5

Stufe 6

Stufe 7

Stufe 8

Stufe 9 (MAX)

Tagfahrlicht

Standlicht

Abblendlicht

Fernlicht

Bremslicht

Heckscheibe

Außenspiegel

Fahrersitz

vorne - Stufe 1 (nass)

vorne - Stufe 2 (nass)

hinten

Radio

Innenraumgebläse Licht Heizung Scheibenw.

Abbildung 11: Energieaufnahme diverser 12V-Einzelverbraucher des Mitsubishi i-MiEV


Seite 22

Reichweite

Die im Eco-Test mit einer Batterieladung bei ebener Fahrbahn realisierbaren

maximalen Reichweiten werden in Abbildung 12 in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur wiedergegeben. Eine Energiereserve von 25 km wurde in der

Darstellung grafisch berücksichtigt.

Reichweite in km

200

180

160

140

120

100

80

60

40

101

108

Mitsubishi i-MiEV

Kühlen Heizen

Innenraumtemperatur 22 °C

88

73

↓... Energiereserve 25 km

66

57

20

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur in °C

Abbildung 12: Reichweite des Mitsubishi i-MiEV in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur im

Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von 0 % 2

5.3 Mercedes Benz A-Klasse E-Cell

Der Energiebedarf (inkl. Elektromotor, Inverter, Niedervoltsystems, DC/DC-Wandler

sowie Lade- und Entladeverlust der Hochvoltbatterie) des E-Cell ist in Abhängigkeit

von der Fahrsituation, bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % und einer

Umgebungstemperatur von 20 °C (ohne Heizung und ohne Klimaanlage) in

2 Etwaige geringfügige Abweichungen zu [4] resultieren aus der für dieses Projekt abgeänderten

Berechnungsmethode. In [4] wurde das Fahrzeug bis zur automatischen Abschaltung des Fahrzeuges

betrieben und der Kilometerstand protokolliert. In dieser Studie wurden die positiv absolvierten

Zyklusabschnitte (Innerorts, Außerorts und Autobahn) heranzogen und in Relation zur verfügbaren

Batteriekapazität gesetzt.


Seite 23

Abbildung 13 wiedergegeben. Die angeführten Werte beschreiben den ab

Stromnetz realisierten Energieverbrauch.

Der Energiebedarf des Elektromotors ist, wie bereits in Abbildung 7 gezeigt, im

Gegensatz zum Energiebedarf des Verbrennungsmotor (siehe Abbildung 4) direkt

proportional zur Geschwindigkeit.

Der um eine Fahrzeugkategorie größere PKW (verglichen mit dem i-MiEV – siehe

Kapitel 4) weist erwartungsgemäß auch einen entsprechend höheren Energiebedarf

auf.

Energiebedarf in kWh/100km

40

35

30

25

20

15

10

5

Mercedes Benz A-Klasse E-Cell

0

Konstantfahrten

Abbildung 13: Energiebedarf des Mercedes Benz A-Klasse E-Cell in Abhängigkeit von der

Fahrsituation bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % und 20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung

und ohne Klimaanlage) in kWh/100km

Der Energiebedarf in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur im Eco-Test bei

einer Fahrbahnneigung von +/-2 % (inkl. Heizung bzw. Klimaanlage) wird in

Abbildung 14 angegeben. Hierbei ist festzuhalten, dass bei -10 °C und -20 °C der

Energiebedarf des E-Cell über dem des Polo liegt (vergleiche hierzu Abbildung 6).

Der zu niedrigen Temperaturen hin ansteigende Heizbedarf und die steigenden


Seite 24

Lade- und Entladeverluste führen dazu, dass der Wirkungsgradvorteil des

elektrischen Antriebsstrangs bei diesen tiefen Temperaturen egalisiert wird.

60

Mercedes Benz A-Klasse E-Cell

Energiebedarf in kWh/100km

50

40

30

20

10

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 14: Energiebedarf des Mercedes Benz A-Klasse E-Cell in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % (inkl. Heizung bzw.

Klimaanlage) in kWh/100km

Wirkungsgrade

Die Wirkungsgrade der elektrischen Spannungswandler konnten wie folgt ermittelt

werden:

Der Wirkungsgrad des On-board Chargers (Ladegerät) liegt, unabhängig von der

Umgebungstemperatur, bei 89 %.

Der Wirkungsgrad der Hochvoltbatterie liegt zwischen 85 % und 93 % und weist im

Gegensatz zum i-MiEV das Maximum nicht bei +10 °C bis 0 °C auf sondern bei

Umgebungstemperaturen von +20 °C bis +30 °C. Siehe hierzu auch Abbildung 15.

Als Ursache hierfür ist ein abweichendes Thermomanagement der Batterie zu

anzunehmen.


Seite 25

Die Wirkungsgrade des DC/DC-Wandlers bzw. Inverters konnten aufgrund der

Bauweise (in einem gemeinsamen flüssigkeitsgekühlten Gehäuse) nicht ermittelt

werden.

100%

90%

Mercedes Benz A-Klasse E-Cell

80%

Wirkungsgrad in %

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 15: Wirkungsgrad der Hochvoltbatterie des Mercedes Benz A-Klasse E-Cell in Abhängigkeit

von der Umgebungstemperatur in %

Im Gegensatz zum i-MiEV sind die Ladeverluste (inkl. Laderegelung) nicht

unabhängig von der Umgebungstemperatur und liegen bei 16 bis 26 %. Die

Entladeverluste zeigten ein ebenfalls von der Umgebungstemperatur abhängiges

Verhalten mit einem Optimum bei +20 °C bzw. +30 °C. Insgesamt weist die

Hochvoltbatterie, wie Abbildung 16 entnommen werden kann, bei +20 °C die beste

Energiebilanz auf.

Absolut wurden vor Fahrbeginn im Mittel 33,2 kWh durch die Hochvoltbatterie zur

Verfügung gestellt. Das Maximum lag mit 34,7 kWh bei +20 °C, das Minimum mit

32,4 kWh bei +10 °C.

Die Ladedauer kann im Mittel mit 15 Std. 27 Min. angegeben werden.


Seite 26

100%

90%

80%

Energiebilanz in %

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

Mercedes Benz A-Klasse E-Cell

Entladeverluste

Ladeverluste inkl. Laderegelung (12V-Netz)

Kapazität vor Fahrbeginn

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 16: Energiebilanz der Hochvoltbatterie des Mercedes Benz A-Klasse E-Cell in Abhängigkeit

von der Umgebungstemperatur in %

Die Leistungsaufnahme einzelner Niedervoltverbraucher wird in Abbildung 17

zusammengefasst.

Leistungsaufnahme in W

400

350

300

250

200

150

100

50

0

Mercedes Benz

A-Klasse E-Cell

15

Stufe 1

33

Stufe 2

75

Stufe 3

139

Stufe 4

218

Stufe 5

380

Stufe 6

55

Standlicht

119 119

Abblendlicht

Fernlicht

58

Bremslicht

290

Heckscheibe&Außens…

116

Sitz

29 58 22

Innenraumgebläse Licht Heizung Scheibenwischer

vorne - Stufe 1 (nass)

vorne - Stufe 2 (nass)

hinten

15

Radio

Abbildung 17: Energieaufnahme diverser 12V-Einzelverbraucher des Mercedes Benz A-Klasse E-Cell


Seite 27

Reichweite

Die im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % mit einer Batterieladung

realisierbaren Reichweiten werden in Abbildung 18 in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur wiedergegeben.

Reichweite in km

200

180

160

140

120

100

80

60

147

Kühlen

175

Heizen

147

Mercedes Benz A-Klasse E-Cell

Innenraumtemperatur 22 °C

↓... Energiereserve 25 km

126

110

90

40

20

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur in °C

Abbildung 18: Reichweite des Mercedes Benz A-Klasse E-Cell in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 %

5.4 Smart Fortwo Electric Drive

Der sich für den Fortwo einstellende Energiebedarf (inkl. Elektromotor, Inverter,

Niedervoltsystem, DC/DC-Wandler sowie Lade- und Entladeverlust der

Hochvoltbatterie) ist bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % und einer

Umgebungstemperatur von 20 °C (ohne Heizung und ohne Klimaanlage) in

Abhängigkeit von der Fahrsituation Abbildung 19 zu entnehmen. Die angeführten

Werte beschreiben den ab Stromnetz realisierten Energieverbrauch.

Die realisierten Verbrauchswerte liegen deutlich unter den Verbrauchswerten des

eine Fahrzeugklasse größeren E-Cell jedoch geringfügig über jenen des i-MiEV. Dies

ist damit zu begründen, dass der i-MiEV gegenüber dem Fortwo günstigere


Seite 28

Fahrwiderstandswerte aufweist. Wie in Kapitel 4 ausgeführt, wurden sowohl der E-

Cell als auch der Fortwo mit Winterreifen getestet. Dies führt zu höheren

Rollwiderständen.

Da in diesem Projekt jedoch aus den gesammelten Daten der Elektrofahrzeuge ein

Durchschnitts-Elektrofahrzeug gebildet wird, ist diese Vorgehensweise für den

Vergleich der Einzelfahrzeuge untereinander zwar nachteilig, für die Bestimmung

durchschnittlicher, realer Fahrsituationen jedoch förderlich.

Energiebedarf in kWh/100km

25

20

15

10

5

Smart Fortwo Electric Drive

0

Konstantfahrten

Abbildung 19: Energiebedarf des Smart Fortwo Electric Drive in Abhängigkeit von der Fahrsituation

bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % und 20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung und ohne

Klimaanlage) in kWh/100km

Der bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % im Eco-Test benötigte Energiebedarf in

Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur (inkl. Heizung bzw. Klimaanlage) wird

in Abbildung 20 angegeben. Es ist festzustellen, dass bei -20 °C knapp doppelt so

viel Energie pro 100 km Fahrtstrecke benötigt wird als bei +20 °C.


Seite 29

40

35

Smart Fortwo Electric Drive

Energiebedarf in kWh/100km

30

25

20

15

10

5

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 20: Energiebedarf des Smart Fortwo Electric Drive in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % (inkl. Heizung bzw.

Klimaanlage) in kWh/100km

Wirkungsgrade

Die Wirkungsgrade der elektrischen Spannungswandler konnten wie folgt ermittelt

werden:

Der Wirkungsgrad des On-board Chargers (Ladegerät) liegt, unabhängig von der

Umgebungstemperatur, bei 90 %. Das Maximum des Hochvoltbatterie-

Wirkungsgrads tritt, wie im Fall des E-Cell, bei Umgebungstemperaturen von +20 °C

bis +30 °C auf und liegt bei 86 bis 94 %. Siehe hierzu auch Abbildung 21. Die

Wirkungsgrade des DC/DC-Wandlers bzw. Inverters konnten aufgrund der Bauweise

nicht ermittelt werden.


Seite 30

100%

90%

Smart Fortwo Electric Drive

80%

Wirkungsgrad in %

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 21: Wirkungsgrad der Hochvoltbatterie des Smart Fortwo Electric Drive in Abhängigkeit von

der Umgebungstemperatur in %

Die Ladeverluste (inkl. Laderegelung) zeigen eine Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur und liegen bei 15 bis 25 %. Die Entladeverluste zeigten ein

ebenfalls von der Umgebungstemperatur abhängiges Verhalten mit einem Optimum

bei 0 °C bzw. +10 °C. Insgesamt weist die Hochvoltbatterie bei +10 °C und +20 °C

die beste Energiebilanz auf. Wie Abbildung 22 jedoch entnommen werden kann,

liegt der Anteil an nutzbarer Kapazität vor Fahrbeginn zwischen +30 °C und 0 °C

etwa auf gleichem Niveau.

Absolut wurden vor Fahrbeginn im Mittel 17,2 kWh durch die Hochvoltbatterie zur

Verfügung gestellt. Das Maximum lag mit 17,8 kWh bei +20 °C und +30 °C, das

Minimum mit 16,5 kWh bei -20 °C.

Die Ladedauer kann im Mittel mit 8 Std. 15 Min. angegeben werden.


Seite 31

100%

90%

80%

Energiebilanz in %

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

Smart Fortwo Electric Drive

Entladeverluste

Ladeverluste inkl. Laderegelung (12V-Netz)

Kapazität vor Fahrbeginn

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 22: Energiebilanz der Hochvoltbatterie des Smart Fortwo Electric Drive in Abhängigkeit von

der Umgebungstemperatur in %

Die Leistungsaufnahmen der vermessenen Niedervoltverbraucher werden in

Abbildung 23 zusammengefasst.

Leistungsaufnahme in W

300

250

200

150

100

50

0

Smart Fortwo Electric Drive

50

Stufe 1

90

Stufe 2

137

Stufe 3

203

Stufe 4

35

Standlicht

155

Abblendlicht

273

Fernlicht

74

Bremslicht

198

Heckscheibe

54

74

vorne - Stufe 1

(nass)

vorne - Stufe 2

(nass)

Innenraumgebläse Licht Heizung Scheibenwischer

36

hinten

16

Radio

Abbildung 23: Energieaufnahme diverser 12V-Einzelverbraucher des Smart Fortwo Electric Drive


Seite 32

Reichweite

Die mit einer Batterieladung bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % im Eco-Test

realisierbaren Reichweiten werden in Abbildung 24 in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur wiedergegeben.

Reichweite in km

200

180

160

140

120

100

80

60

Smart Fortwo Electric Drive

Kühlen Heizen

Innenraumtemperatur 22 °C

125

↓... Energiereserve 25 km

106

97

89

77 70

40

20

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur in °C

Abbildung 24: Reichweite des Smart Fortwo Electric Drive in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 %

5.5 Nissan Leaf

Der Leaf, als PKW in einer zum E-Cell vergleichbaren Fahrzeugkategorie, benötigt

insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten weniger Energie. Abbildung 25 zeigt

hierzu in Abhängigkeit von der Fahrsituation den Energiebedarf (inkl. Elektromotor,

Inverter, Niedervoltsystem, DC/DC-Wandler sowie Lade- und Entladeverlust der

Hochvoltbatterie) bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % und einer

Umgebungstemperatur von 20 °C (ohne Heizung und ohne Klimaanlage). Die

angeführten Werte beschreiben den ab Stromnetz realisierten Energieverbrauch.

Zu begründen ist das einerseits mit, verglichen zum E-Cell, geringeren

Fahrwiderstandswerten des Leaf bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Dies resultiert


Seite 33

wieder daraus, dass der E-Cell mit Winterreifen und der Leaf mit Sommerreifen

getestet wurde. Hier gilt dieselbe Argumentation wie beim Vergleich Fortwo und

i-MiEV. Andererseits sind insbesondere die Ladeverluste der Hochvoltbatterie

geringer.

Energiebedarf in kWh/100km

35

30

25

20

15

10

5

Smart Fortwo Electric Drive

0

Konstantfahrten

Abbildung 25: Energiebedarf des Nissan Leaf in Abhängigkeit von der Fahrsituation bei einer

Fahrbahnneigung von +/-2 % und 20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung und ohne

Klimaanlage) in kWh/100km

In Abbildung 26 wird der bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % im Eco-Test

benötigte Energiebedarf in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur (inkl.

Heizung bzw. Klimaanlage) wiedergegeben. Es ist festzustellen, dass auch bei

-20 °C der Energiebedarf unter jenem des Polo bleibt (vergleiche hierzu Abbildung

6).


Seite 34

45

40

Nissan Leaf

Energiebedarf in kWh/100km

35

30

25

20

15

10

5

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 26: Energiebedarf des Nissan Leaf in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur im Eco-

Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % (inkl. Heizung bzw. Klimaanlage) in kWh/100km

Wirkungsgrade

Die Wirkungsgrade der elektrischen Spannungswandler konnten wie folgt ermittelt

werden:

Der Wirkungsgrad des On-board-Chargers (Ladegerät) liegt, unabhängig von der

Umgebungstemperatur, bei 89 %.

Die Hochvoltbatterie weist ihren maximalen Wirkungsgrad bei +30 °C

Umgebungstemperatur auf. Die Bandbreite liegt bei 90 bis 96 %. Siehe hierzu auch

Abbildung 27.

Die Wirkungsgrade des DC/DC-Wandlers konnten aufgrund der Bauweise nicht

ermittelt werden. Jener des Inverters liegt, unabhängig von der

Umgebungstemperatur, bei 96 %.


Seite 35

100%

90%

Nissan Leaf

80%

Wirkungsgrad in %

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 27: Wirkungsgrad der Hochvoltbatterie des Nissan Leaf in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur in %

Die Ladeverluste (inkl. Laderegelung) zeigen ein von der Umgebungstemperatur

unabhängiges Verhalten und liegen bei 15 %. Die Entladeverluste hingegen sind von

der Umgebungstemperatur abhängig und liegen zwischen 3 % und 9 %. Insgesamt

weist die Hochvoltbatterie bei +30 °C die beste Energiebilanz auf. Wie Abbildung 28

entnommen werden kann, liegt der Anteil an nutzbarer Kapazität vor Fahrbeginn

zwischen +30 °C und +10 °C etwa auf gleichem Niveau.

Absolut wurden vor Fahrbeginn im Mittel 18,8 kWh durch die Hochvoltbatterie zur

Verfügung gestellt. Das Maximum lag mit 19,6 kWh bei +30 °C, das Minimum mit

16,9 kWh bei -20 °C.

Die Ladedauer kann im Mittel mit 6 Std. 47 Min. angegeben werden.


Seite 36

100%

90%

80%

Energiebilanz in %

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

Nissan Leaf

Entladeverluste

Ladeverluste inkl. Laderegelung (12V-Netz)

Kapazität vor Fahrbeginn

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 28: Energiebilanz der Hochvoltbatterie des Nissan Leaf in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur in %

Die Leistungsaufnahmen der vermessenen Niedervoltverbraucher werden in

Abbildung 29 zusammengefasst. Durch die Aktivierung des Standlichtes wird die

Beleuchtung im Armaturenbrett abgedunkelt. Dies führt zu einem Rückgang des

Niedervolt-Leistungsbedarfs, sodass mit aktivem Standlicht 19 W weniger Leistung

benötigt wird.


Seite 37

Leistungsaufnahme in W

250

200

150

100

50

0

Nissan Leaf

193

175

178

143

132

112

42 62 82 48

15 20

Stufe 1

Stufe 2

Stufe 3

Stufe 4

Stufe 5

Stufe 6

Stufe 7

Standlicht

Abblendlicht

70 88 20

Innenraumgebläse Licht Heizung Scheibenwischer

Fernlicht

Bremslicht

Heckscheibe

vorne - Stufe 1 (nass)

vorne - Stufe 2 (nass)

vorne - Stufe 3 (nass)

hinten - Stufe 1

35

hinten - Stufe 2

2

Radio

Abbildung 29: Energieaufnahme diverser 12V-Einzelverbraucher des Nissan Leaf

Reichweite

Die mit einer Batterieladung bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % im Eco-Test

realisierbaren Reichweiten werden in Abbildung 30 in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur wiedergegeben.

Die geringe Reichweite des Leaf resultiert daraus, dass das Fahrzeug als PKW der

Kompaktklasse lediglich eine Batterie in der Größenordnung der Subkompaktklasse

(i-MiEV, Smart) aufweist. Der E-Cell, ebenfalls ein Vertreter der Kompaktklasse, führt

rund ¾ mehr nutzbare Energie mit sich.


Seite 38

Reichweite in km

200

180

160

140

120

100

80

60

95

101

Nissan Leaf

Kühlen Heizen

Innenraumtemperatur 22 °C

90

78

↓... Energiereserve 25 km

66

56

40

20

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur in °C

Abbildung 30: Reichweite des Nissan Leaf in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur im Eco-

Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 %

5.6 Durchschnittliches E-Fahrzeug

Wie den obigen Ausführungen der einzelnen Fahrzeuge zu entnehmen ist, führen die

Analysen zu sehr vergleichbaren Ergebnissen.

Um im Weiteren das Referenzfahrzeug (VW Polo) mit einem durchschnittlichen

Elektrofahrzeug zu vergleichen, werden die Ergebnisse der vier Elektrofahrzeuge

anhand arithmetischer Mittelwertbildung zu einem kombiniert.

Dieses Fahrzeug entspricht somit einem durchschnittlichen, derzeit am Markt

verfügbaren Elektrofahrzeug. Neben der umgebungstemperaturabhängigen

Klimatisierung des Innenraumes wurde auch der im Jahr variierenden Bereifung

(Sommer- und Winterreifen) Rechnung getragen.

Als aktive Niedervoltverbraucher wurden lediglich das Radio und – sofern vorhanden

– das Tagfahrlicht berücksichtigt. Wie aus den obigen Ausführungen jedoch

hervorgeht, stellen diese keine essentiellen Verbraucher dar. Zudem ist anzumerken,


Seite 39

dass auch das Fahrzeug mit Verbrennungsmotor bei aktiven Niedervoltverbrauchern

einen erhöhten Energiebedarf aufweist. Der mögliche Fehler bei diesem direkten

Vergleich ist somit als gering einzustufen.

Auf Basis der vorliegenden Daten können jedoch beliebige Niedervoltverbraucher-

Szenarien berechnet werden.

Die Hochvoltbatterie des Durchschnitts-Elektrofahrzeug kann somit

folgendermaßen beschrieben werden:

kWh %

Energieentnahme vom Stromnetz 27,9 kWh 100,0 %

Ladeverluste inkl. Laderegelung (12V-Netz) 4,9 kWh 17,5 %

Entladeverluste 2,0 kWh 7,2 %

Nutzbare Kapazität der Hochvoltbatterie 21,0 kWh 75,3 %

Der Energiebedarf des Durchschnitts-Elektrofahrzeug bei 20 °C

Umgebungstemperatur (ohne Heizung bzw. Klimaanlage) und einer

Fahrbahnneigung von +/-2 % kann für die unterschiedlichen betrachteten

Fahrsituationen, wie in Abbildung 31 wiedergegeben, beschrieben werden. Im Eco-

Test benötigt das Fahrzeug bei 20 °C Umgebungstemperatur rund 22 kWh/100 km.

Der Einfluss der Umgebungstemperatur (durch Heizen bzw. Kühlen) auf den

Energiebedarf des Durchschnitts-Elektrofahrzeuges wird in Abbildung 32

dargestellt.


Seite 40

Energiebedarf in kWh/100km

35

30

25

20

15

10

5

Durchschnittliches E-Fahrzeug

(20 °C)

0

Konstantfahrten

Abbildung 31: Energiebedarf des durchschnittlichen E-Fahrzeuges in Abhängigkeit von der

Fahrsituation bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % und 20 °C Umgebungstemperatur (ohne Heizung

und ohne Klimaanlage) in kWh/100km

Energiebedarf in kWh/100km

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Durchschnittliches E-Fahrzeug

(Eco-Test)

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur

Abbildung 32: Energiebedarf des durchschnittlichen E-Fahrzeuges in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 % (inkl. Heizung bzw.

Klimaanlage) in kWh/100km


Seite 41

Die mit dem Durchschnitts-Elektrofahrzeug erzielbaren Reichweiten werden –

abhängig von der Umgebungstemperatur – in Abbildung 33 zusammengefasst. Das

hier rechnerisch bestimmte Durchschnitts-Elektrofahrzeug erzielt bei +20 °C (ohne

Heizung und ohne Klimaanlage) eine Reichweite von 130 km. Bei -20 °C können

noch 70 km zurückgelegt werden.

Reichweite in km

200

180

160

140

120

100

80

60

Durchschnittliches E-Fahrzeug

Kühlen Heizen

Innenraumtemperatur 22 °C

130

112

↓... Energiereserve 25 km

110

94

82

70

40

20

0

+30°C +20°C +10°C 0°C -10°C -20°C

Umgebungstemperatur in °C

Abbildung 33: Reichweite des durchschnittlichen E-Fahrzeuges in Abhängigkeit von der

Umgebungstemperatur im Eco-Test bei einer Fahrbahnneigung von +/-2 %


Seite 42

5.7 Exkurs: Entwicklung der Energiedichte der Energieträger

„Fossiler Kraftstoff“ und „Batterie“

Wie Abbildung 34 zu entnehmen ist, belief sich die Energiedichte von fossilem

Dieselkraftstoff vor rund 150 Jahren auf das etwa 470-Fache der damaligen

Bleibatterien (PbA).

Die Energiedichten aktueller Batterien, wie Nickel-Metall-Hydrid (NiMH) oder Lithium-

Ionen (Li-Ion), liegen um das etwa 8-Fache über den ursprünglichen Bleibatterien.

Doch selbst die nächste zu erwartende Entwicklungsstufe der Lithium-Ionen-Batterie

(Li-Ion Gen2), deren Energiedichte um das 12-Fache über der Bleibatterie liegt, wird

um das 39-Fache unter der Energiedichte von fossilem Dieselkraftstoff liegen. [8] Die

Batteriekonzepte Lithium-Schwefel und Lithium-Luft sind als langfristige

Technologien für den Zeitraum nach 2025 zu nennen [9].

Dies zeigt deutlich auf, dass nur ein exponentieller Entwicklungssprung die

Reichweitenproblematik batterieelektrischer Fahrzeuge lösen kann.

12.000 1.200

11.800

1.000

Energiedichte in Wh/kg

800

600

400

240-300

350-400

700-850

200

0

25

1859

PbA

60-120

1980

NiMH

90-190

1991

Li-Ion

20xx

Li-Ion

Gen2

20xx

Li-S

20xx

Li-Luft

1865

Diesel

Abbildung 34: Entwicklung der Energiedichte verschiedener Energieträger [8], [9] [eigene Darstellung]


Seite 43

6 Vergleich der Fahrzeugkonzepte und realen

Betriebsbedingungen

Im Folgenden werden der jährliche Energiebedarf, die Treibhausgasemissionen und

die Energiekosten des durchschnittlichen batterieelektrischen PKW und des PKW mit

hochmodernem Verbrennungsmotor verglichen.

Der Vergleich wird dabei sowohl für Österreich als auch für die Europäische Union

unter realen Betriebsbedingungen durchgeführt. Darunter wird verstanden, dass

abhängig von der monatlichen Durchschnittstemperatur der Betrieb der

Heizung bzw. Klimaanlage berücksichtigt wird.

der Einfluss der unterschiedlichen Fahrsituationen

o Stopp-and-Go,

o Innerorts,

o Außerorts,

o Autobahn Berücksichtigung finden.

der Leistungsbedarf bei durchschnittlicher Fahrbahnneigung von +/-2 % (50 %

der Strecke mit Steigung und 50 % mit Gefälle) herangezogen wird.

Kaltstartverhalten beim PKW mit Verbrennungsmotor in die Berechnung mit

einfließt.

die im Zuge der Energiebereitstellung (Diesel bzw. Elektrizität) anfallenden

Treibhausgasemissionen und die zur Bereitstellung erforderliche Energie

berücksichtigt werden.

Die für die Produktion (Bau der Anlagen, Herstellung des Fahrzeuges, Recycling,…)

der batterieelektrischen Fahrzeuge benötigte Energie bzw. die anfallenden

Treibhausgasemissionen finden aufgrund der langfristig schwierig abzuschätzenden

Entwicklungen im Bereich der Hochvoltbatterieherstellung keine Berücksichtigung.

Gemäß [1] ist der Energieaufwand zur Herstellung der Hochvoltbatterie eines

Mittelklassefahrzeuges mit rund 11 kWh/100km anzusetzen. [2] gibt den (rein

fossilen) Energieaufwand zur Herstellung der Hochvoltbatterie mit rund

8,5 kWh/100km an. Eine exemplarische Berücksichtigung des Energieaufwandes zur

Hochvoltbatterieherstellung erfolgt in Kapitel 6.2, Abbildung 39.


Seite 44

6.1 Rahmenbedingungen

Für die Beschreibung unterschiedlichen Nutzerverhaltens wurden zwei

FahrerInnentypen definiert.

StadtfahrerIn:

Die monatliche Fahrleistung wurde mit 625 km festgelegt, sodass sich eine jährliche

Fahrleistung von 7.500 km einstellt. Dieses auf den Stadtverkehr abzielende

Fahrprofil setzt sich gemäß Annahme aus folgenden Fahrsituationen zusammen:

Stopp-and-Go 25 %

Innerorts 40 %

Außerorts 30 %

Autobahn 5 %

ÜberlandfahrerIn:

Die jährliche Fahrleistung wurde bei diesem Nutzermodell mit 15.000 km bestimmt

und ebenfalls über die einzelnen Monate gleich verteilt. Die Zusammensetzung der

Fahrprofile lautet wie folgt:

Stopp-and-Go 5 %

Innerorts 30 %

Außerorts 40 %

Autobahn 25 %

Zur Bestimmung des Heiz- bzw. Kühlbedarfs des Innenraumes wurden für Österreich

und die Europäische Union durchschnittliche Umgebungstemperaturen bestimmt. Die

[10] entnommenen Klimadaten basieren auf Monatsmitteln des Vergleichszeitraumes

1971-2000.

Für Österreich wurden die Monatsmittelwerte der Städte

Innsbruck,

Klagenfurt und

Wien

herangezogen.


Seite 45

Die durchschnittlichen monatlichen Temperaturen in Europa wurden aus drei

nördlichen und drei südlichen Städten ermittelt, welche wie folgt lauten:

Hamburg

London

Stockholm

Athen

Madrid

Rom

Die daraus bestimmten österreichischen bzw. europäischen Monatsmittelwerte der

Umgebungstemperatur können Tabelle 9 entnommen werden.

Monatsmittel Österreich Europa

Jänner -1 °C 5 °C

Februar 1 °C 5 °C

März 6 °C 7 °C

April 9 °C 10 °C

Mai 15 °C 15 °C

Juni 17 °C 19 °C

Juli 19 °C 21 °C

August 19 °C 21 °C

September 15 °C 18 °C

Oktober 10 °C 13 °C

November 4 °C 9 °C

Dezember 0 °C 6 °C

Tabelle 9: Durchschnittliche Umgebungstemperaturen in Österreich und der Europäischen Union

Der benötigte Energieaufwand für die Bereitstellung des Dieselkraftstoffes bzw. der

Elektrizität wurde [11] entnommen. Der dem fossilen Dieselkraftstoff beigemischte

Biodiesel wurde für Österreich aus [12] übernommen und in der Berechnung

berücksichtigt. Der Biodieselkraftstoffanteil in der Europäischen Union wurde im

Mittel mit 7 Vol.% angenommen. Daraus folgen untenstehende Energieaufwände je

kWh Energie. Aufgrund der in Österreich und der Europäischen Union


Seite 46

unterschiedlichen Vorketten (z.B. zur Erzeugung von Elektrizität) weicht der

Energiebedarf in Österreich von dem in der Europäischen Union ab.

Österreich

o 1,6 kWh/kWh Elektrizität

o 1,2 kWh/kWh Diesel

Europäische Union

o 2,8 kWh/kWh Elektrizität

o 1,1 kWh/kWh Diesel

Die Bestimmung der Treibhausgasemissionen zur Bereitstellung von Elektrizität

erfolgte ebenfalls mittels [11]. Die bei der Bereitstellung des österreichischen

Dieselkraftstoffes (inkl. Berücksichtigung des Biodieselanteils) anfallenden

Treibhausgasemissionen beruhen auf [13], jene der Europäischen Union auf [14].

Die Emissionsfaktoren lauten wie folgt:

Österreich

o 195,6 gCO 2 e/kWh Elektrizität

o 56 gCO 2 e/kWh Diesel

Europäische Union

o 479,7 gCO 2 e/kWh Elektrizität

o 60,5 gCO 2 e/kWh Diesel

Zur Berechnung der jährlichen Energiekosten wurden die Energiepreise inkl. Steuern

und Abgaben für Elektrizität [15] und für Dieselkraftstoff [16] entnommen. Der Anteil

an Steuern und Abgaben für Dieselkraftstoff wurde [17] entnommen und liegt in

Österreich bei 47% des Endpreises (inkl. Steuern und Abgaben). Für die

Europäische Union wurde ein Mittelwert von 46% gewählt. Die Energiepreise exkl.

Steuern und Abgaben wurden für Elektrizität [15] entnommen.

Energiepreise in Österreich inkl. / exkl. Steuern und Abgaben

o 0,195 / 0,141 €/kWh Elektrizität

o 0,145 / 0,076 €/kWh Diesel

Energiepreise in der Europäischen Union inkl. / exkl. Steuern und Abgaben

o 0,170 / 0,123 €/kWh Elektrizität

o 0,149 / 0,081 €/kWh Diesel


Seite 47

6.2 Vergleich des jährlichen Energiebedarfs

Der Vergleich des jährlichen Energiebedarfs berücksichtigt die im vorigen Kapitel

angeführten Rahmenbedingungen. Durch Interpolation der vorliegenden Daten

(10 °C Schritte) auf die monatlichen österreichischen bzw. europäischen

durchschnittlichen Umgebungstemperaturen wurde der Energiebedarf entsprechend

angepasst.

Abbildung 35 gibt den jährlichen Energiebedarf eines/einer StadtfahrerIn in

Österreich wieder. Es ist festzustellen, dass sowohl der Energiebedarf für die

Energiebereitstellung als auch jener für den Betrieb des Fahrzeuges im Fall des

E-PKW niedriger liegt.

Insgesamt benötigt der Diesel-PKW im Stadtverkehr jährlich um 50 % mehr Energie

als der E-PKW. Der deutliche Mehraufwand resultiert primär aus dem um

75 % höheren Energiebedarf für den Betrieb des Fahrzeuges. Wie in Kapitel 5

ausgeführt, ist bei batterieelektrischen Fahrzeugen der Energiebedarf direkt

proportional zur gefahrenen Geschwindigkeit. Im Fall des mit Verbrennungsmotor

betriebenen PKW liegt das Wirkungsgradoptimum bei deutlich höheren

Geschwindigkeiten, als sie in diesem Szenario (Stadtverkehr) erreicht werden.

Der Nachteil der energieintensiven Heizung batterieelektrischer Fahrzeuge wirkt sich

bei den in Österreich durchschnittlich vorliegenden Umgebungstemperaturen nicht

derart stark aus, dass es zu einer Kompensation des Antriebsstrang-

Wirkungsgradvorteiles kommen würde.

Der jährliche Energiebedarf eines/einer StadtfahrerIn in der Europäischen Union wird

in Abbildung 36 wiedergegeben. Das tendenziell höher liegende mittlere

Umgebungstemperaturniveau führt zu einem geringfügig niedrigeren Energiebedarf

für den Betrieb des Fahrzeuges.

Wesentlich ist jedoch der, im Vergleich zu Österreich, deutlich höhere energetische

Aufwand zur Energiebereitstellung von Elektrizität aufgrund des sich

unterscheidenden Energiemix (siehe Kapitel 6.1). Dieser führt dazu, dass der

jährliche Energiebedarf des E-PKW nur 5 % unter jenem des Diesel-PKW liegt.


Seite 48

An dieser Stelle ist anzumerken, dass der derzeit noch energieintensiveren

Produktion von E-PKW (zufolge der Hochvoltbatterie) in dieser Kalkulation nicht

Rechnung getragen wurde.

8.000

7.000

Betrieb des Fahrzeuges (inkl. Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

Energiebedarf in kWh/Jahr

6.000

5.000

4.000

3.000

2.000

1.000

1.836

2.846

3.214

3.831

0

E-PKW

Diesel-PKW

Abbildung 35: Jährlicher Energiebedarf eines/einer StadtfahrerIn in Österreich (7.500 km/Jahr)

8.000

7.000

Betrieb des Fahrzeuges (inkl. Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

Energiebedarf in kWh/Jahr

6.000

5.000

4.000

3.000

2.000

1.709

4.814

3.207

3.627

1.000

0

E-PKW

Diesel-PKW

Abbildung 36: Jährlicher Energiebedarf eines/einer StadtfahrerIn in der EU (7.500 km/Jahr)


Seite 49

Der jährliche Energiebedarf eines/einer ÜberlandfahrerIn liegt etwa doppelt so

hoch als jener der StadtfahrerIn. Dies folgt primär aus der doppelten Fahrleistung.

Der Energiebedarf für den Betrieb eines E-PKW in Österreich steigt lediglich von

24,5 kWh/100km (StadtfahrerIn) auf 25,5 kWh/100km (ÜberladfahrerIn). Für Europa

gelten aufgrund der niedrigeren mittleren Umgebungstemperaturen 22,8 kWh/100km

und 24,2 kWh/100km.

Für den Fall eines in Österreich betriebenen Diesel-PKW führt die Erhöhung der

durchschnittlichen Geschwindigkeit durch den höheren Außerortsanteil zu einer

Verbesserung des Fahrzeugwirkungsgrades und demnach zu einer Reduktion des

Energiebedarfs von 42,9 kWh/100km (StadtfahrerIn) auf 42,1 kWh/100km

(ÜberlandfahrerIn). Selbiges gilt für Europa. Hier ergibt sich ein Reduktion von

42,8 kWh/100km auf 42,0 kWh/100km.

Wie Abbildung 37 zu entnehmen ist, führt dies für einen/eine ÜberlandfahrerIn mit

Diesel-PKW in Österreich zu einem um 42 % höheren Energiebedarf gegenüber

einem E-PKW.

16.000

14.000

Betrieb des Fahrzeuges (inkl. Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

Energiebedarf in kWh/Jahr

12.000

10.000

8.000

6.000

4.000

2.000

3.820

5.921

6.322

7.536

0

E-PKW

Diesel-PKW

Abbildung 37: Jährlicher Energiebedarf eines/einer ÜberlandfahrerIn in Österreich (15.000 km/Jahr)


Seite 50

Für den/die ÜberlandfahrerIn in Europa, dargestellt in Abbildung 38, stellt sich ein

gänzlich anderes Bild dar. Der Energiebedarf für den Betrieb des Fahrzeuges liegt

zwar wie bereits beim/bei der StadtfahrerIn temperaturbedingt unter den

österreichischen Werten, der Energiebedarf der Energiebereitstellung führt jedoch

dazu, dass der E-PKW einen um 3 % höheren jährlichen Energiebedarf aufweist als

der Diesel-PKW.

Wie im Fall des/der StadtfahrerIn ist die derzeit noch energieintensivere Produktion

des E-PKW (zufolge der Hochvoltbatterie) in dieser Kalkulation nicht berücksichtigt.

16.000

14.000

Betrieb des Fahrzeuges (inkl. Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

Energiebedarf in kWh/Jahr

12.000

10.000

8.000

6.000

4.000

3.627

10.212

6.302

7.127

2.000

0

E-PKW

Diesel-PKW

Abbildung 38: Jährlicher Energiebedarf eines/einer ÜberlandfahrerIn in der EU (15.000 km/Jahr)

Zur exemplarischen Darstellung der Relevanz der Hochvoltbatterieherstellung für den

Gesamtenergiebedarf wurde der gegenüber Abbildung 38 zusätzliche

Energieaufwand in Abbildung 39 berücksichtigt.

10 % des jährlichen Energiebedarfs resultieren hierbei aus der Herstellung der

Hochvoltbatterie. 3

3

Nicht berücksichtigt wurde der Energiebedarf zur Herstellung des Fahrzeuges (Karosserie,

Fahrwerk, Innenausstattung etc.), da dieser mit dem konventionellen Diesel-PKW vergleichbar ist.


Seite 51

Energiebedarf in kWh/Jahr

16.000

14.000

12.000

10.000

8.000

6.000

4.000

2.000

0

1.605

3.627

10.212

E-PKW

10%

66%

24%

Betrieb des Fahrzeuges (inkl.

Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

Hochvoltbatterie-Herstellung

Abbildung 39: Jährlicher Energiebedarf eines/einer ÜberlandfahrerIn in der EU (15.000 km/Jahr) inkl.

Herstellung der Hochvoltbatterie [1], [2] und [eigene Berechnungen]

6.3 Vergleich der jährlichen Treibhausgasemissionen

Der Vergleich der berechneten Treibhausgasemissionen (als CO 2 -Äquivalent –

CO 2 e) führt tendenziell zu vergleichbaren Aussagen.

Aufgrund der Verwendung von Elektrizität als Energieträger produziert der E-PKW im

Betrieb keine Treibhausgasemissionen. Die höherwertige Energieform – Elektrizität –

verursacht jedoch im Zuge ihrer Bereitstellung deutlich höhere

Treibhausgasemissionen als Dieselkraftstoff (Vergleiche hierzu in Kapitel 6.1).

Wie Abbildung 40 entnommen werden kann, sind die Treibhausgasemissionen der

Energiebereitstellung in Österreich für einen E-PKW eines/einer StadtfahrerIn

doppelt so hoch wie jene des Diesel-PKW. Insgesamt sind die

Treibhausgasemissionen des Diesel-PKW jährlich jedoch um 167 % höher.


Seite 52

Treibhausgasemissionen in kg CO 2 e/Jahr

1.200

1.000

800

600

400

200

0

Betrieb des Fahrzeuges (inkl. Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

777

359

180

E-PKW

Diesel-PKW

Abbildung 40: Jährlich verursachte Treibhausgasemissionen eines/einer StadtfahrerIn in Österreich

(7.500 km/Jahr)

Die jährlich durch einen/eine StadtfahrerIn in Europa verursachten

Treibhausgasemissionen werden in Abbildung 41 wiedergegeben. Die deutlich

höheren Treibhausgasemissionen, verursacht durch die Bereitstellung von Elektrizität

in Europa, führen dazu, dass der E-PKW um lediglich 17 % geringere

Treibhausgasemissionen aufweist.

Wie bereits in Kapitel 6.2 ausgeführt, ist die derzeit noch energieintensivere und

damit auch treibhausgasintensivere Produktion des E-PKW (zufolge der

Hochvoltbatterie) in dieser Kalkulation nicht berücksichtigt.


Seite 53

Treibhausgasemissionen in kg CO 2 e/Jahr

1.200

1.000

800

600

400

200

0

Betrieb des Fahrzeuges (inkl. Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

794

820

194

E-PKW

Diesel-PKW

Abbildung 41: Jährlich verursachte Treibhausgasemissionen eines/einer StadtfahrerIn in der EU

(7.500 km/Jahr)

Für die ÜberlandfahrerInnen in Österreich – Abbildung 42 – und Europa

– Abbildung 43 – ergibt sich ein zu den StadtfahrerInnen vergleichbares Bild.

Das gegenüber dem/der StadtfahrerIn etwa doppelt so hohe Emissionsniveau

resultiert primär aus der doppelten Fahrleistung der ÜberlandfahrerInnen.

Im Unterschied zur Energiebetrachtung bleibt im Fall der Treibhausgasemissionen

der Vorteil des E-PKW gegenüber dem Diesel-PKW auch für den/die

ÜberlandfahrerIn in Europa mit 12 % erhalten (treibhausgasintensivere Produktion

des E-PKW nicht berücksichtigt).


Seite 54

Treibhausgasemissionen in kg CO 2 e/Jahr

2.500

2.000

1.500

1.000

500

0

Betrieb des Fahrzeuges (inkl. Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

1.528

747

354

E-PKW

Diesel-PKW

Abbildung 42: Jährlich verursachte Treibhausgasemissionen eines/einer ÜberlandfahrerIn in

Österreich (15.000 km/Jahr)

Treibhausgasemissionen in kg CO 2 e/Jahr

2.500

2.000

1.500

1.000

500

0

Betrieb des Fahrzeuges (inkl. Lade-/Entladeverluste)

Energiebereitstellung

1.561

1.739

381

E-PKW

Diesel-PKW

Abbildung 43: Jährlich verursachte Treibhausgasemissionen eines/einer ÜberlandfahrerIn in der EU

(15.000 km/Jahr)


Seite 55

6.4 Vergleich der jährlichen Energiekosten

Die Energiekosten für den jährlichen Betrieb des Fahrzeuges werden in Abbildung

44 zusammengefasst. Diese liegen inkl. Steuern und Abgaben, unabhängig davon,

ob das Fahrzeug in Österreich oder Europa betrieben wird, und gleich, ob es sich um

StadtfahrerInnen oder ÜberlandfahrerInnen handelt, für E-PKW immer günstiger.

Der Vergleich der Energiekosten exkl. Steuern und Abgaben zeigt jedoch auf, dass

der städtisch betriebene E-PKW sowohl in Österreich als auch in der Europäischen

Union zu höheren Kosten führt. Die höheren spezifischen Energiekosten von

Elektrizität (siehe Kapitel 6.1) können durch die höhere Energieeffizienz des E-PKW

(bei einer von Steuern und Abgaben bereinigten Betrachtung) nicht kompensiert

werden.

1.200

1.000

Steuern und Abgaben

StadtfahrerIn

Energiekosten exkl. Steuern und Abgaben

ÜberlandfahrerIn

Energiekosten in €/Jahr

800

600

400

200

99

222

79

259 246 210

219

260

205

539

436

168

483 446

430

512

0

E-

PKW

Diesel-

PKW

E-

PKW

Diesel-

PKW

E-

PKW

Diesel-

PKW

E-

PKW

Diesel-

PKW

Österreich Österreich EU EU Österreich Österreich EU EU

Abbildung 44: Vergleich der jährlichen Energiekosten für den Betrieb des Fahrzeuges

Die Aspekte der Anschaffungskosten und Betriebskosten wurden bereits in [3]

ausführlich diskutiert. Wie der in [18] durchgeführten Marktstudie entnommen werden

kann, ist die Bereitschaft, für ein umweltfreundliches Auto einen Mehrpreis in Kauf zu

nehmen, sehr gering. 31 % würden lediglich einen Mehrpreis von weniger als


Seite 56

€ 1.000.- akzeptieren. Weitere 44 % würden höheren Anschaffungskosten von unter

€ 2.000.- zustimmen. Nur 4 % der Befragten wären bereit einen Mehrpreis von über

€ 3.000.- zu bezahlen.

Die in [19] durchgeführte Abschätzung der Anschaffungskosten eines Fahrzeuges

der unteren Mittelklasse (Bezugsjahr 2015) zeigt auf, dass die beschriebenen,

kundenseitig tolerierten Mehrkosten nicht erreicht werden können.

In Anbetracht der dargestellten Diskrepanz zwischen Zahlungsbereitschaft und

erwarteten Anschaffungskosten sind ohne spezielle Anreizsysteme äußerst

schwache Absatzzahlen zu erwarten.

Die Kosten für eine private Ladestation wurden nicht berücksichtigt, da die Ladung

kurz- und mittelfristig über die private Haushaltssteckdose erfolgen wird. Die

Produktionskosten intelligenter Ladestationen für den privaten Gebrauch werden für

das Jahr 2020 mit € 700.- geschätzt [20].


Seite 57

7 Literaturverzeichnis

[1] Wagner, U., et al.: Ganzheitliche Bewertung alternativer Kraftstoffe und

innovativer Fahrzeugantriebe. [Buchverf.] D. Naunin. Hybrid-, Batterie- und

Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge. Renningen: Expert Verlag, 2007. ISBN-10: 3-

8169-2625-8.

[2] Althaus, H. et al.: Vergleichende Ökobilanz individueller Mobilität:

Elektromobilität versus konventionelle Mobilität mit Bio- und fossilen Treibstoffen.

Dübendorf: EMPA, 2010.

[3] Tober, W.: Zukünftige Mobilität - Elektromobilität als Lösung Wien: TU Wien,

Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2010.

Veröffentlicht durch den Österreichischen Verein für Kraftfahrzeugtechnik (ÖVK).

B10032.

[4] Tober, W.: Vermessung des Mitsubishi i-MiEV hinsichtlich Energieeinsatz und

Reichweite. Wien: TU-Wien, Institut für Fahrzeugantriebe & Automobiltechnik,

2011.

[5] Gauss, C.: ADAC-EcoTest - Das verbraucherorientierte

Umweltbewertungsverfahren, nicht nur für Elektrofahrzeuge. Landsberg a. Lech:

ADAC e.V., 2010.

[6] Urbanek, M. et al.: Einfluss des Verkehrsflusses auf Emission und Verbrauch.

Wien: TU-Wien, Institut für Fahrzeugantriebe & Automobiltechnik, 2006. B06031.

[7] IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change): Climate Change 2007 -

The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth

Assessment Report of the IPCC. New York: Cambridge University Press, 2008.

ISBN 978 0521 88009-1.

[8] PWC: Elektromobilität - Herausforderungen für Industrie und öffentliche Hand.

Frankfurt am Main: PricewaterhouseCoopers AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft,

2010.

[9] Schädlich, G.: Moderne Batterietechnologien – eine Option zur

Zwischenspeicherung regenerativer Energien und Stabilisierung der Netze.

Leipzig: Hoppecke, 2011. Expertentreffen am 28. Nov. 2011.

[10] Weltorganisation für Meteorologie: Weltweite Wetterinformation (WWIS).

[Online] Deutscher Wetterdienst, Offenbach. [Zitat vom: 2. April 2012.]

http://www.wwis.dwd.de.


Seite 58

[11] Öko-Institut: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS).

Freiburg : Öko-Institut, 2009. GEMIS-Datenbasis Version 4.5.

[12] Winter, R.: Biokraftstoffe im Verkehrssektor 2010 - Zusammenfassung der

Daten der Republik Österreich gemäß Art. 4, Abs. 1 der Richtlinie 2003/30/EG für

das Berichtsjahr 2009. Wien: Umweltbundesamt GmbH, 2009.

[13] Tober, W.: Entwicklung der Schadstoff- und CO 2 -Emissionen des

Straßenverkehrs in Österreich und Deutschland bis 2030 und Ableitung des

Handlungsbedarfs. Wien: Technische Universität Wien, 2012. Dissertation.

[14] Edwards, R. et al.: Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and

powertrains in the European context. Brüssel: EUCAR - CONCAWE - JRC/IES,

2008. Version 3.

[15] Statistisches Amt der Europäischen Gemeinschaften: Eurostat.

epp.eurostat.ec.europa.eu. [Online] [Zitat vom: 2. April 2012.] Auswahl: Jahr

2010, Länder der EU27, Elektrizität, Gruppe DC : 2 500 kWh < Verbrauch

< 5 000 kWh.

[16] Automobilclub von Deutschland: [Online] AvD Wirtschaftsdienst GmbH,

Frankfurt. [Zitat vom: 2. April 2012.] http://www.avd.de/startseite/servicenews/rund-um-den-kraftstoff/benzinpreise-in-europa/preise-fuer-dieselkraftstoff/.

[17] Energie Informationsdienst GmbH: Vergleich der Verbraucherpreise in der

EU. Bochum: Aral Aktiengesellschaft, 2012.

[18] Aral: Aral Studie - Trends beim Autokauf 2009. Bochum: Aral Aktiengesellschaft,

2009.

[19] Friederich, F.: Betriebswirtschaftlicher Vergleich zwischen einem

brennstoffzellenbetriebenen und einem batteriebetriebenen Elektroantrieb.

Hamburg: Diplomica Verlag GmbH, 2009. Diplomarbeit. ISBN: 978-3-8366-3794-

7.

[20] Geringer, B. et al.: Elektromobilität - Chance für die österreichische Wirtschaft.

Wien: Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend, 2011.


Bisher erschienene Veröffentlichungen des ÖVK:

33. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr. 749 (2012) 2012

Publikation:

E-MOBILITÄT OHNE VERBRENNUNGSMOTOR

Ein Auszug aus aktuellen Studien März 2012

Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

ERHÖHUNG DER SCHADSTOFFEMISSIONEN ALS FOLGE

VON STRASSENSPERREN

Am Beispiel einer Sperre der Wiener Ringstraße Jänner 2012

Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

SIND UMWELTZONEN SINNVOLL Jänner 2011

32. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr. 735 (2011) 2011

Publikation von Univ.-Prof.Dr. B.Geringer und Dipl.-Ing.W.K. Tober:

ZUKÜNFTIGE MOBILITÄT: Elektromobilität als Lösung Oktober 2010

Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

ISLÄNDISCHER VULKANAUSBRUCH FRÜHJAHR 2010

Einflüsse auf Luftbelastung und Gesundheit Juli 2010

31. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.716 (2010) 2010

Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

WER VERURSACHT DEN FEINSTAUB IN DER WIENER LUFT April 2010

Publikation von Univ.-Prof.Dr. B.Geringer und Dipl.-Ing.W.K. Tober:

STICKSTOFFDIOXID (NO 2 ) –

EIN WESENTLICHER SCHADSTOFF DER DEKADE 2010/2020 März 2010

Publikation Prof.Dr.-Ing.Karl Viktor Schaller:

NUTZFAHRZEUGE DER ZUKUNFT

Wege zum energieeffizientesten und sichersten Transportmittel Dezember 2009

Publikation von Univ.-Prof.Dr. B.Geringer und Dipl.-Ing.W.K. Tober:

ENERGIEPOLITIK EUROPAS - Im Fokus der Verkehrssektor November 2009

Publikation von Univ.-Prof.Dr. B.Geringer und Dipl.-Ing.W.K. Tober:

ÖKOLOGISCHE LEBENSWEGPOTENZIALE NEUER ALTERNATIVER

DIESELKRAFTSTOFFE IM ÖSTERR. STRASSENVERKEHR September 2009

Publikation von Dipl.-Ing. August Achleitner:

DIE BAUREIHE 911, DAS RÜCKGRAT DER MARKE PORSCHE

Ein einzigartiges Konzept auf dem Weg in die Zukunft Juni 2009

Publikation von Univ.-Prof.Dr.-Ing.Günter Hohenberg:

KANN DER INTELLIGENTE FAHRER DEN HYBRID ERSETZEN

Hybridtechnik und Fahrereinfluss Februar 2009

30. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.697 (2009) 2009


Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

NEUE AUTOS HELFEN DER UMWELT August 2008

29. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.672 (2008) 2008

Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

ÖKOLOGISCHE BEWERTUNG ALTERNATIVER KRAFTSTOFFE

und Aktualisierung der Studie 2006

SIND ERDGASBETRIEBENE FAHRZEUGE UMWELTFREUNDLICHER

ALS BENZIN- BZW. DIESELBETRIEBENE FAHRZEUGE Oktober 2007

Publikation von

Dipl.-Ing. Jürgen Haberl, o.Univ.Prof.DI Dr.Dr.h.c. Johann Litzka:

EUROPÄISCHE PROJEKTE ZUR REDUZIERUNG DES

STRASSENVERKEHRSLÄRMS August 2007

Vortrag von Dipl.-Ing. Johann Schopp:

DIE NEUE 4-Zylinder MOTORENBAUREIHE

AUS DER KOOPERATION BMW/PSA Juni 2007

Vortrag von Prof. Dipl.-Ing. Dr. Gerhard Strasser:

DONAUSCHIFFAHRT

Wirtschaftliche Bedeutung – Schifftechnik Juni 2007

Vortrag von Brigadier Dipl.-Ing. Andreas Knoll:

HUBSCHRAUBER – Technik und Einsatz Mai 2007

28. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.639 (2007) 2007

Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

10 TIPPS FÜR UMWELTFREUNDLICHEN STRASSENVERKEHR Februar 2007

Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

AUTO UND UMWELT August 2006

Publikation von Dr.techn.Mag.Dipl.-Ing.Bruna Illini:

SIND ERDGASBETRIEBENE FAHRZEUGE UMWELTFREUND-

LICHER ALS BENZIN- BZW. DIESELBETRIEBENE FAHRZEUGE Juni 2006

27. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.622 (2006) 2006

Vortrag von Brigadier i.R. Prof. Dipl.-Ing. Günter Hohl:

MILITÄRISCHE GELÄNDEFAHRZEUGE März 2006

Publikation von Prof. Dr. Ernst Fiala:

HYBRIDAUSLEGUNG FÜR PERSONENKRAFTWAGEN Februar 2006

Vortrag von Martin Pfundner:

MOTORSPORT IN ÖSTERREICH

Von der Alpenfahrt zur Formel 1 Jänner 2006

Vortrag von Kommerzialrat Ing. Siegfried Wolf:

MAGNA UND SEINE STRATEGIEN FÜR

DIE GLOBALE AUTOMOBILINDUSTRIE Oktober 2005

Vortrag von Dipl.-Ing. Rudolf Koller:

MOTORENHAUS III DER MERCEDES CAR GROUP

DIE PRÜFFELDFABRIK: VON DER IDEE ZUR WIRKLICHKEIT Juni 2005


Vortrag von Captain Ulrich Hohl:

DIE TECHNIK DES NEUEN AIRBUS A380 Juni 2005

Vortrag von Prof.Dr.-Ing. Giovanni Cipolla:

DEVELOPMENT ASPECTS OF HIGH-PERFORMANCE ENGINES Mai 2005

26. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.595 (2005) 2005

Vortrag von Dipl.-Ing. August Achleitner:

DER NEUE PORSCHE 911 CARRERA April 2005

Vortrag von Dr. Roberto Imarisio und Dipl.-Ing. Erhard Voss:

NEW ENGINES OUT OF THE

FIAT-GM-POWERTRAIN JOINT VENTURE

NEUE MOTOREN AUS DEM

FIAT-GM-POWERTRAIN JOINT VENTURE März 2005

Vortrag von Dr. Leopold Mikulic:

HYBRID CONTRA DIESEL

PKW-Dieselmotoren im Wettstreit mit Hybridkonzepten März 2005

Vortrag von Dr. Georg Pachta-Reyhofen:

MOTOREN VON MAN –

Von einem genialen Grundprinzip zu einem Hightech-Produkt November 2004

Vortrag von Dr. Josef Affenzeller:

SOUND DESIGN BEI MODERNEN FAHRZEUGEN Juli 2004

Vortrag von Univ.-Prof.Dr. Hans Peter Lenz:

ZUKÜNFTIGE AUTOMOBILMOTOREN

im Spiegel der Entwicklung von 35 Jahren Mai 2004

25. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.566 (2004) 2004

Vortrag von Dr. Max Lang:

DIE CRASHTESTS DER AUTOMOBIL-CLUBS –

EINFLUSS UND ERGEBNIS April 2004

Vortrag von Dr.Burkhard Göschel:

WASSERSTOFF ALS FAHRZEUGANTRIEB DER ZUKUNFT Dezember 2003

Vortrag von Dipl.-Ing.Michael Hölscher:

CARRERA GT – DER NEUE HOCHLEISTUNGSSPORTWAGEN

AUS DEM HAUSE PORSCHE November 2003

Vortrag von Dr.Günter K. Fraidl:

DIE ZUKUNFT DES OTTOMOTORS September 2003

24. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.539 (2003) 2003

Vortrag von Dipl.-Ing.Hans-Werner Pölzl:

NEUE V-MOTOREN VON AUDI (Otto- und Dieselmotoren) April 2003

Vortrag von Dipl.-Ing.Manfred Schürmann:

DER NEUE HARLEY-DAVIDSON-VROD-MOTOR März 2003

Vortrag von Dr.Burkhard Göschel:

DIE PREMIUMMARKEN-STRATEGIE VON BMW Februar 2003


Vortrag von Senator Professor Dr. Walter Tauscher:

WIE LANGE REICHEN DIE RESERVEN VON ERDÖL UND ERDGAS Februar 2003

Vortrag von Prof.Dipl.-Ing.H.Gaus und Dipl.-Ing.G.Doll:

DIE TECHNIK DES NEUEN MAYBACH

Das Fahrzeug – Der Motor Jänner 2003

Vortrag von Prof.Dr.h.c.Dipl.-Ing.F.Piech:

DER WEG VON VW ZUR TECHNOLOGIEFÜHRERSCHAFT Oktober 2002

Vortrag von Dr.-Ing.V.Berkefeld, Dipl.-Ing.U.Dworzak:

SPORTLICHES FAHREN – AUCH IN DER ZUKUNFT Juli 2002

Vortrag von Prof.Dr.E.Fiala:

WIRTSCHAFTSWACHSTUM OHNE GRENZEN ! Mai 2002

23. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr. 490 (2002) 2002

Vortrag von KR Ing.S.Wolf:

MAGNA STEYR – EINE NEUE DIMENSION IN DER

AUTOMOBILINDUSTRIE Dezember 2001

Vortrag von Dr.-Ing.W.Steiger:

SUNFUEL – KRAFTSTOFF FÜR DIE ANTRIEBE DER ZUKUNFT Dezember 2001

22. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.455 (2001) 2001

Vortrag von Dipl.-Ing.R.Hofmann:

VOLLVARIABLE VENTILTRIEBE – DIREKTEINSPRITZUNG –

ZYLINDERABSCHALTUNG

DREI KONZEPTE FÜR EIN ZIEL Jänner 2001

Vortrag von Dr.U.D.Grebe:

ZUKUNFT DES OTTOMOTORS – BENZINDIREKTEINSPRITZUNG

ODER LASTSTEUERNDE VARIABLE VENTILTRIEBE Oktober 2000

21. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.420 (2000) 2000

Vortrag von Dr.H.Demel:

AUTOMOBILPRODUKTION IN DER DRITTEN WELT Februar 2000

Veranstaltung:

FORSCHUNG AM INSTITUT FÜR VERBRENNUNGSKRAFT-

MASCHINEN UND KRAFTFAHRZEUGBAU

DER TECHNISCHEN UNIVERSITÄT WIEN

Überblick von o.Prof.Dr.H.P.Lenz und Vorträge von

Dipl.-Ing.St.Prüller, Dipl.-Ing.Qi Shi, Dipl.-Ing.M.Gruber,

Dipl.-Ing.P.Stricker, Dipl.-Ing.H.Holzer, Dr.P.Hofmann Jänner 2000

Vortrag von Direktor Dipl.-Ing.H.Leinfellner:

MIT NEUEN METHODEN MEHR FORTSCHRITT IN DER

FAHRZEUGENTWICKLUNG – SIMULATION,

VISUALISIERUNG, DIGITAL MOCK-UP November 1999

Vortrag von Prof.Dr.-Ing.St.Zima:

GESCHEITERTE MOTORKONZEPTIONEN Juni 1999


Vortrag von M.Goiny:

PLATTFORMSTRATEGIE IM VOLKSWAGEN-KONZERN

WETTBEWERSFÄHIGKEIT VERBESSERN

KUNDENZUFRIEDENHEIT ERHÖHEN Mai 1999

20. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.376 (1999) 1999

19. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.348 (1998) 1998

Vortrag von Dipl.Wirtsch.Ing.S.Bujnoch,

Dr.-Ing.N.Metz, Dipl.-Ing.C.Huß:

DENKENDES AUTO – INTELLIGENTE STRASSE

SCIENCE FICTION ODER REALITÄT März 1998

Vortrag von Dr.H.P.Friedrich:

DIE MAGNETSCHWEBEBAHN

ENTWICKLUNG UND TECHNIK DES TRANSRAPID November 1997

Vortrag von Dr.A.Goubeau, Dipl.-Ing.R.Heuser, Dr.N.Metz,

Ing.B.Nierhauve, Dr.B.Sporckmann:

VERGLEICH VON ENERGIEVERBRAUCH UND ABGASEMISSIONEN

ZUKÜNFTIGER ANTRIEBE IM PKW FÜR DAS JAHR 2000 August 1997

18. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.306 (1997) 1997

Vortrag von Prof.Dr.-Ing.W.Peschka:

WASSERSTOFFANTRIEB FÜR KRAFTFAHRZEUGE - SOLLEN

HIER REALE CHANCEN FÜR DIE ZUKUNFT VERTAN WERDEN Jänner 1997

Vortrag von Dr.S.V.Tchernikov:

RUSSIAN MANNED FLIGHT SPACE PROGRAM

UP TO THE YEAR 2000 Oktober 1996

17. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.267 (1996) 1996

Vortrag von Dipl.-Ing.K.Krieger:

NEUE EINSPRITZSYSTEME FÜR DIESELMOTOREN April 1996

Vortrag von Prof.Dr.E.Fiala:

WAS KOMMT NACH DEM AUTO Oktober 1995

Vortrag von o.Univ.Prof.Dipl.-Ing.Dr.H.P.Lenz,

Dipl.-Ing.P.Kohoutek, o.Univ.Prof.Dipl.-Ing.Dr.R.Pischinger,

Dipl.-Ing.St.Hausberger:

BEEINFLUSSUNGSMÖGLICHKEITEN DES MOTORISIERTEN

STRASSENVERKEHRS AUF DIE CO 2 -EMISSIONEN August 1995

16. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.239 (1995) 1995

Vortrag von Dr.Ch.Krahe:

ENTWICKLUNGSTENDENZEN BEIM GROSSFLUGZEUGBAU März 1995

15. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.205 (1994) 1994

14. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.182 (1993) 1993


Vortrag von Prof.Dipl.-Ing.H.Stumpf:

HERAUSFORDERUNG AN DEN PKW-REIFEN DER ZUKUNFT Jänner 1993

Vortrag von Brigadier Dipl.-Ing.G.Hohl:

GELÄNDEFAHRZEUGKONZEPTE

Die Wechselwirkung zwischen Gelände und

Fahrzeug September 1992

13. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.167 (1992) 1992

Veranstaltung:

BIOKRAFTSTOFFE - LÖSUNG ODER IRRWEG

Einführungsvortrag von Dr.W.Tauscher und

Podiumsdiskussion November 1991

12. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.150 (1991) 1991

11. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.141 (1990) 1990

Vortrag von Dr.H.R.Weber:

DIE LUFTFAHRT IM 21.JAHRHUNDERT - ZUKÜNFTIGE

FLUGZEUGE Jänner 1990

Symposium: SCHÄDLICHKEIT DER AUTOMOBIL-

EMISSIONEN FÜR DIE MENSCHLICHE GESUNDHEIT November 1989

Vortrag von Generaldirektor Dipl.-Ing.O.Voisard:

DIE ÖSTERREICHISCHE KRAFTFAHRZEUGINDUSTRIE

JETZT UND IN ZUKUNFT November 1989

Vortrag von o.Prof.Dr.H.P.Lenz:

TRANSIT IN TIROL:

TECHNISCHE LÖSUNGSMÖGLICHKEITEN Mai 1989

10. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.122 (1989) 1989

Arbeitsgespräch: PRAXISERFAHRUNGEN MIT RAPS-

METHYL-ESTER ALS ERSATZ FÜR DIESELKRAFTSTOFF

FÜR TRAKTOREN November 1988

9. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.99 (1988) 1988

Seminar: GEMISCHBILDUNG BEI OTTOMOTOREN November 1988

8. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.86 (1987) 1987

7. INTERNATIONALES WIENER MOTORENSYMPOSIUM

VDI-Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr.74 (1986) 1986

Seminar: GEMISCHBILDUNG BEI OTTOMOTOREN November 1986


Der Österreichische Verein für Kraftfahrzeugtechnik (ÖVK)

ist ein technischer Verein, in dem Wissenschaft und Praxis des Kraftfahrwesens gepflegt

werden.

1985 gegründet, gehören ihm heute rund 750 ordentliche Mitglieder/natürliche Personen

an. Dazu kommen zahlreiche Firmen und Organisationen als ordentliche

Mitglieder/juristische Personen sowie eine Reihe herausragender Persönlichkeiten aus

Wissenschaft, Wirtschaft, Industrie und Politik als korrespondierende Mitglieder, die den

Verein ideell unterstützen.

Der ÖVK ist der größte Verein seiner Art in Österreich. Er vereinigt Ingenieure,

Fachleute und Interessenten des Kraftfahrwesens entsprechend den vielfältigen

Anwendungen des Automobils und entsprechend den Interessensrichtungen der ÖVK-

Mitglieder aus Industrie, Wirtschaft, Regierung, Behörden, Universitäten,

Ingenieurschulen, Verbänden und Vereinen.

Vorstand:

Univ.-Prof. Dr. H. P. Lenz, Technische Universität Wien (Vorsitzender)

Dr. W. Böhme, OMV AG Wien

Dr. I. Bruner, Wien

Dr. H. Demel, MAGNA International, Oberwaltersdorf

Univ.-Prof. Dr. H. Eichlseder, Technische Universität Graz

Univ.-Prof. Dr. B. Geringer, Technische Universität Wien

Brigadier Prof. Dipl.-Ing. G. Hohl, Wien

Prof. Dr.-Ing. h. c. Dipl.-Ing. H. List, AVL-List GmbH, Graz

Dipl.-Ing. DDr.techn.h.c. P. Mitterbauer, Miba AG, Laakirchen

Prof. Dr.-Ing. R. Schöneburg, VDI, Düsseldorf

Herausgegeben von:

Österreichischer Verein für Kraftfahrzeugtechnik (ÖVK)

A-1010 Wien, Elisabethstraße 26

Tel.: +43/1/5852741-0

FAX: +43/1/5852741-99

E-Mail: info@oevk.at

Homepage: www.oevk.at und www.auto-umwelt.at

© Österreichischer Verein für Kraftfahrzeugtechnik 2012

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