vertiefung:aufgabe1:nachhaltigkeitskriterien-der-e-bike-mobilitaet
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| vertiefung:aufgabe1:nachhaltigkeitskriterien-der-e-bike-mobilitaet [2018/06/04 21:15] – [Nachhaltigkeitskriterien der E-Bike-Mobilität] tom | vertiefung:aufgabe1:nachhaltigkeitskriterien-der-e-bike-mobilitaet [2018/06/04 21:45] (aktuell) – [Lithium-Ionen-Akku] tom | ||
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| + | ====== Nachhaltigkeitskriterien der E-Bike-Mobilität ====== | ||
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| + | Von S. Arndt, L. Bergner, P. Frielinghaus & J. Sommer | ||
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| + | ====== Einleitung ====== | ||
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| + | Die Suche „//nach saubereren und effizienteren Transportsystemen// | ||
| + | E-Bikes sind energieeffizienter und produzieren weniger Treibhausgas-Emissionen pro Personenkilometer als andere motorisierte Verkehrsträger, | ||
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| + | Die Nachfrage für nicht motorisierte Fahrräder sank 2017 im Vergleich zum Vorjahr um | ||
| + | 2,2 %. Dieser Rückgang spiegelt eine Wende in der Mobilitätsbranche wieder, da der Verkauf von E-Bikes im Jahr 2017 verglichen zu 2016 einen Zuwachs von rund 12% verzeichnet, | ||
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| + | Nach Mellino et al. (2017) hat die E-Bike-Mobilität großes Potenzial zur Bewältigung globaler Umweltauswirkungen beizutragen und die Abhängigkeit von fossilen Treibstoffen zu senken. Allerdings stellen die elektrisch betriebenen Fahrzeuge über ihren Lebenszyklus und ihre Stromversorgung neue Umweltrisiken dar (MELLINO et al. 2017). Welche Kriterien sollten beachtet werden, um das Potenzial der E-Bike-Mobilität bestmöglich auszuschöpfen? | ||
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| + | ====== Antriebsmöglichkeiten ====== | ||
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| + | Wie einleitend dargestellt, | ||
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| + | ===== Lithium-Ionen-Akku ===== | ||
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| + | Lithium-Ionen-Akkus bieten sich aus heutiger Sicht für E-Bikes besonders an, weil sie die höchste Energiedichte bieten. Das bedeutet, dass sie bei minimalem Gewicht die maximale Energiemenge speichern können und flexibel in Form und Größe sind. Dadurch kommen sie mittlerweile in allen E-Bikes zum Einsatz (ADFC o.J.). Im Vergleich zu anderen Akkutypen enthalten Lithium-Ionen-Akkus zudem deutlich weniger toxische Substanzen, die nach dem Gebrauch wieder in die Umwelt gelangen könnten (BOYDEN et al. 2016). | ||
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| + | __Exkurs: Lithium__ | ||
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| + | Lithium ist ein Leichtmetall und nebenbei das leichteste terrestrisch vorkommende Metall (SEILNACHT o.J.). Wegen seiner großen Reaktivität kommt es in der Natur nur in Form von Salz vor (AKKUREDAKTEUR 2015). Die größten Lithium-Vorkommen (gut 70%) befinden sich in Salzseen in Bolivien, Chile und Argentinien. Nach Schätzungen des U.S. Geological Surveys liegt die Menge der ökonomisch erschließbaren Lithiumreserven bei über 11 Mio Tonnen weltweit (SEILNACHT o.J.). | ||
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| + | ** Aufbau und Funktionsweise ** | ||
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| + | Ein Lithium-Ionen-Akku eines E-Bikes besteht aus meheren kleineren Zellen, die miteinander verbunden sind. Jede Zelle stellt einen eigenen kleinen Akku dar. Die Zelle besitzt am Pluspol eine Alluminiumschicht und am Minuspol eine Kupferschicht. Die Alluminiumschicht wird von einer Lithium-Metalloxidschicht überlagert und fungiert als Kathode. Die Kupferschicht in Verbidnung mit einer Lage aus reinem Graphit, stellt die Anode dar. Dabei gilt, je gleichmäßiger ihre chemische Zusammensetzung ist, desto höher ist die Lebensdauer und Leistung des Akkus. | ||
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| + | ** Umweltgefahren ** | ||
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| + | Lithium-Ionen-Akkus stellen über ihren Lebenszyklus einige Gefahren für die Umwelt dar, die im Folgenden benannt werden. | ||
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| + | __Rohstoffgewinnung__ | ||
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| + | Lithium-Ionen-Akkus setzen sich aus einer Vielzahl von Komponenten zusammen. Zu den meistverwendeten Rohstoffen für die Produktion der Akkus zählen Lithium, Kobalt, Graphit, Kupfer, Aluminium, Nickel und Stahl. Diese Rohstoffe werden in Ländern abgebaut, deren Strommix größtenteils aus klimaschädlicher Kohleenergie besteht (VANDEPAER et al. 2016). | ||
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| + | __Akkuherstellung__ | ||
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| + | Der größte Teil der Akkus und seiner Komponenten werden in Asien produziert (40,4%), darunter ist China der größte Produzent von Lithium-Ionen-Akkus und die dortige Industrie wächst stetig (VANDEPAER et al. 2016). Die energieintensive Produktion der Akkus ist deswegen problematisch, | ||
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| + | __Akku-Entsorgung__ | ||
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| + | Auch die Entsorgung von Lithium-Ionen-Akkus stellt ein Problem dar, weil der weltweit hohe Bedarf noch nicht ansatzweise durch Recycling aufgeholt wurde. In Australien z.B. werden bis heute noch keine Lithium-Ionen-Akkus recycelt und das obwohl in Australien die größten Mengen Lithium gefördert werden. Bislang landen dort 98,3% der Akkus auf der Mülldeponie (BOYDEN et al. 2016). | ||
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| + | __Lithium in Boden-Pflanzen-Systemen__ | ||
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| + | Der weltweit steigende Bedarf an Lithium für Akkus drückt sich auch in Boden-Pflanzen-Systemen aus. Aufgrund der Auffassung, dass Lithium ein nur gering toxisches Element ist, wurde bislang kaum erforscht, welche Auswirkungen dessen Akkumulation im Boden und in Pflanzen hat. Lithium ist in Boden-Pflanzen-Systemen mobil und konzentriert sich daher auch in Nahrungsmitteln. Besonders hoch ist die Lithium-Konzentration in Blattgemüse, | ||
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| + | __Akku-Recycling__ | ||
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| + | Lithium-Ionen-Akkus sind aus ökonomischer und ökologischer Sicht interessant für das Recycling, da sie wertvolle Rohstoffe wie Kupfer, Kobalt und Nickel enthalten. Der Wert einer Tonne Lithium-Ionen-Akkuschrott liegt bei etwa 11.800 AUD, umgerechnet also bei etwa 7.670€ (ebd., BDB 2018). | ||
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| + | Das Recycling der Akkus würde sich positiv auf die Umwelt auswirken, indem es den Stromkonsum und die Treibhausgasemissionen aus Rohstoffgewinnung und Produktion senkt und nebenbei 51,3% der natürlichen Ressourcen spart. Die positiven Auswirkungen auf die Emissionen resultieren aus dem sinkenden Bedarf, neue Materialien herstellen zu müssen. Die Recycling-Verfahren, | ||
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| + | Diese Prüfung geht aus dem 2016 erschienenen Artikel „The Environmental Impacts of Recycling Portable Lithium-Ion Batteries“ hervor. BOYDEN et al. (2016) haben Recyclingunternehmen befragt, wie effizient sie arbeiten (wiedergewonnene Rohstoffe) und welche Prozesse sie für das Recycling verwenden. Mithilfe externer Daten haben sie zudem ein LCA durchgeführt, | ||
| + | Dabei zeigte sich, dass es große Unterschiede bei der Effizienz, der erfolgreichen Rückgewinnung der Rohstoffe, gibt. Diese lassen sich größtenteils auf unterschiedliche Wirksamkeiten einzelner Prozesse zurückführen. Die Anwendung von Hitzeprozessen etwa ist nur zur Rückgewinnung weniger Rohstoffe geeignet. Darüberhinaus führt die in diesen Prozessen durchgeführte Verbrennung des Plastiks zu einem hohen Risikopotenzial für die menschliche Gesundheit. Die Entsorgung der Reststoffe aus weniger effizienten Recyclingprozessen kann ein zusätzliches Umweltrisiko darstellen. Rein mechanische Prozesse oder solche, die auf Chemikalien zur Trennung der Komponenten (einschließlich Plastik) zurückgreifen, | ||
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| + | Des Weiteren hat die Studie gezeigt, dass der Transport des Akkumülls in die Recyclingfabriken, | ||
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| + | ===== H-Bike ===== | ||
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| + | E-Bikes sind in Westeuropa als umweltfreundliche Alternative zu Brennstoff-betriebenen Fahrzeugen mittlerweile weitgehend am Markt etabliert. Als Alternative dazu wächst das Interesse an Wasserstoff-betriebene Fahrräder (im Folgenden H-Bike). Ein H-Bike nutzt eine Brennstoffzelle, | ||
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| + | Das H-Bike setzt sich außerdem aus einem Akku, einem Gleichspannungswandler, | ||
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| + | Das französische Unternehmen Pragma Industries hat als erstes Unternehmen weltweit die serienmäßige Produktion der H-Bikes begonnen. Das angebotene Fahrrad kostet 7.500€ und hat eine Reichweite von 100km. Potenzielle Käufer werden jedoch darüber informiert, dass zu dem H-Bike noch eine 75.000€ teure Tankstelle gehört, die die Elektrolyse des Wasserstoffs zu Brennstoff durchführt. Vorausgesetzt man besitzt die Tankstelle, kann man sein H-Bike in zwei Minuten volltanken und gewinnt viel Zeit im Vergleich zur Ladedauer des E-Bikes (ca. vier Stunden). Aufrgund des hohen Preises fokussiert sich der Anbieter (Pragma Industries) vorwiegend auf Kunden, die an Flottenangeboten (einschließlich Bike-Sharing-Programme) interessiert sind (DISTHINKTIVE COMMUNICATION 2018). | ||
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| + | Im Vergleich zu den Milliarden Lithium-Ionen-Akkus, | ||
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| + | ===== Umweltrisikenvergleich E- und H-Bikes ===== | ||
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| + | MELLINO et al. (2017) haben in einem Vergleich der Umweltgefahren von E- und H-Bikes über deren gesamte Lebenszyklen (LCA) gezeigt, dass die Produktion der H-Bikes in allen untersuchten Risikokategorien signifikant größere Umwelteinflüsse bewirkt. Das lässt sich nach Annahme der Autoren auf die „//hohe Komplexität und die speziellen Materialien in der Produktkette// | ||
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| + | In der Nutzungsphase verändern sich die Verhältnisse. Das H-Bike verursacht im Gebrauch kaum nennenswerte Auswirkungen. Das liegt an der hohen Systemeffizienz der PEMFC und der höheren Lebensdauer. Während ein H-Bike theoretisch 120.000km fahren kann, bevor die Leistung der Brennstoffzelle signifikant nachlässt, liefert der Lithium-Ionen-Akku im E-Bike durchschnittlich ausreichend Leistung für 24.000km (MELLINO et al. 2017). Allerdings sind die Umweltauswirkungen beider Alternativen in der Nutzungsphase relativ gering. | ||
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| + | Die Autoren weisen aber auch auf die Tatsache hin, dass das H-Bike noch nicht serienmäßig produziert wird und die Herstellung noch nicht so effizient ist, wie die des E-Bikes. MELLINO et al. (2017) haben auch überprüft, | ||
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| + | ====== Stromquellen ====== | ||
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| + | Die Nutzung von E-Bikes in Verbindung mit Ladestationen, | ||
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| + | Die Ladestationen des E-Bike-Mobilitätsnetzwerk „Sonne auf Rädern“ im BRSC beziehen ihren Strom aus dem Netz, der von den Partnern des Netzwerkes kostenlos zur Verfügung gestellt wird (siehe Kapitel E-Bike-Sharingsysteme). Es besteht keine Anforderung an die teilnehmenden Partner ihren Strom aus einer erneuerbaren Energiequelle zu beziehen, wie es in anderen Projekten (siehe Donk-EE Projekt, ebenfalls Kapitel E-Bike-Sharingsysteme) bereits praktiziert wird (SONNE AUF RÄDERN 2016). Für die Etablierung eines nachhaltiges E-Mobilitäts-Konzeptes im BRSC wäre es ein erster Schritt, Ökostrom als Energiequelle für die Partner des Projektes vorauszusetzen. | ||
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| + | Das Wiederaufladen der E-Bike-Akkus erfordert den Zugang zu einer zuverlässigen Energiequelle, | ||
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| + | Im Folgenden soll der Fokus der Rechercheergebnisse auf der E-Bike-Ladestationen mit PV als Energiequelle liegen. Insbesondere sollen die technischen Voraussetzungen und die Umsetzbarkeit im BSRC betrachtet werden. | ||
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| + | ===== Optimaler Aufbau und Ausstattung von PV-Ladestationen ===== | ||
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| + | Mit dem Aufbau einer PV-Ladestation sind einige standortbedingte Voraussetzungen verbunden. Zunächst sollten die Solarmodule nach Süden ausgerichtet sein und eine Neigung von 30-45° aufweisen. Zudem muss darauf geachtet werden, dass die Leistung der Solarmodule nicht durch den Schattenwurf umstehender Häuser oder Bäume beeinträchtigt wird (WULF o. J.). | ||
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| + | Um die Attraktivität des Standortes für Nutzer zu steigern könnten die PV-Ladestationen ebenfalls mit Features versehen werden. Beispiele hierfür wären: ein Zugang zu freiem W-LAN, Sitzmöglichkeiten, | ||
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| + | ===== Voraussetzungen und Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen ===== | ||
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| + | Im Weiteren sind als wichtige Voraussetzungen für eine PV-Anlage eine starke vorherrschende solare Strahlung sowie eine hohe Leistungsfähigkeit der installierten Solarzellen zu nennen. | ||
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| + | __Exkurs: Kilowatt Peak__ | ||
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| + | Die Leistungsfähigkeit von Solarzellen wird in der Einheit Kilowatt Peak (kWp) angegeben. Sie entspricht der maximalen möglichen elektrischen Leistung einer Solarzelle unter Standardtestbedingungen, | ||
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| + | Die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage ist abhängig von der vorherrschenden solaren Strahlung und der Leistungsfähigkeit der Solarzellen. Eine PV-Anlage muss jährlich eine Durchschnittsleistung von 800kWh je kWp erbringen können um wirtschaftlich zu sein. Es muss darauf geachtet werden, dass die Anlage nur so viel Solarstrom erzeugt, wie die Nachfrage erfordert, um den Verbrauch zu optimieren. Eine 1kWp-Anlage erzeugt bei einer durchschnittlichen Sonneneinstrahlung in Deutschland rund 1.000kWh Strom pro Jahr. Dafür benötigt man eine Solarmodul-Fläche von ca. 8-10m² (CLASSMARKETS o. J.a, LENGSFELD o. J., SOLARPOWER o. J.). Die einmaligen Anschaffungskosten betragen dabei etwa 1.400€ (inkl. Montage, Stand 2016). Durch eine wachsende Nachfrage und den technischen Fortschritt nehmen diese Kosten jedoch jährlich ab (Schmitz 2018). Neben der einmaligen Anschaffung fallen für den Nutzer ebenfalls Betriebskosten an, welche etwa bei 1% des Anschaffungwertes liegen ( CLASSMARKETS o. J.b, ANONDI o.J.). Bei einer 1kWp-Anlage betragen die Haltungskosten somit etwa 14€ im Jahr. | ||
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| + | ** PV-Leistung im BRSC ** | ||
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| + | Wir haben die grundsätzliche Verwendbarkeit von PV-Anlagen auch für unser Projektgebiet überprüft. Nach den bundesweiten Aufnahmen der monatlichen Stromertragsdaten von PV-Anlagen des Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. lag der Stromertrag pro PV-Anlage im Projektgebiet bei 831/878kWh pro kWp (siehe Tabelle 1). Somit liegt der Stromertragswert über der Mindestleistung von 800Wh pro kWp um wirtschaftlich zu sein (vgl. Kapitel „Voraussetzungen und Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen“). | ||
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| + | Tabelle 1: Durchschnittswerte der monatlichen Stromerträge von PV-Anlagen nach Region (SFV 2018) | ||
| + | ^ für PLZ-Bereiche | ||
| + | | ::: | Jan. 2017 | ||
| + | ^ 16000–16999 (Eberswalde, | ||
| + | ^ 17000–17999 (Templin) | ||
| + | ^ 24000–24999 (Flensburg) | ||
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| + | Die in der Tabelle berechneten Stromertragswerte ergeben sich aus dem Durchschnittswert aller gemeldeten Erträge der PV-Anlagen für die jeweilige Region je des entsprechenden Monats (SFV 2018). | ||
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| + | ** Modellrechnung zu PV-Stromkosten im BRSC ** | ||
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| + | Die Verwaltung des BRSC hat sich schon über die mögliche Kombination von PV-Anlagen mit E-Bike-Ladestationen Gedanken gemacht. Die Ergebnisse sind im Endbericht Netzwerk Elektromobilität Schorfheide Chorin 2014 festgehalten, | ||
| + | Bei dieser Berechnung wird die Leistung einer PV-Fläche von einem m2 berechnet. Diese liefert demnach im Mittel für das BR etwa 141kWh Strom pro Jahr. Das entspricht ca. 300 Vollladungen des 2014 im E-Netzwerk-Projekt „Sonne auf Rädern“ genutzten E-Bikes Hercules Tourer 8 Pro. Damit lassen sich theoretisch 28.000km im Tour-Modus zurücklegen. | ||
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| + | Die Stromkosten liegen aufgrund der niedrigen Preise für PV-Anlagen (siehe Kapitel Voraussetzungen und Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen) nur noch bei ca. 7ct pro 100km Fahrleistung, | ||
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| + | ===== Fallbeispiel einer Ladestation mit regenerativer Energie ===== | ||
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| + | Im Folgenden soll ein Studienprojekt des Masterstudiengangs „Energie- und Umweltmanagement“ der FH Flensburg vorgestellt werden. Ziel des Projektes war es ein zukunftsfähiges Mobilitätskonzept für Kurzstreckenpendler sowie für den Bereich des Ökotourismus für die Stadt Flensburg zu erstellen. Im Rahmen dieses Projektes konzipierten und realisierten die Studierenden einen Prototyp einer autarken, mobilen Ladestation mit regenerativer Energie. Dieser bestand aus einem Container mit zwei PV-Modulen (Peakleistung = 460W) und einer Kleinwindkraftanlage (Peakleistung = 300W) auf dem Dach. Die Energie wurde in einem Blei-Säure-Akku (Energiegehalt = 15kWh) gespeichert, | ||
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| + | **Ergebnisse und Schlussfolgerung** | ||
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| + | Die maximale Einspeiseleistung der PV-Anlage lag mit 441W im Bereich der Peakleistung und stelle 93% der Jahresenergie bereit. Die Windkraftanlage blieb im Gegensatz deutlich unter ihrer Peakleistung. Während des Feldversuches sind keine wesentlichen energetischen Engpässe aufgetreten. Die geringere Leistung der PV-Anlage im Winter wurde durch das korrelierende verringerte Nutzeraufkommen ausgeglichen. | ||
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| + | Aufgrund der Auswertung der Ergebnisse schlussfolgern die Studierenden, | ||
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| + | - Für ein E-Bike sollte eine jährliche PV-Leistung von ca. 130Wp eingeplant werden. Das bedeutet, dass bei einer 1kWp-Anlage, | ||
| + | - Im Weiteren sollte der Akku der Ladestation eine Kapazität von 517Wh pro E-Bike besitzen, wenn angenommen wird, dass dieser nur bis zu 70% aufgeladen werden soll. | ||
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| + | Nach den Studierenden lassen sich mithilfe dieser Kennzahlen beliebige Größen von autarken und regenerativen Ladestationen für E-Bikes adäquat auslegen (MÜLLER 2014). | ||
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| + | Um zu überprüfen, | ||
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| + | ====== E-Bike-Sharingsysteme ====== | ||
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| + | Die Anfänge des Bike-Sharing Prinzips gehen bis auf das Jahr 1965 zurück. In Amsterdam gab es damals Fahrräder ohne feste Ausleihstationen, | ||
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| + | Auch aufgrund der zunehmenden Bike-Sharing-Projekte – jeden Monat wird ein Bike-Sharing-Programm auf der Welt gegründet (DEMAIO 2009) – sinkt die Nachfrage an nicht motorisierten Fahrrädern in Deutschland kontinuierlich. Das weisen auch die Verkaufszahlen von Fahrrädern in Deutschland vor, wie in der Einleitung bereits erwähnt wurde. Ein weiterer Faktor ist die steigende Nachfrage an E-Bikes. Diese haben nicht nur positive Auswirkung zur Treibhausgasreduzierung im Vergleich zu allen anderen motorisierten Transportmöglichkeiten, | ||
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| + | ===== Voraussetzungen ===== | ||
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| + | Voraussetzungen für ein E-Bike-Sharing sind neben den E-Bikes, Ladestationen und dementsprechend eine Stromzufuhr. Wie im Kapitel „Stromquellen“ beschrieben bietet sich hierfür eine autarke Stromzufuhr in Form von PV-Anlagen an. Insbesondere da ein großes Aufkommen an Fahrradfahrern meist kohärent mit der Verfügbarkeit an Solarenergie (Sonneneinstrahlung) verläuft (JI et al. 2013) In der Studie “Electric bike sharing: simulation of user demand and system availability” untersuchen JI et al. (2013) die Voraussetzungen einer Ladestation um stets die Verfügbarkeit an E-Bikes und geladenen off-board-Akkus (Akkus die vom E-Bike abgetrennt werden können) zu gewährleisten. Dabei werden einige Kriterien herausgearbeitet welche bei der Konzepterstellung von E-Bike-Sharing relevant sind. Bei vollautomatischen Ausleihstationen muss gewährleistet sein, dass die gebrauchten Akkus der Nutzer auch aufgeladen werden. Dies könnte als Teil des Check-Out Prozesses sichergestellt werden. Des Weiteren wird erläutert, dass zwischen schnellladenden Akkus, mit geringerer Speicherkapazität und eher langsamer ladenden Akkus, mit höherer Speicherkapazität unterschieden wird. Wenn also eine E-Bike-Sharing etabliert werden soll, hängt die Effizienz der Akkus vom Fahrverhalten der Nutzer ab, was wiederum vom Gebiet abhängig ist. Entscheidend für die Akkuverfügbarkeit ist nicht die Länge des Ausflugs, also die Auslastung des Akkus, sondern vor allem die Ausleihdauer des Akkus (JI et al. 2013). Wichtig zur Bestimmung des geeigneten Akkus sind für das jeweilige Nutzgebiet folgende Aspekte: Ausflüge pro Tag, durchschnittliche Länge des Ausfluges und Ausleihdauer. | ||
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| + | ===== Konzepte ===== | ||
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| + | Im Folgenden sollen zwei bereits existierende E-Bike-Sharingprojekte vorgestellt werden: | ||
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| + | ** Donk-EE ** | ||
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| + | Das „Donk-EE“ ist ein E-Lastenrad-Sharing in Köln, welches den Aufbau eines Partner-gestützten stationären Elektro-Lastenrad-Verleihsystems erstrebt. Es wird innerhalb der 15-monatigen Laufzeit bis zum 31.03.2018 vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit im Rahmen der Klimaschutzinitiative gefördert. Der Fuhrpark von Donk-EE umfasst bis jetzt 50 Elektro-Lastenräder, | ||
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| + | ** Sonne auf Rädern ** | ||
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| + | Das im BRSC existierende E-Bike-Mobilitätskonzept „Sonne auf Rädern“ ist ein Netzwerk für Verleih- und Ladestationen, | ||
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| + | ====== Fazit E-Bike-Mobilität ====== | ||
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| + | Wir konstatieren, | ||
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| + | Das H-Bike, als geläufigste Alternative zum E-Bike, beeindruckt vor allem durch die hohe Lebensdauer und die geringe Ladezeit von ca. 2 Minuten. Für das Erstellen eines Mobilitätsnetzwerkes aus H-Bikes muss jedoch eine Elektrolyse-Tankstelle berücksichtigt werden, die ihrerseits wieder aus regenerativen Energiequellen gespeist werden sollte. Dafür eignet sich auch eine PV-basierte Lösung. Allerdings werden die H-Bikes bislang nur von einer Firma aus Frankreich serienmäßig gebaut, weshalb die Anschaffungskosten von 7.500€ pro Bike noch horrend sind (vgl. Kapitel H-Bike). | ||
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| + | Auch für die Ladestation gilt, dass erneuerbare Energien die Umweltauswirkungen in der Nutzungsphase der E-Bikes reduzieren würden. Autarke PV-basierende Ladestationen kommen im BRSC infrage, da die Solarstromerzeugung im Projektgebiet bei 831kWh pro kWp pro Jahr liegt und somit die Mindestanforderung von 800kWh pro kWp pro Jahr erfüllt, um wirtschaftlich zu sein (vgl. Kapitel „PV-Leistung im BRSC“). Die Verwendung von Solarenergie erscheint zudem sinnvoll, weil sie von einer nachhaltigen Energiequelle stammt und deutlich günstiger als konventioneller Strom ist (7ct bei PV-Strom und 28ct bei konventionellem bei einer Fahrleistung von 100km, vgl. Kapitel „Modellrechnung zu PV-Stromkosten im BRSC“). Ein E-Bike-Sharing mit effizienter Akku- und Fahrradauslastung bedarf einer Untersuchung des Fahrverhaltens und der Höhe der Nachfrage im jeweiligen Nutzgebiet um so die höchste Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit zu gewährleisten. Diese Daten sind ebenfalls wichtig um wirtschaftliche PV-Ladestationen mit optimalen Eigenverbrauch konzipieren zu können. Mithilfe der berechneten Kennzahlen (PV-Leistung von ca. 130Wp pro E-Bike und Ladestations-Akku mit einer Kapazität von min. 517Wh pro E-Bike) können PV-Ladestationen jeglicher Größe entworfen werden (vgl. Kapitel „Fallbeispiel einer Ladestation mit regenerativer Energie“). Für die Planung eines nachhaltigen E-Mobilitäts-Netzwerkes mit einer zuverlässigen Energiequelle ist es nach JI et al. (2013) sinnvoll eine Kombination von autarken solarbetriebenen und am Stromnetz angeschlossenen Ladestationen zu wählen (vgl. Kapitel „Stromquellen“). Im Sinne der Nachhaltigkeit könnte zusätzlich die Pflicht zu einem Ökostromanbieter für die Ladestationen mit Stromnetzanschluss eingeführt werden. | ||
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| + | ===== Quellen ===== | ||
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| + | ANONDI GMBH (Hrsg.), o.J.: Photovoltaik Betriebskosten. Online in Internet: URL: www.solaranlage-ratgeber.de/ | ||
| + | |||
| + | AKKUREDAKTEUR, | ||
| + | |||
| + | ALLGEMEINER DEUTSCHER FAHRRAD CLUB (Hrsg.), o.J.: Elektrorad-Typen. Online im Internet. URL: www.adfc.de/ | ||
| + | |||
| + | BADEN-WÜRTTEMBERG STIFTUNG GGMBH (BWS) (Hrsg.), 2017: Mobiles Baden-Württemberg - Wege der Transformation zu einer nachhaltigen Mobilität. Zusammenfassung der Studie, 28-31 S. | ||
| + | |||
| + | BARZEL, P., o.J.: Voll geladen. Online im Internet. URL: www.adfc.de/ | ||
| + | |||
| + | BUNDESVERBAND DEUTSCHER BANKEN E.V. (BDB) (Hrsg.), 2018: Währungsrechner. Online im Internet. URL: https:// | ||
| + | |||
| + | BOYDEN, A., SOO., V. K. & DOOLAN, M. 2016: The Environmental Impacts of Recycling Portable Lithium-Ion Batteries. –Procedia CIRP 48: 188-193 S. | ||
| + | |||
| + | CAIRNS, S., BEHRENDT, F., RAFFO, D., BEAUMONT, C. & KIEFER, C., 2017: Electrically-assisted bikes: Potential impacts on travel behaviour. – Transportation Research Part A: Policy and Practice 103: 327-342 S. | ||
| + | |||
| + | CLASSMARKETS GMBH (Hrsg.), o. J.a: Photovoltaik-Anlage planen – Wie groß sollte die PV-Anlage sein?. Online in Internet: URL: www.immobilo.de/ | ||
| + | |||
| + | CLASSMARKETS GMBH (Hrsg.), o. J.b: Photovoltaik Kosten: Unterhaltung der Photovoltaikanlage. Online in Internet: URL: www.immobilo.de/ | ||
| + | |||
| + | DEUTSCHE GESELLSCHAFT FÜR SONNENENERGIE, | ||
| + | |||
| + | DISTHINKTIVE COMMUNICATION (Hrsg.), 2018: Products/ Light Mobility. Online im Internet. URL: https:// | ||
| + | |||
| + | DONK-EE, o.J.: Donk-EE - Dein Miet-Lastenrad für Köln. Online im Internet. URL: https:// | ||
| + | |||
| + | GEBETSROITHER-GERINGER, | ||
| + | |||
| + | HUCKO, M., 2018: Gib Stoff mit Wasserstoff – Erstes Wasserstoff-Bike in Serie. Online im Internet. URL: http:// | ||
| + | |||
| + | JI, S., CERRY, C. R., HAN, L. D. & JORDAN, D. A. 2013: Electric bike sharing: simulation of user demand and system availability. – Journal of Cleaner Production 85: 250-257 S. | ||
| + | |||
| + | LENGSFELD, D. (V.i.S.d.P.) (Hrsg.), o. J.: kWp - Kilowatt-Peak | Spitzenleistung. Online in Internet: URL: www.ngo-online.de/ | ||
| + | |||
| + | MELLINO, S., PETRILLO, A., CIGOLOTTI, V., AUTORINO, C., JANNELLI, E. & ULGIATI, S., 2017: A Life Cycle Assessment of lithium battery and hydrogen-FC powered electric bicycles: Searching for cleaner solutions to urban mobility. – International Journal of Hydrogen Energy 42: 1830-1840 S. | ||
| + | |||
| + | MÜLLER, U.P., 2014: Mobile autark-regenerative Ladestation für Elektrofahrräder - Konzeption und Realisierung eines Prototyps sowie Evaluierung der Funktionalität im Feldversuch. Abschlussbericht Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH (EKSH)-Projekt, | ||
| + | |||
| + | ROBINSON, B. et al., 2018: Lithium as an emerging environmental contaminant: | ||
| + | |||
| + | SCHMITZ, J., 2018: Durchschnittliche Photovoltaik-Preise 2018. Online im Internet: URL: www.solaranlagen-portal.de/ | ||
| + | |||
| + | SCHNABEL, P., o. J.: Lithium-Ionen-Akkus. Online im Internet: URL: www.elektronik-kompendium.de/ | ||
| + | |||
| + | SEILNACHT, T., o.J.: Die leichtesten chemischen Elemente. Online im Internet: URL: www.seilnacht.com/ | ||
| + | |||
| + | SOLARENERGIE-FÖRDERVEREIN DEUTSCHLAND E.V. (SFV) (Hrsg.), 2018: Bundesweite Aufnahme der monatlichen Stromertragsdaten von PV-Anlagen. Online im Internet: URL: https:// | ||
| + | |||
| + | SOLARPOWER (Hrsg.), o.J.: Wann ist eine PV-Anlage wirtschaftlich sinnvoll?. Online im Internet: URL: www.solar.lucycity.de/ | ||
| + | |||
| + | SOLETANK (Hrsg.), 2016: SOLeTANK: Ihre Ladestation für E-Bike, Smartphone & Co.. Online im Internet: URL: http:// | ||
| + | |||
| + | SONNE AUF RÄDERN, 2016: Elektrisch Radeln in Brandenburg. Online im Internet. URL: http:// | ||
| + | |||
| + | VANDEPAER, L., 2016: Environmental impacts of Lithium Metal Polymer and Lithium-ion stationary batteries. – Renewable and Sustainable Energy Reviews 78: 46-60 S. | ||
| + | |||
| + | HISELIUS, L. W. & SVENSSON, Å., 2016: E-bike use in Sweden e CO2 effects due to modal change and municipal promotion strategies. – Journal of Cleaner Production 141: 818-824 S. | ||
| + | |||
| + | WULF, O., o. J.: Die Leistung von Photovoltaikanlagen. Online in Internet: URL: www.solaranlagen-portal.com/ | ||
| + | |||
| + | ZWEIRAD-INDUSTRIE-VERBAND (ZIV) (Hrsg.), 2017: Zahlen - Daten - Fakten zum Fahrradmarkt in Deutschland 1. Halbjahr 2014 – 2017. Online im Internet. URL: www.ziv-zweirad.de/ | ||
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