Internationales Verkehrswesen (63) 4 | 2011 66 Nutzungspotenziale für den Elektro-Pkw Die Entwicklung der Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen ist sowohl für stadt- und verkehrsplanerische Fragen als auch für Fragen der innerstädtischen Umweltqualität von maßgeblicher Bedeutung. Im Hinblick auf eine eiziente Markteinführung ist es daher notwendig, die Nutzungspotenziale und den Infrastrukturbedarf für unterschiedliche räumliche Gegebenheiten frühzeitig abzuschätzen. T rotz eines kontinuierlichen Anstiegs der Pkw-Fahrleistung und einem Trend zu leistungsfähigeren und schwereren Fahrzeugen konnte der durch den Straßenverkehr verursachte CO 2 -Emissionsanteil von 1990 bis zum Jahr 2007 durch technische Neuerungen um rund 4 % auf insgesamt 19 % gesenkt werden [vgl. Knoll, M., Marwede, M. (2010) und Umweltbundesamt (2010)]. Vor dem Hintergrund der Endlichkeit der Erdölressourcen, der bestehenden Abhängigkeit von erdölfördernden Ländern und der heutigen Klimaproblematik ist es dennoch notwendig, den Kraftstofverbrauch und damit verbunden die CO 2 -Emissionen weiter zu senken. Die Elektromobilität kann hier einen innovativen und nachhaltigen Lösungsansatz bieten, sofern der dafür benötigte Strom aus regenerativen Quellen gewonnen wird. Da jedoch die heutigen technischen Rahmenbedingungen der Elektro-Pkw (begrenzte Reichweite und lange Ladedauern), der hohe Anschafungspreis sowie die fehlende flächendeckende Ladeinfrastruktur eine einfache und schnelle Substitution der konventionellen Pkw nicht ermöglicht, ist eine erste Identifizierung der potenziellen E-Fahrzeug-Nutzer sinnvoll [vgl. u. a. Fojcik, T.-M. (2010), Varesi, A. (2009)]. Für die Marktdurchdringung der Elektrofahrzeuge ist neben den oben beschriebenen Nutzungspotenzialen die sichtbare und auf die Nutzungsmuster abgestimmte Ladeinfrastruktur von Relevanz. Lademöglichkeiten zuhause und am Arbeitsplatz stellen geeignete Maßnahmen dar, die Akzeptanz und Nutzungsmöglichkeiten zu steigern. Zudem können unmittelbar erkennbare wirtschaft- INFRASTRUKTUR Elektrofahrzeuge Grafik: Siemens AG Internationales Verkehrswesen (63) 4 | 2011 67 Abb. 1: Motorisierungsgrad nach Gemeindegröße (eigene Auswertung MiD 2008) Abb. 2: Pkw-Stellplatznutzung nach Gemeindegröße (eigene Auswertung MiD 2002 und 2008) liche Vorteile, wie geringe Betriebskosten oder finanzielle Fördermaßnahmen, die Marktdurchdringung beschleunigen. Weitere planerische, ordnungspolitische oder fiskalische Maßnahmen (z. B. Bevorrechtigung von E-Pkw in bestimmten Gebieten, besondere Parkzonen, etc.) können die Marktdurchdringung und Akzeptanz zusätzlich positiv beeinflussen. Die Entwicklung der Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen ist sowohl für stadt- und verkehrsplanerische Fragen (z. B. wirtschaftlichen Aubau einer Ladeinfrastruktur, Ertüchtigung der vorhandenen Stromversorgungsinfrastruktur oder Umgang mit den sehr leisen Elektro-Pkw im Straßenverkehr) als auch für Fragen der innerstädtischen Umweltqualität von maßgeblicher Bedeutung. Derzeit leiden viele Städte unter hohen Schadstof- und Lärmbelastungen, die überwiegend vom Verkehr hervorgerufen werden [vgl. u. a. Umweltbundesamt (2004), Umweltbundesamt (2007)]. Durch den Einsatz von Elektrofahrzeugen könnten hier Entlastungen erwartet werden. Allerdings sind diese Entlastungen nicht durch einzelne Fahrzeuge erreichbar, sondern werden erst dann spürbar, wenn ein ausreichend großes Kollektiv im Einsatz ist. Dies kann jedoch nicht allein durch eine politische Maßgabe, wie die Forderung der Bunderegierung, bis zum Jahr 2020 in der Bundesrepublik 1- Mio. Elektrofahrzeuge in Betrieb zu haben [vgl. Bundesregierung (2009)], erreicht werden. Die genannte Forderung macht, bezogen auf den Kfz-Bestand von 41 Mio. Fahrzeugen im Jahr 2008 [vgl. BMVBS (2008)], nur einen geringen Anteil aus. Dieser führt flächendeckend noch zu keinen mess- und spürbaren Umweltentlastungen. Mit einer solchen Vorgabe ist allenfalls ein Benchmark für eine spätere Erfolgskontrolle gesetzt. Datenanalyse Bevor eine Potenzialabschätzung durchgeführt werden kann, müssen Kriterien zur Identifizierung der potenziellen Nutzer von Elektro-Pkw bestimmt werden. Hierzu werden zunächst ausgewählte Merkmale der deutschen Haushalte sowie die derzeitige Pkw-Nutzung näher betrachtet. Mit Hilfe einer Auswertung der Daten „Mobilität in Deutschland 2008“ (MiD 2008) lässt sich feststellen, dass der Pkw-Besitz und damit einhergehend auch die Pkw- Nutzung in ländlichen Räumen eine höhere Bedeutung hat als in Ballungsräumen. Mit steigender Einwohnerzahl der Wohnstandorte gibt es mehr Haushalte ohne und weniger Haushalte mit mehreren Pkw (vgl. Abbildung- 1). Aufgrund des attraktiven öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) und der starken Nutzungsverflechtungen sind Bewohner in Ballungsräumen weniger auf den Pkw angewiesen. Hier könnten potenzielle Nutzer eines Elektro-Pkw z. B. für längere Autofahrten, für die ein Elektro-Pkw nicht geeignet ist, auf den ÖPNV bzw. den öfentlichen Fernverkehr ausweichen. In ländlichen Räumen gestaltet sich dagegen der Umstieg auf die öfentlichen Verkehrsmittel aufgrund einer deutlich geringeren Netzdichte schwieriger. Es ist anzunehmen, dass hier Pkw-Nutzer in kritischen Situationen eher auf einen noch im Haushalt vorhandenen konventionellen Pkw ausweichen würden. Im Hinblick auf die notwendige Ladeinfrastruktur lässt sich über die Datenauswertung feststellen, dass Pkw in ländlichen Räumen überwiegend auf einem festen Pkw-Stellplatz auf dem eigenen Grundstück abgestellt werden (vgl. Abbildung-2). Allerdings ermöglichen die Daten der MiD 2008 keine Aussage zur Garagennutzung bzw. -verfügbarkeit, weshalb dazu auf die Daten der MiD 2002 zurückgegrifen werden muss. Diese lassen erkennen, dass die Garagenverfügbarkeit nahezu analog zur Pkw-Stellplatznutzung mit steigender Einwohnerzahl abnimmt [vgl. auch Topp, H.- H. (2010)]. Wird davon ausgegangen, dass eine Garage i. d. R. über einen Stromanschluss zur Aufladung einer Batterie verfügt, so lässt sich für Ballungsräume ein wesentlich höherer Bedarf an Ladeinfrastruktur im öfentlichen Raum oder an definierten Stellen wie z. B. Parkhäusern oder Quartiersgaragen ableiten. INFRASTRUKTUR Elektrofahrzeuge Internationales Verkehrswesen (63) 4 | 2011 68 Die Pkw-Nutzer stehen u. a. aufgrund der geringeren Reichweite dem Elektro-Pkw bisher skeptisch gegenüber [vgl. u. a. Fojcik, T.-M. (2010), Varesi, A. (2009)]. Die Analyse der Pkw-Tagesfahrleistung zeigt jedoch, dass 95 % aller Pkw nicht mehr als 150 km und 90 % nicht mehr als 100 km am Tag fahren (vgl. Abbildung 3), weshalb die Zweifel zumindest im Hinblick auf die Alltagsmobilität eher unberechtigt sind. In der aktuellen Diskussion wird immer wieder davon gesprochen, dass sich vor allem Zweitwagen aufgrund einer geringeren Fahrleistung als substituierbar erweisen. Die Auswertungsergebnisse machen deutlich, dass die Fahrleistungsverteilungen der Pkw aus einfach-motorisierten Haushalten („einziger Pkw“) und der Zweitbzw. Drittwagen sehr ähnlich sind, weshalb beide Pkw-Ränge im Hinblick auf die Fahrleistung das gleiche Substitutionspotenzial bieten. Zudem wird deutlich, dass auch die Erstwagen trotz der höchsten durchschnittlichen Tagesfahrleistung ebenfalls ein großes Substitutionspotenzial aufweisen. Potenzialabschätzung Auf Basis der beschriebenen Analyse ergeben sich als potenzielle Nutzer zum einen diejenigen mehrfach-motorisierten Haushalte, die mindestens über einen Pkw verfügen, der eine maximale Tagesfahrleistung von 100 km/ Tag aufweist (Nutzergruppe-1). In Sondersituationen (z. B. Urlaubsfahrt etc.) kann dann auf einen vorhandenen konventionellen Pkw ausgewichen werden. Zum anderen sind jedoch auch einfach-motorisierte Haushalte geeignet, deren Pkw ebenfalls eine maximale Tagesfahrleistung von 100 km/ Tag aufweist, und die über einen ausreichenden Zugang zum ÖV-Netz verfügen (Nutzergruppe- 2). Werden diese Haushalte in der MiD- 2008 identifiziert, und wird davon ausgegangen, dass zu Beginn der Markteinführung von Elektro-Pkw maximal ein Pkw je motorisiertem Haushalt ersetzt wird, so ergibt sich für die Nutzergruppe- 1 ein hochgerechnetes Substitutionspotenzial von rund 8- Mio.- Pkw und für die Nutzergruppe- 2 von 1,4- Mio.- Pkw in Deutschland (vgl. Tabelle 1). In der Nutzergruppe 1 sind die Anteile der Erst- und Zweit-/ Drittwagen nahezu ausgeglichen. Dies verdeutlicht nochmals, dass neben den Zweitwagen auch die Erstwagen durchaus durch Elektro-Pkw ersetzbar sind. Wie zu erwarten war, sind aufgrund der Bedingung der Mehrfachmotorisierung hier deutlich mehr Haushalte in kleineren Gemeinden (< 20 000- EW) und weniger Haushalte in größeren Gemeinden (≥ 100 000-EW) angesiedelt. Zusammenfassend ergibt sich für beide Nutzergruppen ein Gesamtpotenzial von 9,5- Mio.- Pkw. 81 % der potenziellen Nutzerhaushalte (7,7- Mio.- Haushalte) verfügen über einen Pkw-Stellplatz auf dem eigenen Grundstück und könnten daher über eine eigene Steckdose den Elektro-Pkw laden. Es zeigt sich, dass der Bedarf an zusätzlicher Ladeinfrastruktur im öfentlichen Raum in größeren Gemeinden deutlich höher ist. Rund 46 % der Haushalte, die keinen Stellplatz auf dem eigenen Grundstück haben, wohnen dort (0,8 Mio. Haushalte). Entwicklungsszenarien zur Marktdurchdringung In der StädteRegion Aachen sollen im Rahmen des vom BMVBS geförderten Projektes „E-Aix“ u. a. die Einsatzmöglichkeiten von Elektrofahrzeugen im stadtregionalen Umfeld untersucht werden. Dabei steht insbesondere die Frage im Vordergrund, wie sich unterschiedliche Markdurchdringungen von Elektrofahrzeugen auf die Stromversorgungsinfrastruktur in den Orts- und Stadtteilen auswirken. Hierzu wurde in verschiedenen Szenarien die Marktdurchdringung in der StädteRegion Aachen grob abgeschätzt. Im Basisszenario werden die auf Bundesebene geforderten 1 Mio. Elektrofahrzeuge ohne Berücksichtigung von konkreten Einsatzfeldern mit Hilfe der Kfz- Zulassungszahlen der StädteRegion anteilig und gleichmäßig über alle Hubraumbzw. Leistungsklassen der Pkw in den einzelnen Kommunen der StädteRegion und den Stadtbezirken der Stadt Aachen verteilt (vgl. Abbildung 4). Weitere Szenarien, z. B. unter der Annahme einer höheren Marktdurchdringung bei Zweitwagen, lassen sich analog berechnen. Über die MiD-Daten kann hierzu eine Zweitwagenquote, ggf. auch diferenziert nach spezifischen Raumtypen, bestimmt werden. Grundsätzlich ermöglichen diese einfachen Abschätzungen einen ersten Eindruck darüber, mit welcher Anzahl an Elektro-Pkw in einer Region gerechnet werden kann. Für die Dimensionierung der lokalen Stromversorgungs- und Ladeinfrastruktur im sogenannten Ortsnetzstrang ist eine weitere Diferenzierung der durchgeführten Abschätzung auf Straßenzüge erforderlich. Da die Mobilitäts- und Verkehrsforschung davon ausgeht, dass der Pkw-Besitz in erster Linie an die Haushalte als eine wirtschaftliche Einheit gekoppelt ist, ist hierzu eine Bestimmung der Anzahl an Haushalten je Abb. 3: Pkw-Tagesfahrleistung (eigene Auswertung MiD 2008) Tabelle 1: Substitutionspotenziale (eigene Berechnung MiD 2008) Nutzergruppe 1 Nutzergruppe 2 Beschreibung Mehrfach motorisierte Haushalte Einfach motorisierte Haushalte Tagesfahrleistung > 100 km/ Tag ausreichende Erreichbarkeit notwendiger Ziele mit ÖV Subsitutionspotenzial (max. 1 Pkw je Haushalt) 8 Mio. Pkw 1,4 Mio. Pkw 9,5 Mio. Pkw * Die Zuordnung des Pkw-Ranges erfolgt über die Jahresfahrleistung. In einem mehrfach motorisierten Haushalt wird der Pkw mit der höchsten Jahresfahrleistung als Erstwagen bezeichnet. Internationales Verkehrswesen (63) 4 | 2011 69 Katja Johänning, Dipl.-Ing. Lehrstuhl und Institut für Stadtbauwesen und Stadtverkehr (ISB), RWTH Aachen University johaenning@isb.rwth-aachen.de Dirk Vallée, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Lehrstuhl und Institut für Stadtbauwesen und Stadtverkehr (ISB), RWTH Aachen University vallee@isb.rwth-aachen.de Abb. 4: Marktentwicklungsszenarien für Stadt und StädteRegion Aachen Straßenzug erforderlich. Dies kann jedoch nicht über die Daten des Melderegisters erfolgen, da hier jede einzelne Person mit einer Adresse verbunden ist, und eine weitere Zuordnung der Personen zu Haushalten fehlt. Aus der Stadtentwicklungsforschung ist bekannt, dass eine ausreichend zuverlässige Näherung der Bestimmung der Anzahl an Wohnungen z. B. über die Anzahl von Wasseruhren oder Stromzählern je Haushalt geschehen kann [vgl. Dennhardt,- H., Ziegler,- K. (2006)]. So lassen sich dann mit Hilfe von Daten der örtlichen Versorgungsträger die mögliche Anzahl von Elektrofahrzeugen je Straßenzug und damit der Bedarf an Ladepunkten sowie der resultierenden Belastung der Versorgungsinfrastruktur abschätzen. Falls die Daten der Versorgungsträger nicht zur Verfügung stehen, kann alternativ eine Abschätzung der Haushaltszahlen auch über eine Auswertung von Luftbildern und den darauf zu erkennenden Gebäudetypologien erfolgen. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr aufwendig. Im Rahmen des Projektes wurde die Anzahl von Elektro-Pkw je Straßenzug über die Niederspannungszählpunkte der Stadtwerke Aachen AG (STAWAG), dem örtlichen Versorgungsträger, ermittelt. So lässt sich zudem der Bedarf an öfentlicher Ladeinfrastruktur z. B. für Gründerzeitviertel, in denen die Bewohner i. d. R. nicht über einen Stellplatz auf dem eigenen Grundstück verfügen, räumlich bestimmen. Dieser kann dann als Grundlage für die Installation von Ladesäulen oder die Dimensionierung von Quartiersgaragen mit Ladeinfrastruktur dienen. Fazit und Ausblick Die Entwicklung der Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen ist sowohl für stadt- und verkehrsplanerische Fragen als auch für Fragen der innerstädtischen Umweltqualität von maßgeblicher Bedeutung. Im Hinblick auf eine eiziente Markteinführung ist es daher notwendig, die Nutzungspotenziale und den Infrastrukturbedarf für unterschiedliche räumliche Gegebenheiten frühzeitig abzuschätzen. Trotz einiger positiver Aspekte im Hinblick auf die Einführung von Elektromobilität in städtischen Gebieten (z. B. Reduzierung der Luft- und Lärmproblematik, Verknüpfungsmöglichkeit mit dem ÖV), gibt es in diesem Zusammenhang auch problematische Aspekte. Dies betrift vor allem die Nutzung von Elektro-Pkw als Zweitwagen (Mehrfachmotorisierung nimmt mit zunehmender Verstädterung ab) sowie die Möglichkeiten zur Aufladung der Batterie (feste Pkw-Stellplatzverfügbarkeit auf eigenem Grundstück nimmt mit zunehmender Verstädterung ab). Vor diesem Hintergrund ergibt sich im Endergebnis der Potenzialabschätzung ein nicht zu verachtender Anteil an potenziellen Nutzern aus ländlichen Räumen. Grundsätzlich sollte sich daher die Einführung der Elektromobilität nicht auf einen speziellen Raum beschränken. Es sollten vielmehr die jeweiligen räumlichen und infrastrukturellen Vorteile der Gebiete sinnvoll genutzt werden. In Bezug auf die Ballungsräume bedeutet dies vor allem die Einbindung der Elektro-Pkw in ein multimodales Verkehrskonzept und die Substitution des einzigen Pkw. Im ländlichen Raum sollte dagegen mehr die Substitution des Zweitbzw. Drittwagens angestrebt werden, so dass in Sondersituationen auf den konventionellen Erstwagen zurückgegrifen werden kann. Der Bedarf an zusätzlicher Ladeinfrastruktur im öfentlichen Raum kann über die Identifizierung der potenziellen Nutzer sowie über eine grobe Abschätzung der Marktdurchdringung bestimmt werden. ɷ LITERATUR BMVBS (2008). „Verkehr in Zahlen 2008/ 2009.“ Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Hamburg Bundesregierung (2009). „Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität der Bundesregierung.“ Berlin DENNHARDT, H., ZIEGLER, K. (2006). „Strategien zur Ermittlung, Bewertung und konzeptionellen Weiterentwicklung von leerstehender Bausubstanz im ländlichen Raum.“, Diplomarbeit von Frau Nicole Kippenberger am Fachgebiet „Ländliche Ortsplanung“, 2006, TU Kaiserslautern FOJCIK, T. M. 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