Mit einem ersten großen Flottenversuch untersucht Siemens das Gesamtsystem der Elektromobilität, von der Stromerzeugung bis zum Tankvorgang und der Alltagserprobung der Fahrzeuge. Bis zu 100 Elektroautos werden auf die Straße gebracht und nach und nach mit Lade-, Kommunikations- und Antriebstechnik aus den Siemens-Labors ausgestattet.
Alltagstauglich: Während Klaus Orsolleck im Büro arbeitet, wird sein Elektroauto auf dem Firmenparkplatz vollgetankt. Im Auto informiert ein Display über verbleibende Reichweite und Ladung.
Unter Strom: Die Elektroautos haben eine Reichweite von etwa 120 Kilometer und können zu Hause an einer eigens installierten Wallbox in zwei Stunden wieder aufgeladen werden.
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Der Januar ist grau in München. Regen trommelt auf das Dach. In den Kotflügeln rauscht Spritzwasser. Das Prasseln und Rauschen wirken lauter als sonst, denn das Auto selbst macht keinen Mucks. Es saust geräuschlos dahin. Das kleine grünweiße Fahrzeug heißt „movE“ und ist eines von derzeit 20 Testautos, mit denen Mitarbeiter von Siemens durch Mün chen und Erlangen fahren. Unter seiner Kühlerhaube sitzt ein 56 Kilowatt starker Elektroantrieb. Für den 1.300 Kilogramm schweren Wagen ist das ein ausreichend flottes Aggregat, vorausgesetzt man schaltet richtig, etwa beim Linksabbiegen.
Der Feierabendverkehr ist dicht, Auto um Auto rollt vorbei. Da, endlich eine Lücke. Ersten Gang eingelegt und ... – der movE gleitet beängstigend langsam über die Kreuzung. Oh je, schon wieder vergessen, dass hier der erste Gang eher zum Ausparken geeignet ist! Wer aus dem Stand losspurten will, legt den Zweiten ein, und wird sofort in den Sitz gedrückt, wenn er kräftig das Gaspedal tritt. Im Stadtverkehr ist der zweite Gang völlig ausreichend. Damit erreicht man spielend 90 km/h. Eigentlich benötigt ein E-Auto gar kein Getriebe. Die ersten movE-Autos haben aber noch eines, denn sie sind ein Umbau eines konventionellen Fahrzeugs – eines Suzuki Splash. Die Elektroautos der nächsten Generation werden in einigen Monaten ganz ohne Gangschaltung losspurten.
Klaus Orsolleck hat sich längst an die Eigenarten seines E-Autos gewöhnt. Seit November 2010 ist Orsolleck movE-Testfahrer. Rund 200 Mitarbeiter hatten sich beworben, um an dem bislang größten Siemens-eigenen Flottenversuch teilnehmen zu dürfen. Bis 2012 sollen bis zu 100 Fahrzeuge unterwegs sein. Ziel des Projektes mit dem Titel „4-Sustainelectromobility“ (4-S) ist es, herauszufinden, wie sich ein Elektroauto heute in den Alltag integrieren lässt – und welche Herausforderungen noch zu meistern sind. „Das Fahren macht einfach Spaß“, sagt der Informatiker. „Mein Sohn macht gerade seinen Führerschein und ist schon ganz heiß darauf, mit dem movE zu fahren. Keine Spur von Ökotouch. Die jungen Leute finden den Wagen einfach cool.“ Orsolleck bekam den Zuschlag, weil er dem Anforderungskatalog exakt entsprach – etwa was die Distanz zur Arbeit betrifft. Er wohnt im Westen Münchens und pendelt täglich zum Standort Neuperlach im Südosten etwa 20 Kilometer. Bislang fuhr er S-Bahn. Jetzt lenkt er den movE durch den Berufsverkehr. „Mich hat gereizt, einen Teil zur Entwicklung der Elektromobilität beizutragen.“
„Für Siemens ist dieser Markt besonders interessant, denn wir verfügen über Fachwissen in allen Bereichen von der Energieerzeugung im Kraftwerk über den Stromtransport bis zum elektrischen Fahren und zum Endanwender“, sagt Andreas Romandi, 4-S-Projektleiter bei Corporate Technology. „Mit der Elektromobilität tut sich ein riesiger Zukunftsmarkt auf, und wir wollen ganz vorne mit dabei sein.“ (Pictures of the Future, Frühjahr 2010, Autos unter Strom). Das 4-S-Projekt deckt alle Komponenten künftiger Elektromobilitäts- Szenarien ab; freilich nicht auf einen Schlag. Die 100 Elektroautos werden nach und nach auf die Straßen gebracht, und mit jeder neuen Projektphase kommen weitere technische Komponenten hinzu. Klaus Orsolleck etwa tankt daheim noch mit 230-Volt-Wechselstrom aus der Steck dose. Wenn er abends nach Hause kommt, rollt er das Kabel ab und stöpselt seinen Wagen an. Nach sechs Stunden ist der Akku voll. Bald wird eine „Wallbox“ in seiner Garage montiert – ein Drehstromanschluss mit 11 Kilowatt Übertragungsleistung. Damit ist die 22-kWh-Batterie in etwa zwei Stunden geladen. Dafür muss nur ein einziges Kabel vom Hausanschluss in die Garage verlegt werden.
Volle Ladung. Überhaupt ist das Laden eines der wichtigsten Themen von „4-S“, an dem vor allem ein Konzernprojekt für Smart-Grid-Anwendungen und die Sektoren Energy und Industry beteiligt sind. „Wir möchten herausfinden, wie das Stromnetz und das Elektroauto zusammenspielen und entwickeln dafür verschiedene Anwendungs- und Geschäftsmodelle“, sagt Ralph Griewing, Leiter des Geschäftsfeldes eCar Infrastructure bei Energy. Da wären zum Beispiel die Ladesäulen, die inzwischen marktreif sind und bereits mehrfach in München, Erlangen und Berlin installiert wurden. Beteiligt sind auch die Stadtwerke in Erlangen.
Die Herausforderung besteht darin, eine zuverlässige Kommunikation zwischen Fahrer, Auto und Säule sicherzustellen. Zum einen muss die Säule erkennen, dass tatsächlich ein Auto angekoppelt wird, denn aus Sicherheitsgründen darf nur dann Strom fließen. Zum zweiten muss der Fahrer individuell erkannt werden, damit der Stromversorger die Strommenge präzise abrechnen kann. Das sei wie beim Handy, sagt Griewing. „Je nachdem wo wir uns befinden, telefonieren wir über verschiedene Netze, erhalten am Ende des Monats aber nur eine Rechnung von unserem Anbieter – entsprechend wird künftig auch das Stromzapfen verrechnet.“
In Fürth baut Siemens derzeit ein Netzbetriebszentrum auf, das die Kommunikation zwischen den Testautos und den Stromanbietern überwacht und Mitte 2011 seine Arbeit aufnehmen soll. Vergleichbare Betriebszentren gibt es heute bei Autoflotten-Anbietern. Meist öffnet man das Flotten-Auto mit einer Chipkarte, die den Bordcomputer frei schaltet und per Funk Verbindung zur Zentrale aufnimmt. „Derartige Funktionen kann auch Siemens als Systemanbieter mit seinem Betriebszentrum übernehmen“, sagt Ralph Griewing. „Der Eigentümer einer E-Auto-Flotte, eine Kommune etwa, muss sich dann nicht selbst um das Fahrzeug- Management kümmern – das macht den Umstieg auf Elektroautos attraktiv.“
Die Elektrofahrzeuge werden dann mit einem kleinen Bordcomputer ausgestattet, einer Art Navigationssystem mit Elektromobilitätsfunktion. Über dieses Gerät kann der Fahrer eine Ladesäule reservieren oder den Standort der nächstgelegenen Säulen abfragen. Auch über defekte Zapfstellen informiert das System, und die Leitwarte wird künftig zudem den aktuellen Ladezustand des Autos aufs Handy überspielen können – um dem Fahrer Fragen zu beantworten wie etwa: „Ist das Auto schon voll geladen? Kann ich noch einen Abstecher zum Baumarkt machen?“
Eiserne Reserve. Fahrzeug-Tester Orsolleck hat sich an die neue Denkweise bereits gewöhnt. Eine Ladung reicht bei moderater Fahrweise für etwa 120 Kilometer. Wenn im Display die „20-Prozent“-Anzeige aufleuchtet, ist das das Signal für Reserve. „Ich bin zwar noch nie liegen geblieben, aber auf Reserve fahre ich ungern. Bevor ich zu Freunden fahre, schaue ich deshalb erst einmal bei Google Maps, wie weit der Weg ist.“ Inzwischen hat er ein gutes Gefühl für die Reichweite. An eisigen Tagen leistet die Batterie weniger, „aber das macht sich bei der Pendeldistanz kaum bemerkbar – ich komme abends immer mit 66 Prozent Ladezustand zu Hause an.“ Einziger Wermutstropfen: An frostigen Tagen vereisen die Scheiben, weil die Elektroheizung nicht so stark heizt wie die Abwärme eines Verbrennungsmotors. Es sind Kinderkrankheiten wie diese, die deutlich machen, wie wichtig ein Flottenversuch im Alltagsbetrieb ist. Für große Fahrten nimmt Familie Orsolleck nach wie vor ihren Benziner, einen VW Passat. Für kleinere Touren aber steigen sie immer öfter in den movE: „Für unsere Bedürfnisse innerhalb der Stadt ist das Auto ideal.“ Für größere Strecken müsse man sich heute allerdings noch eine Alternative überlegen. Carsharing oder ein Mietauto wären für ihn denkbar.
Zu den Projektpartnern von Siemens gehört auch die Sixt Leasing, die den kleinen Elektro- Fuhrpark verwaltet. Sollte ein E-Auto doch einmal liegen bleiben, sorgt Sixt dafür, dass es abgeschleppt und dass schnellstmöglich ein Er satzfahrzeug beschafft wird. Für Vorstand Mark Thielenhaus ist „4-S“ ein Pilotprojekt, das „absolut richtig und wichtig“ ist. „Noch steckt dieser Markt in den Kinderschuhen, aber wir sehen schon Bedarf, etwa in Form firmeneigener Car-Pools“ – beispielsweise im Großraum München oder Erlangen-Nürnberg, dort, wo Mitarbeiter oft zwischen Kunden oder Filialen pendeln. Für Thielenhaus besteht die Herausforderung darin, einen schnellen Service zu bieten. „Für herkömmliche Autos verfügen wir bundesweit über ein Netz von 2.500 Vertragswerkstätten. Für das Elektroauto muss das erst noch aufgebaut werden. Noch experimentieren wir, aber in zwei bis drei Jahren dürfte sich ein ernstzunehmender Markt entwickeln.“
Schnelltanken. Die ersten „4-S“-Erfahrungen zeigen, dass E-Autos bereits jetzt für den Alltagsbetrieb in und um die Städte tauglich sind. Offen sind noch Fragen wie die nach der besten Ladetechnik. Mit BMW arbeiten die Entwickler von CT an drei verschiedenen Lade-Modi – dem Laden mit Wechselstrom, mit Gleichstrom und via Induktion (Pictures of the Future, Herbst 2010, Volle Ladung). Noch fehlt es jedoch an europäischen und internationalen Standards. Beim Wechselstrom sitzt die Ladetechnik im Auto und schlägt beim Verkaufspreis zu Buche. Mit Gleichstrom lässt sich eine Batterie hingegen ohne Laderegler im Auto zügig betanken. Hier sitzt das Ladegerät in der Säule. Derzeit ist man sich uneins, wo das Ladegerät künftig untergebracht sein wird – im Auto oder außerhalb. Viel versprechend klingt auch das Induktionsladen. Die Batterie wird hier über ein elektrisches Feld ganz komfortabel ohne Kabel aufgetankt. Allerdings muss die Energie den Luftspalt zwischen Ladevorrichtung und Akku überbrücken, was mit elektrischen Verlusten verbunden ist. An einer alltagstauglichen Ladestations-Lösung arbeitet Siemens mit BMW in dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt Indion. Die Stationen sollen ab Mitte 2011 in Berlin getestet werden.
Außerdem arbeiten Forscher bei Siemens an Schnellladefunktionen, die den Strom mit mehr Leistung in die Batterien drücken. Damit würde die Tankzeit auf wenige Minuten schrumpfen. Derzeit braucht die schnellste Säule von Siemens mit 22 kW Ladeleistung für das Vollladen rund eine Stunde – das ist immerhin schon doppelt so schnell wie bei der Vorgängergeneration.
Klaus Orsolleck lässt das Auto tagsüber auf dem Firmenparkplatz und nachts an der heimischen Steckdose tanken. Für seine Bedürfnisse ist das vollkommen ausreichend und für die vieler anderer Autofahrer vermutlich auch. „Wir gehen davon aus, dass das Elektroauto den Fahrzeugmarkt langsam erobern wird – zunächst als Zweitwagen für die Stadt. Bis 2020 rechnen wir mit etwa 1,5 Millionen reinen Elektrofahrzeugen in Deutschland“, sagt Romandi. Der Automarkt wird vielfältiger werden, da ist sich Romandi sicher: Als Auto für alle Fälle käme ein Hybrid-Fahrzeug in Frage, das sich dank eines zusätzlichen Verbrennungsmotors auch für die Fahrt in den Urlaub eignet. Für den Handelsvertreter, der viel auf Autobahnen unterwegs ist, wäre der sparsame Diesel optimal.
Herausforderung fürs Netz. Prof. Dr. Martin Wietschel, Leiter des Geschäftsfelds Energiewirtschaft am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe, sieht bei einem starken Ausbau der Elektromobilität allerdings Probleme auf das Stromnetz innerhalb der Ortschaften zukommen. „Wenn zehn Elektroautos in einer Straße stehen und gleichzeitig laden, dürfte das vor allem ältere Ortstrafos überlasten“, sagt er. Das sieht auch Ralph Griewing so, deshalb arbeitet man im 4-S-Projekt an einer intelligenten Laderegelung. Wenn die Fahrer abends ihre Autos an das Stromnetz koppeln, würde die Regelung dafür sorgen, dass nicht alle Autos zugleich maximal Strom aufnehmen. Ein intelligenter Stromzähler in der Wallbox könnte das Betanken am aktuellen Strompreis ausrichten. Strom wäre dann am billigsten, wenn Fernseher und Waschmaschinen nachts ausgeschaltet sind und Industriebetriebe ihre Maschinen heruntergefahren haben.
Martin Wietschel mahnt aber zur Vorsicht: „Noch ist nicht erwiesen, dass die Kunden auf ein solches Preismodell anspringen.“ Denn dies setze voraus, dass sich die Kunden aktiv mit den Tarifen auseinandersetzen: „Wenn der Gewinn klein ist, könnten viele das Interesse verlieren.“ Allerdings, so sagen die Siemens-Forscher, ließe sich die nötige Intelligenz auch ins Auto integrieren, so dass das Fahrzeug anhand weniger Vorgaben des Fahrers selbst entscheidet, wann der Strom günstig genug ist. Romandi ist zuversichtlich, dass das Projekt am Ende die richtigen Antworten auf derlei Fragen liefern wird. Die Testfahrer leasen die Fahrzeuge zunächst zu einem günstigen Preis für einen Zeitraum von 30 Monaten, inklusive Strom, Wartung, Versicherung und eventueller Werkstatt-Kosten. Aktuelle Forschungsergebnisse und Technologien lässt Siemens fortlaufend in das Projekt einfließen. Noch sei gar nicht abzusehen, wie viele neue Erkenntnisse „4-S“ am Ende bringen werde, meint Romandi.
Ähnlich sieht das Wolfgang Geus, Vorstandsvorsitzender der Erlanger Stadtwerke, einem weiteren Projektpartner. „Mit den Elektrofahrzeugen testen wir, ob sich alle Anforderungen rund ums Auto, die Ladeinfrastruktur und das Niederspannungsnetz erfüllen lassen. Die Herausforderungen sind hier: der Einfluss der Witterung auf die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Batterien, die Lademöglichkeiten in privaten und öffentlichen Garagen, die möglichen Abrechnungsmodelle und die Lastvorgänge im Niederspannungsnetz.“ Siemens möchte möglichst viele Unternehmen in das umfangreiche Projekt einbinden. Derzeit stellt die Firma German E-Cars die Autos zur Verfügung. Künftig sollen nicht nur Siemens-eigene Wechselrichter mit Ladefunktion in die nachfolgenden Fahrzeuge des 4-S-Projekts eingebaut werden, sondern auch eigene Antriebsaggregate. Damit auch bei den Autos der Testflotte immer mehr gilt: Siemens inside.