Veröffentlichung: Ergebnispapier Nr. 37 - „Sicherheit von Elektrofahrzeugen“

37 Sicherheit von Elektrofahrzeugen

März 2017 Sicherheit von Elektrofahrzeugen

Inhalt

5 Inhalt Einleitung 6 1  Die Traktionsbatterie  8 1.1 Grundlagen  9 1.2  Gefahrenquellen und -vorbeugung  10 1.3  Sicherheitsstandards und -normen  13 1.4  Zweitnutzung als stationärer Hausspeicher  14 2  Praktische Sicherheitsszenarien  16 2.1  Normaler Fahrbetrieb  17 2.1.1 Fahrgeräusch   17 2.1.2 Ladevorgang  18 2.1.3 IT-Security  20 2.2  Reparatur und Wartung  20 2.3 Verkehrsunfälle  21 Ausblick 26 Anhang 28 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1:   Aufbau und Funktion einer Lithium-Ionen-Zellen  beim Entladevorgang  9 Abbildung 2:   Lebenszyklus einer Batterie mit Second-Life Nutzung     14

6  10 Thesen zur Elektromobilität in Flotten Einleitung

7 Wenngleich die angestrebte Entwicklung zu einer Million Elektrofahrzeu-gen in Deutschland im Jahr 2020 nicht in der erwarteten Geschwindigkeit verläuft, so zeigt sich – nicht zuletzt in aktuellen strategischen Aussagen von führenden Vertretern der Automobilindustrie – doch deutlich, dass der Markthochlauf der Elektromobilität unmittelbar bevorsteht. Bereits heute ist die Elektromobilität alltagstauglich und die automobile Zukunft wird elektrisch sein: Dies sind zwei der zentralen Ergebnisse, die das Schaufens-terprogramm Elektromobilität auf seiner Ergebniskonferenz im April 2016 in Leipzig präsentiert hat (vgl. Ergebnispapier Nr. 26 der BuW).  Angesichts der zunehmenden Zahl von Elektrofahrzeugen auf den Straßen stellen sich viele Menschen die Frage, inwiefern deren alternative Antriebs-technologie mit besonderen Sicherheitsrisiken verknüpft ist. Das tun sie umso mehr, als Elektrofahrzeuge gegenüber herkömmlichen Verbrenner-fahrzeugen eine viel größere mediale Aufmerksamkeit genießen, weil sie an-ders sind als das Gewohnte und damit Neuigkeitswert haben. Negativ macht sich das bei der Berichterstattung über Unfälle bemerkbar. So verursachten beispielsweise drei Brände von Elektroautos der Marke Tesla, die sich im Herbst 2013 in den USA ereigneten, weit mehr Schlagzeilen als die über 250.000 Brände von Verbrennerfahrzeugen, die sich dort seit der Marktein-führung dieses Elektroautos ereignet hatten. Die Medien verzerrten damit die Wirklichkeit dramatisch, was umso schwerer wiegt, als bei den Bränden konventioneller Fahrzeuge in den USA 400 Tote und 1200 Schwerverletzte zu beklagen waren, wogegen bei den Bränden der Elektroautos niemand ernsthaft zu Schaden gekommen war. Dementsprechend sind sich die Experten weitgehend einig, dass Elektro-fahrzeuge nicht unsicherer sind als Verbrennerfahrzeuge. Sie weisen keine größeren, sondern nur andere Sicherheitsrisiken auf als diese. Elektro-fahrzeuge seien „sehr sicher“, meint zum Beispiel Dr. Gerhard Hörpel vom Batterieforschungszentrum MEET in Münster. „Ein Elektroauto bereitet mir weniger Sorgen als eines mit Benzinmotor“. Alle spezifischen Sicherheitsri-siken eines Elektroautos haben mit seiner Batterie und dem Umgang damit zu tun. Um welche Risiken es sich dabei handelt und mit Hilfe welcher Maß-nahmen sie minimiert werden, schildert das vorliegende Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung (BuW) des Schaufensterprogramms.  Dabei betrachtet es zunächst die Besonderheiten der Traktionsbatterie und der von ihr ausgehenden Hochvoltspannung und nimmt dann drei verschie-dene Situationen bei der Nutzung von Elektroautos in den Blick:  ▪ den normalen Fahrbetrieb  ▪ Reparatur und Wartung  ▪ Verkehrsunfälle Einleitung

8  1 Die Traktionsbatterie 

9 1.1 Grundlagen Verbrennerfahrzeuge sind normalerweise mit einem 12-Volt-Bordnetz aus-gestattet, das die verschiedenen elektrischen Komponenten des Fahrzeugs speist. Elektroautos haben zusätzlich ein Hochvolt-Bordnetz, das ihren elektrischen Antrieb mit Strom versorgt. Seine Spannung liegt zwischen 200 und 800 Volt, je nach Leistung der Traktionsbatterie.  Batterien generieren Strom, indem sie chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Bei einfachen Batterien bzw. Primärzellen ist dieser Vorgang irreversibel. Wenn ihre Energie verbraucht ist, werden sie über ein Rücknahmesystem entsorgt. Traktionsbatterien sind dagegen wieder-aufladbare Batterien (auch Sekundärzellen oder Akkumulatoren genannt). Der Prozess der Energieumwandlung ist in ihnen reversibel: Von außen zugeführte elektrische Energie lädt sie mit chemischer Energie auf, die sie beim Entladen wieder in Strom verwandeln. Die Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen sind in der Regel Lithium-Ionen-Akkumulatoren.  Abbildung 1: Aufbau und Funktion einer Lithium-Ionen-Zellen beim Entladevorgang LiMO 2 -Schicht Graphit-Schicht Li + -Ionen Cu-K oll ek tor Elektr oly t Sepa rat or ConducƟng In terphase LiM O 2 -El ek tro de Al-K oll ek tor SE I Gr aphit -El ek tro de

10  Die kleinste Einheit der Lithium-Ionen-Batterie ist die Batteriezelle. In ihr findet der eigentliche elektrochemische Umwandlungsprozess statt. Lithi-um-Ionen wandern zwischen zwei entgegengesetzt geladenen Elektroden, deren elektrische Trennung durch einen Separator aufrechterhalten wird. Der Elektrolyt fungiert hierbei als Vermittler zwischen den Reaktionen an den Elektroden, garantiert den Li-Ionen-Transport und löst dadurch einen Elektronenfluss aus. Mehrere solcher Zellen werden zu Modulen zusam-mengeschaltet, die bereits ein Zell-Kontrollsystem enthalten. Mehrere Module sind in einem Gehäuse mit Isoliermaterialien zum Batteriesystem zusammengefasst. Auch für eine ausreichende Kühlung muss gesorgt werden, denn hohe Strö-me sind mit einer hohen Wärmeentwicklung verbunden. Elektronisch wird die Batterie von einem Batteriemanagementsystem (BMS) gesteuert, das Parameter wie Spannung, Stromstärke und Temperatur misst und regelt.  Aufgrund ihrer spezifischen Zellchemie lassen sich mit Lithium-Ionen-Bat-terien hohe Energiedichten realisieren, weshalb sie für mobile Anwendun-gen, bei denen mit möglichst wenig Gewicht bzw. Volumen eine hohe Leis-tung erbracht werden muss, besonders geeignet sind.  Schon heute werden je nach Zellchemie Energiedichten zwischen 90 und 250 Wh/kg bzw. 160 und 670 Wh/l erreicht. Für zukünftige Li-Ionen-Batterien werden Ener-giedichten von bis zu 310 Wh/kg bzw. 860 Wh/l erwartet. In Lithium-Io-nen-Batterien sind also zum einen Materialien mit hohem Energiegehalt und zum anderem hochentzündliche Elektrolyte kombiniert, die in Elekt-rofahrzeugen für Hochspannung sorgen. Das bringt Gefahren mit sich und kann sicherheitskritische Situationen auslösen. 1.2 Gefahrenquellen und -vorbeugung Die Sicherheitsrisiken, die direkt mit der Lithium-Ionen-Traktionsbatterie eines Elektroautos verbunden sind, lassen sich in drei Kategorien eintei-len, nämlich in elektrische, thermische und chemische Gefahren. 1 Elektrische Gefahren bestehen darin, dass  ▪ es beim Berühren von Spannung führenden Teilen zu einem tödlichen elektrischen Schlag kommen kann  ▪ energiereiche Lichtbögen entstehen, die Brände auslösen 1   vgl. dazu Kompendium: Li-Ionen-Batterie, S. 16 f. https://www.dke.de/resource/blob/933404/fa7a24099c84ef613d8e7afd2c860a39/kom- pendium-li-ionen-batterien-data.pdf 1  vgl. dazu Kompendium: Li-Ionen-Batterie, S. 16 f.  https://www.dke.de/resource/blob/933404/fa7a24099c84ef613d8e7afd2c860a39/ kompendium-li-ionen-batterien-data.pdf

11  ▪ durch eine Überladung von Batteriezellen eine Überhitzung entsteht, die ungewollte chemische Reaktionen herbeiführt  ▪ ein externer Kurzschluss die Batterie überhitzt  ▪ durch einen Kurzschluss Feuer, Verbrennungen oder Stromschläge verursacht werden. Immerhin liegen die Ströme, die beim Kurzschluss eines oder mehrerer Batteriepacks auftreten, zwischen 2.000 und 3.000 Ampere. Thermische Gefahren bestehen darin, dass  ▪ Batteriezellen infolge einer Überladung, Überlastung oder eines Kurz-schlusses überhitzt werden und dadurch in ihnen ein Überdruck entsteht  ▪ eine Erhitzung auf über 120 Grad Celsius zur Selbstentzündung und schlimmstenfalls zu einem sogenannten thermischen Durchgehen (Ther-mal Runaway) mit  Brand und Explosion der Batterie führt  ▪ eine Überhitzung die Separatoren in den Batteriezellen schmelzen lässt und es dadurch zu einem Kurzschluss kommt (keramische Separatoren sind davon allerdings nicht betroffen). Chemische Gefahren bestehen darin, dass   ▪ nach mechanischer Beschädigung des Batteriegehäuses explosive und/oder gesundheitsgefährdende Inhaltsstoffe als Gas oder Flüssigkeit austreten – gasförmig sind das hauptsächlich verdampfende Elektrolyte und deren Zersetzungsprodukte wie Methan, Ethan, Propan, Butan und Aldehyde.  Diesen Gefahren kann jedoch schon bei der Konstruktion und der Produk-tion von Traktionsbatterien teilweise vorgebeugt werden. Auf der Ebene der Batteriezellen ist dies zum einen durch die Wahl einer geeigneten Zell-chemie, zum anderen durch das Einfügen mechanischer und elektrischer Sicherheitseinrichtungen möglich. Bezüglich der Zellchemie bietet es sich einerseits an, alternative Materialien für die positiv geladene Elektrode (Kathode) zu verwenden. So lässt sich zum Beispiel mit Lithium-Eisenphosphat zwar keine so hohe Energiedichte wie mit Lithium-Cobaltoxid erreichen, dafür aber die Gefahr eines thermi-schen Durchgehens (je nach Gefahrenquelle) verringern. Andererseits kann die Zellchemie dadurch gefahrenresistenter gestaltet werden, dass dem Elektrolyten bestimmte Additive beigemischt werden. In Frage kommen dabei:

12   ▪ flammhemmende Additive für entflammbare organische Elektrolytlö-sungen.  ▪ Shutdown-Additive, die dem Überladen der Batteriezelle entgegen-wirken. Sie setzen bei Überladung entweder Gase frei, die über einen drucksensiblen Schalter den Stromfluss unterbrechen, oder behindern dann direkt den Stromfluss im Elektrolyten.  ▪ elektrochemisch aktive Substanzen, die als Redox-Shuttle fungieren. Bei zu hoher Ladespannung oxidieren diese Moleküle an der positiv geladenen Elektrode und wandern dann zur negativen Elektrode, wo sie durch Reduktion ihren Ausgangszustand annehmen. Dadurch führen sie die überschüssige Ladung in einem kontrollierten Prozess ab. Sicherheitsfördernd ist auch der Einsatz sogenannter Shutdown-Separa-toren. Sie enthalten Mikroporen, die sich bei zu großer Hitze verschließen und so die Ionenwanderung im Elektrolyten und damit den Stromfluss unterbrechen. Mechanisch und elektrisch kann man die Sicherheit von Batteriezellen durch folgende Maßnahmen erhöhen:  ▪ den Einbau von Sicherheitsventilen, die sich bei steigendem Zelldruck öffnen, um Gase entweichen zu lassen.  ▪ in den Stromkreislauf integrierte Sicherungen, die bei zu hohen Strö-men mit entsprechender Temperaturentwicklung schmelzen.  ▪ in den Stromkreislauf integrierte PTC-Schalter (Positive Temperature Coefficient Device). Sie erhöhen beim Erreichen bestimmter Tempera-turen den elektrischen Widerstand und können einen Thermal Runa-way verhindern.   ▪ den Einbau eines CID-Schalters (Current Interrupt Device). Er trennt die Verbindung zwischen Elektroden und Stromkreislauf, sobald ein bestimmter Druck durch Gasbildung überschritten wird.  ▪ Die Einhaltung eines Sicherheitsabstandes zwischen den Zellen und/oder den Einbau eines Hitzeschildes. Über diese Maßnahmen auf Zellebene hinaus trägt das Batteriemanage-mentsystem der größtmöglichen Sicherheit von Traktionsbatterien auf folgende Art Rechnung: Sicherheit von Elektrofahrzeugen

13 Sicherheit von Elektrofahrzeugen  ▪ Durch eine mikrocontrollergesteuerte Zellüberwachung sorgt es bereits vor dem Überschreiten kritischer Grenzwerte für ein automatisches Abschalten der Batterie.  ▪ Es reguliert über ein Thermomanagement das Kaltstartverhalten.  ▪ Es sorgt durch einen Überladeschutz und ein Zellbalancing für zusätzli-chen Schutz gegen mögliche Risiken. 1.3 Sicherheitsstandards und -normen Die Anforderungen an das Leistungsverhalten und die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrostraßenfahrzeugen sind im interna-tionalen Standard IEC 62660 Teil 1 bis 4 festgeschrieben. Dort werden Testverfahren beschrieben, die den gesamten Lebenszyklus der Batterie im Fahrzeugeinsatz abdecken und auch Zuverlässigkeits- und Missbrauch-sprüfungen beinhalten. Testverfahren zu Sicherheitsanforderungen an Traktionsbatterien sind auch in der internationalen Norm ISO 12405-3:2014 dargestellt.  Bevor sie in Verkehr gebracht werden, müssen Batteriezellen demnach gründlich auf ihre elektrische, thermische und mechanische Sicherheit geprüft werden.  So wird beispielsweise in einem Hochstromtest festgestellt, wie sie sich bei schnellem Laden und Entladen mit hohen Strömen verhalten. Im Pro-pagationstest wird ein interner Kurzschluss simuliert, im Nageltest, bei dem ein Nagel durch das Gehäuse der Batterie geschlagen wird, ein extern induzierter Kurzschluss. Auch die Entzündbarkeit von Batterien wird überprüft. Die mechanischen Tests verlaufen unter teilweise extremen Bedingungen, wenn Batterien auf Zell-, Modul- und Systemebene zum Bei-spiel in mechanischen Pressen mit einem Gewicht von bis zu 100 Tonnen gequetscht und gestaucht werden.   Außer den Vorgaben dieser beiden Standards haben Traktionsbatterien hinsichtlich ihrer Sicherheit unter anderem den Anforderungen der Nieder-spannungsrichtlinie, des Produktsicherheitsgesetzes, des Batteriegesetzes und der Richtlinie über elektromagnetische Verträglichkeit (EMV-Richt-linie) zu genügen. Des Weiteren müssen Normen und Richtlinien für den Transport und die Lagerung von Batterien beachtet werden. Für den Trans-port und die Lagerung von Modulen gilt beispielsweise die Norm DIN EN 62281. Für den Transport kommen die Vorschriften des UN-Transporttests T 38.3 hinzu. Die darin enthaltenen Vorgaben zu beachten ist wichtig, weil 

14  die Gefahren, die der Umgang mit Batterien mit sich bringt, leicht unter-schätzt werden. Mitarbeiter müssen aber für die Gefahrenpotenziale beim Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien sensibilisiert werden und mögliche Unfallszenarien kennen. Diese Notwendigkeit betrifft Batterie- und Auto-mobilhersteller sowie Logistikunternehmen ebenso wie Anwender aus Bran-chen wie beispielsweise dem Maschinen- und Anlagenbau.  Ausführlichere Informationen über die aktuellen Normen zur Lagerung, zum Transport und zur Verwertung bzw. dem Recycling von Li-Ionen-Batterien enthält das Kompendium: Li-Ionen-Batterien, das im Rahmen der Begleit-forschung des Förderprogramms IKT für Elektromobilität II entstanden ist.  1.4 Zweitnutzung als stationärer Hausspeicher Ein Sonderfall der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien bezieht sich auf ihre Zweitnutzung nach ihrem Lebensdauerende im Fahrzeugbetrieb. Dann ist der jeweilige Inverkehrbringer der Traktionsbatterie – im Fall eines Elektrofahrzeugs der jeweilige Automobilhersteller (OEM) – nach § 5 bis 8 des Batteriegesetzes zur Rücknahme und nach § 14 zur Verwertung verpflichtet. Die direkte Verwertung ist derzeit wirtschaftlich aber nicht darstellbar, unter anderem wegen energie- und damit kostenintensiver Recycling-Prozesse. Deshalb erarbeiten OEM Geschäftsmodelle zur Nach-nutzung von gebrauchten Fahrzeugbatterien, zum Beispiel als stationäre Speicher, welche die durch erneuerbare Energien auftretenden Fluktuatio-nen im Stromnetz abpuffern.  Um jedoch die Nachnutzung generell zu ermöglichen, muss neben der Wirtschaftlichkeit in erster Linie die Sicherheit gewährleistet sein.  Batterie- kapazität ca. 20 Jahre 8.000 Zyklen Lebens- dauer 100 % 80 % 50 % ca. 10 Jahre 4.000 Zyklen End of First-Life End of Second-Life Recycling oder Remanu- facturing Second-Life First-Life Abbildung 2: Lebenszyklus einer Batterie mit Second-Life Nutzung Sicherheit von Elektrofahrzeugen

15 Sicherheit von Elektrofahrzeugen In der Praxis gibt es jedoch vor allem bei stationären Speichern noch Si-cherheitslücken. Hierzu zählen das Nicht-Vorhandensein aussagekräftiger und standardisierter Performance- und Lebensdauertests.  Aktuell wird dazu die VDE-AR 2510-50 entwickelt, die sich auf stationäre Heimspeicher bezieht. Zudem sei auf die Normen DIN EN 61427-2 (VDE 0510-41), DIN EN 62620 (VDE 0510-35) und DIN EN 62619 (VDE 0510-39) verwiesen, die unter anderem Prüfverfahren angeben, die dem Nachweis der Ausdau-er, der Eigenschaften und des elektrischen Betriebsverhaltens der Batteri-en dienen. Auf internationaler Ebene wird die Notwendigkeit von aussa-gekräftigen und standardisierten Performance- und Lebensdauertests in IEC 62485-5 eingebracht, deren Erarbeitung erst begonnen wurde. Ein aktuelles Thema, das darüber hinaus diskutiert wird, ist der Brandschutz in Gebäuden.  Die Sicherheit von Hausspeichern wurde vom Bundesverband Energie-speicher gemeinsam mit Prüfeinrichtungen und weiteren Fachverbänden in dem 2015 veröffentlichten „Sicherheitsleitfaden Li-Ionen-Hausspeicher“ adressiert. Im Rahmen des Leitfadens wurde ein Schutzzielkatalog für Li-Ionen-Batterien auf drei verschiedenen Ebenen (Zelle, Modul, System) entwickelt. Dieser Katalog enthält ausführliche Informationen zu Gefah-renquellen und angestrebten Schutzzielen. 2   Einen umfangreichen Überblick über Nachnutzungsmöglichkeiten von Traktionsbatterien gibt die Studie „Second-Life Konzepte für Li-Io-nen-Batterien aus Elektrofahrzeugen“, die als Ergebnispapier Nr. 18 der BuW des Schaufensterprogramms Elektromobilität erschienen ist. 3  2    http://www.bves.de/wp2015/wp- content/uploads/2015/07/Si- cherheitsleitfaden_Li-Ionen_Hausspeicher.pdf  3   http://schaufenster-elektromobilitaet.org/de/content/dokumente/dokumente_1/ dokument_details_16843.html 2  http://www.bves.de/wp2015/wp- content/uploads/2015/07/Sicherheitsleitfaden_ Li-Ionen_Hausspeicher.pdf  3 http://schaufenster-elektromobilitaet.org/de/content/dokumente/dokumente_1/ dokument_details_16843.html

16  2 Praktische Sicherheitsszenarien

17 2.1 Normaler Fahrbetrieb 2.1.1 Fahrgeräusch Das auffälligste Merkmal eines Elektroautos im normalen Fahrbetrieb ist das fehlende Fahrgeräusch. Elektromotoren arbeiten so leise, dass sie akustisch kaum wahrnehmbar sind. Elektrofahrzeuge emittieren deshalb beim Stehen, Anfahren und bei niedrigen Geschwindigkeiten bis zu 50 Kilometern pro Stunde (abhängig von Fahrzeug und Witterung) keine Geräusche. Erst bei höheren Geschwindigkeiten sind sie durch Roll- und Windgeräusche akustisch zunehmend wahrnehmbar. 4 Verschiedene Studien haben belegt, dass deshalb bei niedrigen Geschwin-digkeiten das Unfallrisiko zwischen Elektrofahrzeugen und anderen Ver-kehrsteilnehmern erhöht ist. 5  Die geringe Geräuschemission reduziert die  Wahrnehmung eines fahrenden elektrischen Fahrzeugs so stark, dass es zu sicherheitsrelevanten Situationen in der Begegnung mit anderen Verkehrs-teilnehmern kommen kann. Die Verkehrssicherheit von Fußgängern, Seh-behinderten, Kindern und Radfahrern ist gefährdet. Denn auch die Fahrer von Elektrofahrzeugen selbst können die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs aufgrund des fehlenden Motorgeräuschs schwer einschätzen. Dieser Gefahr sollen künftig vom Elektrofahrzeug produzierte Eigenge-räusche abhelfen. Untersuchungen haben gezeigt, dass es dabei weniger auf die Lautstärke dieses Geräusches ankommt, als auf seine Art bzw. die Assoziation, die es auslöst. Ein mögliches Eigengeräusch muss also dem eines Verbrennungsmotors nachempfunden sein, da sonst beispielsweise Blinde das Fahrzeug nicht richtig wahrnehmen können. 6  Es sollte ferner in  Fahrtrichtung abgegeben werden und die Fahrdynamik widerspiegeln. 7 4   vgl. Dudenhöffer, Hause/Kathrin, Leonie (2011): Hörbare Vehikel. Experimen- te zur Geräuschwahrnehmung von Elektroautos durch Handicap-Gruppen, in:  UNIKATE 39, S. 52-61; Dudenhöffer, Hause/Kathrin, Leonie (2012): Geräusch- wahrnehmung von Elektroautos, in: Automobiltechnische Zeitschrift 114, S.   258-263.  5   vgl. Kaiser, Oliver S. et al. (2011): Elektromobilität. ITA-Kurzstudie, Düsseldorf:  Zukünftige Technologien Consulting.  6   Brandl, Maria (2015): KURIER-Test: Wie Blinde Elektroautos wahrnehmen, am  22.01.2015 in Kurier.at.  7   vgl. Peters, Anja et al. (2012): Konzepte der Elektromobilität und deren Be- deutung für Wirtschaft, Ge- sellschaft und Umwelt. Innovationsreport, Berlin:  Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB), Okto- ber 2012, Arbeitsbericht Nr. 153  4  vgl. Dudenhöffer, Hause/Kathrin, Leonie (2011): Hörbare Vehikel. Experimente zur  Geräuschwahrnehmung von Elektroautos durch Handicap-Gruppen, in: UNIKATE  39, S. 52-61; Dudenhöffer, Hause/Kathrin, Leonie (2012): Geräuschwahrnehmung  von Elektroautos, in: Automobiltechnische Zeitschrift 114, S.  258-263.  5  vgl. Kaiser, Oliver S. et al. (2011): Elektromobilität. ITA-Kurzstudie, Düsseldorf:  Zukünftige Technologien Consulting.  6   Brandl, Maria (2015): KURIER-Test: Wie Blinde Elektroautos wahrnehmen, am  22.01.2015 in Kurier.at.  7  vgl. Peters, Anja et al. (2012): Konzepte der Elektromobilität und deren Bedeutung  für Wirtschaft, Ge- sellschaft und Umwelt. Innovationsreport, Berlin: Büro für Tech- nikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB), Oktober 2012, Arbeitsbe- richt Nr. 153  Sicherheit von Elektrofahrzeugen

18  Ein akustisches Fahrzeug-Warnsystem (AVAS), das ein solches Eigenge-räusch produziert, wird innerhalb der Europäischen Union vom 1. Juli 2019 an für alle neuen Typen von reinen Elektrofahrzeugen und Hybrid-fahrzeugen verbindlich. Bis zum 1. Juli 2021 müssen alle Hybridelektro- und reinen Elektrofahrzeuge mit einem AVAS ausgestattet sein. Das hat das Europäische Parlament am 16. April 2014 mit der Verordnung (EU) Nr. 540/2014 des Europäischen Parlaments und des Rates beschlossen. Demnach können die Fahrzeughersteller auch schon vor 2019 akustische Warnsysteme einbauen, wenn sie den von der EU festgelegten Anforde-rungen entsprechen. So muss beispielsweise mindestens im Geschwindig-keitsbereich zwischen dem Anfahren und etwa 20 km/h sowie beim Rück-wärtsfahren automatisch ein Schallzeichen erzeugt werden. Das Fahrzeug muss ein Dauergeräusch erzeugen, welches einem vergleichbaren Verbren-nerfahrzeug entspricht. Zudem muss ein Schalter eingebaut werden, der ein Ausschalten der Geräusche ermöglicht. Da es sich bei diesen Regelun-gen um Vorgaben einer europäischen Verordnung handelt, bedürfen sie keines weiteren nationalen Umsetzungsaktes.  Für die Hersteller von elektrisch betriebenen Fahrzeugen besteht hier weiterer Forschungsbedarf, da der Charakteristik des Geräusches und der Veränderung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit besondere Bedeutung zukommt und die EU-Verordnung hierfür Spielraum lässt. Insgesamt ist unter Autobauern, Politikern und Lärmgegnern noch strittig, wie Elektro fahrzeuge klingen sollen – denn „künstliche Geräusche würden das Ziel, den Verkehrslärm in Städten zu reduzieren, konterkarieren“, sagt Stefan Bratzel, Leiter des Center of Automotive Management an der Uni-versität in Bergisch Gladbach. 8   2.1.2 Ladevorgang Grundsätzlich dürfen Elektrofahrzeuge nur an geprüften, fest installierten Ladevorrichtungen mit geeignetem Zubehör wie beispielsweise geprüften Adaptern für Steckersysteme geladen werden. Das Laden an nicht geeig-neten Installationen kann gefährlich sein, da man es mit Spannungen von mehreren 100 Volt zu tun hat, die für den Menschen gefährlich sind. Das gilt für den Ladevorgang an der Ladeeinrichtung wie auch für die vor-gelagerte Installation. Überlastungen müssen vermieden und damit das Risiko von Bränden minimiert werden. Richtschnur sind die sogenannten  8   Zit. Nach Thomas Imhof. Wie leise dürfen Elektroautos sein?. In: Die Welt vom  20.01.2014 8  Zit. Nach Thomas Imhof. Wie leise dürfen Elektroautos sein?. In: Die Welt vom  20.01.2014 Sicherheit von Elektrofahrzeugen

19 Technischen Anschlussbedingungen. Ihre Einhaltung sorgt für standardi-sierte Sicherheit und ist im Bereich von Elektroinstallationen seit langem bewährte Praxis. Eine besondere Herausforderung beim Laden mit Wech-selstrom ergibt sich aus der Wandlung von Wechsel- zu Gleichstrom im Hochvolt-System des Fahrzeugs. Dieser Herausforderung wird durch den zur jeweiligen Netzform passenden Schutz begegnet, die Standard im Be-reich der Elektroinstallation ist. Haushaltssteckdosen sind für die Abgabe von hohen Leistungen über ei-nen längeren Zeitraum hinweg nicht geeignet. Um dem Risiko eines Bran-des zu entgehen, sollten Fahrzeuge zuhause, falls keine Wallbox vorhanden ist, generell nur an solchen Schuko-Steckdosen geladen werden, die fach-männisch installiert sind. Probleme können auch bei älteren Installationen auftreten, weil diese zum Teil nicht auf größere Ströme ausgelegt sind. Für einen sicheren Betrieb, speziell auf der Fahrzeugseite, bedarf es entspre-chender Schnittstellen, die eine Kommunikation zwischen Ladevorrich-tung und Fahrzeug ermöglichen, eine laufende Überwachung von Tempe-ratur und Spannung zulassen und im Notfall das ladende Fahrzeug vom Netz trennen. Empfehlenswert sind Fehlerstromschutzgeräte („Residual protective Devices”). Sie ermöglichen effiziente und intelligent gesteuerte Ladevorgänge und helfen, sicherheitskritische Situationen zu vermeiden.  Für das Laden von Elektrofahrzeugen sind vier verschiedene Lademodi vorgesehen, die in der Normenreihe DIN IEC 61851 definiert sind. Jeder dieser vier Modi erfordert spezifische elektrische Schutzmaßnahmen, um die Sicherheit des Bedienpersonals und Dritter zu gewährleisten. Aber auch Normen wie DIN VDE 0100-722 zum Errichten von Niederspan-nungsanlagen oder IEC 61000-6-3, die sich mit der elektromagnetischen Verträglichkeit beschäftigt, müssen berücksichtigt werden. Ein nicht zu vernachlässigender und gewichtiger Fehlerfaktor ist die Fehlbedienung durch den jeweiligen Nutzer beim Laden des Fahrzeugs. Um eine fehler-hafte Bedienung zu vermeiden, müssen die jeweiligen Nutzer fachgerecht unterwiesen und mit dem Zubehör für das Laden wie beispielsweise dem Lade-Adapter vertraut gemacht werden.  Einen sehr guten Überblick über Ladetechnologien sowie die Anforderun-gen an den Aufstellort und die Netzanbindung gibt der von der Nationalen Plattform Elektromobilität erarbeitete „Technische Leitfaden Ladeinfra-struktur“. 9  Er enthält auch Empfehlungen für Immobilienbesitzer und  -verwalter, Städteplaner, Architekten, Elektroinstallateure und Bauherren.  9   https://www.dke.de/de/themen/elektromobilitaet/praxisnaher-leitfaden-ladeinf- rastruktur-fuer-elektromobilitaet 9 https://www.dke.de/de/themen/elektromobilitaet/praxisnaher-leitfaden-ladeinfra- struktur-fuer-elektromobilitaet Sicherheit von Elektrofahrzeugen

20  2.1.3 IT-Security Mit zunehmender Digitalisierung und Vernetzung nimmt die Gefahr ei-ner externen IT-Manipulation zwar für Fahrzeuge aller Antriebsarten zu, Elektrofahrzeuge werden aber besonders eng mit Verkehrs- und Ener-giesystemen verknüpft sein. Denn die Entwicklung spezieller Navigati-onssysteme für Elektrofahrzeuge schreitet voran. Solche Systeme (i.d.R. Ladestrom-Assistenten) „erlernen“ den Energieverbrauch bei unterschied-lichen Streckentypen und Geschwindigkeiten. Sie können die realistische Ankunftszeit ermitteln und sich auf das individuelle Fahrverhalten ein-stellen. In einem Display können die nächsten Ladestationen entlang der Fahrzeugroute angezeigt und ggf. vorreserviert werden. Der benötigte Fahrstrom (zeitlich und örtlich) steht dabei in engem Zusammenhang mit dem individuellen Mobilitätsverhalten. Elektrofahrzeuge werden dafür über mehr intelligente Schnittstellen verfügen und deshalb anfälliger für Hackerangriffe sein als Verbrennerfahrzeuge. Der vorbeugenden IT-Secu-rity wird deshalb hohe Priorität zugeschrieben, wenn es um die Sicherheit von Elektroautos geht. 2.2. Reparatur und Wartung Bereits eine Wechselspannung (AC) von über 30 Volt sowie eine Gleich-spannung (DC) von über 60 Volt stellen bei ungeschütztem Kontakt und einem Kurzschlussstrom von nur drei mA (AC) und zwölf mA (DC) eine Lebensgefahr für den Menschen dar. Diese Spannungen sind die unteren Schwellenwerte, ab denen man von Hochvolt-Anlagen spricht. In Elektro-fahrzeugen ist die Spannung um ein Vielfaches höher.  Um Servicekräfte nicht in sicherheitskritische Situationen zu bringen, müssen alle Hochvolt-Komponenten eines Elektrofahrzeugs deshalb auf-fällig und unverwechselbar gekennzeichnet sein. Durch Isolierungen und Spezialstecker muss überdies ein Berührschutz gewährleistet sein, der einen Kontakt mit stromführenden Teilen verhindert. Zur Servicesicher-heit trägt auch die Aufteilung der Batterie in mehrere Module bei, die über einen Sicherheitsschalter miteinander verbunden sind. KFZ-Betriebe müssen sich darauf einstellen, es mehr und mehr auch mit der Wartung und Instandsetzung von Elektrofahrzeugen zu tun zu haben. Dafür müssen sie geeignetes Personal in Schulungen und Unterweisungen qualifizieren, um die Richtlinien der Berufsgenossenschaft nach BGI 8686 zu erfüllen und strafrechtlichen bzw. zivilrechtlichen Konsequenzen zu ent-gehen. Die Richtlinie BGI 8686 unterscheidet zwei Qualifikationsstufen:  ▪ den elektrotechnisch unterwiesenen Mitarbeiter Sicherheit von Elektrofahrzeugen

21  ▪ den Fachkundigen für Arbeiten an Hochvolt (HV) eigensicheren Fahr-zeugen  Elektrotechnisch unterwiesen werden können auch Mitarbeiter ohne KFZ-Ausbildung. Ohne mindestens eine dokumentierte elektrotechnische Unterweisung darf niemand in einem gewerblichen Betrieb Wartungs- oder Reparaturarbeiten an einem Elektrofahrzeug vornehmen. Das betrifft beispielsweise auch Tätigkeiten wie Reifenwechsel oder Lackierarbeiten. Die Voraussetzung für eine Qualifikation zum Fachkundigen für Arbei-ten an HV-eigensicheren Fahrzeugen ist eine nach 1972 abgeschlossene KFZ-Mechaniker-Ausbildung. Nur mit dieser Qualifikation darf ein Mitar-beiter die HV-Anlage von Elektrofahrzeugen freischalten, was die Voraus-setzung für Wartungs- und Reparaturarbeiten am HV-System ist. 2.3 Verkehrsunfälle Je mehr Elektroautos auf den Straßen unterwegs sind, desto häufiger wird es vorkommen, dass sie in Unfälle verwickelt werden. Der Umgang mit verunfallten Elektrofahrzeugen ist in der Regel jedoch nicht gefährlicher als der mit vergleichbaren Benzin- oder Dieselfahrzeugen. Verglichen mit diesen fallen bei Elektroautos sogar einige Gefahren weg, die einen Brand auslösen könnten, wie beispielsweise ein Kraftstoffaustritt auf heiße Mo-torbauteile. Insgesamt gibt es keine Hinweise darauf, dass ein Elektroauto stärker von einem Brand gefährdet sein könnte als ein Verbrennerfahr-zeug. In Crashtests, wie sie vom ADAC, von der DEKRA oder vom europä-ischen Crashtest-Konsortium EURO NCAP bisher durchgeführt wurden 10 ,  haben verschiedene Elektroautos gezeigt, dass sie sicherheitstechnisch mindestens auf der gleichen Stufe stehen wie Verbrennerfahrzeuge.  Die Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs ist, um ihr größtmögliche Crashsicherheit zu geben, in der Regel in einem korrosionssicheren Ge-häuse mit feuerhemmendem Schaum untergebracht. Sie verfügt über Ven-tile, über die notfalls Reaktionsgase abgeblasen werden. Auch kann sie mit einem Frühwarnsystem ausgestattet werden, das anzeigt, wenn ein Brand oder eine Explosion drohen, so dass der Fahrer rechtzeitig aussteigen kann. Vor allem ist die Traktionsbatterie meist im Unterboden des Elek-trofahrzeugs untergebracht. Dort sind statistisch gesehen die geringsten Unfallfolgen zu erwarten, vor allem bei seitlichen Zusammenstößen mit ei-nem anderen Fahrzeug. Trotzdem besteht nach einem Zusammenstoß eine potenzielle Brandgefahr. Problematisch ist, dass ein Brand nach einem  10   vgl. https://www.adac.de/infotestrat/tests/crash-test/elektroauto/default.aspx;  http://www.dekra-elektromobilitaet.de/de/sicherheit; https://www.welt.de/motor/ article134065043/Elektroauto-Tesla-Model-S-holt-Bestnote.html  10  vgl. https://www.adac.de/infotestrat/tests/crash-test/elektroauto/default.aspx;  http://www.dekra-elektromobilitaet.de/de/sicherheit; https://www.welt.de/motor/ article134065043/Elektroauto-Tesla-Model-S-holt-Bestnote.html  Sicherheit von Elektrofahrzeugen

22  Unfall deutlich zeitversetzt eintreten kann, wenn die Batterie beschädigt worden ist. Eine solche Beschädigung kann sich aber aufgrund der vorste-hend beschriebenen Vorsichtsmaßnahmen nur bei sehr schweren Unfällen ereignen.  Fängt die Batterie in Folge davon Feuer, dann sollte der Brand grundsätz-lich mit viel Wasser gelöscht werden. Dadurch wird der gesamte Batterie-speicher gekühlt und eine Kettenreaktion von Zelle zu Zelle verhindert. Auch entlädt ein Kontakt mit Wasser beschädigte Batteriezellen mit offe-nem Gehäuse langsam. Je früher Kühlung und Kontakt einsetzen, umso schneller wird die Energie der Batteriezellen reduziert und ein thermisches Durchgehen verhindert. Löschmittelzusätze (z.B. Schaummittel) erhöhen den Wärmeübergang an das Löschmittel und verkürzen die Zeit bis zur Lö-schung des Brandes. Falls Löschversuche mit Wasser keinen Erfolg brin-gen, kann das Feuer mit Sand oder Metallbrandpulver abgedeckt werden, um ihm Sauerstoff zu entziehen. Weil sie nicht kühlt, kann diese Methode die thermische Kettenreaktion in den Batteriezellen aber kaum unterbin-den und führt selten zum Erfolg.  Potenzielle Gefahren gehen nach einem Unfall mit einem Elektroauto von den unter Strom stehenden Komponenten des Fahrzeugs aus. Das Risiko eines elektrischen Schlages ist jedoch dadurch minimiert, dass Elektro-fahrzeuge grundsätzlich „eigensicher“ konstruiert sind. Das bedeutet, dass sich ihr Hochvolt-System nach einem schweren Zusammenstoß mit Airbag-Auslösung eigenständig abschaltet. Zusätzlich besitzt ein Elektro-auto eine Hochvolt-Trennungsstelle, die eine manuelle Abschaltung des Systems erlaubt. Abgesehen davon ist das Hochvolt-System jedes Elektro-fahrzeugs berührgeschützt ausgeführt und elektrisch vollständig von der Fahrzeugkarosserie isoliert. Wird der Fahrer eines Elektroautos in einen Unfall verwickelt, dann sollte er – wie bei einem Verbrennerfahrzeug – anschließend sofort den Antrieb deaktivieren, den Schalthebel in Stellung P bringen, die Feststellbremse betätigen, den Unfallort sichern (Warndreieck etc.) und einen Sicherheits-abstand zum Fahrzeug halten.  Besonders wichtig ist es, den Rettungskräften unverzüglich mitzuteilen, dass es sich bei dem Unfallauto um ein Elektrofahrzeug handelt. Wenn der Fahrer schwerverletzt und dazu nicht in der Lage ist, muss das Unfallauto durch die Rettungskräfte selbst als Elektrofahrzeug identifiziert werden. Sie können sich dabei an folgenden Merkmalen orientieren:  ▪ Typenbezeichnung an der äußeren Fahrzeugkarosserie oder auf den Türeinstiegsleisten (beispielsweise Electric Drive, E-Tron etc.) – in Zukunft auch auf dem amtlichen Kennzeichen des Fahrzeugs Sicherheit von Elektrofahrzeugen

23  ▪ Kombiinstrument mit Ladeanzeige und entsprechenden Kennzeichnun-gen, das sich von dem eines Verbrenners unterscheidet  ▪ Keine Abgasanlage  ▪ Schriftzug auf der Designabdeckung im Motorraum  ▪ Orangefarbene Hochvolt-Kabel  ▪ Ladesteckdose statt Tankdeckel  ▪ Warnaufkleber an elektrischen HV-Komponenten wie zum Beispiel der HV-Batterie  Hierbei ist zu beachten: Das Fehlen einzelner Kennzeichen heißt nicht, dass es sich nicht um ein Elektrofahrzeug handelt. Um alternative KFZ-Antriebe generell zu identifizieren, hat sich auch die sogenannte „AUTO- Regel“ als sinnvoll erwiesen:  ▪ Austretende Betriebsstoffe beachten (z.B. Zisch- oder Knattergeräusche, Gasgeruch, Lachen- oder Nebelbildung)   ▪ Unterboden, Motor- und Kofferraum erkunden  ▪ Tankdeckel öffnen (z.B. um alternative Betankungs-/Ladesysteme zu erkennen)  ▪ Oberfläche absuchen (z.B. nach Überdruckventilen, einschlägigen Be-schriftungen, fehlendem Auspuff)    Seit Januar 2013 können die Rettungsleitstellen in Deutschland eine Fahrzeugkennzeichenabfrage über eine Rettungsdatenblatt-Datenbank durchführen, die ihnen eine eindeutige Zuordnung des Fahrzeugs zum jeweiligen Rettungsdatenblatt ermöglicht. Das Rettungsdatenblatt stellt den Rettungskräften detaillierte Informationen zur Unterstützung eines fachgerechten Einsatzes zur Verfügung. Auf dem Datenblatt sind alle Informationen in Bezug auf Rettungsarbeiten am Fahrzeug enthalten. Auf seiner Vorderseite sind alle sicherheitsrelevanten Bauteile markiert. Auf den folgenden Seiten wird in der Regel das Vorgehen zur Sicherung der Fahrzeuge beschrieben.  Der Verband der Automobilindustrie (VDA) hat eine Übersicht erstellt, die Einsatzkräften wichtige allgemeine Handlungsempfehlungen für den Um-gang mit verunfallten Elektrofahrzeugen gibt. Darüber hinaus publizieren die Hersteller von Elektrofahrzeugen umfassende modellspezifische Ret- Sicherheit von Elektrofahrzeugen

24  tungshandbücher und -leitfäden. Präventiv wird Einsatz- und Rettungs-kräften empfohlen, Ordner mit den Rettungsdatenblättern verschiedener Elektrofahrzeuge mit sich zu führen.Grundsätzlich sollten Rettungskräfte beim Umgang mit verunfallten Elektro fahrzeugen über die vorstehend beschriebenen Aspekte hinaus folgendes beachten:  ▪ Im Zweifelsfall müssen sie das Hochvolt-Systems des Fahrzeugs manu-ell deaktivieren. Die dafür empfohlene Vorgehensweise ist im Rettungs-datenblatt des Fahrzeugs beschrieben. In vielen Fahrzeugen lässt sich das Hochvolt-System über eine 12 V-Trennstelle abschalten. Diese kann auch von Nicht-HV-Fachkräften betätigt werden. Der HV-Energie-speicher wird dabei vom restlichen HV-System getrennt, jedoch nicht entladen.   ▪ Auch von geparkten Elektrofahrzeugen, die von einem Unfall betroffen sind, kann eine elektrische Gefährdung ausgehen, so dass eine Abschal-tung von deren Hochvolt-System sichergestellt werden muss.  ▪ Besondere Vorsicht ist angebracht, wenn Hochvolt-Komponenten wie die Traktionsbatterie beschädigt worden sind. In diesem Fall muss über die zuständige Leitstelle eine qualifizierte Elektrofachkraft angefordert werden, welche die Gefährdung beurteilt und das weitere Vorgehen festlegt.  ▪ Aus einer beschädigten Batterie kann Elektrolyt austreten. Elektrolyte sind potenziell ätzende Reizstoffe. Direktes Einatmen der Dämpfe und Hautkontakt sind unbedingt zu vermeiden. Mit konventionellen Binde-mitteln können Elektrolyte aufgenommen und abgefangen werden.  Wenn die erläuterten Gefahren eingedämmt sind und das Unfallfahrzeug in Schrittgeschwindigkeit aus dem Gefahrenbereich entfernt worden ist, sollte bei dessen Verladung folgendes beachtet werden:  Bei der Übergabe sollten dem Abschleppdienst oder anderen Abholern die erfolgten Rettungsmaßnahmen mitgeteilt werden. Diese Mitteilung sollte schriftlich bestätigt werden.  ▪ Für das Verladen und den Transport sind nationale Vorschriften zu beachten (in Deutschland: BGI 800 und BGI 8664, BGI 8686 und BGI 5065).  ▪ Beim Arbeiten mit einer Seilwinde dürfen keine Hochvolt-Komponen-ten beschädigt werden. Sicherheit von Elektrofahrzeugen

25  ▪ Aus Brandschutzgründen sollten verunfallte Elektrofahrzeuge, wie Verbrennerfahrzeuge auch, auf einem Abstellplatz im Freien mit ausrei-chendem Abstand zu anderen Fahrzeugen, Gebäuden und brennbaren Gegenständen abgestellt werden. Das Fahrzeug muss als Elektrofahr-zeug gekennzeichnet sein, insbesondere bei Anlieferung außerhalb der Geschäftszeiten. Um das Verhalten nach einem Unfall, in den Elektrofahrzeuge verwickelt sind, umfassend zu regeln, wird derzeit die Norm ISO 6469-4 „Electrically propelled road vehicles – Safety specifications – Part 4: Post crash electri-cal safety“ erarbeitet.  Sicherheit von Elektrofahrzeugen

26  Ausblick

27 Elektromobilität wird zunehmend in Verbindung mit autonomem Fahren gedacht und entwickelt. Sollte sich eines Tages die Vision von Fahrzeugen erfüllen, die sich durch eine digital vermittelte, sensorische und aktuatori-sche Verbindung untereinander sowie mit den Verkehrs- und Energieinf-rastrukturen selbst steuern, dann würde das Risiko eines Verkehrsunfalls gegen Null tendieren, und eine größtmögliche Sicherheit wäre für Fahrzeu-ge aller Antriebsarten erreicht.  So weit ist die technologische Entwicklung aber noch lange nicht. Nach-dem die Lösung des Sicherheitsproblems des fehlenden Eigengeräuschs vom Gesetzgeber vorgezeichnet und technisch ohne große Schwierigkeiten umzusetzen ist, werden sich die Anstrengungen von Automobilherstellern und Energieexperten in den nächsten Jahren darauf konzentrieren, die potentiellen Gefahren zu entschärfen, die von der Traktionsbatterie aus-gehen. Neue und unkritischere Batterie-Zellchemien befinden sich bereits in Entwicklung und werden voraussichtlich in absehbarer Zeit Marktreife erlangen. Darüber hinaus wird die Unsicherheit, wie sicher Elektrofahrzeuge sind und wie mit ihnen bei einem Unfall umzugehen ist, immer schneller ab-nehmen, je mehr Elektroautos unterwegs sind und je selbstverständlicher sie zum Straßenbild gehören. Der beginnende Markthochlauf wird folglich viele Sicherheitsbedenken zerstreuen.  Ausblick

28  Anhang

29 Anhang Ergebnispapiere der Begleit- und Wirkungsforschung Ergebnispapier Nr. 01   Wer sind die Nutzerinnen  und Nutzer von Elektromobilität? Transparenz durch das Nutzer-Begriffsnetz und den Nutzercube  Ergebnispapier Nr. 05   Good E-Roaming Practice.  Praktischer Leitfaden zur Lade- infrastruktur-Vernetzung in den  Schaufenstern Elektromobilität  (Deutsch und Englisch) Ergebnispapier Nr. 02   Microgrids und Elektromobilität  in der Praxis: Wie Elektroautos  das Stromnetz stabilisieren können Ergebnispapier Nr. 06   Fragen rund um das Elektrofahr-zeug: Wie kommen die Angaben über den Stromverbrauch und die Reichweite von Elektrofahrzeugen zustande? Ergebnispapier Nr. 03   Rechtlicher Rahmen im Schaufenster- Programm Elektromobilität.  Information zur Änderung  des Eichrechts zum 01.01.2015 Ergebnispapier Nr. 07   Zwischenwertung und Fortsetzungsempfehlung  zum Schaufenster-Programm  (unveröffentlicht) Ergebnispapier Nr. 04   Übersicht Rechtlicher Rahmen  im Schaufenster-Programm Elektro- mobilität für den Ressortkreis  (unveröffentlicht) Ergebnispapier Nr. 08   Elektromobilität im Autohaus –  Praktischer Leitfaden für  Autohändler zum Vertrieb von Elektrofahrzeugen Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 01 Wer sind die Nutzerinnen und Nutzer von Elektromobilität? Transparenz durch das Nutzer-Begriffsnetz   und den Nutzercube Juli 2015 Sozial- demografische Merkmale Nutzerrollen Örtliche  Umgebung Psychologische  Merkmale / Einstellung Mobilitäts- typen Wissens- stand  E-Mobilität Kauf- interesse Verwendungs- zweck / Nutzungsabsicht Einsatz- merkmale Fahrzeug- merkmale Nutzerinnen und Nutzer Ladeinfra- struktur- merkmale Orga nisa toris che  M erk m ale N ut zu ng sm er km al e Personelle M erkm ale Fahr zeug Good E-Roaming Practice Praktischer Leitfaden zur Ladeinfrastruktur-Vernetzung  in den Schaufenstern Elektromobilität Fragen rund um das Elektrofahrzeug:Wie kommen die Angaben über den  Stromverbrauch und die Reichweite  von Elektrofahrzeugen zustande? Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität Querschnittsthema Fahrzeug Kontakt Konsortialpartner ▪   www.dialoginstitut.de ▪   www.vde.com ▪    www.bridging-it.de Ehsan Rahimzei – VDE e.V. Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität [email protected] www.schaufenster-elektromobilitaet.org Erstellt durch die Begleit- und Wirkungsforschung der Schaufenster Elektromobilität beauft ragt durch die Bundesministerien BMWi, BMVI, BMUB und BMBF. Fazit Die tatsächliche Reichweite eines Elektrofahrzeugs ergibt sich in der täglichen Fahrpraxis aus dem Zusammenspiel verschiedener Einfl ussgrößen. Das erklärt die  zum Teil großen Abweichungen von den Verbrauchsangaben des normierten NEFZ. Aufgrund der Vielzahl von Parametern ist es jedoch schwierig, ein geeignetes Testverfahren zu entwickeln, welches einen realitätsnahen Energieverbrauch ermitteln kann. Eine bessere Annäherung an die Praxisverbräuche wird aber sicherlich der für eine weltweit einheitliche Verbrauchsermittlung und ab 2017 EU-weit geplante WLTP-Zyklus (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure) erbringen, der neben dem Zyklus selbst auch die Messprozedur standardisiert. Für den generellen Vergleich zwischen unterschiedlichen Fahrzeugtypen und -marken ist der im NEFZ ermittelte Verbrauchswert aber durchaus geeignet. Jeder Interessent sollte Elektrofahrzeuge selbst auspro-bieren und erleben. Denn Elektromobilität passt heute schon in den Alltag! Fakt ist: Statistisch gesehen können Elektrofahrzeuge schon heute rund 86 Prozent der tägli-chen Fahrten vom Wohnort zur Arbeitsstätte und zurück abdecken, wenn sie eine Reichweite von mindestens 100 Kilometern haben. Zukunft sperspektiven    Sinkende Batteriekosten und steigende Energiedichten  werden in naher Zukunft zu einer besseren Wirtschaft-lichkeit und einer breiteren Marktdiffusion der Elektro-mobilität führen.    Die Verbesserung von vorhandenen wie auch die Ent- wicklung von neuen Batteriespeichertechnologien und -komponenten werden in absehbarer Zeit zu höheren Elektrofahrzeug-Reichweiten und Batterielebensdauern führen.     Antriebskomponenten und Nebenaggregate werden  hinsichtlich ihres Energieverbrauchs optimiert, was die Reichweite auch verlängern wird. NEFZ Reichweite /Verbrauch Ø Praxis- Reichweite /Verbrauch Diff erenz Oberklasse (85 kWh) 502 km/ 17 kWh pro 100 km 394 km/ 21,6 kWh pro 100 km 27 % Kompaktklasse (24 kWh) 199 km/ 15 kWh pro 100 km 135 km/ 17,8 kWh pro 100 km 19 % Kleinwagen (16 kWh) 160 km/ 12,5 kWh pro 100 km 103 km/ 16 kWh pro 100 km 28 % Oberklasse (80 l Tank) 879 km/ 9,1 l pro 100 km 656 km/ 12,2 l pro 100 km 34 % Kompaktklasse (50 l Tank) 943 km/ 5,3 l pro 100 km 769 km/ 6,5 l pro 100 km 23 % Kleinwagen (45 l Tank) 957 km/ 4,7 l pro 100 km 714 km/ 6,3 l pro 100 km 34 % Tabelle 2: Vergleich der Verbräuche von Elektro- und Verbrennungsfahrzeugen im NEFZ und in der Praxis (Verbrauchsdaten privater Nutzer aus Spritmonitor.de) Tipps zur Reichweitenoptimierung   Vorausschauendes Fahren    Das Fahrzeug mehr „segeln“ und außerdem im Generator-Betrieb zur Rekuperation rollen lassen   Mittlere gleichmäßige Geschwindigkeit einhalten   Sitzheizung vor Innenraumheizung einsetzen (effi zienter)   Nutzung von Nebenaggregaten (wenn möglich)  reduzieren   Unnötiges Gewicht im Fahrzeug vermeiden   Nicht gebrauchte Aufbauten (Fahrradträger, Dach- träger etc.) abmontieren   Reifendruck regelmäßig prüfen   Das Fahrzeug an der Ladesäule vorheizen   Eigene Erfahrungen mit Elektrofahrzeugen machen  und selbst „rechnen“ Elek tr of ahr zeug Verbr enner Elektromobilität im Autohaus Praktischer Leitfaden für Autohändler zum Vertrieb  von Elektrofahrzeugen SMART GRID IKT- AGGREGATOR LADESÄULEN- POOL P2G V2G P2V P2H MICROGRID Microgrids und Elektromobilität in der Praxis: Wie Elektroautos das Stromnetz   stabilisieren können Workshop | 21. bis 22.04.2015 | BTU Cottbus-Senftenberg Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 02 Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 03 Rechtlicher Rahmen   im Schaufensterprogramm Elektromobilität Information zur Änderung des Eichrechts  zum 01.01.2015

30  Anhang Ergebnispapier Nr. 09   Online-Befragung – Elektromobilität in gewerblichen Anwendungen Ergebnispapier Nr. 13  Urbane Mobilitätskonzepte im  Wandel – erleben und erfahren  Ergebnispapier Nr. 10   Online-Befragung – Umfrage unter elektromobilitäts-interessierten  Personen zu Treibern und  Hemmnissen bei der Anschaffung von Elektrofahrzeugen Ergebnispapier Nr. 14   Betreiber- und Finanzierungs-modelle öffentlich zugänglicher Ladeinfrastruktur  Ergebnispapier Nr. 11  Rechtliche Rahmenbedingungen  für Ladeinfrastruktur im Neubau und Bestand Ergebnispapier Nr. 15   eMob Ladeinfrastrukturdatenbank (Lastenheft) Ergebnispapier Nr. 12  Steuerrecht als Baustein  und Einflussfaktor  für die Elektromobilität  (in Vorbereitung) Ergebnispapier Nr. 16  Fortschrittsbericht 2015 Elektromobilität in gewerblichen Anwendungen Online-Befragung unter Expertinnen und Experten,   (zukünftigen) Anwenderinnen und Anwendern   sowie Dienstleistungsunternehmen im Kontext   gewerblich zugelassener Elektrofahrzeuge in allen Branchen Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 09 Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 13 Urbane Mobilitätskonzepte Workshop  Begleitforschung der Schaufenster Elektromobilität  10. März 2015 in Hannover Treiber und Hemmnisse bei der Anschaffung  von Elektroautos Ergebnisse der Nutzerbefragung von elektromobilitätsinteressierten  Personen im Rahmen der Begleit- und Wirkungsforschung Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 14 Betreiber- und Finanzierungsmodelle   für öffentlich zugängliche Ladeinfrastruktur Workshop am 04. Dezember 2014 Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 11 Rechtliche Rahmenbedingungen   für Ladeinfrastruktur im Neubau und Bestand Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität Fortschrittsbericht 2015 Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 16

31 Anhang Ergebnispapier Nr. 17   Internationales Benchmarking zum Status quo der Elektromobilität  in Deutschland 2015 Ergebnispapier Nr. 21  Zivil- und datenschutzrechtliche Zuordnung von Daten vernetzter Elektrokraftfahrzeuge Ergebnispapier Nr. 18   Second-Life-Konzepte  für Lithium-Ionen-Batterien  aus Elektrofahrzeugen Ergebnispapier Nr. 22  Handlungsempfehlungen  der Begleit- und Wirkungsforschung aus dem Schaufenster-Programm Elektromobilität für die Ergebnis-konferenz 2016 Ergebnispapier Nr. 19   Energierechtliche Einordnung  der Ladeinfrastruktur  für Elektrofahrzeuge Ergebnispapier Nr. 23  Folder „Elektrofahrzeuge im Alltag. Übersicht über interessante  Nutzungsszenarien“ Ergebnispapier Nr. 20  Energie, Elektromobilität und  Hybridnetze – Geschäftsmodelle und Rechtsrahmen. Ein Tagungsbericht zum Workshop vom 24. / 25. November 2015 Ergebnispapier Nr. 24  Folder „Interessante Nutzungs- szenarien. Der Berufspendler“ Internationales Benchmarking zum Status quo der Elektromobilität   in Deutschland 2015 Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 17 Zivil- und datenschutzrechtliche Zuordnung  von Daten vernetzter Elektrokraft fahrzeuge Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 21 Studie: Second-Life-Konzepte für  Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen  Analyse von Nachnutzungsanwendungen,  ökonomischen und ökologischen Potenzialen Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 18 18 Handlungsempfehlungen   der Begleit- und Wirkungsforschung aus dem Schaufensterprogramm Elektromobilität für die Ergebniskonferenz 2016 Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 22 Energie, Elektromobilität und Hybridnetze –  Geschäftsmodelle und Rechtsrahmen Ein Tagungsbericht zum Workshop vom 24./25.November 2015 20 Kontakt Konsortialpartner ▪   www.dialoginstitut.de ▪   www.vde.com ▪    www.bridging-it.de Matthias Vogt – bridgingIT GmbH. Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität [email protected] www.schaufenster-elektromobilitaet.org Ergebnispapier Nr. 23, erstellt durch die Begleit- und Wirkungs- forschung der Schaufenster Elektromobilität beauft ragt durch  die Bundesministerien BMWi, BMVI, BMUB und BMBF. Erscheinungsdatum: April 2016 Titelfoto: Sentavio/Shutterstock.com +  günstiger  –  teurer      kostenneutral Kostenfaktoren wie Fahrleistung, Fixkosten und Wartungs-kosten sind recht zuverlässig kalkulierbar, andere Faktoren wie Entwicklung des Kraftstoff-/Strompreises, Wertverlust oder größere Reparaturen sind dagegen nur schwierig prog-nostizierbar, weswegen Wirtschaftlichkeitsrechnungen stets auf Annahmen basieren, die sich auch jederzeit spürbar ändern können. Von diesen Faktoren und Annahmen hängt es ab, ob ein Elektroauto für den Nutzer in der Summe wirtschaftlich ist. Chancen Risiken Interessante Nutzungsszenarien Nachfolgend eine Auswahl von Beispielen: PrivatPendelfahrzeug für den ArbeitswegZweitwagen GewerblichDienstwagenPoolfahrzeugWerksverkehrPersonenbeförderung, z.B.: • Taxi• Hotelfahrzeug• Fahrschule HandwerkerElektrikerMaler, StukkateurMaurerDachdeckerSchreinerFließenlegerSanitär, Heizung, KlimaSchornsteinfegerPartyserviceBäckerRaumausstatter Dienstleistungen Pfl egedienstSicherheitsdienstGebäudereinigungApothekenbelieferungIT-ServiceService und WartungMobile Kosmetik, Nagelpfl ege, Friseur Öffentliche FlottenVerwaltungsfahrzeugeBotenfahrzeugVerkehrsüberwachungTourismusfahrzeugDienstfahrzeuge (Bürgermeister, leitende Beamte) 23 Elektrofahrzeuge im Alltag Übersicht über interessante Nutzungsszenarien Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität Kostenkategorien Verbrenner Elektro Anschaff ungspreis/ Wertverlust + – Kfz-Steuer – + Versicherung   Kraft stoff -/ Stromkosten – + Wartung – + Reparaturen – + Reifen, Pflege      Implementierung der Elektrofahrzeuge in ein nach- haltiges Gesamtkonzept    Das Fahrzeug kann mit selbst erzeugtem, regenerati- vem Strom geladen und gefahren werden    Regenerative Energieerzeugung wird immer günsti- ger und effi zienter    Stärkung Firmenimage und Wettbewerbsvorteil    Kooperationen mit Kommunen, Energieversorger,  Autohäuser und andere Sponsoren    Noch wenig Langzeiterfahrung mit Dauerhaltbarkeit  der Fahrzeuge und Batterien     Batteriedefekte nach der Herstellergarantie  (5–8 Jahre) können vergleichbar teuer werden, wie ein Motorschaden beim Verbrennerfahrzeug Elektrofahrzeuge im AlltagInteressante Nutzungsszenarien Der Berufspendler Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität +  günstiger  –  teurer      kostenneutral Kostenfaktoren wie Fahrleistung, Fixkosten und Wartungs-kosten sind zuverlässig kalkulierbar, andere Faktoren wie Entwicklung des Kraftstoff-/Strompreises, Wertverlust oder größere Reparaturen sind dagegen nur schwierig prognosti-zierbar, weswegen Wirtschaftlichkeitsrechnungen stets auf Annahmen basieren, die sich auch jederzeit spürbar ändern können. Von diesen Faktoren und Annahmen hängt es ab, ob ein Elektroauto für einen Pendler in der Summe wirtschaft-lich ist. Chancen Risiken 24    Das Fahrzeug kann mit selbst erzeugtem, regenerati- vem Strom geladen und gefahren werden    Regenerative Energieerzeugung wird immer günsti- ger und effi zienter    Noch wenig Langzeiterfahrung mit Dauerhaltbarkeit  der Fahrzeuge und Batterien     Batteriedefekte nach der Herstellergarantie  (5–8 Jahre) können vergleichbar teuer werden, wie ein Motorschaden beim Verbrennerfahrzeug Kostenkategorien Verbrenner Elektro Anschaff ungspreis/ Wertverlust + – Kfz-Steuer – + Versicherung   Kraft stoff -/ Stromkosten – + Wartung – + Reparaturen – + Reifen, Pflege   Kontakt Konsortialpartner ▪   www.dialoginstitut.de ▪   www.vde.com ▪    www.bridging-it.de Matthias Vogt – bridgingIT GmbH. Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität [email protected] www.schaufenster-elektromobilitaet.org Ergebnispapier Nr. 24, erstellt durch die Begleit- und Wirkungs- forschung der Schaufenster Elektromobilität beauft ragt durch  die Bundesministerien BMWi, BMVI, BMUB und BMBF. Erscheinungsdatum: April 2016 Titelfoto: lavizzara/Shutterstock.com Energierechtliche Einordnung  der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge Information über geplante Änderungen  des Energierechts im Jahre 2016 Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 19

32  Anhang Ergebnispapier Nr. 25  Folder „Interessante Nutzungs- szenarien. Pflegedienst“ Ergebnispapier Nr. 29  Wirtschaftlichkeit von Elektro- mobilität in gewerblichen  Anwendungen. Anleitung und  Hintergrundinformationen  zum Online-TCO-Rechner Ergebnispapier Nr. 26   Dokumentation  der Ergebniskonferenz Ergebnispapier Nr. 30  Abschlussbericht 2017  der Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität Ergebnispapier Nr. 27  10 Thesen zur Elektromobilität  in Flotten Ergebnispapier Nr. 31  HAL – Brancheninitiative für  einen harmonisierten, anwender- freundlichen Ladedatensatz  in Deutschland und Europa Ergebnispapier Nr. 28  Maßnahmenpapier zur Studie:  Second-Life-Konzepte für  Lithium-Ionen-Batterien  aus Elektrofahrzeugen Ergebnispapier Nr. 32  Text Mining in der Begleit-  und Wirkungsforschung  Schaufenster Elektromobilität –  Implikationen für zukünftige  Begleitforschungen Elektrofahrzeuge im AlltagInteressante Nutzungsszenarien Pflegedienst Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität +  günstiger  –  teurer      kostenneutral Kostenfaktoren wie Fahrleistung, Fixkosten und Wartungs-kosten sind zuverlässig kalkulierbar, andere Faktoren wie Entwicklung des Kraftstoff-/Strompreises, Wertverlust oder größere Reparaturen sind dagegen nur schwierig prognosti-zierbar, weswegen Wirtschaftlichkeitsrechnungen stets auf Annahmen basieren, die sich auch jederzeit spürbar ändern können. Von diesen Faktoren und Annahmen hängt es ab, ob ein Elektroauto für den Pfl egedienst in der Summe wirtschaft-lich ist. Chancen Risiken 25    Implementierung der Elektrofahrzeuge in ein nach- haltiges Gesamtkonzept des Pfl egedienstes.    Kopplung mit regenerativem Strom    Stärkung Firmenimage und Wettbewerbsvorteil    Kooperationen mit Kommunen, Energieversorger,  Autohäuser und andere Sponsoren    Regenerative Energieerzeugung wird immer günsti- ger und effi zienter    Arbeitszeitersparnis im Winter durch Vorheizen  (Entfall Scheiben enteisen)    Noch wenig Langzeiterfahrung mit Dauerhaltbarkeit  der Fahrzeuge und Batterien     Batteriedefekte nach der Herstellergarantie  (5–8 Jahre) können vergleichbar teuer werden, wie ein Motorschaden beim Verbrennerfahrzeug Kostenkategorien Verbrenner Elektro Anschaff ungspreis/ Wertverlust + – Kfz-Steuer – + Versicherung   Kraft stoff -/ Stromkosten – + Wartung – + Reparaturen – + Reifen, Pflege   Kontakt Konsortialpartner ▪   www.dialoginstitut.de ▪   www.vde.com ▪    www.bridging-it.de Matthias Vogt – bridgingIT GmbH. Begleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität [email protected] www.schaufenster-elektromobilitaet.org Ergebnispapier Nr. 25, erstellt durch die Begleit- und Wirkungs- forschung der Schaufenster Elektromobilität beauft ragt durch  die Bundesministerien BMWi, BMVI, BMUB und BMBF. Erscheinungsdatum: April 2016 Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 26 Dokumentation der Ergebniskonferenz   der Schaufenster Elektromobilität in Leipzig Ergebnispapier Querschnittsthema Wirtschaftsverkehr 10 Thesen zur Elektromobilität in Flotten 27 Fahrzeug- betrieb Wieder- aufbereitung Second-Life- Anwendung Recycling Maßnahmenpapier zur Studie:  Second-Life-Konzepte für Lithium-Ionen-Batterien  aus Elektrofahrzeugen  Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 18 28 Wirtschaft lichkeit von Elektromobilität  in gewerblichen Anwendungen Anleitung und Hintergrundinformationen  zum Online-TCO-Rechner Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 29 HAL Brancheninitiative für einen harmonisierten,  anwenderfreundlichen Ladedatensatz  in Deutschland und Europa Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 18 31 Text Mining in der Begleit- und Wirkungsforschung  Schaufenster Elektromobilität Implikationen für zukünft ige Begleitforschungen  Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 18 32 Schaufenster-Programm Elektromobilität Abschlussbericht der Begleit- und  Wirkungsforschung 2017  Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 18 30

33 Anhang Ergebnispapier Nr. 33  Minimaldatensets zur Erhebung  von Forschungsdaten in der  Elektromobilität Ergebnispapier Nr. 37  Sicherheit von Elektrofahrzeugen Ergebnispapier Nr. 34   Eckpunkte für den rechtlichen  Rahmen der Elektromobilität. Überblick und Handlungserwägungen der Begleit- und Wirkungsforschung zum Schaufenster-Programm  Elektromobilität Ergebnispapier Nr. 38  Internationale Marktanreiz- programme zur Förderung  der Elektromobilität Ergebnispapier Nr. 35  Studie zu einer nutzerfreundlichen und bedarfsgerechten Lade- infrastruktur Ergebnispapier Nr. 36  Status quo Ladeinfrastruktur 2016 – Workshop Dokumentation Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 18 34 Eckpunkte für den rechtlichen Rahmen  der Elektromobilität Überblick und Handlungserwägungen  der Begleit- und Wirkungsforschung  zum Schaufensterprogramm Elektromobilität Ergebnispapier der Begleit- und Wirkungsforschung 18 35 Bedarfsorientierte Ladeinfrastruktur   aus Kundensicht Handlungsempfehlungen für den flächendeckenden  Aufbau benutzerfreundlicher Ladeinfrastruktur 37 Sicherheit von Elektrofahrzeugen 38 Internationale Marktanreizprogramme  zur Förderung der Elektromobilität 36 Status quo Ladeinfrastruktur 2016 Workshop Dokumentation

Impressum HerausgeberBegleit- und Wirkungsforschung Schaufenster Elektromobilität (BuW)Ergebnispapier Nr. 37 Deutsches Dialog Institut GmbHEschersheimer Landstraße 22360320 Frankfurt am MainTelefon: +49 (0)69 153003-0Telefax: + 49 (0)69 153003-66info@buw-elektromobilitaet.dewww.schaufenster-elektromobilitaet.org VerfasserEhsan RahimzeiVDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. LektoratWissenswort | Joachim Pietzsch Personenaufnahmen, Titelfotos und weitere Fotos Titelbild: Grisha Bruev / Shutterstock.com, Sopotnicki / Shutterstock.com, Anupong Sakoolchai / Shutterstock.com, Alexandru Nika / Shutterstock.com Layout, Satz Felgner & Zierke | Andreas Felgner

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