Optimalizace využití vozidel s alternativním pohonem AUTOSYMPO Daniel Prostějovský

Transkript

1 ELEKTROMOBILITA 1

2 Optimalizace využití vozidel s alternativním pohonem AUTOSYMPO 2017 Daniel Prostějovský

3 01 02 Druhy elektromobility Možnosti způsobu použití elektromotoru ve vozidlech statistiky zastoupení druhů pohonů Elektromobil konstrukce, typy baterií Možnosti nabíjení, druhy nabíjecích zařízení Požadavky na přípojná místa podle způsobu dobíjení pohled na efektivní způsob dobíjeí v rámci pojmu Smart cities budování infrastruktury Porovnání vozidel s různým druhem pohonu z pohledu TCO Celkové náklady vlastnění na vozidlo - zobrazení v Kč/km Legislativa, Dotace, Akční plán čisté národní mobility, Akční plán budoucnosti automobilového průmyslu 06 Diskuze 3

4 01 Druhy elektromobility 4

5 01 Druhy Elektromobilů vymezení pojmu elektrické vozidlo Terminologie v tomto směru není ustálena Obecně lze říci, že za elektromobil se považuje každé vozidlo vybavené jakýmkoliv elektromotorem, avšak již se příliš nerozlišuje způsob skladování či výroby elektrické energie. Otázka? z uvedeného úhlu pohledu, jaké znáte elektromobily? 5

6 01 vymezení pojmu Elektrické vozidlo S nutností vymezení pojmu Elektrické vozidlo souvisí u nutnost vymezení pojmu Hybridní vozidlo Od bude SDA (Svaz Dovozců Automobilů) rozlišovat i typy hybridních vozidel: 6

7 Podíl jednotlivých motorizacích na registraci v roce až 09 Zdroj SDA 7

8 01 Vývoj skladby vozidel ve fleetu LPCZ podle druhu pohonu 8

9 01 Zastoupení jednotlivých druhů alternativních pohonů ve fleetu LPCZ v procentech Celkem 1029 ks Celkem 1257 ks Dalších 182 vozidel CNG prosinec

10 01 Základní rozdělení hybridních pohonů Sériový hybridní pohon - základní myšlenkou sériového hybridu je skutečnost, že spalovací motor pohání výhradně generátor střídavého proudu. Ten jej dodává přes invertor do trakčního akumulátoru (Opel Ampera, Chevrolet Volt, BMW i3-rex) Paralelní hybrid pohon - rozdíl je v tom, že tady již spalovací motor může přímo pohánět vozidlo, a to přes klasickou převodovku a dále redukční převod. Naopak elektromotor pohání kola pouze přes zmíněnou redukci. Typickým příkladem paralelního hybridu je Honda IMA (Integrated Motor Assist) Kombinovaný hybridní pohon - technicky je nejkomplikovanější a také nejdražší. Ovšem asi nejvíce těží z myšlenky hybridního pohonu. V jeho případě mohou hnací nápravu roztáčet spalovací motor i elektromotor a také oba dohromady. (Toyota HSD, Ford Mondeo HEV, Lexus CT200h, Lexus RX400h) 10

11 01 Dělení hybridních pohonů z pohledu podílu výkonosti elektromotoru Strong hybrid - Nebo také full hybrid. Jde o vozidla, jejichž systém dobře umožňuje jízdu pouze na elektriku. K tomu ale potřebují akumulátor o vyšší kapacitě. Typickým příkladem je Toyota HSD (Hybrid Synergy Drive). Nevýhodou je složitost, náročnost na případné opravy a samozřejmě cena. - Medium hybrid - Coby ekvivalent lze použít výraz motor assist hybrid. U tohoto systému slouží elektromotor téměř výhradně v roli pomocníka spalovacího motoru. Třeba při rozjezdu vozidla. Sice také nabízí EV mód neboli režim jízdy pouze na elektriku, ten je zde ovšem v porovnání se strong hybridem dost omezený. Asi nejtypičtějším případem je Honda IMA (Integrated Motor Assist). Micro hybrid - Toto vlastně ani hybridní vozidlo není, neboť se využití elektriky omezuje pouze na systém stop-start s možností rekuperace brzdné energie. Spalovací motor tady není opětovně spouštěn startérem, nýbrž reverzibilním alternátorem přes řemen pohonu příslušenství. Typickým příkladem je původní systém stop-start skupiny PSA. Dalším třeba BMW řady 1. 11

12 01 Plug-in hybrid Plug-in hybrid může být vlastně kterýkoliv z předchozích typů. Pouze musí mít schopnost dobíjet trakční akumulátor ze sítě. Takto udělané hybridy mají za tímto účelem baterie zpravidla lithium-ion, přičemž umožňují ujet na elektriku podstatně delší vzdálenost než klasické hybridy. Příkladem je třeba Kia Optima plug-in hybrid, BMW i3-rex, BMW i8 12

13 02 Konstrukce elektromobilů, typy baterií 13

14 02 Konstrukce Elektromobilů 1 fotovoltaické články na střeše, 2 řídicí elektronika, 3 trakční elektromotor s převodem, 4 vysokonapěťový kabel, 5 systém managementu akumulátorů, 6 sada akumulátorů Li-Ion 14

15 02 Konstrukce elektromobilů POHÁNĚCÍ SOUSTAVA trakční střídavý elektromotor VW EEM 85 s permanentními magnety, 85 kw (115 k)/ min-1 a 270 N.m/ min-1, uložený vpředu napříč; redukční jednostupňový převod VW EQ 270 v bloku s motorem a diferenciálem; pohon předních kol. Trakční akumulátory Li- Ion 24,2 kwh, 323 V, 264 článků (17 modulů po 12 článcích; 10 po 6), uložené pod podlahou mezi nápravami, hmotnost akumulátorů 318 kg; dobíjení na 100 % kapacity AC 2,3 kw do 13 h, AC 3,6 kw do 8 h, resp. rychlonabíječkou AC/DC 50 kw na 80 % za 30 minut. 15

16 02 Konstrukce elektromobilů 16

17 02 Konstrukce elektromobilů 17

18 02 Konstrukce elektromobilů Ukázka hybridní konstrukce vozidla Koncept Mercedes uvedení 2019, výroba

19 02 Baterie pro Elektrovozidla Klasické technologie - Pb olověné baterie pouze startovací akumulátory - NiCd Nikl a Cadmium zastaralá technologie, díky Cadmiu již se nesmí používat (20Wh/kg) - NiMh Nikl-metal hydrid současná (25-35 Wh/kg) pouze u starších hybridních technologií Moderní technologie - Li-Ion baterie, současná technologie elektromobilů a moderních hybridů (265Wh/kg, teoreticky až Li Pol Lithium polymerové, nejsou vhodné pro použití ve vozidlech - Li Fe Lithium Feritové, nejsou vhodné Blízká budoucnost Li S Lithium sirné až 500Wh/kg chemie 19

20 02 Baterie pro Elektrovozidla cena baterií v čase Kapacita baterie v běžném elektrovozidle je 20 až 30kWh Tesla nabízela pakety až 90 kwh Ještě před šesti lety stála po přepočtu 1 kwh kapacity baterie celých dolarů. Při výrobě Modelu S P100D by Tesla utratila 2,5 milionu korun pouze za baterii do 100kWh vozu. Dnes je však cenovka za výrobu 1kWh baterie úplně někde jinde. 20

21 SEZNAM ELEKTRO a HYBRIDNÍCH VOZIDEL Seznam vozidel hybrid a elektro 21

22 03 Možnosti nabíjení, druhy nabíjecích zařízení 22

23 03 Nabíjení elektrovozidel Pomalé nabíjení zpravidla 7 až 15 hodin - Realizuje se pomocí nabíjecích zařízení dodávaných s vozidlem pomocí běžné zásuvky jištěné 16 A jističem. Dnešní nabíječky ale mají regulaci nabíjení, aby nepřetížily (tepelně) zásuvku (střídavé napájení AC) Středně rychlé nabíjení zpravidla 3 až 5 hodin realizované jak pomocí jednofázových nebo třífázových rozvodů jištění od 1x32A do 3x32A - Realizuje se pomocí zařízení, které buď můžete koupit jako doplňkovou výbavu s vozidlem (např. Wallbox pro BMW) stojí zpravidla 20 až ,-Kč. Neznačkové již od cca od ,- Kč (střídavé napájení AC) Rychlé nabíjení na 80% kapacity 20 až 60 minut speciální zařízení pracující s připojením minimálně 3x 64A. Nabíjí se však stejnosměrným DC proudem. Proudy okolo 125A. Cena nabíjecích zařízení se zpravidla pohybuje v řádech statisíců až milionu korun. 23

24 Ukázka nabíjecích DC standardů CHAdeMO japonský standard Mennekes typ 2 evropský standard 24

25 Ukázka nabíjecích DC standardů 25

26 Ukázky nabíjecích zařízení na stěnu 26

27 Nabíjecí zařízení je možné koupit i na ALZA přenosné, stačí 3fázová zásuvka Tato stanice disponuje zásuvkou Typ 2 s nabíjením až 22 kw a je určená pro nabíjení elektromobilů. Díky její přenositelnosti nebude problém nabíjet váš automobil téměř kdekoliv, kde se nachází třífázová zásuvka. Ať už se tedy nacházíte doma, na chatě či v kempu na dovolené a máte po ruce tuto zásuvku, tak vždy budete moci dobít svůj automobil. Přívodní kabel je dlouhý 4 metry. Samozřejmostí je standard IP65 a proudový chránič. Nabíjecí stanice je vhodná pro všechny typů vozů. 27

28 LPCZ může i dodavatelsky zajistit výstavbu nabíjecí stanice Aktuálně spolupracujeme se společnostmi STAND BY Power s.r.o a Molaris s.r.o Jde o spolupráci na výběrovém řízení pro ČP Je nutné na místě zjistit možnosti elektrické přípojky Posoudit možnosti elektrické přípojky vzhledem k počtu provozovaných vozidel Navrhnout řešení a umístění nabíjecí stanice (nejde o rychlonabíječk 28

29 Příklady návrhů realizace dobíjecích stanic pro ČP ČP Vyškov ČP BRNO DEPO 71 ČP Hybernská DEPO 701 ČP Nový Jičín 29

30 04 TCO Porovnání celkových nákladů vlastnění s ostatními druhy pohonů, Optimalizace vozového parku 30

31 03 TCO nástroj k optimalizaci vozového parku Porovnávat budeme podle ustáleného pohledu na provoz vozidel Celkové náklady vlastnění označované TCO (z angl. Total Cost of Ownership). Veškeré uvedené grafy jsou postaveny na statistických modelech, vycházejících z neustálého sběru dat z provozu vozidel LPCZ, kromě grafů, kde je uveden zdroj. Skrze statistické modely pak tyto zkušenosti promítáme do budoucnosti 31

32 03 TCO nástroj k optimalizaci vozového parku 1. Amortizace Rozdíl mezi cenou pořizovací a cenou prodejní ojetého vozidla 2. Údržbové náklady 3. Pneumatiky Pravidelná údržba předepsaná výrobcem, opotřebené díly, neočekávané události, ale i veškeré provozní kapaliny (letní, zimní, uskladnění, přezutí, senzory tlaku apod.) 4. Náklady vynaložené na pohonné hmoty Vychází z tabulkových hodnot výrobce charakterizované spotřebou v l/100km, kg/100km nebo m3/100km, eventuálně kwh/100km 5. Ostatní podobné pro danou kategorii (pojištění, silniční daň, úroky atd.) Ve výpočtovém modelu jsou zanedbány 32

33 03 Grafické znázornění hlavních skupin ze kterých se TCO skládá zdroj: AZ Mobility _

34 03 Rozdíl mezi TCO a optimalizací vozového parku Celkové provozní náklady vlastnění TCO - Amortizace - Údržba vozidla včetně pneumatik - Náklady na palivo - Ostatní náklady (pojištění, úroky, silniční daň apod., ale i např. náklady na zaměstnance, nebo poplatek za službu) V případě potřeby získání přehledu o celkových nákladech na provoz vozidla je nutné stanovit TCO Pro optimalizaci (výběr optimálního modelu z pohledu budoucích nákladů na provoz) postačuje zahrnout první tři zmíněné položky. Ostatní náklady jsou zhruba porovnatelné a nezmění zásadně charakter křivek TCO. Pozor však u modelů s velkým rozdílem v investiční ceně např. elektromobil vs. konvenční vozidla. 34

35 04 Porovnání vozidel s různým druhem pohonu z pohledu TCO 35

36 VW GOLF VII Diesel Benzin - CNG 36

37 Zjednodušené TCO v [Kč/km s DPH] Porovnání vozidel s různým druhem pohonu motorizací z pohledu TCO VW Golf VII doba vlastnění 3 roky/cng 85% 10,00 Porovnání nákladů na vozidla v Kč/km s DPH - doba používání vozidla 3 roky Zjednodušené náklady TCO pro porovnání (optimalizaci) modelů-zahrnuje amortizaci, údržbové náklady a palivo 9,00 8,00 7,00 Golf 1.6 Tdi 85 Kw Bmt Comfortline Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH Golf 1.0 Tsi 81 Kw Bmt Comfortline Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH Golf 1.4 Tgi 81 Kw Bmt Comfortline Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH 6,00 5,00 4,00 3,00 2, Kilometry na konci období [km] Navýšení tabulkových hodnot spotřeby paliva podle druhu paliva v %: Motorová nafta Benzin Zemní plyn CNG 1200% 12% 16 16% 16 16% Využití provozu na CNG v %: 85 85% 37

38 VW GOLF VII Diesel - Elektro Plug in Hybrid 38

39 Zjednodušené TCO v [Kč/km s DPH] Porovnání vozidel s různým druhem pohonu motorizací z pohledu TCO VW Golf VII doba vlastnění 3 roky/el. provoz 100% 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 Porovnání nákladů na vozidla v Kč/km s DPH - doba používání vozidla 3 roky Zjednodušené náklady TCO pro porovnání (optimalizaci) modelů-zahrnuje amortizaci, údržbové náklady a palivo 2, Kilometry na konci období [km] Golf 1.6 Tdi 85 Kw Bmt Comfortline Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH Golf 100kw 136 Ps E-Golf Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH Golf 1.4 Tsi Plug-In-Hybrid Gte Dsg Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH Navýšení tabulkových hodnot spotřeby paliva podle druhu paliva v %: Motorová nafta Benzin El. Energie 1200% 12% 16 16% 20 20% Procento využití el. Energie % 39

40 Zjednodušené TCO v [Kč/km s DPH] Porovnání vozidel s různým druhem pohonu motorizací z pohledu TCO VW Golf VII doba vlastnění 3 roky/el. provoz 70% 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 Porovnání nákladů na vozidla v Kč/km s DPH - doba používání vozidla 3 roky Zjednodušené náklady TCO pro porovnání (optimalizaci) modelů-zahrnuje amortizaci, údržbové náklady a palivo 2, Kilometry na konci období [km] Golf 1.6 Tdi 85 Kw Bmt Comfortline Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH Golf 100kw 136 Ps E-Golf Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH Golf 1.4 Tsi Plug-In-Hybrid Gte Dsg Celková investice (s DPH) ,-Kč s DPH Navýšení tabulkových hodnot spotřeby paliva podle druhu paliva v %: Motorová nafta Benzin El. Energie 1200% 12% 16 16% 20 20% Procento využití el. Energie 70 70% 40

41 Škoda Octavia III Diesel Benzin- CNG 41

42 Zjednodušené TCO v [Kč/km s DPH] Porovnání vozidel s různým druhem pohonu motorizací z pohledu TCO Škoda Octavia III doba vlastnění 3 roky/cng 100% 10,00 Porovnání nákladů na vozidla v Kč/km s DPH - doba používání vozidla 3 roky Zjednodušené náklady TCO pro porovnání (optimalizaci) modelů-zahrnuje amortizaci, údržbové náklady a palivo 9,00 8,00 7,00 Octavia 1.6 Tdi 85kw Ambition Celková investice ,-Kč s DPH Octavia 1.0 Tsi 85kw Ambition Celková investice ,-Kč s DPH Octavia 1.4 CNG 81kW Ambition G-Tec Celková investice ,-Kč s DPH 6,00 5,00 4,00 3,00 2, Kilometry na konci období [km] Navýšení tabulkových hodnot spotřeby paliva podle druhu paliva v %: Motorová nafta Benzin Zemní plyn CNG 1200% 12% 16 16% 16 16% Využití provozu na CNG v %: % 42

43 Zjednodušené TCO v [Kč/km s DPH] Porovnání vozidel s různým druhem pohonu motorizací z pohledu TCO Škoda Octavia III doba vlastnění 3 roky/cng 80% 10,00 Porovnání nákladů na vozidla v Kč/km s DPH - doba používání vozidla 3 roky Zjednodušené náklady TCO pro porovnání (optimalizaci) modelů-zahrnuje amortizaci, údržbové náklady a palivo 9,00 8,00 7,00 Octavia 1.6 Tdi 85kw Ambition Celková investice ,-Kč s DPH Octavia 1.0 Tsi 85kw Ambition Celková investice ,-Kč s DPH Octavia 1.4 CNG 81kW Ambition G-Tec Celková investice ,-Kč s DPH 6,00 5,00 4,00 3,00 2, Kilometry na konci období [km] Navýšení tabulkových hodnot spotřeby paliva podle druhu paliva v %: Motorová nafta Benzin Zemní plyn CNG 1200% 12% 16 16% 16 16% Využití provozu na CNG v %: 80 80% 43

44 Porovnání vozidel s různým druhem pohonu motorizací z pohledu TCO Škoda Octavia III doba vlastnění 3 roky/cng 60% 10,00 Porovnání nákladů na vozidla v Kč/km s DPH - doba používání vozidla 3 roky Zjednodušené náklady TCO pro porovnání (optimalizaci) modelů-zahrnuje amortizaci, údržbové náklady a palivo Zjednodušené TCO v [Kč/km s DPH] 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 Octavia 1.6 Tdi 85kw Ambition Celková investice ,-Kč s DPH Octavia 1.0 Tsi 85kw Ambition Celková investice ,-Kč s DPH Octavia 1.4 CNG 81kW Ambition G-Tec Celková investice ,-Kč s DPH 2, Kilometry na konci období [km] Navýšení tabulkových hodnot spotřeby paliva podle druhu paliva v %: Motorová nafta Benzin Zemní plyn CNG 1200% 12% 16 16% 16 16% Využití provozu na CNG v %: 60 60% 44

45 Citroenu C-Zero Škoda Fabia II Škoda Citigo I Simulace vstupní ceny a hledání bodu rentability 45

46 05 Shrnutí informací z grafů a porovnání s reálnou situací 1. Prozatím je z pohledu TCO srovnatelný s konvenčními druhy pohonu pouze jediný alternativní pohon CNG 2. Je možné najít oblasti použití, kde je uvedený druh pohonu dokonce levnější než použití konvenčního vozidla. 3. Odpovídá tomu i realita zastoupení jednotlivých druhů alternativního pohonu ve flotile LPCZ 4. Ve vyspělých Evropských státech je však silně preferována elektromobilita a CNG není příliš upřednostňováno. 5. Naopak Rusko vidí budoucnost v CNG 46

47 05 Legislativa, Dotace, Akční plán čisté národní mobility, Akční plán budoucnosti automobilového průmyslu 47

48 Národní akční plán čisté mobility Dokument ukládá v souladu s předpisy EU, mimo jiné, rozvíjet infrastrukturu pro alternativní pohony a to včetně vodíkové linie. 48

49 Akční plán o budoucnosti automobilového průmyslu v ČR Červenec 2017 Akční plán Memorandum Předkládací zpráva Usnesení vlády 49

50 Ministerstvo Dopravy 50

51 Ministerstvo Dopravy 51

52 Ministerstvo Dopravy Výzvy, dotace 52

53 Státní fond rozvoje životního prostředí (SFRŽP) 53

54 Státní fond rozvoje životního prostředí (SFRŽP) 54

55 Státní fond rozvoje životního prostředí (SFRŽP) 55

56 Státní fond rozvoje životního prostředí (SFRŽP) 56

57 Státní fond rozvoje životního prostředí (SFRŽP) 57

58 06 DISKUZE 58

59 Proč se věci začínají měnit? 59

60 Děkuji za pozornost 60

61