richard smokers tno

PEM-workshop, Ecomobiel congres, 21 september 2010

Elektrisch rijden als onderdeel van

de transitie naar duurzame

mobiliteit

Richard Smokers - TNO

2

Dimensies van duurzame mobiliteit:

issues / tijdschalen / proces

korte termijn middellange termijn lange termijn

2010-2020 2020-2030 2030-2050

issues

• luchtkwaliteit

• geluid

• klimaat

• energieafhankelijkheid

• bereikbaarheid

• biodiversiteit

• ….

share in new vehicle sales

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2010 2020 2030 2040 2050

conventional vehicles

sustainable vehicles

“valley of

death”

aandeel in nieuwverkopen

conventionele voertuigen

duurzame voertuigen


0%

20%

40%

60%

80%

100%

2010 2020 2030 2040 2050



“valley of

death”



duurzame voertuigen


duurzame voertuigen

• systeeminnovatie

• transitie

peoplepeople

planetplanet profitprofit

equitableequitablebearablebearable

viableviable

sustainablesustainable

peoplepeople

planetplanet profitprofit

equitableequitablebearablebearable

viableviable

sustainablesustainable

3

Luchtkwaliteit: Conventionele auto is een

“moving target”

• Conventionele voertuigen worden steeds schoner

• Probleem luchtkwaliteit op middellange termijn opgelost

• Toegevoegde waarde van zero-

emission voertuigen t.o.v.

conventionele neemt op middellange

termijn af

• Elektrische voertuigen kunnen op

korte termijn bijdragen aan oplossen

problemen m.b.t. luchtkwaliteit als we

snel op probleemlocaties grote

aantallen voertuigen inzetten

• bijv. plan Amsterdam Elektrisch

maar dan anders

4

• 3 dB(A) = merkbare reductie• vergt factor 2 reductie in geluidsenergie = 50% stille voertuigen in vloot

• 10 dB(A) = halvering van ervaren luidheid• vergt factor 10 reductie in geluidsenergie = 90% stille voertuigen in vloot

Geluid: Veel stille auto’s nodig voor beperkt

effect en dan alleen nog in de stad

• Geluid is een hardnekkig probleem dat komende decennia

in belang zal toenemen door blijvende groei van verkeer

• geluid aandrijflijn bij

lage snelheden

dominant

• bij hoge snelheden

domineren banden en

windgeruis

maar dan anders

5

Klimaat: Transport moet in 2050 tenminste

80% CO2-emissies reduceren t.o.v. baseline

EU-27 all sectors

Annual growth rate: 1.4% p.a.

(average 2000-2005)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

EU

-27 C

O2

em

issio

ns (

1990 =

100%

)

95%

80%

EU-27 GHG emissions from transport

Benodigde reductie in geïndustrialiseerde

wereld om mondiale temperatuurstijging

< 2 C te houden

(EU ambitie voor reductie CO2-emissies, Presidency

Conclusions, Brussel, European Council, 29/30 oktober

2009)

Bron: grafiek op basis van data EEA 2009

sense of urgency

6

Energieafhankelijkheid: Vraag naar olie neemt toe.

Productie uit bestaande velden neemt sterk af.

Bron: IEA WEO 2008

7

Elektrische aandrijving is efficiënt en biedt mogelijkheid

om te rijden op alternatieve / duurzame energie

transport

90%distributie

90%

batterij

95%

zonne- /

windenergieelectromotor

80%

el. opwekking

40-45%distributie

90%

batterij

95%

fossiele

energieelectromotor

80%

transport

95%productie

90%distributie

97%

fossiele

energieICE

15-25%ICEV 12-20%

EV 27-31%

EV 62%

80%

70%

60%

90%

80%

70%

60%

90%

ke

ten

ren

dem

ent

• WTW CO2 voordeel hangt af van

• gebruikte energiebron

• vergelijking met benzine of

diesel

• verbruik EV

• kolen: -10 tot 20%

• NL-mix: 30 tot 55%

• EU-mix: 45 tot 70%

8

Hoge CO2-reductiedoelen alleen haalbaar met

combinatie van maatregelen

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

1990 2050

CO

2 e

mis

sio

ns

(19

90

= 1

00

%)

total emissions

BAU baseline

scenario

efficiency

structure

volume

transport system

energy system

vehicles

behaviour

logistics

N.B.: Indicatief plaatje!!

voertuigen

gedrag

logistiek

efficiency

energiesysteem

duurzame energie

mobiliteitssysteem

structuur

volume

9

volume

structuur

efficiency

mobiliteitssysteem

energiesysteem

ruimtelijke inrichting

organisatie

samenleving

voertuigontwerp

aandrijfsysteem

economie

afmeting voertuigen

stroomlijn / gewicht

zuinige motoren

alternatieve

aandrijfsystemen

waterstof

elektriciteit

biobrandstoffen

energie-infrastructuur

aangrijpingspunten opties

verkeers-

management

ITSlogistieke systemengedrag

ruimtelijke ordening

logistieke systemen

modal shift

infrastructuur

nieuwe modaliteiten

Op meerdere paarden wedden: Elektrische

voertuigen zijn onderdeel van pakket van opties

1010

Wat is nodig om 2050 doel te halen?

Back casting

• In 2050 moet leeuwendeel van

de vloot rijden op duurzame

(hernieuwbare en/of CO2-arme)

energie

• Duurzame opties uiterlijk vanaf

2030 uitrollen

• Tussen nu en 2030:

• Conventionele auto’s zuiniger maken

• Duurzame opties uitproberen

• Geschikte opties tot technische en economische wasdom brengen

• Context creëren waarin uitrol kan plaatsvinden

• Beleidsinstrumentarium

• Infrastructuur

11

Elektrisch vervoer: product met veel gezichten

Charger

Power

Splitter

Charger

Charger

Charger

batterij-elektrisch

BEV / full EV

plug-in hybride (PHEV)

op basis van gecombineerd hybride

range-extender (E-REV)

plug-in serie hybride

plug-in hybride (PHEV)

op basis van parallel hybride

• Definities zijn niet zo relevant

• Er gaat elektriciteit en

evt. brandstof in en er

komen prestaties en

evt. emissies uit

• Welke auto is in welke

toepassing het meest

duurzaam?

12

Elektrisch vervoer: status van het product

• onzekerheid over:

• technische maturiteit batterijtechnologie, levensduur

• energiegebruik en milieuvoordelen in de praktijk

• veiligheidsaspecten

• inpassing in mobiliteitssysteem

• beperkte actieradius

• ontwikkeling aanbod komt langzaam op gang

• ombouwvoertuigen

• breed aanbod aan voertuigtypen, incl. bestelauto’s

en kleine vrachtwagens

• sluit goed aan bij zakelijke nichemarkten

• hoge prijs

• zorgen over kwaliteit en veiligheid

• OEM-voertuigen

• personenauto’s

13

Elektrisch vervoer: status van het product

• hoge kosten voor batterijen en voertuigen

• restwaarde van batterij?

• prijs OEM-voertuigen is nog geen reële prijs

• TCO bij huidige fiscale stimulering soms gunstig maar

meestal hoger dan van conventioneel voertuig

• hoe snel kunnen prijzen dalen?

• productievolume nodig voor leereffecten / economy of

scale

• teveel subsidie kan prijsontwikkeling verstoren

• te snelle groei van vraag leidt tot hogere prijzen en

overinvestering snel achterhaalde techniek

• welk marktmodel hanteren?

• structurele inpassing in fiscaal systeem?

• laadinfrastructuur moet nog ontwikkeld

• institutionele, juridische en andere praktische barrières

14

Laadinfrastructuur: meer grote experimenten nodig

• langzaam ~ 1-5 kW

typisch 100 km / 5 uur

• “snel” ~ 10-50 kW

typisch 100 km / 30 min

• supersnel ~ 100-500 kW

typisch 100 km / 3 min

• batterijwissel

~ 150 km/switch / 2 min

Bron: IEA-RETRANS

(TNO/ECN/RWTH)

Bron: IEA-RETRANS

(TNO/ECN/RWTH)

Experimenten nodig om dominant

design te bepalen:

• openbaar vs. eigen terrein

• langzaam vs. snel

• conductief vs. inductief vs. batterijwissel

• combinatie met smart grid en

(decentrale) duurzame energie

• betaalsystemen

• standaarden

15

Innovatiesysteem: De implementatie van elektrisch

vervoer vindt plaats in een complex krachtenveld

ontbreken

dominant design

en standaarden

concurrerende opties /

technieken

co-evolutie energie-

en mobiliteitssysteem

nieuwe stakeholders

en actoren

tegenkrachten

gevestigde belangen

verschillende

schaalniveau’s:

- geografisch

- bestuurlijk

- tijdschalen

kosten-

ontwikkeling

balans

people / planet / profit

nieuwe business-

modellen

gedrag

acceptatie

onverwachte

gebeurtenissen

communicatie

media

Elektrische

auto als

innovatie-

systeem

1616

Elektrische voertuigen: een transitie die met

beleid gemanaged moet worden

pilots + eerste

niches

toename

marktvolume

nieuwe niches

kostenreductie

+ product-

verbetering

vroege markt-

formatie

toename in

productie-

volumes +

R&D

massamarkt

introductie

toenemende investeringen in oplaadinfrastructuur

innovators early majority

early adopters

voor 2030 te

bereiken situatie• Transitie heeft tijd nodig

• Transitieproces vereist “innovators” en “early

adopters” met uithoudingsvermogen

• Voor grootschalige uitrol moet product qua

kosten en prestaties voldoen aan eisen van

“early majority”: valley of death

• Zicht nodig op toekomstige inbedding in

fiscaal systeem


0%

20%

40%

60%

80%

100%

2010 2020 2030 2040 2050



“valley of

death”



duurzame voertuigen


0%

20%

40%

60%

80%

100%

2010 2020 2030 2040 2050



“valley of

death”



duurzame voertuigen


duurzame voertuigen

huidige situatie

17

Niet stuk hypen: Transitie structureel op gang

brengen is belangrijker dan hoog aantal in 2020

• 1 miljoen in 2020 is niet realistisch

• enige honderdduizenden zou kunnen, inclusief

plug-in hybrides

• transitie structureel op gang brengen is belangrijker dan aantal

• te snelle “uitrol” levert risico’s, lock-ins en overinvestering in

techniek die snel verouderd is

oppervlak onder de zeer

optimistische curve:

1.000.000 voertuigen marktaandeel: 50%



1.000.000 voertuigen



1.000.000 voertuigen marktaandeel: 50%marktaandeel: 50%

18

Conclusies: niet of/of maar en/en

korte termijn middellange termijn lange termijn

2010-2020 2020-2030 2030-2050

incrementele technologie

conventionele auto’s schoner en zuiniger maken

transitiepaden

alternatieve aandrijving op duurzame energie

ook structurele veranderingen nodig in

mobiliteitssystemen en mobiliteitspatronen

inzetten op meerdere opties

nu beginnen met experimenteren en marktformatie

transitieproces goed monitoren en managen

19

Contact

Richard Smokers

TNO industrie & Techniek

Postbus 155

2600 AD Delft

Tel. 015-2697511

E-mail [email protected]

www.tno.nl

richard smokers tno

Documents