Die Veröffentlichung „Schwere Nutzfahrzeuge – Standards und Normen für alternative Antriebe“ der NPM AG6 analysiert den aktuellen Stand der Normung und Standardisierung im Bereich alternativer Antriebssysteme für schwere Nutzfahrzeuge und formuliert auf dieser Basis Empfehlungen an die Normungsgremien und politischen Handlungsträger. Betrachtet werden nur die Antriebstechnologien, die von den Arbeitsgruppen der NPM als Zukunftstechnologien definiert wurden. Es wird in diesem Zusammenhang keine Bewertung dieser Zukunftstechnologien vorgenommen, sondern ausschließlich der Status der Normungsarbeiten und eventuell bestehende Lücken aufgezeigt. Die betrachteten alternativen Antriebstechnologien sind die folgenden: Oberleitungs-Lkw, NFZ mit BZ-Systemen, batterieelektrische NFZ (mit Megawatt Charging System [MCS]) und strombasierte Kraftstoffe. Für die Oberleitungs-Lkw und die batterieelektrisch betriebenen Nutzfahrzeuge gibt es bereits ein umfangreiches Normenwerk, das kontinuierlich an den aktuellen Stand der Technik und an die besonderen Herausforderungen von Nutzfahrzeugen angepasst werden muss. Für mit einem BZ-System betriebene NFZ sind fahrzeugseitig ebenfalls die nötigen normativen Grundlagen bereits geschaffen. Das Normenwerk für die Betankungsschnittstellen muss geprüft und im Bedarfsfalle für höhere Drücke oder flüssigen Wasserstoff angepasst werden. Der Handlungsbedarf bei strombasierten Kraftstoffen und Wasserstoff wird derzeit durch die bestehenden Normungsgremien adressiert. Allgemein lässt sich festhalten, dass im Vergleich zu früher, die Normungsarbeit heute die nötigen Schnittstellen und die grundsätzlichen Anforderungen praktisch vor oder zeitgleich mit der Entwicklung und der Markteinführung durchgeführt werden muss. Umso entscheidender wird es in Zukunft sein, die Normungsgremien mit den dafür notwendigen Kapazitäten und Mitteln auszustatten.:Kurzfassung Executive Summary 1 Einleitung 2 Schwere Nutzfahrzeuge als besondere Herausforderung 3 Verfügbare und Betrachtete Technologien 4 Stand der Normen 4.1 Betrachtungsumfang 4.2 Oberleitungs-Lkw 4.3 Nutzfahrzeuge mit Brennstoffzelle 4.4 Batterieelektrische NFZ mit Megawatt Charging System (MCS) 4.5 Strombasierte Kraftstoffe: Wasserstoff und synthetische Folgeprodukte 5 Fazit Impressum / Based on an analysis of the current state of standardisation and norms related to alternative drive systems for heavy commercial vehicles, the publication “Heavy commercial vehicles – standards and norms for alternative drive systems” by the NPM’s WG6 contains recommendations for standardisation bodies and political actors. Only drive technologies which were deemed to be technologies of the future by the NPM’s working groups are being given consideration. In this context, the technologies are not evaluated as such, but the current state of standardisation work and potential gaps are demonstrated. The following alternative drive technologies form part of the publication: overhead line HGVs, commercial vehicles with fuel cell systems, battery-electric commercial vehicles (with Megawatt Charging System (MCS)) and electricity-based fuels. A comprehensive body of norms is already available for overhead line HGVs and battery-electric commercial vehicles. These norms need to be continuously amended to take into account the state of the art and the particular challenges posed by commercial vehicles. The necessary normative basis for commercial vehicles powered by fuel cell systems has also been established as far as vehicles are concerned. The normative body for fuelling interfaces needs to be checked and if necessary adapted to allow for higher pressure or for hydrogen. The to-do-list for electricity-based fuels and hydrogen is currently being addressed by the existing standardisation bodies. It is to be noted that in general, today’s standardisation work in terms of the necessary interfaces and basic requirements needs to be carried out prior to or simultaneously with their development and market launch. In future, it will be all the more important to provide standardisation bodies with the necessary capacities and funds.:Kurzfassung Executive Summary 1 Einleitung 2 Schwere Nutzfahrzeuge als besondere Herausforderung 3 Verfügbare und Betrachtete Technologien 4 Stand der Normen 4.1 Betrachtungsumfang 4.2 Oberleitungs-Lkw 4.3 Nutzfahrzeuge mit Brennstoffzelle 4.4 Batterieelektrische NFZ mit Megawatt Charging System (MCS) 4.5 Strombasierte Kraftstoffe: Wasserstoff und synthetische Folgeprodukte 5 Fazit Impressum

Innovationen sind das Fundament eines zukunftsfähigen Mobilitätssystems Im Jahr 2020 haben sich die klima- und wirtschaftspolitischen Rahmenbedingungen für den Verkehrssektor auf Bundes- und europäischer Ebene verändert. Beispiele sind die in Kraft getretenen CO2-Flottengrenzwerte der EU oder die Nationale Wasserstoffstrategie. Geprägt war das Jahr auch von einem starken Markthochlauf der Elektromobilität mit zum Teil dreistelligen Zuwachsraten pro Monat bei den Elektrofahrzeugen und einem 50-prozentigen Zuwachs an Ladepunkten verglichen zum Vorjahreszeitraum. Laut Kraftfahrtbundesamt waren zum 1. Oktober 2020 in Deutschland knapp 222.000 batterieelektrische und 195.000 Plug-in Hybrid-Fahrzeuge im Bestand. Gleichzeitig erfassten die Folgen der COVID-19-Pandemie nahezu alle Bereiche der Mobilitätwirtschaft – von der Luftfahrt und dem öffentlichen Verkehr über die Automobilindustrie bis hin zu Tourismus und Veranstaltungen. Die NPM hebt aufgrund dieser Entwicklungen den Stellenwert von technischen und gesellschaftlichen Innovationen noch einmal explizit hervor. Innovationen sind Garant für die Zukunftsfähigkeit eines Landes. Im Bereich der Mobilität werden Innovationen mehr denn je durch die weiter zunehmenden Klimaschutzanstrengungen und die umfassende Digitalisierung befeuert. Mit resilienten Maßnahmen eine bessere Zukunft vorbereiten Sowohl in Deutschland als auch auf EU-Ebene hat die wirtschaftliche Erholung neben der Eindämmung der Pandemie oberste Priorität. Das zur Krisenbewältigung im Juni 2020 beschlossene Corona-Konjunkturpaket ist an Klimaschutz und der Förderung von Zukunftstechnologien ausgerichtet. Es setzt sich für den öffentlichen Verkehr ein, fördert Wasserstofftechnologien sowie Elektromobilität und unterstützt die Fahrzeugindustrie in ihrer Transformation. In einem Sonderauftrag der Konzertierten Aktion Mobilität legte die NPM Handlungsempfehlungen für einen optimierten elektrischen Nutzungsgrad von Plugin-Hybridfahrzeugen (PHEV) vor. Die Empfehlungen entlang der Themen Fahrzeugtechnik, Lade- und Netzinfrastruktur sowie Nutzungsverhalten zielen darauf ab, dass sie einen elektrischen Fahranteil von PHEV von mindestens 50 % unterstützen. Innovationsmotor Digitalisierung schafft nutzerfreundliche Mobilität Digitalisierung ermöglicht eine plattformbasierte intermodale Vernetzung von Verkehrsmitteln und damit eine Optimierung von Wegeketten. Bürgerinnen und Bürger wünschen sich eine einfache, jederzeit verfügbare, bezahlbare und komfortable Mobilität „aus einer Hand“. Eine wichtige Voraussetzung hierfür ist die Schaffung eines Mobilitätsdatenökosystems, das einen sicheren Datenaustausch zwischen Fahrzeugherstellern, Mobilitätsanbietern und Infrastrukturbereitstellern leistet. Damit können neue Dienstleistungen umgesetzt, automatisierte Fahrfunktionen unterstützt und perspektivisch der Weg zur Nutzung autonomer Flotten geebnet werden. Standards und Normen beschleunigen die Umsetzung nachhaltiger Lösungen Um die Transformation im Mobilitätssektor zu beschleunigen, braucht es Standards und Normen, an denen Unternehmen ihre Entwicklungen ausrichten können. Die NPM hat zum intelligenten Lastmanagement sowie zum automatisierten und vernetzten Fahren Schwerpunkt-Roadmaps vorgelegt, die wichtige Fragen der Sektorkopplung bzw. der Typgenehmigung und Zertifizierung adressieren Darüber hinaus hat sie aufgezeigt, wie Standards und Normen die Marktfähigkeit von Innovationen für eine nachhaltige Mobilität, zum Beispiel über ein einheitliches System der Bilanzierung, fördern können. Für wirksamen Klimaschutz CO2-Ziele in konkrete Maßnahmen übersetzen Um die CO2-Minderungslücke im Verkehrssektor zu schließen, besteht insbesondere im Nutzfahrzeugbereich ein erheblicher Handlungsdruck. [aus Executive Summary]:Vorwort 1 Executive Summary 2 Die Arbeit der NPM im Jahr 2020 2.1 Politik setzt den Rahmen für die Zukunft der Mobilität Sondereffekt COVID-19-Pandemie Sonderaufträge für die NPM 2.2 Mit Innovationen Transformation gestalten Mobilität der Zukunft: Innovationsmotor Digitalisierung Neue Märkte: Standards und Normen beschleunigen die Umsetzung von Innovationen CO2-Ziele im Verkehr erreichen: Elektrifizierung schwerer Nutzfahrzeuge Technologieoffenheit: Die Zukunft fährt vielfältig Infrastruktur für eine erfolgreiche Verkehrswende 2.3 Mobilitätsstandort Deutschland sichern Im Fokus: Wertschöpfung und Beschäftigung 2.4 Den Realitätstest bestehen – Zukunft der Mobilität Das Reallabor für digitale Mobilität RealLabHH 3 Ein Ausblick auf 2021 4 Veröffentlichungen der NPM 5 Abbildungsverzeichnis Vorsitz und Mitglieder des Lenkungskreises der NPM Impressum

Weltweit wurden im Jahr 2019 2,3 Millionen Elektrofahrzeuge verkauft. Die Verkaufszahlen von batterieelektrischen Fahrzeugen und Plug-in-Hybriden wuchsen damit um 9 % im Vergleich zum Vorjahr. In Europa, dem wichtigsten Absatzmarkt für Fahrzeuge aus deutscher Inlandsproduktion, stiegen sie sogar um 44 % auf 600.000 Fahrzeuge an (Vgl. McKinsey 2020). Es kann erwartet werden, dass dieser globale Trend anhalten wird. Elektromobilität wird in vielen Staaten als zentrale Technologie für eine klimafreundlichere und nachhaltige Mobilität der Zukunft gesehen und der Umstieg aufs Elektrofahrzeug etwa durch finanzielle Anreize unterstützt. Allein in Deutschland sollen bis 2030 sieben bis zehn Millionen Elektrofahrzeuge zugelassen sein. Dieses Ziel wurde im Herbst 2019 im Klimaschutzgesetz festgeschrieben und wird etwa durch Steuererleichterungen, einen verstärkten Ausbau der öffentlichen Ladeinfrastruktur und gemeinsame von Bundesregierung und Händlern finanzierte Kaufprämien unterstützt (Vgl. Bundesregierung 2019). Während die Anzahl der Fahrzeuge mit batterieelektrischem oder hybridem Antrieb steigt, ist die Rohstoffverfügbarkeit für die Produktion zentraler Fahrzeugkomponenten begrenzt und die Rohstoffgewinnung häufig mit externen Kosten durch negative Umwelt- und Sozialauswirkungen der Primärgewinnung verbunden. Insbesondere für die Produktion von Traktionsbatterien, Lithium-Ionen-Batterien der aktuellen Generation, werden ebenso wie für die Produktion von elektrischen Maschinen wertvolle und teilweise sogar kritische Rohstoffe wie Lithium, Kobalt,Nickel, Kupfer oder Graphit benötigt. Auch wenn in der Vergangenheit zeitweise ein Überangebot mit entsprechend sinkenden Preisen für einige Rohstoffe zu verzeichnen war, ist in Zukunft bei steigender Nachfrage mit einer (zumindest temporären) Verknappung, etwa von Kobalt und Lithium, zu rechnen. Um die Batterieproduktion für die europäische Automobilindustrie auch in Zukunft nachhaltig und verantwortungsvoll mit diesen Rohstoffen versorgen zu können, müssen prioritär auch sekundäre Rohstoffquellen erschlossen werden, die sich mittel- bis langfristig aus dem Recycling der steigenden Anzahl an Altbatterien aus Elektrofahrzeugen ergeben. Daneben sollte die Zweitnutzung (2nd Life) von Altbatterien und -komponenten für Anwendungen insbesondere im Mobilitäts- und Energiesektor als sinnvolle Alternative zur Neuproduktion gefördert werden. Der Aufbau einer effektiven und ökonomischen Kreislaufwirtschaft für Lithium-Ionen-Batterien stellt eine unerlässliche Voraussetzung für eine nachhaltige Nutzung der Elektromobilität dar und muss als gesellschaftliches und politisches Ziel engagiert vorangetrieben werden. Auch wenn ein größerer Rücklauf der automobilen Antriebsbatterien erst ab 2025 zu erwarten ist, müssen hierfür bereits heute die notwendigen Strukturen für Recycling und Re-Use aufgebaut werden. Dabei müssen das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk betrachtet und gemeinsame europäische Strategien zum Umgang mit Altbatterien (End-of-Life-Batterien) und Sekundärrohstoffen erarbeitet werden. [aus 'Motivation']:1 Motivation 2 Wertschöpfungsnetzwerk Batterierücknahme Batteriedemontage Wertstoffrückgewinnung Wiederverwertung 3 Handlungsempfehlungen Nachhaltigkeit Rücknahmelogistik Batterie „Second Life“ Prozess-Skalierung Kreislaufwirtschaft 4 Fazit 5 Conclusion 6 Anhang Literaturverzeichnis Impressum

Im Zuge der immer größer werdenden Knappheit fossiler Ressourcen und des damit verbundenen Anstiegs des Rohölpreises ergibt sich ein Trend hin zur Elektromobilität. In den nächsten Jahren werden jedoch nur Elektrofahrzeuge mit deutlich eingeschränkter maximaler Reichweite im Vergleich zu Benzin- oder Dieselfahrzeugen produziert werden können. Um den täglichen Umgang des Kunden mit einem Elektrofahrzeug trotzdem möglichst reibungslos zu ermöglichen, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine neuartige Anzeige der verbleibenden Reichweite auf der Navigationskarte entwickelt. Nach detaillierter Analyse vorhandener Ansätze wurde je ein empirisches und ein modellbasiertes Verfahren ausgearbeitet. Die Ansätze wurden systematisch verglichen und zu einem komplett neuartigen, hybriden Ansatz kombiniert. Die auftretenden Verbräuche des Fahrzeugs werden im Kundenbetrieb erfasst, je nach Fahrsituation klassifiziert und für eine Extrapolation in der Zukunft verwendet. Die entwickelte Methodik zur Untersuchung der erreichbaren Genauigkeit ergab ein erzielbares Fehlermaß von durchschnittlich unter 10%. / Due to the prospect of a worldwide shortage of fossil fuels and the correlated increase of prices for crude-oil, a global trend to invest in electric mobility has started. During the next couple of years, electric vehicles will still have restrictions on the maximum distance that can be driven before having the need to recharge the battery. The potential costumers face the so-called „range-anxiety“, the fear to be stranded prior to reaching the destination. In order to provide a safe and easy way of operating such a vehicle, the work conducted in the course of this doctoral thesis led to a new way of displaying the remaining range of the vehicle on a navigation map. After detailed analysis of the state of the art, an empirical- and a model-based solution for calculating the remaining range were developed utilizing predictive map-data from a roadnetwork. After a systematical optimization of the developed solutions, an embedded prototype was developed which captured the driving situation of the vehicle together with the corresponding energy-consumption in order to provide a context-aware interpolation of the remaining range, depending on where the costumer would drive next. A developed methodology of objectively determining the error produced by the system resulted in a mean-deviation of 10% of absolute value.

Neben der Verringerung von Verkehrsunfällen und Staus ist ein wichtiges Ziel der Verkehrspsychologie, die Luftverschmutzung durch den Verkehr zu reduzieren. Elektrofahrzeuge (BEVs) könnten die CO2-Emissionen deutlich reduzieren. Der weltweite BEV-Bestand nimmt zwar stetig zu, aber die Marktanteile in den meisten EU-Ländern lag 2016 dennoch nur bei rund 1% (International Energy Agency, 2016). Eine weitreichende Verbreitung von Elektrofahrzeugen birgt nicht nur Vorteile in sich, sondern kann auch zur Belastung der Stromnetze führen. ‚Intelligente Ladesysteme‘, die den Ladeprozess an die Netzbelastung und Nutzeranforderungen (z.B. Ladestand bei Abfahrtszeit) anpassen, gelten als vielversprechende Lösung. Vor dem Hintergrund der bisher geringen Verbreitung von Elektrofahrzeugen und der mit einem Erfolg der Elektromobilität steigenden Relevanz intelligenter Ladesysteme entsteht die Notwendigkeit psychologische Faktoren zu identifizieren, die die Evaluation und Akzeptanz von Komponenten des Elektromobilitätssystems beeinflussen. An dieser Stelle knüpft die vorliegende Dissertation an. Der (praktische) Erfahrungshorizont vieler Menschen in Bezug auf Elektrofahrzeuge und intelligente Ladesysteme ist sehr limitiert. Unerfahrene Nutzer solch neuer Systeme begegnen bisher unbekannten Herausforderungen in der Mensch-Maschine-Interaktion. Beispielsweise geht das elektrische Fahren, im Vergleich zum Fahren herkömmlicher Fahrzeuge, mit einer wesentlich niedrigeren Reichweite, einer geringeren Geräuschkulisse, neuen „Nachtankprozessen“ und Fahrfunktionen wie der Rekuperation (d.h. regeneratives Bremsen bei dem kinetische in elektrische Energie umgewandelt wird) einher. Dieses Thema wird ebenfalls in der vorliegenden Dissertation aufgegriffen. Das erste Forschungsziel fokussierte die allgemeine Bewertung und Akzeptanz von Elektrofahrzeugen sowie den Einfluss von praktischer Erfahrung. Im Rahmen einer Feldstudie mit zwei 6-monatigen Studienphasen (Artikel II), einer Onlinestudie (Studie I von Artikel III) sowie einer 24-Stunden Testfahrt (Studie II von Artikel III) wurde dieses Ziel untersucht. Für die verschiedenen Arten von Erfahrung (langzeitig mit gleichem Fahrzeug vs. unkontrolliert vs. kurzzeitig mit gleichem Fahrzeug) zeigten sich unterschiedliche Effekte auf die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen, die detailliert diskutiert werden. Die Berichte der Feldstudienteilnehmer (langzeitige Erfahrung) zu Vor- und Nachteilen von Elektrofahrzeugen zeigten, dass sich die Salienz bestimmter Vor- und Nachteile über die Nutzungszeit hinweg ändert. Vor allem die Vorteile, die beim Alltagstest direkt erlebt werden können (z.B. das angenehme Fahrgefühl, die geringe Geräuschkulisse), waren in ihrer Salienz gestiegen. Es gibt erlebbare Barrieren, wie die Ladedauer, die innerhalb der Feldstudie an Prägnanz verloren, aber auch andere, wie die Reichweite, die in ihrer Bedeutsamkeit konstant blieben. Die Vorher-Nachher-Studien (Artikel II & Studie II von Artikel III) zeigten, dass die Erwartungen der Tester an solch ein Fahrzeug im Alltagstest insgesamt erfüllt werden und die Einstellung gegenüber Elektrofahrzeugen positiv bleibt. Im Rahmen der 24-Stunden-Testfahrt (kurzzeitige Erfahrung) zeigte sich zudem ein Anstieg in der Zufriedenheit mit Elektrofahrzeugen. Dem gegenüber stehen die geringen Kaufabsichten der Befragten. Der Alltagstest mit einem Elektrofahrzeug, egal ob kurz- oder langzeitig, zeigte keine Effekte auf die Kaufintention. Allerdings wiesen die Ergebnisse der Onlinebefragung darauf hin, dass Personen, die bereits ein Elektrofahrzeug gefahren sind, gegenüber dem Kauf eines Elektrofahrzeugs nicht so stark abgeneigt sind wie Unerfahrene, aber dennoch keine klare Intention zeigen. Das zweite Forschungsziel bestand in der Untersuchung wie praktische Erfahrung mit dem Nutzerverhalten und der Evaluation bezüglich der Elektrofahrzeugcharakteristika zusammenspielt. Am Beispiel der Rekuperation wurde untersucht wie sich die Menschen im Rahmen einer 6-monatigen Feldstudie an solch eine Funktion gewöhnen, ihre Nutzung erlernen und ob sich dies in der Bewertung der Funktion widerspiegelt (Artikel I). Die Ergebnisse aus den Fahrzeugdaten weisen darauf hin, dass die Adaption an diese Funktion recht zügig abgeschlossen ist und dem Power Law of Practice (Newell & Rosenbloom, 1981) folgt. Die Rekuperationsfunktion wird durch die Nutzer positiv bewertet und die Zufriedenheit mit der Rekuperation steigt mit der Nutzungszeit. In zwei weiteren Studien wurde die Bewertung von Elektrofahrzeugcharakteristika zwischen Elektrofahrzeug-Erfahrenen und –Unerfahrenen verglichen. In der Onlinestudie (Studie I in Artikel III) mit dem unkontrollierten Erfahrungsfaktor zeigten sich kaum Unterschiede. Lediglich ‚Reichweite und Laden‘ bewerteten die Erfahrenen positiver. Kontrollierte, kurzfristige Erfahrung (Studie II in Artikel III) führte zu einer positiveren Bewertung von Beschleunigung und Fahrspaß, Geräuschlosigkeit, Sicherheit und Reliabilität, Umweltfreundlichkeit sowie des Rufs von Elektrofahrzeugen. Die Bewertung von Reichweite und Laden blieb unverändert. Das dritte, übergeordnete Ziel dieser Dissertation bestand darin, akzeptanzbeeinflussende Faktoren zu identifizieren, die als Ansatzpunkte für zukünftige Weiterentwicklungen und Strategien zur Erhöhung der Akzeptanz genutzt werden können. Dazu wurde das Potential der Bewertung verschiedener Elektrofahrzeugattribute, der Faktoren der Theorie des geplanten Verhaltens (Ajzen, 1991) sowie der Erfahrung mit Elektrofahrzeugen zur Vorhersage der Akzeptanz im Rahmen der beiden Studien in Artikel III untersucht. Der soziale Faktor (subjektive Norm) und die Bewertung von ‚Reichweite und Laden‘ wirkten sich am stärksten auf die Vorhersage von Einstellungs- und Verhaltensakzeptanz aus. In der Onlinestudie mit between-subjekt Design, zeigte sich zudem ein starker Erfahrungseffekt auf die Kaufabsicht. Zudem erwies sich auch der Faktor ‚Beschleunigung und Fahrspaß‘ als relevante Größe für die Akzeptanz. Vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen, im Detail den sinkenden Batteriekosten und damit günstiger werdenden Reichweiteressourcen, eröffnen die Ergebnisse Ansatzpunkte, um die Akzeptanz zu steigern. Die Bewertung der Performanz und das angenehme Fahrgefühl beim elektrischen Fragen weisen einen nicht zu vernachlässigbaren Einfluss auf die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen auf und konnten durch ein kurzzeitiges Erfahrungserlebnis positiv beeinflusst werden. Das letzte Forschungsziel dieser Dissertation fokussierte das intelligente Laden. Die Ergebnisse der 5-monatigen Feldstudie (Artikel IV) zeigten, dass ein intelligentes Ladesystem (mit aktiver Nutzerbeteiligung) nutzbar und akzeptabel ist. Allerdings zeigten die Ergebnisse auch, dass eine positive Kosten-Nutzen-Bilanz für die Nutzer von hoher Relevanz ist. Der zusätzliche Aufwand beim Laden erwies sich als signifikant höher und die finanziellen Anreize durch die Nutzung des Systems als niedriger als erwartet. Zudem fühlten sich die Nutzer durch das System zusätzlich in ihrer Mobilität eingeschränkt. Demnach sollten zukünftige, intelligente Ladesysteme sorgfältig gestaltet werden, so dass der Aufwand und die Reduzierung von Flexibilität und Mobilität nicht so hoch sind, dass die Barriere "Reichweite und Laden" für die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen erhöht wird. Basierend auf den Ergebnissen wurden verschiedene Implikationen abgeleitet. Die Weiterentwicklung des Elektromobilitätssystems sollte sich darauf konzentrieren, die Barrieren bezüglich Reichweite und Laden zu reduzieren sowie die positiven Aspekte des elektrischen Fahrens zu vermitteln. Zudem sollten zukünftige Akzeptanzmodelle, vor allem für bisher eher unbekannte Objekte oder Technologien, einen Erfahrungsfaktor und die Bewertung verschiedener, objekt-/technologie-spezifischer Attribute enthalten, da dadurch wichtige Aspekte zur Verbesserung des Forschungsobjektes identifiziert werden können. Die Ergebnisse zeigten außerdem, dass der soziale Einfluss in zukünftigen Strategien zur Akzeptanzförderung von Elektrofahrzeugen adressiert werden sollte und eine Testfahrt mit einem Elektrofahrzeug, das dem aktuellen Entwicklungsstand entspricht, ein strategisches Werkzeug zur Akzeptanzsteigerung darstellt.:Acknowledgments i Zusammenfassung iii Table of Contents vii Synopsis 1 1 Overview of the Dissertation 1 2 Introduction 2 3 Three Pillars of Acceptance within the Context of the Electric Mobility System 4 3.1 Definition and Assessment Structure of Acceptance 4 3.2 Drivers and Barriers for Acceptance 5 4 The Importance of Experiencing Electric Mobility Systems Components 10 4.1 Really-new Products and the Problem of Uncertainty 10 4.2 Real-life Experience as Source of Information and Potential Driver of Acceptance 12 4.3 BEV Evaluation and the Role of Real-Life Experience 14 4.4 Integrating Experience as an Influencing Factor into the Theoretical Framework of BEV Acceptance 17 4.5 Evaluation of Smart Charging Systems (with High User Involvement) and the Role of System Experience 19 5 Summary and Research Questions 20 5.1 Research Objective 1: General Evaluation of BEVs and the Relevance of Real-Life Experience 21 5.2 Research Objective 2: BEV Attributes and the Relevance of Real-Life Experience 21 5.3 Research Objective 3: Predicting BEV Acceptance with Various Psychological Variables, the Evaluation of BEV Attributes and BEV Experience 22 5.4 Research Objective 4: Evaluation of a Smart Charging System Prototype and the Role of Real-Life Experience 23 6 Overview of the Methodology 24 6.1 MINI E field study 24 6.2 Online Survey 26 6.3 24-hour Test Trial 26 6.4 Smart Charging Field Study 27 7 Discussion and Critical Reflection of Results 28 7.1 Research Objective 1: General Evaluation of BEVs and the Relevance of Real-Life Experience 29 7.2 Research Objective 2: BEV Attributes and the Relevance of Real-Life Experience 34 7.3 Research Objective 3: Predicting BEV Acceptance with Various Psychological Variables, the Evaluation of BEV Attributes and BEV Experience 40 7.4 Research Objective 4: Evaluation of a Smart Charging System Prototype and the Role of Experience 44 8 Implications and Conclusion 46 8.1 Practical Implications for Acceptance of Electric Mobility System Components 46 8.2 Theoretical and Methodological Implications for Acceptance Research 49 8.3 Conclusion 51 References 53 Paper I 65 Paper II 91 Paper III 129 Paper IV 179 Curriculum Vitae 213 Publications 216 Eidesstattliche Erklärung 221

Im Entwicklungsplan Elektromobilität der Deutschen Bundesregierung wird „eine technologische Zeitenwende im Verkehrsbereich“ angekündigt. Tatsächlich zeigt die technikhistorische Rückschau, dass die Wahl des Antriebs die Bedeutung des Automobils insgesamt beeinträchtig. Im vorliegenden InnoZ-Baustein wird mit den Begriffen Paradigma und Leitbild eine soziologische Unterscheidungshilfe vorgeschlagen, um die innerwissenschaftliche mit der gesamtgesellschaftlichen Entwicklung zu vergleichen. Die Begriffe beschreiben in doppelter Hinsicht die kulturelle 'Verfestigung' automobiler Entwicklungen zu einem Funktionsraum aus technischer, politischer und sozialer Dimension. Die Geschichte des Elektromobils zeigt, dass es nicht allein aufgrund technologischer Defizite unterlegen war, sondern weil es den einmal gesetzten Parametern des automobilen Funktionsraums immer weniger entsprach. Dies zeigt das Beispiel des gescheiterten Elektromobiles im Frankreich der 1970er Jahre. Die Arbeit gelangt zu dem Schluss, dass für den Erfolg der Elektromobilität das Verhältnis zwischen den Überzeugungen der Fachwelt und den Ansprüchen der Öffentlichkeit von zentraler Bedeutung ist. Ein ausgewogenes Verhältnis ist durch eine „konzertierte Aktion“ aus technologischem Paradigmenwechsel und gesellschaftlichem Leitbildwandel erreichbar. Dies beinhaltet ein grundlegend neues Verständnis von (Auto)mobilität, wie es sich durch Schlagwörter wie City Car, Public Electric / Nothing less than “a technological turn of the tides” has been announced by the Cabinet of Germany in its master plan for electromobility, the Entwicklungsplan Elektromobilität. Indeed, the techno-historical retrospective shows that the choice of propulsion has a great effect on the automobile as such. This issue of the InnoZ-Baustein proposes a classification approach via the terms paradigm and visions of technology. These terms allow for a comparison between innovation within the scientific community and within the whole of society. Also, they describe - in two distinct respects - the cultural “hardening” of automotive development towards a confined space. This space is constructed in three dimensions: the technological, the political and the social dimension. The history of the electric vehicle shows that this technology was ultimately noncompetitive not only due to technological hurdles but also because it just did not fit with the confined space of the automobile. This is well demonstrated by the example of the failed electric vehicle in the France of the 1970s. The paper concludes with the finding that the balance between expert opinion s and public requirements is of essential relevance for the successful introduction of electromobility. A well balanced ratio is achievable through a “concentrated initiative” of change regarding the technological paradigm as well as the societal principle. This includes a fundamentally new perspective on (auto)mobility – represented by the key words City Car, Public Electric Car or Vehicle to Grid.

Seit einigen Jahren wird spekuliert, dass eine neue Generation heranwächst, die das eigene Auto nicht mehr unhinterfragt als Grundausstattung des modernen Menschen versteht, sondern ihre Mobilität effektiver und nachhaltiger gestaltet. Steuern wir also auf eine schöne neue Mobilitätswelt zu? Diese Schlussfolgerung zu ziehen wäre angesichts der Vorläufigkeit der Befunde und der unsicheren empirischen Basis der Aussagen voreilig. Um die Debatten zur Mobilität junger Menschen zu versachlichen und Einblick in die Komplexität der Wirkungszusammenhänge zu gewinnen, führte das InnoZ im Jahr 2012 eine empirisch-qualitative Explorationsstudie durch. Die Ergebnisse dieser Studie sind in Form eines Werkstattberichts im vorliegenden Baustein dokumentiert. Trotz vieler offener Fragen belegen die Ergebnisse der Studie, dass ein Wandel von Mobilitätsmustern junger Menschen möglich ist, aber kein Selbstläufer sein wird. Die Schüler nutzen die zur Verfügung stehenden Verkehrsmittel bedürfnisorientiert und sind dabei offen für die Kombination unterschiedlicher Verkehrsmittel. Eines ist jedoch auch deutlich geworden: Junge Menschen kennen die neuen Alternativen noch zu wenig. In den Gesprächen rund um neue Angebotsformen wie Carsharing und Elektromobilität wurde deutlich, dass sich junge Menschen erst dann mit den Optionen auseinandersetzen, wenn diese für die eigene Mobilitätsbewältigung in Betracht kommen. Zwei Ergebnisse der Explorationsstudie sollten zukünftig stärker beachtet werden. Erstens existieren bei den meisten Befragten weder Vorbehalte gegenüber Alternativen zum privaten Pkw noch monomodale Fixierungen. Wichtig ist den jungen Menschen nicht der eigene Pkw, sondern vielmehr Unabhängigkeit und Flexibilität. Wenn dies mittels geteilter Nutzung von Pkw oder anderer alternativer Verkehrsmittel realisiert werden kann, so spielt das Auto in den Augen nahezu aller Teilnehmer keine exklusive Rolle mehr. Wenn es keine entsprechenden Alternativen gibt, ist das eigene Auto jedoch nach wie vor das Maß aller Dinge. Junge Menschen sind grundsätzlich offen für alle zur Verfügung stehenden Angebote − dies zeigt die Explorationsstudie deutlich. Sie müssen nur bekannt, einfach zu nutzen, schnell, flexibel und kostengünstig sein. Das Smartphone scheint dabei eine wichtige Funktion zur Organisation der eigenen Mobilität einzunehmen. Zweitens wurde deutlich, dass junge Menschen in der Begründung ihrer Verkehrsmittelwahl primär auf begrenzte Budgets verweisen. Ein Verkehrsmittel sollte folglich nicht nur Unabhängigkeit und Flexibilität gewährleisten, sondern es sollte in den Augen der jungen Menschen vor allem nicht allzu viel Kosten verursachen. Es sollten folglich nicht nur neue Mobilitätsangebote entwickelt werden, sondern auch attraktive Tarifsysteme, die es erlauben, die Zahlungsbereitschaft der jungen Menschen möglichst optimal zu adressieren. / Young people’s mobility patterns are changing. They no longer regard the private car as a basic need of the modern human being. This hypothesis has been the subject of debate for several years. Following this argument, it seems that the young generation is moving along a more sustainable path. Are we heading for a brave new world of transport? Drawing this conclusion would be too hastily. The empirical basis is too shallow and findings are still preliminary. In 2012, the InnoZ conducted an explorative study on youth mobility to display the complexity of the topic and channel the debate. Results of this study are documented in this working paper. Despite many unanswered questions, the study shows that although a change of mobility patterns of young people is possible it will be anything but self-propelled. Young people use available transport modes according to their needs and are open towards an efficient combination of different means of transport. However, the study additionally showed that young people are still not sufficiently aware of new alternatives. Discussions with teenagers uncovered that new mobility services like carsharing and electric vehicles only become a relevant issue if regarded as practical options for their everyday mobility. Two results of the explorative study should be considered in future research. Firstly, most interviewees neither expressed reservations about alternatives to the private car nor demonstrated a fixed orientation towards a single mode type. It isn’t the private car that is important to young people but rather independence and flexibility. If alternative mobility services provide those attributes, the private car and its alternatives are not mutually exclusive. Basically, young people are open to all accessible options – this can be derived quite clearly from our study. Nevertheless, car ownership still constitutes the measure of all things if there’s a lack of alternatives. Our study also revealed that the smartphone seems to play an important role for the organisation of young people’s individual mobility. Secondly, young people tend to decide on their means of transport in context of their − usually limited − budgets. Consequently, new mobility services should ensure not only independence and flexibility, but above all have to be affordable. When developing new mobility services, young people’s willingness to pay should be addressed by implementing attractive fares and charging systems.

unregelmäßig erscheinende Zeitschrift über aktuelle Themen der TU Chemnitz

Das öffentliche und private Laden von Elektroautos stellt für die Nutzerinnen und Nutzer eine neue Erfahrung dar, die nicht mit den derzeitigen Tankvorgängen vergleichbar ist. Vor diesem Hintergrund wird der Begriff „kundenfreundliches Laden“ in der aktuellen Diskussion häufig angeführt, allerdings ohne bisher eine einheitliche Definition zu verwenden. Das Ziel dieses Themenpapiers ist eine Definition zu kundenfreundlichem Laden zu geben, Transparenz zum Stand der kundenfreundlichen Nutzung von Ladeinfrastruktur zu schaffen und Handlungsempfehlungen für Marktteilnehmer sowie politische Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträger abzuleiten. Die Arbeitsgruppe (AG) 5 der Nationalen Plattform Zukunft der Mobilität (NPM) definiert kundenfreundliches Laden anhand der vier Merkmale, dass es a) einfach, b) immer und überall möglich, c) transparent und d) sicher ist. Hinzu kommt als fünftes Merkmal, dass das Laden e) auch komfortabel sein sollte. Dieses Merkmal wird aber nicht der engeren Definition von „kundenfreundlichem Laden“ zugerechnet, da Komfort in der Regel ein Instrument des Wettbewerbs ist und Zusatzkosten verursacht. Auf Basis dieser Definition werden in diesem Papier aktuelle Themen in eine „Themenlandkarte“ eingeordnet und diskutiert. Dieses Arbeitspaket wurde bewusst als Themenpapier erstellt, da die NPM AG 5 der Auffassung ist, dass nutzerorientierte Lösungen grundsätzlich von den Marktteilnehmern im Wettbewerb entwickelt werden sollten, um zu den besten, kundenorientiertesten Lösungen zu gelangen. Entsprechend richtet sich dieser Bericht in erster Linie an die Marktteilnehmer und Branchenorganisationen in Gestalt der Hersteller von Ladeinfrastruktur, der Ladesäulenbetreiber (CPO) und E-Mobility Provider (EMP) sowie der Automobilhersteller. Vertreter der Nutzerinnen und Nutzer wurden für die vertiefte Diskussion der Themen und Erstellung von Lösungsvorschlägen mit einbezogen. Da die gegenwärtige Gesetzgebung mit der Ladesäulenverordnung (LSV) bereits einen guten Rahmen für den Ausbau kundenfreundlicher Ladeinfrastruktur geschaffen hat, beschränkt sich derzeit die Empfehlung der NPM AG 5 gegenüber dem Gesetzgeber darauf, den Wettbewerb weiterhin zu ermöglichen und entsprechende Entwicklungsmöglichkeiten zuzulassen. Hierzu zählt eine einheitliche Rahmengesetzgebung im Sinne des Wettbewerbs (namentlich: die Vereinheitlichung von Alternative Fuels Infrastructure Directive (AFID) und LSV bezüglich des angeschlagenen Kabels) sicherzustellen. Ferner wird empfohlen, bestimmte Aspekte bei der Förderung und Finanzierung (Parkraumsensorik, Überdachung) stärker zu berücksichtigen sowie bestehende Maßnahmen konsequent umzusetzen (Sanktionierung von Falschparkenden).:I Ausgangslage und Zielsetzung II Definition des kundenfreundlichen Ladens III Aktuelle Themenfelder 1. Einfach Laden 1.1 Standardisierung und rechtliche Vorgaben 1.2 Verfügbarkeit der Ladesäule 1.3 Auffindbarkeit vor Ort 1.4 Bedienbarkeit vor Ort 1.5 Entwicklung der Bezahlsysteme 2. Immer und überall Laden 2.1 Sicherstellung der technischen Interoperabilität 2.2 Wahlfreiheit der Nutzerinnen und Nutzer 2.3 Verfügbarkeit von Hilfeservices 3. Transparent Laden 3.1 Informationen vor dem Ladevorgang 3.2 Information zur erforderlichen Ladedauer/Restladedauer 3.3 Bewertung der Servicequalität 4. Sicher Laden 4.1 Fehlerbehebung 4.2 Datenschutz und Datensicherheit 5. Komfortabel Laden 5.1 Reservierungsfunktion 5.2 Verwendung von Grünstrom(-zertifikaten) für den Ladevorgang 5.3 Wetter- und Witterungsschutz Abkürzungsverzeichnis Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Impressum

Mit Power-to-X (PtX) wird eine Reihe von Verfahren beschrieben, die elektrische Energie in andere Kraft-, Brenn- und Grundstoffe umwandeln. Mögliche Anwendungsbereiche der strombasierten Stoffe finden sich beispielsweise im Verkehrs-, Wärme- und Industriesektor. PtX leistet damit einen wichtigen Beitrag für eine Kopplung des Verkehrs- und Energiesektors. Damit PtX einen signifikanten Anteil zum Klimaschutz leisten kann, wird als Basistechnologie die Umwandlung von erneuerbaren Energien zu grünen Wasserstoff (H2), mittels eines Elektrolyseurs, angestrebt. Für die Wettbewerbsfähigkeit von grünen H2, müssen insbesondere die Gestehungskosten gesenkt werden. Dazu werden im Bericht folgende wesentliche Einflussfaktoren identifiziert: Anlagengröße und Automatisierungsgrad der Herstellung, Anzahl der Betriebsstunden (Auslastungsgrad), Stromeinkaufspreis (aus erneuerbaren Energien), Stromnebenkosten (Steuern, Abgaben und Umlagen). Darüber hinaus spielt der Genehmigungsaufwand für die Wettbewerbsfähigkeit von Elektrolyseuren eine wichtige Rolle. Zur Optimierung dieser Einflussfaktoren in Richtung einer wirtschaftlichen und wettbewerbsfähigen Produktion von grünen H2 benennt der vorliegende Bericht verschiedene politische Handlungsempfehlungen. Grundsätzlich ist es von großer Bedeutung, ein Level-Playing-Field zu schaffen und die Energiewende konsequent voranzutreiben. Dies soll vor allem durch eine umfängliche CO2-Bepreisung aller Energieträger und einen massiven Ausbau an erneuerbaren Energien in Deutschland erfolgen. Zudem schlägt die AG 5 vor, bereits heute schon den Aufbau von zukünftigen H2-Märkten weltweit zu unterstützen. Zur Senkung der Investitions- und Stromnebenkosten empfehlen die Experten der AG 5 eine ambitionierte Umsetzung der europäischen Gesetzgebung (RED II) und die Prüfung von Beimischquoten von grünem Wasserstoff in der Wärmeversorgung. Des Weiteren spricht sich die AG 5 für eine Reduzierung von Umlagen (insbesondere der EEG-Umlage) und der Beibehaltung der Netzentgeltbefreiung aus. Ein wesentlicher Schritt zur Marktreife von grünem Wasserstoff sind Skaleneffekte bei Elektrolyseuren. Dazu muss das bereits heute bestehende Marktpotential genutzt werden. Vor allem in der Industrie und in Raffinerien bestehen große Bedarfe an H2 zur stofflichen Verwendung, die derzeit noch überwiegend durch die Dampfreformierung gedeckt werden.:1 Executive Summary 2 Ausgangslage und Zielsetzung 3 Sachstand und Fokus 4 Marktpotenzial Elektrolyse 4.1 Heutige Markte für H2 In Deutschland 4.2 Potenzielle Markte für grünen Wasserstoff 4.2.1 Warme 4.2.2 Verkehr 4.2.3 Speicher 5 Wettbewerbsfähigkeit von grünem H2 5.1 Regionale Verteilung 5.2 Transportkosten für zentrale Elektrolyse 5.3 Anwendungsfalle 5.4 Ausbaubedarf erneuerbarer Energien 6 Handlungsempfehlungen 7 Anhang 7.1 Überschlägige unverbindliche Berechnung der Transportkosten von Wasserstoff Im Gasnetz