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Schlüssel zur erfolgreichen Elektromobilität Vernetzte DC Schnellladeinfrastruktur - Anwendungsszenarien Thomas Hering, ABB EVC Road, Juni 2016 © ABB Group June 29, 2016 | Slide 1

Thomas Hering, ABB EVC Road, Juni 2016 Schlüssel zur ...€¦ · CHAdeMO, ISO 15118, IEC-61851-23, SAE J1772 Konnektivität: Fernsteuerung, -Management und Support, > 99,5% Verfügbarkeit,

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Schlüssel zur erfolgreichen ElektromobilitätVernetzte DC Schnellladeinfrastruktur -Anwendungsszenarien

Thomas Hering, ABB EVC Road, Juni 2016

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 1

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ABB: Führend bei Energie- und AutomationstechnikIhr globaler Partner

© ABB Group29. Juni 2016 | Slide 2

35Mrd.

Umsatz

(2015)Nieder-

lassungen in

~100 Ländern

~135.000 Mitarbeiter,

Hauptsitz in

Zürich

7 Forschungszentren weltweit,

mit mehr als 8.000 Technologen

Jährliche Investitionen von

1,5 Mrd.USD in Innovationen.

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© ABB Group

June 30, 2016 | Slide 3

Ra

ilM

ari

ne

Ca

rsB

use

s

1900 1950 2000 2010 Heute

First electric trains (FR, CH,

SE,..)

Modern locomotives (>120 kmh)

High-speed trains, business refocus

>300 MUSD rolling stock propulsion business, ~1 $ billion overall rail business

First AZIPOD electric drive

launched

Propelling world’s largest ship, icebreakers, tankers, >7,500,000 operating hours, installed at >30 shipyards

Installed nationwide fast charging networks in the world,

>4.000 fast chargers sold

TOSA flash-charged

articulated electrical bus

Aktivitäten im Bereich der elektrischen AntriebstechnikTechnologie und Innovation seit über 100 Jahren

Fast charging for electrical

buses

High Power fast charging

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ABB als globaler Partner für SchnellladesystemeFelderprobte Technologie und Service seit 2010

© ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 | Slide 4

ABB DC Schnellladeinfrastruktur

Aktiv seit: 2010

Installierte Basis: > 4.000 ABB DC

Schnelllader weltweit, größte installierte

Basis, Servicepartner

Regionen: Europa, Amerika, Afrika, Asien,

China, Ozeanien

Standards: CCS-1, CCS-2, GB/T,

CHAdeMO, ISO 15118, IEC-61851-23, SAE

J1772

Konnektivität: Fernsteuerung, -Management

und Support, > 99,5% Verfügbarkeit, globale

Integration in Bezahlsysteme, RFID,

Smartphone, EC- und Kreditkarten, uvm.

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Investitionssicherheit durch ZukunftsorientierungLadeinfrastruktur als Teil intelligenter Stromnetze

Schaltanlagen

Power systems

Netzautomatisierung

SCADA & Ventyx

Erneuerbare Energien

HVDC, solar, wind

Komponenten

DIN rail & distribution boards

Gebäudeautomation

KNX, energy mngt.

Energiespeicher

B.E.S.S.

Netzqualität

PQF, PCS100

Softwaredienste für

Schnellladenetzwerke

Connected services

DC Schnell-

ladestationen

ABB Terra Systeme, Wallbox

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 5

Integration der ABB Lösungen entlang

der vollständigen Energie-

Wertschöpfungskette der Zukunft

Traktionssysteme

Motoren und Wanler

eBus Ladesysteme

ABB Terra XB

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Einleitung Elektromobilität Was treibt die Entwicklung der Elektromobilität

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 6

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Einleitung ElektromobilitätLaden gestern und heute – “back to the future”

© ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 | Slide 7

China im Wandel

168 DC Schnelllader in 1

Tiefgarage

„Tanken im“ Jahr 1911

Natürlich elektrisch

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Einleitung ElektromobilitätViele Gründe sprechen für Elektromobilität

ImageUmweltschutz

Lokale Vermeidung

von SmogUnabhängigkeit

Technologie

Kundenbindung

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 8

Zukünftig: Wirtschaftlichkeit

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Einleitung Elektromobilität„Well-to-wheel“ Effizienz alternativer Energien

© ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 | Slide 9

Biokraftstoff: 7km

Wasserstoff: 160km

Rein elektrisch: 380km

A solar panel

delivers 105 kWh/m².

A solar panel

delivers 105 kWh/m².

After distribution, charging and storage

in the battery, 77kWh is available to the motor.

An EV drives 5km/kWh, so

77kWh gives 380km range.

After electrolysis, compression and

distribution 63kWh goes into the tank.

The fuel cell generates 31.5kWh of

electricity. The vehicle drives 5km/kWh,

so 31.5kWh gives 160km range.

Most efficient energy crops (palm oil, sugar cane) deliver 0.5L/m²

including sowing, fertilizing, harvesting, refinement and distribution. A vehicle drives 15km/L, so

0.5L gives 7km range.

Original source: Auke Hoekstra, Eindhoven University of Technology. Data was modified due to improved performance of biofuel and hydrogen.

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Einleitung ElektromobilitätEinflussfaktoren auf eine erfolgreiche Transition

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 10

Durchbrechen der Henne-Ei-Problematik:

wer investiert zuerst?

Bereitschaft zu Investition von Regierung,

Unternehmen und Endkunden

Einfache Zahlungsmodalitäten an

Ladestationen, z.B. EC- und Kreditkarte

Zukunftssichere Anlagen durch

Schnittstellen (Smart Grid und Home) und

Aufwärtskompatibilität

Reichweitenproblem durch Schnell-

Ladetechnologie lösbar: Ziel 400km

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Grundbegriffe der ElektromobilitätLadeleistung - Wie schnell kann ich mein EV laden?

1,7 3,7 3,7

20

80

3,7 7,4

22

50

150

0

20

40

60

80

100

120

140

160

AC langsamSchukoMode 1

AC langsamICCB-Kabel

Mode 2

AC StationMode 3

DC SchnellladerMode 4

DC High PowerMode 4

Lad

ele

istu

ng

[kW

]

Von Bis

• Maßgeblich für die Kundenzufriedenheit ist die Ladedauer

• Maßgeblich für die Ladedauer ist die Ladeleistung (kW)

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 11

Mit 50 kW

lädt man

einen BMW

i3 in 15min

auf (80% SOC)

bis 300kW

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DC- und AC- Laden im SystemvergleichOn-Board vs. Off-Board Leistungselektronik

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 12

CHAdeMO

module

DC

SchnelladerOn-Board

Lader

Li-ion

Batterie

BMS

Jedes Fahrzeug verfügt über zusätzliche

Leistungselektronik

Leistungselektronik in der Station wird

von allen Nutzern finanziert

AC Laden DC Schnellladen

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ElektromobilitätWie geht es weiter?

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 13

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Serien-Elektrofahrzeuge in Europa Entscheidung für DC zeigt sich auch bei Modellen

Mercedes

Vito E-cell

Peugeot iOn

Citroën C-Zero

On the roads

Ford

Focus Electric

Volkswagen

e-Golf

Nissan Leaf 1.0

Mitsubishi i-MiEV

Volkswagen

e-UP!

Smart ED

Gen 1Renault

Twizy

Renault

Fluence ZE

Nissan e-NV200Peugeot

Partner-EV

Citroën Berlingo EV

Mercedes B class

Renault

Kangoo ZE

Kia

Soul-EVMitsubishi

Outlander PHEV

2015 2016 2017

Nissan

Leaf 30 kWh

Nissan Leaf 1.1

Tesla Model S

(adapter)

Chevrolet

Bolt EV

2018 >

Hyundai

IoniqTesla Model X

(adapter)

Porsche

Mission E

Volkswagen

e-Golf 1.1

Audi

e-Tron Quattro

Volkswagen

e-Polo

Smart ED (Option)

BMW

i3

Only AC slow (3.6-7.2 kW)

DC fast charging CCS (50 kW)

DC fast charging CHAdeMO(50 kW)

AC fast charging(43 kW)

AC medium fast charging(22 kW)

AC charging(11 kW)

Renault Zoe ZE

Renault Zoe 1.1

Audi R8 e-tron

BMW i3 1.1

Tesla

Model 3 CCS?

DC ultra fast charging CCS high-power (>>150 kW)

Nissan

Leaf 2.0

CCS/CHAdeMO?

500 km 500 km

300 km

180 km

500 km

130 km

130 km

110 km

320 km

130 km 110 km

150 km 450 km

450 km

… km

450 km

110 km

110 km

110 km

120 km

110 km

110 km

130 km

130 km

150 km

110 km

Apple

iCar CCS?Opel

Ampera-E

300 km

Jaguar

EV confirmed

Audi A2

?? km

Daimler

‘saloon’

?? km

AstonMartin

RapidE

?? km

Infinity LE

200 km

Honda Fit

100 km

Tesla Model Y

?? km

?? km

JLR E-Pace

400 km

VW Budd-e

Renault Zoe 2.0

?? km

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Serien-Elektrofahrzeuge in EuropaEntwicklung der Akku-Kapazitäten

Tesla Model S

70-90 kWh

Renault Twizy

7 kWh

VW e-Golf

24,2 kWh

Ford Focus

Electric

23 kWh

Peugeot iOn

14,5 kWh

Renault

Zoe ZE

22 kWh

Kia Soul-EV

27 kWh

Nissan Leaf 1.0

24 kWh

Smart fortwo ED

17,6 kWh

Mercedes

B Klasse

28,5 kWh

Nissan e-NV200

24 kWh

Renault

Kangoo ZE

22 kWhMitsubishi

i-Mi EV

20 kWh

Peugot

Partner – EV

22,5 kWh

Citroën C-Zero

14,5 kWh

Citroën

Berlingo EV

22,5 kWh

Mercedes

Vito E-cell

36 kWh

Renault

Fluence ZE

22 kWh

VW e-UP!

18,7 kWh

BMW I3

18,8 kWh

Opel

Ampera e

60 kWh

Tesla Model 3

60 kWh

BMW I3

33 kWh

2016

Audi

E-Tron

70-90 kWh

Porsche

Mission-e

80-95kWh

Nissan Leaf 2.0

60 kWh

1st Generation

…Reichweiten über 300km

werden zum Standard!

…das Nachladen wird

seltener!

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Serien-Elektrofahrzeuge in Europa50kW Ladeleistung auch nach 2020 relevant

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Multi-Standard Ladelösung Terra 53 & Terra 23/33Allgemeine Erklärung der Namensgebung

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 17

Terra 53 (50kW)

Terra 33 (30kW)

C - (Combo) = Combined Charging Systems (CCS) - DC

J - (Japan) = CHAdeMO - DC

Terra 23 (20kW) T - (Socket) = Type 2 socket - AC

G - (Grid) = Cable + Type 2 Connector - AC

CCSAC

CHAdeMO

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Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft – Laden „überall“Anwendungsfälle

Highway: Autobahnen und Schnelllstraßen

Laden wenn Batteriestand niedrig

Ladezeit: 15 - 30 Minuten

Heimladen: Garage oder Car-Port

Aufladen bei langfristigem Aufenthalt

Ladezeit: 120 Minuten (“Familienrhytmus”)Ladezeit: 8 Stunden (“Über-Nacht”)

Commercial: Filialen, Parkplätze, POIs

Zwischenzeitliches Aufladen bei geplantem Stopp/Aufenthalt

Ladezeit: 30 - 120 Minuten

Office: Parkplätze, Parkhäuser, Flotten

Aufladen bei längerem Aufenthalt

Ladezeit: 30 - 120 MinutenLadezeit: 8 Stunden (“Arbeitstag”)

© ABB Group

June 29, 2016 | Slide 18

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Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft – Laden „überall“Verweildauer bestimmt Ladeinfrastruktur…

© ABB Group

June 29, 2016 | Slide 19

Nutzung

Reichweite

… und Auslastbarkeit Ihrer Elektrofahrzeuge!

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Mobilitätsbedürfnisse der ZukunftAnwendungsszenario „Heim-Laden“ Eigenheim

Laden in heimischer Garage

Anforderungen an Ladeinfrastruktur:

Robust und günstig

Ladezeiten: lange bis mittel

Regulär: 6 bis 8 Stunden („Nacht-Laden“)

Komfort: 120 Minuten (“Familien-Rhytmus”)

© ABB GroupJune 30, 2016 | Slide 20

Empfehlung:

• AC 7-11KW

oder

• DC 20kW

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Mobilitätsbedürfnisse der ZukunftAnwendungsszenario „Heim-Laden“ Mehrfamilienhaus

Laden in Tiefgarage oder Parkplatz an vordefiniertem

EV-Car-Sharing-Punkt

Bewohner teilen sich (finanziell) ein oder mehrere EVs

Anforderungen an Ladeinfrastruktur:

Robust und schnell

Ladezeiten: schnell

Schnell: 15 Minuten bis 1 Stunde

Fahrzeug(e) jederzeit Einsatzbereit

© ABB GroupJune 30, 2016 | Slide 21

Empfehlung:

• 1x Terra 23/53 mit 3 Ladesteckern

• Optimale Auslastung Fahrzeug und

Ladeinfrastruktur

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Mobilitätsbedürfnisse der ZukunftAnwendungsszenario „Office-Laden“

Laden an Ladeinfrastruktur des Unternehmens

Anforderungen an Ladeinfrastruktur:

Robust, vernetzt und günstig

Lastmanagement (Kostenminimierung)

Ladezeiten: lange bis schnell

Regulär: 6 bis 8 Stunden („Arbeitstag“)

Komfort: 120 Minuten

Schnell: 15 Minuten bis 1 Stunde („Meeting und

Flotten“)

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 22

Empfehlung:

• Start: 1x Terra 23/53 mit 3

Ladesteckern

• Erweiterung: AC 7-11kW

oder DC 20kW

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Mobilitätsbedürfnisse der ZukunftAnwendungsszenario „Commercial-Laden“

Filialbetreiber und Parkflächenbesitzer in

Innenstadtbereichen werden Mobilitätsanbieter der Zukunft

Keine Konzessionen zum Verkauf von Mobilität mehr nötig

Langfristige Kundenbindung und Imagevorteil

Anforderungen an Ladeinfrastruktur:

Robust, vernetzt und schnell

Lastmanagement (Netzanschluss)

Ladezeiten: mittel bis schnell

Mittel: 120 Minuten („Einkaufszentren“)

Schnell: 30 Minuten bis 1 Stunde („Dauer des

wöchentlichen Lebensmittel-Einkaufs“)

© ABB GroupJune 30, 2016 | Slide 23

Empfehlung:

• Start: 1x Terra 23 mit 3 Ladesteckern

• Erweiterung: weitere Terra 23 Systeme

• Erweiterung 2: Aufrüstung auf Terra 53

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Mobilitätsbedürfnisse der ZukunftAnwendungsszenario „Highway“

© ABB GroupJune 30, 2016 | Slide 24

Stadt EV’s

Langstrecken

EV’s

Autobahnen und

Schnellstraßen

Metropolregionen

Städte & Ballungsräume

VS.

Stadt EV’s

Langstrecken

EV’s

%

50 kW DC-Laden 50 - 300 kW DC-Laden

%

Lokation und Fahrzeuge bestimmen die Ladeleistung

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Mobilitätsbedürfnisse der ZukunftAnwendungsszenario „Highway“

© ABB GroupJune 30, 2016 | Slide 25

Autobahnen und

Schnellstraßen

Metropolregionen

Städte & Ballungsräume

VS.

Empfehlung: Sprechen Sie uns an!

50 kW DC-Laden 50 - 300 kW DC-Laden

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Mobilitätsbedürfnisse der ZukunftAnwendungsszenario 5 – eBus Laden

© ABB GroupJune 30, 2016 | Slide 26

Vorgefertigte eBus-

Trafostationen

DC Schnellladesysteme

ABB Terra XB

TOSA Antriebs- und

Ladesystem

Traktionssysteme,

Motoren und Batterien

Infrastruktur- und Onboard Systeme aus einer Hand

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Exkurs: ABB Elektromobilitätslösungen für den ÖPNVTOSA – Schnellstladung binnen 15 Sekunden

© ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 | Slide 27

Page 28: Thomas Hering, ABB EVC Road, Juni 2016 Schlüssel zur ...€¦ · CHAdeMO, ISO 15118, IEC-61851-23, SAE J1772 Konnektivität: Fernsteuerung, -Management und Support, > 99,5% Verfügbarkeit,

© ABB Group

June 30, 2016 | Slide 28

Note: Product is currently under development

Exkurs: ABB Elektromobilitätslösungen für den ÖPNVABB „Poseidon“ – Normengerechte Endpunkt Ladung

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Erfahrungen mit (Schnell-) LadeinfrastrukturenWirtschaftlicher Betrieb - Kostenbetrachtung

© ABB GroupJune 29, 2016 | Slide 29

€ ??

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Wirtschaftlicher Betrieb von LadeinfrastrukturenKostenpositionen vs. Einnahmen

© ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 | Slide 30

Invest

(CAPEX)

Betrieb

(OPEX)

Hardware

Bauleistungen und

Elektroinstallation

Inbetriebnahme

Projekt- und Planungskosten

Wartungsvertrag

Netzanschluss

Abrechnung, Kommunikation

und IT

Einnahmen

Ladungen

Stromkosten

Einnahmen

über

Stromkosten

Imagegewinn

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Wirtschaftlicher Betrieb von LadeinfrastrukturenDetail und Annahmen - Kostenpositionen „Invest“

© ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 | Slide 31

Invest

(CAPEX)

Hardware

Bauleistungen und

Elektroinstallation

Inbetriebnahme

Projekt- und Planungskosten

Ladestation, inklusive Optionen

500€ - 1.000€ je Meter Kabel zzgl. Kosten

für Fundament/ Erdaushub;

Durchschnittswert

Finale Prüfung und Aktivierung

Projektmanagement, Koordination der

Subunternehmer, Genehmigungen

27.000 €

8.000 €

1.000 €

1.000 €

37.000 €

oder

5.280€ p.a.

Weitere Annahmen:

• Nutzung / Abschreibung mind. 7 Jahre

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Wirtschaftlicher Betrieb von LadeinfrastrukturenDetail und Annahmen - Kostenpositionen „Betrieb“

© ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 | Slide 32

Betrieb

(OPEX)

Wartungsvertrag

Netzanschluss

Abrechnung, Kommunikation

und IT

Stromkosten

Fernwartung, Softwareupdates, Hotlines,

proaktive Störfall-vermeidung, inkl.

Wartung vor Ort

Netzanschlusskosten etwa 10€ bis 30€

je kW Leistung

IT-Kosten inkl. Datenvolumen und

Backendgebühren

Variable Stromkosten; etwa 0,25 € je

kWh

2.000 € p.a.

1.000 € p.a.

400 € p.a.

tbd

3.400 € p.a.

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Wirtschaftlicher Betrieb von LadeinfrastrukturenPraxis: mittlere Lademenge und Ladehäufigkeit steigt*

-1000

1000

3000

5000

7000

9000

11000

13000

15000

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Jan14

Mrz14

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Jul14

Sep14

Nov14

Jan15

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Sep15

[# je M

ona

t]

[kW

h je M

ona

t]

© ABB Automation Products GmbH June 29, 2016 | Slide 33

Energiemenge

Ladeprozesse gesamt

16.000 kWh

3.400 LP

= 4,7 kWh

54.000 kWh

8.700 LP

= 6,2 kWh

*Auswahl an kommerziell betriebenen ABB Schnellladern in Deutschland

1 1,9

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Wirtschaftlicher Betrieb von LadeinfrastrukturenErgebnis

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Invest*

(CAPEX)

Betrieb*

(OPEX)

Einnahmen

Ladungen

Kosten Jahr 1 Jahr 2 Jahr 3

fix Finanzierung/ Abschreibung € 5.280 € 5.280 € 5.280

fix Servicekosten € 2.000 € 2.000 € 2.000

fix Betriebskosten € 1.400 € 1.400 € 1.400

variable Stromkosten <10 kWh € 1,75 € 2.874,38 € 5.748,75 € 10.475,50Gesamtkosten p.a. € 11.554,38 € 14.428,75 € 19.155,50

Einnahmen Auslastung 5% 10% 20%

DC 50 kW Session je Tag 70 3,5 7 14

AC 22kW Session je Tag 12 1 2 2,4

DC 50 kW Session je Jahr 25550 1277,5 2555 5110

AC 22kW Session je Jahr 4380 365 730 876

DC Umsatz p.a. 7,50 € € 9.581,25 € 19.162,50 € 38.325,00

AC Umsatz p.a. 5 € € 1.825,00 € 3.650,00 € 4.380,00Gesamtumsatz je Ladesäule p.a. € 11.406,25 € 22.812,50 € 42.705,00

Ergebnis je Ladesäule p.a. € + / - 0 € 8.083,7 € 23.549,5Gewinn

*Alternative: Leasingmodell „Pay-per-Charge“

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Kontakt

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Daniel Lautensack

Strategic Business Development

Head of Local PG EVCI

ABB Automation Products GmbH

Local Product Group EV Charging

Infrastructure

Wallstadter Straße 59

68526 Ladenburg

Germany

Mobil: +49 151 1265 3221

Email: [email protected]

Web: http://www.abb.com/evcharging

Thomas Hering

Area Sales Management Germany

Sales PG EVCI

ABB Automation Products GmbH

Local Product Group EV Charging

Infrastructure

Wallstadter Straße 59

68526 Ladenburg

Germany

Festnetz: +49 621 381 5858

Mobil: +49 151 23993298

Email: [email protected]

Web: http://www.abb.com/evcharging

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ABB LadeinfrastrukturenAusgewählte Impressionen und Referenzen

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Goingelectric.de – Umfrage zur Kundenzufriedenheit“Beste Stromtankstelle Deutschlands”

© ABB GroupJune 30, 2016 | Slide 38

1. Platz: Terra 53 CJG Raiffeisenbank Privatbank in Wiesloch-Baiertal

5. Platz: Terra 33 CJG Volksbank Mittelhessen in Gießen

7. Platz: Terra 53 CJG Wals Green Tower in Himmelreich (Österreich)

8. Platz: Terra 33 CJG Volksbank Raiffeisenbank in Dinkelsbühl

10. Platz: Terra 53 CJG DG VERLAG in Wiesbaden

Quelle: Goingelectric.de

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Projekt Deutschland: “SLAM” > 600 SchnellladerSchnellladenetz für Achsen und Metropolen

• Hochleistungsbefähigte

Schnellladeinfrastruktur

• Realisierung bis Mitte 2017

• Bis zu 600 CCS Stationen

• Ausgelegt auf zukünftige

Ladeleistungen von über 100kW

• Förderquoten von bis zu 75%

• Förderprojekt des

Bundesministeriums für Wirtschaft

und Energie

© ABB GroupJune 30, 2016 | Slide 39

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Projekt Deutschland: “Tank&Rast” > 400 StandorteLandesweites Schnellladenetz and Autobahnraststätten

• Landesweite

Schnellladeinfrastruktur auf

Autobahnen

• Realisierung bis Ende 2017

• Über 400 Multistandard

Schnelllader, alle 30km

• Barriere loses Bezahlen über EC-

und Kreditkarte

• Förderprojekt des

Bundesministeriums für Verkehr

und digitale Infrastruktur

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Erfahrungen im Umgang mit «Pionieren»Ladeinfrastruktur ist Prestige-Thema

© ABB Automation Products GmbH June 30, 2016 | Slide 41

Bildquellen: alle Rechte an den dargestellten Bildern gehören den jeweiligen Unternehmen.

Erfahrung: „Investition

lässt sich häufig bereits

durch Imagegewinn

finanzieren!“

Nicht nur Fahrer von EVs sind Pioniere…