Die Zukunft des Autos Das Auto der Zukunft

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1 AutoBasel Expo 2011 Die Zukunft des Autos Das Auto der Zukunft Lino Guzzella 45 Minuten

2 Autos pro 1000 Einwohner Fahrzeugdichte (2005) India USA CH 2030: 600 I F D CH J UK Poland Russia Korea Brazil China GDP per capita (US $) Bestand 2005: >800 Mio. Autos weltweit Produktion 2005: 60 Mio. Autos/Jahr Zunahme ( ): 1 Mio. Autos/Jahr 2 Quelle: OECD/IEA (2006) 2

3 Automobilproduktion 3

4 Made in Switzerland : Die Schweizer Automobilindustrie im Überblick Studie Swiss-CAR, Anja Schulze et al., 2008 Key Facts Umsatz 16 Mrd. CHF Mitarbeiter Firmen 310 Technologiespezialisierte KMUs Erfolgreiche Global Player Quellen: VDA 2003 & ETH swiss CAR Studie: "Automobilindustrie Schweiz 2008

5 Vorteile Automobil Nachteile Automobil Luftverschmutzung Verkehrsunfälle Energieverbrauch Treibhausgase 5

6 Stadt Zürich NO 2 Belastung Quelle: Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich (UGZ)

7 Das CEV-Projekt 7

8 Unfälle im Strassenverkehr CH Tote absolut Tote pro Mio. Einwohner Quelle: BfU Dieser Trend MUSS fortgesetzt werden ( vision zero )! Verkehrstote EU (2008), USA (2007) 8

9 Prognose und Realität Energieverbrauch PJ/Jahr PJ/Jahr Jahr Quelle: OECD/IEA (2005 und 2010) PJ/Jahr = AKW (1 GW Klasse) 1 AKW alle 2 Tage für die nächsten 50 Jahre = WT (5 MW Klasse ) 300 Windturbinen pro Tag für die nächsten 50 Jahre 9

10 Prognose und Realität CO 2 -Ausstoss 30.6 Gt Quelle: OECD/IEA (2009 und 2011) 10

11 Primärenergiequellen Raffinerien, well-to-tank Treibstoffe Antriebssystem Mechanische Energie tank-to-wheel Fahrverluste Fahrprofil 11

12 12

13 Norm-Fahrprofil (EU-Zyklus) Reales Fahrverhalten oft aggressiver 13

14 Kräfte am Fahrzeug Luftwiderstand Rollreibung (Steigung) Beschleunigungswiderstand 14

15 Mechanische Energie am Rad (EU-Zyklus) Masse E» A f c w 19'000 + m c r m 11 kj /100km Form Frontfläche Reifen 15

16 Bedarf an mechanischer Energie (EU-Zyklus) SUV Mittelklasse Kompakt Eco-Car A f c w = 0.7 m 2, c r = 0.012, m=1'500 kg 45 MJ/100km im EU Zyklus, 17 Tafeln Schoggi 16

17 Mechanische Energie in Dieseläquivalent ( oder wenn der Motor 100 % Wirkungsgrad hätte ) Mittelklasse Ecocar 45 MJ/100 km 1.2 l/100km Diesel 0.6 l/100km Diesel 17

18 Wirkungsgradkennfeld Ottomotor 1 kj T Drehmoment ( Gaspedal ) (1-x) kj x kj n, T 0.1 Drehzahl ( Gang ) n 18

19 Nenn- und Durchschnittsleistung Konsequenz: Baugleiche Autos mit kleineren Motoren verbrauchen weniger Treibstoff. Wieso kaufen dann die Leute meistens Fahrzeuge mit grossen Motoren? 115 kw Maximalleistung für 0 auf 100 km/h in kw Maximalleistung EU-Zyklus 7 kw Durchschnittsleistung EU-Zyklus 19

20 Downsizing and Supercharging T downsizing V6 R supercharging n -Turbolader - Kompressoren - Elektromotoren - 20

21 Hybridantriebe V-Motor E-Motor AK AG zum Differential E-Generator Batterie 21

22 Prognose für die nächsten 10 Jahre Dieselmotoranteil wird nur noch leicht zunehmen (Dieselmotoren werden ähnlich sauber wie Ottomotoren) Hybridfahrzeuge (autark und plug-in ) werden zwar zunehmen, aber nur in finanzkräftigen Ländern Sparsame Ottomotoren ( DSC ) werden zunehmen, besonders dort, wo die Kosten wichtig sind Erdgasmotorenanteil kann spürbar ansteigen, besonders wenn die Rahmendbedingungen stimmen (Tankstellen, Preise, ) Reine Elektromobile werden eine Nischenrolle spielen Agro-Treibstoffe werden in kleinen Mengen beigefügt werden 22

23 Was kommt danach? Andere Treibstoffe? Andere Antriebssysteme? Andere Fahrzeuge? 23

24 Totaler Umweltschaden (Eco Indikator 99) Methan aus Holz CH Zuckerrohr Br Soja US Kartoffeln CH Benzin Totale Treibhausgasemissionen Quelle: Zah et. al, EMPA/BAFU

25 Erdgas eine Alternative Masse Vorgabe: 120 g CO 2 /km CNG Diesel Zykluswirkungsgrad Verbrennungsmotor 25

26 Unkonventionelles Erdgas 26

27 Wirkungsgradkennfeld Elektromotor 1 kj T (1-x) kj n x kj n, T 27

28 Energiedichten Bordenergieträger Diesel Benzin 2 CNG H 2 1 Li-ion "Zebra" Ni/MH Pb Kohlenwasserstoffe Batterien Netto Vortriebsenergie/Energieträgermasse Einheit kwh/kg 28

29 Neuzulassungen D Szenario Trend Quelle: Shell PKW Szenarien (2009) 29

30 Zielsetzung Masse kg kg 800 kg Aero 0.7 m m m 2 Reifen 0,013 0,012 0,01 Antrieb 20% 24 % 30 % 6.8 l/100km 5.2 l/100km 2.4 l/100km 30

31 Was wir nicht wollen Tote absolut Tote pro Mio. Einwohner

32 Quelle: Paradiso & Starner, Pervasive Computing /05, 2005 IEEE 32

33 33

34 Zusammenfassung Sparsamere Fahrzeuge sind die besten Ölquellen. Alternativen zum klassischen Verbrennungsmotor haben in absehbarer Zukunft grosse technische und ökonomische Nachteile. Politische und ökonomischen Interessen können aber zu irrationalen Entscheidungen führen. 34

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