Das Hybrid-Fahrzeug die Lösung für den Individualverkehr bei zukünftigen Energieversorgungsstrukturen.

Transkript

1 Das Hybrid-Fahrzeug die Lösung für den Individualverkehr bei zukünftigen Energieversorgungsstrukturen. Vortrag auf der Jahreskonferenz VOLLER ENERGIE 2013 für die MetropolSolar-Region Duale Hochschule Mannheim, Dr.-Ing. Peter Kosack Technische Universität Kaiserslautern Folie 1

2 Systemwissenschaftliche Sichtweise B A Gesamt-System Versorgungsstruktur/ Fahrzeuge Umgebung Versorgungsstruktur und Fahrzeuge bilden eine Einheit!! Folie 2

3 Anforderungsprofil Individual-Mobilität (PKW) 98% der Alltagswege sind unter 100 km 87% der Wege sind unter 25 km Durchschnittlich 3,4 Wege pro Tag! Insgesamt Trend zur Stagnation! Ähnliches gilt für den Verteilverkehr beim LKW Lösungsansatz: Mobilität mit seriellem PlugIn-Hybrid-Antrieb Folie 3

4 Favorisiertes Energie-Versorgungskonzept (Wiss. Beirat Bundesregierung) Folie 4

5 Smart-Grid-Konzepte zur Speicherung (Quelle: DGS) - Erneuerbarer Strom und Biomasse als Energiequellen - Verteilter Strom-Speicher in den Fahrzeugen Folie 5

6 Thema: Batterie-Speicher; Grenzen der Energiedichte Prinzip: - elektrochemische Zelle - elektrochemische Spannungsreihe mit theoret. Maximum bei Lithium Fluor mit Energiedichte 6270 Wh/kg Heute favorisiert: Lithium-Ionen Systeme mit Wh/kg (theoretisch, aktives Material) und Wh/kg (praktisch, im kompletten Gehäuse inklusive Überwachungselektronik). Zum Vergleich: Energiedichte Benzin: Wh/kg; Energiedichte Diesel: Wh/kg Unterschied durch effizientere Energienutzung beim Strom teilweise ausgleichbar. Folie 6

7 Thema: Batterie-Speicher; Grenzen der Ladetechnik Strom tanken: Batterie mit 140 kwh Energieinhalt beim Elektroantrieb entspricht 40 ltr Benzin = 356 kwh beim Verbrennungsmotor und Tankzeit 3 min. Ladeleistung aus 1-phasigem Netz: 3,5 kw (ca. 40 h Ladezeit) Theoret. Schnell-Laden in 3 min: Leistung 2800 kw = 2,8 MW (Spitzenleistung TU Kaiserslautern: 5,2 MW) Allerdings: Komplette Schnellladung beim Elektroantrieb selten Batterieaustausch (theoretisch und technisch möglich) Probleme: Normung der Batterien und Ladestationen, Infrastruktur der Ladestationen (Verteilung, Größe, Anschlußleistungen) Laden während der Fahrt per Induktion: Probleme: Positionierung, Übertragungsverluste durch Luftspalt, EMV, Wirbelströme (Quelle: B. Hauck, TU KL; eigene Recherchen) Folie 7

8 Lösungsansatz: Seriell-Hybrid-Antrieb Parallel-HybridAntrieb Anforderung: Die Antriebsenergien müssen der Versorgungsstruktur entnommen werden können. Z.B. elektrische Energie und Methan-Gas SeriellHybridAntrieb E-Antrieb Folie 8

9 Mobilität mit PlugIn-Hybrid-Antrieb Folie 9

10 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr.-Ing. Peter Kosack Graduate School CVT Technische Universität Kaiserslautern Gottlieb-Daimler-Straße, Gebäude D Kaiserslautern Telefon: +49-(0) Telefax: +49-(0) Folie 10