Workshop Energieperspektiven Energie und Mobilität wohin?

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1 Workshop Energieperspektiven Energie und Mobilität wohin? Alternative Antriebe und Treibstoffe der Zukunft Christian Bach Empa Abt. Verbrennungsmotoren 8600 Dübendorf Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 1,

2 Alternative Antiebe und Treibstoffe Inhalt 1. Ausgangslage CO 2 -Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe 3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung 5. Schlussfolgerungen Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 2,

3 Alternative Antiebe und Treibstoffe Inhalt 1. Ausgangslage CO 2 -Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe 3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung 5. Schlussfolgerungen Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 3,

4 Ausgangslage CO 2 -Emissionen der Neuwagenflotte 220 Benzin Diesel Mittel Benzin (>2004) Diesel (>2004) Mittel (>2004) CO2-Emissionen in g/km ACEA (EU) Quelle: Auto-Schweiz Auto JRC-Concawe Concawe-EUCar Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 4,

5 Alternative Antiebe und Treibstoffe Inhalt 1. Ausgangslage CO 2 -Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe 3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung 5. Schlussfolgerungen Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 5,

6 Alternative Antriebe Übersicht Hybridantriebe Downsizing- konzepte Gasantriebe Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 6,

7 Konventionelle Antriebe Verbrauchskennfelder Drehmoment Drehmoment Drehmoment Bereich η > 30% Typischer Betriebsbereich Drehmomentreserve Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 7,

8 Downsizing Optimierungspotential konv. Antriebe Downsizing Potential: Benzin: -5% Erdgas: -10% Diesel: -2% Drehmoment Geregelte Turboaufladung Sicherstellung Drehmomentreserve Lastpunktverschiebung kleinerer Motor; länger übers. Getriebe Typischer Betriebsbereich Hybridisierung (inkl. Downsizing) Drehmoment Elektroantrieb Sicherstellung Drehmomentreserve; Start/Stop-Funktion, Rekuperation Lastpunktverschiebung kleinerer Motor; länger übers. Getriebe Potential: Benzin: % Erdgas: % Diesel: % Typischer Betriebsbereich Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 8,

9 Hybridantrieb Fahrmusterabhängige Verbrauchsreduktion VW Golf V Toyota Prius II Stadt Überland V=100 km/h Verbrauch in l/100 km Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 9,

10 Alternative Antriebe und Treibstoffe Inhalt 1. Ausgangslage CO 2 -Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe 3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung 5. Schlussfolgerungen Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 10,

11 Treibstoffe der Zukunft WTW-Studie JRC-Concawe Concawe-EUCar (2004) Energienutzung Energie Energiebereitstellung Energienutzung Treibhausgase Energiebereitstellung 2010 C-H2 FC (NG central prod.) 2010 C-H2 FC (NG central prod.) 2010 C-H2 PISI (NG central prod.) 2010 C-H2 PISI (NG central prod.) 2010 CNG Hyb ( ) (+10% Biogas) 2010 CNG Hyb ( ) (+10% Biogas) 2010 CNG Hyb (4000 km) 2010 CNG Hyb (4000 km) 2010 Diesel DICI&DPF Hyb (5% RME) 2010 Diesel DICI&DPF Hyb (5% RME) 2010 Diesel DICI&DPF Hyb 2010 Diesel DICI&DPF Hyb 2010 Gasoline DISI Hyb. (+5% B.Etha) 2010 Gasoline DISI Hyb. (+5% B.Etha) 2010 Gasoline DISI Hyb Gasoline DISI Hyb Gasoline PISI Hyb Gasoline PISI Hyb CNG (4000 km) (+10% Biogas) 2010 CNG (4000 km) (+10% Biogas) 2010 CNG (4000 km) 2010 CNG (4000 km) 2010 Diesel DICI &DPF (+5% RME) 2010 Diesel DICI &DPF (+5% RME) 2010 Diesel DICI &DPF 2010 Diesel DICI &DPF 2010 Gasoline DISI (+5% B.Etha) 2010 Gasoline DISI (+5% B.Etha) 2010 Gasoline DISI 2010 Gasoline DISI 2010 Gasoline PISI 2010 Gasoline PISI Energieverbrauch in MJ/100km Treibhausgase in g/km Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 11,

12 Relevanz alternat.. Antriebe/Treibstoffe Szenario opt. Benzin- und Dieselfahrzeuge Fahrleistung 180 Mittl. Verbrauch in l/100km Neuwagenflotte Gesamtflotte Fahrleistung in % 3 Neu-PW PW-Flotte Eff. Verbr.-Absenkung 60 F.C. PW 355 Fahrleistung PW Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 12,

13 Verbrauchsentwicklung Szenario mit alt. Antriebe und Treibstoffe CO2-Emissionen in Mio-t/a Ziel CO2-Gesetz % CNG 5% Biofuel 10% BioGas H2 CO2-frei 10 % d.cng-hyb 7.5% Biofuel 10% BioGas H2 CO2-frei 1% BZ (1. Gen) 7.5% Biofuel 10% BioGas H2 CO2-frei 2% BZ (2. Gen) 7.5% Biofuel 10% BioGas H2 CO2-frei 5 4 CO2 (B&D) BUWAL 355 CO2 (B&D&Alt) CO2 (B&D&Alt&BF) Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 13,

14 Alternative Antiebe und Treibstoffe Inhalt 1. Ausgangslage CO 2 -Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe 3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung 5. Schlussfolgerungen Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 14,

15 Umsetzung Empa/ETH-Gemeinschaftsprojekt CEV CO2-Emission Leistung CO2-Emission in g/km % -16.2% % +6.5% CO2: -31% % Leistung: +20% +33.3% Motorleistung in kw Benzin Basismotor Erdgas Ohne Änderung Erdgas Optimierte Verdichtung Erdgas Mit Downsizing Benzin 1.4 l NOx-Konzentrationen im Ansaug und Abgas nach Kalstart NOx Ansaugluft NOx Auspuff Geschwindigkeit 100 NOx-Konzentration in ppmv ca. 300 m NOx-Konzentration in der Ansaugluft Geschwindigkeit in km/h NOx-Konzentration im Abgas Zykluszeit in s Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 15,

16 Umsetzung Empa/ETH-Gemeinschaftsprojekt CLEVER Basisfahrzeug: VW Touran und VW Caddy Antrieb: 1.4 l Erdgas-Turbomotor mit milder Hybridisierung Energieeffizienz: +20% (im europ.. Fahrzyklus) Zielverbrauch / CO 2 -Emissionen: 6.6 m 3 /100 km / 120 g CO 2 /km (CO 2 -Reduktion von 40%) Schadstoffemissionen: Euro-4/ 4/-5 Projektstart: Sommer 2005 Dauer: 3 Jahre Projektpartner: VW, Bosch Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 16,

17 Alternative Antiebe und Treibstoffe Inhalt 1. Ausgangslage CO 2 -Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe 3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung 5. Schlussfolgerungen Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 17,

18 Schlussfolgerungen Alternative Technologien (Elektro( (Hybrid), Downsizing) können Schwachpunkte sparsamer, konventioneller Antriebe kompensieren. Hybridantriebe, Downsizingkonzepte und alternative Treibstoffe sind in der häufigsten Mittelklasse (~9 l/100 km) möglich und sinnvoll. In der Regel: je teurer die Technologie, desto höher die Potentiale aber desto limitierter das Marktpotential. Kohlenstoffarme und CO 2 -neutrale Treibstoffe leisten einen signifikanten Beitrag zur CO 2 -Reduktion, selbst bei Marktanteilen von 5 10%. Die Automobilindustrie ist offen für geeignete, global einsetzbare neue Treibstoffe. Die Schweiz geniesst im Verkehrsbereich eine hohe Glaubwürdigkeit. Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 18,

19 Vielen Dank! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Christian Bach, Abt. Verbrennungsmotoren, Seite 19,

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