Erdgas-Elektrohybridantriebe für Mittelklasse-PW

Transkript

1 Willkommen Welcome Bienvenue Erdgas-Elektrohybridantriebe für Mittelklasse-PW Jahrestagung e mobile, Patrik Soltic Abteilung Verbrennungsmotoren

2 Inhalt 1. Treibhaus-Emissionen verschiedener Konzepte für die Mittelklasse 2. Nutzungskosten verschiedener Konzepte für die Mittelklasse 3. Erdgas-Hybridantriebe: das CLEVER Forschungsfahrzeug

3 1. Treibhaus-Emissionen verschiedener Konzepte für die Mittelklasse Fragestellung: welche CO 2 Emissionen hat ein Mittelklasse-Fahrzeug mit verschiedenen Antriebsstrangtechnologien und in den verschiedenen Einsatzbereichen Stadt / Überland / Autobahn? Benzin Verbrennungsmotor Hybridantrieb Diesel Erdgas CO 2

4 Datenbasis Verwendung von Messdaten vieler von privaten Personen zur Verfügung gestellter Autos Jedes Auto in über 10 verschiedenen Fahrzyklen auf unseren Prüfständen gemessen Benzin, Benzin-Hybrid, Diesel und Erdgasautos Technologie Euro-4 (Auto Jahrgänge 05-09)

5 Ermittlung des typischen Wirkungsgradverhaltens Berechnung des mittleren Wirkungsgradverhaltens für jede Antriebsstrangkategorie, z.b. für Benzinfahrzeuge

6 «Normierung» der Daten auf ein typisches Mittelklassefahrzeug Annahme für eine saubere Vergleichsrechnung als typisches Mittelklassefahrzeug: VW Passat Realistische Annahme der Fahrzeugmasse Benzin / Diesel: 1537 kg Erdgas: 1637 kg Benzin-Hybrid: 1637 kg Erdgas-Hybrid: 1687 kg Mit den Fahrwiderstandsparametern eine VW Passat und den angegebenen Massen: Berechnung des Energiebedarfes «am Rad» Mit den mittleren Wirkungsgradverhalten der verschiedenen Antriebstechnologien: Berechnung des Primärenergiebedarfes bzw. der CO 2 Emissionen Erdgas-Hybrid-Werte: Wirkungsgradverhalten der Benzin-Hybrid- Antriebe auf Erdgas umgerechnet

7 Ergebnis: CO 2 -Einsparung verschiedener Mittelklasse-Antriebskonzepte gegenüber Benzin

8 CO 2 Emissionen in verschiedenen Fahrsituationen

9 2. Nutzungskosten verschiedener Konzepte für die Mittelklasse Fragestellung: welche Antriebs-Treibstoff-Kombination kostet den Nutzer wie viel? Benzin Diesel Erdgas

10 Kostenberechnung Annahmen: Diesel Benzin-Hybrid CNG CNG-Hybrid Wartungskosten für alle gleich Steuern und Versicherungskosten für alle gleich Abschreibung über eine Laufleistung von km

11 Ergebnis: Kosten für Benzin-Hybrid-PW gegenüber Benzin-PW Benzin-Hybride lohnen sich finanziell erst bei hohen Benzinpreisen und im Stadtbetrieb

12 Ergebnis: Kosten für Erdgas-PW gegenüber Benzin-PW Erdgasfahrzeuge lohnen sich finanziell immer

13 Ergebnis: Kosten für Erdgas-Hybrid-PW gegenüber Benzin-PW Erdgas-Hybridfahrzeuge führen zu keinen Mehrkosten

14 Zwischenfazit Benzin-Hybridfahrzeuge bieten im städtischen Betrieb grosse Effizienz- bzw. CO 2 Vorteile und sie lassen sich bei heutigen Preisen nur im rein städtischen Betrieb amortisieren Erdgasfahrzeuge führen in der Mittelklasse zu TTW CO 2 - Reduktionen von rund 20% und kosten über die Betriebsdauer weniger Erdgas-Hybridfahrzeuge würden in der Mittelklasse zu TTW CO 2 - Reduktionen von um die 40% führen und dies über die Betriebsdauer ohne Mehrkosten für den Nutzer. Gibt es eine andere Technologie, welche das kann? Es lohnt sich also vor dem Hintergrund der CO 2 -Vorschriften, über Erdgas-Hybridfahrzeuge ernsthaft nachzudenken.

15 Erdgas-Hybrid-Projekt: CLEVER Projektpartner Empa ETH IDSC (Prof. Guzzella) & LAV (Prof. Boulouchos) Industriepartner Volkswagen AG Robert Bosch GmbH Finanzierungspartner BFE BAFU FOGA DVGW Novatlantis

16 Struktur von Hybridantrieben, wenn Effizienz das Entwicklungsziel ist Keine kurbelwellenfeste E-Maschine Keine reine Serienstruktur

17 Struktur von Hybridantrieben, wenn Effizienz das Entwicklungsziel ist Effiziente Hybridantriebe brauchen Eine mechanische Kopplung Verbrennungsmotor Rad Die Möglichkeit, rein elektrisch zu fahren Die Möglichkeit, die Leistung des Verbrennungsmotors zu verzweigen

18 Struktur von Hybridantrieben, wenn Effizienz das Entwicklungsziel ist Audi duo (1989) Toyota Synergy Drive (1997)

19 Struktur von Hybridantrieben, wenn Effizienz das Entwicklungsziel ist GM Voltec (2010) Peugeot «Hybrid 4» (2011)

20 CLEVER Erdgas-Hybrid Forschungsfahrzeug Speziell an diesem Konzept: kostengünstige Struktur, handgeschalteter Vollhybrid

21 CLEVER Erdgas-Hybrid Forschungsfahrzeug Sie haben Gelegenheit, das Fahrzeug am Nachmittag beim Rundgang durch das Empa-Motorenlabor live auf dem Rollenprüfstand zu sehen Was Sie nicht «live» sehen werden:

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