F&E Aktivitäten im Bereich Wasserstoff und Elektrofahrzeuge bei General Motors

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1 F&E Aktivitäten im Bereich Wasserstoff und Elektrofahrzeuge bei General Motors Dr. Rittmar von Helmolt Wasserstoff und Brennstoffzellen-Projekte, F&E-Institutionen, Firmenstrategien und technologiepolitische Förderinstrumente in Deutschland und Österreich TechGate Vienna

2 Viele Alternativen bei Energie und Antrieben Was wird in Zukunft dominieren? Öl Flüssige Kraftstoffe Motoren Benzin / Diesel Kohle Erdgas Biomasse Erneuerbare Energien Gasförmige Kraftstoffe Elektrizität Motoren für Gasbetrieb Hybrid-Motoren Plug-in Hybrid-Motoren Elektrofahrzeuge Batterie Elektrifizierung Atomkraft Wasserstoff Brennstoffzelle 2

3 Effizienz und Treibhausgasemissionen werden entscheiden: Ergebnis der Well-to-Wheel-Studien DI Ottomotor, Benzin DI Dieselmotor, Diesel Ottomotor, Erdgas, EU Erdgasmix Ottomotor, LH 2, EU Erdgasmix DI Dieselmotor, BTL, Restholz Ottomotor, Biogas Ottomotor, LH 2, Elektrolyse, Wind BZ, CGH 2, EU Erdgasmix BZ, LH 2, EU Erdgasmix BZ, CGH 2, Biomasse BZ, CGH 2, Elektrolyse, Wind BZ, LH 2, Elektrolyse, Wind Well-to-Tank Tank-to-Wheel Hybrid Treibhausgasemissionen (CO 2 -Äquivalent g/km) 3

4 GM: Breites Brennstoffzellen-Programm HydroGen3 AUTOnomy Hy-wire Chevrolet Equinox / HydroGen4 Demonstrationsflotte in den USA und Europa Sequel 4

5 HydroGen3: Demonstrationsprogramme auf drei Kontinenten Schanghai Berlin Washington, DC und Kalifornien Seoul Tokio 5

6 HydroGen4 / Equinox Fuel Cell Leistung: 73 kw Höchstgeschwindigkeit: 160 km/h Kraftstoff: 4,2 kg CGH 2 (700 bar) Reichweite: 320 km 6

7 Project Driveway Mehr als 100 Chevrolet Equinox Fuel Cell ab Herbst 2007 in Kundenhand Erfahrungsgewinn aus Kundeneinsatz an drei Orten in den USA: Kalifornien, New York, Washington D.C. Chevrolet Equinox Fuel Cell: Entwickelt für eine Lebensdauer von km bzw. 2,5 Jahren Kaltstart und Betrieb bei Temperaturen unter 0 C Erfüllt die US-Sicherheitsnorm FMVSS (2007) 7

8 Entwicklungsziel Entwicklung und Validierung eines wettbewerbsfähigen Brennstoffzellen- Antriebssystems bis 2010 Wettbewerbsfähig bedeutet: vergleichbar mit heutigen Verbrennungsmotorantrieben bzgl. Leistungsfähigkeit, Dauerhaltbarkeit und Kosten (bei großen Stückzahlen) 8

9 Herausforderungen auf dem Weg zur Kommerzialisierung Technische Herausforderungen: Systemzuverlässigkeit/-haltbarkeit Wasserstoff-Speicherung Brennstoffzellen-Systemkosten Herausforderungen des Marktes: Vertrauen in Sicherheit und Vorteile von Wasserstoff und Brennstoffzellen Wert-Angebot der Fahrzeuge Regelwerke und Standards Finanzielle Unterstützung durch Regierungen Aufbau einer Lieferantenbasis Harmonisierter Aufbau der Wasserstoff-Infrastruktur 9

10 Gemeinsames Positionspapier Nächste Schritte zur Entwicklung einer H 2 -Infrastruktur für den Straßenverkehr in Europa Gemeinsamer Versuch von Energieunternehmen und Automobilherstellern zur Definition eines kurz- und mittelfristigen Aktionsplans zur Einführung Wasserstoff-basierter Mobilität in Europa Vorgesehene Einführung von Wasserstoff-Fahrzeugen in drei Phasen: Phase I (bis 2010): Technologische Entwicklung und Kostenreduktion Phase II (2010 bis etwa 2015): Vorwettbewerbliche Verfeinerung der Technologie und Marktvorbereitung Phase III (Start etwa 2015): Markteinführung Auswahl der Standorte für europäische Lighthouse-Projekte (LHPs): LHP für Pkw und Stadtbusse in Berlin (D) LHPs für Stadtbusse in Hamburg (D), Brüssel/Rotterdam (B/NL), Madrid/Barcelona (E), Südtirol (I), London (UK), Nordrhein-Westfalen (D) und an anderen Standorten 10

11 GM E-Flex Flexibles elektrisches Antriebssystem ermöglicht eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Fahrzeugen Gemeinsame elektrische Antriebskomponenten Elektrizität an Bord erzeugen und speichern Verbrennungsmotor mit Generator Wasserstoff-Brennstoffzelle Fortschrittliche Batterie mit Plug-in Möglichkeit Elektrizität und Wasserstoff können aus vielfältigen Energiequellen erzeugt werden 11

12 E-Flex Varianten Benzinmotor als Range Extender Dieselmotor als Range Extender Wasserstoff- Brennstoffzelle Globale Architektur für Kompaktfahrzeuge 12

13 GM E-Flex System Globale Architektur für Kompaktfahrzeuge Generator 53 kw Batterie 16 kwh Elektromotor 120 kw 370 Nm 13

14 GM E-Flex System Range Extender Benzinmotor als Range Extender 1,0L 3-Zylinder Dieselmotor als Range Extender 1,3L 4-Zylinder 14

15 Opel Flextreme perfektes Pendlerfahrzeug Keine Tankstopps und keine Emissionen bei Fahrten bis 55 km pro Tag Voll aufladbar an 230-Volt-Anschluss in rund 3 Stunden pro Tag Auf längeren Fahrten lädt kleiner Motor Lithium-Ionen-Batterie für insgesamt 715 km Reichweite (26,5 l Diesel-Tank) 15

16 Fortschrittliche Batterie-Technologie Deutliche Verbesserung erzielt Fokus bisher auf Leistung (für Hybrid), NICHT auf Energiehaushalt (für Plug-ins und reine Elektrofahrzeuge) Lithium-Ionen-Chemie kann sowohl Leistung als auch Energie liefern Spezifische Energie (Wh/kg) Größte Hürde: Entwicklung automobilgerechter Lithium-Ionen-Batterien Spezifische Leistung (W/kg) Einzelne Zellen, die benötigte Anforderung erfüllen, existieren bereits Derzeit viel zu teuer (Euro/kWh) Erfordert intensive Entwicklung zusammen mit Batterie-Herstellern 16

17 Gewicht und Volumen von Energiespeichern für 500 km Reichweite Diesel Fuel 33 kg System 43 kg Compressed Hydrogen Li-Ion Batterie 6 kg H 2 = 200 kwh chemical energy 100 kwh electrical energy Fuel 6 kg System 125 kg Cells 540 kg System 830 kg Source: R. von Helmolt, U. Eberle, Journal of Power Sources 165 (2007), p. 833 Fuel 37 l System 46 l Fuel 170 l System 260 l Cells 360 l System 670 l 17

18 Kontakt Rethinking Propulsion. Dr. Rittmar von Helmolt General Motors Europe Engineering Anschrift: Adam Opel GmbH Fuel Cell Activities IPC MK-01 D Rüsselsheim Tel: Fax: web: 18

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