Marktperspektiven zukünftiger Fahrzeugkonzepte

Transkript

1 Folie 1 > Vortrag > Dr. Stephan Schmid Dokumentname > Datum Marktperspektiven zukünftiger Fahrzeugkonzepte Wettbewerb technischer Lösungen, der Kunde und die Rahmenbedingungen 7. März 2012 DLR Energiespeichersymposium Stuttgart Dr. Stephan A. Schmid

2 Folie 2 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Inhalt - Einleitung: Die politischen Ziele - Elektrifizierte Fahrzeugkonzepte und ihr Marktangebot - Fahrzeugtechnik-Szenariomodell VECTOR21-2 Fahrzeugszenarien bis Zusammenfassung

3 Folie 3 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Einleitung Das politische Umfeld formuliert drastische Ziele! - Deutschland - Minderung der Treibhausgasemissionen gg % (2020), -55% (2030), -70% (2040), % (2050) - Ziel der Bundesregierung: eine Million Elektrofahrzeuge bis 2020 und sechs Millionen bis 2030 in der Fahrzeugflotte - Urbaner Verkehr: bis 2050 überwiegend mit regenerativer Energie - Europäische Kommission: Weißbuch Verkehr (2011) - Emissionsminderung im Verkehrssektor: 60% bis 2050 gg Pkw mit konventionellen Kraftstoffen: bis 2030: Halbierung, bis 2050: völlige Abschaffung - Stadtlogistik bis 2030 CO 2 -frei

4 Folie 4 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Antriebskonzepte für die Elektromobilität Bildquelle: Strukturstudie BWe mobil

5 Folie 5 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Fahrzeuge für die Elektromobilität Erste Serienfahrzeuge sind/kommen auf den Markt Brand Model Drive Electr. Power Electr. Range SOP Ampera REEV 111 KW km (16 kwh) 12/2011 Smart ED EV 50 KW 140 km (17,6 kwh) 2012 E-Up! EV 40 KW 130 km (18 kwh) 2013 Golf Blue-e-motion EV 85 KW 150 km (26,5 kwh) 2013 i3 EV 125 KW 150 km 2013 i8 REEV 96 KW 35 km Spyder PHEV 160 KW 25 km (5,1 kwh) 2013 A-Klasse E-Cell B-Klasse E-Cell EV REEV 70 KW 70 KW 36 kwh k. A k.a A2 concept EV 85 KW 200 km (31 kwh) 2015

6 Folie 6 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > VECTOR 21 Vehicle Technology Scenario Model Kundenpräferenzen werden Fahrzeugkonzepten gegenübergestellt

7 Anteil Dieselfahrzeuge an Neuzulassungen Folie 7 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Modelltest an einem historischen Fallbeispiel Entwicklung des Dieselanteils in Deutschland 100% ca. 1 Jahr Zeitverzögerung im Kundenverhalten 90% 80% 70% 60% Große Fahrzeuge 50% 40% berechnet real Mittlere Fahrzeuge 30% 20% berechnet real 10% -berechnet Kleine Fahrzeuge 0% -real Historische Entwicklung Dieselanteil Pkw-Neuzulassungen in Deutschland Quelle Inputdaten: Statistiken des Kraftfahrtbundesamtes / TREMOD 4.17 und eigene Modellberechnungen

8 Folie 8 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Batteriekostenmodell Zelle Modul Pack Materials Raw and other materials Educt Price Ec. of Scale $/kg $/l Factor Graphit 30 0,67 Li 4 Ti 5 O 12 (nano) 16,5 0,85 Copper 22 0,9 Polyvinyliden-Fluorid 36,06 0,7 N-Methyl-Pyrrolidon 30 0,7 Leitruß 10 0,7 Acetylene black 25 0,7 Aluminum 20 0,9 LiCoO ,9 LiNi0,9Co0,1O2 27 0,9 LiNi0,7Co0,3O2 28 0,9 LiNi 0,33 Co 0,33 Mn 0,33 O ,75 LiFePO 4 (nano) 15 0,85 LiN(SO 2 CF3) 2 k. A. LiC(SO 2 CF3) 3 252,9 0,8 LiCF 3 SO 3 101,2 0,8 LiBF 4 101,2 0,8 LiAsF 6 252,9 0,8 Rohstoffe Produktion Anodenmaterial Kathodenmaterial Elektrolyt Separator Casing Anschlüsse Herstellung Elektroden Montage Zelle Füllen und Verschließen Aufladung Zelle Test der Zelle --6% Modulgehäuse Terminal Anschlüsse Sicherheitsbauteile Balancer Übernahme und Inspektion der Zellen Montage der verschiedenen Modulkomponenten Test der Module Gesamtgehäuse Kühlungssystem Sicherheitsbauteile Elektrische Verbindungen Batterie Management System Aufladung der Module Integration in das Gesamtgehäuse Montage und Kontaktierung der Pack-Komponenten... Für alle Matrizenelemente: Gesamtkosten in /kwh Lernkurven in % Spill-over-Effekte LiPF 6 120,7 0,8 Propylencarbonate 1,3 0,9 Ethylencarbonate 1,3 0,9 Diethylcarbonate 1,3 0,9 Dimethylcarbonate 1,3 0,9 Dimethoxyethane 1,3 0,9 Separator 80 0,75 Polyethylene 1,3 1 Polypropylene 1,3 1 Vertrieb Forschung und Entwicklung Logistik Transport Finanzierung Marketing Garantie Gewinn

9 Folie 9 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Szenario 1 Szenarioannahmen Quelle Ölpreis [ /bbl] IEA Referenzszenario CNG Steuer [%] 20 ab 2018: 100 Gesetzgebung Elektrizitätspreis [ ct/kwh] 21,5 34,1 37,3 36,4 Leitszenario % EE H 2 -Preis [ ct/kwh] 22,3 39,0 37,6 36,5 Berechnung Anteil H 2 aus Elektrolyse [%] 100% DLR-Analyse CO 2 -Intensität Elektrizität [g/kwh] (ab 2025) Leitszenario 2010, 100% EE ab 2025 CO 2 -Intensität H 2 [g/kwh] (ab 2025) Berechnung CO 2 -Ziel (EU-Ebene) [g CO 2 /km] 2015: DLR-Fortschreibung Gesetzgebung CO 2 -Strafe [ / (g CO 2 /km)] 95 Gesetzgebung, DLR-Annahme Willingness-to-pay [%] 0-20 Verbraucheranalysen Verteilung der Segmente [S/M/L %] (25/55/20) (28/50/22) (30/45/25) KBA

10 Folie 10 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Pkw-Neufahrzeuge im deutschen Markt Szenario 1 Ohne Kaufanreiz Konv. VM Hybrid ~3/4 mit VM in 2040 H 2 BZ-Fzge ~10% BEV ~20% in 2040 CO 2 -Red auf 1/3

11 Folie 11 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Pkw-Neufahrzeuge im deutschen Markt Szenario 2 Kaufanreize Öl: 160 /bbl in g CO 2 /km in 2040 ~25% VM in 2040 H 2 BZ-Fzge ~10% BEV ~65% in 2040 CO 2 -Red um 75%

12 Folie 12 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Kosten und Marktvolumen Traktionsbatterien Deutschland Szenario 1, /kwh Szenario 2, /kwh

13 Folie 13 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Zusammenfassung - Die Anzahl der unterschiedlichen Antriebs- und Fahrzeugkonzepte, die gleichzeitig im Markt sind, wird zunehmen - Automobilantriebe von übermorgen werden elektrisch sein Plugin-Hybrid-, Batterie- und Range Extender-Fahrzeuge werden parallel existieren - Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind abhängig von verstärkten Klimaschutzzielen und gemeinsamen Anstrengungen der Schlüssel-Akteure - Forschung an Fahrzeug- und Energiespeicher-Technologien ist notwendig, da die Kostenpotenziale erst noch realisiert werden müssen

14 Institut für Fahrzeugkonzepte Die Arbeiten wurden unterstützt mit Mitteln der Baden-Württemberg Stiftung

15 Folie 15 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid Dokumentname > Datum Backup

16 Folie 16 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > VECTOR 21 Vehicle Technology Scenario Model Kosten werden letztendlich den Markterfolg der Antriebe entscheiden! Kosten-Konzept: Relevant Cost of Ownership (RCO) = Berücksichtigung wichtiger aus Nutzersicht anfallenden Kosten = Kaufpreis Neufahrzeug - Subventionen beim Kauf + Strafen beim Kauf Einmalige Kosten + jährliche Kfz-Steuer x Amortisationszeitraum (4 Jahre) + Kraftstoffkosten je km x jährliche Fahrleistung x Amortisationszeitraum Jährliche Kosten Fahrleistungsabhängige Kosten Kunden-Konzept: Unterscheidung von Nachfragertypologien (Adopter) = Berücksichtigung unterschiedlicher Innovations- und Zahlungsbereitschaften Innovator: risikofreudig, offen gegenüber Veränderungen, wenig dogmatisch, hoher sozialer Status, hohes Bildungsniveau, usw. Zahlreiche empirische Untersuchungen zeigen, dass dieser Ansatz relativ klar zutrifft. -nach Rogers (1995)

17 Folie 17 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Techno-ökonomische Datenbank von VECTOR21 Eine umfangreiche Datenbasis ist zur Abbildung der Konkurrenzen notwendig

18 Folie 18 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Entwicklung des Fahrzeugbestandes - Szenario 1 -Szenario 2

19 Folie 19 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Biokraftstoffe und/oder Elektromobilität? Potenziale alternativer Kraftstoffe West-Europa-OECD

20 Folie 20 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > CO2eq Emissionen alternativer Kraftstoffe (Netto) Das CO2-Reduktionspotenzial von Biokraftstoffen und Wasserstoff hängt stark von der Pflanze und dem Herstellungsweg ab Quelle: DLR FK, Metaanalyse repräsentativer Studien (2007)

21 Leaf E6 Tesla Ampera Folie 21 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Fahrzeuge für die Elektromobilität Erste Serienfahrzeuge sind/kommen in den nächsten Jahren auf den Markt Bemerkung GM Volt / Ampera - Volt (USA) -Ampera (D) Baugleiche Modelle EREV, $ Tesla Roadster / Model S - Roadster -Model S Laptop-Akkus Model S: Limousine Smart Electric Drive Flottenversuche in mehreren Regionen BMW Mega City Vehicle Purpose Design Einsatz von FCK BYD E6 Testflotte bereits in Shenzhen Mitsubishi i-miev - Purpose Design Baugleich mit Peugeot ion Nissan Leaf -(UK) Purpose Design März 2011 Renault Kangoo Batteriewechsel-Konzept (Better-Place) Toyota Prius - Hybrid -Plug-In Erstes Serienfahrzeug bereits 1997

22 Folie 22 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Elektromobilität - Politische Ziele Die von den nationalen Regierungen angestrebten Verkaufsziele für Elektrofahrzeuge entsprechen etwa 5% des Neufahrzeugmarktes Nationale EV und PHEV 1 Verkaufsziele [Mio.] Bemerkungen Nicht alle Staaten haben Ziele veröffentlicht; dennoch sind nahezu alle Hauptmärkte abgebildet Für 2015 (unter der Annahme eines Weltmarktes von 78 Mio. Neufahrzeugen) entsprechen die annoncierten Ziele einem Prozentsatz von 2,5% In 2020 (Weltmarkt: ca. 87 Mio. Neufahrzeuge) entsprechen die Ziele einem Anteil von fast 5% Zum Vergleich: Das deutsche Ziel von einem Bestand 1 Mio. Elektrofahrzeugen bis 2020 entspricht ca. 2,5% der Fahrzeugflotte - Quelle: IEA - 1: Die Fahrzeuge wurden nicht näher spezifiziert; EV: Electric-vehicle; PHEV: Plug-in hybrid electric vehicle - Es wurden nicht alle Märkte in die Analyse einbezogen; dennoch sind die Ziele für nahezu alle Hauptmärkte berücksichtigt

23 Folie 23 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Well-to-Wheel Analyse Die CO2-Bilanz von Elektrofahrzeugen ist abhängig vom Energiesystem, mit erneuerbaren Energien aber deutlich besser als effiziente konventionelle Pkw -Quelle: Well-to-Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains - in the European Context (EUCAR, CONCAWE, JRC/IES 2007)

24 Folie 24 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > Marktszenarien Elektromobilität Die derzeit veröffentlichten Szenarien weisen sehr große Spannen auf Prognostizierte Marktanteile [%] 100 -MIT: 85% - Turbocharged -GermanHy: <100% - Schnell -Bain: 50% - große Veränderungen EU PT s: 15% - Conventional 20 -McK: 15% - Megastädte ICE 0 Hyb EV -Shell: 34,5% - Alternativ -MIT: 7,5% - Market Mix -IEA: 1% - BLUE MAP