Technische Möglichkeiten zur Reduzierung der CO2-Emissionen Fahrzeug-Kraftstoff

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1 Herausforderung CO2 Sind 120 g/km machbar und zukünftig bezahlbar Technische Möglichkeiten zur Reduzierung der CO2-Emissionen Fahrzeug-Kraftstoff Norbert Krüger, Ford of Europe Manager, Nachhaltige Mobilität & Corporate Citizenship Düsseldorf 11. November 2008

2 Heute & Morgen Ford s Weg in die Nachhaltigkeit Wir stellen uns der Herausforderung: T-Modell Tin-Lizzy > 350g CO2/km Emissionen (ca. 25 l/100 km) Unsere Vision: Null Emission Ford Focus Brennstoffzelle => 0 Emissionen Herausforderung CO2, November

3 Nachhaltige Mobilität Warum? Politische Unsicherheit Begrenzte fossile Ressourcen Klimawandel Emissionen/Immissionen Fahrzeugsicherheit Recycling Wettbewerbsfähigkeit Herausforderung CO2, November

4 CO2 Emissionen reduzieren Wie? Maßnahmen zur Minimierung der Abhängigkeit von fossilen Ressourcen und Reduktion von CO2 im Straßenverkehr Fahrzeugtechnologien Abkehr von fossilen Treibstoffen Low/No Carbon Fuels/Elektrizität Biofuels (Fokus auf die 2. Generation) Infrastruktur/Verkehrsmanagement Fahrer Training Herausforderung CO2, November

5 Schlüsseltechnologien zur CO 2 -Reduzierung Aerodynamik Motor- und Getriebekonzepte Energie- Management/ Hybridisierung Leichtbauweise Bio-Kraftstoffe Rollwiderstand/ Leichtlaufreifen Telematik Herausforderung CO2, November

6 Ford ECOnetic Portfolio Ford Focus ECOnetic 1.6l 109PS TDCi CO 2 -Ausstoß (kombiniert): 115 g/km (Reduzierung: 4 g) Verbrauch (kombiniert): 4,3 l/100 km (Reduzierung: 0,2 l) Ford Mondeo ECOnetic 2.0l 115 PS TDCi 139 g/km (Reduzierung: 17 g) Verbrauch (kombiniert): 5,4 l/100km (Reduzierung: 0,6 l) Ford Fiesta ECOnetic 1.6l 90 PS TDCi 98 g/km (Reduzierung: 12 g) Verbrauch (kombiniert): 3,7 l/100km (Reduzierung: 0,5 l) Herausforderung CO2, November

7 Optimierungspotential konventioneller Verbrennungsmotoren Aufladesysteme Motorarchitektur Einspritzsystem Reibungsreduktionsmaßnahmen Kraftstoffdesign Brennverfahren Motormanagement Herausforderung CO2, November 2008 Abgasnachbehandlungssysteme 7

8 Downsizing Leistungs- und Drehmomentsteigerung bei gleichzeitiger Verbrauchsminimierung Technische Maßnahmen Hubraumverkleinerung (ggf. Reduzierung der Zylinderanzahl) Reduzierung der Ladungswechselarbeit und der Reibung Turbo-Aufladung Direkt Einspritzung Nockenwellenverstellung Anpassung der Spitzendruckfähigkeit des Motors Vorteile Verbrauchssenkung ca. bis zu 25% Besseres Drehmomentverhalten (Viel Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen) Beispiel 6 Zylinder 2,5 l downsizing 4 Zylinder 1,6 l Herausforderung CO2, November

9 Schichtladekonzepte Technische Maßnahmen Schichtladebrennverfahren (Brennraumgeometrie) Zündfähiges Gemisch an der Zündkerze Gesamter Brennraum bis zu Lambda 6-7 Abgasrückführung Vorteile Minimierung der Drosselverluste Verbrauchminderung bei Teillast Nachteile Aufwändige Abgasnachbehandlung durch erhöhte NOX Emissionen Empfindliche, teure Technologie Keine Verbrauchsverbesserung im volllastnahen Betrieb Kombination mit Downsizing nur bedingt vorteilhaft Herausforderung CO2, November

10 HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition oder CAI - Controlled Auto Ignition Technische Maßnahmen HCCI/CAI kombiniert die Vorteile des ottomotorischen mit denen des dieselmotorischen Brennverfahrens Selbstzündung eines homogenen Kraftstoff-Luftgemisches durch heißes Restgas Restgas als Steuerungselement für die Verbrennung Vorteile Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs NOX Emissionen lassen sich durch die homogene Kompressionszündung fast vollständig innermotorisch vermeiden. Daher Vorteile für Abgasnachbehandlung Nachteile HCCI-Betrieb nur bei Teillast CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffemissionen erhöht Sehr komplexe Motorsteuerung erforderlich Herausforderung CO2, November

11 Alternative Kraftstoffe Heute verfügbar Flexifuel- Bio-Ethanol/ Gasoline Bivalente CNG Bivalent LPG Herausforderung CO2, November

12 Bioethanol Kraftstoff mit Geschichte 1860 verwendete Nikolaus August Otto Ethanol als Kraftstoff in den Prototypen seines Verbrennungsmotors entwickelte Henry Ford das Modell T ( Tin Lizzy ) mit Ethanol als Kraftstoff. Er wollte ein Fahrzeug bauen, das für jedermann erschwinglich ist und von einem Kraftstoff angetrieben wird, der die landwirtschaftlichen Haushalte wirtschaftlich fördert. Der Treibstoff der Zukunft kommt aus den Sträuchern vom Straßenrand oder aus Äpfeln, Unkraut, Sägemehl praktisch allem. Herausforderung CO2, November

13 Einspritzventile mit erhöhter Durchflußrate (korrosionsbeständig) Gehärtete Ventilsitze Beheizte Lambdasonde zur Ermittlung der EtOH- Konzentration, die die Einspritzdauer und den Zündzeitpunkt bestimmt Kraftstoffpumpe (korrosionsbeständig / gekapselte Anschlüsse) Geber der Kraftstoffvorratsanzeige mit Wechselstrom angesteuert korrosionsbeständige Kraftstoffleitungen Zylinderblockheizung

14 Bio-Ethanol flexifuel Kalibrierung / Software Bestimmung des Ethanolgehaltes: Analyse des Lambda-Sonden Signals Anpassung des Zündkennfelds an die jeweilige Kraftstoffmischung (Zündzeitpunkt, Einspritzdauer) Ethanol Zündkennfeld Software Flex Fuel Sensor (SFS) Benzin Zündkennfeld λ = f (% Ethanol) ZZP = f (% Ethanol) ESD = f (% Ethanol) Herausforderung CO2, November

15 Flexifuel Fahrzeuge Vorteile Flexible Technologie für den Betrieb mit Benzin und/oder E85 sowie jede beliebige Mischung untereinander nur ein Kraftstofftank Preiswerte Technologie Nahezu unabhängig von der Entwicklung des Rohöl- und Benzinpreises und deren Verfügbarkeit Energiegewichteter Kraftstoffpreis von E85 günstiger als von Benzin und nahe dem von Diesel Hoher Wiederverkaufswert gebrauchter flexifuel Fahrzeuge CO2 Reduktion 30-70% durch Ethanol der 1. Generation und bis zu 90% bei 2. Generation Geringere NOX and CO Emissionen, keine Partikel/Ruß Energie-Diversifikation und Arbeitsplatzgenerierung Erhöhung des Bruttosozialprodukts Verminderung von Importen Herausforderung CO2, November

16 Flexifuel Fahrzeuge derzeitige Produkte Ford Focus Flexifuel Duratec Benzinmotor 1,8 l (92 kw) 5 Gang manuelles Getriebe Ford C-MAX Flexifuel Herausforderung CO2, November

17 Flexifuel Fahrzeuge derzeitige Produkte Ford S-MAX Ford Mondeo Ford Galaxy Duratec Benzinmotor 2,0 l Flexifuel (107 kw) 5 Gang manuelles Getriebe Herausforderung CO2, November

18 Compressed Natural Gas Vehicles CNG Ford Focus CNG 2.0l (3-/5-Türer) Ford C-MAX CNG 2.0l

19 Compressed Natural Gas Vehicles CNG Ford Transit CNG 2.3l Herausforderung CO2, November

20 Compressed Natural Gas Vehicles CNG Vorteile Bivalente Technologie Reichweite total mehr als 1000 km (CNG 290 km; Benzin 770 km) Bio-Gas geeignet Bis zu 25% weniger CO2 im CNG-Betrieb Geräuschärmer im CNG Betrieb Energiegewichtet CNG Betrieb 50% preisgünstiger als Benzin und 40% als Diesel CNG Ressourcen länger verfügbar als Rohöl und weiter gestreut Auspuff nach km - keine Partikel/Ruß Herausforderung CO2, November

21 Liquefied Petroleum Gas Vehicles LPG C-MAX LPG 2.0l Focus LPG 2.0l (3-/5- Türer, Kombi) Transit LPG 2.3l LPG Tank Herausforderung CO2, November

22 Liquefied Petroleum Gas Vehicles LPG Vorteile Bivalente Technologie Reichweite total mehr als 1000 km (LPG 400 km; Benzin 770 km) LPG in vielen europäischen Ländern verfügbar (B, F, GB, I, NL, PL ) Geringe CO2 Reduktion im LPG-Betrieb Geräuschärmer im LPG-Betrieb Energiegewichtet LPG-Betrieb 40% preisgünstiger als Benzin und 30% als Diesel Keine Gepäckraumeinschränkung Gastank in Reserveradmulde Herausforderung CO2, November

23 Ford Hybrid Vehicles Micro-Hybrid Technologie Start/Stop Funktion Energierückgewinnung Kraftstoffeinsparung: - konservative Rechnung 5.8% - in der Praxis bis zu 15% Ford Escape Hybrid E85 Full-Hybrid Technologie Mild-Hybrid Funktionen verbunden mit zusätzlichem rein elektrischen Antrieb Kraftstoffeinsparung bis zu 30% im Stadtverkehr US Markteinführung: Sept Ford Escape Plug-in Hybrid Plug-in Hybrid Technology Ford Escape Plug-in-Hybrid Concept Herausforderung CO2, November

24 Ford Hydrogen Powered Vehicles Wasserstoffverbrennungsmotor Brückentechnologie zur Brennstoffzelle; Synergien bei Tankund Speichertechnologien, Sensorik, Aufbau der Infrastruktur Ford C-MAX with hydrogen internal combustion engine Brennstoffzelle Wasserstoff erzeugt Strom als Antriebsenergie für Elektromotor Testflotte in Berlin Neueste Entwicklung Ford Edge Fuel Cell Plug-In Hybrid Null Emissionen Fahrzeuge, wenn der Wasserstoff mit Hilfe von erneuerbaren Energien hergestellt wird Herausforderung CO2, November

25 Well to Wheel Vorteil CO2 Ausstoß Benzin Diesel Benzin Hybrid Bio-Ethanol (Zuckerrübe) Absorbed by plants Bio-Ethanol (Zellulose) Absorbed by plants Focus flexifuel Wasserstoff Brennstoffzelle CO 2 g/km Herausforderung CO2, November

26 Vergleich Kosten CO 2 Einsparung % CO 2 Reduktion Diesel Diesel Micro Hybr. HyTrans Gasoline Gasoline DIMicro Hybr. Gasoline Ethanol ECOnetic CNG Gasoline Full Hybrid Kosten Diesel Hybrid Herausforderung CO2, November H2 ICE Fuel Cell

27 Reduktion von CO 2 im Straßenverkehr Gesetzgebung Infrastruktur Zulieferer Integrierter Ansatz Automobilindustrie Energieerzeuger Fahrverhalten Herausforderung CO2, November

28 Fazit (1) Konventionelle Verbrennungsmotoren bleiben für absehbare Zeit dominant und marktführend. Eine Vielzahl von Entwicklungen werden in naher Zukunft verfügbar sein, die sowohl den Kraftstoffverbrauch wie auch die (CO 2 )Emissionen weiter senken werden. Flexifuel Fahrzeuge bieten ein erhebliches CO 2 - Reduktionspotential. Die Politik ist gefragt (Förderung, Normierung), Infrastruktur muss aufgebaut werden. In verschiedenen Studien wird den Bio-Kraftstoffen eingeräumt, bis zu 50% der fossilen Kraftstoffe ersetzten zu können. CNG/LPG Fahrzeuge werden aufgrund steigender Benzin- und Dieselpreise interessant für Vielfahrer (Steuerbefreiung vorausgesetzt). Der Anteil an Hybrid Fahrzeugen wird steigen, wenn die Technologie bezahlbar wird und Batterien in sich bezüglich Kosten, Kapazität, Stand- und Ladezeit verbessern. Neue Batterieentwicklungen können auch zu reinen Elektrofahrzeugen führen. Herausforderung CO2, November

29 Fazit (2) Der wasserstoffbetriebene Verbrennungsmotor stellt eine interessante Brückentechnologie zur Brennstoffzellentechnik dar. Die Brennstoffzelle kombiniert mit einem Elektroantrieb kann die Lösung für einen nachhaltigen Fahrzeugantrieb sein. Hierzu muss die Technologie jedoch noch entscheidend verbessert werden und zwar auch vor dem Hintergrund der Bezahlbarkeit. Ungelöst ist die umweltverträgliche Erzeugung des Wasserstoffs. Ford hat ein attraktives Portfolio, mit bereits bestehenden Angeboten bei flexifuel und CNG/LPG, mittelfristigen Perspektiven bei Hybrid und langfristigen Optionen bei der Brennstoffzelle/Batterie! Herausforderung CO2, November

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt Ford of Europe Henry-Ford-Strasse Köln/Cologne Germany Norbert Krüger nkrueger@ford.com Herausforderung CO2, November

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