E-Mobilität: Globale Trends und Herausforderungen

Transkript

1 E-Mobilitätstag Ulm E-Mobilität: Globale Trends und Herausforderungen Werner Tillmetz Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) Baden-Württemberg - 1 -

2 - 2 - KURZPORTRAIT ZSW

3 ZSW Ulm: Elektrochemische Energietechnologien Angewandte Forschung & Entwicklung: Batterien & Superkondensatoren - Materialien, Zell- und Fertigungs-Technologien, Systemtechnik, Testzentrum Brennstoffzellen & Elektrolyseure - Komponenten, Zell- und Fertigungs-Technologien, Systemtechnik, Testzentrum - 3 -

4 Partner - 4 -

5 Schlüsseltechnologien für die E-Mobilität BATTERIEN & BRENNSTOFFZELLEN - 5 -

6 Batterien (Akkumulatoren) = Elektrochemische Energiespeicher Batterien (Akkumulatoren) speichern elektrischen Strom mit hohem Wirkungsgrad (Laden - Entladen) Li-Ionen-Batterien haben die höchste Energiedichte heutiger Akkumulatoren Funktion und Aufbau einer Lithium-Ionen-Batterie - 6 -

7 Lithium-Ionen-Technologie in etablierten Märkten Zellen für Unterhaltungselektronik, E-Bikes, Power Tools : Globaler Markt für Li-Ionen-Zellen 2015: ca. 20 Mrd. US $ Zellenproduktion: Asien Jährliche Wachstumsraten (CAGR): ca. 20% Neue Produkte: E-Bikes, E-Scooter Steigende Anforderungen (Kapazität) bei Smartphones, Tablets - 7 -

8 Anforderungen an Li-Ionen-Zellen in der E-Mobilität Energiedichte Ziel: 800 Wh/l Leistung Schnellladung Betriebsbedingungen - 30 C bis 50 C Qualität z.b. homogene Kapazität Sicherheit Betrieb & Crash Lebensdauer Kalendarisch & Zyklen Ressourcen Rohstoffe, Know How Kalander Fahrzeugtestkabine Testbunker mit Videoüberwachung - 8 -

9 Stadtfahrzeuge & Car Sharing Batterie-E-Fahrzeuge Lieferfahrzeuge (Paketdienst, Handwerker, Kommunalfahrzeuge, etc.) 90% aller privaten Pkw Fahrten sind kürzer als 40 km pro Tag: - weniger als 6 kwh pro Tag nachladen - genügend Reserve bei einer kwh Batterie - 23h Zeit zum Nachladen (zu Hause, in der Firma, beim Shopping) - 9 -

10 Neue Generation E-Fahrzeuge mit 300 km Reichweite für rund BMW i3: , 33 kwh Chevy Bolt: $ , 60 kwh Tesla Model 3: $ , < 60 kwh

11 Was ist eine Brennstoffzelle? Brennstoffzellen wandeln Brenngase und Sauerstoff (aus der Luft) hoch effizient und schadstofffrei in Strom, Wärme und Wasser um 2e - 2e - Wasser + Wärme H + O 2 Luft O 2 H 2 Brenngas Katalysator Membran

12 Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzelle und regenerativem Wasserstoff Erfüllen Kundenanforderungen: Reichweite (> 500 km) - schnelles Tanken (< 3 min) - Heizung Serienfahrzeuge: Toyota, Honda, Hyundai Markteinführung gestartet Daimler ab 2017 Ideal auch für Stadtbusse und Lieferfahrzeuge Automotive BZ-System (Bild: Daimler) Toyota FCV, Mercedes B-Klasse F-Cell (Bilder: Hersteller) Brennstoffzellen-Hybridbus in Stuttgart. Bild: SWP/dpa

13 Wasserstoff-Infrastruktur Wasserstoff aus Erneuerbarem Strom über Elektrolyse (Power to Gas) Speicherung von Überschussstrom - Netzentlastung Treibstoff für Brennstoffzellen-Fahrzeuge Aufbau von Wasserstofftankstellen (weltweit ca. 200 in Betrieb; Regierungsprogramme für den weiteren Ausbau etabliert) Fahrzeugdepots einfach ausrüstbar Wartung einer Elektrolyseanlage (ZSW) Wasserstofftankstelle Ulm

14 Elektromobilität WIE ENTWICKELN SICH DIE MÄRKTE?

15 Weltweit ca. 2 Mio. E-Fahrzeuge auf der Straße (09/2016) Quelle: ZSW

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17 Elektromobilität WARUM DAS ALLES?

18 Anteil Erneuerbare Energien bei Strom, Wärme, Kraftstoff

19 Anteil Erneuerbare Energien bei Strom, Wärme, Kraftstoff

20 Herausforderung Klimawandel: CO 2 Reduzierung durch Elektrifizierung des Antriebsstranges EfficientDynamics 1 Mild Hybrid FullHybrid Plug-in BEV Upto6% Upto15% Well to wheel Upto25% 50% Basis 25 km el. Depending on Energy mix 1 only Start/Stopp and recuperation Quelle: Lamp, BMW, Batterieforum % CO

21 Herkunft der deutschen Primärenergie (2014) Quelle: - BMWi

22 Herkunft des Öls für Deutschland (2014)

23 Elektromobilität und Erneuerbare Energien 20 m 2 PV Fläche genügen, um den Strombedarf eines E-Fahrzeuges zu decken ( km pro Jahr, Deutschland)

24 DIE WELT IM WANDEL

25 Die großen Herausforderungen Abgasskandal ARD, moma, dwn Krieg um Öl und Gas REUTERS/Bassam Khabie picture-alliance / dpa Klimawandel

26 Die großen Herausforderungen Was steckt dahinter? Die globale Energieversorgung von heute basiert zu mehr als 80%, ARD, moma, die Mobilität zu mehr als 95% auf fossilen Energien Abgasskandal dwn Viele Staatshaushalte hängen dramatisch vom Export fossiler Energien ab Krieg um Öl und Gas REUTERS/Bassam Khabie picture-alliance / dpa Klimawandel

27 Vielen Dank für Ihr Interesse! Energiewandel bringt Strukturwandel Mercedes Benz F-Cell World Tour March 7,