Potentiale synthetischer Kraftstoffe für die Mobilität der Zukunft

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1 Potentiale synthetischer Kraftstoffe für die Mobilität der Zukunft Frank Seyfried Volkswagen AG Antriebe, Kraftstoffe und Öle

2 Globale Herausforderungen Prognostiziertes Wachstum des Pkw Kraftstoffverbrauchs: Indien: 10% hina: 15% Indonesien: 3 % EU: 1,2% USA: 0%

3 Weltenergiebedarf 1250 ExaJoules Exa = The Spirit of the oming Age 1 Exajoule = 34,12 Mio t SKE Neue Biomasse Wasser Kernenergie Erdgas Öl Source: Shell International Ltd Kohle zu H4/H2 Kohle Alte Biomasse

4 Statische Reichweite Statische Reichweite = 43 Jahre Statische Reichweite = 43 Jahre Angabe BGR 2002 Statische Reichweite = Quotient aus Reserven und letzter Jahresförderung des betrachteten Energierohstoffes Beim Überschreiten des Mid-Depletion Point (d.h. ~ die halbe Menge der möglichen Gesamtförderung ist verbraucht) ergeben sich wesentliche strukturelle Veränderungen infolge nicht deckbarer Nachfrage. Das Erreichen des Mid-Depletion Point für Erdöl wird infolge unterschiedlicher Schätzungen in dem Zeitraum von 2008 bis 2023 erwartet.

5 Versorgungslage der Energierohstoffe, weltweit statische Reichweiten Jahr Erdöl konventionell konventionell + nicht konv. Erdgas konventionell konventionell + nicht konv. Hartkohle Weichbraunkohl e Uran Reserve n Ressourc en >500 >1000 Zeit [a] Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften, Reserven, Ressourcen und Verfügbarkeit von Energierohstoffen, 2002

6 Freiwillige Selbstverpflichtung der Europäischen Automobilhersteller (AEA) Gasoline + Diesel Diesel O 2 -Emissionen [g/km] A E A Neuwagenflotte Ziel 140 g/km - 25% Jahr

7 Schlußfolgerungen konsequente weitere Erhöhung der Effizienz der Antriebsaggregate Einbeziehung alternativer Energiequellen zur Kraftstoffherstellung Entwicklung von O2- neutralen Pfaden zum Fahrzeugbetrieb

8 Entwicklung der Pkw-Emissionen in Deutschland O H NOx O 2 Mobilität kt/anno Mio km/anno Jahr 0

9 Brennverfahrensentwicklung Ottomotor Saugrohr einspritzung Direkteinspritzung wandgeführt Direkteinspritzung strahlgeführt ombined combustion system Direkteinspritzung selbstzündend Teilhomogenisiert Wirbelkammer Direkteinspritzung Hochdruck -einspritzung Dieselmotor

10 S Verfahren - Dieselkraftstoff Heterogene Verbrennung Teilhomogene Verbrennung

11 S Verfahren - Dieselkraftstoff Homogene Verbrennung

12 Volkswagen - 4 Stufen Kraftstoff Strategie Wasserstoff erneuerbar SunFuel erneuerbar SynFuel GtL / tl Diesel, Benzin fossil

13 SynFuel Flottentest in Berlin Slogan: Der Weg in eine nachhaltige Zukunft Start: 6. Mai Fahrzeuge Golf TDI, 1,9l, 74 kw Kraftstoff: Shell GTL Dauer: 5 Monate Erstbefüllung durch Bundeskanzler Schröder Source: VW, May 2003

14 GtL Kraftstoff im Diesel Flottentest (25 Golf A4, 5 Monate Testphase) Emissionen [g/km] Diesel 0.3 < 10ppm S EU 4 Grenzwerte GtL EU 4 0 NO x = -6.4% part. = - 26% H = - 63% O = - 91%

15 Zielwerte der EU für alternative Kraftstoffe New proposal 2020 Biokraftstoffe 5,75% 7% 8% 15 % Erdgas LPG H 2 Total 2% 5% 10% - 2% 5% 7,75% 14% 23% 10 % 5 % a few % > 30 % Zunehmende Unterstützung der erneuerbaren Energien durch die EU Mittelfristig: Beimischung von Biokraftstoffen und Gas to Liquids zu konventionellen Kraftstoffen; Erdgas teilweise durch EU und Energieindustrie unterstützt Langfristig: Priorisierung von Wasserstoff als nachhaltiger Energieträger durch Politik und Industrie

16 Systematisierung Synthetischer Kraftstoffe Synthetische Kraftstoffe Konv. Biokraftstoffe Prozess GTL (Gas to Liquid) BTL (Biomass to Liquid) TL (oal to Liquid) z.b. RME*, Äthanol Gruppe SynFuel SunFuel SynFuel Produkt SunDiesel = zweite Generation von Biokraftstoffen = erste Generation von Biokraftstoffen * RME: Raps Methyl Ester = Biodiesel

17 Molekularstrukturen N-Paraffin Nonan ( 9 H 20 ): Iso-Paraffin 3,4 - Dimethylheptan ( 9 H 20 ): Aromat 1,3,5 - Trimethylbenzol ( 9 H 12 ):

18 GtL Planungen weltweit Produktion [Mio toe/a] In Planung In Entwicklung Im Bau In Betrieb Weltweite GtL Produktion Dieselverbrauch Dtld Jahr

19 Mengen und Flächenbedarf bei Biokraftstoff (2012) Anteil an Biokraftstoff: 6.25% 25 Scenario 1: 50/50% EtOH/Biodiesel 25 Kraftstoffbedarf EtOH Sun Fuel BTL Kraftstoffbedarf Scenario 2: 100% Biodiesel Scenario 3: 100% SunFuel EtOH Biodiesel Biodiesel Biodiesel Biodiesel Flächenbedarf Sun Fuel Flächenbedarf (Mio ha)

20 Biomass to Liquid Kraftstoffherstellung mit Fischer Tropsch Synthese Syngas % O O % H 2 2 H 2 FT-Synthese Wasserstoffnachbearbeitung % O O % H 2 2 Gasreinigung Shift Shift Reaktor % O O 2 2 Vergasung H 2 O Destillation Biomasse Pyrolyse % Zellulose % Hemizellulose % Lignine Wachs Diesel Leicht

21 Emissionsverbesserungen mit SunFuel Golf V, 2.0 TDI 4V 103kW, Abgasgesetz: EU IV 3 Messungen: ohne Änderung 0,3 PM = -28% PM = -42% + 2 Anpassungen Minimierung NO x Minimierung Part. Emissionen [g/km] 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 NO x = -32% NOx PMx10 0 Diesel <10ppm S SunFuel SunFuel NOxmin SunFuel PMmin

22 BtL Demonstationsanlage im Bau HOREN Leistung: MW th, th, Invest: M M Kraftstoff: t/day Elektrisch: MW Start Kraft.: 2006

23 Biomass Potentials in EU 30 States in 2020 Eneriey [Mtoe/a] grass residues Energy farming Woody residues Randbedingungen: -17% - 50% of biomass for transport sector - Efficiency of fuel production process 50% - FT- diesel share 80%, Kerosene+Naphta 20% Kraftstoffanteil [%] 0 Biomass potential Share for transport Fuel share Substitution 2020 Total Diesel 0 source: IE/LBST/VW

24 Dezentrale Vorbehandlung / Zentrale Vergasung und Synthese lokale Pyrolyse 450 Vergasungs Raffinerie 200 MW - 1 GW Biomasse lokale Pyrolyse 450 biomass Logistik für 200 MW Anlage 500 kt/a Biomasse = 336 kt/a slurry = 40 Lkw/Tag = 2.5 % vom Produkt

25 Vergleich Biokraftstoffe O 2 -Minderung 1% fuel % Anbaufläche 1 go 2 /km-minderung Mio ha Kosten /MJ Ethanol: Biodiesel: SunFuel: SunFuel hat das größte Potenzial der 3 untersuchten Biokraftstoffe für eine dauerhafte O 2 Minderung der Umwelt

26 Szenario Kraftstoffdiversifikation Europa Biomassenbedarf ca. 250 Mio.t/Jahr Erdölbasiert 50 ppm S Erdölbasiert <10 ppm Schwefel Wasserstoff regenerativ SunFuel - Biomasse basiert (inkl. BioEthanol and FAME) SynFuel Erdgas basiert => Flächenbedarf ca. 12 Mio. ha NG Fossil Regenerativ Natürlich Synthetisch Jahr 2030

27 Die Volkswagen Kraftstoff- und Antriebsstrategie Mineralöl Erdgas Biomasse O Solar-H 2 aus 2 Kreislauf Synthesegas (H 2, O, O 2 ) Benzin, Diesel Syn Fuel Diesel Benzin spezielle Syn Fuel- Übergang zu Sun Fuel Wasserstoff- Kraftstoff FSI,TDI opt. Otto u. Diesel Mild Hybrid FSI,TDI Motor mit S-Hybrid- Brennverfahren H 2 - Brennstoffzelle spez. O2 -Emissionen [g O 2 /km] Jahre