Rahmenbedingungen für zukünftige Mobilität. AutoUni/VDI Vortragsreihe des Institut für Produktentstehung 23. Januar 2012, Wolfsburg

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1 Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Steiger Rahmenbedingungen für zukünftige Mobilität AutoUni/VDI Vortragsreihe des Institut für Produktentstehung 23. Januar 2012, Wolfsburg AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 1

2 Whitepaper Transport der Europäischen Union Auszüge kritischer Ziele Halbierung der Fahrzeuge mit konventionellen Kraftstoffen im innerstädtischen Verkehr % des Straßengüterverkehrs 2050 über 300 km Verlagerung auf Schienen- oder Seeverkehr Verdreifachung des aktuellen Schienennetz Keine Fahrzeuge mit konventionellen Kraftstoffen im innerstädtischen Verkehr 50 % des Straßengüterverkehrs über 300 km Verlagerung auf Schienen- oder Seeverkehr Großteil der Personenbeförderung mittlerer Entfernung per Eisenbahn AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 2

3 Whitepaper Transport der Europäischen Union Richtige Preissetzung und Vermeidung von Verzerrung Phase II von 2016 bis 2020 Vollständige und obligatorische Internalisierung externer Kosten (u.a. für Lärm, lokale Umweltverschmutzung und Verkehrsüberlastung) im Straßenverkehr Entwicklung marktgestützter Maßnahmen zur weiteren Verringerung von Treibhausgasemissionen. Phase I bis 2016 Umstrukturierung verkehrsbezogener Steuern und Abgaben Einführung einer obligatorischen Infrastrukturabgabe für LKW Bewertung bestehender Regelungen zur PKW-Maut AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 3

4 Whitepaper Transport der Europäischen Union Rechtsrahmen und Förderung des nachhaltigen Verhaltens Überprüfung und wirksame Gestaltung der Kennzeichnungsrichtlinie Geräuschemissionsnormen für Fahrzeuge Bessere Anwendungen bestehender Vorschriften und Normen Schärfung des Bewusstseins für alternativen Individualverkehr Reduzierung der CO 2 - und Schadstoffemissionen im Fahrbetrieb Leitlinien und Standards für Betankungsinfrastruktur Prüfung von Konzepten zur Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit von leichten Nutzfahrzeugen Schnittstellennormen zwischen Infrastrukturen, zwischen Fahrzeug und Infrastruktur sowie zwischen Fahrzeugen Vorschriften für umweltbewusstes Fahren Strategie für öffentliche Beschaffung AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 4

5 Begrenzung der Erwärmung auf 2 C In Kopenhagen diskutiertes Szenario zur CO 2 -Reduktion Industrieländer Schwellenländer Entwicklungsländer Globale Anforderungen Reduktion der Emissionen um 50-85% bis 2050 gegenüber 2000 Maximum der Emissionen vor 2015 Regionale Aufteilung Industrieländer: Reduktion um 25-40% bis 2020 und 80-95% bis 2050 gegenüber Wachsende Emissionen in Entwicklungs- und Schwellenländern (Angleichung des Lebensstils) Quelle: Wissenschaftlicher Beirat Globale Umweltveränderung (WBGU) 2009 Quellen: Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC 2007, BMU AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 5

6 Energie Roadmap 2050 der Europäischen Union Allgemeine Ansätze und Schwerpunkte Forschung & Entwicklung Energieeffizienz A E G η Energiemix Treibhausgase Kraftstoffe AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 6

7 Energie Roadmap 2050 der Europäischen Union Ziele beim CO 2 - Ausstoß % bis 41 % - 85% Gesamt - 60% im Transport AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 7

8 Energie Roadmap 2050 der Europäischen Union Vier primäre Szenarien zur Dekarbonisierung Hohe Energieeffizienz Verzögerte CCS-Technologie Führt zu einer Senkung der Energienachfrage um 41% zu 2005/ 2006 Mindestanforderungen bei Geräten und Gebäuden Festlegung von einer Energieeinsparverpflichtung für EVUs G E A Energie Roadmap 2050 Hoher Anteil an Kernenergie Festlegung eines Preises für CO2- Emissionen Setzt eine öffentliche Akzeptanz der Kernenergie und CCS-Technologie voraus Hoher Anteil an erneuerbaren Energien Geringer Kernenergieanteil Starke Förderung der erneuerbaren Energien Bis 2050 einen Anteil von 75% am Bruttoenergie-verbrauch und 97% am Stromverbrauch CO 2 Kein Bau von neuen Kernkraftwerken Festlegung eines Preises für CO2- Emissionen Größere Verbreitung der CCS- Technologie AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 8

9 Energie Roadmap 2050 der Europäischen Union Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromversorgung Szenario Hohe Energieeffizienz ~ 17 % 36 % ~ 52 % ~ 31 % 64 % Kernenergie Konventionelle Energieträger Erneuerbare Energien Sonstige AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 9

10 Energie Roadmap 2050 der Europäischen Union Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromversorgung ~ 17 % Szenario Hoher Anteile erneuerbare Energien 3 % ~ 52 % ~ 31 % 97 % Kernenergie Konventionelle Energieträger Erneuerbare Energien Sonstige AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 10

11 Urbanisierung Megacities Tokyo Mumbai Delhi Dhaka Sao Paulo Mexico City New York Kolkatta Shanghai Karachi Lagos Cairo Manila Beijing Buenos Aires Los Angeles Rio de Janeiro Jakarta Guangzhou Moscow Lahore Paris Global megacities 22,2 % 11,6 % 12,7 % 11,3 % 2,6 % 3,5 % 5,0 % 12,9 % 11,9 % 0,1 % 21,7 % 0,4 % 15,0 % 22,0 % 4,6 % 3,8 % 3,0 % 14,9 % 10,9 % 21,0 % Wachstum ,7 % Anzahl der Megacities 2010: : : ,4 % inh. Quelle: UN Habitat Urban Observatory AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 11

12 Demografischer Wandel: jung, dynamisch, anspruchsvoll oder die Lüge, dass Altwerden Spaß macht? Kukident Generation Best Life Neuen Älteren 50 plus Reife Menschen Best Ager Happy Enders 60+ Generation plus Silbernes Segment Prof.Dr.-Ing. W.Steiger: Innovative Fahrzugantriebe Kap.1 / SS 2010 Wir werden alt aber unsere Eitelkeit wird immer jünger. (Ebner-Eschenbach) Jungsenioren Menschen im Umbruch Master Consumer AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 12

13 Gründe für die Verwendung alternativer Antriebskonzepte Klimawandel Verknappung fossiler Brennstoff Absenkung CO 2 -Emissionen, global bis 2050 um bis zu 86%, Deutschland bis zu 95% Vorräte halten voraussichtlich ca Jahre Reserven größtenteils in politisch instabilen Regionen Verstädterung Veränderte Nutzeranforderungen und erhöhte Notwendigkeit der Beschränkung lokaler Emissionen Technologische Voraussetzungen EV Technologien heute verfügbar, Kleinserien-Produktion z.t. gestartet Industriepolitik Staatliche Förderprogramme, insb. China: 3,0 Mrd. EUR; USA: 22 Mrd. EUR für Infrastruktur & Forschung Kundennachfrage Signifikante Anzahl von "Early Adopters schon heute vorhanden (trotz Kostennachteilen) AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 13

14 Optimierung des Gesamtsystems notwendig Effiziente Antriebe Elektromobilität Fahrzeug Konzepte Assistenzsysteme Leise und sauber CO2 neutrale Mobilität Erneuerbare Energien Fahrzeuge Mobilitäts- Konzepte Infrastruktur Verkehrsfluss -verbesserung Verkehrsfluss -management Aktuelle Verkehrs - informationen Parkplätze Micro City Car to X Sicherheit Kommunikation Innovative Mobilitäts Konzepte Kurzstreckenmobilität Micro mobility für den letzten Kilometer Barrierefreie Mobilität Langstreckenmobilität AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 14

15 Gemeinschaftsaufgabe nachhaltige Mobilität Automobilhersteller Zulieferindustrie Energieversorger Politik Ausbildungsorgane Kommunen Nachhaltiges Mobilitätskonzept Banken und Versicherungen Forschungseinrichtungen AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 15

16 Durch Wandel und Wettbewerb veränderte Bereiche Automobile und Kunden Geschäftsfelder Energie AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 16

17 Volkswagen mit exzellenter Position bezüglich Effizienz 256 Modelle 130g CO 2 /km Anzahl der Modelle g CO2/km 120g CO2/km 130g CO2/km Quelle: Volkswagen AG (status: September 2011) AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 17

18 Passat 1.4 TSI EcoFuel: Volkswagen gibt doppelt Gas Motor Leistung Drehmoment 1.4l TSI DSG 110 kw / 150 PS 220 Nm ( U/min) Verbrauch CNG 4,4 kg / 100 km Benzin 6,8 l / 100km CO g/km CO g/km Reichweite Gesamtreichweite >900 km Erdgasreichweite 460 km 135 Liter (21 kg) Benzinreichweite 470 km Kunststofftank, 31 Liter AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 18

19 Herstellpfade alternativer Energieträger Quelle/Rohstoff Energieträger für Mobilität Pflanzenöl Benzin und Diesel Glukose Sonnenenergie Gas Synthesegas Batterie und Brennstoffzelle grüner Strom AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 19

20 Hybrid- Antriebsstrang 1,4 L TSI mit DQ 200 Verbrennungsmotor 1,4l 110kW TSI Getriebe DQ200-7 Moment [Nm] Momentenbegrenzung DQ200 1,4l TSI (statische Kurve) 1,4l TSI + E-Motor (max. 30 sec.) Drehzahl [min -1 ] Leistung [kw] Elektromotor (20kW) + Trennkupplung (Impulsstartmodul) AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 20

21 Elektrifizierung des Antriebs im Volkswagen Konzern Elektrofahrzeug Micro-Hybrid/ Start-Stopp Mild-Hybrid Full-Hybrid (HEV) Plug-In Hybrid (PHEV) Range Extender (RE BEV) Batteriefahrzeug (BEV) Brennstoffzelle (FCEV) 1) km km 2 km km km Elektrische Reichweite Elektromotor Boost Verbrennungsmotor + Stromerzeuger 1) > AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 21

22 Volkswagen elektrifiziert alle Fahrzeugklassen Hybride VW Touareg Audi Q5 VW Jetta VW XL1 VW Passat Porsche Cayenne S Porsche Panamera S Audi A6 Porsche 918 Spyder Audi A4 Audi A8 Audi Q7 Batteriefahrzeuge Audi R8 e-tron VW e-up! VW Golf Blue-e-Motion» Weitere Konzernmarken Darstellung zum Teil Vorgängermodelle/konventionelle Fahrzeuge VW Caddy Blue-e-Motion / AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 22

23 Mobilitätsbedürfnisse Urbane Räume und Langstrecken e-up! Panamera Hybrid R8 e-tron Touareg Hybrid Caddy Blue-e-Motion Bik.e Passat BlueMotion E-Scooter Golf Blue-e-Motion Cayenne Hybrid XL1 Kickstep Urban Concept Q5 Hybrid Golf twindrive Nils AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 23

24 Städtische Mikromobilität Weltweit starke Nachfrage nach E-Bikes durch: Rasantes Wachstum von Großstädten in Asien Begrenzte Kapazitäten des öffentlichen Nahverkehrs Teilweise schlechte Anbindung des öffentlichen Nahverkehrs Staatliche Förderung in vielen Ländern Steigende Reichweiten Geringen Verbrauch Gute Parkmöglichkeiten 800 Verkaufszahlen E-Bikes 2009 (in Tausend): Quelle: Electric Bikes, Worldwide Reports (2009) USA / Kanada Indien Japan EU China AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 24

25 Mikromobil Volkswagen Nils Fahrzeug Höchstgeschwindigkeit 130 km/h Beschleunigung km/h < 11 s Drehmoment 130 Nm Verbrauch 6,5 kwh/100 km Sitze 1 Fahrzeuggewicht 460 kg Länge 3,04 m Breite 1,39 m Höhe 1,20 m E-Motor/Batterie E-Motor Batterietechnologie Batteriekapazität Ladezeit Reichweite 15 kw Lithium-Ionen 5,3 kwh Max. 2 h 65 km AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 25

26 MicroCity: intelligenter Parkraum Der Parkraum der Zukunft bietet verdichtete Mobilitätsdienstleistungen AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 26

27 Volkswagen e-up! Serienstart 2013 Motor Leistung Drehmoment km/h Höchstgeschwindigkeit 60 kw 210 Nm < 14 s 135 km/h Batterie Technologie Kapazität Reichweite Gewicht Lithium-Ionen 18,7 kw/h 150 km 230 kg AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 27

28 Zielkonflikt: Reichweite vs. Batteriekosten Das Konzept Plug-In Hybrid bietet die Lösung! AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 28

29 Plug-In Hybrid (PHEV) Emissionsfreie Kurzstreckenmobilität Uneingeschränkte Langstreckenmobilität 50 km 850 km Uneingeschränkter verbrennungsmotorischer Aktionsradius Attraktiver elektrischer Aktionsradius im Alltagsbetrieb Uneingeschränkter Geschwindigkeitsbereich Uneingeschränkte Steigfähigkeit Uneingeschränkte Anhängelast Hohes CO 2 -Minderungspotential Geringere Anschaffungskosten gegenüber Batteriefahrzeug AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 29

30 CO 2 -Vermeidungskosten elektrischer Reichweite kumulierte Anteile an Gesamtfahrleistung [%] CO2 Vermeidungskosten [ /t CO2] Quellen: Parameter Deutschland Ladung nach jeder Fahrt *1 Deutschland Ladung über Nacht * Systemkosten Batterie 700 /kwh Batteriekosten 15,5 kwh/100km Verbrauch km Jahresfahrleistung 121 gco2/km Emission Vkm Betrieb 10 Jahre Lebensdauer Fahrstrecke / elektrische Reichweite [km] kum. Fahrleistung: *1 RWTH Aachen ISAE Prof Sauer, 2010 rel. CO2-Kosten: Volkswagen AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 30

31 Volkswagen Golf Variant twïndrive Plug-In Hybrid E-Motor Leistung Höchstgeschwindigkeit TSI-Motor 85 kw 120 km/h Leistung 85 kw Hubraum 1,4 l km/h < 12 s Höchstgeschwindigkeit (hybr.) 170 km/h Verbrauch (NEFZ, autark) 5,9 l/100 km Batterie Technologie Kapazität Elektr. Reichweite (NEFZ) Lithium-Ionen kwh 57 km AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 31

32 Durch Wandel und Wettbewerb veränderte Bereiche Automobile und Kunden Geschäftsfelder Energie AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 32

33 Mögliche Geschäftsfelder Mobilitätskonzepte z.b. Langstreckenmobilität z.b. Carsharing Finanzierungskonzepte Spezielle Leasingangebote für Elektrofahrzeuge Mobile Online Dienste Mehrwertangebote zum Betrieb des Fahrzeugs Ladestation Sicheres und schnelles Laden zu Hause Stromangebot Aus regenerativen Energiequellen AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 33

34 Vernetzte Welt Das Auto als Teil der vernetzten Welt intelligente Energienutzung Kommunikation Sicherheit Lebensraum Auto Optimaler Verkehrsfluss Car 2 Home Car 2 Car Car 2 Infrastructure Car 2 Enterprise Car 2 X Car 2 Grid AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 34

35 Vernetzte Welt Mobile Online Dienste Fernsteuerung des Batterieladens Aktuelle Ladezustandsinformation Fernsteuerung der Vorklimatisierung der Batterie Reichweitenoptimierung Programmierung und der Komfort- Abfahrtszeit Start erhöhung / Stop Laden durch Fernbedienung der Reichweitenoptimierung Anzeige Fahrzeugstatus und Komfort- und Fahrtdaten Klimatisierung erhöhung durch Fernprogrammierung Internet Anzeige Gesamtkilometerstand von Abfahrtszeiten Verbräuche, Geschwindigkeiten, Standort, Türen- und Klappenstatus Fernsteuerung Batteriefahrzeug Dienstanbieter Mobile Online Dienste sind ein wichtiger Bestandteil bei der Einführung von E-Fahrzeugen AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 35

36 Wachsende Infrastruktur Privates Laden Semi-öffentliches / gewerbliches Laden Zeit Öffentliches Laden AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 36

37 Durch Wandel und Wettbewerb veränderte Bereiche Automobile und Kunden Geschäftsfelder Energie AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 37

38 Ziel: Erneuerbare Energie Well-to-Wheel CO 2 Emissionen Golf TDI BlueMotion (99 g CO 2 /km) Diesel 111 g Well-to-Wheel CO 2 Emissionen Golf Blue-e-Motion* mit Strom aus: 1 g 7 g Erneuerbare Energie (hier Windkraft) Nuklear Erdgas 113 g Heizöl 167 g Steinkohle 196 g Braunkohle 215 g Strommix EU g Strommix EU g Strommix China g * Verbrauch: 18 kwh/100 km (NEDC, Testflotte Golf Blue-e-Motion) Quelle: Volkswagen AG AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 38

39 Regenerative Stromerzeugung und Effizienzsteigerung in den Fabriken Wasserkraft Megawatt-Speicher Windkraft Produktion Biomasse EcoBlue Photovoltaik Wasserkraft Windkraft Produktion EcoBlue Strom Beteiligungen Austausch Betrieb von 100 von Erdgas-BHKW s an % Lampenlaser Offshore-Windparks Wasserkraft gegen im für Werk Volkswagen Faserlaser geplant Salzgitter aus mit dem VW-Erdgasmotoren Sarganserland in Geplante Standby-Leistung (Schweiz) Kooperation Lesitung: für mit die von IAV 160 Testflotte 18 kw 200 Golf auf MW1 Blue-e-Motion; kw: Einsparung Stromlieferung von 95 % seit Juni 2011 Arbeitsleistung Strom Mit Dezentrale einem aus Offshore-Windrad 100 Kraft-Wärme-Kopplung % von Wasserkraft 68 kw auf (3,6 8 für kw: MW) Volkswagen zur Einsparung kann Deckung man (2011 von der Grundlast ) Golf % Blue-e-Motion aus pro CO Potential Laufwasserkraftwerk Jahr 2 -Einsparungen laden: zur Nutzung im Jahr: von an der Biogas 160 Aare Tonnen (Schweiz); Erste Stromlieferung in VW Einsatz Bilanzkreis von km 22 am Fahrleistung BHKW s : COpro 2 -Einsparungen Jahr im Jahr: Tonnen 1,8 MWh Verbrauch pro Pkw AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 39

40 EcoBlue - Das Blockheizkraftwerk von Volkswagen EcoBlue vor Kunde Einbringungsregionen: Wolfsburg, Hamburg, Bremen, Berlin Ausgeliefert: 370 Stck AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 40

41 Intelligentes Energiegesamtsystem Schwarm Kraftwerk Ökostrom BHKW (EcoBlue) 100% Strombedarf Nutzung des überschüssigen Ökostroms durch E-Fahrzeuge 80% 60% 40% 20% 0% Uhrzeit Strombedarf Grundstrom Ökostrom BKKW (EcoBlue) AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 41

42 Es gibt genug Energie Within 6 hours deserts receive more energy from the sun than humankind consumes within a year. Zitat: Dr. Gerhard Knies Quelle: Desertec Foundation AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 42

43 Energie und Mobilität in der Zukunft: Koexistenz von Antriebstechnologien und Energieformen Elektroantrieb Verbrennungsmotor Konventionelle Elektrizität Konventionelle Kraftstoffe CO 2 -neutrale Elektrizität CO 2 -neutrale Kraftstoffe (flüssig, gasförmig) CO 2 - neutrale Mobilität AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 43

44 Volkswagen - Driving Ideas Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 44

45 Disclaimer Diese Präsentation enthält Aussagen zum künftigen Geschäftsverlauf des Volkswagen- Konzerns. Diese Aussagen können im gesprochenen Wort oder auch schriftlich durch Wörter wie erwarten, planen sowie beabsichtigten oder ähnlicher Wörter erkannt werden. Diesen Aussagen liegen Annahmen zur Entwicklung der Wirtschaft einzelner Länder und insbesondere der Automobilindustrie zugrunde, die wir auf Basis der uns vorliegenden Informationen getroffen haben und zurzeit als realistisch ansehen. Die Einschätzungen sind mit Risiken behaftet, und die tatsächliche Entwicklung kann von der erwarteten abweichen. Sollte es daher in unseren wichtigsten Absatzmärkten, wie Westeuropa (darunter insbesondere Deutschland), USA, Brasilien oder China, zu unerwarteten Nachfragerückgängen oder zu einer Stagnation kommen, wird das unsere Geschäftsentwicklung entsprechend beeinflussen. Das Gleiche gilt im Falle wesentlicher Veränderungen der zurzeit bestehenden Wechselkursverhältnisse zum US-Dollar, zum britischen Pfund, zur tschechischen Krone, zum chinesischen Rinminbi und zum japanischen Yen. Sollte einer dieser Unsicherheitsfaktoren oder andere Unwägbarkeiten eintreten oder sich die den Aussagen zugrunde liegenden Annahmen als falsch erweisen, könnten die tatsächlichen Ergebnisse von den in diesen Aussagen genannten oder implizit zum Ausdruck gebrachten Ergebnissen abweichen. Vorrausschauende Nachrichten werden nachträglich nicht aktualisiert. Diese Aussagen sind am Tag der Veröffentlichung gültig und können ersetzt werden AutoUni-VDI WOB Steiger.ppt 45