Zukunftschancen in der Elektromobilität D. Kreyenberg

Transkript

1 D. Kreyenberg Strategische Energieprojekte und Marktentwicklung BZ / EV

2 Globale Trends Begrenzte Ressourcen Steigende Mobilität Regularien, CO2, Verbrauch, Sicherheit Megacities Top 5 Ranking $/Barrel /2009: ~$50? London 6,5 New York 5,5 Tokio 5,2 Paris 4,0 Berlin 2,4 Tokio 35,0 Mexico City 18,7 New York 18,3 Sao Paulo 17,9 Bombay 17,4 Tokio 36,2 Bombay 22,6 Delhi 20,9 Mexico City 20,6 Sao Paulo 20,0 City-Maut London Daily Fee: Quelle: Bronger (1996) 2

3 Faktoren für die Entstehung von CO2 in einem PKW 10% Gewicht 8% Andere: 46% Motor 29% physische Effizienz (nicht optimierbar) 17% Reibung / Verbrennungsprozess etc. (optimierbar) Klimatisierung, Elektronik, Lenkung 11% Luftwiderstand 13% Getriebe 12% Rollwiderstand Daten für Mittelklasse-Segment (3-Liter Benzin-Motor RWD NEFZ) 3

4 Zukünftige Mobilität durch Elektrifizierung des Antriebstrangs Verbrennungsmotor (Benzin/Diesel) Hybride Elektrisches Fahren emissionsfrei Grad der Elektrifizierung Stop/ Start (RSG) Mild Hybrid Full Hybrid Plug-In Hybrid (parallel) Plug-In Hybrid (serial/ Range Ext.) Brennstoffzelle Batterie 0% 100% S-Klasse Hybrid 4

5 Roadmap für nachhaltige Mobilität Zukunftschancen in der Elektromobilität Optimierung der Fahrzeuge durch Hightech Verbrennungsmotoren Weiteren Effizienzsteigerung durch Hybridisierung Emissionsfreies Fahren mit BZund Batteriefahrzeugen BlueEFFICIENCY CGI BlueTEC DIESOTTO HYBRID Range Extender Plug-In Brennstoffzelle Batteriesysteme Energiequellen für die Mobilität der Zukunft H 2 Saubere Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren Emissionsfreies Fahren 5

6 Kontinuierliche Verbesserung der Verbrennungsmotoren: Potentiale der Diesel- und Benzin-Motoren Dieselmotor Eigenschaften Benzinmotor Eigenschaften + Verbrauch + Emissionen - Emissionen - Verbrauch Schlüsseltechnologien: - Einspritzungssystem - Verbrennungsprozess - Homogenisierung - Turbolader - Abgasnachbehandlung Schlüsseltechnologien: - Direkteinspritzung - Aufladung - Reibungsreduzierung - Motorkühlungs-Management Ziel - Benziner so effizient wie Diesel-Motoren - Diesel so sauber wie Benzin-Motoren 6

7 Modulare Hybrid Technologien Powertrain- Integration Energiespeicherung Hochleistungselektronik Hybrid Getriebe Vereinigung von Fachwissen und Ressourcen Steigerung der Effizienz durch Hybridisierung S 400 HYBRID mit Lithium-Ion Batterie ML 450 HYBRID Two Mode Citaro G BlueTec Hybrid Stadtbus Hybrid LKW 7

8 Herausforderungen der Batterie-Technologie Technologie Kosten Infrastruktur Leistungsdichte Energiedichte Lebensdauer Schnellladefähigkeit Leistung bei Niedrigtemperaturen Materialien Electric Drive Leistungselektronik Infrastruktur Kühlung Zuverlässige Technologie Herstellung zu konkurrenzfähigen Preisen Verfügbarkeit Errichtung einer flächendeckenden Infrastruktur 8

9 Daimlers Batteriefahrzeug-Historie Zukunftschancen in der Elektromobilität BR 308E ? BR 451 ev 1972 LE BR 307E MB 410E W123 + MB W168 A-Klasse 1993 Vision A W ff Transporter 308E + V108E 1993 W202 9

10 Die Entwicklung des smart ev zum Serienfahrzeug smart ev Phase 1 smart ev Phase 2 smart ev Phase 3 Phase 1 Stückzahl: 100 Zeitraum: Verwendung: Einsatz als Pool-Fahrzeuge für ausgewählte Unternehmen Einsatzgebiet: Großraum London Phase 2 Metropolenkonzept Stückzahl: ca Zeitraum: Verwendung: Fahrzeuge für ausgewählte Kunden Einsatzgebiet: Ballungszentren in Europa und den USA Phase 3 Serienproduktion Stückzahl: xx.000 jährlich; xx.000 Insgesamt Zeitraum: Verwendung: Serienfahrzeuge für Firmen- und Privatkunden Einsatzgebiet: Europa und Nordamerika 10

11 Flotteneinsatz des smart ev in London Zukunftschancen in der Elektromobilität Die Daimler AG startete 2007 ein Projekt mit 100 batterieelektrischen smart electric drive in London. Die Autos sind bei einer Vielzahl von Kunden im Einsatz. Key Facts Die Fahrzeug-Flotte basiert auf dem ersten smart fortwo-modell Fahrzeuge werden in Kooperation mit Mercedes-Benz UK an Kunden verleast (4 Jahre Laufzeit) Die smart ed Fahrzeuge sind von der London City Maut befreit! Sehr positives Feedback der Kunden the car is fabulous couldn t be better! (smart electric drive Kunde in London) Fahrzeugdaten smart ed I Dauerleistung: Max. Geschwindigkeit: Beschleunigung: Reichweite: 30 kw / 41 PS 100 km/h 11,5 s (0-100 km/h) ca. 100 km Quelle: Daimler 11

12 Die nächste Generation des smart for two electric drive Technische Daten Fahrzeugtyp Antrieb Verbrauch Reichweite Höchstgeschw. Beschleunigung Batterie smart fortwo (BR451) Permanenterregter Synchron- Elektromotor Leistung (Continuous / Peak): 35 kw / 50 kw Max. Drehmoment: 130 Nm ~ 13 kwh / 100km 150 km (100 miles) 125 km/h (78 mph) 11,5 s (0-100 km/h) Flüssiggekühlte Li-Ionen-Batterie, Leistung (Continuous / Peak): 35 kw / 55 kw; Kapazität: 17.6 kwh 12

13 Aufbau einer Ladeinfrastruktur für Batteriefahrzeuge Investitionen [Mrd. ] Annahmen: Ladestationen 1, Ladestationen davon und öffentlich privat Anzahl Fahrzeuge An öffentlichen Ladestationen Aufladung von zwei Batteriefahrzeugen gleichzeitig möglich. Kurzfristig werden Fahrzeuge hauptsächlich zuhause und/oder am Arbeitsplatz geladen. Für Kunden ohne eigenen Stellplatz (ca. 40 %) müssen mittelfristig Ladestationen im öffentlichen Parkraum geschaffen werden. Private Stellplätze und Parkplätze am Arbeitsplatz können kostengünstig mit Lademöglichkeiten ausgestattet werden Ladeinfrastruktur an der Strasse nur durch staatliche Lenkungsmaßnahmen darstellbar Spezifische Ladeinfrastrukturkosten pro Fahrzeug steigen mit zunehmendem Grad der Abdeckung (privat & öffentlich) Die Kosten für eine Ladeinfrastruktur steigen proportional zum Fahrzeugabsatz 13

14 Herausforderungen der Brennstoffzellen-Technologie Technologie Kosten Infrastruktur Leistungsdichte Kühlsystem H2-Speicherung Lebensdauer Kaltstartfähigkeit Brennstoffzellen-System & -Stack Elektromotor H2-Tanksystem Infrastruktur Wasserstoff-Kosten Zuverlässige Technologie Herstellung zu konkurrenzfähigen Preisen Verfügbarkeit Errichtung einer flächendeckenden Infrastruktur 14

15 Signifikante Kostenreduzierung der Brennstoffzellen- Technologie Kosten pro Antriebsstrang Etablierung einer wettbewerbsfähigen Zulieferlandschaft Technologiefortschritt Zunahme Produktionsvolumen Heute Ziel Markteinführung Zukünftiger ICE Antriebsstrang Eine Reduzierung der Gesamtkosten um zwei Größenordnungen ist notwendig, um konkurrenzfähig zu werden. 15

16 Marktvorbereitung - Weltweite Flottenerprobung Daimler ist Pionier bei der Entwicklung der Brennstoffzelle und besitzt langjährige Erfahrung (seit 1994) Weltweiter Flottenbetrieb unterschiedlicher Fahrzeuge in Demoprojekten Motivation zu H 2 -Infrastruktur California Fuel Cell Partnership MBUSA European Bus Project HyFLEET:CUTE MB NL Berlin National Innovation Program H2 and Fuel Cell Germany Bus Project Beijing China European Zero Regio Project Clean Energy Partnership Germany JHFC Program Japan MBJ DoE Program USA 60 F-Cell Fahrzeuge im Kundenbetrieb 36 Busse (Citaro) in Europa, Australien, China 3 Sprinter mit UPS Europa, USA DSEA Sinergy EDB Project Singapore Bus Project STEP Perth, Australia km h km h km h 16

17 Daimlers Brennstoffzellen-Aktivitäten Bus PKW Haupteinsatzfeld Sprinter Generation 1 Technologiedemonstration 2004 Generation 1 Technologiedemonstration F-CELL Generation 1 Technologiedemonstration Generation 2 Kundenakzeptanz 2009 Generation 2 Kundenakzeptanz B-Klasse F-CELL Generation 2 Kundenakzeptanz Zukünftige Generationen 2012 Generation 3 Kostenreduzierung I Zukünftige Generationen 2015 Generation 4 Markteinführung Kostenreduzierung II 2020 Generation 5 Massenproduktion Daimler ist engagiert Brennstofffahrzeuge zu kommerzialisieren 17

18 Daimler B-Klasse F-CELL Die nächste Generation der Brennstoffzellenfahrzeuge A-Klasse F-CELL B-Klasse F-CELL Größe (BZ-System) - 40% Leistung +30% Verbrauch -16% Reichweite +150% B-Klasse F-CELL Höhere Lebensdauer BZ-Stack >2000h Verbesserte Leistung (65kW 100kW) Höhere Zuverlässigkeit Höhere Reichweite (160km 400km) [l] [kw] [l/100km] [km] Verbesserte Kaltstartfähigkeit Lithium-Ionen Batterie 18

19 Die nächste Generation von BZ-Fahrzeugen Driving the Future wird Realität in 2009/2010 Technische Daten Fahrzeug BZ-System Motor Kraftstoff Reichweite Höchstgeschwindigkeit Batterie Mercedes-Benz B-Klasse PEM, 80 kw (108 PS) Output (Continuous/ Peak) 70kW / 100kW (136 PS) Max. Drehmoment: 320 Nm Komprimierter Wasserstoff (700 bar) 400 km 170 km/h Li-Ion, Output (Continuous/ Peak): 24 kw / 30 kw (40 PS); Kapazität 6.8 Ah, 1.4 kwh Kurze Betankungszeit und hohe Reichweite Brennstoffzellenantrieb auch für größere PKW und Nutzfahrzeuge anwendbar Stärken Keine Treibhausgas-Emissionen Effiziente Nutzung von Energie Unabhängigkeit vom Rohöl Dynamik und Komfort mit dem Elektroantrieb Geringe Geräuschentwicklung Herausforderungen Hohe Komponentenkosten Umweltfreundlich hergestellter Wasserstoff H2-Infrastruktur noch nicht vorhanden Der Schwerpunkt des F-CELL B-Klasse Flotteneinsatzes: Erhöhung der Kundenakzeptanz 19

20 H 2 Erzeugungsmöglichkeiten mit Potential zu signifikanten Kapazitäten Erdgas Reformierung Kurzfristig verfügbare Produktionskapazitäten in der Petrochemie vorhanden Moderate CO 2 -Reduzierung Biomasse Vergasung Erneuerb. Strom Elektrolyse Kernenergie Elektrolyse CO 2 -Neutralität Nachhaltigkeit, Reduzierung von Abhängigkeiten Konkurrenz zw. verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten (Biokraftstoffe, stationäre Verwendung) Zahlreiche Offshore-Windparks in Planung Wasserstoff ist ein Speicher für überschüssigen Strom Gute Energie- und CO2-Bilanz Gute CO 2 -Bilanz Verstärkter Trend zur Erweiterung der Kernenergie-Kapazitäten (in vielen Ländern) Sehr ungünstige Energiekette und begrenzte Ressourcen Kohle Vergasung Größte fossile Energieressource Nur nutzbar, wenn CO 2 -Sequestierung technisch und wirtschaftlich machbar Wasserstoff als Nebenprodukt In bestimmten chemischen Prozessen (solche wie Chlor Alkali Elektrolyse) wird Wasserstoff als Nebenprodukt gewonnen Kurzfristige Produktionskapazität in der chemischen Industrie Geringer Energieeinsatz und Kosten, moderate CO 2 -Reduzierung, begrenzte Kapazitäten In der Markteinführungsphase von BZ-Fahrzeugen kann der H 2 -Bedarf im Wesentlichen durch Wasserstoff aus der Erdgas-Reformierung und als Nebenprodukt aus der chemischen Industrie gedeckt werden. Schrittweiser Wechsel zu regenerativem Wasserstoff 20

21 Initiative H2 Mobility im Leitmarkt Deutschland Alle relevanten OEMs dabei: weltweit einige BZ-Fahrzeuge ab 2015 Die Infrastrukturpartner stellen schrittweise flächendeckenden Aufbau der Infrastruktur sicher 21

22 Energie Bilanz Well-to-Wheel Klassifizierung Treibhausgasemissionen [g CO 2 eq/km] Brennstoffzelle: hohe Reichweite (>400km), kurze Betankungszeit (3 min), Anwendbar für verschiedene Fahrzeugtypen Batterie: idealer Einsatz in Kleinwagen für den Stadtverkehr ( km), Aufladung über Nacht 200 Verbrennungsmotoren Batteriefahrzeuge haben eine geringe Reichweite und lange Ladezeit Batteriefahrzeug (Betrieb mit Strom aus 100% erneuerbaren Energiequellen) Plug-In Hybrid mit BZ (Betrieb mit Strom aus 100% erneuerbaren Energiequellen) BZ-Fahrzeug (Betrieb zu 100% mit H2 aus fossilen Quellen) Batteriefahrzeug (Betrieb mit Strom aus 100% EU-Mix) Technologiewechsel Hybrid (Diesel) Hybrid (Benzin) 190 Diesel Benzin BZ-Fahrzeug (Betrieb zu 100% aus erneuerbar gewonnenem H2) Quelle: EUCAR/CONCAWE "Well-to-Wheel Report 2004"; Optiresource, 2006 Referenzklasse: VW Golf Transformationskosten der Technologien Quellen: EUCAR/CONCAWE "Well-to-Wheels Report 2004"; Optiresource, 2006 Referenzklasse: VW Golf Energieverbrauch Well-to-Wheel [MJ/100km] *GHG: Green House Gas Zur Erreichung umweltpolitischer Ziele im Verkehrsbereich muss ein generelles Umdenken erfolgen 22

23 Optimales Mobilitätsszenario Bedarf eines innovativen Antriebsportfolios Zukunftschancen in der Elektromobilität Mobilitätsszenarien Anforderungen an die Mobilität von morgen Langstrecke Überlandverkehr Stadtverkehr Verbrennungsmotor Hybridisierung Plug-In/Range Extender Elektroantrieb Brennstoffzellenantrieb 23

24 Unser Weg in eine umweltfreundliche Elektromobilität Concept BlueZERO Modulares Konzept für E-Mobilität 24

25 Vorraussetzungen für Nachhaltige Mobilität Zukunftschancen in der Elektromobilität Primärenergie aus erneuerbaren Energiequellen Flächendeckende Wasserstoff- und Ladeinfrastruktur Weltweite Angleichung von Regularien & Gesetzgebung für Fahrzeuge Finanzielle Anreize für Kunden und Hersteller 25

26 Danke für f r Ihre Aufmerksamkeit! 26