Ressourceneffizienz: Herausforderungen, Entwicklung und Perspektiven aus Daimler-Sicht

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1 Ressourceneffizienz: Herausforderungen, Entwicklung und Perspektiven aus Daimler-Sicht

2 Agenda Herausforderungen in der Pkw-Entwicklung Welche Ressourcen werden im Automobilbau benötigt Strategien zur Steigerung der Ressourceneffizienz eines Pkw Welchen Beitrag leisten die einzelnen technischen Entwicklungen Ausblick / Handlungsempfehlungen 2

3 Herausforderungen in der Pkw-Entwicklung Sicherheit Qualität SO 2 Innenraum- Luftqualität Design Entwicklungsprozess Strategie phase Technolo giephase Fahrzeug phase Umweltschutz NO x CO 2 Umweltschutz Partikel Konzeptheft Lastenheft Job #1 Stoffverbote Recycling Ressourceneffizienz Vernetzung Wirtschaftlichkeit Austarierung unterschiedlicher Anforderungen ist Daueraufgabe im Entwicklungsprozess Auch innerhalb der Umweltschutzziele sind gegenläufige Effekte möglich 3

4 Welche Ressourcen werden im Automobilbau benötigt? Stofflicher und energetischer Ressourceneinsatz im Pkw Lebenszyklus Stoffliche Ressourcen Energetische Ressourcen Erdöl Erdgas Steinkohle Regenerierbare energetische Ressourcen Braunkohle Uran 13% 6% 6% 2% 3% 521 GJ Energieinhalt von l Benzin 69% Beispiel C-Klasse: C 180 Laufleistung km, Umweltzertifikat

5 Strategien zur Steigerung der Ressourceneffizienz Welche Stellhebel haben wir in der Automobil-Entwicklung Erneuerbare Energien Forschung & Entwicklung Nachwachsende Rohstoffe Aerodynamik Pkw Energieeinsatz Produktion Energetische Ressourcen Material/Bauteilherstellung Pkw- Produktion Stoffliche Ressourcen Sekundärmaterialien Produktionstechnologie Alternative Antriebe Pkw- Nutzung Abfallmanagament Leichtbau Verbrauchsmaßnahmen Pkw- Verwertung Materialrecycling Produktrecycling 5

6 Leichtbau Alu-Hybridbauweise verhindert weiteren Gewichtsanstieg Fahrzeugmasse in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen - Trend gestoppt Vergleich: C kg Rohbau-Gewicht 300 kg 335 kg* 354 kg* 395 kg* 403 kg* 362 kg* Rohbaugewicht *inkl. Türen, Klappen 6

7 Leichtbau Das richtige Material am richtigen Platz Grundkonzept der Stahl-Aluminium-Hybridbauweise Außenhaut Großflächiger Aluminiumeinsatz außerhalb der Sicherheitsstruktur Sicherheitszelle Warmgeformter/Ultrahochfester Stahl zur Minimierung der Crashintrusionen Heck Achs-Aufhängung Aluminium Druckguss für maximale Einleitungssteifigkeit Front Achs-Aufhängung Aluminium Druckguss für maximale Einleitungssteifigkeit Front/Heck Deformationsbereich Duktile Lastpfadstruktur zur maximalen Energieabsorption Beispiel: C-Klasse BR205 Aluminium-Bleche Aluminium-Guss Stahl warmumgeformt/ ultrahochfest Stahl 7

8 - 25 % Energie (691 GJ) - 6 % - 10 % Gewicht (1755 kg) - 48 % * - 62 % * Gewicht (1295 kg) - 45 %* - 72 % * * Strom aus Wasserkraft Gewicht (1410 kg) (38 t CO 2 ) Energie (1.008 GJ) (67 t CO 2 ) Energie (545 GJ) (39 t CO 2 ) Alternative Antriebe Zukünftige Antriebskonzepte - Zielkonflikte High-Tech Verbrennungsmotoren Verbrennungsmotoren mit Hybridisierung Elektrofahrzeuge mit Batterie und Brennstoffzelle Neue C-Klasse GLC 350 e Plug-In Hybrid B-Klasse Electric Drive C 180 (W 204) CO 2 GLK 350 (X 204) +10% CO 2 B 180 (W 245) + 27 % CO 2 Elektrifizierung führt zur weiteren Senkung des Energieverbrauchs und der CO 2 Emissionen, erfordert -derzeit- aber einen höheren Materialeinsatz. 8

9 Produktionstechnologie Produktion: Ressourcen-optimierte Technologiemodule Powertrain Karosseriebau Oberfläche Montage/Logistik NanoSlide Mikrobeschichtung in Aluminium-Motoren Energieoptimierung Roboter Integrierter Lackierprozess IP2 Füllerlose Lackierung Energieoptimierte Fördertechnik Laserreinigen statt Entfetten Analyse Produkteinfluß auf Energiebedarf Energieeffiziente Trockner Taktzeitoptimierung Energie-Manager für Werkzeugmaschinen Laserschweissen (RobScan) statt WPS Energieoptimierte Vorbehandlung Gebäude- Energiemanagement Energetische Ressourcen Stoffliche Ressourcen Prozessoptimierungen in allen Gewerken zur Reduktion des Ressourcenverbrauchs, besonderer Fokus auf der Energiethematik 9

10 NANOSLIDE Mikrobeschichtung im Alu-Motorblock ersetzt Grauguß-Zylinderbuchsen Produktoptimierung (1. Generation) Beschichtung im Alu-Motorblock statt Grauguss-Zylinderbuchsen Aluminium- Motorblock Produktionstechnologie Grauguss- Zylinderbuchsen ~3kg -50% -3% Materialeinsatz (Guss) je Motor: 2-4 kg ca t/a Reibungsverluste Reduzierung der Reibung Kolben/Zylinder um 50% Kraftstoffverbrauch Reduzierung Kraftstoffverbrauch um 3% Nanoslide- Beschichtung 10

11 NANOSLIDE Mikrobeschichtung im Alu-Motorblock ersetzt Grauguß-Zylinderbuchsen Produktoptimierung (1. Generation) Beschichtung im Alu-Motorblock statt Grauguss-Zylinderbuchsen Prozessoptimierung (2. Generation) Mechanisches Aufrauen statt Hochdruck-Wasserstrahl Produktionstechnologie ~3kg Materialeinsatz (Guss) je Motor: 2-4 kg ca t/a -96% Elektrische Energie ca. 700 MWh/a pro Modul (Plan: 4 Module). ca MWh über life-cycle -50% Reibungsverluste Reduzierung der Reibung Kolben/Zylinder um 50% -100% Prozesswasser ca m³/a pro Modul (Plan: 4 Module). ca m³ Wasser über life-cycle -3% Kraftstoffverbrauch Reduzierung Kraftstoffverbrauch im Fahrzeug um 3% -8% Kreislaufführung: Alu-Späne => Gussprozess Reduzierung 8% Roh-Aluminium Entfall von 15 t/a Aluschlamm 11

12 47% IP1 Integrierter Lackierprozess (IP2) Reduzierung der Prozess- und Ofenstufen Prozessoptimierung Anteil der Lackierung am Energieverbrauch in einem Pkw-Werk Einsparung von Füllerauftrag, Füllertrockner und Füllerschleiflinie, weiterer Basislack ist erforderlich Produktionstechnologie Standard-Prozess Ofen Ofen Trockner Ofen ecoat (KTL) Primer Base Entfall Clear (Klarlack) Integrierter Ofen Rastatt Prozess 1 Ofen Trockner Trockner Ofen IP2 Zusätzliche Einsparung des Zwischentrockners zwischen 1. und 2. Basislack Einsparungen durch Umstellung vom Standard-Prozess auf IP2-Prozess führt zu Energie/CO 2 -Emis. ca MWh/a* ca t CO 2 /a* Wasserverbrauch ca m 3 /a* ecoat (KTL) Integrierter Prozess 2 Base I Ofen Base II Entfall Trockner Trockner Clear Kecskemet Ofen ecoat (KTL) Base I/ II Clear (Klarlack) *1.250 Fzg pro Tag 12

13 Sekundärmaterialien Nachwachsende Rohstoffe Steigerung Recyclateinsatz & Nachwachsende Rohstoffe Aktiver Beitrag zur stofflichen Ressourcenschonung Einsatz von Kunststoff-Recyclaten Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen +23% +55% Bauteilgewicht Neue C-Klasse Vorgänger in kg 49,3 40,1 Bauteilgewicht Neue C-Klasse Vorgänger in kg 26,3 17,0 13

14 Produktrecycling Neues Leben für gebrauchte Teile Remanufacturing - Ressourcenschonung und Klimaschutz im Einklang Über Teile im Reman Portfolio - inkl. E-Drive Komponenten mit deutlichen Umweltentlastungen -15t CO 2 Reman-Prozess HV-Batterien für E-Drive Pkw - Werk Mannheim Hochvolt Batterie-Mix -0,5t CO 2 Tauschgetriebe G281 14

15 Materialrecycling Materialrecycling entlang der Wertschöpfungskette Alle Materialien werden nahezu vollständig zurückgewonnen Produktionsphase Nutzungsphase Altfahrzeug-Entsorgung Produktionsabfälle und Schrotte, Daimler-Konzern 93% Verwertungsquote MeRSy: Mercedes-Benz Werkstattentsorgungssystem t/a Material z.b. Stoßfänger, Bremsbeläge, etc. 1,3 Mio l/a Flüssigkeiten Berechnungsmodell gemäß ISO % Verwertungsquote Weltweit erster OEM mit entsprechendem KBA-Zertifikat 15

16 Fazit Aerodynamik Pkw Ressourceneffizienz Erneuerbare ist schon alleine aus ökonomischen Gründen Nachwachsende integraler Energien Entwicklung Rohstoffe Bestandteil der Produkt- und Verfahrensentwicklung. Energetische Ressourcen Forschung & Insbesondere ReMan Maßnahmen werden an Bedeutung gewinnen. Material/Bauteilherstellung Zielkonflikte zwischen Ressourcenschonung und anderen Umweltgütern nehmen zu und müssen austariert werden. Pkw- Produktion E-Mobilität ist prominentes Beispiel : Höherer Bedarf an (knappen) Rohstoffen aber Pkwdeutliche Verbesserungen auf der Emissionsseite CO 2 und Schadstoffe. Alternative Antriebe Energieeinsatz Produktion Nutzung Stoffliche Ressourcen Abfallmanagament Sekundärmaterialien Dieser Zielkonflikt ist im Dialog zwischen Pkw- Politik und den gesellschaftlichen Produktrecycling Leichtbau Gruppen Verbrauchs- Verwertung Materialrecycling und ökonomisch und zu adressieren und bedarf maßnahmen eines technisch darstellbaren ökologisch ausgewogenen Zielsystems. Produktionstechnologie 16