Biokraftstoffe der 2. Generation und ihre strategische Bedeutung

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1 Biokraftstoffe der 2. Generation und ihre strategische Bedeutung Dr. W. Steiger Gesetzliche Herausforderungen Lokale Emissionsgesetzgebung Fahrverbote Immissionsgesetze Globale Emissionsverpflichtung 2 1

2 Gesellschaftliche Herausforderungen Energie Treibhausgase CO 2 Abgas Emissionen CO,NO X,HC,PM Fahrleistungen Anteil außerorts im Bezug zur Gesamtfahrleistung Fahrleistungen außerorts [%] (Landstraße, Autobahn) LKW Busse PKW Quelle: BASt 4 2

3 Kraftstoffspeicherung, Raumbedarf und Masse Benzin Diesel Raumbedarf * ( l ) Masse* ( kg ) Konventionelle Kraftstoffe X-to-Liquid Biodiesel RME Alternative Kraftstoffe Ethanol E Erdgas CNG (200 bar) Wasserstoff (700 bar) Basis: Speicherung von 55 l Benzinäquivalent * unter Berücksichtigung des Kraftstoffspeichers 5 Vergleich der Reichweiten Beispiel: VW Touran Brennstoffzelle 2,0 l 80 kw EcoFuel * 1,6 l 77 kw Ottomotor * 1,9 l 77 kw Dieselmotor * * Angabe nach Katalog km 6 3

4 Volkswagen Kraftstoffstrategie erneuerbar Wasserstoff regenerativ SunFuel Zellulose-Ethanol von Erdgas SynFuel vom Erdöl Dieselkraftstoff Ottokraftstoff 7 Strategie der Volkswagen Aktiengesellschaft Nachhaltigkeit Werte Innovation 8 4

5 Nachhaltigkeit "Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen." Brundtland-Kommission Eigenschaften einer nachhaltigen Entwicklung ökonomisch ökologisch hohe Realisierungswahrscheinlichkeit 10 5

6 Eigenschaften einer nachhaltigen Entwicklung ökonomisch ökologisch hohe Realisierungswahrscheinlichkeit 11 Kraftstoffarten Übersicht Alternative Kraftstoffe Synthetische Kraftstoffe Öl Öl Gas Gas Ethanol Ethanol Gas Gastoto Liquid Liquid Coal Coaltoto Liquid Liquid Biomass Biomasstoto Liquid Liquid Raps Raps Methyl Methyl Ester Ester Soja- Soja- Methyl- Methyl- Ester Ester Compressed Compressed Natural Natural Gas Gas Liquid Liquid Petroleum Petroleum Gas Gas Zuckerrüben Zuckerrüben Weizen Weizen Fritieröl Fritieröl Biogas Biogas Zuckerrohr Zuckerrohr Pflanzenöl Pflanzenöl Wasserstoff Wasserstoff H 2 2 Cellulose Cellulose 12 6

7 Synthetische Kraftstoffe Diversifizierung der Energiequellen? Biomasse Erdgas Kohle Wasserstoff Synthesegas (CO, H2) Kraftstoff- Synthese BtL SunFuel SynFuel GtL Nutzung bestehende Infrastruktur Diversifizierung bei konstant hoher Qualität H 2 13 Biogene Kraftstoffe Liter pro Jahr und Hektar 1 Hektar Getreide Energiepflanzen Raps Ethanol l Dieseläquivalent (1.660 l Benzinäquivalent) SunFuel l Dieseläquivalent Biodiesel l Dieseläquivalent Rapsöl l Dieseläquivalent Quelle: FNR (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, Germany)

8 Biomassenpotenziale 500 Biomasse Potenziale in den EU 30 Staaten in Einsatzenergie [Mto/a] Kraftstoffanteil [%] 0 Biomasse Potenzial 2020 Biomasseanteil für Kraftstoffherstellung Kraftstoff Potenzial 2020 Substitution von Kraftstoff 2020 Substitution von Diesel CO 2 -Vermeidungskosten CO 2 -Vermeidungskosten [ /t CO 2 ] Haushalte Energie Verkehr 10 Wärmedämmung Gebäude Wirkungsgrad Kraftwerke 15 Kernkraft Biodiesel 1. Gen. 480 Windkraft Photovoltaik Fahrzeugflotte 4,5 l/100 km Ethanol aus Weizen 100 Ethanol aus Cellulose 170 BtL 16 8

9 Kraftstoffe Diversifikation in Europa Wasserstoff regenerativ SunFuel SynFuel CNG Erdölbasiert Eigenschaften einer nachhaltigen Entwicklung ökonomisch ökologisch hohe Realisierungswahrscheinlichkeit 18 9

10 CO 2 -Kreislauf mit SunFuel Verwertung Biomasse SunFuel 19 WTW GHG-Emissionen von Biokraftstoffen Basis: MPI-Motor 2010 WTW GHG-Emissionen [g CO2eq/km] Benzin EtOH Weizen EtOH Zuckerrüben EtOH Zuckerrohr Quelle: WTW-Update 2005 (CONCAWE, EUCAR, JEC) EtOH Holz (Anbau) EtOH Reststroh IOGEN 20 10

11 WTW GHG-Emissionen von Biokraftstoffen Basis: TDI-Motor mit DPF 2010 WTW GHG-Emissionen [g CO2eq/km] Quelle: WTW-Update 2005 (CONCAWE, EUCAR, JEC) Diesel BtL RME REE SME DME (Holz) ohne DPF 21 Synergien beim Combined Combustion System teilweise homogen Hochdruckeinspritzung Aufladung Direkteinspritzung Wirbelkammer teilweise selbstzündend (Hoch-) Druckeinspritzung Aufladung Direkteinspritzung Saugrohreinspritzung 22 11

12 CCS Neuer Verbrennungsprozess TDI CCS FSI Kraftstoffeinspritzung deutlich vor dem oberen Todpunkt Homogene Verbrennung reduziert die Emissionen signifikant bei gleichzeitiger Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs Verwendung von synthetischem Kraftstoff mit erhöhtem Zündverzug 23 CCS Kraftstoffpotentiale Kraftstoffuntersuchung (n = 1500/min, p mi = 6,8 bar) Rußzahl normiert 1,0 0,8 0,6 0,4 Homogenbetrieb Diesel, homogen Diesel, standard CCS, homogen Okt/Hept, homogen n-heptan, homogen 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1,0 NO X -Durchsatz normiert 24 12

13 Neue Volkswagen Motorengeneration - TSI Höchste Dynamik bei reduziertem Kraftstoffverbrauch Downsizing Konzept Doppelaufladung (Twin Charger) Freigabe für E10 25 Eigenschaften einer nachhaltigen Entwicklung ökonomisch ökologisch hohe Realisierungswahrscheinlichkeit 26 13

14 Bioethanol IOGEN Prozess Ethanol Iogen-Prozess Hefe Fermentation Einsatzstoff: Stroh Zucker Zucker C5 C5 und und C6 C6 Verfahren: - enzymatischer Aufschluss - Fermentation Enzyme Destillation Hydrolyse Hydrolyse Dampf, Säure Vorbehandlung Vorbehandlung Produkt: - Komponente für Ottokraftstoff - als 10%ige Beimischung in allen aktuellen VolkswagenFahrzeugen zugelassen Biomasse Biomasse Bioethanol % % Stroh Stroh 27 CarboV 1. Produktionsanlage Fa. CHOREN SunFuel WasserstoffWasserstoffnachbehandlung nachbehandlung Einsatzstoff: alle Arten fester Biomasse (Holz, Stroh, Grünpflanzen) Verfahren: - Vergasung (läuft) - Fischer-Tropsch-Synthese (Planung, SOP 2007) Produkt: H % % CO CO % %H H % % CO CO22 FT-Synthese FT-Synthese Shift Shift Reaktor Reaktor Gas-Reinigung Gas-Reinigung Vergasung Vergasung H2O Distillation Pyrolyse Pyrolyse - hochwertiger Designerkraftstoff - geeignet für heutige und zukünftige Brennverfahren Wachs Diesel Benzin Biomasse Biomasse % % Zellulose Zellulose % % Hemizellulose Hemizellulose % % Lignin Lignin 28 14

15 Volkswagen Kraftstoff- und Antriebsstrategie Wasserstoff regenerativ Brennstoffzelle erneuerbar SunFuel Zellulose-Ethanol von Erdgas vom Erdöl SynFuel Dieselkraftstoff Ottokraftstoff CCS Hybrid TDI/TSI 29 Zusammenfassung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Nachhaltige Antriebe werden dargestellt durch eine Balance aus Ökologie und Ökonomie unter Berücksichtigung soziologischer Aspekte Kraftstoffe spielen eine entscheidende Rolle in der Darstellung nachhaltiger Antriebe 30 15