Alternative Antriebe. oder was bewegt uns morgen?? I n s i g h t. Ansichten Einsichten Aussichten. Ges. für Training, Coaching und Consulting.

Transkript

1 Alternative Antriebe oder was bewegt uns morgen?? Seite 1

2 Ihr Referent Helmut C. Pätz 21 Jahre Key Account Manager und Manager im Leasing und Fleetmanagementbusiness zertifizierter Trainer, Coach und Consultant Herausgeber und Autor der Bücher Fuhrparkmanagement - Konzepte für Planung, Finanzierung und Fahrzeugeinsatz sowie Fuhrparkmanagement Aus der Praxis für die Praxis Seit 2000 selbständig mit Insight... Seit 2001 zusätzlich noch Cheftrainer der Elektro-SUV Jaguar I-Pace Range bis 400 km Seite 2

3 Definition: Der Begriff Alternative Antriebstechnik (Synonym Alternative Antriebe ) umfasst Konzepte zum Antrieb von Fahrzeugen, die sich bezüglich ihrer Energieart oder konstruktiven Lösung von den auf dem Markt verbreiteten Antriebstechniken wesentlich unterscheidet. Mit solchen Techniken verbindet sich die Hoffnung, dass sich abzeichnende Probleme herkömmlicher Antriebe wie Umweltbelastung oder Erschöpfung fossiler Treibstoff-Quellen (Erdöl) lösen lassen. Eine Umstellung auf alternative Antriebe ist der Grundstein für eine Energiewende im Verkehr. Streetscooter der Post jetzt für alle Seite 3

4 Wir werden uns Antriebskonzepte ansehen, die im Wesentlichen aus einer Kombination aus konventionellen Antrieben mit Verbrennungsmotor sowie einem mehr oder weniger großen Anteil elektrischer Antriebskomponenten bestehen. In dem vorzustellenden Schema sind auch konventionelle Antriebe ohne elektrischen Anteil mit aufgenommen worden. Beim reinen Elektrofahrzeug sowie bei Brennstoffzellenfahrzeugen (oder Mischformen) ist zum Teil kein konventioneller Anteil mehr vorhanden. Seite 4

5 Hybridantrieb Hybridantriebe werden im Allgemeinen als Übergangstechnik zu wirklich innovativen Antrieben verstanden. Als Hybridfahrzeuge werden im Allgemeinen Fahrzeuge mit Mischformen aus konventionellen und elektrischen Antriebskomponenten verstanden. Im Stadtverkehr, gekennzeichnet durch kleinere Fahrtstrecken, geringere Geschwindigkeiten sowie häufiges Beschleunigen und Abbremsen, hat der Hybridantrieb in der Regel energetische Vorteile im Energieverbrauch. Beim Überlandverkehr, also eher längeren Fahrtstrecken bei höheren Geschwindigkeiten, wirkt sich ein Hybridantrieb eher als Nachteil für den Energieverbrauch aus, weil in diesem Modus zumeist nur der Verbrennungsmotor läuft und der Hybridantrieb den Nachteil der höheren Gesamtmasse des Fahrzeuges mit sich bringt. Beispiele für aktuell produzierte Hybridantriebe sind Toyotas Hybrid Synergy Drive und der Voltec- Antrieb von General Motors. Seite 5

6 Elektroantrieb Elektrofahrzeuge beziehen die Energie zumeist aus mitgeführten Energiespeichern, die zuvor ausreichend betankt bzw. aufgeladen werden. Brennstoffzellen erzeugen elektrischen Strom direkt aus einem Kraftstoff. Solarfahrzeuge führen zumeist kleinere Energiespeicher mit und können zusätzlich durch mitgeführte Solarzellen Strom durch Sonnenenergie aufnehmen. Jedoch können nur sehr verbrauchsarme Fahrzeuge und Boote mit direkter Sonneneinstrahlung fahren, da für die meisten Fahrzeugen die benötigte Energie wesentlich höher ist, als der Ertrag aus mitgeführten Solarzellen. Zu den Elektroantrieben gehören auch solche, deren Energie nicht in Form von Elektrizität gespeichert ist (etwa in einer Lithium-Ionen-Batterie), sondern in Form eines noch umzuwandelnden Kraftstoffs, beispielsweise Wasserstoff. Die Umwandlung würde in diesem Fall in einer Brennstoffzelle geschehen, die so gewonnene elektrische Energie würde dem Antrieb zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall spricht man dann auch von einem Brennstoffzellenfahrzeug. Seite 6

7 Alternative Kraftstoffe mit herkömmlicher Verbrennungsmaschine Alternative Kraftstoffe können helfen, die Abhängigkeit von fossilen Kraftstoffen und die Netto- Emissionen von CO2 zu verringern. Die Effizienz ist besonders bei neuen Kraftstoffen noch verbesserbar, wodurch sich die Umweltbilanzen noch positiv verschieben könnten. Auch für den herkömmlichen Straßenverkehr mit konventionellen Verbrennungsmotoren werden bereits in großem Stile alternative Kraftstoffe eingesetzt: Als Beimischung zum handelsüblichen Benzin oder Diesel. EU-weit werden zum herkömmlichen Benzin bis zu 10 % Ethanol beigemischt, zum herkömmlichen Diesel bis zu 7 % aus Biomasse gewonnenem Pflanzenöl. Erheblich mehr wäre möglich, wenn die Automobilhersteller bereit wären in das Problem der besseren Verschleißfähigkeit von Dichtungen zu investieren. Seite 7

8 Auch alternative Kraftstoffe erfordern eine Anpassung der Kraftfahrzeugtechnik. Dies mag die Kraftstoffversorgung, die Speicherung im Auto, die Verbrennungskraftmaschine oder die Sicherheitseinrichtungen betreffen. Wasserstoff Wasserstoff eröffnet für den Ottomotor neue Potentiale durch seine sehr hohe Zündwilligkeit und Oktanzahl. Die Speicherung in Druckbehältern gilt heute technisch als gelöst. Toyota schon in der Serienproduktion Seite 8

9 Wasserstoff Wasserstoff in Verbindung mit der Brennstoffzelle gilt als der Zukunftsträger sofern es gelingt eine ausreichende Anzahl von Ladestationen zu installieren. In den USA und Japan werden Brennstoffzellen-PKW mit Laufleistungen von bis zu 650 km je Ladung zu Leasingraten ab 369,00 $ / Mon. (ca. 310,00 ) verleast. Mit der Brennstoffzelle wird in Deutschland im öffentlichen Straßenverkehr schon seid 2004 erfolgreich experimentiert. Eine Brennstoffzelle ist kein Energiespeicher, sondern ein Wandler. Die Energie wird in chemisch gebundener Form mit den Brennstoffen zugeführt. Die Brennstoffzelle wird langfristig sicherlich das Batterie betriebene Auto ersetzen, im wesentlichen hängt es davon ab, wie schnell kann eine relevante Ladestruktur für Wasserstoff aufgebaut werden. Wenn auch mit der Brennstoffzelle oft eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle gemeint ist, können je nach Brennstoffzellentyp außer Wasserstoff auch viele andere Brennstoffe genutzt werden, insbesondere Methanol, Butan oder Erdgas. Seite 9

10 Auch alternative Kraftstoffe erfordern eine Anpassung der Kraftfahrzeugtechnik. Dies mag die Kraftstoffversorgung, die Speicherung im Auto, die Verbrennungskraftmaschine oder die Sicherheitseinrichtungen betreffen. Biodiesel Biodiesel ist bereits in Mengen am Markt, wird jedoch hauptsächlich als Beimischung verwendet. Größere Mengen können problemlos produziert werden. Dieselmotoren könnten prinzipiell mit reinem Biodiesel arbeiten, die meisten Fahrzeuge sind aber nur für max. 10 bis 20 % freigegeben, da technische Probleme bei Dichtungen auftreten können. Die Verdünnung des Motoröls ist ein weiteres Problem, dieses ließe sich jedoch überwachen. Adblue und Partikelfilter sind ebenso wie beim klassischen Dieselbetrieb einsetzbar. Momentan scheitert es an der Bereitschaft der Hersteller in innovative Dichtungen zu investieren. Seite 10

11 Auch alternative Kraftstoffe erfordern eine Anpassung der Kraftfahrzeugtechnik. Dies mag die Kraftstoffversorgung, die Speicherung im Auto, die Verbrennungskraftmaschine oder die Sicherheitseinrichtungen betreffen. Ethanol-Kraftstoff Ethanol wird heute überwiegend in Additiven eingesetzt (ETBE). Besonders Multi-Point Einspritzsysteme vertragen bereits jetzt bis zu 20 % Ethanol im Kraftstoff (E20), darüber hinaus sind so genannte Flexible Fuel Fahrzeuge nötig, die für die Verwendung von E85 Kraftstoff (85 % Ethanol, 15 % Super Plus) ausgelegt sind, aber auch mit reinem Benzin betrieben werden können. Es gibt Motoren, deren Leistung bei Verwendung von E85 anstelle Benzins um 20 % steigt. Steuergeräte zur Nachrüstung von Ottomotoren auf E85 befinden sich in der Entwicklung. Leider finden wir derartig innovative Motoren fast ausschließlich auf dem amerikanischen Markt. Seite 11

12 Auch alternative Kraftstoffe erfordern eine Anpassung der Kraftfahrzeugtechnik. Dies mag die Kraftstoffversorgung, die Speicherung im Auto, die Verbrennungskraftmaschine oder die Sicherheitseinrichtungen betreffen. BtL-Kraftstoff Synthetische Kraftstoffe versprechen weniger technische Probleme als Biodiesel im Motor und erlauben Zwitter aus Diesel und Otto-Prinzip. BtL-Kraftstoff wird im Gegensatz zu Biodiesel aus der ganzen Pflanze gewonnen und nicht nur aus den ölhaltigen Pflanzenteilen. Es hat daher eine breitere Rohstoffgrundlage als Biodiesel und ist daher nachhaltiger. Die Herstellung solcher Kraftstoffe erfolgt bisher noch in Pilotanlagen, sie sind daher noch nicht kostengünstig und nicht in großen Mengen verfügbar. Seite 12

13 Auch alternative Kraftstoffe erfordern eine Anpassung der Kraftfahrzeugtechnik. Dies mag die Kraftstoffversorgung, die Speicherung im Auto, die Verbrennungskraftmaschine oder die Sicherheitseinrichtungen betreffen. Erdgasfahrzeuge Erdgas verursacht bei der Umsetzung einen geringeren Aufwand als Wasserstoff und ist wegen der geringen Kosten derzeit sehr beliebt, nicht zuletzt bei amerikanische Truckern und Städten wegen der vergleichsweise geringen Emissionen. Die Anpassung der Motoren birgt noch Potentiale: direkt einblasende hoch aufgeladene Ottomotoren kommen hinsichtlich Effizienz in die Nähe von Dieselmotoren. Speziell bivalente Motoren (Gas oder Benzin) sind weniger effizient und daher nicht sinnvoll. Erdgas wird durch Bohrungen gewonnen und ist damit genau wie Benzin und Diesel ein endlicher und fossiler Rohstoff. Da es theoretisch bis zu 25 % weniger CO2 und deutlich weniger Schadstoffe bei der Verbrennung freisetzt, gilt es als Übergangslösung hin zu nachhaltigeren Alternativen (z. B. Wasserstoff, Biogas). Seite 13

14 Auch alternative Kraftstoffe erfordern eine Anpassung der Kraftfahrzeugtechnik. Dies mag die Kraftstoffversorgung, die Speicherung im Auto, die Verbrennungskraftmaschine oder die Sicherheitseinrichtungen betreffen. Flüssiggas als Kraftstoff Als Flüssiggas werden Gase bezeichnet, die bei geringem Druck flüssig sind. Es handelt sich dabei um längerkettige Kohlenwasserstoffe wie Propan, Propen, Butan, Buten oder auch Ether-Verbindungen wie Dimethylether (DME). Flüssiggas kann in Fahrzeugen mit Ottomotor benutzt werden, der Aufwand für die Nachrüstung ist dabei gering. Im Unterschied zu Methan oder daraus abgeleiteten Kraftstoffen wie DME beträgt die CO2-Einsparung bei Autogas %, die Schadstoffemissionen sinken im Vergleich zum Benzinbetrieb drastisch. Flüssiggas hat eine endliche Energiequellen, dennoch muss zu ihrer Gewinnung kein zusätzliches Erdöl gefördert werden. Man kann gewissermaßen von Abfallprodukten der Benzin- und Dieselgewinnung sprechen, so lange es noch Erdöl gibt. Seite 14

15 Anforderungen für den Einsatz alternativer Antriebe Um kostspielige Fehlinvestitionen zu vermeiden, müssen ganz besonders bei gewerblich genutzten Flotten die Technologien auf den Anwendungsfall abgestimmt werden, da sie selten alle Vorteile des Diesel-Verbrennungsmotors zugleich in sich vereinigen. Die wesentlichsten Kriterien sind: praktikable Reichweite maximale Leistung (Beschleunigung, Zuladung, Steigungen) Stabilität bzw. Konstanz der gespeicherten bzw. vorgehaltenen Energie akzeptable Tankprozedur in Bezug auf Sicherheit, Zeit und Wirkungsgrad der Gesamtenergiekette von der Quelle bis zu den Rädern Sicherheit für Insassen und Umgebung Seite 15

16 Fazit: Es stehen eine Vielzahl von alternativen Antrieben zur Auswahl. Von denen sicherlich auch schon etliche bis zur Serienreife gediehen sind. Jedoch, und das ist das A und O, ohne perfekte Tank-Infrastruktur, wird nur der gewinnen, der über die optimale Tankstruktur verfügt!!!! Strom und Wasserstoff können gewinnen, wenn es die Politik es wirklich will Und den Willen erkennen wir daran, wie wird Infrastruktur geschaffen. Das Wollen und der Ausbau von Elektrotankstellen von Aldi Süd, Lidl, Rewe, Kaufland, Edeka allein reicht nicht für eine optimale Versorgung aus, zeigt aber das Unternehmen ökologische Nischen zur Kundenbindung für sich entdecken. Seite 16

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Referent: Helmut C. Pätz Cheftrainer bfp AKADEMIE Seite 17

18 Impressum Alle Rechte vorbehalten. Insbesondere dürfen Nachdruck, Aufnahme in Online-Dienste und Internet und Vervielfältigung auf Datenträger wie CD-ROM, DVD-ROM etc., auch auszugsweise nur nach vorheriger schriftlicher Zustimmung des Autoren Helmut Pätz, Am Schorschberg 4, Höchst i. Odw. erfolgen. Texte und Bilder sind urheberrechtlich geschützt und dürfen weder reproduziert noch wiederverwendet oder für gewerbliche Zwecke verwendet werden. Für den Fall, dass in dieser Dokumentation unzutreffende Informationen veröffentlicht werden oder Fehler enthalten sein sollten, kommt eine Haftung nur bei grober Fahrlässigkeit des Autoren in Betracht. Seite 18