5. Europäische Druckgerätetage. Brennstoffzellen Stand der Technologie im Automobilbau
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- Greta Waldfogel
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1 5. Europäische Druckgerätetage Mannheim, 22./23. Oktober 2003 Brennstoffzellen Stand der Technologie im Automobilbau Heinz Krosch Ford Forschungszentrum Aachen
2 Reduzierung von Energieverbrauch & Emissionen Reduzierung von Abgasemissionen und Energieverbrauch Fahrzeug Motorkonzept Betrieb Karosserie Leichtbau Kraftstoff Fahrwiderstand Antriebsstrang Info.- systeme Fahrerschulung LPG CNG EOH H2 Optimierung Benzin-/ Dieselmotor Hybridantrieb batteriegestützter Elektroantrieb Brennstoffzellenantrieb
3 Technologiereife Herausforderungen Infrastruktur Kraftstoffproduktion Kraftstofftransport und -speicherung Kosten Kundenakzeptanz Treibhausproblematik Abgasrichtlinien
4 Innovation als Fortschritts- und Wohlstandsfaktor Kosten Innovation als Wirtschafts- und Wettbew.faktor Chancen & Mehrwert Schlüssel zu Technologiereife nachhaltiger Mobilität Speicheroption für Elektrizität Infrastruktur Kraftstoff- Versorgungssicherheit Diversifizierung des Primärenergieeinsatzes Kraftstoffproduktion der Steigerung Energieeffizienz Verringerung Kraftstofftransport der Erdölabhängigkeit und -speicherung Keine Kundenakzeptanz Carnot- Beschränkung Keine Treibhausproblematik Klimagasemissionen Keine Schadstoffemissionen Abgasrichtlinien Reduzierung der Lärmemissionen
5 Ford Portfolio Wasserstofffahrzeuge
6 Ford Portfolio Wasserstofffahrzeuge
7 Ford Portfolio Wasserstofffahrzeuge
8 Ford Portfolio Wasserstofffahrzeuge
9 Ford Portfolio Wasserstofffahrzeuge
10 Ford Portfolio Wasserstofffahrzeuge
11 Ford Portfolio Wasserstofffahrzeuge
12 H2 Verbrennungsmotor Ford Portfolio Wasserstofffahrzeuge P2000 H 2 ICE Model U Brennstoffzelle CGH 2 CGH 2 P2000 HFC Focus FCV FCEV Hybrid MeOH Focus FC5 Mazda Premacy
13 Motivation Wasserstoff-Verbrennungsmotor Deutlich geringere Abgasemissionen gegenüber anderen Kraftstoffen Beherrschbare Technologie bereits heute Bezahlbare technische Lösung kurzfristig verfügbar Fördert den Übergang zu einer Wasserstoffwirtschaft
14 Hochdichte Verbindungstechnik Aktive & passive Motorraum-, Kofferraum- & Fahrgastraumbelüftung H 2 -Sicherheitssystem P2000 H 2 ICE Elektrisches Schiebedach Lüftungspropeller Wasserstoffsensoren Passive Lüftung Aktive Lüftung
15 Ford H 2 ICE F&E Aktivitäten Applikation der H2ICE Technologie auf eine neue Ford Motorengeneration Entwicklung einer Turbo-Aufladung Neue Ford Fahrzeugmodelle mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren Übergang zu einer Wasserstoff- Infrastruktur
16 Brennstoffzellen-Entwicklung bei Ford Auftrag an fünf Partner zur Entwicklung einer Brennstoffzelle mit 10 kw Leistung Spezifikation Antriebssystem & Infrastrukturstudie Neuentwicklung & Test: Brennstoffzelle mit 50 kw Leistung und Leistungsgewicht <2,7 kg/kw Studie zu Wasserstofftanks Vertrag zur Zusammenarbeit zwischen Ford, DaimlerChrysler und Ballard Power Systems Weiterentwicklung der BZ-Technologie im Fzg. Präsentation mehrerer Fzg.-Prototypen
17 Der Ford Focus FCEV Hybrid Erstes Kleinserienfahrzeug Serienstart: 2004 Brennstoffzellen-Hybrid vollwertiger 4-Sitzer Kraftstoff: CGH 2 Verbessertes Package für Crash-Sicherheit Gewicht: 1600 kg H 2 -Druckgastank: bar Brake-by-Wire Technologie Bremsenergierückgewinnung Reichweite: km BZ-Typ: Ballard (PEM)/Mark 902 BZ-Leistung: 1 85 kw Stack-Gewicht: 96 kg Motorleistung: 65 kw Drehmoment: 230 Nm v max (begrenzt): 128 km/h Beschl km/h: 13,5 s
18 Package Focus FCEV Hybrid CGH 2 -Tank 178 l, 350 bar Batterie NiMH, 216 V Ballard Mark 902 BZ-Stack Leistungselektronik Antriebseinheit 65 kw, 230 Nm 315 V, max. 330 A
19 Brennstoffzellen-System Focus FCEV Hybrid BZ-Stack BZ-System
20 Regierungsstellen California Fuel Cell Partnership Automobilhersteller insgesamt: 20 Partner Energieversorger Brennstoffzellenfirmen
21 Clean Energy Partnership Berlin
22 Clean Energy Partnership Berlin Strategische und operative Projektziele Zukunftsweisende Gestaltung nachhaltiger Mobilität in Kooperation mit Bundesregierung und Wirtschaft Nachweis der Alltagstauglichkeit nachhaltiger Energie- und Fahrzeugsysteme
23 Kraftstoff Die Ford Strategie Erdgas, Flüssiggas Wasserstoff Antriebskonzept BZ Hybrid-Konzepte
24 Limitierte Fahrzeugemissionen vs. Well-to-Wheel CO 2 -Emissionen (qualitativ) Euro-2 Diesel ICE Benzin ICE Fahrzeugemissionen Euro-3 Euro-4 ZEV Erdöl-Basis: Diesel Erdöl-Basis: Benzin Erdgas-Basis Erneuerbaren-Basis Wasserstoff ICE Wasserstoff Fuel Cell Ethanol ICE Wasserstoff ICE Wasserstoff Fuel Cell Diesel ICE Fortschrittl. Diesel CNG ICE Benzin ICE Fortschrittl. Benzin Well to Wheel CO 2 (g/km)
25 Die Ford Brennstoffzellen-Strategie ab 2004 erste Kundenbeteiligungen bei Flottentests von serienreifen Fahrzeugen (1. Phase) Einsatz im Rahmen der California Fuel Cell Partnership und der Clean Energy Partnership Berlin ab 2007/2008 weitere Flottenversuche mit einer neuen Fahrzeuggeneration (2. Phase) nach 2010/2012 Beginn von Vermarktung und Verkauf
26 Forschungs- & Entwicklungsbedarf Kraftstoff Wasserstoff Neue/fortschrittliche H 2 -Speicherkonzepte Codes & Standards H 2 -Sicherheit Brennstoffzellen-Technologie Kostensenkung Weitere Erhöhung der volumetrischen und gravimetrischen Leistungsdichte Kaltstart, Betrieb bei extremer Kälte und Hitze Dauerhaltbarkeit (Lastwechsel, thermische Belastungen, Vibrationen,...)
27 Kundenanforderungen Funktionell Komfortabel Praktisch Zuverlässig Sicher Erschwinglich
28 Zusammenfassung Der Verbrennungsmotor wird kurz- bis mittelfristig das dominierende Antriebsaggregat bleiben. Alternative Kraftstoffe wie Flüssiggas oder Erdgas sind gute und bereits heute verfügbare Optionen. Wasserstoff als Kraftstoff stellt eine vielsprechende Option zur deutlichen Reduzierung verkehrsbedingter Schadstoff- und Klimagasemissionen dar. Der Wasserstoff-Verbrennungsmotor wird sich weiter entwickeln und mittelfristig einen Übergang zu Wasserstoff als Kraftstoff ermöglichen. Brennstoffzellenfahrzeuge stellen aus Sicht von Ford langfristig die ideale und ultimative Lösung dar, um ohne Leistungs- und Funktionalitätseinschränkungen in Zukunft herkömmliche Verbrennungsmotoren abzulösen auf dem Wege zu nachhaltiger Mobilität. Neue Technologien müssen grundsätzlich den Kundenanforderungen gerecht werden, um Marktakzeptanz zu erzielen.
29 Vision: from past to future...
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