Herausforderungen Elektromobilität

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1 Herausforderungen Elektromobilität Dr. Tobias Lösche-ter Horst Leiter Konzernforschung Antriebe, Volkswagen Aktiengesellschaft

2 Zur Begrenzung der Erderwärmung sind drastische Schritte nötig Reduktion CO 2 -Emissionen bis 2050 um ca. 90 % Emissionen und ihre Verursacher Treibhausgasemission in Deutschland pro Pkw 1) [CO 2 /km] [Benzin/100 km] 221 g (2005) ~ 9,5 l Ist 2005 Ziel 2050 Begrenzung der Erderwärmung auf 2 C bis ) -91 % 20 g (2050) ~ 0,9 l Ø 20 g CO 2 /km ~ 0,9 l Benzin/100 km (Deutschland) Deutschland [Jahr] 1) Quelle: IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007, teilw. McKinsey & Company 2) Politische Absichtserklärung, z. B. der EU- und G8+5-Staaten, Teil des Copenhagen Accord

3 20 g CO 2 / km sind keine Utopie XL1 PHEV: 0.9 l / 100 km Motor: ccm TDI - 35 kw Nm Elektromotor: - 20 kw Nm Getriebe: - 7-Gang-DSG 3

4 Herausforderungen in der Elektromobilität Mobilitätskonzepte Energiespeicher Mobile Online-Dienste Strom Integration Neue Komponenten 4

5 Anforderungen an elektrische Speicher Energie Elektrische Reichweite, Verfügbarkeit Komfortverbraucher Ladezeiten, -infrastruktur Kosten Wirtschaftlichkeit, Marktakzeptanz, Recycling Leistung Fahrleistung, Performance, Dynamik Lebensdauer Zyklen, Standzeit Sicherheit Fehler, Unfall, Missbrauch, Wartung, Komfort, Zuverlässigkeit 5

6 Wh/l Energiedichten im Vergleich Benzin/Diesel H 2 (700bar) Li/O 2 Erdgas (200bar) H 2 (350bar) Li-Ionen Li/S Pb Ni-MH Wh/kg 6

7 Reichweite noch nicht für Massenmobilität geeignet Aufladen Batteriefahrzeug 150 km Gesamtreichweite Tankstopp Konventionelles Fahrzeug km Gesamtreichweite (Golf TDI BlueMotion) 7

8 Herausforderungen in der Elektromobilität Mobilitätskonzepte Energiespeicher Mobile Online-Dienste Strom Integration Neue Komponenten 8

9 Woher kommt die Energie? Strommix Kohle Öl Well-to-Wheel CO 2 -Emissionen Golf TDI BlueMotion (99 g CO 2 /km) Diesel Braunkohle 111 g Well-to-Wheel CO 2 -Emissionen eines Golf Blue-e-Motion* bei Stromerzeugung aus: 215 g Strommix EU % 5% 11% 27% 28% 3% Gas Wasser Sonne Nuklear Wind Sonstige Steinkohle Heizöl Erdgas Nuklear 113 g 7 g 167 g 196 g 23% 2% 1% Strommix China % 0% 1% Grüner Strom hier: Windenergie 1 g 1% Strommix EU 2020 * 61 g Strommix EU g 78% Strommix China 2020 * Strommix China 2008 Strommix Deutschland g 112 g 184 g * Verbrauch: 18 kwh/100 km (NEFZ, E-Golf Flotte) Allgemein: CO 2 -Werte sind CO 2 -Äquivalente * Strommix 2020 auf Datenbasis WEO

10 Optionen zur Speicherung und Nutzung von Grünem Strom Strom H 2 H 2 Kraftwerk H 2 Speicher H 2 Tankstelle CO 2 Fischer-Tropsch- Synthese Strom Strom Strom H 2 H 2 C x H y Strom Tankstelle Stromnetz Grüner Strom Elektrolyse Direkteinspeisung CO 2 Diesel Tankstelle Methanisierung Strom CH 4 CH 4 Kraftwerk Methanspeicher bzw. Erdgasnetz Erdgas Tankstelle 10

11 Bedeutung Biokraftstoffe relativ zu Strom CO 2 -Ausblick im Vergleich Reduktion % Biokraftstoffe E-Mobilität CO 2 -Reduktion Biokraftstoffe CO 2 -Reduktion durch E-Fahrzeuge Einflussfaktoren: Tank-Teller -Diskussion Alternative Nutzer Flugverkehr Intensivierung der Landwirtschaft Gesamtfahrleistung Verlagerung zur E-Mobilität Beispiel Deutschland, Abschätzung auf Basis von: volumetrischer Kraftstoffanteil, Laufleistung, mittleres CO 2 -Einsparpotenzial, Änderung im Strommix 11

12 Herausforderungen in der Elektromobilität Mobilitätskonzepte Energiespeicher Mobile Online-Dienste Strom Integration Neue Komponenten 12

13 Das Elektrofahrzeug ist mehr als nur Batterie und Elektromotor Heizung Klima E-Bremskraftverstärker Traktionsbatterie und Batteriemanagement Leistungselektronik E-Motor und Getriebe Hochvoltleitungen Vernetzung der Komponenten

14 Energieverbrauch in kwh/100 km Elektrische Reichweite in km Reichweite hängt stark von der Außentemperatur ab Klimaleistung Strombedarf Antriebsleistung Außentemperatur in C Quelle: P. Gebhard Innovative Vehicle Energy Management (Aachener Kolloquium 2011) 14

15 Herausforderungen in der Elektromobilität Mobilitätskonzepte Energiespeicher Mobile Online-Dienste Strom Integration Neue Komponenten 15

16 Notwendigkeit einer Standardisierung am Bsp. Ladeanschluss 1. Generation 2. Generation 3. Generation Regionale Ladeanschlüsse, untereinander nicht kompatibel Globaler Adapateranschluss für Wechsel- und Gleichstromaufladung Rückwärtskompatibler Anschluss, Ladeleistung bis zu Hochspannungs- Gleichstrom 16

17 Verschiedene Arten des Ladens einfache Ladung : uni-direktional, 3 kw, haushaltsübliche Steckdose 230V 16A 230V 16A 300V intelligente Ladedose : bi-direktional, Laststeuerung, 3 kw 100A Schnellladegerät : bi-direktional, Laststeuerung, bis zu 30 kw (DC) Induktives Laden 17

18 Elektrofahrzeuge - Herausforderung Betankungsdauer Benzin Zapfsäule kw (ca. 50 dm³/min) Strom Drehstromsteckdose 10 kw Wasserstoff Tankstelle kw (ca. 1 kg/min) 1 min Tanken = km fahren 1 min Tanken = 1 km fahren 1 min Tanken = 100 km fahren 18

19 Herausforderungen in der Elektromobilität Mobilitätskonzepte Energiespeicher Mobile Online-Dienste Strom Integration Neue Komponenten 19

20 Das Batteriefahrzeug in der vernetzten Welt Mobile Dienstleistungen für BEV-Fahrer Energiemanagement Ladezustandsanzeige und Batteriemanagement Klimatisierung aus der Steckdose vor Abfahrt Navigationsdienste Anzeige von freien Ladeplätzen Standortüberwachung Für Car-Sharing-Anwendungen Batteriefahrzeug Dienstanbieter 20 / Fahrzeugübergreifendes

21 Mobile Apps sind ein zukünftiger Enabler für alle Services rund um das Auto von morgen insbesondere bei der Generation Facebook Car sharing vehicle access News online radio news, RSS feeds reader Remote vehicle horn/light flash security app Integrated telematics ecall/bcall/ Tolling EV billing 3D navigation with video support Multimodal transport apps for real time bus/transit Social networking e.g. Twitter, Facebook Remote car starter/security Diagnostics TPMS service/ oil notifications Interior precondition app Real time traffic information Vernetzte Auto Car/Van pooling car and van pooling apps IP TV live tv using internet, e.g. SPB TV Vehicle access converting phone in to smart key Real time video traffic feeds Charging station locator Dynamic POI finder Car sharing choosing, reservation and locating cars Internet radio e.g. Pandora, Radio Time Vehicle locator Emergency assistance app State of charge monitoring app Turn by turn navigation Mobility Entertainment Vehicle Access/ Security Telematics Electric Vehicle Navigation Quelle: Cisco, Frost & Sullivan, Arthur D. Little 21

22 Vielschichtige Anforderungen in den globalen Märkten 22

23 Herausforderungen in der Elektromobilität Mobilitätskonzepte Energiespeicher Mobile Online-Dienste Strom Integration Neue Komponenten 23

24 Wir brauchen ein effizientes Gesamtsystem Fahrzeug Infrastruktur Effiziente Antriebe Elektromobilität Fahrzeugkonzepte Assistenzsysteme Leise und sauber CO2 neutrale Mobilität Erneuerbare Energien Mobilitätskonzepte Verkehrsfluss verbessern Verkehrsleitsysteme Aktuelle Verkehrsinformationen Micro City Parkraum Sicherheit Car to X Kommunikation Innovative Mobilitätskonzepte Kurzstreckenmobilität Mikromobilität für die letzte Meile Nahtlose Mobilität Langstreckenmobilität 24

25 Konzept e-up! 25

26 TwinDrive Konzeptidee 26

27 Neue Mobilitätskonzepte: Klein und fein 27

28 Neue Mobilitätskonzepte: Klein und fein 28

29 Elektromobilität: Optimal im städtischen Lieferverkehr Andreas Hartl FH Pforzheim ENERGIE 29

30 Mikromobilität für die letzte Meile: Passt perfekt in mein Auto 30

31 Intelligente Parkräume: DIE MICROCITY 31

32 Elektromobilität ist viel mehr als die Entwicklung von E-Fahrzeugen Notwendige Aktivitäten zur erfolgreichen Umsetzung der Elektromobilität Innovation Mobilitätskonzepte Stromhandel Mobilitätssteuerung Infrastruktur Strom Batteriemgmt. E-Fahrzeug Level 1 Fahrzeug Level 2 Level 3 Level 4 Wallbox Nutzungsverträge Stromvertrag / Vermittlung Stromlieferung + Fernbedienung + Batterie + Finanzierung + Batteriemanagement Level 5 Level 6 Schwarmstrom Smart Grid Parkplatzsteuerung Ladestation buchen Level 7 Neue Dienstleistungen Micromobility Mobility Card 32

33 Vielen Dank! 33