Elektromobilität Wo bitte geht s zur Revolution?

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Ulrike Langenberg
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1 Elektromobilität Wo bitte geht s zur Revolution? Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Herzog Fachgebiet Energiewandlungstechnik

2 Wir müssen das Auto neu erfinden!? Quellen: adac.de, lhg-bw.de, ieee.org TUM/EWT 2011 All rights rese erved 2

3 IEEE The Greening of the Supercar Audi e-tron SLS AMG E-Cell Quelle: traumautos.info Quelle: hybrid-autos.info Lotus Evora E 414 Quelle: heise.de Porsche 918 Spyder Quelle: hybrid-autos.info TUM/EWT 2011 All rights rese erved 3

4 Warum Elektro-Boliden? Nutzungsgrad konventioneller Oberklasse-Fahrzeuge *) 100 % Treibstoff Motor Prozess 30 % 18 % 13 % Motor Mechanik Getriebe Hinterachsgetriebe 11 % Räder 7 % Abgas Reibung 25% Verzahnung Wandverluste Durchschnittliche Nutzungsgrade Schleppenim NEFZ Ölpumpe Rollreibung 45% Riementrieb Wandler Fahrwiderstände d 30% 59% 75% 87% 61% Generator *) Im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) Wasserpumpe Traction control Lenkhilfe Klimaanlage Luftwiderstand Bremsenergie T 2011 Al l rights rese erved TUM/EW 4

5 Roadmap Elektromobilität Quelle: Strukturstudie BWe mobil Baden-Württemberg auf dem Weg in die Elektromobilität, Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg, 2010 TUM/EWT 2011 All rights rese erved 5

6 Tesla Roadster (Basis: Lotus Elise) Elektroantrieb mit 185 kw (252 PS) im Heck Quelle : Maximales Drehmoment 375 Nm bis min -1 0 auf 100 km/h in 3,8 Sekunden Höchstgeschwindigkeit 201 km/h *) kg Gewicht Lithium-Ionen-Akkus Energiebedarf 12,7 kwh / 100 km (75 g CO 2 /km) **) *) elektronisch hbegrenzt **) mit deutschem Energie-Mix T 2011 Al l rights rese erved TUM/EW 6

7 Allgemeine Rahmenbedingungen (I) California s Zero Emission Vehicle (ZEV) Regulation Yearly ZEV Requirements: : 11% : 12% : 14% : 16% London Low Emissions Zone Feb 2008 : Euro III for Trucks over 12 t July 2008 : Euro III for Trucks between 3.5 and 12 t and for Minibuses over 5 t Oct 2010 : Euro III for Larger Vans and Minibuses Jan 2012 : Euro IV for Trucks over 3.5 t and for Buses and Coaches over 5 t T 2011 Al l rights rese erved TUM/EW 7

8 Allgemeine Rahmenbedingungen (II) Statische Reichweite unserer Primärenergieträger Natururan 29 Jahre energieträ äger Primär Erdöl Ed Erdgas Kohle 42 Jahre 65 Jahre 169 Jahre Jahr l rights rese erved T 2011 Al Quellen: Technische Universität Darmstadt, Universität Duisburg-Essen Unabhängiges Institut für Umweltfragen TUM/EW 8

9 Allgemeine Rahmenbedingungen (III) Zunehmende Urbanisierung Megastädte Stand 2008 Erstmals mehr als 50 % der Weltbevölkerung in Städten Mumbai (Indien) hat etwa so viele Einwohner wie die 50 kleinsten UN-Mitgliedsstaaten Projektion % der Weltbevölkerung in urbanen Ballungszentren l rights rese erved T 2011 Al TUM/EW 9

10 Urbanisierung Megastädte (I) 20 der 30 größten Ballungszentren liegen in Asien und Lateinamerika: Tokio-Yokohama 37,7 Mio. (# 1) México City 23,6 Mio. (# 2) New York 23,3 Mio. (# 3) Seoul 22,7 Mio. (# 4) Mumbai 21,9 Mio. (# 5) Europa: Moskau 14,9 Mio. (# 15) Istanbul 14,44 Mio. (# 17) London 13,4 Mio. (# 20) Paris 11,9 Mio. (# 25) Rhein-Ruhr 11,9 Mio. (# 26) München 2,3 Mio. (# 198) Quelle: l rights rese erved T 2011 Al TUM/EW 10

11 Urbanisierung - Megastädte Metropolregionen in Europa 20 Städte mit mehr als 2,5 Millionen Einwohnern! London 13.4 mil. Paris 11.9 mil. Randstad 66mil 6.6 mil. Rhine-Ruhr Ruhr 11.9 mil. Moscow 14.9 mil. l rights rese erved T 2011 Al Reference: Google Maps 2010 TUM/EW 11

12 Status Quo unserer Mobilität Aktuell sind mehr als die Hälfte aller in Deutschland zugelassenen Fahrzeuge Klein- oder Kompaktwägen! TUM/EWT 2011 All rights rese erved Quelle: Kraftfahrtbundesamt

13 Status Quo unserer Mobilität Aktuell sind mehr als die Hälfte aller in Deutschland zugelassenen Fahrzeuge Klein- oder Kompaktwägen! TUM/EWT 2011 All rights rese erved Quelle: Kraftfahrtbundesamt

14 Status Quo unserer Mobilität Anforderungsprofil für Stadtverkehr: Sitzanzahl 2 Reichweite 100 km Höchstgeschwindigkeit g 120 km/h Fahrzeugklasse Compact Vergleichsfahrzeug VW Golf l rights rese erved TUM/EWT 2011 Al 14

15 mute Elektrofahrzeug der TUM Fahrzeugkonzept / -struktur TUM/EWT 2011 All rights rese erved 15

16 mute Elektrofahrzeug der TUM Fahrzeugkonzept / -struktur TUM/EWT 2011 All rights rese erved 16

17 mute TUM s electric vehicle Fahrzeugkonzept / -struktur TUM/EWT 2011 All rights rese erved 17

18 Kosten Eindeutige Korrelation zwischen Stückzahlen und Kosten, d.h. niedrigere Kosten erfordern deutlich gesteigerte Stückzahlen TUM/EWT 2011 All rights rese erved 18

19 Arbeitshypothese Ein Chassis Ein Chassis als Plattform für alle Fahrzeughersteller unterschiedlicher Fahrzeugtypen. l rights rese erved TUM/EWT 2011 Al 19

Arbeitshypothese Ein Chassis Das Chassis umfasst nicht sichtbare Komponenten Hardware Rahmen Kabelbaum Elektrischer Antriebsstrang Modularer

20 Arbeitshypothese Ein Chassis Das Chassis umfasst nicht sichtbare Komponenten Hardware Rahmen Kabelbaum Elektrischer Antriebsstrang Modularer Speicher Leistungselektronik Elektrische Maschine Mechanischer Antriebsstrang Getriebe Antriebswellen l rights rese erved TUM/EW T 2011 Al 20

21 Arbeitshypothese Ein Chassis Es bleibt genügend Raum für Alleinstellungsmerkmale... Software Karosserie Design Innenausstattung... T 2011 Al l rights rese erved TUM/EW 21

22 Zur Situation bei Speichern Frage: Welche Energiedichte benötigen zukünftige Speicher? Energiespeicher in konventionellen Fahrzeugen Wh / kg Energiedichte Benzin 820 Wh / kg Nutzbare Energiedichte des Antriebsstrangs 1) g 1) Berücksichtigung über Zyklusnutzungsgrad 7,5% im NEFZ Ableitung der Anforderungen an elektrische Energiespeicher Zyklusnutzungsgrad elektrischer Antriebsstrang: 32% - 60% (NEFZ) Zielbereich Energiedichte künftiger Speicher: 1100 Wh / kg Wh / kg T 2011 Al l rights rese erved TUM/EW 22

23 Zur Situation bei Speichern Fragestellung: Welche Energiedichte benötigen zukünftige Speicher? Faktor 75 Faktor 15 Faktor 30 Faktor 300 TUM/EWT 2011 All rights rese erved 23

24 Zusammenfassung Zunehmende Individualmobilität durch globale Urbanisierung Begrenzte Verfügbarkeit der Primärenergieträger Übersichtliche Effizienz konventioneller Fahrzeuge Politische Vorgaben zur Förderung der Elektromobilität Entwicklung des Elektroautos ist evolutionär! Speicher Leichtbau Sicherheit Die Revolution muss in unseren Köpfen stattfinden!! Nachhaltige Mobilität Integrierte Mobilitätskonzepte T 2011 Al l rights rese erved TUM/EW 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! TUM/EWT 2011 All rights rese erved

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