Volkswagen Antriebs- und Kraftstoffstrategie

Transkript

1 Volkswagen Antriebs- und Kraftstoffstrategie Fehime Demir Kraftstoffe

2 TOP 3 der Herausforderungen Energie Treibhausgase CO 2 Abgasemissionen CO, NO X, HC, PM

3 Schlussfolgerungen Einbeziehung alternativer Energiequellen zur Kraftstoffherstellung Entwicklung von CO 2 -neutralen Pfaden zum Fahrzeugbetrieb konsequente weitere Erhöhung der Effizienz der Antriebsaggregate bei gleichzeitiger Emissionsreduzierung 3

4 Volkswagen Antriebs- und Kraftstoffstrategie erneuerbar Wasserstoff (regenerativ) Elektrizität Elektrotraktion Brennstoffzelle von Erdgas vom Erdöl SunFuel SynFuel Dieselkraftstoff Ottokraftstoff CNG CCS Hybrid DSG TSI TDI 4

5 Volkswagen Antriebs- und Kraftstoffstrategie erneuerbar Wasserstoff (regenerativ) Elektrizität Elektrotraktion Brennstoffzelle von Erdgas SynFuel SunFuel Hybrid DSG CCS vom Erdöl Dieselkraftstoff Ottokraftstoff CNG TSI TDI 5

6 Neue Volkswagen Motorengeneration - TSI Höchste Dynamik bei reduziertem Kraftstoffverbrauch NEFZ [l/100km] Golf 1.4l 90kW TSI 1.Xl TSI Golf 1.4l 103kW TSI Wettbewerber Golf GTI 2,0l 147kW Golf GT 1.4l 125kW TSI Maximale Kraft - Minimaler Verbrauch Motorleistung [kw] 6

7 Hybrid 1,4l TSI und DQ200 Potenzial von Hydridisierung Start / Stop - Funktion: ~ 5 % Rekuperation: ~ 5 % Elektrisches Fahren: ~ 5 % Zusätzliche Potenziale: Downsizing / Supercharging: ~ 6 % Combustion Engine 1,4l 110kW T-FSI E-Motor (20kW) + Clutch Transmission DQ200-7 Getriebetechnologie: ~ 4 % Summe: Reduzierungspotenzial: ~ 25 % Kraftstoffverbrauch (NEDC): ~ 3,8 l/100 km 7

8 Touran & Caddy 2.0 CNG-Fahrzeug quasi-monovalent Antriebskonzept: quasi-monovalent (Erdgas + Benzintank < 15 l) Motor auf Gasbetrieb optimiert Leistung: 77 kw / 105 PS Erdgasbetrieb Reichweite: Touran: 320 km / 490 km (Erdgas / gesamt) Caddy: 450 km / 620 km (Erdgas / gesamt) 8

9 Passat TSI EcoFuel Motor 1.4l TSI CNG 6-Gang-Schalt-/ 7-Gang-DSG Getriebe erfüllt bereits die künftige Euro-5-Norm Leistung Drehmoment Höchstgeschwindigkeit 110 kw / 150 PS 220 Nm ( U/min) 210 km/h Verbrauch* CO 2 Emissionen* Ausstattung Reichweite 4,9 kg / 100 km 129 g / 100 km Kombiinstrument mit Füllstands-/Reichweitenanzeige Erdgas + Benzin Gesamtreichweite 820 km Erdgasreichweite 420 km 3-Unterflur-Stahl-Flaschen, 135 Liter (22 kg) *vorläufige Werte Benzinreichweite 400 km Kunststofftank, 31 Liter 9

10 Das 1-Liter Auto: Demonstration des Machbaren 0,3 l SDI 1 Zyl. 6,3 kw (8,6 PS) 0,99 l/100 km Euro 4 10

11 Volkswagen Antriebs- und Kraftstoffstrategie erneuerbar Wasserstoff (regenerativ) Elektrizität Elektrotraktion Brennstoffzelle von Erdgas vom Erdöl SunFuel SynFuel Dieselkraftstoff Ottokraftstoff CNG CCS Hybrid DSG TSI TDI 11

12 Synthetische Kraftstoffe Diversifizierung der Energiequellen + Konzentration der Kraftstoffe 0,85 Biomasse BtL Erdgas Synthese- Gas 0,85 GtL Kohle (CO, H 2 ) Kraftstoff- Synthese 0,85 CtL Nutzung bestehender Infrastruktur Diversifizierung bei konstant hoher Kraftstoff-Qualität 12

13 Potenzial synthetischer Kraftstoffe Partikel im Verhältnis zu Diesel 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Potenzial BtL-Diesel BtL-Kerosin Diesel mit optimierter Motorsteuerung Standard Motor: 103 kw TDI BtL-Diesel mit optimierter Motorsteuerung 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 NO X im Verhältnis zu Diesel 13

14 Synergien beim neuen Verbrennungsprozess CCS teilweise homogen Hochdruckeinspritzung Aufladung Direkteinspritzung teilweise selbstzündend (Hoch-) Druckeinspritzung Aufladung Direkteinspritzung Wirbelkammer Saugrohreinspritzung 14

15 CCS : Potenzial zur Verminderung von Emissionen /min, 90 Nm Partikel NO x CCS mit Diesel CCS Mit CCS -Kerosin Standard TDI mit Diesel 15

16 Das natürliche Gleichgewicht CO 2 Fotosynthese Zersetzung der Biomasse 16

17 Die Herausforderung: den CO 2 -Kreislauf schließen CO 2 Verbrennung von Kohle, Erdgas und Öl Förderung von Kohle, Erdgas und Öl Fotosynthese Zersetzung von Biomasse 17

18 Der innovative Ansatz: SunFuel CO 2 Verbrennung von SunFuel Fotosynthese Zersetzung von Biomasse Biomasseumwandlung in Kraftstoff 18

19 Nachhaltigkeitsfaktoren für biogene Kraftstoffe CO 2 -Bilanz Landnutzung & Artenvielfalt Rohstoff Zertifizierung von Produktionsstandort und Rohstoff Effektivität der Landnutzung Risiko von Monokulturen- Verwendung von Pestiziden und Düngemitteln Soziale Wirkungen Gebrauch von Nahrungsmitteln Beeinflussung der Nahrungsmittelpreise 19

20 Charakterisierung unterschiedlicher biogener Kraftstoffe Erste Generation Biodiesel (Raps) Ethanol (Weizen, Zuckerrüben) Zweite Generation: SunFuel SunDiesel SunEthanol Hohes CO 2 Minderungspotential Kein Eingriff in die Nahrungskette Hohe Hektarerträge 20

21 Pflanzenbasierte feste Biomasse Biomasse Reste Energiepflanzenanbau Hölzer Gräser Hölzer Halmgüter Waldabfälle Stroh, Gras, Heu, etc. Schnellwachsende Hölzer Energiegräser China Gras/Miscan. Industrieabfälle Andere Abfälle wie Althölzer Energiepflanzen Weizen, Triticale, Mais, Zuckerrohr, etc. 21

22 IOGEN: Prozessschema Einsatzstoff: Stroh Verfahren: enzymatischer Aufschluss Fermentation Produkt: SunEthanol Komponente für Ottokraftstoff als 10 %-ige Beimischung in allen aktuellen Volkswagen- Fahrzeugen zugelassen Ligninabtrennung Vorbehandlung Enzymatische Hydrolyse Fermentation Destillation Enzyme Säure Enzymproduktion SunEthanol Prozessenergie Kraftwerk Prozessenergie 22

23 CHOREN Prozessablauf: SunDiesel -Produktion Einsatzstoff: alle Arten fester Biomasse Holz, Stroh, Energiepflanzen Verfahren: Vergasung Fischer-Tropsch-Synthese Produkt: SunDiesel hochwertiger Designerkraftstoff Biokraftstoff der zweiten Generation: SunFuel geeignet für heutige und zukünftige Brennverfahren Niedertemperaturvergasung Hochtemperaturvergasung Fischer-Tropsch- Synthese SunDiesel Teerhaltiges Gas Sauerstoff Synthesegas Biokoks Chemisches Quenchen Gasreinigung Aufbereitung 23

24 Biogene Kraftstoffe Kilometer pro Hektar Anbaufläche Quelle: FNR (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, Germany) 2007 SunFuel km Rapsöl km km* Biodiesel km km* Bioethanol km km* * Biomethan aus Nebenprodukten (Rapskuchen, Schlempe, Stroh) Pkw-Kraftstoffverbrauch: Otto 7,4 l/100 km; Diesel 6,1 l/100 km 24

25 CO2-Reduktionspotenziale Quelle: WTW-Report 2006 (CONCAWE, EUCAR, JRC) CO 2 - Reduktionspotenzial [%] Biokraftstoffe: Kraftstoff: Primärquelle: Prozessenergie: Erste Generation -9 Ethanol Weizen Braunkohle 30 Ethanol Weizen Erdgas 53 RME Rapsöl Methanol Zweite Generation: SunFuel SunDiesel Biomasse Biomasse Hohes CO 2 Minderungspotential Kein Eingriff in die Nahrungskette Hohe Hektarerträge SunEthanol Zellulose Lignin 25

26 SunFuel Substitutionspotenzial (RENEW Project) Energie [Mt OE /a] pflanzen Agrarreststoffe Energie- Randbedingungen EU-28 in 2020: - 7,2 EJ or 172 Mt OE Verfügbare Biomasse, 50% für Transportsektor - Wirkungsgrad bei der Produktion η = 50% FT- Dieselanteil 80%, Kerosinn + Naphtha 20% 20 - Kraftstoffbedarf 300 Mt OE /a, Dieselbedarf 200 Mt OE /ya Kraftstoffanteil [%] 0 Kraftstoffanteil Resthölzer Biomassepotenzial Anteil für Transportsektor Gesamt Diesel kraftstoff Substitution in

27 CO 2 -Reduzierung durch Kraftstoffentwicklung Mineralöl Biokraftstoffe 1. Generation Biokraftstoffe 2. Generation Regenerative Energiequellen 27

28 Volkswagen Antriebs- und Kraftstoffstrategie erneuerbar Wasserstoff (regenerativ) Elektrizität Elektrotraktion Brennstoffzelle von Erdgas vom Erdöl SunFuel SynFuel Dieselkraftstoff Ottokraftstoff CNG CCS Hybrid DSG TSI TDI 28

29 Sonne tanken Wirkungsgrad-Pfad Photovoltaik vs. SunFuel Photovoltaik Batterie-Auto 1000 KWh/(a*m 2 ) Li-Ion Wirkungsgrad: 15% 95% 90% 80% = 10% SunFuel -TDI 1000 KWh/(a*m 2 ) SunFuel Wirkungsgrad: 1% 50% 25% = 0,1% 1000 W/m 2 * 1000 h/a = 1000 KWh/(a m 2 ) = Sonneneinstrahlenergie pro m 2 pro Jahr in Deutschland 29

30 Sonne tanken Wirkungsgrad Photovoltaik vs. SunFuel Energiequelle Sonne Strahlungsleistung in Deutschland 100% = 1000 KWh / (a m²) Photovoltaik Batterie-Auto Gesamtwirkungsgrad η = 10% Reichweite: 640 km / (a m²) SunFuel -TDI Gesamtwirkungsgrad η = 0,1% SunFuel Reichweite: 10 km / (a m²) Batterie-Auto: 20kWh/100km TDI: 5l/100km = 50 kwh/100km 30

31 2-Wege-Roadmap zu nachhaltigen Antrieben Fokus: Fokus: Verbrennungsmotorischer Antrieb Antrieb Zero Impact Powertrain integrierter Hybrid Mild-Hybrid Langstrecken- Elektroantrieb Verbrennungsmotor Full-Hybrid Schwerpunktthemen - Einzelzylinderhubräume > 400 cm³ - Brennverfahrensoptimierung (CCS /GCI) - Optimierte Kraftstoffe XTL - Variabilitäten(Air/Fuel) - E-Technik-Integration in den konventionellen Antrieb - Hochleistungsbatterien Schwerpunktthemen - Einzelzylinderhubräume < 250 cm³ - Brennverfahrensoptimierung im Hochlastbereich Forschung Entwicklung & Produktion Plug-In-Hybrid Fokus: Fokus: Elektrischer Elektrischer Antrieb Antrieb Elektroantrieb mit Range Extender Elektroantrieb mit BZ-Range Extender - Hochaufladung, Reibungsreduzierung - Hochleistungs-E-Motoren (MEGA) - Hochenergienbatterien kw BZ-Stack 31

32 Anforderungen an zukünftige elektrische Energiespeicher 500 Theoretische Grenzen der Elektrochemie Reichweite [km/100kg] Umsetzbar mit heutiger Technologie Potenzial heutiger Technologie Forschungsziel Heute Heute Zeit Zeit 32

33 Herausforderungen für Elektrische Energiespeicher in Fahrzeugen Energiegehalt Lebensdauer Herausforderungen für elektrische Energiespeicher in Fahrzeuge Leistung Kosten Sicherheit 33

34 HT-PEM Brennstoffzelle 2. Generation HT-PEM 160 C H 3 PO 4 H 2 O Geringe Systemkomplexität keine Befeuchtung kein Wassermanagement geringere Kühlung Reduzierte Katalysator Degration hohe Toleranz gegenüber Gasunreinheiten 34

35 Herausforderungen Brennstoffzellentechnologie Nachweis der Zellenleistung im Stack Frost Startfähigkeit Reduzierung Platingehalt Kostenreduzierung Volumen- und Gewichtsreduzierung H 2 Wirtschaft H 2 -Bereitstellung aus regenerativen Quellen Aufbau des Tankstellennetzes Entwicklung geeigneter Tanksysteme 35

36 Space up! Blue - Zero Emission Van Elektroantrieb mit Lithium-Ionen Batterie und HT-Brennstoffzelle als Range-Extender Abmessungen 3680x1630x1570 mm Sitzplätze 4 vmax. 120 km/h km/h 13,7 sec. Zero Emission Reichweite 350 km Elektroantrieb Batterie Brennstoffzelle Wasserstoff Reichweite Batterie Reichweite H2 45 kw 120 Nm Li-Ion 12 kwh Hochtemperatur 700 bar 3,3 kg 100 km 250 km 36

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 37