www.dlr.de Folie 1 > Vortrag > Dr. Stephan Schmid Dokumentname > Datum Marktperspektiven zukünftiger Fahrzeugkonzepte Wettbewerb technischer Lösungen, der Kunde und die Rahmenbedingungen 7. März 2012 DLR Energiespeichersymposium Stuttgart Dr. Stephan A. Schmid
www.dlr.de Folie 2 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Inhalt - Einleitung: Die politischen Ziele - Elektrifizierte Fahrzeugkonzepte und ihr Marktangebot - Fahrzeugtechnik-Szenariomodell VECTOR21-2 Fahrzeugszenarien bis 2040 - Zusammenfassung
www.dlr.de Folie 3 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Einleitung Das politische Umfeld formuliert drastische Ziele! - Deutschland - Minderung der Treibhausgasemissionen gg. 1990-40% (2020), -55% (2030), -70% (2040), -80-95% (2050) - Ziel der Bundesregierung: eine Million Elektrofahrzeuge bis 2020 und sechs Millionen bis 2030 in der Fahrzeugflotte - Urbaner Verkehr: bis 2050 überwiegend mit regenerativer Energie - Europäische Kommission: Weißbuch Verkehr (2011) - Emissionsminderung im Verkehrssektor: 60% bis 2050 gg. 1990 - Pkw mit konventionellen Kraftstoffen: bis 2030: Halbierung, bis 2050: völlige Abschaffung - Stadtlogistik bis 2030 CO 2 -frei
www.dlr.de Folie 4 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Antriebskonzepte für die Elektromobilität Bildquelle: Strukturstudie BWe mobil
www.dlr.de Folie 5 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Fahrzeuge für die Elektromobilität Erste Serienfahrzeuge sind/kommen auf den Markt Brand Model Drive Electr. Power Electr. Range SOP Ampera REEV 111 KW 40 80 km (16 kwh) 12/2011 Smart ED EV 50 KW 140 km (17,6 kwh) 2012 E-Up! EV 40 KW 130 km (18 kwh) 2013 Golf Blue-e-motion EV 85 KW 150 km (26,5 kwh) 2013 i3 EV 125 KW 150 km 2013 i8 REEV 96 KW 35 km 2013 918 Spyder PHEV 160 KW 25 km (5,1 kwh) 2013 A-Klasse E-Cell B-Klasse E-Cell EV REEV 70 KW 70 KW 36 kwh k. A k.a. 2014 A2 concept EV 85 KW 200 km (31 kwh) 2015
www.dlr.de Folie 6 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 VECTOR 21 Vehicle Technology Scenario Model Kundenpräferenzen werden Fahrzeugkonzepten gegenübergestellt
Anteil Dieselfahrzeuge an Neuzulassungen www.dlr.de Folie 7 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Modelltest an einem historischen Fallbeispiel Entwicklung des Dieselanteils in Deutschland 100% ca. 1 Jahr Zeitverzögerung im Kundenverhalten 90% 80% 70% 60% Große Fahrzeuge 50% 40% berechnet real Mittlere Fahrzeuge 30% 20% berechnet real 10% -berechnet Kleine Fahrzeuge 0% -real 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Historische Entwicklung Dieselanteil Pkw-Neuzulassungen in Deutschland Quelle Inputdaten: Statistiken des Kraftfahrtbundesamtes / TREMOD 4.17 und eigene Modellberechnungen
www.dlr.de Folie 8 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Batteriekostenmodell Zelle Modul Pack Materials Raw and other materials Educt Price Ec. of Scale $/kg $/l Factor Graphit 30 0,67 Li 4 Ti 5 O 12 (nano) 16,5 0,85 Copper 22 0,9 Polyvinyliden-Fluorid 36,06 0,7 N-Methyl-Pyrrolidon 30 0,7 Leitruß 10 0,7 Acetylene black 25 0,7 Aluminum 20 0,9 LiCoO 2 30 0,9 LiNi0,9Co0,1O2 27 0,9 LiNi0,7Co0,3O2 28 0,9 LiNi 0,33 Co 0,33 Mn 0,33 O 2 23 0,75 LiFePO 4 (nano) 15 0,85 LiN(SO 2 CF3) 2 k. A. LiC(SO 2 CF3) 3 252,9 0,8 LiCF 3 SO 3 101,2 0,8 LiBF 4 101,2 0,8 LiAsF 6 252,9 0,8 Rohstoffe Produktion Anodenmaterial Kathodenmaterial Elektrolyt Separator Casing Anschlüsse Herstellung Elektroden Montage Zelle Füllen und Verschließen Aufladung Zelle Test der Zelle --6% Modulgehäuse Terminal Anschlüsse Sicherheitsbauteile Balancer Übernahme und Inspektion der Zellen Montage der verschiedenen Modulkomponenten Test der Module Gesamtgehäuse Kühlungssystem Sicherheitsbauteile Elektrische Verbindungen Batterie Management System Aufladung der Module Integration in das Gesamtgehäuse Montage und Kontaktierung der Pack-Komponenten... Für alle Matrizenelemente: Gesamtkosten in /kwh Lernkurven in % Spill-over-Effekte LiPF 6 120,7 0,8 Propylencarbonate 1,3 0,9 Ethylencarbonate 1,3 0,9 Diethylcarbonate 1,3 0,9 Dimethylcarbonate 1,3 0,9 Dimethoxyethane 1,3 0,9 Separator 80 0,75 Polyethylene 1,3 1 Polypropylene 1,3 1 Vertrieb Forschung und Entwicklung Logistik Transport Finanzierung Marketing Garantie Gewinn
www.dlr.de Folie 9 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Szenario 1 Szenarioannahmen 2010 2020 2030 2040 Quelle Ölpreis [ /bbl] 80 100 130 IEA Referenzszenario CNG Steuer [%] 20 ab 2018: 100 Gesetzgebung Elektrizitätspreis [ ct/kwh] 21,5 34,1 37,3 36,4 Leitszenario 2010 100% EE H 2 -Preis [ ct/kwh] 22,3 39,0 37,6 36,5 Berechnung Anteil H 2 aus Elektrolyse [%] 100% DLR-Analyse CO 2 -Intensität Elektrizität [g/kwh] 540 510 21 (ab 2025) Leitszenario 2010, 100% EE ab 2025 CO 2 -Intensität H 2 [g/kwh] 648 612 25 (ab 2025) Berechnung CO 2 -Ziel (EU-Ebene) [g CO 2 /km] 2015: 130 95 70 60 DLR-Fortschreibung Gesetzgebung CO 2 -Strafe [ / (g CO 2 /km)] 95 Gesetzgebung, DLR-Annahme Willingness-to-pay [%] 0-20 Verbraucheranalysen Verteilung der Segmente [S/M/L %] (25/55/20) (28/50/22) (30/45/25) KBA
www.dlr.de Folie 10 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Pkw-Neufahrzeuge im deutschen Markt Szenario 1 Ohne Kaufanreiz Konv. VM Hybrid ~3/4 mit VM in 2040 H 2 BZ-Fzge ~10% BEV ~20% in 2040 CO 2 -Red auf 1/3
www.dlr.de Folie 11 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Pkw-Neufahrzeuge im deutschen Markt Szenario 2 Kaufanreize Öl: 160 /bbl in 2040 50 g CO 2 /km in 2040 ~25% VM in 2040 H 2 BZ-Fzge ~10% BEV ~65% in 2040 CO 2 -Red um 75%
www.dlr.de Folie 12 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Kosten und Marktvolumen Traktionsbatterien Deutschland Szenario 1, /kwh Szenario 2, /kwh
www.dlr.de Folie 13 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Zusammenfassung - Die Anzahl der unterschiedlichen Antriebs- und Fahrzeugkonzepte, die gleichzeitig im Markt sind, wird zunehmen - Automobilantriebe von übermorgen werden elektrisch sein Plugin-Hybrid-, Batterie- und Range Extender-Fahrzeuge werden parallel existieren - Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind abhängig von verstärkten Klimaschutzzielen und gemeinsamen Anstrengungen der Schlüssel-Akteure - Forschung an Fahrzeug- und Energiespeicher-Technologien ist notwendig, da die Kostenpotenziale erst noch realisiert werden müssen
Stephan.Schmid@DLR.de +49 173 26 39 127 Institut für Fahrzeugkonzepte Die Arbeiten wurden unterstützt mit Mitteln der Baden-Württemberg Stiftung
www.dlr.de Folie 15 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid Dokumentname > Datum Backup
www.dlr.de Folie 16 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 VECTOR 21 Vehicle Technology Scenario Model Kosten werden letztendlich den Markterfolg der Antriebe entscheiden! Kosten-Konzept: Relevant Cost of Ownership (RCO) = Berücksichtigung wichtiger aus Nutzersicht anfallenden Kosten = Kaufpreis Neufahrzeug - Subventionen beim Kauf + Strafen beim Kauf Einmalige Kosten + jährliche Kfz-Steuer x Amortisationszeitraum (4 Jahre) + Kraftstoffkosten je km x jährliche Fahrleistung x Amortisationszeitraum Jährliche Kosten Fahrleistungsabhängige Kosten Kunden-Konzept: Unterscheidung von Nachfragertypologien (Adopter) = Berücksichtigung unterschiedlicher Innovations- und Zahlungsbereitschaften Innovator: risikofreudig, offen gegenüber Veränderungen, wenig dogmatisch, hoher sozialer Status, hohes Bildungsniveau, usw. Zahlreiche empirische Untersuchungen zeigen, dass dieser Ansatz relativ klar zutrifft. -nach Rogers (1995)
www.dlr.de Folie 17 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Techno-ökonomische Datenbank von VECTOR21 Eine umfangreiche Datenbasis ist zur Abbildung der Konkurrenzen notwendig
www.dlr.de Folie 18 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Entwicklung des Fahrzeugbestandes - Szenario 1 -Szenario 2
www.dlr.de Folie 19 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Biokraftstoffe und/oder Elektromobilität? Potenziale alternativer Kraftstoffe West-Europa-OECD
www.dlr.de Folie 20 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 CO2eq Emissionen alternativer Kraftstoffe (Netto) Das CO2-Reduktionspotenzial von Biokraftstoffen und Wasserstoff hängt stark von der Pflanze und dem Herstellungsweg ab Quelle: DLR FK, Metaanalyse repräsentativer Studien (2007)
Leaf E6 Tesla Ampera www.dlr.de Folie 21 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Fahrzeuge für die Elektromobilität Erste Serienfahrzeuge sind/kommen in den nächsten Jahren auf den Markt 2011 2012 2013 2014 -Bemerkung GM Volt / Ampera - Volt (USA) -Ampera (D) Baugleiche Modelle EREV, $ 32.780 Tesla Roadster / Model S - Roadster -Model S 6.831 Laptop-Akkus Model S: Limousine Smart Electric Drive Flottenversuche in mehreren Regionen BMW Mega City Vehicle Purpose Design Einsatz von FCK BYD E6 Testflotte bereits in Shenzhen Mitsubishi i-miev - Purpose Design Baugleich mit Peugeot ion Nissan Leaf -(UK) Purpose Design März 2011 Renault Kangoo Batteriewechsel-Konzept (Better-Place) Toyota Prius - Hybrid -Plug-In Erstes Serienfahrzeug bereits 1997
www.dlr.de Folie 22 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Elektromobilität - Politische Ziele Die von den nationalen Regierungen angestrebten Verkaufsziele für Elektrofahrzeuge entsprechen etwa 5% des Neufahrzeugmarktes Nationale EV und PHEV 1 Verkaufsziele [Mio.] Bemerkungen Nicht alle Staaten haben Ziele veröffentlicht; dennoch sind nahezu alle Hauptmärkte abgebildet Für 2015 (unter der Annahme eines Weltmarktes von 78 Mio. Neufahrzeugen) entsprechen die annoncierten Ziele einem Prozentsatz von 2,5% In 2020 (Weltmarkt: ca. 87 Mio. Neufahrzeuge) entsprechen die Ziele einem Anteil von fast 5% Zum Vergleich: Das deutsche Ziel von einem Bestand 1 Mio. Elektrofahrzeugen bis 2020 entspricht ca. 2,5% der Fahrzeugflotte - Quelle: IEA - 1: Die Fahrzeuge wurden nicht näher spezifiziert; EV: Electric-vehicle; PHEV: Plug-in hybrid electric vehicle - Es wurden nicht alle Märkte in die Analyse einbezogen; dennoch sind die Ziele für nahezu alle Hauptmärkte berücksichtigt
www.dlr.de Folie 23 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Well-to-Wheel Analyse Die CO2-Bilanz von Elektrofahrzeugen ist abhängig vom Energiesystem, mit erneuerbaren Energien aber deutlich besser als effiziente konventionelle Pkw -Quelle: Well-to-Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains - in the European Context (EUCAR, CONCAWE, JRC/IES 2007)
www.dlr.de Folie 24 > Ausblick Markt Fahrzeuge > Dr. Stephan Schmid DLR-ESS > 7.03.2012 Marktszenarien Elektromobilität Die derzeit veröffentlichten Szenarien weisen sehr große Spannen auf Prognostizierte Marktanteile [%] 100 -MIT: 85% - Turbocharged -GermanHy: <100% - Schnell -Bain: 50% - große Veränderungen 80 60 40 -EU PT s: 15% - Conventional 20 -McK: 15% - Megastädte ICE 0 Hyb 2010 2020 2030 2040 2050 EV -Shell: 34,5% - Alternativ -MIT: 7,5% - Market Mix -IEA: 1% - BLUE MAP