E-Mobility eine Herausforderung als Antriebstechnologie 27. Deutscher Logistik Kongress Dr. Dieter Walther, BP Global Fuels Technology Berlin, 20.10.2010
Inhalt Mobilität: Treibende Kräfte gestern und heute Entwicklungen im Fahrzeugsektor und bei Kraftstoffen Elektro-Mobilität Einflussfaktoren bei der Verbreitung Die Batterie als Schlüsselfaktor Optionen für die Tankstelle CO2-arme Mobilität eine erweiterte Sichtweise Zusammenfassung 1909 Baker Electric, still running on original batteries, owned by Jay Leno, picture: Popular Mechanics http://www.popularmechanics.com/automotive/jay_leno_garage/421 5940.html?series=11 2
Erhaltung der Mobilität erfordert Umdenken Versorgungssicherheit 75% der sicheren Rohölreserven befinden sich in politisch instabilen Teilen der Erde. Klimawandel/Luftqualität Der Transportsektor hat an den täglichen CO2- Emissionen einen Anteil von ca. 20%. Umweltfreundlichkeit Wirtschaftlichkeit Versorgungssicherheit Wunsch nach Mobilität Der Kraftstoffverbrauch im Transport-Sektor wird bis 2030 um ca. 55% ansteigen. 700 Mio. PKW heute 2 Mrd. in 2050 Images: BP Statistical Energy Review, Oil barrel from www.solarnavigator.net,global temperature changes from IPCC, Rainfall map from School of Ocean Sciences, University of Wales, 3
Gesetzliche Rahmenbedingungen (EU und D) Fuels Quality Directive 10. BImSchV Kraftstoff-Normen Maximalwerte für Bioanteile Renewable Energy Directive BioKraftQuoG Minimalwerte für Bioanteile, Treibhausgas-Reduktion und Nachhaltigkeit CO2-Reduktion bei neuen Light- Duty Fahrzeugen Emissions Trading System Energy Tax Directive Maximalwerte für CO 2 - Ausstoß 4 4
Entwicklungen im Fahrzeugsektor Motoren/Kraftstoffe Turbo, Direkteinspritzung Downsizing, Leichtbau Optimierung Kraftstoffe Biofuels, Erdgas, Autogas Kundenansprüche Leistung Niedriger Verbrauch Sicherheit Komfort Neue Technologien Hybrid/Elektromobilität Brennstoffzelle Staatlicher Einfluss Programm Elektromobilität Programm Brennstoffzelle Hauptkriterium: CO2-arm Diversifizierung bei Antriebstechniken bei Kraftstoffen 5
Änderungen bei klassischen Kraftstoffen Dieselkraftstoffe Ottokraftstoffe Höhere Cetanzahlen (60) Neue Additive Höhere Anteile an alternativen Komponenten FAME (Fettsäuremethylester) B0 B5 B7 HVO (Hydriertes Pflanzenöl) GTL and BTL Höhere Octanzahlen (102) Neue Additive Höhere Anteile an alternativen Komponenten ETBE ersetzt MTBE EtOH (Bioethanol) E0 E5 E10 Biobutanol 6
Herausforderungen mit Biodiesel & Ethanol Kraftstoffe mit Bio-Anteil unterscheiden sich deutlich von rein fossilen Kraftstoffen Viel Entwicklungsarbeit ist nötig, um Kraftstoff-Formulierung und Additivierung an die (meist sub-optimalen) Eigenschaften der Bio-Komponenten anzupassen; nur so können Probleme in der Kompatibilität mit Fahrzeugen und Infrastruktur gelöst werden Biokraftstoffe der ersten Generation haben deutlich negative Auswirkungen auf manche Fahrzeuge, daher gibt es bei den Fahrzeugbauern große Bedenken, was den Einsatz von B10 und E10 angeht Fahrbarkeit Corrosion Korrosion Precipitates DPF Ablagerungen Verkokung Water Wasser Uptake Microbes Mikroben Ölverdünnung Microbes Mikroben Anhaltende öffentliche Kontroverse hinsichtlich Qualität, Nachhaltigkeit Nutzungskonkurrenz mit Lebensmitteln Zersplitterung vieler Märkte durch Nutzung regionaler und/oder Nischen-Komponenten 7
Wechsel zu next generation biofuels Vorteile Kein Wettbewerb zu Nahrungsmitteln Höheres CO2-Minderungspotential Diversifizierung von Kraftstoffen und anderen Produkten Jedoch, Großtechnische Herstellung noch nicht voll entwickelt Kommerziell noch nicht wettbewerbsfähig zur 1. Generation Nicht immer werden technologieoffene Ansätze durch die Politik gewährleistet Der ganze Komplex Nachhaltigkeit muss zufriedenstellend gelöst werden 8
BP etabliert Partnerschaften um bessere und nachhaltigere Biokraftstoffe zu entwickeln Feedstock $1 Mrd Investment Zwei Raffinerien für Ethanol aus Zuckerrohr. Biofeedstock für Biokraft-stoffe aus Zellulose Technologie $400 Mio Investment Biokraftstoff Raffinerie in UK (Hull). Entwicklung von Biobutanol als Premium Bio-Molekül Bioöle aus Zucker für Biodiesel Beschleunigung der Entwicklung und Kommerz-ialisierung von LC Ethanol $500 Mio Investment, inkl. Forschung von LC Biokraftstoffen 9
PKW Alternative Antriebe in Deutschland Flotte und Neuzulassungen 2009 - Status Jan 2010 500.000 450.000 400.000 350.000 369.430 2009: +11083 300.000 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0 68.515 2009: +10062 28.862 2009: +8374 1.588 2009: +162 LPG CNG Hybrid EV Source: Kraftfahrtbundesamt, Jan 2010 10
Elektromobilität - ein fiktiver Blick in die Zukunft 11
Ist nicht alles schon mal da gewesen? Wasserstoffzellen-Hype 1999-2005: Hinwendung zum Wasserstoff Automobilindustrie stellt Entwicklung von Elektrofahrzeugen ein 1997, 2004: Aral Wasserstofftankstellen Elektromobilität wird periodisch aufgegriffen The race to build an electric car is déjà vu 1900: Elektro verliert gegen den Verbrennungsmotor 1970er: Wiederaufnahme infolge der Energiekrise; 1990-1997: Wiederbelebung in USA als Antwort auf kalifornische Zero Emissions Forderung; Praxistest Rügen 92-96 Elektromobiltät vs. Wasserstoffzelle Einfachere Technik und bessere Wirtschaftlichkeit Lösungsvielfat: HEV-PHEV-BEV Ladeinfrastruktur kann auf bestehendem aufgebaut werden Höhere Effizienz und CO2 Einsparpotential Stärkere politische Unterstützung Größere Anzahl an Beteiligten Unternehmen und Sektoren Diesmal von Dauer? 12
Marktdurchdringung Elektromobilität ist angesagt Starke politische Unterstützung gekoppelt mit wirtschaftlichen Stimuli > Die Politik treibt die elektrische Mobilität voran beschleunigte Einführung? Massenmarkt Größere technologische Fortschritte > Entwicklung von of Li-Ion Batterien für Elektrofahrzeuge und Hybride Nischenmärkte Unternehmen werden an verschiedenen Stellen der Wertschöpfungskette aktiv > Chancen auch für Neueinsteiger 2020 Zeit Wachsende Besorgnis über Klima- und Umweltthemen > Vorbereitung einer dekarbonisierten Zukunft Die Elektrifizierung des Transportes könnte schneller kommen als wir im Augenblick annehmen 13
Hybrid-Varianten und reines Elektrofahrzeug Source: G. Alonso; Elektrifizierungstrategie bei Volkswagen; 10 Car Symposium, Bochum 03.02.2010 14
Die Batterie als Schlüsselfaktor: Reichweite, Ladezeiten, Preis Typische Batterieladekapazitäten nach Fahrzeugtyp: Kapazität Hybrid 1.6 kwh Plug-In Hybrid 14 kwh Batteriefahrzeug 60 kwh City-Stromer 20 kwh Kosten 1.120 9.300 40.000 13.000 Quelle: BBC News online, April 2009; http://news.bbc.co.uk/2/hi/business/8001254.stm gegenwärtige Preis pro kwh: ca. 700 900 15
Optionen für die Tankstelle: Schnellladung und Batteriewechsel Normales Laden Ladezeiten von 6 8 Stunden sind an der Tankstelle nicht machbar Topping-up führt immer noch zu Ladezeiten von 30 Minuten und länger Unter diesen Bedingungen ist die Tankstelle nicht der wahrscheinliche Ort an dem Elektrofahrzeuge normalerweise laden werden Schnellladung 400V erforderlich Kabeldurchmesser größer als im Normalfall Temperaturregelung erforderlich verkürzt Lebensdauer der Batterie Kosten Batteriewechsel technisch attraktive Lösung bedingt Standardisierung auf dem deutschen Markt wenig wahrscheinlich Kosten 16
aber es gibt aber noch viele Herausforderungen und offene Fragen Gibt es nachhaltige politische Unterstützung? Wie schnell sinken die Batteriepreise? Werden Elektro-Fahrzeuge angenommen? Wo und wie wird wieder aufgeladen? Wer verkauft die Ladeenergie? Welche Geschäftsmodelle entstehen? Wer kontrolliert die Wertschöpfungskette? Ist es der Königsweg zur CO 2 -Vermeidung? Wie und wann diese Fragen beantwortet werden ist noch unklar. Ihre Beantwortung wird das Potential der Elektromobilität einschätzbar machen. 17
Teilnahme an Pilot-Projekten ECOtality-Nissan EV market and infrastructure project UK ETI EV pilot + 5000 Electric Vehicles; +12500 charging points 5 US metropolitan areas Roll-out of complete EV charging infrastructure Data from all vehicles and charging points Extensive analysis of key technical, market and commercial EV parameters Charging Network Control Centre Retail and Commercial Charging Residential Charging EV Pilot Projekt in UK um PHEVs und Kundenverhalten zu testen Ca 150 EV 2010/2011 ECOtality/DoE US EV pilots EV Pilot Projekt in 5 US Metropolen um Parking Daten Garage zur Infrastruktur und Charge Points Answendung zu erhalten und analysieren Ca 5000 EV 2010 roll out Public/ Curb side Charging Fast Charge Stations Die mögliche Teilnahme an weiteren Projekten in Europa wird derzeit analysiert 18
WTW g CO 2 pro km CO 2 -arme Mobilität der Anspruch Ottokraftstoff 200 Herkömmlich Fortschrittlich Elektrizität Kohle Mild Hybrid 100 Voll-Hybrid Plug-in USA, UK, D im Mittel Mild Hybrid: Start/Stop, Bremsenergie-Rückgewinnung Voll-Hybrid: Verbrennungsmotor und Elektroantrieb parallel Plug-in Hybrid: Aufladung an der Steckdose und paralleler Antriebsstrang CO 2 -freie Elektrizität 0 5,000 10,000 Aufpreis der Anschaffungskosten gegenüber Benziner (Euro) 19
Zusammenfassung Wesentlicher Treiber im Bereich Kraftstoffe war und ist die Umwelt heute insbes. die CO 2 -Einsparung Herkömmliche Verbrennungsmotoren werden auch die nächsten Jahrzehnte dominieren Moderne Konzepte mit Verbrennungsmotor in Kombination mit den richtigen Biokraftstoffen haben noch enormes Potential, BP forciert nachhaltig hergestellte Biokraftstoffe Bei Elektroantrieben gibt es noch viele Fragen zu beantworten Eine Prognose über die Marktdurchdringung durch Elektrofahrzeuge ist im Augenblick mit vielen Unsicherheiten behaftet. Die Batterietechnologie ist dabei ein Schlüsselfaktor. Tankstellen werden weiter eine wichtige Rolle spielen. Herkömmliche Fahrzeuge werden noch in den kommenden Dekaden mit Diesel- und Ottokraftstoff betankt werden Hybridfahrzeuge benötigen ebenfalls klassischen Kraftstoff Elektroautos müssen aufgeladen werden. Die gesetzlichen Rahmenbedingungen sind wesentlich für weitere Entwicklungen 20
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 21