Die Volkswagen Antriebs- und Kraftstoffstrategie Dipl. Ing. Henning Nannen Energieperspektiven, Bern, 1. März 2005
Rahmenbedingungen Veränderung der umweltrelevanten Entwicklungsschwerpunkte Energie Treibhausgase CO 2 Abgasemissionen CO,NOx,HC,PM 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Entwicklung der Pkw- Emissionen in Deutschland CO HC NOx CO 2 Fahrleistung kt/jahr 1200 800 Mrd. km/jahr 600 400 400 200 Quelle: IFEU (TREMOD) 0 1980 1990 2000 2010 Jahr 0
Selbstverpflichtung europäischer Fahrzeughersteller (ACEA) Benzin + Diesel Diesel CO 2 -Emissionen [g/km] 180 160 A C E A Neu zugelassene Fahrzeugflotte Ziel 140 g/km - 25% 140 1995 2000 2005 Jahr
Welt-Energie-Bedarf 1500 Exajoules 1000 Erneuerbare Energie Kernenergie 500 Fossile Energie Mineralöl 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 exa=10 18 1 Exajoule = 34.12 Mio t Kohle äquivalent Quelle: SHELL 2030
Folgerungen konsequente weitere Erhöhung der Effizienz der Antriebsaggregate Einbeziehung alternativer Energiequellen zur Kraftstoffherstellung Entwicklung von CO 2 -neutralen Pfaden zum Fahrzeugbetrieb
Der Lupo 3L TDI
spezifischer Primärenergiebedarf [kj/pkm] ausgewählter Verkehrsmittel im Nahverkehr Pkw (Bestand) Bahn (Diesel-/E-Traktion) Straßenbahn 1.822 2.181 2.227 Bus (Linie) 1.134 Pkw (Neuzulassungen) 1.873 Golf, TDI 1.337 3-Liter-Lupo 816 0 500 1000 1500 2000 2500 Quellen: DIW 1998, Volkswagen 1999-2000, eigene Berechnungen u. v. a.
spezifischer Primärenergiebedarf [kj/pkm] ausgewählter Verkehrsmittel im Reiseverkehr Pkw (Bestand) Flug Bahn (E-Traktion) 1.018 1.395 2.423 Reisebus 369 Pkw (Neuzulassungen) 874 Golf, TDI 624 3-Liter-Lupo 381 0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 Quellen: DIW 1998, Volkswagen 1999-2000, eigene Berechnungen u. v. a.
Das 1-Liter Auto: Demonstration des Machbaren
Wirkungsgrade der Antriebe Tank to Wheel Betrachtung 40 35 30 25 Antriebs-Wirkungsgrade in % (im NEFZ) BZ min/max VKM min/max Betrachtungszeitraum: 2005-2010 20 15 10 5 0 Benzin Diesel Erdgas/CNG Erdgas/LNG Methanol Antriebskonzepte Wasserstoff CGH2 LH2 Synfuel Otto Synfuel Diesel Quelle: VES
Wasserstoff bei regenerativer Erzeugung nachhaltige Umweltverträglichkeit CO 2 -freie Anwendung in der gesamten Energiekette unerschöpfliche Ressource aber: 3 kritische Technologiebarrieren Speichermedium für mobilen Einsatz fehlt Infrastruktur nicht vorhanden nachhaltige Erzeugung mittels regenerativer Energie zu wettbewerbsfähigen Kosten ungelöst langfristige Lösung
Forderungen an zukünftige Kraftstoffe sichere Versorgung gesamtwirtschaftlich tragbar Berücksichtigung von Umwelt- und Klimaschutz hohe Energiedichte Kein singulärer Energieträger kann diese Forderungen alleine erfüllen
Kraftstoffdiversifikation Methanol Ethanol Benzin SynFuel Diesel RME DME Erdgas flüssig Wasserstoff Erdgas komprimiert
SynFuel Verfahrensschema (vereinfacht): C- und H- Erdgas Träger O 2 Vergaser Gasreinigung Synthesegas (H 2, CO, CO 2 ) Fischer-Tropsch- Synthese Hydrotreating SynFuel
Fischer-Tropsch-Synthese Reaktionsmechanismus (vereinfacht): CO + H 2 H 2 H C H + H 2 O n x H C H + H 2 H H C H H C H H C H... H C H H (katalytische Reaktion)
SynFuels aus fossilen Quellen (Benzin/Diesel) Anwendungsvorteile wie heutige Kraftstoffe bestehende Infrastruktur nutzbar Potential für weitere Verbrauchsminderungen Möglichkeit für neue optimierte Brennverfahren wirtschaftliche Herstellung aus Erdgas möglich Diversifikation der Primärenergie möglich endliche Verfügbarkeit bei fossilem Ursprung begrenztes Minderungspotential für Treibhauseffekt Kurz- bis mittelfristige Lösung
GTL: Volkswagen - Shell, Berlin Versuch Source: VW, May 2003
Emissionsvergleich Diesel / Synfuel Diesel < 10ppm S Emissionen [g/km] 0.3 EU 4 Grenzwerte 0.2 GtL 0.1 EU 4 0 NO x -6.4% Partikel - 26% HC - 63% CO = - 91%
Direkteinspritzung strahlgeführt Direkteinspritzung selbstzündend Teilhomogenisiert fremdgezündet Hochdruck -einspritzung Brennverfahrensentwicklung Ottomotor Saugrohr einspritzung Direkteinspritzung wandgeführt Combined combustion system Wirbelkammer Direkteinspritzung Dieselmotor
Neues Brennverfahren CCS Kraftstoffpotenziale NOx-Emission [g/h] 70 60 50 40 30 20 10 Naphtha homogen Kerosin Naphtha 100 Nm und 1600 1/min Diesel Referenz-PD 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Rußzahl [FSN]
Abgefackeltes Erdgas (1998) Nordamerika 18% Kanada& Südamerika 12% Westeuropa 3% Gesamt: 100 10 9 m 3 /a ~ 25% Kraftstoffverbrauch EU Osteuropa& FSU 6% Mittlerer Osten 15% Ferner Osten& Ozeanien 8% Afrika 38% Quelle: Prof. Ernst TU Kaiserslautern 2003
Übersicht der GtL-Anlagen weltweit Kapazität [Mio t/a] 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 diskutiert diskutiert; mit Termin geplant bestehend Diesel-Bedarf Deutschland 2000 5,0 0,0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Entwicklung der Pkw- Emissionen in Deutschland CO HC NOx CO 2 Fahrleistung kt/jahr 1200 800 Mrd. km/jahr 600 400 400 200 Quelle: IFEU (TREMOD) 0 1980 1990 2000 2010 Jahr 0
SunFuel Verfahrensschema (vereinfacht): Energieträger Biomasse O 2 modifizierter Vergaser Vergaser modifizierte Gasreinigung Gasreinigung Synthesegas (H 2, CO, CO 2 ) Fischer-Tropsch- Synthese Hydrotreating SunFuel SynFuel
CO 2 Kreislauf mit SunFuel Verwertung Biomasse SunFuel
Pflanzen basierte feste Biomasse Reststoffe Biomasse Anbau Hölzer Gräser - Hölzer Halmgüter Waldabfälle z.b. Stroh z.b. Pappel Getreide, Mais Industrieholz Gräser Restholz
SunFuel aus regen. Quellen gleiche Vorteile wie SynFuels + weitreichende Verfügbarkeit durch regenerative Energiepfade CO 2 neutral (< -80%) deutlicher Kostennachteil gegenüber heutiger Kraftstoffherstellung (60-80 Cent/l) mittelfristige Lösung
SunFuel regenerativ Wasserstoff regenerativ Diesel/Otto Kraftstoff erdölbasiert SynFuel erdgasbasiert
Die Volkswagen Kraftstoff- und Antriebsstrategie Mineralöl Erdgas Biomasse CO Solar-H 2 aus 2 Kreislauf Synthesegas (H 2, CO, CO 2 ) Benzin, Diesel Syn Fuel Diesel Benzin spezielle Syn Fuel- Übergang zu Sun Fuel Wasserstoff- Kraftstoff FSI,TDI opt. Otto u. Diesel FSI, TDI, Hybrid Motor mit CCS-Hybrid- Brennverfahren H 2 - Brennstoffzelle 2000 2010 2020 2030 Jahr spez. CO2 -Emissionen [g CO 2 /km]
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Weitere Informationen: www.sunfuel.de