Elektromobilität Aktueller Stand und zukünftige Entwicklung Dieter Gerling Universität der Bundeswehr München 23. März 2017 Quelle: www.autoextrem.de
Elektromobilität - Wunsch oder Wirklichkeit Dieter Gerling Universität der Bundeswehr München 20. Oktober 2017
Elektromobilität Aktueller Stand und zukünftige Entwicklung Arten elektrischer Mobilität 3 Quelle: www.fahrrad.de, www.wikipedia.de, OEMs
Elektromobilität Aktueller Stand und zukünftige Entwicklung 4
Elektromobilität Aktueller Stand und zukünftige Entwicklung Warum kommt die Elektromobilität jetzt sehr schnell? 1. Der VW-Diesel-Skandal ist nur ein aktueller Mosaikstein (und nicht der wesentliche oder einzige Grund) 2. Der elektrische Antrieb passt technisch viel besser zum PKW 3. Tesla hat bewiesen, dass Elektromobilität funktioniert 4. Weitere Hersteller drängen auf den Markt 5. Der E-Antrieb wird schnell preiswerter als der Benzin/Diesel-Antrieb 6. Die Infrastruktur wird schnell aufgebaut 7. Der Übergang wird nicht linear, sondern disruptiv (exponentiell) verlaufen 5
1. Der VW-Diesel-Skandal ist nur ein aktueller Mosaikstein andere Hersteller überschreiten die Grenzwerte deutlicher als VW aber: VW wurde Betrug nachgewiesen 6 Quelle: www.n-tv.com
CO 2 -Zielwerte 1. Der VW-Diesel-Skandal ist nur ein aktueller Mosaikstein g/km 7 Quelle: Magna Powertrain
2. Der elektrische Antrieb passt technisch viel besser zum PKW Leistungs- und Drehmomentbedarf 8
2. Der elektrische Antrieb passt technisch viel besser zum PKW Wirkungsgradkennfeld Verbrennungsmotor 9 Quelle: www.energie.ch
2. Der elektrische Antrieb passt technisch viel besser zum PKW Typische Getriebeübersetzung (z.b. 6-Gang Handschaltung Audi A4) 1. Gang 3,667:1 2. Gang 1,950:1 3. Gang 1,207:1 4. Gang 0,848:1 5. Gang 0,651:1 6. Gang 0,538:1 Differential 3,682 :1 Drehmoment 10 Drehzahl
2. Der elektrische Antrieb passt technisch viel besser zum PKW Typisches Wirkungsgradkennfeld eines Elektromotors Drehmoment Zusätzlich: generatorischer Betrieb Drehzahl 11
2. Der elektrische Antrieb passt technisch viel besser zum PKW Reichweitenvergleich mit Verbrennungsmotor Tesla Model S (LiI-Batterie) konv. Fahrzeug (Benzin) Energiedichte (kwh/kg) 0,17 11,5 Speichervolumen (l) - 80 Dichte (kg/l) - 0,75 Gesamtgewicht Batteriesystem (kg) 800 - geschätztes Gewicht von Gehäuse, Kühlung, etc. (kg) 200 - Gewicht des Energieträgers (kg) 600 60 gespeicherte Energie (kwh) 100 690 Gesamteffizienz Antriebsstrang (%) 80 20 Energie umgesetzt in Reichweite (kwh) 80 138 relative Reichweite (%) 58 100 12
2. Der elektrische Antrieb passt technisch viel besser zum PKW Fahrzeugbrände 13
Tesla Model S 3. Tesla hat bewiesen, dass Elektromobilität funktioniert 14 Quelle: blog.motosound.de
Batterie-Haltbarkeit 3. Tesla hat bewiesen, dass Elektromobilität funktioniert Batteriekapazität Kilometerstand 15 Quelle: www.teslarati.com
Tesla Zahlen 3. Tesla hat bewiesen, dass Elektromobilität funktioniert (2015) 16
3. Tesla hat bewiesen, dass Elektromobilität funktioniert Was macht Tesla richtig? US Large Luxury Sedan Sales Q3, 2015 Q3, 2016 17 Quelle: cleantechnica.com
3. Tesla hat bewiesen, dass Elektromobilität funktioniert Was macht Tesla richtig? Planung für 2017 18 Quelle: www.supercharge.info, www.tesla.com
3. Tesla hat bewiesen, dass Elektromobilität funktioniert Was macht Tesla richtig? aber nicht nur Tesla: Streetscooter-Produktion in Aachen 19 Quelle: www.dpdhl.com, www.streetscooter.eu
4. Weitere Hersteller drängen auf den Markt Elektrofahrzeuge mit akzeptablen Reichweiten und Preisen (> 200 km im NEFZ; < 40.000,- ) z.t. gerundete bzw. geschätzte Werte Markteinführung: mit entsprechender Reichweite Hersteller Typ Markteinführung Batteriekapazität Reichweite nach NEFZ realistische Reichweite Preis BMW i3 2016 33 kwh 310 km 210 km 36.150,- Hyundai Ioniq Elektro 2016 28 kwh 280 km 200 km 33.300,- Nissan Leaf 2016 30 kwh 250 km 175 km 34.385,- Opel (GM) Ampera-e (Bolt) 2017 60 kwh 500 km 350 km ca. 35.000,- Renault Zoe 2017 41 kwh 400 km 280 km 32.900,- VW egolf 2017 35,8 kwh 300 km 200 km 34.900,- Ford Focus Electric 2017 33,5 kwh 225 km 160 km 34.900,- Kia Soul 2017 30 kwh 250 km 175 km 29.400,- Nissan Leaf 2018 40 kwh 380 km 260 km 31.950,- Tesla Model 3 2018 ca. 55 kwh 500 km 350 km ca. 35.000,- zu beachtende chinesische Hersteller: BYD, Geely, 20
5. Der E-Antrieb wird schnell preiswerter als der Benzin/Diesel-Antrieb Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor werden immer teurer Gesetzeslücken werden geschlossen Abgasreinigung wird technisch immer aufwändiger CO 2 -Reduktion wird immer aufwändiger 21
5. Der E-Antrieb wird schnell preiswerter als der Benzin/Diesel-Antrieb Die Komponenten von E-Fahrzeugen werden immer preiswerter (z.b. Batterie) 22 Quelle: McKinsey
5. Der E-Antrieb wird schnell preiswerter als der Benzin/Diesel-Antrieb Ursachen für Preisverfall bei Batterien: Technologische Entwicklung Massenproduktion Tesla Gigafactory 1: 50 GWh/a (500.000 Fahrzeuge á 100 kwh): 2017 (Vergrößerung auf 150 GWh/a ist angekündigt) BYD: plus 6 GWh pro Jahr (d.h. ca. 34 GWh/a in 2020) Foxconn und LG Chem: 22 GWh/a CATL (China): 50 GWh/a in 2020 Weitere Ankündigungen: Samsung SDI, Dyson, Bosch, TDK, Apple, Nissan, VW, Schätzung: über 12 Megafactories in 2020 23
5. Der E-Antrieb wird schnell preiswerter als der Benzin/Diesel-Antrieb Resultierender Preisverfall bei E-Fahrzeugen 24
6. Die Infrastruktur wird schnell aufgebaut Tesla hat bereits eine eigene Infrastruktur Weitere Allianzen bauen eine Infrastruktur auf, z.b. Audi/BMW/Daimler Laden am Flughafen, Arbeitsplatz, während des Einkaufens, etc. wird der Normalfall 25 Quelle: teslamotorsclub.com, fnp.de, chargemap.com
7. Der Übergang wird nicht linear, sondern exponentiell verlaufen historische Beispiele für disruptive Technologieänderungen Kerze Gaslicht Glühbirne LED Analoge Fotografie digitale Fotografie (Kodak) Schallplatte CD streaming (Philips) Schreibmaschine Computer / Drucker Telefon mobiles Telefon Smartphone (siehe nächste Folie) Röhrenbildschirm Flachbildschirm (Philips) Segelschiffe Dampfschiffe (keine Segelschiff-Werft hat überlebt) Dampflokomotive elektrische Lokomotive 26
7. Der Übergang wird nicht linear, sondern exponentiell verlaufen Beispiel: Mobiltelefon 27 Quelle: Tony Seba, Clean Disruption
7. Der Übergang wird nicht linear, sondern exponentiell verlaufen weitere berühmte Vorhersagen Die weltweite Nachfrage nach Kraftfahrzeugen wird eine Million nicht überschreiten allein schon aus Mangel an verfügbaren Chauffeuren. (Gottlieb Daimler, 1901) Es gibt nicht das geringste Anzeichen, dass wir jemals Atomenergie entwickeln können. (Albert Einstein, 1932) Ich denke, dass es einen Weltmarkt für vielleicht fünf Computer gibt. (Thomas Watson, Vorsitzender von IBM, 1943) Der Fernseher wird sich auf dem Markt nicht durchsetzen. Die Menschen werden sehr bald müde sein, jeden Abend auf eine Sperrholzkiste zu starren. (Darryl F. Zanuck, Chef der Filmgesellschaft 20th Century-Fox, 1946) Das Internet ist nur ein Hype. (Bill Gates, 1993) In zwei Jahren wird das Spam-Problem gelöst sein. (Bill Gates, 2004) 28
7. Der Übergang wird nicht linear, sondern exponentiell verlaufen Disruptive Änderungen (Beispiel: Farbfernsehen) bessere Technologie, drastischer Preisverfall 29 Quelle: Tony Seba, Clean Disruption (Technology Futures, Inc.)
Elektromobilität Aktueller Stand und zukünftige Entwicklung Entwicklung der Preise für Batterie-Packs estimated for Tesla Model S estimated for Chevy Bolt estimated for Tesla Model 3 (Gigafactory) 30
7. Der Übergang wird nicht linear, sondern exponentiell verlaufen Exponentielles Wachstum 31
7. Der Übergang wird nicht linear, sondern exponentiell verlaufen weltweite Märkte 32 Quelle: IEA, Global EV Outlook 2016
7. Der Übergang wird nicht linear, sondern exponentiell verlaufen 33