CO2 Reduzierung Zweirad, PKW, LKW, Busse, Schienenfahrzeuge - Schwerpunkt Elektrofahrzeuge - Technischen Universität München
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CO2 Consulting - Automobile Industry
The world belongs to our children
CO2 Reduzierung
Zweirad, PKW, LKW,
Busse, Schienenfahrzeuge
- Schwerpunkt Elektrofahrzeuge -
Dipl. Ing.
Manfred Plechaty
Leiter IBMP
Ing. Büro für CO2 Maßnahmen zur Effizienzsteigerung in der Mobilität
CO2 Consulting - Automobile Industry The world belongs to our children
CO2 Consulting - Automobile Industry The world belongs to our children
CO2 Consulting - Automobile Industry The world belongs to our children
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CO2 Consulting - Automobile Industry The world belongs to our children
CO2 Consulting - Automobile Industry
The world belongs to our children
CO2 emissions
in EU test cycle
300 g
280 g 284 g
260 g
240 g
220 g 226 g
200 g 207 g
180 g 188 g
158 g 160 g 176 g
160 g 139 g
140 g
120 g BMW BMW MINI Mercedes Porsche Jaguar
Group Audi Lexus
Source: German Federal Motor Transport Authority 2009CO2 Consulting - Automobile Industry
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Future cars?
Car on a Stick
GPS Steering, Parking, Night Light
Apera 2e California
3 wheels, Aerodyn., Electric
Avion – 3Zyl. Diesel
Alu Spaceframe
Composit, Kevlar, Fiberglas
Optamotive Surge
Campagna Motors
3 wheels, electric power, 140 kmCO2 Consulting - Automobile Industry
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Future cars!
Lincoln
Neil Young
Wankel Hybrid
Motive Industries Switch - Canada
Battery Exchange Hybrid Electric Vehicle
BMW Vision Efficent Dynamic
GM - EN-V 3 Zyl. Diesel / 2 Electric Engines Hybrid
50-99 g CO2/100km (60-80mpg), 327 PS
98 Lithium Polymer Accus
http://www.youtube.com/watch?v=CLGygbCr3sg
Active Aerodynamic
http://www.youtube.com/watch?v=Kpip3OXEW70
Thermoelectric Generator
http://www.youtube.com/watch?v=y7LjqK3VBNA&feature=channel
Predication Energie ManagementCO2 Consulting - Automobile Industry
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Netzbetreiber Strommarkt Strom-
produzenten
Möglicher Systemansatz
Provider Mobilitäts- Abrechnung
Ladestation anbieter
1. Kleine, leichte, reibungs- und energieoptimierte Fahrzeuge
(+Zweiradfahrzeuge einschl. Prinzip „Segway“)
2. Kleine Batterien und häufige Nachladung, flexible Bezahlung
3. Wechselkennzeichen, Tausch-, Leihmarkt evtl. Wasserstoff- u.
Biokraftstofftechnologie für weite Strecken und weiterer Ausbau von Bus,
Bahn
4. CO2 freie Stromerzeugung und Verfügbarkeit (PV, Wind, Atom, …
Wasserspeicher)
5. Vision: Nachladung z.B. Induktionsschleifen oder besser Gleitkontakt auf
einer Autobahnspur oder z.B. in der Leitplanke
-> Änderung der Leitbilder und politischer NeuansatzCO2 Consulting - Automobile Industry
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Derzeitige E-Prototypen in Deutschland (Stand August 2010 – e-miglia München)CO2 Consulting - Automobile Industry
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Vor-, Nachteile E-Mobilität LiIon Stand 2010
Vorteile Nachteile
Außer Batterien bekannte Technik Reichweite heute 50 km, Ziel: 200 km
(Achtung: Heizung, Klima …)
Zero Emission (Fahrzeug)
Dauerhaltbarkeit (heute 2-4 Jahre - Ziel: 8 Jahre)
Unterstützt Erzeugung Alternativstrom
Ladezeiten heute 4 Std., Ziel: < 1 Std.
Geräuscharm
Temperaturempfindlichkeit: 40°C (Ziel: 25°C)
Geräuscharm
Abhängig von Primärenergielieferant
Kosten heute: > 30 T€, Ziel 1/2CO2 Consulting - Automobile Industry
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Kaufentscheidende Faktoren? -> 1 Mio. Fzg. in 2010?
Vorteile Nachteile
Außer Batterien bekannte Technik Reichweite heute 50 km, Ziel: 200 km
(Achtung: Heizung, Klima …)
Zero Emission (Fahrzeug)
Dauerhaltbarkeit (heute 2-4 Jahre - Ziel: 8 Jahre)
Unterstützt Erzeugung Alternativstrom
Ladezeiten heute 4 Std., Ziel: < 1 Std.
Geräuscharm
Temperaturempfindlichkeit: 40°C
Günstiger tanken (angepasst!)
Geräuscharm
Grünes Image
Abhängig von Primärenergielieferant
Kosten heute: > 30 T€, Ziel 1/2CO2 Consulting - Automobile Industry
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Neuer? Ansatz: Tanken während der Fahrt
Notwendigkeiten: Stromleitungen (induktiv oder deduktiv)
„schienengeführtes“ System
(Infrastruktur z.B. Ladespur auf der Autobahn)
Steuerungszentrale für Spurführung und Stromabgabe
-> Vereinigung von Schienen- und StraßenverkehrCO2 Consulting - Automobile Industry
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Ansatz: Tanken während der Fahrt
Vorteile: Reichweite unbegrenzt
Batterien werden während der Fahrt geladen
(Reststrecke wird mit Batterie gefahren)
Dauerhaltbarkeit steigt (Vermeidung Schnellladung)
Wirkungsgrad der E-Mobilität wird verbessert
(ohne Verluste durch Batterie)
Unfallsicherheit steigt (bei automatischer Steuerung)
Entspanntes fahren (bei automatischer Steuerung)
Vorteile von Bahn und Straßenverkehr werden vereintCO2 Consulting - Automobile Industry
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Stand der Technik
Gleitabnehmer vs. Induktion
HS Karlsruhe
Intertronic Gresser
Bekannte Technik: Abnahme an
Würzburg
Oberleitungen -> Akzeptanz?
Bekannte Technik: Zahnbürsten, Handy
Ansatz: Abnahme über die (niedrige Spannungen) Gabelstapler (statisch)
Leitplanke -> hoher Wirkungsgrad
Niedriger Wirkungsgrad (10-20%)
Offen: Kopplung, Sicherheit
http://www.youtube.com/watch?v=boOQDQ3KXJA&feature=player_embedded#!CO2 Consulting - Automobile Industry
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Tanken und Fahren mit Strom und Daten aus der Leitplanke
(Automatische Steuerung des Fahrzeuges und Erfassung der Stromabnahme)
Anschluss an Stromübertragung und Fahrzeugleitsystem
(individuelle Einreihung in Fahrzeugtankreihe durch Anruf bei der Leitzentrale)
Funkruf an Leitzentrale
Bitte Einkoppeln
Normalspur
Fahrspur zum
E-fahren / Laden
Fahrspur zum
E-fahren / Laden
Normalspur
Strom- und Datenübertragung
(Energie, Ladung und Steuerung)CO2 Consulting - Automobile Industry
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Tanken und Fahren mit Strom und Daten aus der Leitplanke
(Automatische Steuerung des Fahrzeuges und Erfassung der Stromabnahme)
Anschluss an Stromübertragung und Fahrzeugleitsystem
(individuelle Einreihung in Fahrzeugtankreihe durch Anruf bei der Leitzentrale)
Rückruf von Leitzentrale
- Kontaktaufnahme
- Abstandsmessung Bitte Steuerung übergeben
- Steuerungsübernahme Normalspur
Fahrspur zum
E-fahren / Laden
Fahrspur zum
E-fahren / Laden
Normalspur
Strom- und Datenübertragung
(Energie, Ladung und Steuerung)CO2 Consulting - Automobile Industry
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Tanken und Fahren mit Strom und Daten aus der Leitplanke
(Automatische Steuerung des Fahrzeuges und Erfassung der Stromabnahme)
Anschluss an Stromübertragung und Fahrzeugleitsystem
(individuelle Einreihung in Fahrzeugtankreihe durch Anruf bei der Leitzentrale)
- Datenübertragung und automatische Steuerung läuft.
- Fahrzeug wird erfasst, an die Leitplanke herangefahren.
- Verbindung zur Stromabnahme wird ausgefahren und angekoppelt. Normalspur
Fahrspur zum
E-fahren / Laden
Fahrspur zum
E-fahren / Laden
Normalspur
Strom- und Datenübertragung
(Energie, Ladung und Steuerung)CO2 Consulting - Automobile Industry
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Steuerung und Stromabnahme
Stromabnehmer Führungsschiene an der Straße
Automatischer
In y flexible Kopplung Einkopplungsvorgang
ans Fahrzeug
(höhenausgleich)
Stromleitung in der Führungsschiene
Kopplungssystem
Datenleitung und Abstandsmessung in der
Führungsschiene mit Verbindung zur Leitzentrale
Fahrzeug Straße
Steuerungsdaten:
- Fahrzeugerkennung
- Lenkung, Bremse, Sicherheit
- Kopplungssystem
- Personenerkennung Befestigung am Straßenrand
- Navigation
- Strombedarf (einschl. Batterieladung)CO2 Consulting - Automobile Industry
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Steuerung und Stromabnahme
Stromabnehmer Führungsschiene an der Straße
Deduktive
In y flexible Kopplung Lagerung Stromübertragung Gleitlager
ans Fahrzeug Stromabnahme
Stromführung zur Stromleitung in der Führungsschiene
Hochvoltsteuerung
Kopplungssystem
Daten zur Steuerung des Fahrzeugs
Datenleitung und Abstandsmessung in der
und Stromabrechnung
Führungsschiene mit Verbindung zur Leitzentrale
Datenabnahme im Fzg.
Induktive
Datenübertragung
Fahrzeug Straße
Steuerungsdaten:
- Fahrzeugerkennung
- Lenkung, Bremse, Sicherheit
-- Kopplungssystem
- Personenerkennung Befestigung am Straßenrand
- Navigation
- Strombedarf (einschl. Batterieladung)CO2 Consulting - Automobile Industry
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Die folgenden Darstellungen beziehen sich auf eine Studie der Europäischen
Union im Rahmen des „EU“-Projektes „Well-to-Wheels analysis of future
automotive fuels and powertrains in the European context“.
Ausgehend von dem Referenzfahrzeug ermöglichen zukünftige konventionelle Maßnahmen am Ottomotor bereits
eine Verbrauchreduzierung von circa 16 % (siehe Abb.). Zu diesen Maßnahmen zählen insbesondere eine
Verkleinerung des Hubraums („Downsizing“) in Kombination mit einem Aufladungskonzept und die Benzin-
Direkteinspritzung. Die Hybridisierung diese Konzeptes führt zu einer weiteren Reduzierung des
Energieverbrauches, so dass die Reduzierung des Energieverbrauchs des benzinbetriebenen Hybridfahrzeug bei
circa 26 % liegt.CO2 Consulting - Automobile Industry
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Entfall von Wirkungsgradverlusten der Akkumulatoren (bei reiner Fahrweise mit Strom vom Netz)
E-Fahrzeug mit Akku 57%
E-Fahrzeug (ohne Akku) 70%
Brennstoffzellen 22%
Eine weitere CO2 Reduzierung von
10% (gegenüber Basis – 70gCO2/km) auf dann 49 gCO2/kmCO2 Consulting - Automobile Industry
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CO2 g/km Well to Wheel BetrachtungCO2 Consulting - Automobile Industry
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Gabellager Sattellager
Was machen wir noch? 160
Tretlager
Hinterradlager
Bamboobikes 200
Laufende Projekte zur CO2 Reduzierung:
> Entwicklung Elektrofahrzeug
> Entwicklung Hybridbus
> Entwicklung Solarladestation für Elektrofahrzeuge
> Forschungsprojekt Niedertemperatur
Wärmetauscher
> Innovationsprojekt Laden von Elektrofahrzeugen
während der Fahrt
> Entwicklung, Konzeption und Bau von
BambusfahrrädernCO2 Consulting - Automobile Industry The world belongs to our children Anhang
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Elektro-SUV für 49.900 Euro bestellbar - August 2010
Das rein elektrisch angetriebene SUV Luis "4U green" aus chinesischer
Produktion kann ab sofort zu Preisen ab 49.900 Euro in Deutschland geordert
werden. Wie die Luis Motors GmbH jetzt in Ammersbek bei Hamburg mitteilte,
können Interessenten auf der Homepage des Anbieters das "Sondermodell
2010" unverbindlich reservieren. Der offizielle Verkaufsstart soll in wenigen
Wochen erfolgen. Die Lieferzeit für den Kompaktwagen, der in der Nähe von
Shanghai beim Kooperationspartner Zotye International gebaut wird, soll 16
Wochen betragen.
Gegenüber der Standardversion bietet das gehobene Sondermodell einen
stärkeren, wartungsfreien Lithium-Eisen-Phosphat-Akku, der über eine
Kapazität von 32 kWh (statt 25 kWh) verfügt. Die Batterie benötigen laut Luis
weder Kühlung noch Heizung, auch den so genannten Memory-Effekt schließt
das Unternehmen aus. Die Ladezeiten sind bislang nur für den 25-kWh-Akku
bekannt: Ist die Batterie vollständig entleert, dauert die Ladung an einer
Haushaltssteckdose rund 20 Stunden. An einer speziellen 380-Volt-Station
soll die Akkuleistung in 20 Minuten zu 90 Prozent wieder aufgefrischt werden.
Den Antrieb übernimmt ein Elektromotor mit 27 kW / 37 PS und 220 Nm
maximalem Drehmoment. Damit soll ein "sportlich-komfortables Fahrerlebnis"
möglich sein. Als zusätzliche Extras verfügt das 3,97 Meter kurze Fahrzeug
über Lederausstattung, Navigationssystem, Bordcomputer, Klimaanlage und
Rückfahrkamera. An Sicherheitsfeatures sind ABS und die elektronische
Bremskraftverteilung EBD an Bord.
Luis will das E-SUV europaweit vertreiben. In Deutschland hat das
Unternehmen mit dem Aufbau eines bundesweiten Servicenetzes begonnen.
Bis 2013 sind neben dem schon bestehenden Service-Center am Stammsitz
weitere sechs in Planung. (rp)CO2 Consulting - Automobile Industry
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Wenn es nach der Nationalen Plattform Elektromobilität geht, fahren im Jahr 2020 in Deutschland
eine Million Elektroautos. Bei einem angenommenen Preis von "nur" 25.000 Euro pro Fahrzeug,
wäre das ein Markt von 25 Milliarden Euro. Klar, dass die Pkw-Hersteller von dieser Summe ein
möglichst großes Stück abhaben wollen - wie zum Beispiel General Motors (GM).
Anteil am Zukunftsmarkt
Noch hält die Regierung der Vereinigten Staaten ihre schützende Hand über den Konzern, der Opel nicht verkaufen wollte und mit Chevrolet
eine der in Deutschland am stärksten wachsenden Marken sein eigen nennt. Der Chevrolet Volt gehört ebenso wie der Opel Ampera zu den
Stromautos, mit denen GM sich Chancen auf einen ordentlichen Anteil am Zukunftsmarkt Elektromobilität ausrechnet. Gerade hat Chevrolet
den Preis für das Elektroauto bekannt gegeben, das mittels eines als Reichweiten-Verlängerer wirkenden Verbrennungsmotors bis zu 500
Kilometer am Stück fahren können soll.
Förderung von Elektroautos
Für 41 000 Dollar soll das Fahrzeug zunächst in den USA angeboten werden. Das sind nach heutigen Wechselkurs etwa 31 500 Euro.
Während Kunden in den USA sehr wahrscheinlich beim Erwerb eine Steuergutschrift in Anspruch nehmen können, ist die Frage der Förderung
von Elektroautos in Deutschland alles andere als geklärt. Ferdinand Dudenhöffer, Leiter des Center Automotive Research (CAR) an der
Universität Duisburg-Essen, hält die jetzt bekannten Föderrichtlinien für unzulänglich und ineffizient. Allenfalls 600 000 Stromautos in den
nächsten zehn Jahren seien damit zu erreichen.
Die größte Dynamik in Sachen Elektromobilität
General Motors ist derweil dorthin gegangen, wo gegenwärtig die größte Dynamik in Sachen Elektromobilität herrscht: nach China. Im Rahmen
der Weltausstellung Expo 2010 kam es diese Woche zu einem Experten-Forum mit Entwicklern, chinesischen Regierungsvertretern und
Wissenschaftlern. GM hält sich zugute, Pionier auf dem Gebiet des emissionsfreien Autofahrens zu sein, da bereits 1966 erste Versuche mit
einem Brennstoffzellen-Antrieb unternommen wurden. Nach Karl Stracke, Vize-Präsident bei GM für Entwicklung, ist der Weg des
Unternehmens strategisch so vorgezeichnet: Über die Stufen "Mild"- und "Full"-Hybrid soll der sogenannte Plug-in-Hybrid für den Massenmarkt
vorbereitet werden - das Auto also, dessen Akku an der heimischen Steckdose aufgeladen wird.
Zahlreiche ungelöste Probleme
In jedem Fall, und da gibt es laut Stracke "keine Kompromisse", müsse der Kunde ein Auto bekommen, dessen Batterie die gesamte
Lebensdauer des Fahrzeugs durchhält. Selbst wenn das als zeitnah erreichbares Entwicklungsziel erscheint, gibt es zahlreiche andere
ungelöste Probleme. Eines davon sind die Batteriekosten. Im Opel Ampera, der weitgehend baugleich ist mit dem Chevrolet Volt, kostet das
Akku-Paket rund 10 000 Euro. Die gespeicherte Leistung beträgt 16 Kilowattstunden (kWh), demnach kostet eine Kilowattstunde mehr als 600
Euro. Experten sind sich einig, dass eine massenhafte Elektro-Mobilisierung erst dann funktionieren kann, wenn der Preis je Kilowattstunde auf
200 Euro oder weniger gefallen ist.CO2 Consulting - Automobile Industry
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Weiter:
Gewichtsreduzierung & Ladetechnik
Außer dem Preisthema stehen auch Fragen der Gewichtsreduzierung und der Ladetechnik auf der Agenda.
Entsprechend dem Nutzungsverhalten der Besitzer heutiger Pkw, wo das Nachtanken wenige Minuten dauert,
ist es den Fahrern von Elektro-Autos wohl kaum zuzumuten, mehrere Stunden auf eine Batterieladung zu
warten. An einer 240-Volt-Quelle, so der gegenwärtige Stand beim Elektro-Chevi, ist der Akku nach etwa drei
Stunden wieder voll.
Noch nicht zufrieden
"Wir sind noch nicht zufrieden" sagte Stracke in Schanghai zum gegenwärtigen Entwicklungsstand. In
verschiedenen Forschungszentren - das europäische ist in Mainz/Kastell - sucht General Motors deshalb nach
Lösungen. Noch werden mehr als zwei Drittel der Batteriekosten von den Speicherzellen selbst verursacht,
Laborarbeit macht etwa 20 Prozent aus. Erkenntnisgewinn verspricht eine Flotte von Demonstrations-
Fahrzeugen. Stracke kündigte an, dass diese Flotte aus Fahrzeugen verschiedener Systeme bestehen soll, aus
reinem Batterieantrieb ebenso wie Hybrid- und Brennstoffzellen-Fahrzeugen.
Im Reich der Mitte
Die Ankündigung passt nicht zufällig zu dem, was in China vorbereitet wird. Nach dem von der
Unternehmensberatung McKinsey ermittelten Elektro-Mobilitätsindex (Evi) hat China in den letzten drei
Monaten weltweit die größten Fortschritte in der Elektrifizierung des Individual-Verkehrs gemacht. Lai Xiaokang,
Direktor am chinesischen Strom-Forschungsinstitut, geht davon aus, dass im Reich der Mitte schon 2015
zwischen einer halben und einer Million Elektrofahrzeuge am Straßenverkehr teilnehmen werden. Laut Karl
Stracke wird der herkömmliche Verbrennungsmotor in China schon längst als Auslaufmodell angesehen.
Staatliche Eingriffe
In Deutschland, ist die am 28. Juli zuletzt tagende Nationale Plattform Elektromobilität vor allem damit
beschäftigt, einen Ausgleich der verschiedenen Interessengruppen herzustellen. China hat das nicht nötig: In
dem zentralistisch und nach Parteidiktat regierten Land wird "von oben" entschieden. Staatliche Eingriffe, zum
Beispiel Förderprogramme, brauchen deshalb nur kurze Zeit, um in der Praxis anzukommen. Und die
Förderung ist üppig: In fünf ausgewählten Regionen bekommen die Käufer von Elektroautos künftig einen
Zuschuss von umgerechnet 4 500 Euro. Das ist ein Mehrfaches des durchschnittlichen Jahreseinkommens in
chinesischen Großstädten.Sie können auch lesen
