Erdgas-/Biogas-Mobilität - Hohe CO2-Reduktionspotentiale Christian Bach - AGVS
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Erdgas-/Biogas-Mobilität Hohe CO2-Reduktionspotentiale Christian Bach Abteilungsleiter Verbrennungsmotoren
Inhalt ! Die “Mega-Trends” im Energie- und Mobilitätsbereich ! Gasfahrzeuge als eine Antwort auf die CO2-Gesetzgebung ! Wasserstoff – auch für Gasfahrzeuge ! Zusammenfassung
Mega-Trend im Energiebereich
Die Energiewende
Ziele
!Neue Energiepolitik (Atomausstieg)
- Zubau EE um 22.6 TWh
- Zubau WKK um 2 TWh
- Zubau Wasserkraft um 3.2 TWh
!Beibehaltung CO2-Ziel
- bis 2012: -10% ggü 1990 (CO2-Gesetz)
- bis 2020: -20% ggü 1990 (Anhörung)
Bedeutung für Umsetzung:
!Integration von dezentral produzierter
Elektrizität (Anpassung Stromnetz)
!Nutzbarmachung von Überschussenergie
(Stromspeicherung)
Mega-Trend in der Mobilität
CO2-Vorschriften für Personen- und Lieferwagen
Gasoline Diesel Natural Gas Linear (Diesel) Linear (Gasoline) Gilt für Emissions-
400 gemeinschaft
Busse bei Überschreitung:
350
1. Gramm >130 g/km: 7.50 CHF
300 2. Gramm >130 g/km: 22.50 CHF
CO2 emission in g/km
CH 2011 3. Gramm >130 g/km: 37.50 CHF
250 155 g/km, 1ʻ483 kg
weitere g>130 g/km: 142.50 CHF
015
imit 2
200 CO 2 l
ed) Fall 1 (1ʼ426 kg)
2 0 (p ropos
mit 20 osed)
CO 2 li
150
0 2 5 (prop 151 g/km (6.5 lBenzin/100 km)
mit 2
CO 2 li
100 19 g/km zu hohe CO2-Emissionen
!Busse von 2ʼ348.-/Fz
50
500 1'000 1'500 2'000 2'500 3'000 3'500
Vehicle mass in kg Fall 2 (1ʼ650 kg)
Quelle: Auto-Schweiz (2012)
182 g/km (7.9 lBenzin/100 km)
39 g/km zu hohe CO2-Emissionen
!Busse von 5ʼ198.-/Fz
Mittelklasse + VielfahrerInnen
Die relevantesten Zielgruppen
Mittelklasse-PWs:
= 65% der PW-Flotte
Um CO2-Emissionen
reduzieren zu können,
müssen die Antriebe
Quelle: «Mittelklassetauglich» sein
Zulassungsstatistik Juni 2012 Deutschland
VielfahrerInnen:
20% der PWs fahren
>20ʼ000 km/a und erbringen
so 44% der Fahrleistung.
Quelle: Janssen, Lienin (ATZ 2005)
Inhalt ! Die “Mega-Trends” im Energie- und Mobilitätsbereich ! Gasfahrzeuge als eine Antwort auf die CO2-Gesetzgebung ! Wasserstoff – auch für Gasfahrzeuge ! Zusammenfassung
Erdgas-Turbomotoren in Serie
Mittelklasse-Fzge mit Umweltbelastung von Kleinwagen
Mazda 2 VW Polo
schwächster Benziner: schwächster Benziner:
115 g CO2/km 128 g CO2/km
VW Passat Ecofuel (Erdgas)
schwächster Diesel: schwächster Diesel: 150 PS
110 g CO2/km 99 g CO2/km 119 g CO2/km
Fiat 500 Opel Corsa
schwächster Benziner: schwächster Benziner:
92 g CO2/km 120 g CO2/km
schwächster Diesel: schwächster Diesel: Opel Zafira Turbo Erdgas
97 g CO2/km 111 g CO2/km
150 PS
Quelle: AutoSchweiz 2012 139 g CO2/km
Projekt CLEVER (Erdgas-Elektrohybridantrieb)
Empa/ETH-Gemeinschaftsprojekt
Driver’s signals
Hybrid (accelerator position,
Untersuchung der
CNG tanks Controller brake pedal pressure,
" ECU
gear, etc.)
Potentiale neuer Brenn- pressure
regulator
throttle
power +
- Battery
verfahren für Gasmotoren
elctronics
electrical motor/
intercooler generator
" Optimierung des thermo- gerbox
dynamischen Kreis- Air filter turbocharger
wastegate
wheel
prozesses für Erdgas catalyst
(z.B. Miller-Zyklus)
" Realisierung Erdgas/
Biogas-Hybridantrieb
(Auslegung auf
Rekuperation, Anfahr-
drehmoment, „Turboloch- Touran 1.4 Touran 1.4
kompensation“) TSI Benzin: TSI CNG/Hybrid:
-40 CO2
173 g CO2/km 105 g CO2/km
BFE
BAFU
Projekt CLEVER (Erdgas-Elektrohybidantrieb) Präsentation an AutoBasel 2012 BFE BAFU
Erdgas-Elektrohybrid-Mittelklasse-PW
Kostensenkung in weitem Einsatzbereich möglich
2'000
1'000-2'000
1'000 0-1'000
Life cycle cost difference -1'000-0
12 years, 180'000 km -2'000--1'000
0
-3'000--2'000
-4'000--3'000
-1'000
-5'000--4'000
-2'000
-3'000
-0.449 EUR/l
-4'000 -0.578 EUR/l
Fuel price difference
-0.708 EUR/l expressed in
-5'000 EUR/gasoline l-equivalent
-0.850 EUR/l
c100-r0-
c50-r33-
m0 c25-r50- -0.980 EUR/l
m17 c17-r33-
m25 c0-r0-
m50
m100
Operational mode
(c =city, r = rural, m = motorway in %)
!"#$%#&'("%)*+
,-./+01234+5,-67+89:34;+
8()&'("%)*+ Fuel price difference:
,-?7+0123@=+5,-A/+89:3@=;+ 0.64 EUR/l
,-,6+01234&BC-+57-.6+89:34&BC-;+
1 ! = 1.20 CHF
,-DD+01234&BC-+5,-E7+89:34&BC-;+Erneuerbare Treibstoffe
Nur wenige Biotreibstoffe sind «grün»; Neubeurteilung 2012
Biotreibstoffe aus Rodungs-
flächen verursachen in der Regel
Roggen, EU mehr Treibhausgase als fossile
Treibstoffe.
Soja, BR
Dies gilt auch für eine indirekte
Soja, US
Raps, D Landumwandlung, wenn also
Mais, US bestehende Agrarflächen
Raps IP, CH erstmals für die Biotreibstoff-
Zuckerrohr, BR Oelpalmen, MY Benzin produktion verwendet werden und
Zuckerhirse, CN
Holz Gülle deshalb Waldflächen gerodet
Klärschlamm
werden müssen, um die bisherige
Nahrungsmittel- oder Futter-
produktion aufrechtzuerhalten.
Quelle: Empa, PSI, ART, DOKA (2012)Biomassepotential Schweiz
39 PJ/a (oder 1.2 Mio-l Benzin-Äquivalent)
Bioabfall; Klärschlamm;
5.6 PJ/a 5.2 PJ/a
Hofdünger;
Klärschlamm; 0.2 PJ/a
Lebensmittelabfälle; 5.2 PJ/a
2.6 PJ/a Hofdünger;
21.4 PJ/a
Bioabfall;
3.2 PJ/a
Waldenergieholz;
15.7 PJ/a
Lebensmittelabfälle;
Altpapier und Karton;
Nachhaltiges 2.3 PJ/a Genutztes
4.7 PJ/a
Potenzial: Potenzial:
Altholz; 82 PJ/a 43 PJ/a
7.4 PJ/a Altpapier und Karton;
4.7 PJ/a
Landschaftsholz;
6.6 PJ/a Waldenergieholz;
Altholz;
23.7 PJ/a 3.8 PJ/a Industrieholz;
Industrieholz; Landschaftsholz; 4.6 PJ/a
4.6 PJ/a 3.0 PJ/a
Bioabfall;
Lebensmittelabfälle; 2.4 PJ/a
0.3 PJ/a Klärschlamm;
Altpapier und Karton; 0.0 PJ/a
0.0 PJ/a
Altholz;
3.6 PJ/a
Die Biomasse von 39 PJ/a könnte
in ca. 20 PJ/a Methan umgewandelt
Landschaftsholz;
3.6 PJ/a werden, was für den Betrieb von
Ungenutztes
Industrieholz; Potenzial: Hofdünger;
ca. 200ʼ000 Erdgas-PWs
0.0 PJ/a
39 PJ/a 21.3 PJ/a ausreicht.
Waldenergieholz;
8.0 PJ/a
Quelle: Empa 2010Inhalt ! Die “Mega-Trends” im Energie- und Mobilitätsbereich ! Gasfahrzeuge als eine Antwort auf die CO2-Gesetzgebung ! Wasserstoff – auch für Gasfahrzeuge ! Zusammenfassung
Überschuss-Elektrizität # Wasserstoff
Ein sauberer Treibstoff(bestandteil) für Fahrzeuge
Tomorrow TodayFutureGas-Projekt (in Anbahnung) H2 und HCNG P&D-Anlage
Potential Überschuss-Elektrizität
Starker Anstieg in Deutschland
127 GWh könnten mit
heutigen Elektrolyseuren
("=55%) in 2ʼ100 t H2
umgewandelt und ohne
weitere verlustbehaftete
Umwandlung energetisch
genutzt werden.
Rund 127 H2-Produktionskosten:
GWh heute: 25 Rp/kWh
Windstrom ("Elektrolyseur=55%)
gingen (…)
verloren, weil 2030-2050: 15 Rp/kWh
Windräder ("Elektrolyseur=75%)
abgeregelt
wurden. (…). (Quelle: DLR, Trittin)Erdgas/Biogas-Wasserstoff als Treibstoff Effizienz- und Abgasminderungspotentiale ! 2 – 4% (bzw. 4 – 7%) Verbrauchs- einsparung mit 5 bzw. 10 E% H2 im Erdgas ! NOx- und HC-Emissionen werden nahezu halbiert ! Potential für neue Brennverfahren
Inhalt ! Die “Mega-Trends” im Energie- und Mobilitätsbereich ! Gasfahrzeuge als eine Antwort auf die CO2-Gesetzgebung ! Wasserstoff – auch für Gasfahrzeuge ! Zusammenfassung
Zusammenfassung Die CO2-Gesetzgebung für Personen- und Lieferwagen verlangt die Kombination mehrerer Massnahmen im Antriebs- (z.B. Hybridisierung) und Treibstoffbereich (kohlenstoffarme, -neutrale oder –freie Treibstoffe). Um eine CO2-Reduktion im Verkehrsbereich zu erreichen, müssen CO2-arme Mittelklasse-Fz entwickelt werden, die auch für VielfahrerInnen eingesetzt werden können (insbesondere Flotten). Als wahrscheinlichste Änderung ist eine Diversifizierung hin zu gasförmigen Treibstoffen denkbar. Dies aufgrund von grossen lokalen, ökologisch gut bewerteten Biogasressourcen, signifikant niedrigere CO2-Emissionen und der guten Kostensituation (durchgängige Businessmodelle darstellbar). Mittel-/Längerfristig können mit Gasantrieben neben einer hohen CO2- Minderung eine hohe bis vollständige Ablösung von fossilen Treibstoffen realisiert werden. Hier weisen gasförmige Antriebe ebenfalls grosses Potential auf, das sie gleichzeitig als Stromspeicher genutzt werden können.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dank an die Kollegen: Dr. Michael Bielmann (Wasserstoff-Abt.) Dr. Patrik Soltic (CLEVER-Projekt) Kontakt: christian.bach@empa.ch
Sie können auch lesen
