Grüner Sprit aus dem Labor - CO2-neutrale Kraftstoffe und ihr Beitrag zur Schadstoffreduzierung - IAV
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IAV-Kundenmagazin | 02/2020 Grüner Sprit aus dem Labor CO2-neutrale Kraftstoffe und ihr Beitrag zur Schadstoffreduzierung
2 Editorial | automotion automotion | Editorial 3
Liebe Leserin,
lieber Leser,
Katja Ziegler
Kaufmännische
Geschäftsführerin
IAV GmbH
was treibt uns und unsere Fahrzeuge heute und in Zukunft an?
Was so schlicht und einfach klingt, ist letztlich eine der spannends-
ten und zugleich schwierigsten Fragen unserer Zeit. Und wenn wir
eines gelernt haben, dann, dass es auf schwierige Fragen selten
einfache Antworten gibt.
Das gilt auch für die Zukunft von Antriebstech- Dabei stechen zwei Erkenntnisse hervor. Erstens,
nologien. Mobilität in urbanen Ballungszentren ohne Energiewende keine Verkehrswende. Denn:
und Mega-Citiys stellt nun mal andere Anforde- Nur mit ausreichend regenerativ produzierter
rungen als im ländlichen Raum. Auch zwischen Energie und einem ambitionier ten Net z- und
Alt und Jung sehen wir Bedürfnisunterschiede. Ladeinfrastrukturausbau kann E-Mobilität ei-
Dr. Ulrich Eichhorn Dr. Uwe Horn
Noch größer sind die Unterschiede zwischen nen wirkungsvollen Klimaschutzbeitrag leisten.
Vorsitzender der Geschäftsführer/
Personen- und Warentransport. Auch ein Blick Ähnlich verhält es sich mit anderen vielverspre-
Geschäftsführung Arbeitsdirektor
auf die unterschiedlichen Marktbedingungen in chenden alternativen Kraftstoffen, zu denen ne-
IAV GmbH IAV GmbH
Deutschland, Europa, Asien und Amerika zeigt, ben Wasserstoff (Seite 18) auch E-Fuels zählen,
wie verschieden und vielfältig die jeweiligen deren Potenziale wir in unserer Titelgeschichte
Anforderungen sind (Seite 6). Oft sehen wir sol- beleuchten (Seite 8).
che Unterschiede aber auch schon in unserem
direkten Umfeld. Die eine Kollegin kommt jeden Zweitens: Nicht eine einzelne Antriebstechno- Matthias Kratzsch
Tag mit dem Fahrrad, ein anderer Kollege mit logie wird die Lösung bringen. Vielmehr sollten Geschäftsführer Technik
dem eigenen Auto, ein dritter lieber mit dem die verschiedenen Technologien ihre jeweiligen IAV GmbH
E-Roller, während wieder andere den ÖPNV oder Stärken ausspielen.
Sharing-Dienste bevorzugen. Die Vielfalt und
damit auch die Kombinationsmöglichkeiten neh- Zu einer ehrlichen und fundierten Betrachtung
men zu (Seite 32). Die neue Freiheit birgt zugleich gehört auch, dass wir uns den COǃ-Fußabdruck
neue Herausforderungen, denn die Komplexität der einzelnen Technologien und Verkehrsträger Und was ist unser Antrieb bei IAV? Mit unseren (Seite 35), intelligente Steuerungssoftware für
wird größer – sowohl in der Entwicklung als auch über den gesamten Lebenszyklus anschauen. modernsten Entwicklungsmethoden und mehr Netzbetreiber entwickeln oder Energieversorger
im Betrieb und der Verbindung zu nutzer- und Eine solche ganzheitliche Betrachtung (Stich- als 8.000 Mitarbeitern an mehr als 25 Standorten mittels Künstlicher Intelligenz dabei unterstützen,
klimafreundlicher Mobilität. wort: Cradle-to-Grave) wird immer wichtiger. Dies wollen wir gerade in herausfordernden Zeiten Ladeinfrastruktur für E-Fahrzeuge bedarfsgerecht
umfasst den gesamten Prozess der Fahrzeug- noch mehr dabei helfen, die drängendsten Pro- und möglichst effizient auszubauen.
Neben dem Grundbedürfnis nach Mobilität rückt produktion inkl. Rohstoffgewinnung und berück- bleme unserer Kunden zu lösen. Und weil auch
der Themenkomplex Nachhaltigkeit immer stärker sichtigt auch eine mögliche Zweitverwertung bis die Erzeugung, Umwandlung, Speicherung und Und so gibt es auf die schwierige Ausgangsfrage
ins Bewusstsein von Mensch und Gesellschaft. hin zu Remanufacturing und Recycling (Seiten Verteilung der Energie immer anspruchsvoller nach dem optimalen Antrieb am Ende doch noch
Das Ziel lautet: klimaneutrale Mobilität bis 2050. 11 und 24). Auch die Regierungen ver folgen wird, und weil es eben ohne Energiewende keine eine einfache Antwort, zumindest für uns bei IAV.
Einen Überblick, welche Ansätze Deutschland zunehmend diesen Ansatz: China – der größte Verkehrswende geben kann, unterstützen wir ge- Denn bei allen Entwicklungsaufträgen treibt uns
und andere beispielhaf t ausgewählte Länder Automobilmarkt der Welt – hat seine Förder- und nau in diesem Sinne auch den Energiesektor noch letztlich immer ein gemeinsames Ziel an: bessere
verfolgen, zeigen wir im großen Beileger dieser Sank tionsmaßnahmen gerade entsprechend stärker mit unserem Know-how. Beispielsweise Mobilität. In diesem Sinne wünschen wir Ihnen
Ausgabe mit dem Titel „Pluralität der Strategien“. angepasst (Seite 42). indem wir Windturbinen leistungsfähiger machen viel Spaß bei der Lektüre des Heftes!
4 Inhalt | automotion automotion | Inhalt 5
16
6 E-Prüfstand to go
Mit der UNECE den Hackern das
Handwerk legen
Wenn das Auto plötzlich die
27
28
Aufbruch in eine neue Zeit
CO2-neutrale Kraftstoffe und ihr Nebenrolle spielt 30
Beitrag zur Schadstoffreduzierung Das physikalisch-chemische Labor von
IAV beschäftigt sich verstärkt mit Batte-
Der Verkehrssektor kann einen erheblichen rien und Brennstoffzellen.
Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leis-
ten. Dazu benötigen wir neben exzellenten Trends
Antriebstechnologien und neuen Mobilitäts-
24
konzepten einen optimalen Mix an CO2-
neutralen Energieträgern, denn diese können Car-Sharing – Ein totes Pferd? 32
ihr Potenzial auf den verschiedenen Märkten
Lieblingsgeräusch: Stille 35
unterschiedlich stark zur Geltung bringen.
Digitalisierung des Mittelstandes 36
Aus alt wird neu:
Boom-Markt Remanufacturing
Wie kann Produktion effizienter
Projekte gestaltet und der Bedarf an natürlichen
Ressourcen gesenkt werden?
Fokusthema IAV setzt auf die Wiederaufbereitung
Sprachassistenzplattform sogenannter Altteile.
„Made in Germany“ 38
Für eine nachhaltige Mobilität der Zukunft
Potenzial des Verkehrssektors zur BVG und IAV bringen neue
28
COǃ-Reduktion 6 Mobilität nach Alt-Tegel 40
E-Fuels: Kraftstoffe der Zukunft 8
„Allein mit Elektromobilität wird
es nicht gelingen“ 12 Spurwechsel
Aufbruch in eine neue Zeit 16 Mit der UNECE den Hackern
Wie der größte Automobil markt den das Handwerk legen
IAV Cross 17 Mix an Antriebstechnologien fördert 42
Regelungen der UN stellen neue Anfor-
Halbierung der Kosten für
derungen an die Security – eine Heraus-
12
Wasserstoffanwendungen
forderung für Hersteller und Zulieferer.
bis 2030 erwartet 18
Über IAV
Impulse
Modularer E-Baukasten für
Virtuelles Laufevent –
für einen guten Zweck
Code Competition Automati sierung 45
45
38
Nutzfahrzeuge geht in Serie 21 IAV baut Compliance-Strukturen
weiter aus 46 Sprachassistenzplattform
„Allein mit Elektromobilität wird es nicht gelingen“ Wie sehen Daten aus? 23
„Made in Germany“
Unser Engineering 50
Aus alt wird neu: Boom-Markt
Welcher Energieträger leistet wirklich einen Beitrag zu einem COǃ-neutralen IAV arbeitet mit Fraunhofer-Instituten
Remanufacturing 24 Unser Produktportfolio 52
Verkehr? Interview mit Shell-Manager Karsten Wilbrand und IAV-Technikchef an neuer Sprachassistenzplattform
Matthias Kratzsch Effizientes Thermo management 26 IAV-Termine: Treffen wir uns? 55 „Made in Germany“.
6 Fokusthema | automotion automotion | Fokusthema 7
Anteil Transportsektor am
CO2-Ausstoß
37 Mrd. Tonnen 46,5 %
54,30 %
CO2 weltweit Anteil elektrifizierter Pkw in Norwegen
FÜR EINE 31,20 %
36,50 % CO2-Ausstoß aller Länder (2019)
Stromerzeugung Stromerzeugung
in China aus Kohle in Deutschland
NACHHALTIGE 20,50 %
15,80 % 24 % Anteil des Transport-
sektors an den weltweiten
2018: insgesamt 2018:
MOBILITÄT CO2-Emissionen 4.432,4 TWh 648,7 TWh
DER ZUKUNFT DEU CHI USA NOR BRA
Potenzial des CO2-Reduktionsziele ausgewählter Länder insgesamt
Verkehrssektors zur
Quelle: CITI Research / Clean Energy Wire / Statistik Sentralbyra (2017)
USA 2050 Deutschland 2050 China 2030
CO2-Reduktion 4.631.781 kt
CO2-Einsparung
998.400 kt
CO2-Einsparung
Erster Rückgang der
CO2-Gesamtemissionen
CO2-Austoß nach Sektoren gegenüber 2005 gegenüber 1990
Brasilien 2030 Norwegen
Elektrizität 41 % 149.342 kt 2050
CO2-Einsparung 51.429 kt
gegenüber 2005 CO2-Einsparung
Sonstige 3 %
gegenüber 1990
Gebäude 8 %
Wirksamer Klimaschutz ist eine der
Transport 24 %
größten Herausforderungen unserer Zeit. Industrie 24 %
Die Reduktion von Treibhausgasen ist
ein zentraler Baustein dieses Vorhabens.
Um das hohe Einsparungspotenzial zu Quelle: IEA (2017)
heben, sind ganzheitliche und sektoren-
übergreifende Lösungen gefragt.
Doch nicht jedes Land hat die gleichen Kein Poster
Voraussetzungen. Daher sind unterschied-
liche Strategien für eine wirksame CO2- dabei?
Reduktion erforderlich – technologisch, Hier können Sie Ihr Infografik-
politisch und gesellschaftlich. Ein beispiel- Poster mit wertvollen Fakten
und Daten nachbestellen:
hafter Blick auf Deutschland, China, die USA, automotion@iav.com
Norwegen und Brasilien macht das deutlich. *Alle CO2-Einsparungen beziehen sich auf den Gesamtausstoß der Länder, nicht allein auf den Transportsektor.
8 Fokusthema | automotion automotion | Fokusthema 9
E-Fuels:
.UDIWVWRNjHGHU=XNXQIW
W
ie lassen sich Treibhausgase im Verkehr E-Fuels auf Basis
nachhaltig senken? Die Autoindustrie von Wasserstoff
setzt auf E-Mobilität, aber es wird dau-
ern, bis sich E-Fahrzeuge im Markt durchsetzen. Wasserstoff kann mit COǃ zu gasförmigem Methan
Experten sind sich einig, dass es nur mit einem oder flüssigem Methanol oder synthetischen Otto-
Bündel von Maßnahmen gelingen kann, die gesetz- und Dieselkraftstoffen inklusive Kerosin (Power-to-
ten CO2-Reduktionsziele zu erfüllen. Eine wichtige Liquid) veredelt werden. Beim Verbrennen im Motor
Rolle spielen synthetische Kraftstoffe, sogenannte wird die Menge an COǃ ausgestoßen, die den E-Fuels
E-Fuels, so die Nationale Plattform Zukunft der vorher zugefügt wurde. Wird das Treibhausgas aus
Mobilität (NPM) in ihrem jüngsten Bericht der Ar- nichtfossilen Quellen wie z. B. der Luft entnommen,
beitsgruppe Alternative Antriebe und Kraftstof- ist die Verbrennung klimaneutral.
fe für Nachhaltige Mobilität. Sie können mittels
bestehender Infrastruktur bereitgestellt werden, E-Fuels können über das etablierte Tankstellen- und
verbessern die CO2-Bilanz der Flotten und könnten Pipelinenetz verteilt und dank ihrer hohen Energiedich-
bei Substitution von fossilen Kraftstoffen eine CO2- te kostengünstig über lange Strecken transportiert
neutrale Mobilität ermöglichen. werden. Sie eignen sich nicht nur für Pkw und ÖPNV,
sondern vor allem für den Einsatz im Luft-, Schiffs-
Mit Blick auf die neuen Klimaziele der Europäischen und Schwerlasttransport, wo Elektrifizierung aus
Union ist 2020 ein Jahr der Wahrheit – zum ersten Mal heutiger Sicht nicht praktikabel ist.
gilt der strenge 95-Gramm-COǃ-Richtwert. Welcher
OEM die Emissionsnorm erfüllt oder verletzt, wird „Synthetische Kraftstoffe sind vielseitig verwend-
nun faktisch messbar. Wegen der fortschreitenden bar und können einen wertvollen Beitrag zur COǃ-
Elektrifizierung der Flotten und des damit wachsenden Reduktion der Bestandsflotte leisten, die aufgrund
Strombedarfs ist es laut Experten umso wichtiger, die einer durchschnittlichen Haltedauer von nahezu zehn
Energiewende zu beschleunigen und auf erneuerbare Jahren auch mittelfristig eine erhebliche Rolle für
Energien umzustellen. unsere COǃ-Emissionen spielt“, sagt Dr. Ralf Tröger,
Manager Business Consulting Fahrzeugantriebe bei
E-Fuels bieten die wichtige Möglichkeit, die COǃ- consulting4drive, der Management-Beratung von IAV.
Emissionen in der Bestandsflotte ohne Fahrzeug-
umrüstungen und unter Beibehaltung der heutigen Die technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten
Infrastruktur zu senken und somit Mobilität künftig von PtX-Kraftstoffen im Hinblick auf COǃ-Reduzierung
unabhängiger von fossilen Brennstoffen zu machen. und -Neutralität stehen u. a. im Fokus der IAV-Tagung
Sie befinden sich derzeit noch in der Pilot- und Ent- „Einspritzung und Kraftstoffe“ am 1.–2. Dezember
wicklungsphase, auch weil ihre Herstellung durch 2020 in Berlin.
PtX-Verfahren (Power-to-X) noch sehr kosten- und
energieintensiv ist. Deutsche Energie-Agentur
sieht wichtige Rolle für E-Fuels
Um E-Fuels nachhaltig zu produzieren, wird mit re-
generativ erzeugtem Strom Wasser in seine Kern- Das Ziel der EU, die Pkw-Emissionen bis 2030 um 37,5
bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Prozent zu senken (bezogen auf das Durchschnittsziel
Letzterer reagiert in einem mehrstufigen Prozess mit von 95g COǃ/km in 2020), macht schon heute den
aus der Luft entnommenem COǃ und bildet so das Aufbau von PtX-Kapazitäten notwendig, findet die
Basisprodukt, aus dem synthetische, strombasierte Deutsche Energie-Agentur (dena).
Kraftstoffe gewonnen werden können.
10 Fokusthema | automotion automotion | Fokusthema 11
Für den Klimaschutz wäre diese Option attraktiv. Eine
H2 umfassende Studie der IAV-Kollegen rund um Marc
Sens, Fachbereichsleiter Vorentwicklung Antriebs-
strang, zum CO�-Ausstoß der Pkw-Flotte in Europa
Strom aus ����e����� auf Basis der Lebenszyklusbetrachtung zeigt, dass die
erneuerbaren Gesamtemissionen trotz steigender Neuzulassungen
Energien H2 spürbar sinken, wenn man den fossilen Kraftstoffen
vermehrt klimaneutrale Energieträger beimischt.
CH4
Siehe hierzu auch die unten stehende Infografik
Elektrolyse „Vergleich des CO�-Ausstoßes in der Lebenszyklus-
Methanisie- Betrachtung“.
H2O H 2 + CO2
rung
„Die Einführung nahezu CO�-neutraler Kraftstoffe
als Substitution für fossile Kraftstoffe oder als Blen-
Wasser CH 3 OH CxHy Oz Methan
ding in Raten von bis zu maximal 30 Prozent nach
CO2 2030 zeigt den mit Abstand größten Hebel auf das
Methanol- Veredelung Lebenszyklus-CO�-Äquivalent“, sagt Sens. „Trotz des
synthese damit verbundenen hohen Energiebedarfs sollte auf
CO 2- diese Technik daher nicht verzichtet werden.“ Um
Abscheidung eine Beimischungsquote von 30 Prozent umzuset-
CxHy Oz CxHy zen, braucht es allerdings deutlich mehr legislativen
Rückhalt als bisher.
Umgebungsluft/ Fischer-Tropsch- 5DǎQDWLRQ Flüssige Klar ist, wir brauchen Lösungen, die schon jetzt effektiv
CO2 -reiche Quelle Verfahren ���������e
für CO�-Reduktionen sorgen, denn selbst bis 2050
wird es noch Marktsegmente und Einsatzszenarien
geben, in denen Verbrennungsmotoren unverzichtbar
$XVJDQJVVWRNjH Prozessstufe 1 Prozessstufe 2 Prozessstufe 3 Produkte/E-Fuels sind. Diese müssen dann aber so sauber und effizient
wie möglich betrieben werden – z. B. mit E-Fuels.
Kontakt: marc.sens@iav.de
„Machbarkeitsstudie für die Herstellung von E-Fuels am Berliner IAV-Standort“, Dino Pfeiffer, Januar 2020
Vergleich des CO2-Ausstoßes in der Lebenszyklus-Betrachtung
„Wir gehen davon aus, dass Powerfuels inklusive Hǃ berücksichtigt (Well-to-Wheel), könnte dies Investi- Produktion im Ausland,
sukzessiv Marktanteile hinzugewinnen und über das tionen nachhaltig fördern. um Kosten zu senken
OEM OEM + Blending
Jahr 2030 hinaus eine große Rolle spielen werden Erwartungen (nahezu CO2-neutraler Kraftstoffe)
und spielen müssen“, sagt Stefan Siegemund, Leiter Grundsätzlich könnten E-Fuels mit Einschränkun- Aufgrund der durch das komplizierte Produktions- 10 % Blending in 2025
20 % Blending in 2030
Nachhaltige Mobilität und alternative Energieträger gen in beliebigen Mengen zu fossilen Kraftstoffen verfahren erhöhten Kosten sowie fehlender Förder- 30 % Blending in 2035
bei der dena. „Unter den bekannten Rahmenbedin- beigemischt werden, solange der Energieträger am maßnahmen ist mittelfristig noch nicht von einem
gungen ist es nicht absehbar, dass man selbst bei Ende die jeweilige europäische Kraftstoffnorm (EN Einsatz der E-Fuels im Verkehr auszugehen. In ei- Pkw-Bestands- OEM + Blending +
flotte Europa VKM Wirkungsgradsteigerung
einem schnellen und erfolgreichen Hochlauf der 590 für Diesel und EN 228 für Benzin) einhält. Eine nem Forschungsbericht der Prognos AG im Auftrag
vollelektrischen Mobilität auf flüssige synthetische industrielle Produktion von E-Fuels findet jedoch des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie 8
Kraftstoffe wird verzichten können.“ unter anderem wegen der für Investitionen relevanten, (BMWi) vom März 2020 wird für das Jahr 2030 mit
7
aber fehlenden EU-Vorgaben zur Ökostromnutzung, einem Verkaufspreis von über 4,50 Euro je Liter E-
Um das Potenzial von E-Fuels zu heben, sind jedoch mangelnder politischer Förderung und hoher Her- Fuel kalkuliert. Das Thema Förderung, so das BMWi, 6
GWP [kg/CO2e] · 1011
legislative Änderungen nötig. Solange die EU an einer stellungskosten nicht statt. steckt noch in der Prüfphase. 5
auf den reinen Fahrbetrieb (Tank-to-Wheel) fokus-
4
sierten Betrachtung für COǃ-Flottenemissionsziele Die NPM fordert in ihrem Bericht von Juni 2020, dass Erfolgreich können E-Fuels aber nur sein, wenn ihre
festhält, fehlt Unternehmen der Anreiz, in Infrastruktur die politischen Rahmenbedingungen gesetzt werden Kosten deutlich sinken. Die dena schätzt, dass der 3
Fahremissionen
und Produktion zu investieren. Im Fahrzeugbetrieb müssen, um die Produktion alternativer Kraftstoffe auf Literpreis auf bis zu 1–2 Euro fällt, wenn E-Fuels Stromerzeugung
2
emittieren die mit PtX-Kraftstoffen arbeitenden Mo- breiter Ebene vorzubereiten. Um Markteinführung und direkt dort produziert würden, wo günstig erneuer- Kraftstofferzeugung
Produktion
toren durchaus COǃ, auch wenn dieses vorher aus -hochlauf zu ermöglichen, sollte die Bundesregierung barer Strom generiert wird, z. B. durch Solarenergie 1
der Luft entnommen wurde. Würde aber das bei der spezifische Verwendungsquoten für E-Fuels einführen in Nordafrika oder durch Windkraft in Norwegen.
Kraftstoffherstellung aufgenommene COǃ legislativ oder steuerliche Förderung gewähren, so die NPM. 2020 2035
12 Fokusthema | automotion automotion | Fokusthema 13
„Allein mit Elektromobilität Brennstoffzellenfahrzeuge) wären es 2030 noch nahe-
zu 40 Millionen Pkw plus Nutzfahrzeuge. Wir müssen
also Lösungen finden, die die Emissionen vor allem der
wird es nicht gelingen“ Bestandsfahrzeuge absenken. Aus unserer Sicht wä-
ren dafür flüssige Biokraftstoffe geeignet, denn diese
könnten meist sofort und nahtlos eingesetzt werden –
allerdings ist die Begeisterung für Biokraftstoffe nach
Super E10 leider etwas verloren gegangen. Dennoch
sind wir davon überzeugt, dass wir künftig so etwas wie
Strom, Wasserstoff, Biosprit, strombasierte Kraftstoffe – für einen E20 in den 2020er Jahren brauchen werden. Stromba-
COǃ-neutralen Verkehr stehen viele Energieträger zur Verfügung. sierte Kraftstoffe sehen wir dagegen in diesem Jahr-
zehnt (noch) nicht in relevanten Mengen – allenfalls
Was wirklich einen Beitrag zu den Klimazielen leistet, diskutierte IAV- erste Pilotanlagen. Für schwere Nutzfahrzeuge, deren
Technikchef Matthias Kratzsch mit dem für die Mobilitätsforschung Flottenumschlag deutlich höher als bei Pkw ist, sehen
wir ferner Gaskraftstoffe, insbesondere auch biogene
verantwortlichen Shell-Manager Karsten Wilbrand. wie BioLNG als Alternative.
Kratzsch: Was die Motoren betrifft, wären deutlich hö- Matthias Kratzsch
here Beimischungsquoten mit synthetischen flüssigen
Kraftstoffen möglich als heute. Je nach Kraftstoffart und ist in der Geschäftsführung von IAV für
Deutschland hat mit dem Klima- Brennverfahren ist es in der Bestandsflotte technisch den Kernbereich Technik verantwortlich.
schutzplan 2050 ehrgeizige möglich, fossile Energieträger bis zu 100 Prozent durch Für den Entwicklungs-Partner arbeitet
der Diplom-Ingenieur bereits seit 1997,
COǃ-Einsparziele für die einzelnen COǃ-neutrale, biogene oder synthetische Kraftstoffe
unter anderem in der Antriebs- und
zu ersetzen. Und wie unsere IAV-Studie zeigt, wäre eine
Sektoren und damit auch für den höhere Beimischungsquote die effektivste Maßnahme, Motorenentwicklung.
Verkehrssektor beschlossen. um die Flotten-COǃ-Äquivalente im Lebenszyklus bis
Ist das zu erreichen? 2030 zu senken. Was fehlt, sind die entsprechenden
politischen Rahmenbedingungen und Investitionsanreize
zu Gunsten größerer Kraftstoff-Produktionskapazitäten.
Wilbrand: Um das im Verkehrssektor angestrebte „Eine Technologie
COǃ-Einsparziel von –40 Prozent bis 2030 zu erreichen, Wilbrand: Hydriertes Pflanzenöl, HVO also, kann in
sind gewaltige Anstrengungen erforderlich. Allein mit Deutschland beispielsweise bis zu einem Anteil von allein bringt uns nicht ans
Elektromobilität wird es nicht gelingen – wir müssen
auch die Kraftstoffe dekarbonisieren.
26 Prozent dem Dieselkraftstoff B7 beigefügt werden,
insgesamt hat der R33 genannte Kraftstoff dann einen Ziel, wir brauchen einen
Kratzsch: Der Bericht der Nationalen Plattform „Zukunft
Anteil von einem Drittel erneuerbarer Energie. Der COǃ-
Vorteil gegenüber rein fossilem Diesel beträgt dann rund
schlüssigen Mix alter-
Dr. Karsten Wilbrand
der Mobilität“ sagt klar und deutlich: Die Geschwindigkeit
des Wandels reicht nicht, ihr müsst schneller werden und
20 Prozent. Das wäre der COǃ-Rückgang, der bei zehn
Millionen Elektro-Pkw im Jahr 2030 noch fehlen würde.
nativer Antriebe und
wurde Anfang 2020 zum „Senior Principal
technologieoffen agieren. Eine einzelne Technologie allein Kraftstoffe.“
bringt uns nicht ans Ziel, wir brauchen einen schlüssigen
Scientist Mobility“ bei Shell berufen und Mix alternativer Antriebe und Kraftstoffe. Zu diesem
war zuvor in verschiedenen Funktionen in Ergebnis kommt übrigens auch eine von uns durch-
Und welchen Weg schlagen Sie für
der Kraftstoffforschung bei Shell tätig. geführte und für das diesjährige Internationale Wiener den Ottomotor vor? hohen Klopffestigkeit auch der Wirkungsgrad. Die COǃ-
Der promovierte Maschinenbauer hat sein Motorensymposium eingereichte Studie zur Bewertung Vermeidungskosten wären gering.
ganzes Berufsleben in der Energiebranche der COǃ-Äquivalente nach dem Lebenszyklus für unter- Wilbrand: Wir können den Ethanolgehalt in Ottokraft-
verbracht. schiedliche Antriebsstrangflottenszenarien bis 2035. stoffen erhöhen. Hierfür stehen Bio-Abfallstoffe wie Kratzsch: Motorseitig ist dies für Ethanol-Beimischungen
Stroh zur Verfügung und auch die Anlagenkapazität auch machbar. Selbstverständlich muss man sich bei älteren
wird weiter ausgebaut. E20 würde einen guten Beitrag Motoren die Kompatibilität noch einmal anschauen, beispiels-
zur COǃ-Absenkung leisten und wäre kompatibel zu den weise hinsichtlich der Dichtungen. Doch technisch sehe ich
Welche Möglichkeiten sehen Sie,
„Wir müssen Lösungen den Wandel zu beschleunigen?
meisten heutigen Fahrzeugen. Die größte Herausfor-
derung dürfte jedoch darin bestehen, den Verbraucher
da kein großes Problem. Insbesondere bei Dieselmotoren der
%HVWDQGVǍRWWHJLEWHVDEJHVHKHQYRQGHU.RPSDWLELOLW¦WPLW
finden, die die Emissionen Wilbrand: Wir erwarten steigende Anteile von elektri-
von E20 zu überzeugen – hierfür brauchen wir auch das
Engagement der Autobauer. Denn der Anteil von Super
GHU.UDIWVWRNjQRUP',1(1 NHLQWHFKQLVFKHV3UREOHP
DXFKK¸KHUH%OHQGLQJ5DWHQYRQ+92.UDIWVWRNjDOV
vor allem der Bestands- schen Antrieben bei den Neuzulassungen; wir werden E10 liegt im Branchendurchschnitt seit Jahren bei nur einzusetzen. So wäre in jedem Fall sehr kurzfristig ein Beitrag
aber noch viele Verbrenner im Bestand haben – bei 13 % – Tendenz konstant. Legt man künftige Motoren zur Absenkung der Flotten-COǃ-Emissionen sowohl in der
fahrzeuge absenken.“ zehn Milionen elektrischen Antrieben (einschließlich von Beginn an auf E20 aus, dann steigt aufgrund der 1HXZLHDXFK%HVWDQGVǍRWWH]XHUUHLFKHQ
14 Fokusthema | automotion automotion | Fokusthema 15
stoffzelle insbesondere bei kleinen Leistungen sehr Wilbrand: Die Wirkungsgradkette batterieelektrischer
gut ist, kann der Verbrennungsmotor eher bei hohen Antriebe ist hervorragend, mit allen Übertragungsver-
Lasten seine Stärke ausspielen. Insofern werden An- lusten kommt man noch immer auf mehr als 70 Prozent
wendungsfall und TCO diese Entscheidung treiben. Wir – da kommt kein noch so optimierter Verbrenner ran.
glauben: Beide Technologien haben ihre Berechtigung Für schwere Fahrzeuge, die viel im Langstreckeneinsatz
und werden auch zum Einsatz kommen. genutzt werden, wären allerdings sehr große Batterien
und sehr hohe Ladeströme notwendig. Das kostet nicht
Wilbrand: Mittelfristig sehe ich aber keinen Grund, nur Nutzlast, sondern unglaublich viel Geld. Und da kann
warum Brennstoffzellen nicht deutlich günstiger als es schon sinnvoll sein, mittelfristig Wasserstoff einzu-
heute werden sollten. Hinzu kommt, dass Brennstoff- setzen. Strombasierte Kraftstoffe sind dagegen nicht
zellen tatsächlich emissionsfrei arbeiten, während bei nur vergleichsweise ineffizient, sondern auch preislich
der Wasserstoffverbrennung im Motor weiterhin eine schwer vermittelbar im wettbewerbsintensiven Straßen-
Abgasnachbehandlung notwendig ist. güterverkehrsgewerbe.
Kratzsch: In der Tat ist eine Abgasnachbehandlung Kratzsch: Bei der Strategie zum Einsatz von Wasserstoff
erforderlich – und daran arbeiten wir auch gerade. im Verkehr dürfen wir andere Sektoren wie die Chemie-
und Stahlindustrie nicht vergessen, wodurch der Bedarf
die Erzeugungspotenziale in Deutschland übersteigen
wird. Daher werden wir Energieträger importieren müssen,
Bei den strombasierten Kraft- sprechende Fahrzeuge auf den Markt kommen – und damit
Gehen wir da in Deutschland einen wobei sich flüssige Kraftstoffe anbieten, deren Herstel-
stoffen konkurrieren derzeit noch stellt sich wiederum die Frage, was wir mit der Flotte tun. Sonderweg? lung in geografisch günstigen Lagen auch entsprechend
mehrere Ansätze. Haben Sie Über das Fischer-Tropsch-Verfahren können wir hingegen niedrigere Preise ermöglicht.
sowohl synthetischen Diesel als auch Kerosin herstellen. Kratzsch: Lassen Sie uns nach China schauen: Das
bereits eine klare Präferenz? Langfristig wird aus unserer Sicht vor allem die Luftfahrt auf Land hat die Förderung für Elektrofahrzeuge zurückge-
Ǎ¾VVLJHVWURPEDVLHUWH.UDIWVWRNjHDQJHZLHVHQVHLQGDLQV fahren. Dafür soll es staatliche Zuschüsse beziehungs-
Wilbrand:6WURPEDVLHUWH.UDIWVWRNjHN¸QQHQI¾U'LHVHO besondere dieser Sektor auf höchstmögliche Energiedichte weise Credits für Niedrigverbrauchsfahrzeuge und den
Wieviel Vielfalt können wir uns bei
NUDIWVWRNjHJXWLP)LVFKHU7URSVFK9HUIDKUHQKHUJHVWHOOW DQJHZLHVHQLVW8QGKLHUEOHLEHQǍ¾VVLJH(QHUJLHWU¦JHULQ Einsatz von Methanol als Kraftstoff geben. Mit diesen Antrieben und Kraftstoffen leisten?
ZHUGHQI¾U2WWRNUDIWVWRNjHSHU0HWKDQROV\QWKHVHŞZLU leichten Tanksystemen auch auf längere Zeit unschlagbar. Credits wiederum kann die notwendige Quote an bat-
arbeiten vorzugsweise mit FT-Prozessen. So erzeugen terieelektrischen Fahrzeugen, die ein Hersteller in den Kratzsch: Das ist für mich nicht die entscheidende Fra-
wir schon heute rund sieben Millionen Tonnen Gas-to- Markt bringen muss, abgesenkt werden. Das führt ge. Die Frage muss lauten: Was ist aus technologischer
Liquids-Produkte in Katar. Shell GTL-Fuel kann sofort höchstwahrscheinlich zu einem Entwicklungsschub Sicht der beste Weg, um das höchste Einsparpotenzial
in Flottenfahrzeugen eingesetzt werden – und führt bei
Welchen Anteil können strom- von neuen, sehr effizienten Verbrennungsmotoren im bei den COǃ-Emissionen zu erzielen? Und für uns bei IAV
älteren Kfz zu deutlichen Luftqualitätsverbesserungen. basierte Kraftstoffe an einem hybriden Umfeld, denn die Verbrauchsziele werden lautet die Antwort: Wir werden langfristig mehrere Pfade
defossilisierten Verkehr erlangen? mit reinen verbrennungsmotorischen Antrieben nicht verfolgen müssen: einerseits die direkte Nutzung von
Kratzsch: )RUWVFKULWWOLFKH .UDIWVWRNjH N¸QQHQ HLQHQ zu erreichen sein. Und ich bin überzeugt: Neue ver- grünem Strom – in den kommenden Jahren erwarten
wertvollen Beitrag zur COǃ5HGXNWLRQGHU%HVWDQGVǍRWWH brauchsoptimierte Verbrennungsmotoren und strom- wir einen deutlichen Anstieg von batterieelektrischen
leisten, weshalb es auch wichtig ist, diese mit Power-to- Wilbrand: Vor allem der Energiebedarf für die Herstel- basierte Kraftstoffe wären auch für Deutschland eine Fahrzeugen. Andererseits prognostizieren wir eine stei-
/LTXLGXQG%LRPDVVWR/LTXLG.UDIWVWRNjHQ]XYHUVRUJHQ lung synthetischer Kraftstoffe ist hoch. Wenn man den gute Ergänzung zur Elektromobilität. JHQGH%HGHXWXQJYRQ:DVVHUVWRNj3DUDOOHOP¾VVHQGLH
:HQQ ZLU DOOHUGLQJV RKQHKLQ HLQH :DVVHUVWRNj ZLUWVFKDIW dafür notwendigen Kohlenstoff aus der Luft abschei- Verbrennungsmotoren bis zum Jahr 2025 für die Ab-
aufbauen, dann ist es aus thermodynamischer Perspek- det, ist dies (derzeit noch) sehr kostspielig. Aber auch JDVVWXIH(XURnjWJHPDFKWZHUGHQ,PQ¦FKVWHQ6FKULWW
WLYHVLQQYROOZHQQZLUGHQ:DVVHUVWRNjGLUHNWYHUZHQGHQ die notwendigen Mengen an erneuerbarem Strom sind müssen wir uns dann noch intensiver damit beschäfti-
– entweder im Hǃ-fähigen Verbrennungsmotor oder in der ja bei Weitem nicht dafür vorhanden.
Wie weit ist der Wirkungsgrad- gen, wie der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren
%UHQQVWRNj]HOOH $Q EHLGHQ7HFKQRORJLHQ DUEHLWHQ ZLU LQ nachteil strombasierter Kraftstoffe erhöht werden kann – bis hin zu Motoren, die speziell auf
tensiv und sind überzeugt, dass die Marktdurchdringung durch innovative Motorentechnik den Hybridbetrieb ausgelegt werden.
nicht mehr lange auf sich warten lässt. CNG wiederum ist
Würden Sie Wasserstoff in der zu kompensieren?
eine Zwischenlösung, die beim Ottomotor sofort 20 bis Wilbrand: Darüber hinaus sollten wir an der Beimischung
25 Prozent COǃ-Reduktion bringt. Sinnvoll ist dieser Pfad Brennstoffzelle oder im Verbren- von Biokraftstoffen arbeiten, denn die sind technisch weit
aber nur, wenn wir das Methan mittelfristig nicht mehr aus nungsmotor nutzen? Kratzsch: Wenn wir es schaffen, den mittleren Wir- entwickelt. Parallel dazu sollten wir aber die Forschung
(UGJDV VRQGHUQ DXV :DVVHUVWRNj EH]LHKXQJVZHLVH ELR kungsgrad um zehn Prozentpunkte zu verbessern, und Entwicklung strombasierter Kraftstoffe nicht ver-
JHQHQ4XHOOHQZLH5HVWVWRNjHQHU]HXJHQ dann spart das rückwirkend über die Energiekette 25 nachlässigen.
Kratzsch: Im Transportsektor setzen sich immer die Prozent Primärenergie. Diesen Hub schaffen wir nur,
Wilbrand::DVVHUVWRNjVROOWHP¸JOLFKVWGLUHNWHLQJHVHW]W Technologien durch, die über den Lebenszyklus be- wenn wir die Verluste bei niedrigen Lasten verringern, Kratzsch: Einverstanden!
ZHUGHQGDJHEHLFK,KQHQUHFKW'HQQPLW:DVVHUVWRNjLVW trachtet die geringsten Kosten aufweisen. Weiterhin also zum Beispiel mit Hilfe verringerter Wandwärme-
ein Wirkungsgrad von rund 30 Prozent über die gesamte wird der Anwendungsfall darüber entscheiden, welche verluste im Verbrenner, der Nutzung eines elektrifizier- Kontakt:
Energiekette zu erreichen, mit anderen E-Kraftstoffen Technologie in einer spezifischen Anwendung zum ten Turboladers oder indem wir in niedrigen Lastberei- karsten.wilbrand@shell.com
bestenfalls 15 Prozent. Allerdings wird es dauern, bis ent- Einsatz kommt. Während der Wirkungsgrad der Brenn- chen elektrisch fahren. matthias.kratzsch@iav.de
16 Fokusthema | automotion automotion | Fokusthema 17
IAV Cross
optimiert jetzt auch
Wasserstoffverbrenner
Der bewährte IAV Cross (Injection Analyzer) untersucht
QXQDXFKGLH4XDOLW¦WGHU(LQVSULW]XQJYRQ:DVVHUVWRNj
+ŷ ,QMHNWRUHQXQWHU1XW]XQJYRQ5HDOJDV:DVVHUVWRNj
Aufbruch in eine neue Zeit Simulationen mit Künstlicher Intelligenz wird in Zukunft als Energieträger auch für die motorische
Verbrennung immer wichtiger, weil es kein COǃ freisetzt.
Neben den Messungen gehören Simulationen zum Kernge- Mit der Neuentwicklung des IAV Cross können Injektoren
schäft des PCL-Teams. Bisher haben die Experten vor allem für Brennverfahren mit äußerer Gemischbildung (MPI)
Katalysatoren, Filter und Sensoren modelliert. In Zukunft sollen wie auch direkte Einspritzungen in den Brennraum im
Das physikalisch-chemische Labor von IAV beschäftigt YHUVW¦UNWDXFK%UHQQVWRNj]HOOHQXQG%DWWHULHQKLQ]XNRPPHQ Detail analysiert werden.
sich verstärkt mit Batterien und Brennstoffzellen Ein Schwerpunkt bei der Batteriesimulation ist beispielsweise
die Leistungsprognose einer Zelle bei transienter Last und Nach fast 20 Jahren Markterfolg und kontinuierlicher
Temperatur. „Wir vermessen dazu reale Bauteile und liefern :HLWHUHQWZLFNOXQJHUP¸JOLFKWGLHDXI:DVVHUVWRNj$Q
D
ie IAV-Experten des physikalisch-chemischen wechselwirken. Ganz ähnliche Fragen stellen sich auch rund unseren Kunden dann ein Modell, das sie als digitalen Zwilling wendungen ausgerichtete nächste Evolutionsstufe des
Labors (PCL) genießen seit vielen Jahren einen XPGDV7KHPD%UHQQVWRNj]HOOHQť+LHUZROOHQZLUXQWHUDQGHUHP LQGHU(QWZLFNOXQJQXW]HQN¸QQHQţVR6FK¦NjQHU+LHUVROO Geräts mit spezieller und abgesicherter Messtechnik
hervorragenden Ruf. Jetzt erweitert das bewährte ZLVVHQZHOFKHQ(LQǍXVV6FKDGVWRNjHDXVGHU8PJHEXQJVOXIW Künstliche Intelligenz (KI) künftig eine größere Rolle spielen: eine schnelle, crossfunktionale Analyse von Injektoren
Labor sein Spektrum: In Zukunft stehen Mitarbeiter und DXIGLH/HLVWXQJVI¦KLJNHLWGHU%UHQQVWRNj]HOOHKDEHQ0LWGLHVHQ Simulationen auf Basis physikalisch-chemischer Gleichungen unter möglichst realitätsnahen Bedingungen. Die neue
Messtechnik auch für Themen rund um neue Antriebe Erkenntnissen kann zum Beispiel der Wirkungsgrad über die sind zwar sehr präzise, erfordern aber einen hohen Aufwand. Gerätegeneration berücksichtigt die physikalischen
zur Verfügung – zum Beispiel für die Untersuchung von Lebensdauer der Zelle verbessert und so auch der Wasser- KI-Modelle lernen im Gegensatz dazu aus Trainingsdaten und (LJHQVFKDIWHQYRQ:DVVHUVWRNjXQGVHW]WGDEHLDXIGHU
Hochvoltbatterien und Brennstoffzellen. VWRNjVFKOXSIYHUULQJHUWZHUGHQţVR6FK¦NjQHUť'DVN¸QQHQZLU zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit aus. %DVLVGHV,$9&URVV7\S3I¾UJDVI¸UPLJH.UDIWVWRNjHDXI
mit den bestehenden Anlagen exakt messen.“ Denn neben
Eines bleibt selbst im größten Umbruch der Automobilbran- den Erfahrungen aus zahlreichen Kundenprojekten gehört das Trotz aller Veränderungen durch neue Antriebssysteme werden Das weltweit einmalige Messsystem IAV Cross besteht
che gleich: Ohne physikalisch-chemische Expertise lassen breite Portfolio an Messtechnik – sämtlich „Best in Class“ – zu in Zukunft auch klassische Themen auf der Agenda des PCL- aus der hydraulischen Einheit, der elektronischen Mess-
sich weder konventionelle noch alternative Antriebsstränge den Alleinstellungsmerkmalen des PCL. Teams stehen. „Neue Grenzwerte für COǃXQG6FKDGVWRNjH und Steuereinheit sowie der Software. Von vergleichbaren
entwickeln und testen. Darum sehen sich die rund 30 Mitar- V\QWKHWLVFKH.UDIWVWRNjHRGHU:DVVHUVWRNjPRWRUHQVLQGKLHU Produkten unterscheidet sich der IAV Cross auch durch
EHLWHULQGHU$EWHLOXQJYRQ-RFKHQ6FK¦NjQHUDXFKEHVWHQV Auch bei den Alterungsprozessen von Katalysatoren und ZLFKWLJH7UHQGVţEHULFKWHW6FK¦NjQHUť$XFKLQGLHVHP%H das gewählte Messverfahren, dem Rohrindikatorprinzip.
für die Mobilität der Zukunft aufgestellt. „Bei uns arbeiten je %UHQQVWRNj]HOOHQJLEWHV3DUDOOHOHQ,P2IHQO¦VVWVLFKEHLKR reich sind wir auf dem aktuellen Stand der Technik – etwa bei Sein größter technologischer Vorteil besteht zudem darin,
zur Hälfte Naturwissenschaftler und Ingenieure, die im Bereich hen Temperaturen nachstellen, wie Katalysatoren später im der Nachbildung von WLTP-Messungen im Labor.“ Zu den sowohl Einspritzraten als auch Einspritzmengen simul-
Abgasnachbehandlung hohe Kompetenz und anwendungsspe- )DKU]HXJGXUFK2EHUǍ¦FKHQSUR]HVVHPLWGHU=HLWDQ/HLVWXQJ Highlights des PCL-Labors gehört auch die Möglichkeit, den tan zu messen und dabei die Einspritzrate hochgenau
]LnjVFKHV:LVVHQPLWHLQDQGHUYHUHLQHQţVDJW$EWHLOXQJVOHLWHU YHUOLHUHQ,Q%UHQQVWRNj]HOOHQVSLHOHQHEHQVRGLH2EHUǍ¦FKHQ Wobbelbetrieb von Ottomotoren mit seiner hohen Dynamik abzubilden. Dies erleichtert die Entwicklung ungemein
6FK¦NjQHUť%HLGHVN¸QQHQZLUDXFKI¾UQHXH$XIJDEHQUXQG der Anode und Kathode, die Verteilung von Edelmetallen darauf nachzustellen. „Egal, ob bei klassischen Antrieben oder neuen und führt zu schnelleren und besseren Ergebnissen.
XP(OHNWURXQG:DVVHUVWRNjPRELOLW¦WQXW]HQţ sowie der Verschleiß der Membran eine wichtige Rolle für die Antriebsformen: Wir werden auch in Zukunft für unsere Kunden
Bewertung der Alterung. „Wir können sie mit den gleichen Me- die Brücke zwischen Grundlagen und Anwendungen schlagen“, Kontakt: philipp.rolke@iav.de
Das gilt auch für die Ausstattung im physikalisch-chemischen WKRGHQPHVVHQZLHEHLGHQ.DWDO\VDWRUHQţHUNO¦UW6FK¦NjQHU IDVVW6FK¦NjQHU]XVDPPHQ
Labor (PCL) in Berlin. Bei der Untersuchung von Katalysatoren „Der Transfer in den Bereich der neuen Antriebe hilft unseren
geht es beispielsweise darum, wie die Proben mit dem Abgas Kunden enorm.“ Kontakt: jochen.schaeffner@iav.de
18 Fokusthema | automotion automotion | Fokusthema 19
Halbierung der
Kosten für Wasser-
VWRNjDQZHQGXQJHQ
bis 2030 erwartet
L
ange Zeit galten Wasserstoffanwen- Während die Elektrifizierung der Flotten
dungen als zu teuer. Eine Studie des branchenweit voranschreitet und in we-
Hydrogen Council zeigt jedoch, dass nigen Jahren ein signifikantes Marktvo-
eine der zentralen Hürden für Investitionen lumen ansteuert, wird der Hochlauf für
– die hohen Produktions- und Entwick- Hǃ-Technologien laut der Studie „Weg zur
lungskosten der H2-Wertschöpfungskette Wettbewerbsfähigkeit von Wasserstoff“ des
– dank der Skalierung von Herstellung und Hydrogen Council und den Annahmen der
Verteilung des Wasserstoffs und der Ska- Bundesregierung für 2030 erwartet.
leneffekte bei Wasserstoffanwendungen
bis 2030 weitgehend entfällt. Analog plant
die Bundesregierung in ihrer Nationalen
Wasserstoffstrategie den Aufbau einer
starken und nachhaltigen inländischen
Wasserstoffindustrie und will dafür Pro- IAV besitzt vielfältiges Know-
duktion und Nutzung von H2 fördern. Die how beim Thema Wasserstoff:
erwartete Kostendegression wird der Dis-
kussion über Wasserstoffanwendungen als
einem vielversprechenden Weg zur CO2- • Entwicklung von Brennstoffzellen-
neutralen Mobilität neuen Schub geben. Fahrzeugen und notwendiger Infrastruktur
• wasserstoffbetriebene
Um die Pariser COǃ-Ziele zu erreichen, sind Verbrennungsmotoren
Alternativen zu den derzeit noch eingesetz-
ten fossilen Energieträgern wie z. B. Erdöl, • Basis für kundenorientierte Entwicklungs-
dienstleistungen und Consulting entlang der
Erdgas und Braunkohle dringend nötig.
gesamten H2-Wertschöpfungskette
Wasserstoff mit seinen vielfältigen Potenzi-
alen und Anwendungsmöglichkeiten sollte • hochmoderne Methoden, Testkapazitäten für
eine zentrale Rolle bei der Umsetzung der die Brennstoffzellenentwicklung
Energiewende und der Dekarbonisierung • Auslegung der Steuerung und Verfahrens-
im Industriesektor spielen. technik von Elektrolyseuren für unterschied-
liche Anwendungen (nach Entwicklung eines
Als technologieoffenes Unternehmen be- Elektrolyse-Systems durch IAV)
schäftigt sich IAV schon seit vielen Jahren • Fazit: Mit dem Verständnis der gesamten
mit wasserstoffbasierten Antriebs- und Wertschöpfungskette (Energieproduktion
Energiesystemen, z. B. Brennstoffzellen- – Elektrolyse – Einsatz in H2-Antrieben) kann
antrieben, und nutzt dafür auch seine pro- IAV wirtschaftlich und technisch optimale
funden Kenntnisse von konventionellen und Lösungen für Kunden erarbeiten.
hybriden Antriebsformen.20 Fokusthema | automotion automotion | Impulse 21
Markthochlauf erfordert Investitionen. Die Bundesregierung hat im
Investitionen von 70 Mrd. $ Zuge der Nationalen Wasserstoffstrategie
Mittel von neun Milliarden Euro angekündigt,
Wasserstoff ist der Energieträger der Zu- um die Wasserstoffwirtschaft hierzulande
kunft, kann als potenziell COǃ-neutraler anzukurbeln.
Kraftstoff verwendet werden, der Strom-
und Wärmegewinnung dienen und auch als Verbesserte Marktchancen für
Rohstoff in der Industrie eingesetzt werden. Hǃ-betriebene Nutzfahrzeuge
Mit ihrer Nationalen Wasserstoffstrategie, und Busse
die im Juni verabschiedet wurde, will die
Bundesregierung die Erreichung der Klima- „Die Kosten sind bislang ein Entwicklungs-
ziele forcieren und vom erwarteten Wachs- hemmnis bei der Herstellung von brenn-
tumsmarkt mit Hǃ-Technologien profitieren. stoffzellengetriebenen Fahrzeugen“, sagt
Sie strebt einen starken Heimatmarkt an: Ralf Wascheck, Leiter der Abteilung Brenn-
Deutschland solle bei Wasserstofftechno- stoffzellen und Wasserstoffmobilität bei
logien die Nummer eins in der Welt werden. IAV. „Die Ergebnisse sind gute Nachrichten
Modularer
für Hǃ-Anwendungen als solche und für
Dieser Markt mit Hǃ-Technologien könnte technologieoffene Unternehmen wie IAV.“
in den kommenden Jahren Gestalt anneh-
men. Das Hydrogen Council schätzt, dass Insbesondere der Güterfernverkehr eignet
aufgrund wachsender Investitionen in Er-
zeugung, Transport und Nutzung von Was-
serstoff die Kosten vieler Hǃ-Anwendungen
sich laut Hydrogen Council für den Einsatz
der Hǃ- und Brennstoffzellentechnologie.
Sie ermöglicht hohe Reichweiten, schnelles
E-Baukasten für
Nutzfahrzeuge
bis 2030 um bis zu 50 Prozent sinken. Tanken und somit eine hohe Verfügbarkeit
kombiniert mit hohem System-Wirkungs-
Um den Markthochlauf zu befördern und grad, der deutlich über dem von Verbren-
geht in Serie
Elektrolyse-Kapazitäten, Tankstellen- und nungsmotoren liegt. Laut der Studie werden
Pipelinenetze aufzubauen, sind Investitionen Hǃ-betriebene Schwerlasttransporter und
von 70 Mrd. $ in den weltgrößten Automobil- Busse infolge des erwarteten Rückgangs
märkten bis 2030 notwendig, so die Studie, ihrer Betriebskosten bis 2030 genauso
die Wertschöpfungsketten in China, den wettbewerbsfähig sein wie ihre Pendants
USA, Europa und Japan/Korea ausgewertet mit Verbrennungsmotoren.
hat. Laut Hydrogen Council ist diese Summe
S
Kontakt: chadstofffrei, leise und effizient – so
zwar beträchtlich, beträgt jedoch weniger als
fünf Prozent der jährlichen globalen Energie- ralf.wascheck@iav.de wünschen sich die Bürger den pri-
Lösung der Treibhausgas-Thematik fällt dem
Verkehrssektor zu – dort entsteht ein großer „Wir machen um-
vaten und öffentlichen Stadtverkehr
von morgen. Damit Deutschland seine Kli-
Teil der COǃ-Emissionen. Viele Städte und
Gemeinden arbeiten daran, ihren Verkehr
weltschonenden
Kostenaufteilung bei Wasserstoff-Anwendungen
Anteil an Gesamtkosten 2020 [%]
Kostenrückgang
2020 – 2030
Treiber für Kostensenkung bis Zielerreichung mavorgaben gemäß der Vereinbarung von
Paris einhalten kann, fördert die Bundesre-
klimagerecht zu gestalten – der Weg dorthin
ist jedoch noch weit. Die bloße Umstellung
öffentlichen Perso-
� ������ �er �e����e� ��e�er�e��e
gierung unter anderem auch den Einsatz von der Pkw-Flotten auf teil- oder vollelektrische nenverkehr in sei-
Schwere E-Bussen. Das Angebot der OEMs reicht Antriebsformen genügt nicht, um die Ver-
��w
-50 % � ������r������er��� �er �re�������e��e��
��� ����er��������her��e�����
noch nicht in alle Marktnischen hinein. IAV kehrswende zum Erfolg zu führen. Ebenso ner ökologischsten
bietet eine innovative und flexible Lösung, wichtig ist es, neue Mobilitätskonzepte zu
�r��e ��w
� ������r������er��� �er �re�������e��e�� die in relativ kurzer Zeit einen wichtigen entwickeln, den ÖPNV zu stärken und die Form erlebbar und
-45 % ��� ����er��������her��e����� Beitrag zu einem umweltschonenden ÖPNV
� ������ ��� ������� ��� ����er����������e��e� leisten könnte: die Umrüstung von Diesel
Energieversorgung des Verkehrs auf erneuer-
bare Energieträger umzustellen. Eines haben bringen das COǃ-
Heizkessel
� ����e��������er ����er���� ��� er�e�er��re� ��e��e�
auf Strom. Der modulare E-Teilesatz lässt
sich auch in anderen Nutzfahrzeugen wie
diese Dinge gemeinsam – es geht nicht von
heute auf morgen.
neutrale Zeitalter ein
-45 % � ��here ���������� �e� ���e���e�e��e� ��rch �e���e�e�e
Nachfrage zum Beispiel Lkw und mobilen Arbeits-
maschinen verbauen und steht Kunden ab Aus diesem Grund hat IAV einen weiteren
gutes Stück näher.“
�����r���e� Herbst zur Verfügung. Baustein für eine klimaneutrale Mobilität
-35 %
� ������ �er S���e��r��e ��� �er��e����� ��� ��e��r�� entwickelt, der sofort seine Wirkung entfalten
Ammoniak- ���e�re� ��r ��e �r�������� ��we���re�����che� ����er�����
-45 % Der Klimawandel zählt für die Mehrheit der kann: der modulare E-Baukasten, mit dem
�r��������
Bevölkerung zu den drängendsten Problemen sich konventionelle Diesel-Nutzfahrzeuge zu
����er�����r��������* Investitionen für Anlagen ����er�����er�e����� ���ere �e�r�e������e� der Gesellschaft. Ein wesentlicher Beitrag zur modernen E-Fahrzeugen umrüsten lassen.
�����h�e� ���������ch��� ��� ��h�e������r�e� ��� ��rch�ch������che� er�e�er��re� ����er����
��e��e� ���r��e� ����c��� ����h �� h��r��e� c���e�����e�e�� � � c��� �er��ec���e�� ��� �����r ����22 Impulse | automotion automotion | Impulse 23
„Mit dem flexiblen Antriebssystem- Strategische Bedeutung – Technische Daten für
IAV als Systementwickler die Teilesatzvariante für
Teilesatz können wir auf unterschied- MAN SD200/SD202
Neben der Anwendbarkeit und den tech-
liche, fertig entwickelte Module nischen Möglichkeiten ist das Produkt für
zurückgreifen und fast alle Nutzfahr- IAV als Unternehmen auch von besonderer
strategischer Bedeutung.
• Spannungsbereich Hochvolt-System:
bis 750 V
zeuganwendungen realisieren.“ Die Transformation der Branche mit ihren • Raddirektantrieb, Ziehl-Abegg
steigenden Anforderungen und Kosten für - Leistung (nominal/maximal):
E-Mobilität führt dazu, dass OEMs und Zu- 2x 120 kW / 200 kW
Erstmals zur Nutzfahrzeug-IAA 2018 prä- eine zusätzliche mögliche Option für die lieferer, anstatt Produkte wie früher selbst
Wie sehen
- Drehmoment (nominal/maximal):
sentierte IAV den vollelektrischen Antriebs- Kommunen. Zudem kann man die bisherige zu entwickeln und zu validieren, inzwischen 2x 3700 Nm / 8750 Nm
Teilesatz in einem Doppeldeckerbus mit der )DKU]HXJǍRWWHSDUDOOHO]X1HXDQVFKDNjXQJHQ verstärkt bei IAV nach schlüsselfertigen tech-
Absicht, Oldtimer-Doppeldeckerbusse für auf Zero-Emission umstellen und dadurch die nischen Lösungen inklusive deren Freigabe • Höchstgeschwindigkeit:
Daten aus?
65 km/h (abgeregelt)
Berlin-Touristen mit der Technologie aus- COǃ-Emissionen der Produktion vermeiden. und Homologation fragen, so Brandau. Als
zustatten. Das System emittiert im Betrieb starker Partner mit Systementwicklungs- • Installierte Batteriekapazität, e-Deutz:
NHLQH6FKDGVWRNjHXQGWULNjWGHQ=HLWJHLVW Flexible Anwendungsformen, fähigkeiten ist IAV hier perfekt aufgestellt. 147 kWh
der Umweltdebatte, die in der Mitte der Ge- neue Vertriebswege • Verbrauchswerte, 20 °C, Sightseeing Berlin:
sellschaft angekommen ist. Solche gesamthaften Entwicklungsleistun- kleiner 0,7 kWh/km
Die Komponenten für den E-Antrieb werden gen, wie geschehen bei der Konzipierung (ca. 11 km/h Ø-Geschwindigkeit) IAV Tronador bündelt sämtliche
Straßenzulassung im Juli als kompletter Teilesatz von der IAV Cars des E-Antriebs für Nutzfahrzeuge, erfordern,
GmbH geliefert. Der Teilesatz wurde mit Un- über Domänengrenzen hinweg abgestimmt
• Reichweite, garantiert im Betrieb Informationen eines Steuergerätes
min. 120 km
Seit der Vorstellung vor zwei Jahren wurde die terstützung von IAV-Ingenieuren und Partnern zu arbeiten, die Expertise aus einzelnen IAV- übersichtlich in einem Programm
technologische Basis des E-Baukastens zur entwickelt und wird individuell als System in Bereichen zu bündeln und entsprechende • Weitere Ausstattungsmerkmale:
Serienreife entwickelt und ein umfangreiches das jeweilige Zielfahrzeug integriert, um das Entwicklungsumfänge vollständig und ziel-
und visualisiert sie in Sekunden-
- Lenkhilfepumpe und Luftpresser, Moteg
Sicherheitskonzept entsprechend der seit reibungslose Zusammenspiel des E-Antriebs gerecht zu integrieren, sagt Brandau.
- Heizungsmodule, Webasto
schnelle direkt in der Funktions-
2018 für Nutzfahrzeuge gültigen internationa- mit den anderen Fahrzeugkomponenten zu
len ISO 26262-Norm in das Gesamtfahrzeug gewährleisten. OEMs werden aus Kapazitäts- und Kom- - ABS-Bremssystem inkl. Kombi-Bremse
dokumentation.
integriert. Dazu gehört auch die nachträgliche petenzgründen Themen, die nicht zur Mar-
- AC- und DC-Lademöglichkeit
Implementierung eines ABS-Systems in ein IAV kann auf Wunsch des Kunden verschie- NHQGLNjHUHQ]LHUXQJEHLWUDJHQN¾QIWLJQRFK Steuergeräte haben es in sich. Ihre Informationen für die Ap-
Fahrzeug aus den 70er Jahren. dene Reichweiten und Antriebsleistungen stärker an EDLs vergeben, zeigt auch eine - IAV Digitaler Service Assistent, plikation sind in der Regel über viele Datenquellen verteilt und
anbieten und den E-Antrieb für Busse und vom VDA in Auftrag gegebene Studie zum Telemetriesystem lassen sich nur mit spezialisierten Programmen visualisieren
Nach einer inzwischen abgeschlossenen Lkws bei Bedarf zukunftsfähig um einen künftigen Wertschöpfungsbeitrag von EDLs - Touch Display als Fahrerinterface mit und verarbeiten. Diese Programmvielfalt erschwert die Arbeit
Erprobungs- und Testphase erhielt der %UHQQVWRNj]HOOHQ5DQJH([WHQGHUHUJ¦Q]HQ vom April 2020. Dies beinhaltet auch die integrierten Kameraeingängen der Entwickler erheblich. Doch das muss nicht länger so sein!
Doppeldecker-Bus von IAV-Experten seine um Reichweite-Verlusten vorzubeugen. Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen (Oberdeck- und Rückfahrkamera) Wir haben im engen Austausch mit unseren Applikateuren
)UHLJDEHXQGGDUIDEGHP+HUEVWDXI¸NjHQW- und Energiemanagement-Konzepten – hier - Überarbeitete Instrumenten tafel mit ein Tool entwickelt, das alle Informationen eines Steuerge-
lichen Straßen bewegt werden. ť0LWGHPǍH[LEOHQ$QWULHEVV\VWHP7HLOHVDW] VLQGGLH(QWZLFNOXQJVXPI¦QJHK¦XnjJ]XJUR¡ LED -Anzeigen rätes übersichtlich in einem einzigen Programm bündelt:
können wir auf unterschiedliche, fertig ent- um von den OEMs eigenständig bearbeitet IAV Tronador. Die Software visualisiert die Informationen in
- Bordstromversorgung über DC/DC-
ť:LUPDFKHQXPZHOWVFKRQHQGHQ¸NjHQWOLFKHQ wickelte Module zurückgreifen und fast alle zu werden, so die Studie. Sekundenschnelle als Overlay direkt in der Funktionsdoku-
Wandler
Personenverkehr in seiner ökologischsten Nutzfahrzeuganwendungen realisieren“, sagt mentation und ermöglicht auch die interaktive Analyse und
Form erlebbar und bringen das COǃ-neutrale Florian Brandau, Direktor Nutzfahrzeuge „Die Systementwicklung bedeutet mehr - Leistungsreserven für Sightseeing- Visualisierung von Messdaten. Für den Applikateur bedeutet
Zeitalter ein gutes Stück näher“, sagt Utz- E-Mobilität bei IAV. Verantwortung für uns, sie lässt uns aber Equipment sind vorgesehen das eine enorme Arbeitserleichterung, denn er kann alles
Jens Beister, Geschäftsführer der IAV Cars die Freiheit, selbst kreativ zu sein, um dem - Sicherheitssysteme für die Antriebs-, kompakt und übersichtlich mit nur einem Programm erledigen.
*PE+QDFKHLQHU7HVWIDKUWPLWGHPRNjH- Das Unternehmen untersucht derzeit mit Kunden einen zusätzlichen Mehrwert in das Basisfahrzeug- und Hochvolttechnik
nen Sightseeing-Bus auf dem Lausitzring. potenziellen Partnern mögliche neue Ver- Produkt hinein zu entwickeln“, sagt Brandau. Damit schlägt unser Produkt IAV Tronador zwei Fliegen mit
- IAV-Stromversorgungseinheit für flexible
„Emissionen spielen keine Rolle mehr, man triebskanäle und testet dabei auch die Option, „Wir haben das Produkt E-Antrieb auch dank einer Klappe: Es steigert die Effizienz und die Qualität. Ap-
Teilesatzadaption und Erweiterung
erlebt seine Stadt somit ohne störende den Teilesatz für zusätzliche Fahrzeugva- einer besonderen Produkt-Denkweise in der plikateure erzeugen somit in kürzerer Zeit noch bessere und
auf z. B. Brennstoff zellensysteme
Abgas- und Geräuschemissionen. Alles in rianten unter der Marke eines Partners zu Mannschaft und eigens aufgesetzter Prozes- validere Entwicklungsergebnisse. Entwicklungsziele und SOP
allem ein extrem positives Fahrerlebnis – für vertreiben. Zudem wird durch Kooperationen se vom frühen wirtschaftlichen Geschäfts- werden auf diese Weise besser gehalten.
Touristen und Anwohner gleichermaßen.“ ein schlagkräftiges Wartungs- und Ersatz- model bis zum fertigen Produkt erfolgreich
teilenetzwerk aufgebaut. umgesetzt.“ Kontakt: yelda.leibinger@iav.de
Die Technologie ist aus vielerlei Gründen
reizvoll. Die Umrüstung eines Diesel-Busses „Dieses auf OEM-Niveau erprobte Antriebs-
ist deutlich günstiger als der Kauf eines neuen V\VWHPELHWHWLQWHOOLJHQWHXQGǍH[LEOH/¸VXQ- Kontakt:
E-Busses und wäre somit, angesichts der gen für Belange jedweder Art im Transport utz-jens.beister@iav.de
DQJHVSDQQWHQ/DJHGHU¸NjHQWOLFKHQ.DVVHQ von Personen und Gütern,“ so Beister. florian.brandau@iav.deSie können auch lesen
