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www.DLR.de • Folie 1 > Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
Trends in der Fahrzeugtechnik
vor dem Hintergrund politischer Vorgaben und erwarteter Marktentwicklung Prof. Dr.-Ing. Horst E. Friedrich Dipl.-Kaufm. (t.o.) Benjamin A. Frieske Mercedes Event Center Sindelfingen 19.11.2012
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Fördermaximum von Erdöl wird erreicht
Klimawandel findet statt
Wachsende Bevölkerung braucht wachsende Mobilität
Immer mehr Menschen leben in Großstädten und Ballungsräumen
Senkung des Kraftstoffverbrauchs, Reduktion der Luftschadstoff- und der CO2-Emissionen notwendig
Optionen:
Zunehmende Effizienz
Alternative und regenerative Energiequellen
Megatrends
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www.DLR.de • Folie 3
Elektromobilität – Rise and fall (and rise and fall)…
Quelle: In Anlehnung an Fenn, Raskino (2008), S. 50
Lohner Porsche, SLS AMG Electric Drive, Tesla Model S
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
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Vorgaben: 2020: 35% - 2030: 50% - 2040: 65% - 2050: 80%
www.DLR.de • Folie 4
Politische Vorgaben – Erneuerbare-Energien-Gesetz
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
Anteile erneuerbarer Energien an der Stromversorgung:
Quelle: In Anlehnung an AG Energiebilanzen e.V. (2012)
Stand 2011: ~20%
Quelle: BMU (2012), S. 7
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Politische Vorgaben – CO2-Gesetzgebung PKW
Quelle: In Anlehnung an German (2012), S. 5
g C
O2/
km
NEF
Z Te
stzy
klus
EU 2015: 130g
EU 2020: 95g
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
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CO2 Ziel (in g/km) 2006 – Neuwagenflotte
Zielwerte 2015
Fahrzeuggewicht (in kg)
Zielwerte 2020
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
Politische Vorgaben – CO2-Gesetzgebung PKW
154 g/km
1.571 kg
Quelle: Mock (2012), S. 26
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CO2 Ziel (in g/km) 2006 – Neuwagenflotte
Zielwerte 2015
Fahrzeuggewicht (in kg)
Zielwerte 2020
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
Politische Vorgaben – CO2-Gesetzgebung PKW
154 g/km
1.571 kg
Quelle: Mock (2012), S. 26
Fahrzeuggewicht ist der zugrundeliegende Parameter – je schwerer die Flotte eines OEM, desto höher der erlaubte CO2-Ausstoß. Der Faktor beträgt dabei 0,0333 für PKW, so dass
für jede 100kg zusätzliche Masse 3,33 g/km mehr CO2 erlaubt ist.
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Evolution der Antriebstechnologien
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
Quelle: In Anlehnung an Seyfried (2012)
KRAFTSTOFFE Konventionell
CO2-neutral
ELEKTRIZITÄT Konventionell
CO2-neutral
KRAFTSTOFFE Konventionell
Brennstoffzelle (FCEV)
Batteriefahrzeug (BEV)
Range Extension (REEV)
Verbrennungs-motor (ICE)
Hybridantriebe (HEV)
Plug-In-Hybrid (PHEV) (flüssig, gasförmig)
• Modulare BZ-Antriebssysteme
• Charakterisierung von Batterien
• Lineargenerator (FKLG)
• Mikrogasturbine • BZ-REX
• Restenergienutzung • Alt. Kraftstoffe
• Berührungsloses und schnelles Laden
Technologiestränge
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www.DLR.de • Folie 9
Veränderung von Fahrzeugkonzepten und Komponenten bis 2030
HEV
Verbrennungsmotor
Mild-HEV EREV BEV FCV ICE
Starter & Lichtmaschine
Abgasanlage
Kraftstoffversorgung
Elektrische Maschine
Getriebe
Batterie-System
Leistungselektronik
Brennstoffzellen-System
Komponenten
Fahrzeugkonzepte
Veränderungen der Systeme bis 2030
Modifiziert Modifiziert Modifiziert Modifiziert Entfällt Entfällt
Modifiziert Modifiziert Modifiziert Modifiziert Entfällt Entfällt
Modifiziert Modifiziert Modifiziert Modifiziert Entfällt Modifiziert
Modifiziert Modifiziert Modifiziert Modifiziert Entfällt Modifiziert
Modifiziert Modifiziert Modifiziert Modifiziert/ Entfällt
Modifiziert/ Entfällt
Modifiziert/ Entfällt
n.V. Neu Neu Neu Neu Neu
n.V. Neu Neu Neu Neu Neu
n.V. Neu Neu Neu Neu Neu
n.V. n.V. n.V.
n.V.
n.V.
Neu
Quelle: ELAB Abschlussbericht (2012), S. 36
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
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Entwicklungstrends Fahrzeugtechnologien
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
2010
ZF 9-Gang Getriebe, Bosch E-Maschine
Entwicklungstrend: • Architektur: Parallel P2 • Purpose Design • Zunehmender Anteil rein elektr.
Fahrens (Mild-, Voll-, Plug-In HEV) • Start-Stopp/ Rekuperation/ Boost/
Segeln • E-Maschinen (Synchronmotoren)
in Radnähe • 8-9-Gang Hybridgetriebe • Weite Gangspreizung Effizienzpotenzial: ~10-40%
Elektrifizierung
Volkswagen Zylinderabschaltung, Fiat Twinair
Konv. Reihenmotor, z.T. Aufladung Entwicklungstrend: • Reduzierung Zylinderzahl • Zylinderabschaltung • Direkteinspritzung • Opt. Aufladung (Downsizing) • Opt. Lagerung • Tribologie • Variable Ventilsteuerung • Starter-Generator
Effizienzpotenzial: ~20%
Verbrennungskraftmaschine
2030
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Roadmap Fahrzeugtechnologien (Auszug)
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
2000 2030 2010 2020
g-
CO
2 neutraler Antrieb
CNG-Speicher
Thermo-Elektrischer- Generator (TEG)
Downsizing & Turboaufladung
Zylinder-abschaltung
H2-Sorptionsspeicher
Brennstoffzellen-system
Thermo- management
Klima Freikolbenlinear-generator (FKLG)
Hochintegrierter Radnabemotor
Metall-Luft Batterie
Starter- generator
Lithium-Ionen Batterie
Supercaps
Quellen: BMW, Bosch, Daimler, DLR, IBM, VW, ZF
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Elektromobilität – Szenarien Marktentwicklung
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Elektromobilität – Szenarien Marktentwicklung
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Ausblick
> Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012
„Energiewirtschaft und Mobilität müssen zusammenwachsen!“
Forschungsstränge: • E-Mobilität • H2-Technologie • Alt. Kraftstoffe
• Speicherung • Versorgungsinfrastruktur
Fahrzeugkonzepte