Trends in der Fahrzeugtechnik - German Aerospace Center Evolution der Antriebstechnologien >...

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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

  •  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

    www.DLR.de • Folie 2 > Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012

  • 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

  • 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

  • www.DLR.de • Folie 5

    Politische Vorgaben – CO2-Gesetzgebung PKW

    Quelle: In Anlehnung an German (2012), S. 5

    g C

    O 2/

    km

    N EF

    Z Te

    st zy

    kl us

    EU 2015: 130g

    EU 2020: 95g

    > Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012

  • www.DLR.de • Folie 6

    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

  • www.DLR.de • Folie 7

    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.

  • www.DLR.de • Folie 8

    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

  • 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

  • www.DLR.de • Folie 10

    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

  • www.DLR.de • Folie 11

    Roadmap Fahrzeugtechnologien (Auszug)

    > Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012

    2000 2030 2010 2020

    g-

    C O

    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

  • www.DLR.de • Folie 12

    Elektromobilität – Szenarien Marktentwicklung

    > Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012

  • www.DLR.de • Folie 13

    Elektromobilität – Szenarien Marktentwicklung

    > Herausforderung Zukunft > Horst E. Friedrich • B. Frieske > Trends in der Fahrzeugtechnik > 19.11.2012

  • www.DLR.de • Folie 14

    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

    Trends in der Fahrzeugtechnik Foliennummer 2 Elektromobilität – Rise and fall (and rise and fall)…� Politische Vorgaben – Erneuerbare-Energien-Gesetz Politische Vorgaben – CO2-Gesetzgebung PKW Politische Vorgaben – CO2-Gesetzgebung PKW Politische Vorgaben – CO2-Gesetzgebung PKW Evolution der Antriebstechnologien Veränderung von Fahrzeugkonzepten und Komponenten bis 2030� Entwicklungstrends Fahrzeugtechnologien� Roadmap Fahrzeugtechnologien (Auszug)� Elektromobilität – Szenarien Marktentwicklung� Elektromobilität – Szenarien Marktentwicklung� Ausblick�