CO2-Emissionen in g/km

Workshop Energieperspektiven Workshop Energieperspektiven

Energie und Mobilität

Energie und Mobilität – – wohin? wohin?

Alternative Antriebe und Treibstoffe der Zukunft Alternative Antriebe und Treibstoffe der Zukunft

Christian Bach

Empa

Abt. Verbrennungsmotoren

8600 Dübendorf

Alternative

Alternative Antiebe Antiebe und Treibstoffe und Treibstoffe

Inhalt Inhalt

1. 1. Ausgangslage CO Ausgangslage CO _{2 2} - - Emissionen der Neuwagenflotte Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe

3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung

5. Schlussfolgerungen

Alternative

Alternative Antiebe Antiebe und Treibstoffe und Treibstoffe

Inhalt Inhalt

1. 1. Ausgangslage CO Ausgangslage CO _{2 2} - - Emissionen der Neuwagenflotte Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe

3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung

5. Schlussfolgerungen

Ausgangslage Ausgangslage

CO CO _{2 2} - - Emissionen der Neuwagenflotte Emissionen der Neuwagenflotte

Quelle:

Quelle:

Auto- Auto -Schweiz Schweiz JRC- JRC -Concawe Concawe- -EUCar EUCar

140 150 160 170 180 190 200 210 220

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035

CO2-E m issionen in g/km

Benzin Diesel Mittel

Benzin (>2004) Diesel (>2004) Mittel (>2004)

Quelle:

Quelle:

Auto

Auto- -Schweiz Schweiz JRC- JRC -Concawe Concawe- - EUCar EUCar

ACEA (EU)

ACEA (EU)

Alternative

Alternative Antiebe Antiebe und Treibstoffe und Treibstoffe

Inhalt Inhalt

1. 1. Ausgangslage CO Ausgangslage CO _{2 2} - - Emissionen der Neuwagenflotte Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe

3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung

5. Schlussfolgerungen

Alternative Antriebe Alternative Antriebe

Übersicht Übersicht

Gasantriebe Gasantriebe Hybridantriebe

Hybridantriebe

„ „ Downsizing Downsizing - - konzepte

konzepte “ “

Konventionelle Antriebe Konventionelle Antriebe

Verbrauchskennfelder Verbrauchskennfelder

Bereich η > 30%

Typischer Betriebsbereich Drehmomentreserve

DrehmomentDrehmoment DrehmomentDrehmoment

DrehmomentDrehmoment

Downsizing Downsizing

Optimierungspotential konv. Antriebe Optimierungspotential konv. Antriebe

ƒ ƒ Downsizing Downsizing

Potential:

Benzin: -5%

Erdgas: -10%

Diesel: -2%

Typischer Betriebsbereich Lastpunktverschiebung

kleinerer Motor; länger übers. Getriebe

ƒ ƒ Hybridisierung Hybridisierung

(inkl. Downsizing)

Potential:

Benzin: -10...15%

Erdgas: -15…24%

Diesel: -10…18% Typischer Betriebsbereich

Lastpunktverschiebung

kleinerer Motor; länger übers. Getriebe Elektroantrieb

Sicherstellung Drehmomentreserve;

Start/Stop-Funktion, Rekuperation

DrehmomentDrehmoment

DrehmomentDrehmoment

Geregelte Turboaufladung

Sicherstellung Drehmomentreserve

Hybridantrieb Hybridantrieb

Fahrmusterabhängige Verbrauchsreduktion Fahrmusterabhängige Verbrauchsreduktion

0 2 4 6 8 10 12

V=100 km/h Überland Stadt

Verbrauch in l/100 km

VW Golf V Toyota Prius II

Alternative Antriebe und Treibstoffe Alternative Antriebe und Treibstoffe

Inhalt Inhalt

1. 1. Ausgangslage CO Ausgangslage CO _{2 2} - - Emissionen der Neuwagenflotte Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe

3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung

5. Schlussfolgerungen

Treibstoffe der Zukunft Treibstoffe der Zukunft

WTW WTW - - Studie Studie JRC JRC - - Concawe Concawe - - EUCar EUCar (2004) (2004)

Energie

0 50 100 150 200 250 300

Energieverbrauch in MJ/100km Energienutzung Energiebereitstellung

Treibhausgase

0 30 60 90 120 150 180

2010 Gasoline PISI 2010 Gasoline DISI 2010 Gasoline DISI (+5% B.Etha)

2010 Gasoline PISI 2010 Gasoline DISI 2010 Gasoline DISI (+5% B.Etha) 2010 Diesel DICI &DPF

2010 Diesel DICI &DPF (+5% RME)

2010 Diesel DICI &DPF 2010 Diesel DICI &DPF (+5% RME) 2010 CNG (4000 km)

2010 CNG (4000 km) (+10% Biogas)

2010 CNG (4000 km) 2010 CNG (4000 km) (+10% Biogas) 2010 Gasoline PISI Hyb.

2010 Gasoline DISI Hyb.

2010 Gasoline DISI Hyb. (+5% B.Etha)

2010 Gasoline PISI Hyb.

2010 Gasoline DISI Hyb.

2010 Gasoline DISI Hyb. (+5% B.Etha) 2010 Diesel DICI&DPF Hyb

2010 Diesel DICI&DPF Hyb (5% RME)

2010 Diesel DICI&DPF Hyb 2010 Diesel DICI&DPF Hyb (5% RME) 2010 CNG Hyb (4000 km)

2010 CNG Hyb (…) (+10% Biogas)

2010 CNG Hyb (4000 km) 2010 CNG Hyb (…) (+10% Biogas) 2010 C-H2 PISI (NG central prod.)

2010 C-H2 FC (NG central prod.)

2010 C-H2 PISI (NG central prod.) 2010 C-H2 FC (NG central prod.)

Treibhausgase in g/km

Energienutzung Energiebereitstellung

Relevanz

Relevanz alternat alternat . Antriebe/Treibstoffe . Antriebe/Treibstoffe

Szenario opt. Benzin

Szenario opt. Benzin - - und Dieselfahrzeuge und Dieselfahrzeuge

2 3 4 5 6 7 8 9 10

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

Mittl. Verbrauch in l/100km

40 60 80 100 120 140 160 180 200

Fahrleistung in %

Eff. Verbr.-Absenkung Neu-PW

Neuwagenflotte

PW-Flotte

Gesamtflotte

F.C. PW 355 Fahrleistung PW

Fahrleistung

Verbrauchsentwicklung Verbrauchsentwicklung

Szenario mit alt. Antriebe und Treibstoffe Szenario mit alt. Antriebe und Treibstoffe

4 5 6 7 8 9 10 11 12

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

C O 2- Em issionen in Mio-t /a

Ziel CO2-Gesetz 2010

CO2 (B&D) BUWAL 355 CO2 (B&D&Alt) CO2 (B&D&Alt&BF)

2%

CNG

10 % d.CNG-Hyb

1%

BZ (1. Gen)

2%

BZ (2. Gen)

5% Biofuel 10% BioGas

H2 CO2-frei

7.5% Biofuel 10% BioGas H2 CO2-frei

7.5% Biofuel 10% BioGas H2 CO2-frei

7.5% Biofuel 10% BioGas H2 CO2-frei

Alternative

Alternative Antiebe Antiebe und Treibstoffe und Treibstoffe

Inhalt Inhalt

1. 1. Ausgangslage CO Ausgangslage CO _{2 2} - - Emissionen der Neuwagenflotte Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe

3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung

5. Schlussfolgerungen

Umsetzung Umsetzung

Empa/ETH

Empa/ETH - - Gemeinschaftsprojekt „CEV“ Gemeinschaftsprojekt „CEV“

NOx-Konzentrationen im Ansaug und Abgas nach Kalstart

0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Zykluszeit in s

NOx-Konzentration in ppmV

0 20 40 60 80 100

Geschwindigkeit in km/h

NOx Ansaugluft NOx Auspuff Geschwindigkeit

NOx-Konzentration in der Ansaugluft

NOx-Konzentration im Abgas ca. 300 m

148.6

159.0

116.5

113.4

109.5

37.0

31.0

44.0 44.0

33.0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Benzin Basismotor

Erdgas Ohne Änderung

Erdgas Optimierte Verdichtung

Erdgas Mit Downsizing

Benzin 1.4 l

CO2-Emission in g/km

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Motorleistung in kW

CO2-Emission Leistung

CO2: -31%

Leistung: +20%

-21.6%

-16.2%

-2.7%

+6.5%

-3.4%

+33.3%

Umsetzung Umsetzung

Empa/ETH

Empa/ETH - - Gemeinschaftsprojekt „CLEVER“ Gemeinschaftsprojekt „CLEVER“

Basisfahrzeug:

Basisfahrzeug:

VW Touran und VW

VW Touran und VW Caddy Caddy Antrieb:

Antrieb:

1.4 l Erdgas

1.4 l Erdgas- -Turbomotor Turbomotor mit milder Hybridisierung mit milder Hybridisierung Energieeffizienz:

Energieeffizienz:

+20% (im

+20% (im europ europ. Fahrzyklus) . Fahrzyklus) Zielverbrauch / CO

Zielverbrauch / CO

-Emissionen: - Emissionen:

6.6 m

6.6 m

/100 km / 120 g CO /100 km / 120 g CO

/km /km (CO (CO

-Reduktion von 40%) - Reduktion von 40%)

Schadstoffemissionen:

Schadstoffemissionen:

Euro

Euro- -4/ 4/- -5 5 Projektstart:

Projektstart:

Sommer 2005 Sommer 2005 Dauer:

Dauer:

3 Jahre 3 Jahre

Projektpartner:

Projektpartner:

VW, Bosch

VW, Bosch

Alternative

Alternative Antiebe Antiebe und Treibstoffe und Treibstoffe

Inhalt Inhalt

1. 1. Ausgangslage CO Ausgangslage CO _{2 2} - - Emissionen der Neuwagenflotte Emissionen der Neuwagenflotte 2. Alternative Antriebe

3. Treibstoffe der Zukunft 4. Umsetzung

5. Schlussfolgerungen

Schlussfolgerungen Schlussfolgerungen

ƒ ƒ Alternative Technologien (Elektro Alternative Technologien ( Elektro (Hybrid), Downsizing) können (Hybrid), Downsizing) können Schwachpunkte sparsamer, konventioneller Antriebe kompensieren.

Schwachpunkte sparsamer, konventioneller Antriebe kompensieren.

ƒ ƒ Hybridantriebe, Hybridantriebe, Downsizingkonzepte Downsizingkonzepte und alternative Treibstoffe sind in und alternative Treibstoffe sind in der häufigsten „Mittelklasse“ (~9 l/100 km) möglich und sinnvoll

der häufigsten „Mittelklasse“ (~9 l/100 km) möglich und sinnvoll . .

ƒ ƒ In der Regel: je teurer die Technologie, desto höher die Potentiale aber In der Regel: je teurer die Technologie, desto höher die Potenti ale aber desto limitierter das Marktpotential.

desto limitierter das Marktpotential.

ƒ ƒ Kohlenstoffarme und CO Kohlenstoffarme und CO _{2 2} -neutrale Treibstoffe leisten einen signifikanten - neutrale Treibstoffe leisten einen signifikanten Beitrag zur CO

Beitrag zur CO _{2 2} - - Reduktion, selbst bei Marktanteilen von 5 Reduktion, selbst bei Marktanteilen von 5 – – 10%. 10%.

ƒ ƒ Die Automobilindustrie ist offen für geeignete, global einsetzba Die Automobilindustrie ist offen für geeignete, global einsetzba re neue re neue Treibstoffe.

Treibstoffe.

ƒ ƒ Die Schweiz geniesst im Verkehrsbereich eine hohe Glaubwürdigkeit. Die Schweiz geniesst im Verkehrsbereich eine hohe Glaubwürdigkei t.

Vielen Dank!

Vielen Dank!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

christian.bach@empa.ch

christian.bach@empa.ch