Tulevaisuuden ajoneuvoteknologiat ja liikenteen energianlähteet TEKES Polttokennot-ohjelman vuosiseminaari 2011 13.9.2011 Hanasaaren kulttuurikeskus, Espoo TkT Juhani Laurikko, VTT
2011-09-12 2 Sisältö Autoteollisuuden haasteet ja reunaehdot Liikenteen energiavaihtoehdot ja voimalaitteet Polttomoottoritekniikka Still Going Strong! Hybridiautot Best of Both Worlds? Sähköautot Glorius History, but How About Now? Vety ja polttokenno the End Game? Vaihtoehtojen vertailua Yhteenveto ICE-PHEV EREV ICE ICE-HEV BEV H 2 FCEV
Haasteet 2011-09-12 3
vaikeusaste >>> 2011-09-12 4 AJONEUVOTEOLLISUUDEN YMPÄRISTÖHAASTEET Evolution of Environmental Aspects energian saatavuus Energy kasvihuonekaas ut tavanomaiset pakokaasupäästöt Greenhouse Gases CO 2 Greenhouse Gases CO 2 Exhaust Emissions CO,NOx,HC,PM Exhaust Emissions CO,NOx,HC,PM Exhaust Emissions CO,NOx,HC,PM 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 K-EFAM, 1778/1-drob-fr 08/01 VOLKSWAGEN AG Group Research
2011-09-12 5
2011-09-12 6
2011-09-12 7 Liikenteen energiavaihtoehdot
2011-09-12 8
2011-09-12 9 Teknisesti vaihtoehtojen lukumäärä on hyvin suuri, mutta kaikki eivät ole kilpailukykyisiä!
2011-09-12 10 Energian käyttöketju Raakaaine (primaarienergia) Kantaja (polttoaine) Konversio (moottori)
2011-09-12 11 nestemäiset (+bio) maa- ja biokaasu vety (H 2 ) Energian kantaja määrää voimalaitevaihtoehdot! vety (H 2 ) sähkö
2011-09-12 12 Polttomoottorit
2011-09-12 13 Polttomoottori edelleen vahvoilla Kohtuullinen hinta Koeteltu konsepti uskottava ja luotettava asiakkaiden keskuudessa helppo "myydä" Hyvä suorituskyky Mittavat investoinnit valmistukseen
2011-09-12 14 kuva: Pakokaasupäästöjen rajoitusten kiristyminen nostaa kustannuksia! 2014
Polttoainetalouden parantaminen nostaa kustannuksia! 2011-09-12 15
Percentage NEDC CO 2 Improvement (relative to Euro 4 Petrol Engine) 2011-09-12 16 Euro 4/5 Diesel Hybrids Gasoline Diesel Euro 4/5 Gasoline Percentage Cost Increase (relative to Euro 4 Petrol Engine) Source: Ricardo analysis communicated to CONCAWE (2008)
2011-09-12 17 Uudet energiankantajat
Sähkö 2011-09-12 18
2011-09-12 19 Sähkö energianlähteenä H2 Etuja & hyötyjä: hyvin monipuolinen tuotantorakenne mahdollisuus käyttää uusiutuvaa ja kotoperäistä energiaa voimakas CO 2 vähenemä mahdollinen (riippuu sähkön tuotantotavasta) jakeluverkko olemassa Haittoja & haasteita: vaikea varastoida, hyvät (ja kohtuuhintaiset) akut vielä kehitteillä käyttöturvallisuus, mm. korkeat jännitteet vaatii uuden autokaluston
2011-09-12 20 Sähkökäytön ominaisuuksia H2 Etuja & hyötyjä: Hyvä hyötysuhde reversibiliteetti Hyvä vääntömomentti liikkeellelähdössä Vähän mekaanisia osia >> pieni huollontarve Pyöramoottorit mahdollistavat uusia, joustavia ja jopa radikaaleja rakennevaihtoehtoja Haittoja & haasteita: Teho-painosuhde vielä kaukana optimista Tehoyksikön hinta ei ole (vielä) kilpailu-kykyinen verrattuna polttomoottoriin Korkeiden jännitteiden turvallisuuskysymykset
2011-09-12 21 Dr. Martin Linder McKinsey & Company Huomattava kustannusten alenema odotettavissa!
Vety 2011-09-12 22
2011-09-12 23 H2 Vaihtoehto: Vety Etuja & hyötyjä: erittäin monipuolinen tuotantorakenne mahdollisuus käyttää uusiutuvaa ja kotoperäistä energiaa voimakas CO 2 vähenemä - vedyn tuotantotavasta riippuen Haittoja & haasteita: pieni energiasisältö (kaasuna) käyttöturvallisuus? (painesäiliöt) vaatii uuden kaluston (=polttokenno) puuttuva jakeluinfra
2011-09-12 24 Radikaali kustannusten alenema odotettavissa! Dr. Martin Linder, McKinsey & Company
2011-09-12 25 LoU Vetyauto markkinoille 2015 Vahva sitoutuminen, kaikki suuret valmistajat* mukana Valmistusmäärät merkittäviä, yli 100,000 vuonna 2015 Infrastruktuuri rakentuu aluksi keskuksiin, EU/Saksa, USA/Kalifornia, JPN/Tokio-Yokohama *Daimler, Ford, GM/Opel, Honda, Hyundai, Kia, Renault/Nissan, Toyota Lähde: http://www.greencarcongress.com/2009/09/automakers-fcv-20090909.html
2011-09-12 26 nestemäiset (+bio) maa- ja biokaasu vety (H 2 ) Energiaketjujen vertailuja vety (H 2 ) sähkö
2011-09-12 27 Energiaketju - lähteestä pyöriin Pathway analysis Well-to-Wheels (WTW) Raakaainetuotanto Raw Material Extraction Polttoainetuotanto Fuel production Polttoaine tankissa On-board fuel Primaarienergia Primary energy Sähkön tuotanto Electricity production Jakelu ja tankkaus & lataus Distribution, Refuelling, Recharging Sähkö akussa Electricity On-Board Energian muunto työksi Energy conversion
2011-09-12 28 Vertailun parametrit Parameters in Comparison Suorituskyky Performance Käyttötarkoituksen mukaan erilaiset painoarvot! Toimintamatka Driving Range Kustannukset Costs
2011-09-12 29 ICE & Biopolttoaineet ICE & Biofuels Suorituskyky Performance Biopolttoaineet Toimintamatka Driving Range Kustannukset Costs
2011-09-12 30 Akkusähköauto Battery Electric Vehicle Suorituskyky Performance Sähkö Toimintamatka Driving Range Kustannukset Costs
2011-09-12 31 Vety-polttokennosähköauto H 2 Fuel Cell Elecric Vehicle Suorituskyky Performance Vety H2 Toimintamatka Driving Range Kustannukset Costs
2011-09-12 32 Vertailun parametrit Parameters in Comparison Hiili-intensiteetti Carbon Contents Käyttökohteen ja ympäristön mukaan erilaiset painoarvot! Kokonaishyötysuhde Total Fuel Cycle Efficiency Käytön päästöt Emissions in Use
2011-09-12 33 ICE & Biopolttoaineet ICE & Biofuels Hiili-intensiteetti Carbon Contents Biopolttoaineet Kokonaishyötysuhde Total Fuel Cycle Efficiency Käytön päästöt Emissions in Use
2011-09-12 34 Akkusähköauto Battery Electric Vehicle Hiili-intensiteetti Carbon Contents Kokonaishyötysuhde Total Fuel Cycle Efficiency Sähkö Käytön päästöt Emissions in Use
2011-09-12 35 Vety-polttokennosähköauto H 2 Fuel Cell Elecric Vehicle Hiili-intensiteetti Carbon Contents H2 Kokonaishyötysuhde Total Fuel Cycle Efficiency Vety Käytön päästöt Emissions in Use
2011-09-12 36 Käyttöönoton kriittiset tekijät Critical Issues in Implementation Saatavuus Abundance Jakelu Refuelling infrastructure Joku näistä rajoitteista määrää tason, johon enintään ylletään! Yhteensopiva kalusto Compatible engines&vehicles
2011-09-12 37 VAKAVASTI OTETTAVAT VAIHTOEHDOT Maakaasu Biopolttoaineet Sähkö Vety Biopolttoaineet H2 Maakaasu Matalaseosteiset, taaksepäin yhteensopivat, olemassa oleviin autoihin Sähkö & Vety (tuotettu ei-fossiilisella energialla) Markkinoilla 1990 2000 2010 2020?
2011-09-12 38 VAKAVASTI OTETTAVAT VAIHTOEHDOT Menestyksen avaimet saatavuus jakelu autot Biopolttoaineet H2 Maakaasu Matalaseosteiset, taaksepäin yhteensopivat, olemassa oleviin autoihin Sähkö & Vety (tuotettu ei-fossiilisella energialla) Markkinoilla 1990 2000 2010 2020?
2011-09-12 39 Polttokennosähköautot polttoaine & jakelu
2011-09-12 40 Vetytankkaus Mittava investointitarve!
2011-09-12 41 Vedyn jakelu ja tankkaus tarjonta=asemat käyttöast e kasvaa hitaasti kysyntä=autot
2011-09-12 42 Total investment for a large-scale roll-out of hydrogen supply infrastructure in Europe is estimated at EUR 100 billion over 40 years 1000 2000 EUR/auto
2011-09-12 43 Total investment for a large-scale roll-out of battery hydrogen recharging supply infrastructure in Europe is is estimated at EUR 500 100 billion over 40 years
2011-09-12 44 Uusimpia polttokennoautoprotoja - Ford Vety Sähkö on vetyauton varapolttoaine! Sähkö Ford HyEgde http://www.greencarcongress.com/2007/01/ford_introduces.html
2011-09-12 45 Technology Roadmaps
2011-09-12 46
2011-09-12 47
2011-09-12 48
2011-09-12 49
Driving without Fire Not a Short-term Option Powertrain electrification Scenario Electric vehicle Electric motor Electric vehicle with Range extender Hybrid vehicle Plug-in hybrid Internal combustion engine Electric motor Electric motor Internal-combustion engine as generator Fuel cell vehicle Internal combustion engine Electric motor Electric motor Automotive Technology 50 DS/NE-NA August 3, 2010 2010 Robert Bosch LLC and affiliates. All rights reserved.
2011-09-12 51 Kustannuskuuri tuottaa tuloksia
pieni keski suuri 2011-09-12 52
2011-09-12 53 kuva:
2011-09-12 54 Yhteenveto ja johtopäätökset Conclusions
2011-09-12 55 There Is No Silver Bullet Mikään uusista vaihtoehdoista ei yksinään syrjäytä nykyisiä, vaan Liikenteen energiatulevaisuus on monipuolisuudessa Käyttökohde ja painotukset vaikuttavat voimakkaasti Sähkön ja sähkökäytön osuus selvässä kasvussa Vety-polttokennoteknologia tarjoaa parhaan vastineen nykyautoille suorituskyvyn ja toimintamatkan suhteen Kustannuskuuri tuottaa tulosta 2030 mennessä Sähkö korvaa lähinnä bensiiniä, mutta mistä apu raskaaseen maantieliikenteeseen?
2011-09-12 56 12 11 10 9 8 7 6 1 2 3 4 5 Loppu Kysymyksiä? Kiitos mielenkiinnostanne!