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(Bild: ÖVK/Doris Kucera)

Welche Anstrengungen OEMs wie BMW, Daimler, Ford, Volkswagen und Volvo im Bereich Elektromobilität unternehmen, haben sie auf dem 40. Internationalen Wiener Motorensymposium am 16. und 17. Mai 2019 gezeigt. Auch die Zulieferer stellten ihre Sichtweise vor, wobei Bosch die Prognose wagte, dass bis 2030 jedes vierte Neufahrzeug rein elektrisch fahren wird.

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Auf dem 40. Internationalen Wiener Motorensymposium widmeten sich erstmals mehr Vorträge den elektrischen beziehungsweise elektrifizierten Antrieben als den Verbrennern. ÖVK/Doris Kucera

Früher war nicht alles besser, zumindest für die Automobilindustrie aber alles anders: Die Entwicklungsziele waren klar zu benennen, die Wettbewerbskonstellation überschaubar, und die Finanzkraft jedes einzelnen Autobauers deutscher Provenienz erschien allemal ausreichend. Das hat sich fundamental geändert, wie es Andreas Tostmann, VW-Markenvorstand Produktion und Logistik, in seinem Vortrag auf dem 40. Internationalen Wiener Motorensymposium zusammenfasste: „Die Branche steht vor drei wesentlichen Herausforderungen – dem Umstieg auf alternative Antriebe, der Digitalisierung des Fahrzeugs und dem autonomen Fahren. Jede einzelne allein besitzt das Potenzial, die Automobilindustrie entscheidend zu prägen.“

Volkmar Denner, Vorsitzender der Bosch-Geschäftsführung, wurde noch konkreter. Danach hat die Automobilindustrie vier Hauptaufgabenbereiche vor der Brust: Schadstoffreduktion, Klimawandel, Verkehrssicherheit sowie Mobilität in den (großen) Städten. Hinsichtlich der Verbesserung der Luftqualität verwies der Bosch-Chef auf durchschlagende Entwicklungserfolge bei der Senkung von Diesel-Stickoxiden und Feinstaub. Die CO2-Reduzierung bleibt dagegen eine Herausforderung mit vielen Unbekannten. Das derzeit von Bosch als am wahrscheinlichsten eingestufte Szenario besagt laut Volkmar Denner, dass bis 2030 jedes vierte Neufahrzeug rein elektrisch fährt. Gleichzeitig komme es zu einer starken Elektrifizierung des Verbrennungsmotors mit milden und starken Hybriden. Der Verbrennungsmotor bleibe jedenfalls ein wichtiger Teil des Antriebs-Mixes. Dies wiederum verdeutliche die Notwendigkeit, Otto- wie Dieselmotor hinsichtlich Schadstoffausstoß und CO2-Emissionen weiter zu verbessern, denn als Übergangstechnologie werde er noch lange im Einsatz bleiben. Gerade deshalb wäre der Aufbau von Produktionskapazitäten und Infrastruktur für synthetische Kraftstoffe ein großer Stellhebel. Denner zeigte sich erkennbar enttäuscht darüber, dass die EU diesen Beitrag zur CO2-Vermeidung nicht anerkennt. „Das Ziel heißt offenkundig nicht, CO2 in der ganzen Kette zu reduzieren, sondern elektrisch zu fahren.“

Well-to-Wheel-Betrachtung der Elektromobilität

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Die IAV hat sich intensiv mit den Anforderungen an die Mobilität 2050 aus Kundensicht beschäftigt. Wilhelm Missler

Wenn aber die Mobilität bis zum Jahr 2050 CO2-neutral sein und damit auf die Verwendung fossil erzeugter Energieträger verzichten soll, ist eine Well-to-Wheel-Betrachtung alternativlos. Das zeigte Matthias Kratzsch, Geschäftsführer Technik der IAV in Berlin. Wesentliche Voraussetzung sei eine ausreichende Erzeugung regenerativer Energien. Dafür müssten die entsprechenden Infrastrukturen ausgebaut werden, die Umsetzung von Infrastrukturmaßnahmen müsse kurzfristig angegangen werden. Der Flottenmix, mit dem die Mobilität 2050 realisiert wird, dürfte sich seiner Einschätzung nach ab 2035 herauskristallisieren. Schon ab 2030 werde ein „Wettbewerb der Technologien“ in der Gesellschaft einsetzen, der sich an den Parametern Bezahlbarkeit, Verfügbarkeit, Handhabbarkeit, Nutzbarkeit (zum Beispiel in punkto Einfahrtbeschränkungen) und Image festmache, erwartet Kratzsch. Bis dann müssten die entsprechenden Technologien und Rahmenbedingungen, auch bezüglich Infrastruktur und Bereitstellung der Energieträger, feststehen. Mit der Umsetzung der notwendigen Maßnahmen müsse zu diesem Zeitpunkt bereits begonnen worden sein.

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Für Antriebsentwickler ist die Elektrifizierung des Verbrenners heute selbstverständlich. Wilhelm Missler

Teuer wird es in jedem Fall, wie die Studie „Defossilisierung des Transportsektors“ unter Leitung von Dr. Ulrich Kramer aus der Ford-Vorentwicklung zum Ergebnis hat. Mehr als 40 Experten aus der Automobil-, Mineralöl- und Zulieferindustrie sowie von Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen haben daran unter Koordination der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) mitgewirkt. Untersucht wurden die Erzeugung, Verteilung und Nutzung für drei mögliche Alternativen von Antrieb und Energieträger:

  • direkte Stromnutzung im batterieelektrischen Antrieb (BEV),
  • zentrale oder dezentrale Wasserstoffherstellung, Nutzung in einer Brennstoffzelle (FC),
  • Verwendung klimaneutral hergestellter E-Kraftstoffe im Verbrennungsmotor.

Ergebnis: Bei erster Näherung schneidet das BEV am besten ab, denn im Vergleich zum aktuell realen Kraftstoffverbrauch von Pkw und Lkw in Deutschland von 560 TWh sinkt der Primärenergiebedarf batterieelektrischer Antriebe auf 249 bis 325 TWh pro Jahr. Das Szenario mit Wasserstoff und Brennstoffzelle benötigt etwa doppelt so viel elektrische Energie, im Bestfall muss bei zentraler Elektrolyse 502 TWh zusätzlicher Strom erzeugt werden. Wird der Wasserstoff dezentral an den Tankstellen hergestellt, kann dieser Wert auf bis zu 703 TWh steigen. Für die Energiebilanz der E-Kraftstoffe ist entscheidend, welcher der vielen möglichen Ausgangsstoffe genutzt wird. Von den acht untersuchten Antriebs-/Kraftstoffkombinationen schneidet E-Methan am günstigsten ab. Wird das für den Prozess benötigte Kohlendioxid aus den Abgasen von Industrieanlagen gewonnen, beträgt der Strombedarf mindestens 625 TWh. Der Wert kann sich mehr als verdoppeln, wenn ein komplexerer Flüssigkraftstoff, der in einem aufwendigeren, mehrstufigen Verfahren hergestellt wird, zum Einsatz kommt und das Kohlendioxid aus der Luft abgeschieden wird.

Am Ende entscheidend sind jedoch die Mobilitätskosten. Sie setzen sich aus den Energie- (Kraftstoff-) und Infrastrukturkosten sowie den Fahrzeugwertverlust zusammen. Für alle Szenarien liegen die Mobilitätskosten, soweit prognostizierbar, in einem ähnlichen Rahmen. Den geringsten Wert erreicht ein mit E-Methan betriebener Pkw mit 28,4 Cent pro Kilometer. Elektro-Pkw und Brennstoffzellenfahrzeuge folgen dicht auf mit 29,4 und 29,9 Cent pro Kilometer. Die Konvergenz rührt daher, dass die Mobilitätskosten von den Fahrzeuganschaffungskosten dominiert werden.

Welche Investitionen sind nötig, um Elektromobilität umzusetzen, und was haben die OEMs konkret vor? Antworten hierauf finden Sie auf der nächsten Seite.

Enorme finanzielle Anstrengungen stehen bevor

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Auch in diesem Jahr war das Internationale Wiener Motorensymposium wieder sehr gut besucht. ÖVK/Doris Kucera

Ein komplett klimaneutraler Transportsektor in Deutschland erfordert der Studie zufolge in jedem Fall enorme finanzielle Anstrengungen. So sehr sich die Mobilitätskosten für jeden Pfad auf mehr oder weniger ähnlichem Niveau bewegen, so deutlich unterscheiden sich die Szenarien darin, wo der Investitionsbedarf anfällt: beim Energieversorger, der Kraftstoffindustrie oder der Automobilindustrie.

Während für das Szenario Wasserstoff (FC) alle involvierten Partner (Energieversorger, Kraftstoffindustrie, Infrastrukturbetreiber, Automobilindustrie und Endkunde) erhebliche Investitionen tätigen müssen, fallen bei den E-Kraftstoffen die zu tätigenden Investitionen fast ausschließlich bei den Energieversorgern (Bereitstellung der elektrischen Energie) und den Betreibern von Kraftstoffproduktionsanlagen an. Im batterieelektrischen Szenario fällt der Hauptinvestitionsbedarf bei der Energieversorgung, dem Infrastrukturaufbau und bei der Netzerweiterung sowie vor allem bei den Mehrkosten für die Fahrzeuge an.

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AVL hat einen systematischen Prozess, Methoden und Werkzeuge zur schnelleren Entwicklung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen und PEM-Stacks vorgestellt. Wilhelm Missler

Abhängig vom jeweiligen Pfad und der Annahme von Minimal- beziehungsweise Maximalkosten für jede der drei Alternativen liegen die notwendigen Gesamtinvestitionen zwischen 266 Milliarden Euro im günstigsten Fall und 1.740 Milliarden Euro als Maximalszenario. E-Methan weist den niedrigsten Investitionsbedarf auf (mindestens 266 Milliarden). Ein 100-prozentig batterieelektrisches Szenario erfordert mindestens 364 Milliarden Investment. Die höchsten Investitionsrisiken weisen das Wasserstoff-Szenario (1.442 Milliarden) und das batterieelektrische Szenario (1.317 Milliarden) auf.

Volkswagen setzt auf den Zeitvorteil des BEV

Das BEV ist also den anderen Optionen per se nicht überlegen, hat aber einen Vorteil auf seiner Seite: Es ist bereits verfügbar. Für Volkswagen wohl der entscheidende Grund, jetzt massiv auf diese Technologie zu setzen. Rund 44 Milliarden Euro investiere der Konzern bis 2023 in Elektromobilität, Digitalisierung und neue Mobilitätsdienste, berichtete Frank Welsch, VW-Markenvorstand Technische Entwicklung. Der Großteil der Investitionen fließe in die Elektromobilität. Die Speerspitze bildet der ID 3. Das Fahrzeug werde (mit dem kleinsten Akku) für unter 30 000 Euro angeboten. Je nach verbauter Batterie seien Reichweiten von 330 bis 550 km (nach WLTP) möglich. Angetrieben wird der ID 3 von einer 150 kW starken, permanent erregten Synchronmaschine, die über ein Ein-Gang-Getriebe auf die Hinterachse wirkt. Optional nimmt der Modulare E-Antriebs-Baukasten (MEB) auch eine 75 kW starke Asynchronmaschine an der Vorderachse auf. Bereits Ende 2019 startet in Zwickau die ausschließlich auf E-Fahrzeuge ausgelegte Produktion. Im Endausbau werde das Werk jährlich 330 000 Fahrzeuge herstellen. „In den nächsten zehn Jahren sollen konzernweit bis zu 22 Millionen Fahrzeuge auf dem MEB basieren“, sagte Welsch. Bis Ende 2022 werde weltweit die Produktion von 27 MEB-Fahrzeugen für Konzernmarken starten. Interessant dabei: Der MEB ist nach Aussage des VW-Technikvorstands weder hybridfähig, noch für die Aufnahme einer Brennstoffzelle geeignet.

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Veranstaltungsort war tradionsgemäß wieder die Wiener Hofburg. ÖVK/Doris Kucera

Ganz so apodiktisch wie bei VW-Konzernchef Herbert Diess hörte sich das Bekenntnis zur Elektromobilität bei ihm jedoch nicht an. Immerhin wolle der Konzern im nächsten Jahr „eine Flotte Brennstoffzellen-Fahrzeuge in Kundenhand geben“. Außerdem: „Ziel des Konzerns ist es, für jeden Kunden und Markt exakt die Mobilität bereitzustellen, die erwartet und benötigt wird“, bekundetet Welsch. Dennoch: Nur Volvo ist auf diesem Feld ähnlich ambitioniert. Nach den Ausführungen von Henryk Green, Senior Vice President Research & Development der Volvo Car Group, soll bis Mitte der kommenden Dekade jedes zweite verkaufte Auto ein BEV sein.

Was Volkswagen jenseits des batterieelektrischen Antriebs vorhat, erläuterte Michael Zillmer, Leiter Technologiemanagement Batteriezelle bei VW. Im Zentrum steht bei der Marke das Mild-Hybridkonzept mit Riemen-Startergenerator auf 48-V-Basis. Dieser leistet kurzeitig bis zu 9 kW, stellt dabei bis zu 200 Nm bereit und lädt den 250-Wh-Lithium-Ionen-Akku. Seine Technikpartner bilden die TSI-Motoren der Familie EA211 evo, hier der 1,0-l-Dreizylinder mit 81 kW und 1,5-l-Vierzylinder mit 110 kW. Immer mit an Bord ist dann ein Doppelkupplungsgetriebe, sodass das Rollen mit komplett abgeschaltetem Verbrennungsmotor möglich ist. Serienmäßig zum Einsatz kommt dieses Paket seinen Ausführungen zufolge erstmals beim nächsten Golf. Die 48-V-Elektrifizierung weiterer Aggregate – etwa des 2,0l TSI oder auch der TDI-Motoren – sei derzeit in Prüfung, erklärte Zillmer. Mittelfristig strebe VW die Ausweitung des Systems in weitere Fahrzeugklassen an. Bis 2025 sind insgesamt mehr als 80 elektrifizierte Modelle geplant, darunter rund 50 reine BEV.

Welche Pläne BMW und Daimler im Bereich Elektromobilität haben, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

BMW und Daimler behalten sich alle Optionen offen

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Das Freigelände war Teil der Ausstellung. ÖVK/Doris Kucera

Daimler geht hier vorsichtiger vor, was schon daran zu erkennen ist, dass die Elektrofahrzeuge des Hauses keine eigene Plattform bekommen. Den Anfang der BEV-Flotte macht laut Jürgen Schenk, Chief Engineer eDrive System Integration bei Daimler, der Geländewagen EQC mit Debüt Mitte 2019 in Europa, Ende des Jahres in China und Anfang 2020 in den USA. Das SUV verfügt laut Schenk über einen 300 kW starken Allradantrieb mit 765 Nm Drehmoment. An jeder Achse arbeite ein kompletter Antriebsstrang (eATS) mit Asynchronmaschine. Die vordere sei auf Effizienz, die hintere auf Dynamik optimiert. Eine intelligente Drehmomentverteilung sorge für optimale Agilität in allen Fahrsituationen bei gleichzeitiger Optimierung des Verbrauchs. Der 80-kWh-Speicher ermögliche eine Reichweite von 400 km (WLTP). Nach Angaben des Entwicklers geht Daimler davon aus, dass bis 2025 der Anteil am Gesamtabsatz der bis dahin mehr als zehn Elektromodelle von Mercedes-Benz und Smart zwischen 15 und 25 Prozent liegen wird. Allein in die Batteriefertigung flössen in den nächsten Jahren über eine Milliarde Euro.

Abgesichert wird diese Strategie durch die parallele Ausweitung der Plug-in-Hybridtechnik („EQ Power“) auf das Modell GLE sowie die Kompaktklasse mit Frontantrieb. Die neueste Batterietechnik ermögliche im SUV eine Reichweite von 100 km, in den Kompaktwagen immerhin noch 60 km, erläuterte Tobias Gödecke, Leiter Entwicklung Hybrid Powertrain. Dem GLE wurde eine stufenlos variable Drehmomentverteilung („Torque on Demand“) spendiert, wodurch „das Rekuperationspotenzial erheblich gesteigert werden konnte“, konstatierte Gödecke. In den PHEV-Fahrzeugen mit Frontantrieb komme serienmäßig das kürzlich vorgestellte 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebe zum Einsatz, das hierbei um einen Hybridtriebkopf mit integrierter E-Maschine ergänzt worden sei.

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Mahle hat zusammen mit Porsche die Rückwärtskompatibilität des synthetischen Kraftstoffs DMC untersucht. 20 Prozent Beimischung erscheinen möglich. Wilhelm Missler

Auch BMW setzt nur mit kontrollierter Offensive auf die batterieelektrischen Fahrzeuge. Stefan Juraschek, Leiter Entwicklung Electric-Powertrain, bezeichnete diese zwar als „optimale, weil emissionsfreie Lösung“, konzedierte aber nach wie vor eine gewisse Skepsis der Kunden in Bezug auf die Reichweite. Deshalb seien Plug-in-Hybride „noch über viele Jahre und für viele Kunden“ eine wichtige Brücke in den BEV-Massenmarkt. Die neuen aktuellsten Hybridmodelle X5 xDrive45e und 745e kombinieren nun einen 6-Zylinder-Ottomotor (vorher Vierzylinder) mit der eDrive-Technik der vierten Generation, das heißt eine Batterie mit höherer Speicherkapazität sowie leistungsstärkere E-Maschinen. Parallel dazu läuft die Entwicklung des E-Baukastens der fünften Generation, der in 2020 mit dem BMW iX3 an den Start geht – noch vor dem iNEXT. Juraschek sieht BMW so auf alle Nachfrageszenarien gut vorbereitet und rechnet für die nächsten Jahre mit einem Anteil der elektrifizierten Antriebe am Gesamtverkauf von 15 bis 25 Prozent.

Wiener Motorensymposium jenseits der Elektromobilität

Und sonst? Ach ja: Auch die Entwicklungsabteilungen in der Old-Engine-Economy machen offenkundig noch ihre Hausaufgaben. So stellte Jaguar Land Rover einen Ottomotor mit mager-homogener Verbrennung, Turbo- und elektrischer Kompressoraufladung auf 48-V-Basis, Hochenergiezündsystem und stufenlos variablem Ventilhub vor. Hyundai präsentierte mit dem Smartstream D2.2 FR sogar einen völlig neuen Dieselmotor. Passend dazu zeigte Bosch anhand eines Versuchsfahrzeugs, dass die jüngsten Technologien zur Emissionsminderung auch unter extrem fordernden Fahrbedingungen voll wirksam sind. Überschreitungen von NOx-Emissionen durch den Dieselmotor dürften damit der Vergangenheit angehören.

Auch wenn diese Arbeiten dem Zeitgeist entsprechend derzeit kaum wahrgenommen werden, könnten sie noch wichtig werden. Denn noch ist völlig unklar, welche Pfade im Irrgarten der Optionen langfristig zu einem marktfähigen Ausgang führen.

Wilhelm Missler

Freier Journalist im Automobilbereich

(av)

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