Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen .

1. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. BMW Group Dipl.-Ing. Johannes Liebl Leiter Energiemanagement, Aerodynamik, Leichtbau, Fahrleistung und CO2 DPG-Tagung München, 20.03.2006

2. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Herausforderungen. • Fossile Ressourcen werden knapp

3. Entwicklung des Energieverbrauchsund der Weltbevölkerung IEA 2004 / BMfW Energieverbrauch nachWeltregionen 1971-2030 Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Energieverbrauch. Weltenergieverbrauch steigt weiter an. Versorgungsrisiken nehmen zu.

4. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Herausforderungen. • Fossile Ressourcen werden knapp • Kraftstoffpreise steigen

5. Nominaler Rohölpreis (WTI) in USD / barrel, 1946 – Okt. 2005 70 60 50 40 USD / barrel 30 20 10 0 46 54 58 70 78 86 90 02 06 50 62 66 74 82 94 98 Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Preisentwicklung Rohöl. Weltweit steigende Nachfrage und Sensitivität durch politische Krisen führen zu stetig steigendem Preisniveau. Die Zeiten der niedrigen Ölpreise sind vorbei.

6. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Herausforderungen. • Fossile Ressourcen werden knapp • Kraftstoffpreise steigen • Automobilhersteller müssen freiwillige CO2-Zusagen erfüllen

7. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Verbrennung fossiler Energieträger. Abgas Abgas Kraftstoff CO2 N2H2OO2 CONOxCnHmPartikel / Ruß N2 O2 + = + + CnHm Limitierte Abgasemissionen Benzin / Diesel Luft- komponenten Kohlendioxid Luft- komponenten Die CO2 Emission ist bei identischem Kraftstoff direkt proportional zum Kraftstoff-verbrauch, bei unterschiedlichen Stoffwerten jedoch unterschiedlich. 1l Diesel 26,8 g CO2/km 1l Benzin 24,0 g CO2/km

8. 100 FTP75 80 60 Japan Geschwindigkeit [km/h] 40 80 20 0 60 40 Geschwindigkeit [km/h] Zeit [s] 20 Zeit [s] 0 EU-Testzyklus 120 100 80 60 Geschwindigkeit [km/h] 40 20 0 Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Übersicht Zulassungszyklen weltweit.

9. IST Ø 159,5g CO2/km 6,7 l Benzin 6,0 l Diesel 2004 Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Freiwillige ACEA-Zusage 2008. Ø 185g CO2/km verkaufte Flotte Verpflichtung europäischer Hersteller -25% g CO2/km Ø 140g CO2/km verkaufte Flotte 7,7 l Benzin 7,0 l Diesel 5,8 l Benzin 5,3 l Diesel 1995 2008 • Angebot der europäischen Automobilhersteller zur Vermeidung gesetzlicher Vorgaben • Positiver Zwischenstand in 2004 • Weitere Absenkungen nur mit hohem Kostenaufwand • Diskussion für neue Vereinbarung zu 2012 läuft

10. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Herausforderungen. • Fossile Ressourcen werden knapp • Kraftstoffpreise steigen • Automobilhersteller müssen freiwillige CO2-Zusagen erfüllen • Länderspezifische CO2-Besteuerungen werden erhoben

11. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.CO2 – Einzelbesteuerungen Europa. ab Mai 2006 Diskussion Diskussion seit Januar 2006 Diskussion Koalitionsvertrag

12. 745 dA MJ 2005 118 dMJ 2005 Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Besteuerung Geschäftswagen in Frankreich. Diesel [l/100km] 5 4 6 7 8 10 9 4 €/g 17 €/g 5 €/g 10 €/g 15 €/g 19 €/g

13. 745 dA MJ 2005 118 dMJ 2005 Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Zulassungsbesteuerung in Frankreich. Diesel [l/100km] 5 4 6 7 8 10 9 2 €/g 4 €/g 0 €/g

14. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Herausforderungen. • Fossile Ressourcen werden knapp • Kraftstoffpreise steigen • Automobilhersteller müssen freiwillige CO2-Zusagen erfüllen • CO2wird in den wichtigsten Weltmärkten reglementiert • Länderspezifische CO2-Besteuerungen werden erhoben

15. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Weltweite CO2 – Reglementierung. ACEA Verpflichtung 2008 Länderspez. Besteuerung USA Flottenbesteuerung CAFE Strafsteuer GasGuzzlerTax China Strafzahlungen 2005 / 2008 Japan Energy Conversation Law 2010 >90% des BMW Group Flottenanteils ist reglementiert

16. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Herausforderungen. • Fossile Ressourcen werden knapp • Kraftstoffpreise steigen • Automobilhersteller müssen freiwillige CO2-Zusagen erfüllen • Länderspezifische CO2-Besteuerungen werden erhoben • CO2 wird in den wichtigsten Weltmärkten reglementiert • Emissionsvorschriften verschärfen sich weiter

17. EU 4 aktuell EU 5 ab 2010 EU 6 ab 2015 J-LEV 2000 aktuell J-LEV 2005/1 ab 2007 J-LEV 2005/2 ab 2010 LEV 1 aktuell LEV 2 ab 2007 25 % ULEV 2 aktuell 100 % ULEV 2 ab 2009 ZEV ähnlich Kalifornien EU 3 aktuell EU 4 ab 2008 LEV 1 & ULEV 1 aktuell LEV 2, ULEV 2 & SULEV 2, PZEV ab 2007 EU 3 aktuell EU 4 ab 2010 Einzelfahrzeug-Zulassung Flotten-Zulassung Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Weltweite Emissions-Reglementierung.

18. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Entwicklung Abgasgesetzgebung weltweit. HC Otto Partikel Diesel EU4 LEVII EU4 EU5 EU6 ULEVII LEVII Cal.- PZEV EU5 EU6 NOx NOx Europäische Abgasvorschriften nähern sich den scharfen amerikanischen / kalifornischen Grenzwerten an. Otto- / Dieselfahrzeuge in Europa noch unterschiedliche Grenzwerte.

19. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Herausforderungen. • Fossile Ressourcen werden knapp • Kraftstoffpreise steigen • Automobilhersteller müssen freiwillige CO2-Zusagen erfüllen • Länderspezifische CO2-Besteuerungen werden erhoben • Länderspezifische CO2-Besteuerungen werden erhoben • Emissionsvorschriften verschärfen sich weiter • Sicherheitsvorschriften werden dominanter

20. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Gesetzliche Vorschriften passive Sicherheit - Rückhaltesysteme. • 2000 - 2010 • 2-Stufen-Gurtkraftbegrenzer • Knieairbag • Aktive Kopfstütze • Diskussion: • 2-Stufen Seitenairbag? • EMA? • OOP Erkennung? +10 kg • 1990 – 2000 • Beifahrerairbag • Gurtstrammer • Gurtkraftbegrenzer • Seitenairbag vorne / hinten • Si.-Batterie-Klemme • ITS / Curtainbag • 2-Stufen Frontairbag • 1980 – 1990 • Fahrerairbag • 3-Punkt-Gurt hinten • Beifahrerairbag +13 kg +7 kg Kosten Gewicht 1960 – 1970 3-Punkt-Gurt vorne Komplexität +3 kg

21. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Herausforderungen. • Fossile Ressourcen werden knapp • Kraftstoffpreise steigen • Automobilhersteller müssen freiwillige CO2-Zusagen erfüllen • Länderspezifische CO2-Besteuerungen werden erhoben • Länderspezifische CO2-Besteuerungen werden erhoben • Sicherheitsvorschriften werden dominanter • Kunde wünscht mehr Fahrspaß

22. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Kundenerwartung Fahrspaß.

23. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Veränderung Fahrerlebnis. BMW 323i Modelljahr 1983 BMW 325i Modelljahr 2006 1 EU- Verbrauch MVEG 2 0 - 100 km/h

24. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Gewichtsentwicklung am Beispiel BMW 3er. 2000 • Al in Motorkomp. • PA-Frontschürze • PUR-Schaumstoff im Rücksitz • Al-Hinterachsträger • PUR in Gepäckraum und Hutablage • Einteilige I-Tafel Beispiele für Leichtbau-Maßnahmen • Al-Kurbelgehäuse • Polycarbonat in Scheinwerfern • Kunststoff-Tank • Höherfeste Stähle • Al-Vorderachsträger • Runflat-Reifen (Entfall Ersatzrad) 1600 1320 1320 1205 1200 1020 1000 Off. Leergewicht Ges.fzg / ohne Fahrer [kg] 800 • 4 Türen • Servolenkung, ABS • Katalysator (Otto) • (Bei-)Fahrer Airbag • 5-Gang-Getriebe • Außenspiegel rechts • El. Verstellung • Außenspiegel • Sitzbelüftung • ASC, ASC+T, CBC • 3. Bremsleuchte • Kopf / Seiten Airbags • 6-Gang-Getriebe • 3. Kopfstütze, hinten • 5 Sterne Crash • El. Fensterheber hi. Typische Funktions-mehrungen in der Serienausstattung 400 318i/MJ79 318i/MJ85 318i/MJ95 318i/MJ02 320i/MJ05 0

25. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Auf den Punkt gebracht. Auflösung des Spannungsfeldes Gesetzgebungen  Kundenerwartungen durch Gesamtfahrzeugansatz Ziel BMW Group Effiziente Dynamik bei Katalogwerten und Pressetests und Kundenerlebnis bessere Effizienz höhere Dynamik

26. Funktionen • Primär- • energieträger • Benzin • Diesel • Erdgas • … Fahrerlebnis Mechanische Energie Verbrennungs-Motor Thermo- dynamik Energie Kurbelwelle Elektrische Energie HydraulischeEnergie Motorabwärme - Abgas - Kühlwasser - ...... • Beschleunigen • Fahren • Bremsen • Dämpfen • Federn • Wanken • Heizen • Kühlen • Lenken • Beleuchten • … Energiewandler Pneumatische Energie Thermische Energie ATL Thermische Energie Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Energieflüsse im Fahrzeug, heute.

27. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Strategien zur Verbrauchsoptimierung. • Nutzung von Verlustenergien: • Kühlwasser-Energie • Abgas-Energie • Rückgewinnung Bremsenergie • ... • Vermeidung von Verlustenergien: • Entkopplung/Abschaltung • Reibungsreduzierung • Entdrosselung • Fahrwiderstandsoptimierung • … z.B. Energierückgewinnung mit Speichersystemen z.B. geregelte Nebenaggregate, Motor Stop, Aerodynamik, Leichtlaufreifen, …

28. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Management mechanische Energie. MVEG (NEFZ) Kalttest Verbrennungsmotor steht 100 Abgasnachbehandlung v / [km/h] 50 Japan (10-15) Heißtest 50 0 0 0 200 200 400 400 600 600 800 1000 1000 v / [km/h] 0 0 100 100 200 200 300 400 500 600

29. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Verlustenergie Bremsenrückgewinnung. 120 3000 Geschwindigkeit MVEG (NEFZ) 2500 Grenzpotenzial 100 reales Potenzial 80 2000 60 1500 Geschwindigkeit [km/h] Bremsenergie[kJ] 40 1000 20 500 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Zeit [s]

30. v [km/h] Fahrprofil 0 Elektrische Energie Zusätzliche elektrische Energiewandlung ohne Kraftstoffeinsatz Zeit Eingesparte elektrische Energiewandlung Zukünftig: Elektrische Energiewandlung mit Kraftstoffeinsatz Elektrische Energiewandlung ohne Kraftstoffeinsatz Heute: Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Intelligente Generatorregelung. Zeit

31. 0 100 200 300 400 500 600 Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Rückgewinnung Verluste Bremsenergie. 170 Europafahrzyklus MVEG (NEFZ) bis zu 4% weniger Verbrauch im Zulassungstest und beim Kunden v / [km/h] Landstraßenfahrt 120 v [km/h] 100 80 60 40 20 0 t [s] 16 Ubat[V] 15 14 13 12 11 Ø Entlastung ca. 100 bis 150 Welektrisch t [s] 150 Ibat[A] 100 Autobahnfahrt 50 160 v [km/h] 0 -50 140 -100 -150 -200 120 t [s] 100 0 50 100 150 200 250 300 350 400 t [s] 16 Ubat[V] 15 14 13 12 11 Ø Entlastung ca. 250 bis 300 Welektrisch t [s] 100 Ibat[A] 50 0 -50 -100 -150 -200 t [s]

32. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Wärmemanagement Elektrische Wasserpumpe. Warmlauf mit anfangs stehender EWP EWP fördert kontinuierlich Leistung EWP 120 Wassertemperatur TCO [°C ] Öltemperatur [W] Leistungsaufnahme EWP 20 120 80 40 0 150 NEFZ VS [km/h] 100 50 Zeit [s]

33. Mechanische Energie Energie Kurbelwelle Motorabwärme - Abgas - Kühlwasser - ...... ATL Thermische Energie Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Handlungsbedarfe Fahrzeug-Energiesystem. Funktionen • Primär- • energieträger • Benzin • Diesel • Erdgas • … Fahrerlebnis Verbrennungs-Motor Thermo- dynamik Reduzierung Fahrwiderstände Wirkungsgradsteigerung Verbrennung, Ladungswechsel, Abgasnachbehandlung Elektrische Energie Rekuperieren, Assisten, Boosten Alternative Kraftstoffe HydraulischeEnergie • Beschleunigen • Fahren • Bremsen • Dämpfen • Federn • Wanken • Heizen • Kühlen • Lenken • Beleuchten • … Energiewandler Pneumatische Energie Wärmemanagement, Rekuperation, Isolation, Aufheizung Wirkungsgradsteigerung managebare Energieformen, Speicherung, Verteilung Thermische Energie

34. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.

35. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen. Zusammenfassung. • Ressourcenverknappung, freiwillige und gesetzliche Vorgaben erzwingen höchste Effizienz beim Umgang mit Energie. • Kunden möchten geringen Verbrauch und Dynamik. • Klassische Entwicklungen bei Motor, Getriebe und Fahrzeug allein können diese Zielsetzung nicht mehr erfüllen. • Management aller Energieströme im Fahrzeug eröffnet neue Lösungswege. • Reduzierung und Rückgewinnung von Verlustenergien bieten hohe Potentiale. • Elektrische Energie hat Vorteile bei Erzeugung, Rekuperation, Zwischenspeicherung und Verteilung. • Thermische Rekuperation ist zu forcieren. • Marktspezifische Ausprägungen erschweren die Entwicklung.

36. Die Automobilindustrie im Spannungsfeld von Gesetzgebung und Kundenerwartungen.Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.