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Auto-Antriebe: Entwicklungsperspektiven bis 2040


vespasian

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Hallo zusammen,

in der aktuellen Technology Review findet sich eine Simulation der DLR (Dt. Zentrum für Luft- und Raumfahrt) zur Auswirkung von Treibstoffkosten und Umweltpolitik auf den Automarkt.

Da die Ergebnisse uns als Auto-Enthusiasten (fast möchte ich sagen: Petrol-Heads :wink:) besonders interessieren werden, habe ich gestern abend "in mühevoller Kleinarbeit" die schlechten Druckgrafiken abgemessen und in ein Excel-Sheet übertragen. Die Excel-Datei kann ich auf Anfrage gerne zusenden, die dabei entstandenen Grafiken seht Ihr unten - sozusagen frei zum Beschuss bzw. Diskussion:

Szenario 1 zeigt die Entwicklung bei leichter Ölpreissteigerung und moderaten Klimaschutzzielen. Man sieht deutlich, daß dieses Szenario einem evolutionären Prozess entspricht, bei dem es keine plötzlichen Umbrüche bei den verwendeten Antriebslösungen geben wird:

post-86584-14435377469043_thumb.jpg

Die linke Skala zeigt übrigens den gesamten Fuhrpark im simulierten Jahr, nicht die Neuzulassungen. Leider fehlen Angaben über den simulierten Markt (Deutschland, EU, Welt).

Szenario 2 simuliert die Entwicklung bei schnellen Ölpreissteigerungen und stärkeren Klimaschutzvorgaben. Dieses Szenario entspricht durchaus einem revolutionären Umbruch, infolge dessen z.B. der Anteil der reinen "Benziner" am gesamten Fuhrpark auf unter 10% bis 2040 einbricht und der Dieselmotor fast völlig vom Markt verschwindet. In diesem Szenario werden "alternative Antriebe" einen erheblichen Marktanteil erobern.

post-86584-14435377470494_thumb.jpg

Äußerst interessant finde ich, daß in keinem der beiden Szenarien der heute so hoch "gehypte" Vollstromer einen bedeutenden Anteil erringen kann. Auch die von mir als Lösung hoch geschätzte Brennstoffzelle erkämpft sich nur in Szenario 2 ab ca. 2030 eine bedeutendere Marktstellung.

So oder so wird es spannend - und für die etablierten Automarken eine ziemliche Herausforderung, sich weiterhin zu behaupten.

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Was ist denn mit alternativen Antrieben gemeint? Biofuel 2. Generation?

Mich persönlich wundert das Ergebnis, daß sich der Stromer und die Brennstoffzelle nicht durchsetzen werde rein gar nicht.

Die ganzen Elektroautos, welche aktuell präsentiert werden, werden nur gebaut, weil es sich kein Massenhersteller erlauben kann ohne eines dazustehen. Zudem werden sie ja auch mit Steuergeldern finanziell attraktiv gehalten.

Das Problem der Reichweite wird sich aber auch mittelfristig nicht lösen können und solange man mit einem Stromer keine Reichweite erreicht, um auch mal eine lange Strecke in den Urlaub fahren zu können sind sie höchstens als Stadtauto interessant.

Von daher ist der Tesla S für mich bereits jetzt, bitte nicht böse sein, eine Gurke. Ein vollwertiges Auto, wie es der Tesla S sein will muss deutlich mehr als 500km Reichweite bieten, bzw. eine deutlich geringere Ladezeit aufweisen.

Wie gesagt, mit nen normalen Auto fahr ich 1500km an einem Tag mit ein- bis zweimal auftanken, wofür man inkl. anstehen knapp 20-30 Minuten veranschlagen darf.

Ein Tesla S braucht ne Nacht zum Aufladen und ich bräuchte für die gleiche Strecke nochmals 2 Übernachtungen um die Batterien zu laden. Und bei dem Szenario hab ich jetzt mal bewusst so was wie Stau oder auch eine etwas schnellere Fortbewegung außen vorgelassen.

Auch die Stromer Sportler sind für mich persönlich ein netter Gag.....Reichweite knapp 200km, bei sportlicher Fahrweise deutlich weniger....

Sprich nach 1-2 Runden Nordschleife kann ich die Kiste dann dort stehen lassen und muss übernachten....um am nächsten Tag nochmal 1-2 Runden zu fahren....

Aber schaun mer mal...

Wir können ja beinahe von Glück reden, daß sich die exklusiven Hersteller dem Mainstream nicht anpassen müssen.....

Nicht umsonst werden hier, die in meinen Augen deutlich weiterführenden Forschungsarbeiten geführt, u.a. Leichtbau, effizientere Motoren, Biofuel 2. Generation, etc.....

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Steht dort auch noch etwas dazu, wie man zu diesen Ergebnissen gekommen ist?

Gerade was den reinen E-Antrieb angeht sieht das ja ganz anders aus als die derzeitigen Visionen der Politiker. Außerdem scheinen sie dem Plugin-Hybrid neben dem Benzin-Hybrid noch eine gewaltige Bedeutung einzuräumen, das kann aber doch nur passieren, wenn die Akkus besser werden und genau das scheinen sie ja durch die Bedeutungslosigkeit der reinen Stromer wieder auszuschließen oder liege ich da falsch?

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Die linke Skala zeigt übrigens den gesamten Fuhrpark im simulierten Jahr, nicht die Neuzulassungen. Leider fehlen Angaben über den simulierten Markt (Deutschland, EU, Welt).
Das dürfte der Weltmarkt sein, denn besonders in D und F (und damit in der Kern-EU) sind derzeit die Dieselantriebe vorherrschend, nicht die Benziner.
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Vor einem Jahr hätten die meisten noch gesagt, gut fahren wir halt elektrisch, bauen wir noch mehr von diesen "sauberen" Atomkraftwerken. Aber ich glaube daß mit Solarplatten auf den Dächern der hohe Strombedarf nicht zu befriedigen :lol: wäre. Insofern glaube ich daß die Masseninvasion der E-Fahrzeuge ausbleiben wird. Aber wer weiß was in 100 Jahren ist solang wird der Sprit schon noch reichen.

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Steht dort auch noch etwas dazu, wie man zu diesen Ergebnissen gekommen ist?

Nein, leider nicht. Auch auf der Website der DLR hatte ich hierzu nichts gefunden.

Natürlich - wie double-p so kurz & knackig mit "Glaskugel" meinte - ist dies eine Simulation. Das Ergebnis einer Simulation hängt vom zugrunde gelegten "Modell der Wirklichkeit" ab. Diese Wirklichkeitsmodellierung kann für das "Heute", also den Ausgangspunkt der Simulation noch relativ scharf erfolgen (und je Abstraktionsgrad dann wieder unscharf werden).

Für das "Morgen" wird die Modellierung mit zunehmender zeitlicher Entfernung zwangsläufig immer unschärfer. Und diese zunehmende Unschärfe trifft auf "soziale Simulationen" wie die vorliegende noch weit mehr zu als auch "physikalische Simulationen", da sich das Verhalten des Faktors "Mensch und Gesellschaft" weit weniger klar beschreiben läßt als z.B. eine zu 100% von Naturgesetzen abhängige physikalische Größe. Wie schwierig dies wiederum sein kann zeigen die zahlreichen und ständig nachkorrigierten Klimasimulationen - mal wird Paris im Jahr 2100 überschwemmt, mal bekommen nur die Rotterdamer Hafenbewohner nasse Zehenspitzen. 8)

Die vorliegende Simulation gewinnt jedoch alleine durch ihre bloße Existenz eminent an Bedeutung, da sie mit Sicherheit wahrgenommen wird, z.B. durch Politiker & Lobbyisten. Da sie in 2 Szenarien zeigt, wohin die Reise gehen könnte, wird entsprechend Druck entstehen, die grundlegenden Annahmen des von einer Gruppe gewünschten Szenarios Wirklichkeit werden zu lassen.

Was ich damit meine? Solche Szenarien lassen die Vision in grünen Köpfen entstehen bzw. bekräftigen dieselbige, wonach man also "nur die Zügel anziehen muß" und schon verschwinden die Benziner & Diesel. So kann eine durchaus "glaskugelige" Zukunftsvision zu einer "self fulfilling prophecy" werden.

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Wenn ich nix über die genauen Randbedingungen sage, dann ist diese Simulation irgendwann sicher immer richtig.

Denn für den einen sind 3€/l Benzin schon eine starke Preissteigerung, während der andere das noch relativ gelassen sieht.

Also etwas präzisere Angaben als leicht / moderat und stark / streng müsste man schon machen...

Vielleicht sind diese Angaben ja aber auch in der Studie gemacht. Da würde ich vespasian bitten das mal nachzusehen.

Danke aber auf jeden Fall für die Mühe :)

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Äußerst interessant finde ich, daß in keinem der beiden Szenarien der heute so hoch "gehypte" Vollstromer einen bedeutenden Anteil erringen kann. Auch die von mir als Lösung hoch geschätzte Brennstoffzelle erkämpft sich nur in Szenario 2 ab ca. 2030 eine bedeutendere Marktstellung.

Danke für die Mühe, die Grafiken online zu stellen. Ich hab sie in der aktuellen TR auch gesehen, war mir der Aufwand aber zu groß, das alles nachzumessen. Scannen wäre nix gewesen, schlechte Druckqualität.

Zum Stromer & Aussichten: die Topgear-Jungs haben die Alltagstauiglichkeit von Stromern ja cool getestet - und hingen die meiste Zeit an der Stromstrippe und mußten die Zeit mit Stadtführungen etc. totschlagen. Waren natürlich total genervt :D:D

So'n Stromer ist einfach ein totaler Rückschritt - das Auto gab uns Freiheit, grenzenlos & meist schnell mobil. Mit Stromern ist man ja fast auf Postkutschenniveau mit Aufladen etc.

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Bei der Erarbeitung von Szenarien bildet man in der Regel in einem ersten Schritt unter gegebenen Umständen (d.h. denkbaren Bedingungen) je einen zukünftigen "Worst Case" und einen "Best Case" ab. Die Realität wird sich dann zwischen diesen beiden Extremen abspielen und diese versucht man dann in einem zweiten Schritt entsprechend zu modellieren. Die zuvor beschriebenen Fälle "Worst Case" und "Best Case" kann man dann als eine Art Fehlereingrenzung des vorgeschlagenen "Real Case" verstehen.

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Trotzdem wäre es doch nett zu wissen, was ein "worst case" und ein "best case" ist... oder wird das dann gar nicht in Zahlen erfasst?

Heisst das dann nur: Egal wie stark der Ölpreis steigt, es wird 2040 immer 10% der zugelassenen Autos geben, die rein mit Benzin betrieben werden?

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Trotzdem wäre es doch nett zu wissen, was ein "worst case" und ein "best case" ist... oder wird das dann gar nicht in Zahlen erfasst?

Heisst das dann nur: Egal wie stark der Ölpreis steigt, es wird 2040 immer 10% der zugelassenen Autos geben, die rein mit Benzin betrieben werden?

Bevor "worst case" und "best case" - Szenarien mit der Simulation durchgespielt werden können, muß natürlich die Simulation an und für sich fertig entwickelt sein. Also - zunächst bildet man wie oben bereits gesagt ein "Modell der Wirklichkeit".

Beispiel:

Wenn Variable A sich verändert, verändern sich die davon abhängigen Variablen B, C und D.

Konkretes Beispiel aus dem täglichen Leben:

Wenn Du mehr Gas gibst, öffnet sich die Drosselklappe, es wird mehr Benzin verbraucht, Du wirst schneller etc. etc.

In einem mathematischen Modell muß dies entsprechend mit exakten Änderungsraten, Kreisläufen (A ändert B ändert C, und C kann wiederum auch auf A rückwirken) und Formelbezügen abgebildet werden.

Diese Modellierung der Simulation mit ihren Eckdaten und -formeln beeinflußt - wie hier berechtigterweise eingewendet wurde - natürlich die Ergebnisse der Simulation maßgeblich.

Dann muß die Simulation "Vergleichsläufe" durchstehen - also Vergleichsläufe mit bekannten Verlaufsdaten, z.B. aus der Vergangenheit. Bewährt sich die Simulation in diesen Vergleichsläufen, so hat man eine gewisse Gewähr für die Tauglichkeit der Simulation, auch Aussagen über die Zukunft treffen zu können (immer vorausgesetzt, die Zukunft entspricht den Modellierungen...).

Erst dann können Simulationsläufe, auch die angesprochenen "best/worst case"-Szenarien gefahren werden.

Wenn nun aber die grundlegenden Modellparameter nicht offen gelegt werden, ist die Simulation eine black box. Dann kann nicht nachvollzogen werden, ob z.B. die Modellparameter so gesetzt wurden, damit gerade die Ergebnisse erzielt werden, welche einer Interessengruppe in die Hände spielt.

Ich habe nun eine Anfrage an die DLR gestellt, ob die Parameter der Simulation offengelegt sind. Mal gespannt auf die Antwort.

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Hmmm... die beiden Fälle Worst Case und Best Case werden üblicherweise eben gerade nicht aus einer möglichen Real Case Modellierung abgeleitet. Vielmehr umgekehrt: Da in den Fällen des Worst Case und Best Case jeweils Grenzbedingungen einfliessen, lassen sie sich wesentlich leichter und vor allem zuverlässiger bilden als den Real Case. Genaugenommen lässt man den Real Case sogar mehr oder weniger offen und erarbeitet anhand der gebildeten Grenzfälle mehrere Handlungsalternativen für die Zukunft, die dann "Plan A", "Plan B", etc. genannt werden.

Und genauso verstehe ich auch die eingangs dargelegten Grafiken: die eine Grafik bildet den Best Case ab, die andere Grafik den Worst Case. Und die reale Entwicklung liegt eben dazwischen. Mit Kenntnis der beiden Grenzfälle (sowie, ganz wichtig, der zugrunde liegenden Randbedingungen) kann sich der Auftraggeber der Studie nun diverse Strategien für die Zukunft (Plan A, Plan B....) erarbeiten. Jenachdem, welche Ziele der Auftraggeber verfolgen möchte.

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Das dürfte der Weltmarkt sein, denn besonders in D und F (und damit in der Kern-EU) sind derzeit die Dieselantriebe vorherrschend, nicht die Benziner.

In beiden Simulationen wird der Diesel stark an Bedeutung verlieren. Aus welchem Grund und stellt ein Diesel-Hybrid nicht eine sinnvollere Ergänzung aus Stadtnutzung (Strom) und Langstreckentauglichkeit (Diesel) dar, als ein Benzin-Hybrid?

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Hmmm... die beiden Fälle Worst Case und Best Case werden üblicherweise eben gerade nicht aus einer möglichen Real Case Modellierung abgeleitet. Vielmehr umgekehrt: Da in den Fällen des Worst Case und Best Case jeweils Grenzbedingungen einfliessen, lassen sie sich wesentlich leichter und vor allem zuverlässiger bilden als den Real Case. Genaugenommen lässt man den Real Case sogar mehr oder weniger offen und erarbeitet anhand der gebildeten Grenzfälle mehrere Handlungsalternativen für die Zukunft, die dann "Plan A", "Plan B", etc. genannt werden.

Nur kurz zur Vermeidung von Mißverständnissen: ich habe nicht von "real case" Szenarien bei der Modellentwicklung gesprochen, sondern ich meinte Testläufe, über welche die Übereinstimmung des Simulationsmodelles mit der Wirklichkeit getestet wird. Erst nach erfolgreicher Absolvierung der Testläufe kann die Simulation auf die "Zukunft losgelassen" werden.

Mir als großem Anhänger möglichst schöner Ottomotoren wäre natürlich auch das Szenario 1 lieber (also mein persönliches "best case" :wink:) ... aber da wirken große Kräfte dagegen, das würde großen Interessengruppen nicht passen. Mein Tip wäre tatsächlich ein Szenario in der Nähe von "2".

Übrigens habe auch ich noch nie verstanden, weshalb ein Diesel-Hybrid nicht die absolut schlagende Verbindung in punkto Verbrauchseffizienz wäre...

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In beiden Simulationen wird der Diesel stark an Bedeutung verlieren. Aus welchem Grund und stellt ein Diesel-Hybrid nicht eine sinnvollere Ergänzung aus Stadtnutzung (Strom) und Langstreckentauglichkeit (Diesel) dar, als ein Benzin-Hybrid?

Der Diesel wird nur deshalb bevorzugt, weil er an den Tankstellen aufgrund der steuerlichen Begünstigung billiger zu haben ist. Die Langstreckentauglichkeit rangiert bei den Dieselnutzern keineswegs an erster Stelle. Auch der Umweltschutzgedanke spielt bei der Entscheidung, einen Dieselantrieb zu nutzen, keine wirkliche Rolle. Hinter den politischen Bühnen (und hier wiederum besonders auf europäischer Ebene) wird jedoch seit geraumer Zeit ernsthaft diskutiert, die steuerliche Bevorzugung des Dieselkraftstoffs abzuschaffen und die Besteuerung dem Benzin gleichzustellen.

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