Michel Bayings
[email protected]
Follow me on twitter: http://www.twitter.com/mbayings Join me on Linkedin: http://nl.linkedin.com/in/mbayings
TNO
Visie TNO: innovation for life Innovatie heeft vooruitgang gebracht: een welvarende samenleving en
een competitief bedrijfsleven. Veranderende verhoudingen in de wereld en schaarste op gebieden als energie, grondstoffen, ruimte en gezondheid vragen echter om
doorbraken in denken en doen.
De missie van TNO TNO verbindt mensen en kennis om innovaties te creëren die de
concurrentiekracht van bedrijven en het welzijn van de samenleving duurzaam versterken. Dit doen we door: Advisering
Contractresearch Testen en certificeren Licenties Uitvoeren wettelijke taken
Onze thema’s en doelen
TNO Cofinanciering & TNO MKB Programma TNO Cofinanciering • Kennisontwikkeling • TNO financiert 90, 75, 50, 25% • % afhankelijk van risico voor partner • Individueel/consortium TNO SBIR TNO MKB Programma • Kennisoverdracht • Technologie cluster • Branche Innovatie Contract • TNO Challenge • Eendags-consult • Workshop • Collectief
www.tno.nl/mkb
Electrisch Vervoer - waar staan we nu? - waar gaan we naartoe in 2020 / 2030?
Michel Bayings
[email protected]
Follow me on twitter: http://www.twitter.com/mbayings Join me on Linkedin: http://nl.linkedin.com/in/mbayings
Inhoud • Het verleden: Een korte historie van duurzame mobiliteit • Welke hypes hebben we de afgelopen 20 jaar al meegemaakt? Wat hebben we daar van geleerd? • Drivers achter duurzame mobiliteit / sense of urgency • lokaal milieu / klimaatverandering / energiezekerheid • De toekomst: Backcasting vanuit 2050 • Wat moeten we in 2050 bereikt hebben? • Welke ontwikkelingen / stappen verwachten we in de decaden tussen nu en 2050?
Geschiedenis van elektrisch rijden (NL)
10 10 januari 2011 M Bouman TNO Nieuwe huisstijl
Voorspellen is moeilijk, vooral als het de toekomst betreft
Welke hypes hebben we al meegemaakt? Wat hebben we geleerd? 2000
1990
2010
elektrische auto brandstofcel / waterstof
biobrandstoffen
elektrische auto
Drivers achter duurzame mobiliteit 2010-2020 korte termijn issues • klimaat • luchtkwaliteit • geluid • energieafhankelijkheid • schaarste grondstoffen • leefbaarheid • bereikbaarheid • biodiversiteit • ….
2020-2030 middellange termijn
2030-2050 lange termijn
people
bearable
equitable
sustainable profit
planet viable
Pleasure
Klimaat Benodigde reductie om 2ºC doelstelling te halen
EU White Paper: 2050 reductiedoel voor transport = 60% t.o.v.1990 maar voor wegtransport is doel ≈ 80%
Klimaat: Europese CO2-emissienormen voor personenauto’s 2010-2020 korte termijn Europees gemiddelde van
160 g/km (typekeuring) in 2006 naar: 130 g/km in 2015 95 g/km in 2020 2015 norm per fabrikant gedifferentieerd naar gemiddelde massa
2020-2030 middellange termijn
2030-2050 lange termijn bron: T&E 2009
Klimaat: Belangrijke opties voor CO2-reductie bij personenauto’s tussen nu en 2020 motor • directe injectie benzine • variabele kleptiming en lift • engine down-sizing • reduced friction • optimised cooling • exhaust heat recovery
voertuig • betere stroomlijn • lager gewicht • lichtgewicht in staal • aluminium • plastic / composiet • lage rolweerstandsbanden
transmissie • dual clutch transmissie
eco-innovations • PV-daken • LED-lampen
aandrijflijn • start-stop • hybridisatie • mild – full hybrid efficiënte auxiliaries • elektrische stuurbekrachtiging • elektrische airco
overige • batterij-elektrisch • plug-in hybride • kleinere voertuigen?
Luchtkwaliteit: EU normen voor concentraties en emissies stikstofoxiden (NOx / NO2): jaargemiddelde concentratie < 40 µg/m3
fijnstof / deeltjes / PM10: jaargemiddelde concentratie < 40 µg/m3
19
Luchtkwaliteit: Doelen bereikbaar met schone motoren en uitlaatgasnabehandeling 2010-2020 korte termijn
2030-2050 lange termijn
Euro-normen voor HC, CO, NOx en
ecu
deeltjes (PM)
injectors
λsensor
smoorklep
2020-2030 middellange termijn
3-weg katalysator
Verbrandingsmotor steeds schoner door: schonere verbranding
uitlaatgasnabehandeling met katalysatoren en verbeteringen Doelen luchtkwaliteit op korte / middellange
termijn haalbaar zonder “zero-emission” voertuigen Duurzame auto van de toekomst moet natuurlijk wel “zero-emission” zijn
Geluid: Veel stille auto’s nodig voor beperkt effect en dan alleen nog in de stad • Geluid is een hardnekkig probleem dat komende decennia in belang zal toenemen door blijvende groei van verkeer • geluid aandrijflijn bij lage snelheden dominant • bij hoge snelheden domineren banden en windgeruis 3 dB(A) = merkbare reductie vergt factor 2 reductie in geluidsenergie = 50% stille voertuigen in vloot 10 dB(A) = halvering van ervaren luidheid
vergt factor 10 reductie in geluidsenergie = 90% stille voertuigen in vloot
Geluid: Veel stille auto’s nodig voor beperkt effect en dan alleen nog in de stad 2010-2020 korte termijn stille banden stil asfalt afscherming
2020-2030 middellange termijn • stille aandrijving • bijdrage beperkt tot stedelijk verkeer
• engineering van afstraling
2030-2050 lange termijn • antigeluid ?
Luchtweerstand cw-waarde en frontaal oppervlak stroomlijn voertuig typische middenklasser
cw = 0,30 – 0,35
Prius III
cw = 0,25
VW 1 litre concept car:
cw = 0,16
Nuna
cw = 0,07
luchtstroom onder / door voertuig gladde bodemplaat klep om grille te sluiten bij lage snelheden spiegels vervangen door camera’s?
Gewichtsreductie body-in-white (BIW) ≈ 400 kg
10% gewichtsreductie op totale voertuig leidt tot 6,5% reductie van CO2-emissies
lichtere staalconstructies potentiële gewichtsreductie BIW: 5 – 30% lichtere metalen: aluminium toenemend aantal onderdelen van kunststof body van vezelversterkte kunststof potentiële gewichtsreductie BIW: 50% niet realistisch voor 2020
Wat is nodig om 2050 doel te halen? Back casting
2050
In 2050 moet leeuwendeel van de vloot bestaan uit zuinige voertuigen
2030
Duurzame opties uiterlijk vanaf 2030 uitrollen
2010
Tussen nu en 2030:
die rijden op duurzame / CO2-arme energie
Conventionele auto’s zuiniger maken Alternatieven uitproberen en geschikte opties tot technische en economische wasdom brengen Context creëren waarin uitrol kan plaatsvinden beleid, infrastructuur, productie duurzame energie
Toegevoegde waarde: een dilemma voor duurzame oplossingen Veel duurzame aandrijftechnieken zijn duur en hebben
beperkingen t.o.v. conventionele voertuigen Klassieke innovaties worden succesvol vanwege toegevoegde waarde: bestaande activiteiten efficiënter / goedkoper maken nieuwe dingen mogelijk maken
Honda FCX Clarity
GM AUTOnomy
Voertuigen die zelf energie opwekken Zonnecellen: op het dak
in de lak?
Nieuwe materialen thermoplastische kunststoffen composieten vezelversterkte kunststoffen breken i.p.v. vervormen Body als batterij?
Fit-for-purpose: voertuigen beter toesnijden op hun toepassing Kies de aandrijving die past bij de toepassing
Kies maat / type voertuig dat past bij toepassing
Nieuwe mobiliteitsconcepten: de auto het statussymbool voorbij?
Projecten van de toekomst
ABattReLife: Battery Thermal & Ageing Models • TNO Project Objectives: • Battery thermal modelling and specifically ageing prediction • Ageing mitigation methodologies and trade-off models and analysis, design and monitoring tools • Online battery state estimators for energy management
• Transition to 2nd Life Applications
TNO Multiphysics Model (Electrothermal model)
Real-world test validation (based on BMW Mini-E)
AMBER: Next Generation Light Electric Vehicle Expected impact: • 40-80 Wh/km energy consumption in real urban driving corresponding to the given weight bracket • At least 150 km pure electric range in real urban driving Compelling acceleration (0 to 100 km/h in 10 s) • EURONCAP-level crash tests, with highly compatible design • TNO torque vectoring, brake blending, state-monitored BMS, crash testing
TNO Vehicle State Estimator (realtime model)
Previous EOS platform
Active State-Based BMS (predictive load balancing)
TNO New Vehicle Concepts (TRANSFORMERS) Electric Trailer Development
…
TNO Role: Flexible energy management and control
TNO Inductive Charging (FABRIC)
…
TNO Inductive Charging (FABRIC) for Heavy Duty TNO Focus: Feasibility assessment through multi-domain modelling
TNO also active in advising other projects
…
Conclusies
FILMPJE!!
Auto gaat komende decennia ingrijpend veranderen onder invloed van: CO2-wetgeving verstedelijking en bereikbaarheidsuitdagingen Belangrijke nieuwe technieken: elektrische aandrijving minder onderhoud complexere systemen in auto kunststoffen voor body geen lak meer nodig? batterij in body?
opwekking zonne-energie op dak of in lak?
Michel Bayings M.: +31 (0)6 117 83 183
[email protected]
Follow me on twitter: http://www.twitter.com/mbayings Join me on Linkedin: http://nl.linkedin.com/in/mbayings
41 10 januari 2011 M Bouman TNO Nieuwe huisstijl
