Verbrennungsmotor 4.X – die Umsetzung als modulare Elektrifizierung

Autoren

Dr. G. Fraidl, Dipl.-Ing. (FH) M. Brunner, Dr. P. Kapus, Dipl.-Ing. W. Schöffmann, Dr. H. Sorger, Dipl.-Ing. (FH) G. Teuschl, Dipl.-Ing. M. Weissbäck, AVL List GmbH, Graz

Jahr

2019

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 811

Zusammenfassung

Mit dem aktuellen Batteriefahrzeug-Hype wird die Zukunft des Verbrennungsmotors im PKW vor allem in Europa zunehmend in Frage gestellt. Neben einer starken politischen Richtungsweisung für einen CO₂-neutralen Verkehrssektor werden auch erhebliche Verbesserungen der Luftqualität gefordert. In dieser Hinsicht wird sowohl die Schärfe, aber auch die Komplexität der künftigen EU7-Emissionsgesetzgebung sogar die bislang führende kalifornische Emissionsgesetzgebung übertreffen, dies vor allem aufgrund der umfassenden RDE-Randbedingungen. In Verbindung mit den weltweit anspruchsvollsten CO₂-Flottengrenzwerten ist dies ein enormer Treiber für eine rasche Ausrollung elektrifizierter Antriebe.
Hinsichtlich einer kurzfristigen breiten Ausrollung batterieelektrischer Antriebe gibt es nicht nur eine Fülle offener Herausforderungen wie Ladeinfrastruktur, Kundenakzeptanz, Kosten, etc., sondern in einer umfassenden, auf LifeCycle CO₂ ausgerichteten Betrachtung noch wesentlich kritischere Fragestellungen. Aufgrund der noch zu hohen CO₂ Emissionen von Stromerzeugung und Batterieproduktion stellt sich derzeit die Frage, welchen tatsächlich nutzbaren Beitrag zur Verringerung der globalen Erwärmung das Batteriefahrzeug bereits heute liefern kann. Damit ist zwar der batterieelektrische Antrieb sicherlich die langfristig dominierende Antriebsperspektive im PKW, jedoch bleibt in einer umfassenden Betrachtung der Verbrennungsmotor zumindest im nächsten Jahrzehnt wettbewerbsfähig und eine äußerst sinnvolle Ergänzung der batterieelektrischen Mobilität - dies umso mehr bei einer globalen Betrachtungsweise.
Für effiziente Antriebslösungen ist eine Auslegung von Verbrennungsmotoren sinnvoll, die alle Synergien mit Hybridisierung optimal nutzt. Um den diversifizierten Marktanforderungen gerecht zu werden, ist dabei eine modulare Ausprägung erforderlich, die einfach an die verschiedenen Hybridisierungsformen angepasst werden kann – der „Verbrennungsmotor 4.X“. Durch die Einbeziehung von prädiktiven Betriebsstrategien und einer verfeinerten Abgasnachbehandlung wird hinsichtlich der Schadstoffemissionen ein „Zero Impact Emission“ Level ermöglicht, der für eine langfristige Zukunft des Verbrennungsmotors erforderlich ist. Unter Einbeziehung synthetischer Kraftstoffe, die ja einen integrativen Teil einer regenerativen Energiewirtschaft darstellen werden, ist der Verbrennungsmotor damit zukünftig in der Lage, nicht nur hinsichtlich der Schadstoffe, sondern auch bezüglich CO₂ in der Well-to-Wheel Betrachtung emissionsneutral zu werden.