Automobile von heute zu bauen, stellt für viele Hersteller keine besondere Herausforderung mehr dar. International agierende Hersteller treten in Wettbewerb, um ihre Produkte in unterschiedlichen Güte- und Preisklassen zu vertreiben. Innovationen sind hierfür bedeutsam, möchten die Hersteller die gestiegenen Kundenwünsche im Bezug auf Umweltfreundlichkeit und Leistungsfähigkeit der Produkte realisieren und somit am Markt präsent bleiben. Dabei ist
die Ausgangssituation auf dem Automobilmarkt derzeit eindeutig: Über 90 % der gemeldeten Automobile in Deutschland werden durch herkömmliche Verbrennungsmotoren, also Dieseloder Benzinmotoren, angetrieben (vgl. Kraftfahrt-Bundesamt 2009). Ein Problem innerhalb des Absatzes von Automobilen, welches sich aus dieser Situation ergibt, stellt die Natur dar. Fossile Rohstoffe, zu denen auch Erdölprodukte zählen, die für die Automobilbranche von entscheidender Bedeutung sind, werden in absehbarer Zeit knapp. Durch diese Verknappung der Brennstoffe verteuern sich die Rohstoffe und somit steigen die Preise an den Zapfsäulen. „Die steigenden Rohstoffpreise durch die verstärkte Nachfrage in den Wachstumsmärkten China und Indien beschleunigen diesen Trend weiter.“ (Frei 2005, S. 1). Wie ersichtlich wird, entwickeln sich Schwellenländer dahingehend, dass sie verstärkt Automobile kaufen und somit Rohöl verbrauchen, wodurch das Versiegen des Rohöls beschleunigt wird. Mit dem Wissen, dass die fossilen Ressourcen lediglich zeitlich begrenzt verfügbar sind, entstand die Notwendigkeit zur Innovation von Kraftfahrzeugen. Dabei sollen Erdölprodukte weitestgehend abgelöst werden, wodurch die Aufgabe der Automobilhersteller im Bereich der Forschung und Entwicklung benannt ist: Entwicklung eines Antriebsystems, welches ohne fossile Rohstoffe auskommen oder diesen Einsatz stark begrenzt. Dieser Ansatz ist zum einen für die globale Umwelt von entscheidender Bedeutung. Durch den Ausstoß von CO2 wird der Klimawandel unterstützt, wodurch es zu dramatischen Naturveränderungen kommen kann. „Der Weltklimarat der Vereinten Nationen (UN) hat Anfang 2007 unmissverständlich festgestellt, dass die Weltbevölkerung nur noch bis 2013 Zeit hat, wenn sie eine Klimakatastrophe zumindest in Grenzen halten will.“ (Volkswagen 2009). Um dieses Ziel zu unterstützen, sollte die Emission aus Kraftfahrzeugen idealerweise vermieden, in jedem Fall aber reduziert werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Hybridantrieb als Alternative im Kraftfahrzeugbereich
2.1 Stand der Technik
2.2 Aktuelle Marktsituation des Hybridantriebs
3 Wasserstoff als Alternative im Kraftfahrzeugbereich
3.1 Stand der Technik
3.2 Marktpotenzial für Hersteller
4 Fazit
Zielsetzung & Themen
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den aktuellen technischen Stand sowie die sich daraus ergebende Wettbewerbssituation von zwei zukunftsweisenden Antriebsalternativen – dem Hybridantrieb und dem Wasserstoffantrieb – im Kraftfahrzeugsektor kritisch zu diskutieren.
- Analyse der Funktionsweise und Effizienz von Hybridantrieben.
- Untersuchung der aktuellen Marktsituation und Akzeptanz von Hybridfahrzeugen in Deutschland.
- Bewertung des Wasserstoffantriebs als langfristige Alternative unter Berücksichtigung der benötigten Infrastruktur.
- Erörterung ökologischer und ökonomischer Aspekte bei der Einführung neuer Antriebstechnologien.
- Betrachtung von Herausforderungen in der Forschung und Entwicklung sowie bei der Serienfertigung.
Auszug aus dem Buch
2.1 Stand der Technik
Der Hybridantrieb1 besteht grundsätzlich aus mehreren Komponenten, die ambivalent zueinander agieren. Innerhalb der Kraftfahrzeuge bilden ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor den Hybridantrieb.2 Die Innovation innerhalb dieser Technologie bildet neben dem Elektromotor ein integrierter Speicher, der dafür zuständig ist, überschüssige Energie zu absorbieren, zu speichern und somit zu erhalten (vgl. Toyota 2009). Der Antrieb des Hybridmotors kann in mehrere Phasen unterschieden werden. Beim Anfahren des Fahrzeugs ist auffällig, dass ausschließlich der Elektromotor antreibt, was anhand der Energie aus einer Batterie realisiert wird. Dadurch sorgt der Elektromotor für eine zügige, lautlose Anfahrt, während sich der Verbrennungsmotor in einer Art „Wartestellung“ befindet. Ähnliches ist bei geringen Drehzahlen beziehungsweise einer niedrigen Fahrgeschwindigkeit zu beobachten. Bis zu diesem Zeitpunkt wäre der Einsatz des Verbrennungsmotors nicht effizient, da der Elektroantrieb eine größere Wirkung erzielt (vgl. Toyota 2009).
Dieses Verhältnis ändert sich bei einer höheren Fahrgeschwindigkeit, ergo dem generellen Fahrbetrieb im Anschluss an die Anfahrtsphase. Hierbei ist der Verbrennungsmotor effizienter, weshalb der Elektromotor nicht mehr ausschließlich, sondern unterstützend eingreift, um den Antrieb zu optimieren. Auffällig hierbei ist, dass überschüssige Energie in einem Generator gesammelt und gespeichert wird, wodurch sich wiederum der Elektromotor auflädt und einsatzfähig bleibt. Diese Einsatzfähigkeit wird benötigt, um das Fahrzeug auch bei hohen Geschwindigkeiten optimal anzutreiben. Des Weiteren besteht eine Innovationsleistung in der Bremsung des Fahrzeugs. Bremst das Fahrzeug ab, so wird bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor Energie freigesetzt, die als Reibungswiderstand verloren geht. Bei der Hybridtechnologie in Kraftfahrzeugen bleibt diese Energie erhalten. Die Energiespeicherung ist somit ein essentieller Vorteil des Hybridantriebs gegenüber herkömmlichen Verbrennungsmotoren.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung beleuchtet die Notwendigkeit innovativer Antriebssysteme aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit fossiler Ressourcen und der steigenden CO2-Emissionen im Automobilsektor.
2 Hybridantrieb als Alternative im Kraftfahrzeugbereich: Dieses Kapitel erläutert die Funktionsweisen verschiedener Hybridkonzepte und analysiert die aktuelle, noch zögerliche Marktsituation für diese Fahrzeuge in Deutschland.
2.1 Stand der Technik: Hier werden die technischen Grundlagen des Hybridantriebs, insbesondere das Zusammenspiel zwischen Verbrennungs- und Elektromotor sowie die verschiedenen Hybrid-Varianten, dargestellt.
2.2 Aktuelle Marktsituation des Hybridantriebs: Dieser Abschnitt befasst sich mit der Markteinführung von Hybridmodellen verschiedener Hersteller und den Faktoren, die den Absatz bei deutschen Konsumenten bisher hemmen.
3 Wasserstoff als Alternative im Kraftfahrzeugbereich: Das Kapitel untersucht das Potenzial von Wasserstoff als emissionsfreie Antriebsquelle der Zukunft und identifiziert zentrale Herausforderungen.
3.1 Stand der Technik: Hier wird der Stand der Brennstoffzellentechnologie erläutert, wobei insbesondere die Gewinnung, Speicherung und die Funktionsweise im Fahrzeug thematisiert werden.
3.2 Marktpotenzial für Hersteller: Dieser Teil analysiert die Hindernisse für einen Markteintritt, wie die fehlende Infrastruktur und die hohen Kosten, und betrachtet laufende Projekte zur Förderung dieser Technologie.
4 Fazit: Das Fazit resümiert die Potenziale beider Antriebssysteme und betont, dass trotz technologischer Ansätze noch erhebliche Entwicklungsarbeit für einen breiten Markterfolg notwendig ist.
Schlüsselwörter
Hybridantrieb, Wasserstoff, Brennstoffzelle, Automobilindustrie, alternative Antriebssysteme, fossile Ressourcen, CO2-Emissionen, Nachhaltigkeit, Markteinführung, Forschung und Entwicklung, Elektromobilität, Klimawandel, Infrastruktur.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Analyse alternativer Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge als Reaktion auf die Endlichkeit fossiler Brennstoffe und die Notwendigkeit der Emissionsreduktion.
Welche zentralen Themenfelder stehen im Fokus?
Die zentralen Themen sind die Hybridtechnologie sowie die Wasserstoff- bzw. Brennstoffzellentechnologie im Automobilbereich.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, den aktuellen technischen Entwicklungsstand beider Alternativen zu bewerten und die daraus resultierende Wettbewerbssituation sowie Marktpotenziale kritisch zu hinterfragen.
Welche wissenschaftliche Methodik wird in der Arbeit verwendet?
Der Autor nutzt eine systematische Literaturanalyse, um den Stand der Technik, Marktdaten und Expertenmeinungen zu den diskutierten Antriebstechnologien gegenüberzustellen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst die verschiedenen Formen des Hybridantriebs technisch detailliert erläutert, gefolgt von einer Analyse der Marktsituation. Danach folgt eine tiefgehende Betrachtung der Wasserstofftechnologie inklusive ihrer Herstellung, Infrastrukturproblematik und Zukunftschancen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit am besten?
Die Arbeit lässt sich am besten durch Begriffe wie Hybridantrieb, Wasserstoff, Brennstoffzelle, Nachhaltigkeit, Markpotenziale und emissionsfreie Zukunft charakterisieren.
Warum ist laut der Arbeit ein Umstieg vom Verbrennungsmotor notwendig?
Die Arbeit führt das Versiegen fossiler Rohstoffe sowie die notwendige drastische Reduzierung von CO2-Emissionen zur Abwendung klimatischer Folgen als zwingende Gründe für den technologischen Wandel an.
Was sind laut Analyse die größten Hürden für Wasserstoffautos?
Neben den hohen Kosten für Forschung und Entwicklung stellen vor allem die derzeit mangelhafte Infrastruktur für die Betankung sowie die ökologischen Herausforderungen bei der Wasserstofferzeugung die größten Barrieren dar.
- Quote paper
- B.A. Marco Schindler (Author), 2009, Alternative Antriebssysteme im Kraftfahrzeugbereich, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/153772
