HTAS Visie document hybride en electrische aandrijvingen

Transcriptie

1 HTAS Visie document hybride en electrische aandrijvingen Index Achtergrond en doel van het onderzoek 1 Wereldwijde trends en state-of-the art 1.1 Hybride aandrijvingen 1.2 Electrische aandrijvingen 2 Impact op huidige aandrijfmarkt 2.1 Hybride aandrijvingen 2.2 Electrische aandrijvingen 2.3 OEMs 2.4 Suppliers 2.5 Conclusie 3 Ontwikkelingen en toonaangevende bedrijven in Nederland 3.1 Hybride aandrijvingen 3.2 Electrische aandrijvingen 4 SWOT analyse voor de Nederlandse automotive/mobiliteits industrie 4.1 Hybride aandrijvingen 4.2 Electrische aandrijvingen 5 Aanbeveling key HTAS projecten & consortia 5.1 Hybride aandrijvingen 5.2 Electrische aandrijvingen 1

2 Achtergrond en doel van het onderzoek Binnen het High Tech Automotive Systems programma ondersteund door het ministerie van Economische Zaken is het plan opgevat om om een roadmap-document op te stellen, die de positie van de Nederlandse Automotive Industrie op het gebied van Hybride en Elektrische Voertuigen in kaart brengt. Dit rapport ligt thans voor u en is tevens bedoeld om een aantal samenwerkingsprojecten te formuleren waarbij clusters van partijen onderzoek en ontwikkeling gaan uitvoeren. Zo n HTAS-project heeft als primaire doelstelling: Een aanzienlijke versteviging van de Nederlandse Automotive Industrie op de internationale hybride en elektrische aandrijfmarkt. De markt-kansen voor de resultaten van de projecten moeten dus groot zijn. De markt voor hybride aandrijvingen is de laatste jaren sterk groeiende en zal in de nabije toekomst nog verder groeien. In 2020 zullen de meeste nieuwe auto-modellen in meer of mindere mate zijn uitgerust met hybride of andere brandstofbesparende componenten. De primaire doelstelling daarbij is om de CO2 uitstoot te verlagen naar hooguit 100 g/km, terwijl deze momenteel op ruim 155 g/km ligt. Zoals gewoonlijk binnen de automotive industrie moet dit gerealiseerd kunnen worden met zo laag mogelijke meerkosten. Daarnaast zullen volledig elektrische voertuigen meer en meer in het straatbeeld te zien zijn. Elektrische voertuigen zijn naast de hun CO2-loze emissie ook interessant binnen een complex van duurzame elektrische energieopwekking en het thuis opladen van de tractie-batterij. Dit gegeven zal de markt van duurzame energie-opwekking verder aanwakkeren en kan de afhankelijkheid van olie en gas uit onbetrouwbare of politiek/maatschappelijk instabiele gebieden verminderen. Overigens is het belangrijk om bij de grondstofproductie van batterijen niet tegen soortgelijke afhankelijkheden aan te lopen. Dankzij de medewerking van meer dan 20 bedrijven en instellingen is dit rapport tot stand gekomen. Door een aantal trends te signaleren en het analyseren van de verschillende type van kansen en uitdagingen, zal dit rapport bijdragen aan de formulering van stappen en projecten die de Nederlandse industrie, kennisbedrijven en opleidingsinstituten laten meeprofiteren van deze ontwikkelingen. Het HTAS programma faciliteert díe initiatieven die van belang zijn voor kennisontwikkeling en werkgelegenheid in Nederland op deze snel ontwikkelende wereldmarkt. Desk-research Door elk van de uitvoerende partijen (DTI in Eindhoven, TNO Automotive in Helmond en HAN Automotive in Arnhem) is elk op hun specialismen veelal web-research, maar ook literatuur en vaktijdschrifen geraadpleegd, evenals het bezoeken van seminars en andere events. Voor HAN was de insteek de mogelijke product-markt-combinaties en nieuwe business concepten die kunnen (of zijn) ontstaan ten gevolge van de snelle ontwikkeling van hybriden, elektrische voertuigen en het elektrische rijden (EM: Elektrische Mobiliteit) in het algemeen. Voor DTI was de insteek met name trendresearch en koppeling naar strategische technologie-projecten in samenwerking met bedrijven in de ELAt driehoek. De insteek van TNO was hoofdzakelijk het in kaart brengen van de Nederlandse sterkten op het gebied van heavy duty, het overzicht van Europese projecten en de positionering van TNO als verbindende kennisinstelling. Door de taakverdeling tussen de drie verschillende partijen die 2

3 dit onderzoek hebben gedaan is het mogelijk geworden om de diverse ontwikkelingen vanuit drie andere gezichtspunten te belichten. Field research Door middel van 1-op-1 gesprekken, veelal geplande interviews met vragenlijsten, bij ruim 20 bedrijven en instellingen is een goed beeld verkregen van de huidige situatie en de (mogelijke) ontwikkelingen op het gebied van hybriden, elektrische voertuigen en het elektrische rijden. 3

4 1. Wereldwijde trends en state-of-the art 1.1 Hybride aandrijvingen De hybride aandrijving is ongeveer 100 jaar geleden voor het eerst toegepast. Rond de vorige eeuwwisseling werden auto s veelal electrisch aangedreven maar was de interne verbrandingsmotor in opkomst. In het begin moest de verbrandingsmotor nog worden geassisteerd door een electromotor, dus hybride, om de benodigde prestaties te halen, maar al snel was de verbrandingsmotor sterk genoeg om in z n eentje het personenvoertuig voort te drijven. Daar waar destijds de eerste hybrides vooral werden toegepast vanwege het behalen van performance-eisen is momenteel de drijfveer met name CO2-verlaging (broeikaseffect) en brandstofbesparing (afhankelijkheid van olie). 1e (1899) en 2e (2007) generatie Hybride Porsche. 1899: serie hybride met naafmotoren (performance), 2007: parallel hybride automatische transmissie (brandstof besparing). Hybrides kunnen het brandstofverbruik en daarme ook de CO2 tot zo n 25% verlagen. De additionele kosten voor een dergelijke besparing zijn echter nog dusdanig dat hybride auto s zonder overheidsprikkels zoals subsidie en belastingvoordelen nog geen grote marktwaarde hebben. Mede door deze prikkels is de verkoop van hybride voertuigen wereldwijd toch aanzienlijk toegenomen. Met de (Japanse) introductie van de Toyota Prius-I in 1997 bestaat de moderne hybride ruim 10 jaar. Daarna zijn er steeds meer hybride modellen van andere automakers bijgekomen. Gedurende de laatste 5 jaar bedraagt de verkoop-groei van alle 40 bekende hybride modellen zo n 70%. Het aandeel van hybrides op de totale personenautomarkt is echter nog zeer beperkt en blijft steken op minder dan 1%. De vooruitzichten op de groei van dit marktaandeel zijn evenwel positief, met name omdat er door intensieve ontwikkelingen op het gebied van electromotoren, inverters en batterijen veel kostenbesparingen zijn behaald en de hybride voertuigen in een normale prijsklasse op de markt worden gezet. De markt voor hybride auto s is erg divers, met name ingegeven door het groot aantal verschillende configuraties die gemaakt kunnen worden met de verbrandingsmotor, electromotoren en transmissie-elementen. Daarnaast komt ook nog een geografische voorkeur voor combinaties met benzine- danwel diesel en zelfs gas-gebaseerde verbrandingsmotoren. Ten opzichte van de Japanse automakers (Toyota voorop) hebben de Europese automakers bijna 15 jaar gewacht met de introductie van volhybrides. De belangrijkste oorzaken hiervoor zijn de hoge kosten van hybrides en de sterke positie en groei van de al zeer zuinige combinatie van handgeschakelde diesel-aangedreven voertuigen in de Europese markt. Menig diesel-voertuig is al net zo zuinig als een Toyota Prius. Het is dan ook niet zo verwonderlijk dat de eerste Europese hybride ontwikkelingen een combinatie maken met diesel-motoren omdat deze wel een duidelijke stap voorwaarts kunnen maken ten opzichte van de huidige state-of-the-art. Daarnaast is de brede introductie van micro-hybrides en start/stop systemen 4

5 een voor Europa zeer kosten-effectieve manier om de voertuigmodellen aan CO2 regulering te laten voldoen en binnen belastinggunstige groene energie-categorieën aan te prijzen. De trends in de USA zijn weer anders, daar zijn met name de SUV-achtige vol-hybrides zeer populair. Bovenstaande trendbeelden waren geldig tot 2008, door de wereldwijde credietcrises is de situatie op de automarkt vanaf eind 2008 voorlopig niet meer representatief te noemen. Het is de verwachting dat de ingezette trends zich na de crises rond 2011 zullen herstellen en de ingeslagen wegen voor de ontwikkeling en vermarkting van hybride voertuigen wereldwijd worden voortgezet. Dit wordt ook onderstreept door de marktprognoses voor de totale markt voor personenvoertuigen zoals hieronder weergegeven. Ten aanzien van electrische voertuigen zien de meeste experts volledige elektrische voertuigen, met range-extender voor de langere afstanden, als het ultieme vervoersmiddel in de toekomst. De vandaag beschikbare hybriden, veelal afgeleid van de traditionele auto met verbrandingsmotor, zullen markt aandeel blijven winnen, zeker met de juiste overheidsmaatregelen, maar zijn zeker geen eindoplossing. Beide vormen zullen naar elkaar toe gaan groeien en tegelijk moeten blijven concurreren met de traditionele auto met verbrandingsmotor van de toekomst De meest recente plug-in hybriden en elektrische voertuigen vragen nadrukkelijk om investeringen in de (gebouwde) infrastrustuur, het ontwikkelingen van geheel nieuwe autotechnische kennis, waarbij het bundelen van IT (software engineering), vermogenselektronica, aandrijftechnieken en batterij technologie essentieel zijn. Ook zullen dit type voertuigen, die wezenlijk anders van constructie en opbouw zullen zijn dan de traditionele auto, kansen en mogelijkheden gaan bieden aan vele nieuwe, veelal niche, spelers op de markt. Diezelfde markt zal ook bepalen wie deze nieuwe producten uiteindelijk zal kopen. Ondertussen zijn met name spelers uit China, India en Korea volop bezig met de laatste technologieën en bouwen nu al vele type hybride en elektrische voertuigen. Met name China met zijn enorme productie capaciteit aan batterij-technologie voor consumentenelectronica en zijn levendige markt in electrische tweewielers heeft zeer goede kaarten in handen. Nu nog voor hun eigen markten, maar dit zou hun een technologische -en kost-prijs technische-voorsprong kunnen geven op de traditionele automobile industrie in het westen. Kortom de komende decennia zullen volop in beweging zijn en zal er veel ruimte komen voor nieuwe aandrijftechnologieën en gebruikerstrends. 5

6 Markten hybride personenauto s Europa Regulering In december 2008 heeft de Europese Commissie een voorstel aangenomen waarin de wettelijke toegestane vlootgemiddelde CO2 emissie van personenvoertuigen rond 2012 niet hoger dan 130 g/km mag zijn. Voor benzine komt dit overeen met een gemiddeld verbruik van 5.2 L/100 km. Voor busjes en lichte trucks geldt een vlootgemiddelde CO2 uitstoot van niet hoger dan 175 g/km in 2012 en niet hoger dan 160 g/km in De huidige CO2 uitstoot voor benzine auto s ligt op 160 g/km, die voor diesel voertuigen ligt op 147 g/km, daar het diesel-aandeel in Europa ongeveer de helft beslaat ligt de huidige gemiddelde CO2 uitstoot van personenvoertuigen rond de 155 g/km. Een deel van de aangenomen CO2 verlaging ten opzichte van de huidige situatie te weten 10 g/km moet behaald worden met andere maatregelen dan verhoging van de verbrandingsmotor efficiëntie. Voorbeelden van zulke andere verbeteringen zijn betere banden, transmissies, nieuwe airconditioning systemen maar ook door inzet van biobrandstoffen. De reguleringen staan toe dat OEMs allianties kunnen vormen om hun vlootgemiddelde CO2 uitstoot te halen, waarbij wel een gewogen berekenings methode wordt toegepast om de CO2 per OEM te bepalen. Voor de periode vanaf 2020 is een target gesteld van 95 g/km CO2 uitstoot. In de figuur hieronder is de historische CO2 uitstoot lijn weergegeven alsmede de target-lijnen voor de toekomst. Hieruit blijkt dat OEMs zich voor 2012 beter kunnen richten op een uitstoot van 120 g/km dan de gestelde 130 g/km omdat anders de target van 2020 (95 g/m) niet zonder trendbreuk haalbaar is. Er wordt een penalty-systeem gehanteerd waarbij OEMs een boete moeten betalen aan de Europese commissie voor haar gehele verkochte jaarvloot indien deze een gemiddelde CO2 uitstoot hoger dan 130 g/km heeft. Het penalty-systeem is tot 2018 constant en zal in de aanloop naar de nieuwe regulering per 2020 een verhoging kennen. In de tabel hieronder is het systeem weergegeven inclusief een voorbeeld waarbij de OEM gemiddeld 10 g/km boven 6

7 de norm zou zitten. Feitelijk valt hier af te lezen hoeveel een OEM over heeft voor een CO2 besparende technologie in relatie met de prijs-penalty die hij zou moeten betalen als hij zonder die technologie een teveel aan CO2-uitstoot genereert. OEM penalty payments for CO2 excess C02 excess unit 1st g/km 5 95 Euro per additional g/km per car 2nd g/km " 3rd g/km " > 4th g/km " example 10 g/km excess Euro per car registration x95=710 10x95=950 Tax-incentives en pricing In de introductie-periode van de hybride en andere zeer zuinige voertuigen zijn er vanuit de Europese overheden sterke overheidsprikkels gegeven teneinde de hogere aanschafkosten van dergelijke voertuigen op een acceptabel niveau te krijgen. Daarnaast is er in een aantal Europese grote steden met London en Milaan voorop een systeem van Congestion Pricing geïntroduceerd, waarbij schone voertuigen geen of een lagere prijs betalen. De invloed van prijs-prikkels door grote steden op het gebruik van schonere voertuigen zal steeds verder toenemen in Europa maar zeker ook in de almaar groeiende mega-metropolen over de wereld. In Nederland wordt een label-systeem gevoerd waarbij gewone voertuigen met een groen A -label een BPM-korting van 1400 Euro kunnen bedingen, terwijl voertuigen met G - label een BPM-toeslag van 1600 Euro moeten betalen. Daarnaast krijgen hybride A -label voertuigen een BPM-korting van maximaal 6400 Euro(!). Overigens zijn de labels relatief voor auto s binnen dezelfde voertuiklasse. Zo kan een grote SUV met een relatief gunstigmaar absoluut gezien hoog- verbruik eem groen label dragen. Voor hybride of zeer zuinige lease voertuigen geldt een lagere bijtelling op het bruto jaarinkomen. (14% in plaats van 25% van de nieuwwaarde). In de overige Europese landen gelden soortgelijke prijs-prikkels elk met een voor het betreffende land geschikte structuur. Huidig technologie aanbod De markt voor hybride auto s in Europa is relatief divers met name omdat de markt zich uitstrekt van eenvoudige micro-hybride systemen met start/stop tot en met vol hybrides waarin soms tot meer dan 100 kw additioneel electrisch vermogen is geïnstalleerd. Daarnaast worden de bekende Toyota Prius Hybride, Lexus Hybride en de Honda Civic Hybride geïmporteerd en verkocht op de Europese markt. Verderop meer over deze merken. De Europese auto-bouwers hebben tot nog toe geen modellen op de markt gezet in dezelfde voertuigklassen als Prius en Civic met dezelfde graad van hybridisering. De belangrijkste redenen zijn: Het verbruik van de Europese diesel-aangedreven voertuigen is in dezelfde orde of zelfs beter als de dure benzine-gebaseerd hybrides uit Japan. De Europese afzetmarkt van diesel-aangedreven auto s is ruim 50% waarmee het gemiddeld verbruik in Europa sowiezo een stuk beter is dan in Azie en Amerika. Medium tot vol-hybride auto s zijn vooralsnog niet kosten-effectief te produceren in Europa, met name door gebrek aan state-of-the art productie technieken en technologie voor Li-ion batterijen. 7

8 start/stop motor van Bosch Active Hybrid volhybride systeem van BMW De Europese automobiel-industrie maakt zich evenwel op voor de productie-ontwikkeling van diesel-gebaseerde medium hybrides. Er zijn reeds een aantal interessante concepten gepresenteerd door PSA en Volkswagen, met name de CO2 reductie is een grote sprong voorwaarts (15%) ten opzichte van bijvoorbeeld de Toyota Prius. Beiden auto-concerns geven te kennen op dit moment nog niet klaar te zijn voor een kosten-effectieve introductie van de hybride diesel modellen. Turbo-Diesel-Hybride concepten van PSA en VW Huidige Marktcijfers Nederland heeft relatief sterke incentives voor stimulering van verkoop van hybrides, getuige ook de verkoopcijfers van hybrides in Nederland, waarmee we voor het jaar 2008 in de top vijf van de wereld staan, zie ook nevenstaande figuur. Uit deze figuur blijkt ook het totaal aantal wereldwijde verkochte hybrides in 2008 van zo n half miljoen stuks. Afgezet tegen het totaal aantal wereldwijd verkochte personen voertuigen (exclusief busjes en lichte trucks) in 2008 zo n 55 miljoen, beslaat de totale hybride markt nog geen 1%. In Europa zijn in 2008 in totaal zo n 13.6 miljoen personenvoertuigen en lichte transportvoertuigen verkocht, waarvan ruim hybrides. Daarmee ligt het Europese 8

9 marktaandeel van hybrides bijna een factor twee onder het wereldwijd gemiddelde marktaandeel van hybrides. Zoals al eerder gemeld is de oorzaak met name te vinden in de sterke positie van de zuinige diesel die voor een veel lagere aanschafprijs een bijna net zo goed of beter verbruik dan een benzine-volhybride behaalt. Vooruitzichten De vooruitzichten voor de Europese hybride markt zijn net als in de rest van de wereld gunstig. De aanloop door de early adopters van hybride voertuigen heeft zich de afgelopen 10 jaar afgespeeld en de verkoopcijfers in 2008 liggen voor Europa rond de stuks. Met name de introductie van de derde generatie Prius en Honda Civic hybrid in combinatie met overheidsprikkels zal na het crisisjaar 2009 naar verwachting een flinke boost genereren. De nieuwe modellen zijn weer een stuk zuiniger dan hun voorganger alsmede een stuk goedkoper, vooral de Honda Civic Hybrid. Hierover verderop meer. In de komende jaren zullen ook de oorspronkelijke Europese autoconcerns (PSA, Opel, Fiat, Mercedes, VAG, RSA, BMW) steeds meer hybride modellen op de markt brengen. De verwachting is dat van de Europese merken vooral de hogere segmenten zullen gaan scoren met de verkoop van (vol)hybrides. Mercedes en BMW (zie ook Active Hybrid van BMW) hebben bijvoorbeeld samen met GM en Chrysler vol-hybride aandrijflijnen ontwikkeld in een nieuw technisch centrum nabij Detroit. Deze ontwikkeling is met name bedoeld om aan de regulering en trends in de Amerikaanse automarkt te kunnen voldoen, maar naar verwachting zullen de volhybride modellen ook in Europa worden afgezet. De middenklasse voertuigen en de onderkant van de markt zal vooral worden voorzien van zeer schone en gedownsizede verbrandingsmotor technologie in combinatie met start/stop en microhybride (slimmere en betere dynamo). Ten aanzien van start/stop systemen is de verwachting dat er rond 2015 een markt is ontstaan van zo n 20 miljoen implementaties per jaar, dat is zo n 25% van het totaal aantal geproduceerde voertuigen tegen die tijd! De meeste implementaties zullen te vinden zijn in Europa, waar het systeem in 2007 ook zijn marktintroductie heeft gehad op Citroen, BMW-1 en Mini voertuigen. Van de start/stop systemen zullen er zo n 46% gebaseerd zijn op de huidige startmotor en 35% gebaseerd op de riem-aangedreven starter/alternator. De rest zal anderssoortig zijn of als functie geïntegreerd in een hybride aandrijving. [Kevin Mak, 2008] In onderstaand staafdiagram staan de verwachtte verkoopcijfers van hybride voertuigen in Europa [Automotive World, feb. 2008]. De verkoopcijfers van 2008 waren nog niet bekend op de datum van verschijnen van de publicatie uit Automotive World; er is daarom met een oranje blok een correctie aangebracht in de 2008 cijfers. Vanwege de krediet-crisis is het onwaarschijnlijk dat de voorgestelde groeicurve gehaald kan worden, simpelweg omdat er de komende jaren in z n totaliteit minder auto s verkocht zullen gaan worden. Het is evenwel de verwachting dat tegen 2015 de afgebeelde verkoopcijfers van hybrides weer realistischer worden. Dit wordt met name bepaald door: de uitfasering van de krediet-crises na 2010; door het toenemend aantal betaalbare hybride modellen; aanhoudend sterke overheidsprikkels via tax- en congestie-pricing benefits; pilot projecten electrisch rijden met inzet van plug-in hybrides en de algeheel toenemende marketing-waarde van alles wat schoon, groen en zuinig is. 9

10 Post-crisis estimation Groeicijfers, verkoop hybride voertuigen in Europa. Een aantal andere ontwikkelingen die de gereguleerde verlaging van CO2 mede zullen gaan bewerkstelligen zijn sterke ontwikkelingen op het gebied van verbrandingsmotoren, transmissies en voertuig zoals (P. Nieuwenhuis, 2007): inzet van verdergaande turbotechnologie in combinatie met engine downsizing nieuwe efficiënte verbrandingsconcepten zoals HCCI verdwijnen van de energie-verslindende gasklep bij benzine motoren door toepassing van directe inspuiting in combinatie met variabele kleppenaansturing inzet van motoren met variabele compressie verhouding. sterke reductie van voertuiggewicht door gebruik van nieuwe materialen en component optimalisatie ontwikkeling en inzet van banden met lage rolweerstand gebruik van geautomatiseerde een hoog (systeem-)efficiente transmissies zoals AMT, DCT en CVT Op elk van de genoemde gebieden is een brandstofbesparing in combinatie met een vermogensverhoging tussen de 5% en 10% haalbaar, waarmee nog een zeer groot potentieel om de CO2-eisen te halen open ligt en feitelijk haalbaar zijn door verschillende technologieën te combineren, bijvoorbeeld turbotechnologie, met start/stop en moderne geautomatiseerde transmissie-technologie zoals CVT en DCT. Uiteindelijk is dit goedkoper dan de toepassing van hybride technologie met batterijen. In de bijlage is een overzicht gegeven van pan- Europese projecten binnen het 6 e kaderprogramma die verband houden met CO2 verlagende projecten voor zowel light als heavy duty. Voor de grotere voertuigen zullen deze technieken vaak nog niet toereikend zijn en zal (vol)hybride technologie verder zijn intrede doen. De hogere kosten die hiermee verbonden zijn door de hogere prijs-marges bij het hogere segment voertuigen geoorloofd en is bovendien merk-versterkend. Teneinde de volgende CO2-eis van 95 g/km te kunnen behalen zal een veel bredere inzet van kosten-effectieve hybride technologie wenselijk zijn, daarnaast zal een hybride aandrijving en state-of-the-art batterij-technologie ook de opmaat vormen voor (short-range) electrisch rijden. 10

11 Azië i.h.b. Japan Regulering Japan is de 4 e grootste CO2 producent ter wereld. In 2007 heeft de Japanse regering nieuwe regulering aangenomen waarin wordt gesteld dat rond 2015 het gemiddelde brandstof verbruik met 23,5% moet zijn afgenomen t.o.v. het gemiddelde verbruik in Dit betekent een gemiddeld verbruiksverbetering van 13.6 km/l (7.35 L/100km) in 2004 naar 16.8 km/l (5.95 L/100 km) in Deze toekomstige Japanse verbruiksnormen liggen een stuk minder stringent dan in Europa. Tax-incentives en pricing In Japan komen kopers van een hybride voertuig in aanmerking voor een subsidie die (ten hoogste) de helft van het verschil in kosten tussen een hybride en een niet-hybride equivalent voertuig bedraagt. In de praktijk komt dit neer op zo n 10% korting op de aanschafprijs van een Toyota Prius of Honda Civic Hybrid. In Japan (Tokyo) bestaat nog geen congestion pricing, maar er wordt wel flink op gestudeerd. Men neemt daarbij vooral het voorbeeld van Singapore bij de hand. Daar gebruikt men een smart card die gebruikt kan worden voor bus, trein, congestion pricing, pakeren en gebruik van hot lanes. Indien men tot in het centrum van Singapore wil rijden moet er twee keer betaald worden. Verder is de prijs dynamisch, hoe lager de gemiddelde doorvoer snelheid hoe hoger de prijs. Iedere zes maanden wordt het stelsel van pricing en verkeersdoorstroming geëvalueerd en worden de prijzen aangepast. Indien Japan een dergelijk systeem overneemt zal het zeer waarschijnlijk schone en hybride voertuigen aanzienlijke kortingen geven op de pricing structuur mede ter bevordering van de eigen productie-markt voor hybride voertuigen. Huidig technologie aanbod De allereerste markt voor hybride auto s is gecreëerd in 1997 in Japan na de introductie van de eerste generatie Toyota Prius. Na 2000 zijn er een aantal nieuwe modellen bijgekomen, zoals Honda Civic Hybrid en verschillende Lexus volhybrides. Deze modellen zijn wereldwijd in de markt gezet en Japan heeft daarmee ondanks haar voortrekkersrol geen onderscheidende makrt voor hybride auto s ten opzichte van andere landen. Sterker nog, het aantal verschillende hybride modellen die beschikbaar zijn in de USA is veel groter, zie ook NAFTA i.h.b. USA. Huidige Marktcijfers Japan heeft een sterker marktaandeel van hybride versus normale auto s van ruim 2% ten opzichte van nog geen 1% in EU. Ondanks de ruim 10 jaar oude Japanse oorsprong is dit Japanse marktaandeel van hybrides toch nog niet erg hoog. De belangrijkste redenen zijn de hogere aanschafprijs (ook na tax-prikkels) versus een in verhouding tegenvallende brandstof-prestatie en een beperkt aanbod van hybride modellen. In de figuur is te zien hoe het aantal Toyotahybrides zich de afgelopen jaren heeft ontwikkeld in Japan. 11

12 Vooruitzichten De vooruitzichten voor de Japanse automotive industrie zijn sinds de krediet-crisis zwaar bijgesteld. De auto-verkopen zijn momenteel gezakt tot een niveau van de jaren 70. De Japanse economie zit zowieso al 15 jaar in een (voornamelijk beursgerelateerde) crisis en de impact van de huidige crisis is daarmee extra hard. Daarboven komt ook nog de steeds sterker wordende vergrijzing en gebruik van openbaar vervoer met als gevolg dat een groot deel van de vervangingsmarkt van auto s wegvalt. De traditionele grote Japanse automerken, Toyota, Nissan en Honda zijn intussen wereldwijd opererende concerns, en de grotere impact van de thuismarkt wordt daarmee enigszins gedempt door het gunstigere wereldwijde crisis-gemiddelde. De vooruitzichten voor de hybride markt in Japan zijn relatief gunstig, met name omdat de instabiele brandstofprijzen in combinatie met steeds goedkoper wordende hybride modellen de juiste prikkels geeft. De verwachting is dat de verkoopaantallen rond 2015 tenminste stuks zullen bedragen, zo n 8% van de totale Japanse voertuigmarkt tegen die tijd. NAFTA i.h.b. USA Regulering Amerika heeft van oudsher een sterke focus op emissie-regulering waarbij de doorgaans strengere eisen (o.a. zero-emission) in Californië de boventoon voeren. De nieuwe regulering voor de gehele USA wordt vastgelegd in de US Corporate Average Fuel Efficiency (CAFE) standaard. Deze zijn in 2007 bij wet aangepast waarbij wordt gesteld dat voertuigen in de USA tenminste een vlootgemiddelde verbetering in brandstof-efficiëntie van 40% moeten realiseren ten opzichte van Het huidige gemiddelde verbruik van personen-auto s, pickups en SUVs tesamen bedraagt 25 mpg (9.4 L/100 km) moet dan tegen 2020 verbetert worden tot 35 mpg (6.7 L/100 km). Dit betekent een gemiddeld verbruik van 42.1 mpg (5.58 L/100 km) voor personenvoertuigen en 28.7 mpg (8.18 L/100 km) voor lichte trucks. Het marketing onderzoeks-bureau Global Insight heeft geconcludeerd dat het realiseren van CAFE targets voor 2020 betekent dat: bijna twee-derde van de voertuigen een kleinere verbrandingsmotor moet hebben met direct-injection en turbocharging één-derde van de voertuigen een diesel motor moet krijgen de helft van de voertuigen een hybride moet zijn en de helft daarvan zou een dieselgebaseerde hybride moeten zijn In de USA is een enorm potentieel voor downsizing van de verbrandingsmotor. De gemiddelde motor-inhoud van een Amerikaanse personenvoertuig is momenteel 3.7 L terwijl dat in Europa 1.7 L is. Tax-incentives en pricing In de USA is een vrij uitgebreid stelsel van belasting prikkels uitgezet die de aanschaf van hybride voertuigen moeten bevorderen. Het is dan ook niet verwonderlijk dat er relatief veel hybrides worden verkocht in de USA. De belastingvoordelen worden navolgens opgesomd: The fuel economy credit: meer belastingvoordeel voor hybride auto s die een hoger percentage verbruiksvermindering realiseren t.o.v voertuigen in dezelfde gewichtsklasse; 12

13 The gas guzzler credit: meer belastingvoordeel voor hybride auto s die een hogere absolute verbruiksvermindering realiseren t.o.v voertuigen in dezelfde gewichtsklasse, vaak komen juist de grote SUV-hybrids voor dit voordeel in aanmerking; The regulated emissions backstop: belastingvoordel voor voertuigen die schoner zijn dan het gemiddelde zoals gesteld in de EPA s nieuwe Tier-II emissie standaarden (alles emissies behalve CO2); The 60,000 vehicle trigger: nadat een auto-fabrikant cummulatief meer dan hybride voertuigen heeft verkocht die in aanmerking kwamen voor de belastingvoordelen, worden de belastingvoordelen met relatief grote stappen binnen één tot anderhalf jaar uitgefaseerd. Bovenstaande belastingvoordelen gelden ook voor auto s met nieuwe lean burn motor technologie. In alle gevallen geldt dat het voertuig ook onder een service contract moet staan bij een gecertificeerde dealer. Initieel profiteerde de Toyota Prius, Lexus Hybrides en Honda Civic Hybrid van de eerste drie belastingvoordelen. Echter nadat Toyota Motor Co. en Honda Motor Co. cummulatief (dus niet per jaar) meer dan hybride voertuigen hadden verkocht was erg geen belastingvoordeel meer te krijgen voor deze merken. Door de veel latere introductie van hybrides door de traditioneel Amerikaanse automerken (The Big Three) komen deze nu pas in aanmerking voor de belastingvoordelen ten ongunste van Toyota Motor Co. en Honda Motor Co. Als ook de Big Three ieder hybrids hebben verkocht zijn alle belastingprikkels uitgefaseerd en zal de markt voor hybride auto s volledig op commerciële en marketing fundamenten moeten opereren. Op dit moment kunnen de belastingvoordelen oplopen tot maximaal 3400 dollar voor de meest besparend (Big Three) hybride. Huidig technologie aanbod De Amerikaanse automarkt kent verreweg het hoogste aanbod van verschillende hybride modellen in vergelijking met andere hybride markten. Sinds de introductie van Toyota Prius en de Honda Civic zijn de meeste daarvan verkocht op de Amerikaanse markt. Sinds 2003 heeft Ford ook de Ford Escape Hybrid op de Amerikaanse markt gezet. Feitelijk heeft deze hetzelfde aandrijfprincipe als de Toyota Prius en Lexus Hybrid er is echter 1 extra koppeling toegevoegd teneinde efficiency bij hogere snelheden op de highways te verhogen. Met name vanaf 2006 hebben GM, Ford en Chrysler veel nieuwe hybride modellen (onder de verschillende merknamen van de Big Three) op de markt gezet. Deze hybride modellen bevinden zich allemaal in de segmenten SUV en pick-up trucks, nog steeds het meest populaire voertuigsegment in Amerika, alhoewel de populariteit van kleine auto s met zuinige motoren behoorlijk begint toe te nemen. De meest in het oog springende hybride technologie in Amerika vindt zijn oorsprong bij GM. GM heeft samen met Allison (destijds een volle GM-dochter) gewerkt aan een two-mode hybrid voor diesel-electrische hybride bussen 1. Later heeft GM samen met Daimler, Chrysler en BMW een alliantie gevormd waarin de two-mode hybride technologie verder werd uitgewerkt voor SUVs, luxe sedans en pick-up applicaties. De two-mode technologie is meer geschikt voor de zwaardere SUV en pick-up applicaties dan de Prius technologie en kan daarom een voldoende onderscheidend vermogen leveren voor de Amerikaanse auto-markt. Er kan tot zo n 20%-30% brandstof worden bespaard met de twomode hybride technologie. In geval van combinaties met een V8 motor wordt ook 1 De two-mode technologie voor bus-applicaties is nog steeds in het bezit van de inmiddels verkochte Allison Transmissions. Een van de klanten van Allison is APTS met de Phileas bus waarin tegenwoordig de two-mode hybride wordt toegepast. 13

14 deactivation van 4 cylinders voorgesteld indien er een normale last wordt gevraagd. Bij hoge last worden alle cylinders actief. Two-mode hybrid drive van de Amerikaans-Europese alliantie GM, Daimler, Chrysler, BMW Alhoewel Daimler en BMW typisch Europese automakers zijn, heeft hun aandeel in de technologie-alliantie in eerste instantie de Amerikaanse markt als doel. GM heeft in 2008 zijn eerste two-mode hybride op de markt gebracht en de andere automakers in de alliantie zullen dat vanaf 2009 doen. Huidige Marktcijfers en vooruitzichten Amerika heeft in absolute getallen verreweg de grootste markt voor hybride voertuigen ter wereld. In 2007 besloeg de USA 60% van de wereldwijde markt voor hybride voertuigen. Dit had met name te maken met de voortrekkersrol van de staat Californië die een sterkere emissie-regulering kent dan de rest van de USA. Deze staat is van oudsher een sterke promoter van clean technologie en emissie-reductie. Daarnaast zijn vanaf 2007 de brandstofprijzen sterk gestegen waardoor de bewustwording van brandstofbesparende technieken sterk is toegenomen. Zoals eerder vermeld vallen de Big Three hybrids nog grotendeels in het belastingvoordeel programma. Historische marktgroei hybride voertuigen in USA De algehele marketingwaarde van met name de hybride SUVs en pick-ups is sowiezo hoger omdat deze meer functionaliteit bieden (bijv. een electric generator functie voor aansluiten van convenience apparatuur zoals een magnetron) alsmede aanzienlijke brandstobesparingen 14

15 t.o.v. hun onzuinige voorgangers. Het is dan ook de verwachting dat de markt voor hybride voertuigen zich zal vasthouden aan het ingezette groeipad, alhoewel het vanaf het eerste crisisjaar 2008 moet stellen met een teruggang naar verkochte hybrides. De schatting is dat rond 2015 jaarlijks meer dan 1,5 miljoen hybrides zullen worden verkocht op de Amerikaanse markt en zal daarmee een aanzienlijk marktaandeel (ruim 7%) kunnen gaan beslaan. BRIC landen In deze paragraaf worden een aantal highlights gegeven ten aanzien van emissie-regulering, stimulering van alternatieve voertuigaandrijvingen en brandstoffen in de sterk groeiende automotive markten in de BRIC landen. Brazilie - Volgt voor light commercial vehicles en personen voertuigen veelal de Amerikaanse testcyclus met emissie-eisen die veelal op een (verouderd) Europees niveau liggen. De huidig geldende standaard (PROCONVE L-5) ligt op het niveau Euro-4. - Voor Heavy Duty diesel worden zowel de Europese testprocedures gevolgd alsmede een (verouderde) Europese emissie-regulering. - Zet sterk in op bio-brandstoffen, zoals ethanol (uit suikerriet) en bijgemengde bio-diesel. Op dit moment wordt 2% bio-diesel bijgemengd, in 2013 wordt dat 5%. - Veel Europees gebaseerd automerken zoals Fiat, Volkswagen, Renault, Peugeot/Citroën en Opel/Chevrolet produceren lokaal auto s in Brazilie veelal met Flex-fuel engines die zowel op ethanol, benzine als mixen daarvan kunnen rijden. De technologie daarvoor komt van Europese suppliers zoals Bosch en Magneti Marelli. - Op dit moment heeft meer dan drie-kwart van de nieuw verkochte voertuigen in Brazilië een flex-fuel motor. - Vanwege hogere kosten van hybride voertuigen lijkt Brazilie nog niet klaar voor dit product. De opkomst van de zonnepanelen kan evenwel een extra stimulans zijn voor de introductie van plug-in hybrids. Zowel de ethanol als de electrische energie zijn dan geproduceerd door de rijkelijke beschikbare zonne-energie. Rusland - Zowel voor light als heavy duty volgt Rusland volledig de Europese emissie-regulering maar de implementatie-datum ligt telkens 1 norm achter op de Europese implementatie. - De Russische automarkt wordt tijdens de huidige crisis extra hard getroffen omdat bijna de helft van de auto s gefinancierd worden met leningen die nu aan banden worden gelegd - Daarnaast is er relatief weinig oorspronkelijk Russische automobielindustrie en worden tevens veel voertuigen geïmporteerd. - Als de Russische automarkt zich goed hersteld is de verwachting dat deze markt de derde grootste wordt na USA en China. - Rusland heeft een relatief grote potentie voor de 4-wheel-drive markt vanwege de lage kwaliteit van de wegen in het zeer uitgestrekte land. Hybrides zullen alleen in het hogere segment te vinden zijn. - De Russische overheid stimuleert momenteel lokale productie-ontwikkeling (ook die door buitenlandse investeringen) door verhoging van importbelastingen en verlagen van de toegestane leeftijd van geïmporteerde tweede-hands auto s. 15

16 China - Met name door de zeer sterke groei van de Chinese export en nationale economie is de productie van goederen dermate toegenomen dat de CO2-emissies in de periode al bijna zijn verdubbeld. Voorts heeft het Nederlandse Planbureau voor de Leefomgeving becijferd dat de wereldwijde CO2-toename in 2007 voor twee-derde afkomstig is uit China. - Zowel voor light als heavy duty volgt China de Europese emissie-regulering maar de implementatie-datum ligt afhankelijk van de regio 2 tot 5 jaar achter bij Europa. De Beijing-area is daarbij het strengst op diesel-voertuigen, waarvan de emissie-regulering slechts 2 jaar achter ligt bij de Europese implementatie (per is Euro-4 voor diesel in werking getreden in Beijing). - Met name de grote Chinese metropolen en regios zoals Beijing, Shanghai en Guangzhou hebben grote emissie- en smogprobleem en de (lokale) overheden stimuleren daarbij zeer sterk de reductie van emissies door lagere belastingen op hybrides, electrische voertuigen en andere emissie-besparende technologieën. - Daarnaast zijn maatregelen zoals selectief weren van auto s en verhoging van de benzine prijzen ingesteld. - De Chinese overheid heeft onlangs een investeringsprogramma opgesteld dat de ontwikkeling van hybride voertuigen door de Chinese automobielindustrie verplicht steld. - Nissan-Renault heeft als eerste buitenlandse OEM een agreement gesloten met het Chinese Ministerie van Industrie en Informatie Technology inzake Zero Emission Technology en de grootschalige inzet van electrische voertuigen vanaf De Chinese automotive markt is momenteel erg actief in het importeren van Europese kennis ten aanzien van emissie-verlagende-, transmissie-, hybride- en electrische aandrijftechnologie en ontwikkeld zelf ook een indrukwekkende hoeveelheid hybride- en electrische voertuigmodellen. - Er zijn zeer veel Joint Ventures met Europese, Japanse een Amerikaanse OEMs. In China zijn actief: VAG, PSA, GM, Ford, Nissan, Honda, Toyota, Mitsubishi, BMW, Daimler. - Een aantal van oorsprong Chinese OEMs zijn: Brilliance, Chery, SAIC, BYD, FAW, Great Wall, Dongfeng en Geely - De meest in het oog springende Chinese autofabrikant is BYD (Build Your Dream). Dit bedrijf is van oorsprong een fabrikant van Li-ion batterijen, componenten en mobiele telefoons o.a. voor Nokia en Samsung maar is sinds een paar jaar ook actief in het fabriceren en verkopen van auto s (thans 33% van de omzet). BYD heeft ook eigen batterij technologie ontwikkeld en is vastberaden hiermee een groot scala aan electrische voertuigen wereldwijd op de markt te zetten. - Een technologisch hoogstaande Chinese OEM is SAIC Motors (Shanghai Automotive Industry Corporation). Dit bedrijf heeft destijds de technologische inboedel opgekocht van het failliete MG/Rover. SAIC heeft ook een JV met GM (Shanghai GM). India - India gebruikt een aangepaste Europese rijcyclus (de snelheidspiek van 120 km/h is dan afgevlakt op 90 km/h) alsook de Europese regulering voor zowel light als heavy duty, en ligt qua implementatie-datum ook zo n 5 jaar achter op de Europese implementatie. Voor 2 en 3 wielers had India een eigen regulering maar schakelt nu ook over op Europese regulering. - De Indiase automotive markt is sterk groeiende en is sterk gefocussed op kleine, goedkope en zuinige voertuigen. 16

17 - De Society of Indian Automotive Manufacturers (SIAM) heeft een fuel economy label programma opgesteld waarbinnen de Indiase OEMs vrijwillig het brandstofverbruik van hun voertuigen kan tonen. Suzuki- Maruti (momenteel de marktleider in India) heeft als eerste dit label-systeem toegepast per Per 1 april 2009 is de compacte Nano in India geïntroduceerd. Het voertuig kost in India omgerekend zo n 1800 Euro. Het verbruik ligt op zo n 4.3 L/100 km en de topsnelheid is 105 km/h. In 2011 wordt de Nano in een robuustere (en duurdere) vorm in Europa geïntroduceerd. - Tata introduceert de Indica Vista EV voor de Europese markt en wil een low-cost electrisch voertuig aanbieden in een markt die gedomineerd wordt door verbrandingsmotor voertuigen. - India wil rond 2017 een 20% penetratie van ethanol biofuel Frontrunners: Toyota, Honda, & Ford Toyota Toyota is verreweg de grootste pionier op het gebied van ontwikkeling en vermarkting van hybride aandrijftechnologie. Sinds de introductie van de Prius I in 1997 komt intussen de derde generatie Prius in de loop van 2009 op de markt. Toyota heeft naast de Prius ook een groot aantal Lexus-modellen gehybridiseerd met vergelijkbare technologie als in de Prius. De derde generatie Prius heeft een 1.8L, 73 kw benzine motor gecombineerd met de hybride componenten. De transmissie bestaat uit een electrische powersplit CVT, waarbij 2 electrische machines, twee planetaire sets en een eindoverbranging het vermogen zowel mechanisch als electrisch overdragen van de verbrandingsmotor naar de aangedreven wielen. De 2 e electrische machine die middels een overbrenging aan de eindreductie is verbonden kan daarbij ook nog vermogen uit een 27 kw NiMH batterij bijzetten en daarmee kan het systeem zo n 100 kw mechanisch aandrijfvermogen realiseren en zo n 27 kw remvermogen terugwinnen. Alhoewel alle Prius generaties veel meer electrisch vermogen in de hybride componenten heeft dan bijvoorbeeld de Honda Insight is het besparingspotentieel niet significant hoger. De Insight-II verbruikt met zijn enige 15 kw electrische machine bijvoorbeeld op Europese cyclus zo n 4.4 L/100km, terwijl de Prius II met twee electrische machines van 55 kw en 38 kw op dezelfde cyclus zo n 4.3 L/100 km verbruikt (zie ook de bijlage). Alhoewel de nieuwe Prius weer een stuk minder verbruikt is de veel lagere verkoopprijs van de Honda moeilijk te verslagen door de technologisch duurdere Prius. Het premium merk van Toyota, t.w. Lexus gebruikt soortgelijke technologie als de Toyota Prius in haar hybride modellen. De diversiteit in Lexus hybrides is groter dan bij het Toyota merk, dit heeft met name te maken met de concurrentie-positie die Lexus wil hebben op de Amerikaanse markt. Alhoewel menig diesel-voertuig nagenoeg hetzelfde verbruik heeft dan een Toyota Prius lijkt het logischer om een diesel-motor te hybridiseren. Dit is de richting die met name de Europese OEMs propageren. De reden waarom Toyota toch niet deze weg inslaat is vierledig: - diesel motoren hebben meer last van vibraties tijdens het zeer frequente start/stop gedrag in een hybride aandrijving - NOx uitstoot is nog altijd hoger bij diesel motoren - de diesel motor is duurder dan een benzine motor en de combinatie met de relatief dure Prius technologie zou een onbetaalbare combinatie opleveren 17

18 - voorlopig is de diesel motor met name alleen in Europa populair, terwijl Prius bij voorkeur een global hybrid car beoogt te zijn, dus benzine gebaseerd. Verkoophistorie Toyota Prius en Lexus wereldwijd. Toyota Prius-III, 30% meer electrisch vermogen, 25% kleinere componenten in PriusII vs. PriusIII Honda Het Honda Hybride systeem, beter bekend als Integrated Motor Assist (IMA) is een stuk eenvoudiger van aard dan het Toyota Prius systeem. Het Honda hybride systeem heeft een 15 kw electrische machine direct gekoppeld aan de krukas van een compacte 1.3 L benzine verbrandingsmotor die op zijn beurt weer gekoppeld is aan een standaard mechanische continu variabele transmissie (CVT met Van Doorne principe). Honda kan in zijn direct gekoppeld verbrandingsmotor alle vier de cylinders deactiveren waardoor de pompverliezen tijden regeneratief remmen minimaal zijn. Het IMA systeem gebruikt op dit moment nog een NiMH batterij maar de verwachting is dat dit in de toekomst Lithium gebaseerde batterijen zullen worden. Het IMA systeem is voor het eerst toegepast in de Honda Insight vanaf Het systeem werd doorontwikkeld en vanaf 2003 in de Honda Civic Hybrid toegepast. Na 2 generaties Hybride Civic is vanaf 2009 ook de nieuwe Honda Insight op de markt. Met dit model en de slogan Most Affordable New Hybrid wil Honda een aanzienlijke groter marktaandeel gaan creëeren, met name in de Verenigde Staten waar de markt voor hybride voertuigen in absolute aantallen het grootst is. Hier zal de Honda Insight voor minder dan dollar worden aangeboden. Mede in combinatie met de weggevallen belastingvoordelen die voorheen op de Honda te verkrijgen waren is de introductie-prijs zeer concurrerend met gewone sedan voertuigen. Ook in Europa en het thuisland Japan wordt het voertuig voor een zeer aantrekkelijke prijs aangeboden. In Nederland zal de auto 18

19 bijvoorbeeld BPM-vrijgesteld aangeboden worden en inclusief BTW zal het voertuig vanafprijzen van Euro dragen. Honda Integrated Motor Assist, 2 e generatie Honda Insight Ford Cummulatieve verkoopcijfers (jan. 2009) Honda Hybride modellen, wereldwijd Ford heeft tot nog toe alleen in Amerika een aantal Hybride modellen gelanceerd, te beginnen met de Ford Escape Hybrid in De Escape Hybrid bestaat uit een soortgelijke 19

20 technologie als de Toyota Prius maar heeft een extra koppeling waarmee een direct drive tussen de verbrandingsmotor en de wielen ontstaat, die met name op de highways tot hoge aandrijf-efficiency leidt. In 2009 komt Ford met de Ford Fusion Hybrid op de markt (en soortgelijke modellen bij de zuster-merken). Deze laatste is een hybride sedan die met name met de Toyota Camry Hybrid moet gaan concurreren. Ford heeft nog geen serieuze aankondigingen gedaan om een goedkope main stream hybride op de markt te brengen en kan daarom niet gezien worden als betekenisvolle concurrent van Honda of Toyota. Ford heeft ongeveer 7% marktaandeel in de Amerikaanse markt voor hybride auto s. In Noord- en Zuid Amerika zet Ford ook relatief sterk in op bio-fuels gemaakt uit mais. Samengevat In de voorgaande paragrafen is duidelijk geworden dat het hybride voertuig in vele varianten zal verschijnen varierend van een start/stop systeem tot en met een Electrisch Plug-In Hybride voertuig, waarmee zowel electrisch als op brandstof kan worden gereden. De prognoses voor de wereldmarkt variëren van een penetratie van 2 tot 7 miljoen hybride voertuigen in Een geconsolideerde prognose is te zien in het onderstaande plaatje. Hierin wordt een onderverdeling gemaakt per regio. In totaal ligt de verwachting voor het marktvolume in 2015 rond 4,5 miljoen hybride voertuigen. De prognoses voor electrische voertuigen zijn nog zeer moeilijk te maken en zal sterk afhangen van de stimuleringsprogramma s die overheden in relatie met de energie-bedrijven zullen opstarten. Een aantal bestaande OEMs (met name Renault/Nissan) en een aantal nieuwkomers zullen een sterke voorsprong gaan nemen in deze nieuwe mobiliteitsmarkt. Prognoses hybride wereldmarkt tot 2015 Europa heeft een relatief sterke positie in de markt van hybride en emissie-beperkende technologie. Europa heeft een aantal zeer grote suppliers die een groot portfolio aan kennis en technologie voor hybride aandrijvingen en componenten bezit. Dit in combinatie met een wijdverspreide adoptie van de Europese emissie-reguleringen in de opkomende markten zoals Rusland, China en India maar ook het bezit van alle technologie voor gebruik van biobrandstoffen (flex-fuel engines) geeft Europa een zeer sterke positie voor de eigen markt alsmede de export van kennis en producten buiten de Unie. Het enige zorgpunt is nog de inhaalslag die Europa moet maken op het gebied van batterij-technologie. Op dit punt kan 20

21 Nederland met zijn kennis van Li-ion opslag voor consumenten-electronica een zeer vitale rol spelen. De automakers moeten samenwerkingsallianties smeden met bestaande en nieuwe suppliers om de kosten van electrische componenten in hybride voertuigen substantieel naar beneden te brengen. Hierdoor kan een betere balans tussen de meerkosten en brandstof-prestatie worden gemaakt en bovendien kan de technologie breder en standaard worden toegepast op meer modellen. Deze factoren bepalen sterk het succes van de hybride auto waar dan ook ter wereld en zal ook de focus moeten zijn voor ontwikkelingen door Nederlandse bedrijven in deze (nu nog) automotive niche. Bijlage Vehicle NEDC drive cycle Europe Japan United States consumer price JC08 drive cycle consumer price EPA drive cycle consumer price $ Honda Civic Hybrid (2009) Honda Insight II (2010) Toyota Prius II (2009) * Toyota Prius III (2010) 3.9 to be announced 3.1 to be announced 4.7** to be announced Ford Escape Hybrid Ford Fusion Hybrid (2010) all fuel consumption ratings are in L/100 km consumer prices mentioned are without taxes and correspond to the OEM advice price, which differs per continent * recently reduced to to compete with the Honda Insight ** corresponds to 50 miles per gallon Markten voor hybride trucks, bussen en speciaal voertuigen Heavy-duty transport is essential for trade, commerce, and economic growth in Europe. It has been is estimated that as much as 80% of the total quantity of goods is transported by trucks; therefore, meeting truck transport energy demands for movement of goods and for services is critical to the economy. The emissions like NOx, PM (particulate matter) and CO2 are harmful to the environment and public health. Therefore in order to reduce harmful emissions legislation regarding NOx and PM has become more stringent over the last two decades. From the introduction of emission legislation in the beginning of the nineties, with the upcoming Euro VI standards, all truck manufacturers put massive R&D efforts in complying to these standards. As energy and fuel prices are expected to increase in the next few decades, the focus is increasingly shifting towards reduction of CO2 by improving the total efficiency of the powertrain. The theoretical maximum thermo-mechanical conversion efficiency of a diesel engine is estimated to be around 63-65%. Current truck engines reach approximately 42% efficiency and some ship engines (long stroke) may reach 55%. The American Department of Energy sets a standard for the year 2020 by 50% thermo-conversion. The thermo-dynamic efficiency may be increased even further using advanced combustion and aftertreatment systems, as in 21

22 the HTAS FERVENT project. However, there is still a need for further efficiency improvements. Hybrid electric vehicle (HEV) technology in combination with smart energy management systems are key enabling technologies that will help truck manufacturers to simultaneously improve fuel economy, emissions, and performance. In addition, hybrid technology provides a technological and commercial bridge from today s conventional powertrains to future advanced powertrains (hydrogen technology, fuel cells and battery technology). De markt voor hybride trucks, bussen en speciaal voertuigen is veel meer divers dan de markt voor personenvoertuigen. Dit heeft met name te maken met het business-to-business karakter van transportvoertuigen. De keuze voor enigsoortige hybride aandrijving in deze applicatiemarkt hangt sterk samen met de businesscase die ermee bereikt kan worden. Die is bijvoorbeeld voor vuilniswagens heel anders dan voor long haulage trucks. Vaak ook is brandstofbesparing niet de doorslaggevende factor om de hybridiseren of electrificeren in zijn algemeenheid. In plaats daarvan spelen zaken als sterke reductie van aandrijfgeluid en lokale emissies (winkelstraten) een veel belangrijkere rol in de keuze voor een meer of minder geëlectrificeerde aandrijving. Voorts kan de introductie van hybride componenten ook andere brandstofbesparingsprincipes mogelijk maken zoals het electrificeren van auxiliary componenten en een electrische PTO (Power Take Off). Dit aspect is met name ook interessant voor (stads)bussen waar veel opgewekte energie naar het bedienen van gebruiksfuncties verdwijnt zoals de airconditioning, niveau regeling van de busvloer, etc. Heavy duty hybrides moeten het met name hebben van terugwinning van remenergie, daar de verbrandingsmotor al vrij ver geoptimaliseerd is. Terugwinning van remenergie of het optimaliseren van component-aansturing kan ondersteund worden indien men in de toekomst van de rit kan kijken en op lokale verkeerssituaties kan anticiperen. We noemen dit E-horizon, waarbij een koppeling tussen GPS/navigatie technologie en aandrijffuncties kan worden gemaakt. In Europa zijn alle truckfabrikanten doende met het ontwikkelen van hybride applicaties, daarbij loopt Volvo voorop. Qua suppliers zijn ZF (e-drive) en Magna (Li-ion batterijpakketten) het meest ver doorontwikkeld op het gebied van heavy duty hybrid technologie. 22

23 1.2 Electrische aandrijvingen Zoals al in de vorige paragraaf werd aangegeven is electrische voertuigtractie ouder dan fossiele tractie. Net zoals nu was destijds de batterij-sterkte en energie-inhoud limiterend voor de functionaliteit van het personenvoertuig. Na de ontwikkeling van de interne verbrandingsmotor verdween het electrisch voertuig als snel van het toneel om daarna enige malen opnieuw te verschijnen telkens in sterke correlatie met een energie- of oliecrisis. Vandaag verschijnt het electrische voertuig opnieuw op het toneel, deze keer draait het om een wereldwijd besef dat (lokale) CO2-uitstoot en afhankelijkheid van olie op de langere termijn geen duurzame maatschappij oplevert. De hernieuwde interesse in het electrisch voertuig heeft er deze keer alle schijn van een blijvend karakter te hebben. Daar waar het in het verleden nog vooral en alleen om het voertuig zelf draaide wordt vandaag de dag het electrisch voertuig veel meer in de context van electrisch rijden of electrische mobiliteit gebracht waarbij zaken als state-of-the-art batterij- en laadtechnologie, de rol van de energie-bedrijven en overheden alsmede de productie van hernieuwbare energie sterk met elkaar worden verknoopt. Feitelijk gaat het deze keer veel meer om het realiseren van nieuwe business-cases binnen het complex voertuig-electriciteitsmarkt-gebruiker-overheid. Deze business-cases moeten uiteindelijk een nieuwe economische en maatschappelijke balans opleveren tussen de veel duurdere electrische auto en veel goedkopere electrische energie. Electrische tractie is nooit echt weggeweest, het wordt nu echter alleen toegepast in openbaar vervoer (treinen, trams, trolleys en metro s) en op besloten terreinen, recreatieve toepassingen, in stadscentra en (fabrieks-) gebouwen voornamelijk ten dienste van material handling en intern transport. De technologische ontwikkelingen ten aanzien van electrische tractie, in het bijzonder electromotoren en drives, heeft dan ook zeker niet stilgestaan en er is dan ook altijd een continu aanbod geweest van min of meer kant-en-klare technologie voor voertuigtoepassingen. Vandaar ook dat de laatste jaren het stijgend aantal demonstratie- en conceptprojecten op het gebied van electrische auto s vanuit de grote automotive spelers relatief snel op het toneel verschijnen. De grote doorbraak en sterk marktaandeel van electrische personenvoertuigen is evenwel de komende jaren nog niet te verwachten omdat dit een te grote schok in investeringen en afschrijvingen teweeg zou brengen in zowel de energiemarkt als de automotive markt. In de rest van deze paragraaf zal een samenvatting worden gegeven van de technologische status van electrisch rijden in het algemeen en electrische voertuigen in het bijzonder. Het hoofdstuk beoogd niet sluitend te zijn ten aanzien van de meest kansmakende business-cases voor electrisch rijden noch zal het een afschatting pogen te doen naar mogelijke groeicijfers in de markt van electrische personenvoertuigen. Hierover is meer te vinden in (FHA, 2009). Het overzicht wordt gegeven met betrekking tot de situatie in Europa, Nederland, China/Azië en Amerika/UK Europa Bijna alle Europese OEMs zijn actief op het gebied van electrische voertuig-ontwikkeling. Sommigen maken daarbij een combinatie van eigentijds design die de duurzaamheid en de nieuwe mobiliteit van electrische tractie ondersteund. Anderen, zoals bijvoorbeeld Volkswagen (zie foto impressie van de VW Golf Twindrive) en Opel, benadrukken juist het behoud of zelfs verbetering van de huidige voertuigkwaliteiten in combinatie met electrische tractie. Daar waar het voorbeeld van de Golf Twindrive feitelijk een electrisch voertuig met 23

24 range extender betreft (er is nog steeds een gewone verbrandingsmotor aanwezig) promoten andere Europese OEMs zoals Renault en PSA juist de louter electrische tractie. VW Golf Twindrive, 50 km electrisch rijden, 600 km op benzine Renault ZE 100% electric concept car Peugeot rebadged Mitsubishi MiEV Een aantal Europese automerken zijn actief samen met overheden en energie-bedrijven in E- rijden pilotprojecten: Daimler met 100 electric Smarts in London, 2007 en in samenwerking met RWE nog eens ruim 100 Smarts en Mercedes Benz voertuigen in het E-mobility project in Berlijn, 2008 Volkswagen zet in 2008 z n Twindrive technologie in voor het project Fleet test: electric drive vehicles en betreft een samenwerking tussen Volkswagen AG, E.ON, GAIA and Evonik / Li-Tec, Fraunhofer Gesellschaft, Heidelberg Institute for Energy and Environmental Research, the German Center for Aerospace Technology (DLR) en Westphalian Wilhelms University in Münster. BMW-Mini zet 50 electric mini s in voor een testproject in Berlijn,

25 Samen met het grootste Franse energiebedrijf EDF ontwikkeld Renault aan electrische voertuigen en de infrastructuur om electrisch rijden op grote schaal mogelijk te maken. Renault heeft daarvoor een achtergestelde lening van 400 miljoen Euro ontvangen van de Franse overheid en wil in totaal 1 miljard euro in investeren in technologieontwikkeling en retooling van de assemblage-lijnen. Renault/Nissan heeft vergelijkbare projecten lopen in Israël, Denemarken, Portugal, Tennessee/USA en Kanagawa prefecture in Japan en recentelijk ook in China. Een soortgelijk project als Renault heeft PSA eveneens met EDF waarbij de focus met name op electrische voertuig technologie en plug-in hybrides ligt. PSA werkt nauw samen met Mitsubishi Motors in de ontwikkeling en vermarkting van electrische voertuigen. Nederland De Nederlandse politiek en overheid hebben een positieve attitude ten aanzien van elektrisch rijden en de noodzaak daartoe. Niet verwonderlijk: het geringe oppervlak van ons land in combinatie met de hoge bevolkingsdichtheid veroorzaakt voortdurend flinke mobiliteitsproblemen. In combinatie met een toenemend duurzaamheidbesef roept dat een groeiende vraag op naar voertuigen die zuiniger, schoner en stiller zijn. Elektrische voertuigen beantwoorden aan alle drie deze eisen en zijn bovendien ook nog eens goedkoper in het gebruik. Onderzoeker Douwe Beerda (Universiteit van Groningen, Energie en Milieuwetenschappen) studeerde af op een beleidsadvies om elektrisch rijden in Nederland aan te moedigen (zie Beerda 2009). Het literatuuronderzoek weegt de voor- en nadelen af en analyseert de knelpunten voor introductie van de elektrische auto. Beerda constateert dat er in Nederland een potentieel is van 2 miljoen elektrische auto s wat hij baseert op de korte afstanden die een grote groep voertuigen aflegt. Het is geen verrassing dat de zeer beperkte beschikbaarheid van elektrische auto's en de hoge prijzen daarbij naar voren komen. Onbekendheid met de technologie is de derde factor die de opmars bemoeilijkt. Athlon Car Lease wil versneld ervaring opdoen met elektrisch rijden. Op basis van een onderzoeksrapport van CE Delft (zie CE Delft 2008 is het programma Charged gestart. Met de inzet van een elektrische Lotus Elise (omgebouwd door Electric Cars Europe) wordt het programma concreet ingevuld. Daarnaast wil Athlon samen met een netwerkbeheerder een vloot van tientallen Thinks inzetten. Juist in Nederland wordt er op het gebied van de diverse benodigde componenten voor elektrisch rijden (electromotoren, maar ook regeleenheden e.d.) geïnvesteerd. Vele honderden, veelal kleinere bedrijven (bijv. Duracar) zijn gestart, in deze nieuwe, zich snel ontwikkelde markt die valt onder de noemer van Elektrische Mobiliteit. Dit versterkt de positieve attitude voor elektrisch rijden. De schaalgrootte is hier de bottle-neck. De meeste bedrijven zijn te klein om een rol van betekenis te kunnen spelen op de Europese- of wereldmarkt. Een uitzondering daarop is Electric Cars Europe (E.C.E.) in Lochem dat recentelijk een minderheidsbelang in Detroit Electric uit Engeland en vice versa heeft. Detroit Electric heeft daarmee een zeer sterke electromotor technologie in handen gekregen. Dit heeft ook het Maleisische merk Proton opgemerkt en heeft recentelijk een 555 miljoen dollar deal met Detroit Electric gesloten waarin deze laatste de aandrijftechnologie aan de Proton fabricage in Maleisië gaat leveren. De startproductie ligt op stuks wat in 2013 verder moet groeien tot electrische voertuigen per jaar voor de Europese, Chinese en 25

26 Amerikaanse markt. Tweede grootste fabrikant van electrische voertuigen in Nederland is All Green Vehicles te Maasland. Dit bedrijf gaat in Brabant een fabriek bouwen waar op de langere termijn duizenden electrische voertuigen zullen worden geproduceerd. Als laatste is het relatief flexibele Nedcar een goede kanshebber om electrische voertuigen (MiEV) op een factory-line te produceren. Regionale ontwikkelingen, provincies en lokale overheden zijn op zoek naar alternatieve mobiliteitsoplossingen gericht op de reductie van CO2 uitstoot, fijnstof emissies en geluidsoverlast. Provincies ontwikkelen, mede in het kader van Europees beleid, eigen Energiebeleidsnota s, waarin elektrisch rijden een vooraanstaande rol speelt. Op tal van overheid niveaus worden, al dan niet met energiebedrijven als partners, pilotprojecten ontwikkeld. In een aantal steden (w.o. Rotterdam, Amsterdam, Haarlem, Den Bosch) wordt door het Ministerie van Verkeer en Waterstaat in samenwerking met Senternovem zogeheten proeftuinen electrisch rijden ontwikkeld, waarvoor voorwaarden-scheppend beleid wordt geformuleerd en infrastructuur wordt aangelegd ten behoeve van elektrische mobiliteit. Ook vele main players uit andere dan de automotive sector zijn zich aan het voorbereiden. Een goed voorbeeld hiervan is Philips die via zijn technologie-dochter Philips Applied Technologies de ontwikkeling van componenten (batterijen, motoren, inverters) sterk gaat intensiveren mede via het investeren in nieuwe start-ups. Er is ook een stormachtige ontwikkeling van de elektrische fietsenmarkt in Nederland. Hierin hebben een aantal typisch Nederlandse fietsenmerken zoals Sparta en Gazelle een toppositie. Hieronder zijn een aantal voorbeelden getoond van electrische voertuigontwikkelingen in Nederland Detroit Electric en ECE, Lochem Duracar Quicc electric mini-van China en Azië Door de overheidsmaatregelen is China versneld aan het overschakelen naar elektrische voertuigen, met name de fietsen, scooters, kleine stadsauto s, maar nu ook grotere auto s. Het potentieel op de eigen markt is zeer groot. De eerste exporten naar het westen is al jaren geleden (vooral de tweewielers en golfkarren) op gang gekomen. De ontwikkelingen in Azië op het gebied van grootschalige leveringen van electrische auto s lijkt veel sneller te gaan dan in Europese landen. Een aantal voorbeelden van deze ontwikkelingen zijn hieronder gegeven. Hierbij valt overigens de sterke handelsgeest en vindingrijkheid van een aantal Nederlandse bedrijven op: 26

27 1. het Indiase Tata wil vanaf 2012 de Indica Vista EV op de Europese markt brengen. Dit is een compacte middenklasse electrische auto die voor een betaalbare prijskaartje op de Europese markt wordt geïntroduceerd 2. het Chinese BYD Auto gaat in 2009 zijn electrisch modellen de E3 en de E6 in eerste instantie op de Chinese markt voor fleet owners (overheden, postbezorgers, service bedrijven en taxi bedrijven) introduceren. Daarna volgt zeer waarschijnlijk de Europese markt waar BYD een contract heeft gesloten met het Nederlandse Autobinck (dealer groep) om de E3 en de E6 in Nederland en 5 Oost-Europese landen te distribueren. 3. Het Maleisische Proton heeft een contract gesloten met het Amerikaanse bedrijf Detroit Electric dat weer een aandelenruil met het Nederlandse Electric Cars Europe heeft uitgevoerd. Detroit Electric gaat voor Proton in Maleisië twee modellen in lijnproductie electrificeren. De zeer krachtdichte electromotoren daarvoor zijn een ontwerp van het Nederlandse bedrijf Friend b.v. (Frisian Environmental Development). Amerika en UK Heel veel ombouw van gewone auto s naar elektrische aandrijving vindt plaats in Amerika en de UK. Blijkbaar door gebrek aan echte elektrische auto s in de markt zijn consumenten bereid hierin te investeren. Van bijna elk automerk bestaat wel een ombouw specialist. De meeste hiervan zitten inderdaad in Amerika en de UK. Verder hebben de grote drie Amerikaanse OEM s (GM, Ford, Chrysler) hun elektrische plannen aangekondigd, maar voordat die prototypes productie rijp zijn is het op z n vroegst Met name de ontwikkelingen bij GM springen in het oog door de presentatie van de Chevrolet Volt range extender voertuig. Daarnaast is ook de Tesla electric roadster van een nieuwe private autobouwer een opvallende marktverschijning. Dit voertuig heeft door zijn forse electrische motor en tractie-batterijen een erg goede acceleratie-prestatie. Tesla werkt momenteel aan een geheel nieuw electrisch voertuig, nl. De veel grotere full electric Tesla Model S komt vanaf 2012 op de markt. Tesla Model S 150 kw E-drive van AC Propulsion toegepast in Mini-E en Tesla Roadster 27

28 Bijlage EARPA/CLEPA/EUCAR EARPA. Founded in 2002, EARPA is the association of automotive R&D organisations. It brings together the most prominent independent R&D providers in the automotive sector throughout Europe. Its membership counts at present 33 members ranging from large and small commercial organisations to national institutes and universities. CLEPA is the European umbrella membership organisation representing the interests of the global automotive supply industry. 75 of the world's most prominent suppliers for car parts, systems and modules and 27 National trade associations and European sectoral associations are members of CLEPA, representing more than 3,000 companies, employing more than three million people and covering all products and services within the automotive supply chain. EUCAR was established on 27 May 1994, evolving from the previous Joint Research Committee (JRC) of the European motor vehicle manufacturers. Following on from the scientific cooperation carried out by the JRC, EUCAR has begun to foster strategic cooperation in research & technological development (R&TD) activities. EUCAR developed an Automotive R&TD Master Plan in 2000 in order to define a European approach to technologies for automotive development. In 2001, a Position Paper was published, presenting the major R&D challenges the automotive industry is facing along three dimensions: a. Energy, Environment & Resources b. Road Safety c. Mobility & Transport The objective of this common approach is progressively to achieve technologies for the optimisation of the motor vehicle of the future. This continuous process will also provide intermediate solutions for substantial improvements in the short and medium term. The members of EUCAR represents the major Eurpoean vehicle manufacturers: BMW, DAF, Daimler, Fiat, Ford, Opel, Porsche, PSA, Renault, Scania, VW and Volvo. Relevante Europese Projecten binnen FP6 1. Propulsion increasingly based on alternative and renewable fuels (Thermal engines, auxiliary systems and components, hybrid technology) - B-COOL - Low-cost and High-efficiency CO2 Mobile Air Conditioning System for Lower Segment Cars - HERCULES - High-efficiency Engine R&D on Combustion with Ultra-low Emissions for Ships - HI-CEPS - Highly Integrated Combustion Electric Propulsion System - TOP EXPERT Tailored On-Board Activated Agents Production For Exhaust Aftertreatment Performance Enhancement - TOPMACS - Thermally Operated Mobile Air Conditioning Systems - ULYSSES - The Future Propulsion as ONE System 2. Development of zero or near-zero emission propulsion (Hydrogen, fuel cells, electric vehicles) 28

29 - FELICITAS - Fuel-cell Powertrains and Clustering in Heavy-duty Transports - HOPE - High Density Power Electronics for FC- and ICE-Hybrid Electric Vehicle Powertrains - HYHEELS - Optimisation of Hydrogen-powered Internal Combustion Engines - HYSYS - Fuel-Cell Hybrid Vehicle System Component Development - HyTRAN - Hydrogen and Fuel-Cell Technologies for Road Transport - ILHYPOS - Ionic Liquid-based Hybrid Power Supercapacitors - POMEROL - Realizing Enhanced Safety and Efficiency in European Road Transport 3. Development of holistic noise abatement solutions - CANTOR - Coordinating Noise Transportation Research and Engineering Solutions - QCITY - Quiet City Transport - SILENCE - Quieter Surface Transport in Urban Areas 4. More effective organisation of urban transport - CITYMOBIL - Towards Advanced Road Transport for the Urban Environment - HOST - Human Oriented Sustainable Transport mean - NICHES - New and Innovative Concepts for Helping European Transport Sustainability - TRANSPOWER - Supervised Implementation of Sustainable Urban Transport Concepts 5. Scenarios for the transport system and energy supply of the future - STEPS - Scenarios for the Transport System and Energy Supply and their Potential Effects - TRIAS - Sustainability Impact Assessment of Strategies Integrating Transport, Technology and Energy Scenarios 6. Development of a platform for the intelligent transport vehicle and infrastructure of the future - HeavyRoute - Intelligent Route Guidance for Heavy Vehicles Literature Kevin Mak 2008, Stop-Start Micro Hybrid Technologies: Winners and Losers, StrategyAnalytics, Juni 2008 Automotive World 2008, Hybrid Light Vehicles, technologies and trends to 2015, februari 2008 FHA 2009, Naar een snelle en grootschalige introductie van de electrische auto in Nederland, Federatie Holland Automotive, april 2009 Douwe Beerda 2009, Electric driving in The Netherlands, Policy recommendations for the Dutch national and local authorities to stimulate electric driving in The Netherlands,

30 CE Delft 2008, Duurzaam leasen, effecten van het Duurzaam Mobiliteitsplan van Athlon Car Lease, Claus Doll, Innovation in vehicle technology the case of hybrid electric vehicles, Fraunhofer-Institute for Systems and Innovations Research, Karlsruhe, 2008 Paul Nieuwenhuis, Car CO2 Reduction Feasibility Assessment; Is 130 g/km Possible? Cardiff University, UK,

31 2. Impact op de huidige aandrijfmarkt 2.1 Hybride aandrijvingen De ontwikkelingen op het gebied van hybride aandrijvingen heeft in combinatie met de strenger wordende eisen een zeer sterke invloed uitgeoefend op de traditionele aandrijfmarkt. Na de introductie van de Prius in Europa zijn alle autofabrikanten aan de slag gegaan om te kijken welke ontwikkelingen ze tegenover deze nieuwe technologie konden inbrengen. Daarbij lag en ligt de focus in Europa nog steeds op een zo kosten-effectief mogelijke roadmap naar CO2-reductie. Met name Europa had daarvoor een kaart in handen in de vorm van de diesel-motor. Veel voertuigen van dezelfde gewichtsklasse dan de Prius maar dan met een eenvoudige aandrijving met diesel en start/stop hebben gelijkwaardige CO2 uitstoot als de Toyota Prius (104 g/km). Een goed voorbeeld daarvan is de new Mini-D diesel met start/stop welke exact dezelfde CO2-uitstoot heeft als de Toyota Prius. Vanuit deze gedachte zou het nog even kunnen duren voordat volhybride maar zeker ook electrische aandrijvingen zullen doorbreken als main-stream product. Zoals eerder aangegeven in hoodstuk 1 zullen met name de luxe en zwaardere voertuigen aanzienlijk gehybridiseerd worden teneinde aan de vlootgemiddelde CO2 emissie-normen te kunnen voldoen. In dit segment zijn ook hogere aanschafprijzen vanwege de hybride componenten geoorloofd. De puur electrische aandrijving hangt sterk samen met business-case vorming in relatie met de energie-maatschappijen en is daarmee niet geheel te vergelijken met de huidige automotive business case waar het louter om het voertuig zelf gaat. De invloed van de huidig aandrijftechnologie in hybride configuraties is nog steeds zeer groot en wordt er zelfs door versterkt. Er wordt nog steeds veelvuldig gebruik gemaakt van de typische topologie van (state-of-the-art) verbrandingsmotor, (automatische) transmissie en aandrijfassen. Deze toplogie wordt ondersteund door additionele electromotor(en) en een batterij-pakket. Vanuit deze topologie kan het batterij-pakket verder uitgebreid worden en een laadplug worden aangebracht waarmee de zogenaamde plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) ontstaat. Vanaf 2010 wordt de Toyota Prius in een dergelijke configuratie op de markt gebracht. Met dit plug-in voertuig kan zo n 15 a 20 km electrisch worden gereden wat in 80% van de auto-ritten voldoet. Naast deze componenten is een veel slimmer electrisch boordnet aanwezig dat in combinatie met geëlectrificeerde nevenagregaten een meer efficiënte omgang van de electrische energie in de auto realiseert. Al met al kan de impact op de huidige aandrijving door technologische ontwikkelingen op het gebied van hybrides worden samengevat als: introductie van separate start/stop systemen die bij een (vol)hybrides een geïntegreerde functie zijn; introductie van micro-hybride systemen, waarbij door het slimmer laden van stroom met de generator alleen tijdens afremmen van het voertuig gratis energie kan worden opgewekt; meer kennis, kunde en producten op het gebied van converter-electronica voor het waarborgen van boordnetstabilisatie. Dit is op zijn beurt een enabling technolgie voor allerlei nieuwe brandstofbesparende mechatronica, zoals actuatoren voor variabele kleptiming van de verbrandingsmotor; introductie van parallel hybrides voor luxe voertuigsegment waarbij alle state-of-the art van de traditionele aandrijftechnologie behouden blijft en wordt ondersteund door electrische tractie; 31

32 introductie van nieuwe batterij-technologie (Li-ion en LiFePO4) alsmede het verdergaand electrificeren van nevenagregaten teneinde extra functionaliteit en brandstof besparing te realiseren; introductie van by-wire brake assist systemen die het afremmen met de electrische machine kunnen blenden met de schijfrem activiteit. Plug-in functionaliteit waarmee hoogwaardig electrisch rijden mogelijk wordt en 80% van de dagelijkse ritten CO2-vrij kan worden gereden. 2.2 Electrische aandrijvingen De huidige hybride voertuigen kunnen als tussenvorm worden gezien van de volledig electrische auto al dan niet met een range-extender. Aan de andere kant van het spectrum zien we een grote hoeveelheid zuiver electrische voertuigen in niche-markten en industriële applicaties. Daarnaast worden ten behoeve van de vele wereldwijde pilots in electrisch rijden gewone auto s omgebouwd naar zuiver electrische voertuigen. Een volledige EV heeft beduidend minder componenten dan een huidige auto of hybride voertuig. Als voorbeeld: Quick van Duracar heeft 600 componenten terwijl een normaal voertuig tussen de componenten bevat. Een van de EV componenten is echter erg duur, t.w. de batterij. Er zal, mede door de ontwikkelingen op het gebied van (plug-in) hybrides en schaalvergroting, veel kostenbesparingen gehaald moeten gaan worden op deze component. Tot nog toe zijn zuiver electrische voertuigen veelal puur functioneel inzetbare voertuigen en geen merk of mode artikel. De impact op de huidige automotive aandrijving is daarom nog gering maar geeft evenwel de volgende mogelijkheden indien de kennis en kunde naar de persoonsmobiliteit wordt gebracht: Door gebruik te maken van veelal standaard componenten zijn besparingen mogelijk; Lijn-productie van electrische voertuigen is zonder grote productie-aanpassingen zeer goed mogelijk; kleine serie productie of ombouw is mogelijk, afhankelijk van de wenselijke electric range (batterij-pakket) is dit zonder al te veel impact op het voertuig te realiseren; Bundeling van alle spelers, initiatieven en kennis vanuit de verschillende stakeholders (automotive, energie-bedrijven, overheden, leasebedrijven en consumenten) kunnen de diverse marktontwikkelingen stimuleren, zie tevens hoofdstukken 4 en 5 en (FHA 2009) in hoofdstuk 1. Navolgens wordt de impact van de hybride en electrische aandrijvingen op de automotive OEMs en suppliers toegelicht en wordt aangegeven op welke wijze de automotive industrie te werk gaat. 2.3 OEMs Elke OEM is gebaat de consument uiteindelijk ook om hun investeringen op kortere en langere termijn terug te verdienen. De investeringen die OEMs op dit moment doen zijn met name gericht om de grote hoeveelheid voertuigen aan huidige en toekomstige emissie-normen te laten voldoen (zie ook hoofdstuk 1). De overstap naar electrisch rijden kan op 32

33 voertuigniveau evenwel alle emissies naar nul brengen, maar de auto- en energiemarkt is nog lang niet klaar voor zo n radicale omslag. Dit zal in geleidelijke stappen gaan temeer omdat de electrische auto (met name de batterij) zonder overheidssubsidies en/of afschrijvingsschema s via de energie-rekeningen nog te duur is. Dit is ook duidelijk te merken aan de microscopische markt voor zero-emission voertuigen die vanwege de Californische Zero Emission Vehicle regulation gecreëerd is. (zie ZEV fact sheet, 2008). Daarbij is te zien dat het ZEV-programma door de jaren heen er nog niet in is geslaagd Electrische Voertuigen in het mainstream programma van de automakers te krijgen. Er zijn recentelijk belangrijke wijzigingen en nuances in de ZEV-regulering aangebracht waarmee wordt gemikt op de committment van de OEM om vanaf 2015 electrische voertuigmodellen op de markt te zetten die standaard uitgerust zijn met een meer of mindere mate van een electrische range (EVs, Plug-in hybrids, etc.) In de huidige crisis hebben de OEMs al hun aandacht en geld nodig om het huidige portfolio en de aftzetkanalen winstgevend te houden én om aan de emissie-reguleringen te blijven voldoen. Ondanks alle fraaie prototyes die momenteel op de auto-beurzen gepresenteerd worden, zijn aanzienlijke innovaties op batterij-gebied en het grootschalig aanbieden van electrische auto s pas te verwachten wanneer deze OEM s samen met de energie-bedrijven en overheden een werkelijk concurrerende mobiliteitsmarkt kunnen laten groeien. De onderlinge committment daarvoor heeft overal ter wereld in meer of mindere mate zijn intrede gedaan en lijkt onomkeerbaar. Dit wordt overigens ook versterkt door de huidige economische crisis en de zoektocht naar een nieuwe economische vorm waarin sustainability in milieu, samenleving en (internationale) handel op de voorgrond staat. Deze marktkans en de ingezette maatschappelijke trends voor alles wat schoon en duurzaam is worden goed herkent door de automotive industrie. Een steeds verdere opmars van (short range) electrisch rijden hoort daarbij. Teneinde daarvoor de technologische voorbereidingen te treffen heeft elke OEM van formaat zich inmiddels verbonden of geallieerd aan een batterij-fabrikant. Zie ook de bijlage van dit hoofdstuk waarin een lijst van de voornaamste batterij allianties is gegeven. Schattingen voor de omvang van de batterij-markt in 2020 lopen uiteen van 20 tot 150 miljard Euro omzet per jaar. Nissan Electric Nu Vu 2+1 zitter Daar waar kleine OEMs de stap durven te zetten naar volledig electrische aandrijving, zullen de grotere OEMs voornamelijk kiezen voor een incrementele toename van electrische tractie. Dit wil feitelijk zeggen dat de huidige brandstof-gebaseerd aandrijving steeds meer wordt 33

34 ondersteund met hybride componenten met batterijen. Vervolgens wordt de energie-inhoud van de batterijen steeds verder opgeschroefd teneinde de electrische range te verhogen maar de kwaliteit en de state-of-the-art van de batterij geen geweld aan te doen. Hierdoor kunnen alle huidige automotive supplier-, productie-, verkoop- en onderhoudskanalen meegroeien in de aanzwellende markt voor electrisch rijden en kan een stabiele en robuuste groeimarkt ontstaan. Naast dit groeiscenario zullen de meeste OEMs ook puur electrische voertuigen gaan aanbieden o.a. in de vorm van nieuwe kleine en onderscheidende voertuig-segmenten met bijvoorbeeld 3 in plaats van 2 of 4 zitplaatsen, maar ook electrische- of PHEV versies van dure high-end sedans, SUVs, crossovers en sports cars. 2.4 Suppliers In Europa zijn een aantal grote en toonaangevende suppliers en engineering bedrijven druk doende om een nadrukkelijke en stevige positie te verwerven op de nieuwe markten voor electrische tractie. Continental, nam onlangs Siemens-VDO over, en is zeer gefocussed op de nieuwe marktkansen die hybride en elektrische mobiliteit zullen bieden. Het eerste wapenfeit van Continental op dit gebied is de levering van het Li-ion accupakket voor de nieuwe Hybrid Mercedes-S. Dit is overigens een uniek product omdat het de eerste automotive Li-ion toepassing is in een hybride voertuig. De batterij-systemen in de Toyota Prius en Honda Civic Hybrid zijn beiden gebaseerd op de veel brandveiligere Ni-MH technologie. Ni-MH heeft als nadeel een stuk minder energie-dicht te zijn Continental Li-ion battery-pack voor Mercedes-S Hybrid Daarnaast zijn toonaagevend suppliers zoals Bosch en Magna Steyr een zeer sterke focus op electrische componenten voor electrische/hybride tractie gelegd. Bosch concentreert zich daarbij met name op de personenvoertuigen terwijl Magna zich momenteel focuseert op batterij-packs voor heavy duty hybrid trucks en bussen. Ricardo Plc in Engeland, een toonaangevend engineering, management and automotive consultancy bedrijf met meer dan 1800 medewerkers wereldwijd, alsmede FEV uit Aken (DE) houden zich bezig met bijna alle facetten van hybride- en electrische voertuigen: Hybrid and electric vehicle architectures (Series, Parallel, etc.) Automotive development processes Relevant legislation and standards Vehicle systems (braking, steering, HVAC, etc.) 34

35 Electrical machines Advanced control techniques Battery technologies (NiMH, Li-Ion, etc.) and battery management systems Product portfolio Magna Steyr Electrical Energy Storage Systems In Nederland zijn PDE Automotive, TNO en Philips Applied Technologies actief op het gebied van electrische tractie voor automotive toepassingen. Met name PDE Automotive is een interessante nieuwe ontwikkeling gestart waarbij batterij-technologie een integraal deel van het voertuig chassis wordt. De kennis die hiermee opgedaan wordt kan worden gebruik voor het moederbedrijf Benteler, van oudsher een chassis component leverancier. 2.5 Conclusie De transitie naar een grootschalige inzet van een puur electrische voertuig zal vanuit een automotive oogpunt gelijdelijk verlopen. Om (short range) electrisch te kunnen rijden is het voldoende om een (vol)hybride aandrijving uit te rusten met een extra batterij-pakket en een charge-plug: een plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). Vanwege de nog beperkte energiedichtheid van de huidige state-of-the art batterijen zullen er in eerste instantie slechts korte ritjes (orde 20 tot 50 km) puur electrische gereden kunnen worden. In 80% van de dagelijkse mobiliteits-kilometers is dit voldoende waarmee electrisch rijden vanuit automotive oogpunt vrij spoedig een feit kan zijn. Alle additionele ontwikkelingen zoals thuisladen, smart grids, battery swap, etc. die nodig zijn om electrisch rijden tot een nieuwe mobiliteitsvorm te maken kunnen dan geleidelijk opschalen. Als vraag en aanbod van electrische energie op deze manier tot een nieuw (dyanmisch) evenwicht komen kan ook de markt voor duurzame electrische energie uit wind, water en zon worden opgeschaald. De visie ten aanzien van waterstof in dit hele scenario is voorals nog niet geheel zeker maar wordt zeker niet ontkend getuige de vele vergaande OEM-projecten op dit gebied. Deze algehele visie op de automotive roadmap wordt gedeeld door de meeste OEMs, waaronder ook Volkswagen. 35

36 Continuous improvement fossil fueled vehicles Continuous development renewably charged vehicles full hybrid PHEV (ER)EV FCHEV(?) mild hybrid micro hybrid, start/stop smart e-net petrol biofuels diesel renewable electric LNG,CNG hydrogen? PHEV=plug-in hybrid electric vehicle (ER)EV=(extended range) electric vehicle FCHEV=fuel cell hybrid electric vehicle Roadmap electrificering van de aandrijftractie mogelijk eindigend in waterstof aandrijving Literature ZEV fact sheet,

37 Bijlage: Belangrijkste allianties automotive en batterij-leveranciers Tiers and/or OEMs Battery/technology suppliers Alliance/JVs Investment (including gov.) Exp. ann. volumes Bosch, BASF, Evonik Lithium Ion Battery 420 MEuro N/A Volkswagen LIB 2015 Bosch Samsung SB LiMotive 350 MEuro? Volkswagen Sanyo ( Think GAIA ) supply candidate? Johnson Controls SAFT JohnsonControls- SAFT PHEV deal from Ford? (2012) Toyota o.a. Panasonic, Sanyo Panasonic buys Sanyo 6300 MEuro? (2009, for Li-ion) > Panasonic Group Toyota Matsushita (Panasonic) Panasonic EV Energy > Nissan NEC Automotive Energy 850 MEuro Supply Cooperation Chrysler LLC, A123 Systems (Li-ion) Strategic Alliance, 100 MEuro R&D > SAIC, Magna, Volvo Trucks Michigan Centre of Energy Excellence funds + refund. tax credits Honda GS Yuasa Corp. (Liion) supply 150 MEuro Mitsubishi Motor GS Yuasa Corp. Lithium Energy Japan? & Mitsubishi Co. Daimler Evonik Deutsche Accumotive 500 MEuro GmbH & Co KG GM Hitachi (4,5 kw/kg Liion) Supply from 2010? 800 MEuro in 2015 various Toshiba (Li-ion) Cell phone business to 160 MEuro? automotive BYD Auto BYD (LiFePO4) Berkshire Hathaway (Warren Buffet) bought 10% stake from BYD 200 MEuro > million EVs

38 3. Ontwikkelingen en toonaangevende bedrijven in ELAt 3.1 Hybride aandrijvingen In deze paragraaf worden de resultaten van gevoerde gesprekken, bijgewoonde presentaties of deskresearch beschreven van de verschillende automotive bedrijven actief in de markt voor hybride of geavanceerde aandrijvingen binnen de ELAt regio. De gebruikte schrijftaal is afwisselend Engels en Nederlands Deze bedrijven zijn in alfabetische volgorde: 1. DAF Trucks 2. Drivetrain Innovations 3. FEV Aken 4. Ford (Research Aken, D&E Dunton) 5. Getrag Ford 6. NXP 7. Mitsubishi Heavy Industries 8. Punch Powertrain 9. TNO Automotive 10. Van Doorne s Transmissie 11. VDL/Bova Andere mogelijk interessante bedrijven in deze categorie zijn: 12. Toyota Europe (Brussel) 13. Aisin Europe (Brussel) 14. Nedap 15. Gemco 16. CCM 17. Neways 38

39 1. DAF Trucks Kontaktpersoon: Loek van Seeters Afdelingsmanager Advanced Technologies Description: DAF Trucks N.V. is sinds 1993 een volle dochter van het Amerikaanse PACCAR en is daarmee verbonden aan de truck merken: Peterbilt, Kenworth, DAF en Leyland. De meeste productie-activiteiten van DAF bevinden zich in Eindhoven, afgezien van de productie van cabines en assen in het Belgische Westerlo. Daarnaast produceert Leyland Trucks (ook een volle dochter van PACCAR) in Engeland de LF-serie, de RHD versies van de CF en XF105 voertuigen. In Eindhoven bevindt zich ook het DAF Technical Centre, waar zich volwaardige research en test faciliteiten bevinden, waaronder een geavanceerde geluidstest faciliteit en een nieuw, high tech motor testcentrum voor o.a. het uitvoeren van levensduur testen, 24 uur per dag, 7 dagen per week, bij temperaturen tussen de min 20 en plus 50 graden Celsius. Daarnaast heeft DAF in Sint Oedenrode een proving ground waar trucks op levensduur en functionaliteit worden getest. DAF heeft 13 verkoop-kanalen in Europa alsmede een internationaal netwerk van zo n 1000 dealers en service stations in Europa, het Midden Oosten, Afrika, Australië, Nieuw Zeeland en Taiwan. Current activities Op de (product) ontwikkel afdelingen van DAF Trucks is een sterke focus op de ontwikkeling van nieuwe motortechnologie. Sinds de introductie van de Euronormen voor heavy duty motoren met aftertreatment heeft DAF telkens een goede balans tussen kosten, duurzaamheid en kwaliteit kunnen waarborgen. De geoptimaliseerde combinatie van de DAF motoren en de geautomatiseerde versnellingsbakken van ZF GmbH heeft tevens een goede balans tussen real-life verbruik en functionaliteit opgeleverd. DAF focuseert zich momenteel sterk op nieuwe combinaties van transmissie-functies en de aansturing van de motor telkens met het oog op brandstofverbruiksverbetering bij tenminste gelijkblijvende levensduur en toenemend chauffeurscomfort. Daarnaast heeft DAF, net als het moederbedrijf PACCAR aandacht voor hybridisering van z n trucks. Tot op de dag van vandaag worden samen met TNO en de TU/e projecten uitgevoerd om het besparingspotentieel van parallel electrische hybride configuraties te onderzoeken. Daarnaast wordt er middels veldtesten onderzocht hoe de gebruikersbeleving en besparing zich in het veld manifesteren. Deze activiteiten lijnen goed op met de inspanningen van de moedermaatschappij PACCAR op dit gebied. Vision / Future activities : Daar waar de CO2-reductie na de invoering van de Euronormen (sinds 1992) bij elke truckbouwer stagneerde zal DAF zich na de aankomende Euro-VI norm (2013) vooral sterk gaan concentreren op introductie van productvernieuwingen met vermindering van brandstofverbruik en dus CO2. Op deze laatste emissie zijn voor trucks nog geen richtlijnen afgesproken. Daarnaast worden de emissie-normen alleen op motor-niveau afgerekend, de truck hoeft dus in principe niet op een rollenbank getest te worden voor emissies en verbruik. In de toekomst is het denkbaar dat dit wel het geval gaat worden en daarom denkt DAF op Europees niveau mee over dergelijke testprocedures. 39

40 In de toekomst zal DAF steeds meer de aandrijving als totaal-systeem gaan optimaliseren. Daarbij worden nieuwe transmissie-concepten, de inzet van verdergaande hybride technologie en het gebruik van telematica en navigatie (E-horizon) voor een veelheid aan toepassingen onderzocht. Doel is de gehele energie-huishouding van de truck inclusief zijn nevenaggregaten te optimaliseren. Possible Project Proposals - Transmissie- en schakel optimalisatie voor brandstofbesparing en functionaliteit - Electrificering van nevenagregaten voor brandstofbesparing, duurzaamheid en functionaliteit - Hybride aandrijvingen voor distributie- en lange afstand trucks met energieverbruikende nevenaggregaten zoals bijv. vuilniswagenopbouw of trailerkoeling. - Connected car: transport efficiency verhoging gebruik makend van onboard- en backoffice ITS technologieën, waaronder E-horizon 2. Drivetrain Innovations Kontaktpersoon: Alex Serrarens Vice president Description: Drivetrain Innovations (DTI) is in 2002 ontstaan als een start-up company vanuit de Technische Universiteit Eindhoven. De drie oprichters Roëll van Druten, Bas Vroemen en Alex Serrarens hadden daarvoor sinds 1997 samengewerkt in het promotie-project EcoDrive op het gebied van geoptimaliseerde CVT-aandrijvingen. EcoDrive was een clusterproject met Van Doorne s Transmissie, TNO Automotive en de Technische Universiteit Eindhoven en werd gesubsidieerd door het ministerie van EZ (programma EET, nu beter bekend als EOS). In EcoDrive deden de drie DTI-oprichters een interessante vinding waarmee de prestatie van een CVT-aandrijving op het gebied van verbruik en comfort sterk stegen. De basis van deze vinding was een compact vliegwiel waarmee de motor wordt geassisteerd tijdens het schakelen van de CVT. Het systeem fungeert daarmee als een mechanische turbo die vanuit zuinige lage motortoerentallen meteen aandrijfresponsie kan leveren. Mede geïnspireerd door deze vinding werden vanaf de oprichting van DTI nog een twintigtal aandrijfinnovaties bedacht, waarvan een aantal ook zijn gerealiseerd in prototypes. DTI heeft een aantal klanten 40

41 in Europa waarmee ze de aandrijfinnovaties verder ontwikkeld en in licentie op de markt gaat brengen. Applicatiegebieden zijn personenvoertuigen, delivery vans, trucks en bussen. Current activities - vliegwielgeassisteerde aandrijvingen op basis van mechanische en electrische CVTs. - powershift AMT als goedkoop alternatief voor DCT, interessant voor main stream A en B klasse voertuigen, met name ook als upgrade van de handversnellingsbak in opkomende markten zoals China en India. - impulse start/stop systemen, waarbij geen aanloopstroom uit de fragiele lood-zuur accu nodig is voor het herstarten van de motor. - parallel hybride aandrijvingen - powershift transmissie-systemen voor electrische aandrijvingen - powermanagement, transmission component control, energie management, aandrijfsimulaties, analyse, voertuig calibratie, testen, valideren, optimaliseren Vision / Future activities : DTI ziet veel mogelijkheden in zeer kosten-effectieve aandrijfoplossingen die toch een aanzienlijke brandstofbesparing kunnen realiseren. Daarbij wordt de originele aandrijflijn grotendeels intakt gelaten zodat verleden investeringen hierin verder kunnen worden afgeschreven door de fabrikant. Bovendien wordt door slim gebruik van vliegwieltechnologie geen of veel minder electrische energie-opslag gebruikt. Toch worden min of meer dezelfde besparingsprincipes gehanteerd als de bekende electrische hybrides doen. De additionele kosten van vliegwiel-gebaseerde hybrides liggen een factor 5 à 10 lager dan batterijgebaseerde hybrides. Zelfs in combinatie met een puur electrische aandrijving is vliegwiel technologie een interessante component waarmee de piek-vermogens kunnen worden opgenomen en afgegeven en zodoende de levensduur van de energie-batterij toeneemt. De toepassing van een CVT van welk type dan ook is essentieel in combinatie met een vliegwiel. De rol van de bekende Continu Variabele Transmisie, origineel ook een Nederlands product, neemt hiermee alleen nog maar verder toe. Possible Project Proposals - Transmissies (Powershift en CVT) voor hybride en electrsiche aandrijvingen - Energie-mangement systemen - Vliegwiel hybrides - Low-cost start/stop systemen 41

42 3. FEV Aken Kontaktpersoon: Peter Janssen MSc. Department Manager Powertrain Application FEV Motorentechnik GmbH Description: FEV is in 1978 opgericht door prof. Franz Pischinger destijds verbonden aan de TU Aken. Momenteel biedt FEV zowel state-of-the-art engineering services also ok test- en instrumentatie producten over de hele wereld. Het bedrijf biedt werk aan meer dan 1800 hoog opgeleide R&D specialisten, waarvan er 1300 in Aken werken zo n 400 in USA, en zo n 100 in Dalian, China. Er is een nieuwe FEV-site in aanbouw in Pune, India. FEV heeft geavanceerde technische centra in Europa, USA en Azie waar vanuit een breed scala aan ontwerp, analyse, prototyping, ontwikkeltesten en voertuig integratie en calibratie wordt aangeboden. Current activities 80% passenger car application development, 20% other applications primarily focused on engine development, transmissions and hybrid drive developments is growing strong in demo to mass production development in house (original own) developments are performed to enhance the existing engineering competences and capabilities to the market of automotive engineering and development services known areas: battery packaging and cooling, battery test bench, high voltage safety systems, smart crash-safe integration of battery packs, FEV-HOT tool: e-motor specification tool for every car/cycle combination current demo-cars: 1) AMT/hybrid, 2) patented compact 8-speed parallel hybrid with Liion batteries, 3) EV with internal combustion range extender/fiat 500, 70kW motors Vision/ future activities ER-EV (extended range electric vehicle) is a very interesting area for FEV, the entire automotive development envelop (vehicle dynamics, performance, comfort, noise, durability, safety, cost, integration, quasi-stationary low cost engine design, etc.) can be re-invented. A high number of new and valuable competences can be gained in this area. currently missing areas in hybrid/electric vehicle development knowledge: 1) battery technology at cell level 2) heavy duty and public transportation hybrids 3) electric motors (current motors are supplied by ZF) Possible project proposals FEV could be interested in battery & battery management system development, light commercial vehicle with ER-EV propulsion and hybrid truck applications, priority in HTAS project proposals electric vehicle and heavy duty hybrids Also potentially interested in alternative range extender engine designs 42

43 4. Ford Forschungszentrum Aachen Kontaktpersoon: Peter Schmitz Team Leader Hybrid Vehicle Technologies Powertrains R&A Europe Ford Research Center Aachen Description: Ford Forschungszentrum Aachen (FFA) is the main research center of Ford Motor Company in Europe. As part of Ford R&A Europe, it cooperates closely with the Research and Innovation Center (RIC) in the Dearborn (U.S.), Ford Product Development in Dunton (U.K.), Ford of Europe in Cologne, and the product development departments within the different vehicle brands (Volvo, Mazda, Lincoln, Mercury). The research activities of FFA are focussed around the areas of Environment, Safety, Technical feasibility and affordability and Customer acceptance of new technologies. FFA represents the Ford Motor Company (FMC) in EUCAR, VDI Beirat Verkehr and European Road Traffic Research Advisory Council (ERTRAC). In addition, FFA has close relations with universities/institutes worldwide and cooperates with the EU Commission and national governments and institutions.the most relevant departments within FFA, involved in the development of hybrid or electric vehicles are the departments: - Hybrid Vehicle Technologies - Gasoline and Diesel Controls Research Innovation Center US R&A Ford Europe - Telematics Diesel Research & Pre-Development - Fuel-cell Technology Gasoline Engines Manufacturing & Materials Telematics Current activities: Environm. Science The Hybrid Vehicle Technologies Vehicle Dynamics department develops micro-hybrid Alternative Powertrains vehicles with stop-start systems, Safety mild-hybrid technology and future Vehicle Electronics & Controls electrical architectures. This includes NVH Physical Sciences hardware specification and design, Veh. Design & Technologies software development and system Enterprise Modeling testing. The Gasoline and Diesel Interior Technologies Controls department is involved in Figure 1: Research activities of Ford Motor Company advanced combustion, advanced boosting concepts, but also stop-start functionality for gasoline engines based on assisted direct start systems. The Telematics team is involved in research for route guidance, improving road mobility, wireless communication and electronic horizon applications for active safety and energy management. Vision / Future activities: FFA is involved focuses on stop-start systems and mild-hybridization of powertrains. In fact, the feasibility and affordability are very important aspects that need to be answered in order to adopt new technologies. This includes the selection of battery types (Lead-acid, Ni-MH, Liion) and the selection of the cranking device (B-ISG, Enhanced starter). 43

44 There are two aspects or issues that need to be dealt with in order to get to an optimal design of a stop-start or mild-hybrid system: - Voltage quality Voltage quality deals with guaranteeing a stable voltage of the 12v powernet at all times. During engine-cranking or when high electric loads are activated, the different systems and ECUs in the vehicle need to have a sufficiently high voltage to operate correctly. - Charge acceptance The fuel-economy benefit in hybrid vehicles is highly dependent on the amount of energy that can be recovered during regenerative braking. This amount of energy is directly dependent on the charge acceptance of the energy storage system, i.e. how much charge can one get into the battery during a regenerative charging event. Absorptive Glass Mat (AGM) batteries show a better charge-acceptance than flooded lead-acid batteries. More advanced batteries, such as NI-MH or Li-Ion batteries have a superior charge-acceptance but also a higher cost. The selection of the required energy storage system and the corresponding electrical architecture depend on the specific application. 44

45 The following activities summarize the focus of FFA in the future: - Future electrical architecture - Stop-start systems and mild-hybrids - Energy Management Possible Project Proposals Projects in which FFA may be interested to participate within the HTAS framework are: - development of a Future Electric Architecture for Micro- and Mild-Hybrid Electric Vehicles - development of an Energy Management Strategy based on Electronic Horizon - primary focus on start/stop systems in entire vehicle range, also for high powered diesels (over 2.0 L Focus, Mondeo) - potentials for joint developments in high performance hybrids and (rear-wheel) Kinetic Energy Recovery Systems for Ford Transit. 45

46 5. Getrag-Ford Transmissions / Getrag-Bosch Kontaktpersoon: Stefan Hüpkes Manager Next Generation Technology GETRAG FORD Transmissions GmbH Description: Getrag Group consists of the companies Getrag GmbH and Getrag-Ford Transmissions GmbH. Getrag was founded in 1935 and specializes in the development and production of transmissions, axle differentials and Power Take-off Units and is a "full service system supplier". Getrag-Ford was founded in 2001 as a joint venture between GETRAG and Ford of Europe. As a full service system supplier, Getrag-Ford Transmissions develops and manufactures transmissions. Getrag develops transmissions and drivetrain components for automotive OEMs. For example transmission products include manual (MT), automatic (AT), automated-manual (AMT), Powershift dual-clutch transmission and IVT (Infinitely Variable Transmissions). Getrag also develops and manufactures front- and rear-axle differentials, electric drives and fuel-cell technology. Current activities: Getrag s current activities are focused around transmission technology. This includes: - the development of Powershift dual clutch transmissions - the development of stop-start (S/S) or assisted direct start (ADS) systems for both manual and automatic transmissions - the development of electric drives and electric axle-drives - fuel-cell technology Vision / Future activities: The technology roadmap is focuses towards: - Next-generation powershift transmissions - Hybrid transmission and drivetrains - Range-extender vehicles - Electric drive Getrag has a strong track-record in the field of transmissions and mechanical design. Electric drives and range-extender vehicles are a different field and Getrag has started a cooperation with Robert Bosch GmbH in that field. Getrag is responsible for the design and development of transmissions and electric drives, while the components (electric machines etc.) are delivered by Bosch. Possible project proposals Within the HTAS innovation program opportunities for a cooperation are in the field of: - Development of advanced simulation models (CAE) for hybrid and electric vehicles - Development of the Electric Variable Transmission 46

47 6. NXP Kontaktpersoon: Kees Gehrels Manager Systems & Applications BL Automotive Safety & Comfort Description: NXP is a spin-out company of Philips and has a strong position within the automotive industry supplying chips for key immobilizers, CANbus transceivers, MOSFETs, sensors. Two Business Units are of importance in relation with hybrid/electric vehicles: I. Automotive; and II. Multi Market Systems Within BU Automotive there are two main business lines: a) safey & comfort; b) car entertainment. Current activities: Within a) safety & comfort (500 MEuro) there are 5 product lines: 1. CAN/LIN transducers (50% global market share, 1 mln units/day, 2. integrated components (efficient, robust voltage regulators), flexray, real-time processing 3. ABS speed sensors and angle sensors, brushless DC motor sensors, 4. car-access & immobilization, 5. telematics, for example ATOP development: compact electronic circuitry carrying GSM, GPRS, GPS, Near Field communication, CAN, SW, E-call A 6 th product line covering automotive but embedded in II. multi market systems is (Automotive) Power with products like FET (Field Effect Transistor) and MOSFET. This is, however, a Restricted activity primarily UK-based Vision / future activities NXP has a lot of silicon expertise which could be exploited in large scale IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) production for high power inverters in hybrids & EVs. Currently NXP lacks knowledge in high power applications, powermanagement and IGBT production knowledge, investments therein would be in the form of company acquisitions. More likely is the investment in automotive networking architectures, wide-scale introduction of Flexray (successor of CANbus) is enabled by further electrification of the vehicle through less or more hybridization. Introduction of hybrids, also introduces the Li-ion which is a far more reliable chemical energy carrier than existing lead-acid batteries. Li-ion batteries bans hydraulics in the car and paves the way for new electromechanical functions like steer-bywire and brake-by-wire. This in turn intensifies the ability for e-architectures and Flexray networking and has the potential for cost-reduction or functionality enhancement for the same cost even though the Li-ion batteries are more expensive. Also current monitoring sensors and energy management systems for Li-ion batteries are of interest. Light hybrids with Li-ion batteries and reliable, networked e-architectures for smarter and more cost-effective cars. Possible Project Proposals - Electric Powernet balancing through (Flexray) networked systems - Networked Mechatronics (x-by-wire) - Inverter components 47

48 7. Mitsubishi Heavy Industries Kontaktpersoon: Dhr. Martin Rischke Engineering Manager Turbocharger Division MHI Equipment Europe B.V. Description: Mitsubishi Equipment Europe B.V. (MEE), onderdeel van Mitsubishi Heavy Industries Ltd. (MHI) in Japan, voorziet vrijwel alle automobielfabrikanten in Europa van turbochargers. Deze turbochargers worden ontwikkeld en gefabriceerd in Almere. MEE levert daarnaast diesel- en gasmotoren voor de scheepvaart, industrie en bouw- en landbouwsector. De motoren worden geassembleerd volgens specificaties en wensen van klanten in Europa, Afrika en het Midden-Oosten. De vermogens van Mitusibishi-motoren varieert van 3,5 kw tot 4000 kw. De kleiner motoren worden o.a gebruikt in tractoren, graafmachines en heftrucks. De grotere motoren worden met name gebruikt in de binnenvaart, visserij, offshore en baggervaart. Daarnaast worden de motoren ook gebruikt als generator-, pomp- en compressieaandijving in de industriële en agrarische sector. De turbocharger voor deze heavyduty motoren worden overigens niet in Almere maar in Japan gefabriceerd. Activities MEE heeft haar interesse aangegeven in de ontwikkeling van electrical turbocompounding en ziet daarin mogelijkheden voor toekomstige generatie turbochargers. Noodzaak tot verdere ontwikkelingen in turbocharging zit in het enorme potentieel in de terugwinning van uitlaatwarmte, zie onderstaande plaatje. In het verleden zijn er een aantal projecten binnen MHI geweest waarbij zelfs prototypes voor turbocompounding zijn ontwikkeld. In deze projecten was de doelstelling van electric turbocompounding om het turbo-gat (turbo-lag) op te heffen. Deze projecten hebben niet geleid tot nieuwe producten, enerzijds omdat met de komst van VGT en dual-stage turbocharging de klant-vraag wegviel en anderzijds omdat het benodigd elektrisch vermogen hiervoor niet door de beschikbare energieopslagsystemen (12/24v loodzuur batterijen) geleverd kon worden. Possible project proposals MEE heeft aangegeven de behoefte aan nieuwe ontwikkelingen binnen HTAS op het gebied van turbocompounding te onderzoeken. Daarnaast worden nieuwe technologieën binnen MEE alleen verder ontwikkeld als er een klantvraag naar is. Hierdoor is een samenwerking met MEE binnen HTAS alleen mogelijk als er ook interesse is van een klant. Momenteel is TNO bezig met een intern onderzoek naar de haalbaarheid van turbocompounding en heeft daarnaast kontakt met een tweetal OEMs om te kijken of er interesse is in samenwerking. 48