ELEKTROMOBILITÄTWir bewegen die Zukunft

EINLEITUNGElektromobilität ist das Trendwort schlechthin. Kaum ein Tag vergeht, an dem es nicht eine neue Schlagzeile gibt: Ab 2023 soll jeder zweite Porsche elektrisch fahren. Daimler und Volkswagen wollen bis 2025 rund ein Viertel ihres Pkw-Absatzes mit Elektroautos bestreiten. Auch andere Länder streben das Ende des Verbrennungsmotors an: So sieht Norwegen für 2025 den Verkauf emissionsfreier Fahrzeuge und Indien ab 2030 vor.1 Der schwedische Autobauer Volvo plant bereits für 2019, dass jeder neue Volvo entweder mit Elektro- oder Hybridantrieb fahren wird. Frankreich will den Verkauf von Autos mit Verbrennungsmotoren bis 2040 einstellen.

Basis für den Ausstieg aus dem „Verbrenner“ ist der Pariser Klimavertrag. Dieser sieht vor, dass die Welt ab 2050 CO2 neutral sein soll. Um dieses Ziel zu erreichen, muss bereits ab 2030 die Neuzulassung von PKWs mit Verbrennungsmotor gestoppt sein.2

Auf der Suche nach alternativen Antrieben sind Hybridautos oder Elektroautos längst zu ei-ner echten Alternative zum herkömmlichen Verbrennungsmotor geworden – aus gutem Grund. Denn wir brauchen eine nachhaltige Mobilität, die nicht zu Lasten des Klimas geht und nicht vom Import fossiler Rohstoffe abhängt. Elektrofahrzeuge erzeugen – insbesondere mit regenerativ erzeugtem Strom – deutlich weniger CO2.

In diesem Whitepaper erfahren Sie über den aktuellen Stand von Elektromobilität sowie welche Ziele und technologische Herausforderungen sich daraus ergeben. Weiterhin zeigen wir Ihnen, welche Lösungen TECHNIA im Bereich Elektromobilität anbietet.

1. AKTUELLER STAND Im internationalen Vergleich hinkt Deutschland bei der Elektromobilität hinterher.3 Wurden in Deutschland im vergangenen Jahr gerade einmal rund 25.000 Plug-in-Hybride und Batteriefahrzeuge zugelassen, waren es in Fernost über 500.000. Die Regierung in China zwingt Hersteller und Importeure zu immer größeren Investitionen für immer höhere Verkaufsanteile und pumpt im Gegenzug Milliarden in die Infrastruktur. In Deutschland steigt die Zulassung von Elektroautos kontinuierlich, wie in der Statistik zu sehen ist.4

5 PLM best practices to get right from the start

1 http://www.zeit.de/politik/ausland/2017-07/frankreich-diesel-benzin-autos-verbot-nicolas-hulot2 https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroauto#Deutschland3 http://www.spiegel.de/auto/aktuell/auto-shanghai-2017-elektroautos-chinas-erfolgsstrategie-a-1144511.html4 KBA

Vorreiter in Europa ist Norwegen. Inzwischen sind dort mehr als 100.000 reine Elektroautos auf den Straßen unterwegs, der Marktanteil bei Neuwagen liegt bei fast 30 Prozent. Die Anschaffung von E-Autos wird bereits seit Jahren massiv gefördert, es gibt dort viele Ladestationen.

Das E-Auto-Angebot wächst kontinuierlich.5 Bald wird vom Kleinwagen über den SUV bis zum Sportwagen alles dabei sein. Beim Motorsport muss sich die Formel E bei alteingesessenen Enthusiasten noch behaupten. Zu den beliebtesten Elektroautos zählen aktuell der Opel Ampera-e, Renault Zoe, Tesla Model S und X, BMW i3, Nissan Leaf, VW e-up!, Kia Soul, Mercedes B-Klasse und VW e-Golf.

2. TECHNOLOGISCHE HERAUSFORDERUNGEN FÜR ELEKTROFAHRZEUGE Der Klimaschutz zwingt zum Handeln. Elektromobilität scheint derzeit die beste Lösung für einen klimafreundlichen Verkehr.6 Doch hat es die Elektromobilität, wie die meisten neuen Technologien schwer, sich durchzusetzen. Elektro- und Hybridautos finden noch keine sehr hohe Akzeptanz. Aber wieso ist das so?

Um eine breite Markteinführung des Elektroautos zu ermöglichen, müssen die zentralen Problemstellungen wie die Reichweite, das Gewicht, die Bereitstellung von Ladestationen und die hohen Kosten für den Kauf eines Elektroautos gelöst werden:

Um eine möglichst große Reichweite für ein Elektroauto zu erreichen, ist ein optimiertes Batteriemodul hinsichtlich Leistung und Gewicht die Schlüsseltechnologie schlechthin. Eine der größten Herausforderungen ist die bisher unzureichende Energiedichte der Batterie im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen. Daraus resultieren auch die eingeschränkte Reichweite und das hohe Gewicht von bis zu 450 kg. Derzeit wird an innovativen Konzepten für die Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Schwefel sowie Lithium-Sauerstoff-Batterie geforscht, um die Energiedichte und Sicherheit zu erhöhen. Um das hohe Gewicht der Batterien zu kompensieren, gilt es das Gesamtgewicht eines Autos zu reduzieren. Durch die Verwendung von Faserverbundbauteilen in der Karosserie kann das Fahrzeuggewicht stark gesenkt werden.7 Durch ein Design, das konsequent auf den temporären Gebrauch ausgerichtet ist und ein Cockpit das auf ein Minimum reduziert wird, lässt sich das Gewicht weiterhin senken.

Das Thema Lade-Infrastruktur wurde in Deutschland erst spät und unstrukturiert angegangen. Über verschiedene Projekte, die vom Bund, von den Ländern und der EU gefördert werden, soll der Aufbau mit 200 Millionen Euro von 5.000 Schnellladestationen (S-LIS) und mit 100 Millionen Euro der Aufbau von 10.000 Normalladestationen (N-LIS) unterstützt werden.8

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5 http://www.auto-motor-und-sport.de/news/elektromobilitaet-vier-herausforderungen-fuer-e-autos-10528839.html6 http://www.taz.de/!5265420/7 https://www.wasistwas.de/archiv-technik-details/das-elektroauto.html8 https://www.heise.de/newsticker/meldung/Elektroautos-EU-Kommission-genehmigt-deutsche-Ladeinfrastruktur-Foerderung-3623790.html

Elektro- oder Hybridfahrzeuge sind derzeit noch zu teuer, um für die breite Masse attraktiv zu sein. Dies hängt wiederum mit der schleppenden Entwicklung rund um das Thema Batterie und Ladeinfrastruktur zusammen. Das wird sich erst ändern, wenn Elektroautos durch eine steigende Verkaufszahl eine kritische Masse erreichen. Dann kann mehr Geld in die Entwicklung investiert werden. Doch dazu braucht es einen Anreiz von außen: Für die Förderung der Elektromobilität gibt es beim Kauf von der Bundesregierung eine befristete Kaufprämie von bis zu 4.000 Euro.9

3. TECHNIA UND ELEKTROMOBILITÄTUm den wachsenden Ansprüchen der Automobilbranche gerecht zu werden, bieten wir von TECHNIA unseren Kunden maßgeschneiderte Software-Lösungen.

Mit CAVA10 als prozessbegleitende Software von TECHNIA werden bereits in der Entwurfsphase die Gesetzeskonformität der Fahrzeugarchitektur sicher gestellt. Als Standardapplikation lassen sich internationale Vorschriften, Normen und Standards einfacher, schneller sowie kosteneffizienter umsetzen und einhalten. CAVA ist eine vollständig in CATIA integrierte Software und kommt vorrangig im Bereich der 3DEXPERIENCE Plattform zum Einsatz.

Die Software-Lösung Systems Engineering von Dassault Systèmes ergänzt die virtuelle Produktbeschreibung. Systems Engineering ermöglicht es, Produktinnovationen so abzubilden, wie sie tatsächlich sind, nämlich im multidisziplinären Zusammenhang.

Wie in Kapitel 3 beschrieben, gilt es für ein Elektroauto zunächst ein optimiertes Batteriemodul hinsichtlich Leistung und Gewicht für eine möglichst große Reichweite zu entwickeln. Mit dem Simulationsmodell in CATIA Systems kann das dynamische Verhalten der Batteriemodule hin-sichtlich Lebensdauer, Ladeverhalten oder Thermomanagement untersucht werden. Unter-nehmen können feststellen, welche Variante die beste ist, bezogen auf die Leistung, den Bau-raum und die Anforderungen. Mit Systems Engineering können die Potenziale von CATIA 3DEXPERIENCE in der Praxis und über alle Entwicklungsbereiche erprobt und Rückschlüsse für zukünftige optimierte Entwicklungsprozesse gezogen werden.

Die Vorteile sind kürzere Zyklen und zeitliche Einsparungen im Entwicklungsprozess.

Mobilität von morgen, heute durchdacht: Mit den intelligenten & innovativen Mobilitätskonzepten von TECHNIA und Dassault Systèmes machen wir Sie mobil für die Zukunft.

Ihre Vorteile:

• Automatisierung von Produktzyklen• Niedrighaltung Ihrer Fertigungskosten• Einhaltung von Rahmenbedingungen für die soziale Verantwortung• Einheitliche Infrastruktur und Standardisierung• Achten auf Umweltverträglichkeit• Kürzere Markteinführungszeiten• Frühere Überprüfung des Konzepts und der Umsetzung• Modellieren, simulieren und bewerten von Lösungsalternativen aus multidisziplinären

Ansichten

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9 https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/elektromobilitaet.html10 Automotive Extensions Vehicle Architecture

4. FAZITIn der Elektromobilität steckt enormes Potenzial, dessen Weiterentwicklung ein zukunftsweisendes Thema der Industrie ist und zum wichtigen Baustein für die Energiewende wird.11 Damit kündigt sich eine technologische Zeitwende im Verkehrsbereich an. Die wichtigsten Ziele und Herausforderungen in der Elektromobilitätsbranche sind ein größeres Speichervermögen der Batterie bei geringerem Gewicht, eine drastische Verkürzung der Ladezeiten und natürlich eine Senkung der Herstellungskosten. Kontinuierlich sinkende Batteriekosten machen das E-Auto künftig wettbewerbsfähig – das ist der Dreh- und Angelpunkt.

Damit Elektromobilität schnell Realität werden kann, muss sich diese schlau in bestehende und zukünftige Konzepte integrieren und verschiedene Mobilitätsansätze multimodal verbinden. Die dafür eingesetzten Software Lösungen sollten den Unternehmen diebenötigte Flexibilität bieten, um interdisziplinäre Kompetenzen und Interessen vonFahrzeugherstellern, Energielieferanten, Betreibern sowie Infrastrukturlieferanten miteinander zu vernetzen.

Um bereits in der Entwurfsphase die Gesetzeskonformität der Fahrzeugarchitektur zu sichern, sollten entsprechende Tools eingesetzt werden. So können Entwickler prozessbegleitend schon ab dem Entwurfsstadium, sicherstellen, dass die unterschiedlichen internationalen Vorschriften, Normen und Standards, die auf ein Fahrzeug einwirken, eingehalten werden. Weiterhin sollten Tools eingesetzt werden, mit denen Unternehmen die Möglichkeit haben, Produktinnovationen im multidisziplinären Zusammenhang abzubilden. Dadurch können Unternehmen bereits im Vorfeld sehen, welche Produkt-Variante die beste ist.

Das Auto ganz neu zu denken, wird sicher nicht von heute auf morgen gehen. Forschung und Entwicklung brauchen Zeit und einen langen Atem. Noch werden die Bedürfnisse der Kunden nach großer Reichweite, akzeptablen Kosten, schneller Ladezeit, flächendeckender Infrastruktur und langer Haltbarkeit der Batterien nicht ganz erfüllt. Aber es ist Land in Sicht!

Für fast alle Hemmnisse deuten sich Lösungen an, sodass sich die E-Mobilität sich Stück für Stück einen Platz in unserer Gesellschaft erarbeitet.

Die Software Lösungen von TECHNIA haben bereits bei namhaften Automobilherstellern wichtige Impulse für die strategische Ausrichtung bei alternativen Antriebskonzepten gesetzt. Gerne unterstützen wir auch Sie bei Ihrem Vorhaben!

KONTAKTSie wollen mehr rund um das Thema Elektromobilität erfahren? Dann kontaktieren Sie uns per eMail: info-center@technia.de oder per Telefon unter 07 21 / 9 70 43 - 16.

Gerne beraten wir Sie persönlich, welche Strategien, Maßnahmen und Tools notwendig sind, um Ihre passende Lösung in Ihrem Unternehmen zu implementieren.

Autor: Sandra Beaupoil

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11 https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/elektromobilitaet.html

Wir bei TECHNIA machen Ihnen den Weg frei für Ihre Innovation, Kreativität und Rentabiltät. Wir kombinieren

branchenführende Product Lifecycle Management Tools mit Fachwissen, damit Sie den Weg von der Produktidee bis zur

Implementierung entspannt beschreiten können.

Dank unserer Erfahrung können wir die Dinge unkompliziert, persönlich und verständlich halten, um

gemeinsam Ihre Vision in Wert umzuwandeln.

Mit über 30 Jahren Branchenerfahrung, 6000 Kunden weltweit und erstklassigem PLM-Wissen arbeiten wir Hand

in Hand mit Ihrem Unternehmen zusammen, um Ihnen ein außergewöhnliches PLM-Erlebnis zu bieten. Mit 21

Niederlassungen auf der ganzen Welt sind wir bei Ihnen vor Ort - sowohl als globaler branchenübergreifender

Implementierungspartner und Premiumserviceanbieter, aber auch als lokaler Partner. Wir setzen die neueste

Technologie und agile Methoden ein, so dass selbst bei technologischen Veränderungen, unsere Beziehungen von

Dauer sind.

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