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Zukünftige Komplexität von Autokatalysator-Konfigurationen, ihre Auswirkungen auf PGMs und die Auswirkungen auf Sammler

Posted by isahora
12 Jun 2019 0 comments

complex diagram on blackboard

Unser zweiter Vortrag aus dem IPMI Auto Catalyst & Fuel Seminar wurde von Dr. Stewart Brown, einem Principal Analyst bei Johnson Matthey's Market Research Division, gehalten und umfasste einen Blick auf die historische Nachfrage nach Platinum Group Metal (PGMs - Platin, Palladium, Rhodium); die Auswirkungen der Gesetzgebung; Technologie- und Konfigurationstrends; die sich ändernde "Powertrain"-Mischung; Palladium-Substitution in Dreiwegekatalysatoren; Auswirkungen auf Sammler und Raffinerien.

1. PGM Bedarf

Verschärfte Vorschriften aufgrund neuer Gesetze, vor allem in den USA und Europa, haben die Nachfrage nach PGMs im Automobilkatalysatorsektor erheblich beeinflusst. Nun übertrifft die wachsende Nachfrage nach PGM aus dem Katalysatormarkt die Nachfrage aus anderen Ländern, insbesondere nach Palladium und Rhodium, wie diese beiden Diagramme zeigen:

Autokatalysator-Nutzung als Prozentsatz der Bruttomenge für PGMs

PGMs Demand

Quellen der PGM-Nachfrage

Sources of PGM Demand

2. Gesetzgebung

Wir befinden uns derzeit in einer Zeit der globalen Verschärfung der Emissionsbeschränkungen mit Gesetzen, die in vielen der wichtigsten Länder der Welt in Kraft treten:

USA: "Level III" wird derzeit schrittweise eingeführt, wobei ab 2021 eine weitere Straffung erwartet wird.

Europa: "Euro 6c" wurde eingeführt, "Euro 6d" ist ab 2020 geplant.

China: "China 5" für Dieselmotoren wurde im vergangenen Jahr eingeführt, mit "China 6a" für alle Fahrzeuge ab 2020.

Indien: "BS4" kam 2018 mit "BS6", das 2020 eingeführt werden soll.

Südkorea: "Euro 6d" für Dieselmotoren wurde 2018 eingeführt.

Andere Länder, insbesondere in Südostasien, spielen "Aufholjagd" - Thailand zum Beispiel arbeitet derzeit mit "Euro 4". Derzeit ist nicht geplant, bis 2024 auf "Euro 5" umzusteigen, obwohl noch in diesem Monat die Anhebung der europäischen Emissionsnormen auf der Agenda der Politik ganz oben steht.

Entwicklung des Testverfahrens

Parallel zur Einführung von Rechtsvorschriften zur Begrenzung der Schadstoffemissionen wurden die Prüfmechanismen verbessert, um sicherzustellen, dass die Fahrzeuge die gesetzlichen Anforderungen unter realen Fahrbedingungen erfüllen.

Ursprünglich wurden die Tests am Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) durchgeführt, einem Verfahren, das in den 1980er Jahren auf der Grundlage des "theoretischen" Fahrens entwickelt wurde. Dies hat einige Mängel, da es sich um einen relativ kurzen Test von 20 Minuten über 11 km bei Temperaturen von 20-30°C mit einer maximalen Geschwindigkeit von 120 km/h handelt. Aus diesem Grund ist es veraltet, und die Branche als Ganzes stellt die Lieferung von Wirtschaftszahlen in Frage, die in der Realität unerreichbar sind.

Als Ergebnis wurde 2017 das Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure (WLTP) eingeführt, das, da es auf realen Fahrdaten basiert, das Fahrverhalten auf der Straße besser anspricht. Ein 30-minütiger Test, über 23 km, beinhaltet eine erhöhte Höchstgeschwindigkeit von 131 km pro Stunde.

Als Ergänzung zu WLTP ist Europa die erste Region der Welt, die reale Fahremissionen (Real Driving Emissions, RDE) einführt, was einen großen Schritt in der Prüfung von Fahrzeugemissionen darstellt. RDE ist ein Test von bis zu 2 Stunden über ca. 90 km bei Temperaturen von -7°C bis 35°C und Geschwindigkeiten von bis zu 160 km pro Stunde. Darüber hinaus wird zum ersten Mal die Auswirkung der Berg- und Talfahrt auf 1300 m Höhe vorgestellt.

So sehen wir nicht nur strengere Rechtsvorschriften, sondern vor allem auch neue Prüfverfahren, die genau und eindeutig sicherstellen können, dass diese Rechtsvorschriften in der Praxis funktionieren.

3. Katalysator-Komplexität

Auf globaler Ebene nimmt die Komplexität der Katalysatoren zu, was auf die Verschärfung der Abgasnormen zurückzuführen ist. Vor allem Dieselmotoren werden unter gesetzlichen Druck geraten, und alle werden wahrscheinlich Dieselpartikelfilter (DPFs) benötigen. Kurzfristig ist dies von Vorteil für diejenigen, die an der PGM-Rückgewinnung beteiligt sind, aber mittel- bis langfristig werden DPFs wahrscheinlich durch die Selective Catalytic Reduction Filter (SCRF)-Technologie ersetzt, die die Kompaktheit des Systems verbessert und eine frühere Umwandlung von Stickoxiden (NOx) ermöglicht, aber PGMs nicht als Katalysatoren benötigt.

Die Komplexität nimmt auch bei der Nachbehandlung von Benzin zu, mit zunehmender Ausstattung von Benzinpartikelfiltern (GPFs) und Diesel, mit größerer Nachfrage nach Systemen zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und einem Trend zur Installation von 100% Ammoniakschlupfkatalysatoren (ASC).

4. " Antriebsstrang" Änderungen

Eine Reihe von Alternativen zu Benzin- und Dieselmotoren wurden oder werden entwickelt, was erhebliche Auswirkungen auf den PGM-Markt haben wird.

Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV)

Der weltweite Umsatz mit HEVs betrug 2015 2,2 Millionen; bis 2025 wird ein Anstieg auf 19,6 Millionen erwartet, was die Nachfrage nach PGMs um 15% erhöhen könnte.

Batterie-Elektrofahrzeug (BEV)

Der weltweite Umsatz der BEVs betrug 2015 318.000 Stück; bis 2025 soll er auf 6,3 Millionen Stück steigen. In diesen Motoren werden keine PGMs verwendet.

Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV)

Derzeit und kurzfristig, einem sehr kleinen Marktsegment mit einem geschätzten Absatz von 24.000 Fahrzeugen bis 2025, benötigen FCEVs Platin als Katalysator.

Es gibt natürlich zahlreiche Vorhersagen darüber, wie der Strommarkt wachsen wird und wie er sich auf den traditionellen Markt auswirken wird. Ein weltweit anerkannter Analyst, Bloomberg, hat im Mai 2018 in seinem "Long Term Electric Vehicle Outlook" die folgende Prognose vorgelegt, die darauf hindeutet, dass Elektrofahrzeuge bis 2040 bis zu 55 % des Marktes ausmachen könnten.

Electric vehicles

5. Palladium-Substitution

Angesichts der gestiegenen Palladiumpreise wurde viel über eine Erhöhung des Platingehalts in Katalysatoren auf Kosten von Palladium gesprochen.

Johnson Matthey ist der Ansicht, dass zwar eine Substitution im Benzin möglich ist, aber zunächst eine Reihe technischer und praktischer Herausforderungen zu bewältigen sind, so dass eine schnelle Umsetzung unwahrscheinlich ist. Weitere Entwicklungsarbeiten sind erforderlich, um die Leistung der bestehenden Palladium/Rhodium-Systeme anzupassen. Die Hauptprobleme bei Dreiwegekatalysatoren mit Platin sind die minderwertige CO- und Nox-Beleuchtung, die schlechtere schnelle NOx-Umwandlung und die geringere Haltbarkeit, da Platin im Benzinausstoß weniger stabil ist als Palladium. In einer Zeit, in der die vollständige Einhaltung der kürzlich eingeführten RDE-Prüfung im Vordergrund steht, werden die Hersteller sicher sein wollen, dass das Katalysatorsystem 100% robust ist, bevor sie Änderungen vornehmen.

6. Auswirkungen auf die Industrie

Für jede Art von Katalysator schlägt Johnson Matthey die folgenden Konsequenzen vor:

Dreiwege-Katalysator- und Benzin-Partikelfilter

Bei einem allgemein höheren Assay-Trend werden die Werte für Palladium und Rhodium weiter steigen, obwohl die Platinsubstitution von Palladium auf längere Sicht wahrscheinlich ist.

Diesel-Oxidationskatalysatoren

Der Assay-Trend ist im Allgemeinen höher, wobei die Volumina von Platin und Palladium im Allgemeinen konstant sind.

Dieselpartikelfilter

Assay und Volumen im Allgemeinen konstant für Platin und Palladium.

Selektive katalytische Reduktion und SCRF-Technologie

Kein PGM-Inhalt.

SCR mit Ammoniak-Schlupfkatalysator

Der sehr geringe PGM-Gehalt und dieses Format macht ohnehin nur etwa 20% der SCRs aus.

7. Schlussfolgerungen

- Auf globaler Ebene nimmt die Komplexität der Katalysatoren zu, was auf die Verschärfung der Abgasnormen zurückzuführen ist.

- Es ist zwar schwer zu erkennen, ob die Emissionen noch viel weiter sinnvoll reduziert werden können. Daher sind Leistung und Konformität in der realen Welt von entscheidender Bedeutung, wobei RDE im Laufe der Fahrzeuglebensdauer zum neuen Standard wird.

- Eine Kombination aus "Diesel Gate", Komplexität und Unsicherheit schafft eine Risikoaversionsmentalität.

- Hybride sind wahrscheinlich neutral bis positiv für die PGM-Nachfrage.

- Platinsubstitution von Palladium, wahrscheinlich in TWCs / GPFs, auf längere Sicht.

- Die Durchdringungsrate für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge ist ungewiss, aber die PGM-Nachfrage wird steigen.