Fünf offene Fragen und Antworten Elektromobilität. Eine Positionsbestimmung. IKB Deutsche Industriebank KfW Bankengruppe

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1 Fünf offene Fragen und Antworten Elektromobilität Eine Positionsbestimmung IKB Deutsche Industriebank KfW Bankengruppe 1 Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie

2 Impressum Elektromobilität Herausgeber: ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. Kompetenzzentrum Elektromobilität Lyoner Straße Frankfurt am Main Telefon: Fax: Autoren: Dr. Reiner Korthauer (ZVEI) RA Hans-Martin Fischer (ZVEI) Christian Funke (ZVEI) Dr. Kurt Demmer (IKB Deutsche Industriebank AG, Düsseldorf) Dr. Günter Kann (IKB Deutsche Industriebank AG, Düsseldorf) Dr. Karl Ludwig Brockmann (KfW Bankengruppe) Stand Oktober 2012 Trotz größtmöglicher Sorgfalt übernimmt der ZVEI keine Haftung für den Inhalt. Alle Rechte, insbesondere die zur Speicherung, Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung sind vorbehalten. 2

3 Editorial Elektromobilität elektrisiert. Kaum ein Thema ist in den vergangenen fünf Jahren emotionaler und kontroverser diskutiert worden. Dies muss mit Blick auf die großen Herausforderungen der Zukunft verstanden werden: dramatischer Klimawandel, zunehmende Verstädterung, knapper werdende Rohstoffe und wachsende Bedürfnisse nach individueller Mobilität. Deutschland soll zum Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität entwickelt werden. Die hieraus resultierenden Herausforderungen sind enorm. Die Nationale Plattform Elektromobilität (NPE), die 2010 in Berlin durch die Bundesregierung ins Leben gerufen wurde, hat diese in ihren bisherigen Berichten klar und ausführlich dargelegt. War Elektromobilität vor einem Jahrzehnt noch Vision, so besteht inzwischen Gewissheit, dass wir den Aufbruch in ein neues Zeitalter der Mobilität erleben. Elektromobilität entwickelt sich zu einem weltumspannenden Megaprojekt, das vielen Unternehmen auch in Deutschland einen attraktiven Markt eröffnet. Wie schnell sich der Markt für Elektromobilität entwickeln wird, ist allerdings ungewiss: Es bedarf noch erheblicher Anstrengungen in Forschung und Entwicklung und schließlich in der industriellen Umsetzung. Es gilt, Fahrzeuge herzustellen, die nicht nur in puncto Funktion, Zuverlässigkeit und Sicherheit, sondern auch hinsichtlich des Preises mit den heutigen Autos konkurrieren können. Auch die generelle Akzeptanz der neuen Technologie bei den Autofahrern muss noch wachsen. Aber die Weichen sind gestellt, ein Zurück scheint es nicht mehr zu geben. Möglicherweise gelingt der Weg zum Massenmarkt sogar schneller, als viele heute annehmen. Denn kaum jemals zuvor wurde weltweit intensiver und mit größerem Ressourceneinsatz an einer Produktentwicklung gearbeitet als heute auf dem Feld der Elektromobilität. Elektromobilität ist eine Querschnittstechnologie. Sie tangiert nicht nur die großen Automobilhersteller und deren Zulieferer, sondern auch zahlreiche Unternehmen aus anderen Branchen wie zum Beispiel der Chemie, der Energiewirtschaft, dem Verkehrsgewerbe, der Materialwirtschaft, dem Maschinenbau und erst recht aus der Elektrotechnik. ZVEI, IKB und KfW wollen mit dieser Positionsbestimmung anhand von fünf Fragen zur Elektromobilität deutlich machen, dass diese eine große Zukunft hat. Deutschland steht als eine der führenden Technologienationen vor der einmaligen Chance, Leitmarkt und nicht zuletzt Leitanbieter zu werden allerdings nur, wenn alle Stakeholder gemeinsam an einem Strang ziehen. Dr. Reiner Korthauer 3

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5 Fünf offene Fragen zur Elektromobilität: 1 Welche Technologien für die Elektromobilität von morgen sind bereits entwickelt? 2 Welches sind die maßgeblichen Einflussgrößen für eine schnelle Marktentwicklung? Was ist erreichbar? 3 Wie sehen die politischen Ziele und die Fördermaßnahmen der Bundesregierung bei der Elektromobilität aus? 4 Wie sollen sich die Firmen der Elektroindustrie als System- und Komponentenzulieferer im Spannungsfeld zwischen politischer Zielsetzung und aufgezeigten Marktszenarien verhalten? 5 Welche wirtschaftspolitischen Implikationen ergeben sich aus dem Spannungsfeld zwischen den Zielen der Bundesregierung und den aufgezeigten Marktszenarien? 5

6 Inhalt Editorial Seite 3 1. Welche Technologien für die Elektromobilität von morgen sind bereits entwickelt? Seite 8 Evolutionäre Antriebskonzepte bewegen zukünftig die Menschen 8 Systeme und Komponenten der Leistungselektronik 9 Der Energiespeicher: wichtigste Komponente im zukünftigen Elektrofahrzeug 9 Die Leistungs-/Antriebselektronik 10 Der Elektroantrieb in unterschiedlichen Varianten 10 Ladesäulen als moderne Infrastruktur vs. induktive Ladetechnik im Verborgenen 11 Intelligentes Netz auf Ortsebene Welches sind die maßgeblichen Einflussgrößen für eine schnelle Marktentwicklung? Seite 12 Was ist erreichbar? Elektromobilität und ihre Anwendungen 12 Markt weltweit, Prognose und Hintergründe 12 Rohstoffe: endlich unabhängig oder unendlich abhängig? 13 Human Resources: Nachfrage und Angebot im Gleichgewicht? 14 Autoland Deutschland Wie viele Fahrzeuge verträgt die Welt? Wie sehen die politischen Ziele und die Fördermaßnahmen der Bundesregierung Seite 17 bei der Elektromobilität aus? Quantitativer und qualitativer Ansatz der Politik 17 Trend Elektromobilität technische Weiterentwicklung durch Förderung 19 Breite Förderung für Elektromobilität durch den Bund 19 Schaufenster Elektromobilität 20 Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität (STROM, STROM 2) 20 Serienflexible Technologien für elektrische Antriebe von Fahrzeugen 20 Förderrichtlinie Elektromobilität 21 Flexible Förderangebote der KfW 21 6

7 4. Wie sollen sich die Firmen der Elektroindustrie als System- und Komponentenzulieferer im Seite 23 Spannungsfeld zwischen politischer Zielsetzung und aufgezeigten Marktszenarien verhalten? Neue Marktchancen für Elektro- und Elektronikunternehmen 23 Starke Wettbewerber 23 Vorteile für Elektrotechnikfirmen mit Zuliefererfahrung 24 Herausforderung für innovative Elektrotechnikfirmen ohne Automotive-Bezug 24 Konkurrenz durch etablierte Automobilzulieferer 25 Innovationen eine Stärke der Branche 25 Wettbewerbsposition deutscher Anbieter 25 Mittelständische Strukturen Vorteil oder Handicap? 26 Hohe Ertragskraft und Finanzstabilität 26 Strategische Optionen für Einstieg in den Elektromobilitätsmarkt 29 Positionierung in der Wertschöpfungskette Welche wirtschaftspolitischen Implikationen ergeben sich aus dem Spannungsfeld Seite 31 zwischen den Zielen der Bundesregierung und den Marktszenarien? F+E-Förderung zur Erreichung des gemeinsamen Ziels 31 Steuerliche Anreize für einen zügigen Wandel 31 Beschaffungswesen der Staat in eigener Sache 31 Normungsarbeit in Europa 31 Rohstoffversorgung ohne Barrieren 32 Netzausbau Elektromobilität als Teil der Energiewende 32 Quellen Seite 34 7

8 1. Welche Technologien für die Elektromobilität von morgen sind bereits entwickelt? Bereits heute sind eine Reihe von technischen Entwicklungen abgeschlossen oder in der Pipeline, die in nicht allzu ferner Zukunft zum reinen Elektroauto führen werden. Diese Entwicklungen betreffen alle Teile des Fahrzeugs: von der Leichtbaukarosserie über neue Antriebskonzepte mit zugehöriger Leistungselektronik bis hin zu leistungs- bzw. energieoptimierten Batteriespeichern. Auch die Brennstoffzelle kann eine wichtige Komponente der Elektromobilität werden. Ihr Einsatzpotenzial in Verbindung mit regenerativ erzeugtem Strom und der anschließenden Produktion von Wasserstoff ist hoch. Das Elektrofahrzeug steht am Ende der mobilen Evolution. Zeitpunkt und Stärke der Durchdringung die auch vom Anwendungsfall (Pkw, Lkw, Kommunalfahrzeug etc.) abhängig sein wird sind jedoch offen. Gerade die Weiterentwicklung der Biokraftstoffe kann möglicherweise noch für Überraschungen sorgen (Abb. 1). : EVoLutionärE antriebskonzepte BEWEgEn ZuKünFtig die MEnSchEn Das dominierende Antriebssystem unserer Tage ist die Verbrennungskraftmaschine. Zwei große Namen sind mit diesem Antriebssystem verbunden: Otto und Diesel stehen für zwei unterschiedliche Motorenkonzepte. Die Zukunft aber gehört der Elektromobilität. Die Antriebskonzepte der nächsten Jahrzehnte, die letztendlich zum reinen Elektroantrieb führen sollen, werden dabei einen evolutionären Prozess durchlaufen. In dieser Übergangsphase werden Antriebssysteme auf Basis der Verbrennungskraftmaschine durch ein zweites Antriebssystem auf elektrischer Basis unterstützt: das sogenannte Hybridfahrzeug (HEV). Man unterscheidet zwischen seriellen und parallelen Hybriden mit jeweils diversen Varianten. Abb. 1: Evolution der Antriebstechnik: Vom Verbrennungsmotor zum Elektroantrieb 1 ICE-Antriebssystem Transmission Elektrisches Antriebssystem, Batterie FC-Antriebssystem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor (ICE) Derzeitige Technologie (2010) Fortgeschritten (2015/ 20) Brennstoffzelle (FCEV) Elektroauto (BEV) Hybridfahrzeug (PHEV) Getriebe ICE Tank Versorgungsbatterie Tank ICE Generator Getriebe E- Motor Leistungselektronik FC Stack Tank Plug-in- Ladegerät Versorgungsbatterie BOP Getriebe Getriebe Getriebe E- Motor E-Motor E- Motor Leistungselektronik Energie- Leistungselektronielektronik Leistungsspeicher Versorgungsbatterie Plug- in- Ladegerät Konventioneller Verbrennungsmotor (ICE) Nicht abhängig von Elektro- Infrastruktur Hoher Treibstoffverbrauch und Auspuffemissionen Große Reichweite: normalerweise km Parallel: Hybrid- Elektro- Konfiguration und ICE- Antrieb (Hybrid-Elektrofahrzeug; HEV) ICE ist der Hauptantrieb mit Unterstützung von kleinen Elektromotoren Kleine Batterie wird von ICE geladen Elektroantrieb nur bei geringer Geschwindigkeit für kurze Entfernungen (< 5 km) Bessere Treibstoffökonomie als konventioneller ICE Konfiguration von Brennstoffzellen (FC) und Elektroantrieb Brennstoffzellenstack basierend auf PEM- Technologie Wasserstoff-Tankdruck normalerweise 350 oder 700 bar Durchschnittliche Reichweite: normalerweise km Ausschließlich Elektroantrieb Große Batteriekapazität (Li-Ion-Technologie) Nur stationäre Batterieaufladung vom Netz Geringe Reichweite: normalerweise km (basierend auf Batteriegewicht von kg) Serieller Hybrid Konfiguration von Elektro- und ICE-Antrieb Kleinere Batteriekapazität als BEV (Li-Ion) Fahrzeug kann zur Aufladung an das Netz angeschlossen werden Kleiner ICE- basierter Generator für größere Fahrstrecken ( Reichweitenverlängerung ) Geringe Reichweite: km mit Elektroantrieb (basierend auf einem Batteriegewicht von kg) 8

9 Der serielle Hybrid ist durch einen in einem festen Arbeitspunkt laufenden Verbrennungsmotor gekennzeichnet, der den Energiespeicher Batterie auflädt. Der Antrieb selbst erfolgt ausschließlich über den Elektromotor. Der Verbrennungsmotor erweitert somit die fahrbare Maximalstrecke (Range Extender (REEV)). Beim parallelen Hybrid sind Verbrennungsmotor und Elektromotor über ein Getriebe miteinander gekoppelt. Im Allgemeinen ist dies eine Kopplung entlang der Leistungsachse. Dies ermöglicht ein gemischtes Fahren mit beiden Antriebssystemen oder einen separaten Betrieb allein über eines der beiden Systeme. Eine weitere Variante ist der leistungsverzweigte Hybrid mit einem mechanischen und einem parallelen elektrischen Antriebsstrang; die mechanische Antriebsleistung wird dabei durch ein Getriebe aufgeteilt. Das Hybridfahrzeug mit direkt aufladbarer Batterie Plugin-Hybrid (PHEV) kann über längere Strecken rein elektrisch fahren. Das Elektrofahrzeug (BEV) wird am Ende der Entwicklung nur noch einen einzigen Energiespeicher und ein Antriebssystem beinhalten, vergleichbar dem heutigen Antrieb. Das eigentliche Antriebssystem wird der Elektromotor sein. Für den Energiespeicher existieren mehrere Alternativen entweder in Form eines elektrochemischen Energiespeichers als Batterie oder indirekt über die Wandlung (eines flüssigen Energieträgers) wie bei einem Fahrzeug mit Brennstoffzelle (FCEV). : Systeme und Komponenten der Leistungselektronik Das Elektrofahrzeug enthält eine Vielzahl von neuen, unikalen Komponenten und Systemen. Die wichtigsten Komponenten sind der Energiespeicher, die Leistungselektronik und der Antriebsmotor. Die Leistungselektronik und der Motor sind bereits vielfach eingesetzte Techniken. Was noch fehlt, ist der leistungsfähige Energiespeicher die Batterie. : Der Energiespeicher: wichtigste Komponente im zukünftigen Elektrofahrzeug Auch wenn der elektrochemische Energiespeicher weit mehr als 100 Jahre alt ist, so sind Entwicklungssprünge in dieser Zeit doch eher selten. Jahrzehntelang hat der Bleiakkumulator als Sekundärbatterie weltweit dominiert, Lithium-Systeme wurden erst in den 1980er- Jahren entwickelt. Sie zeichnen sich durch eine hohe Energie- und Leistungsdichte aus, sind thermisch stabil und unterliegen keinem Memory-Effekt. Die modernen Energiespeicher in Hybridfahrzeugen sind heute fast ausnahmslos Lithium-Ionen-Batterien (Abb. 2). Leistungsdichte {Wh/kg} Abb. 2: Entwicklung der Energiespeicher im Vergleich Blei Ni-Mh Li-Ionen Zebra 2 Li-S Wichtige Entwicklungsprojekte im Bereich Batterie betreffen die Felder Sicherheit, Lebensdauer und Temperaturfestigkeit. Die Sicherheit ist das wichtigste Thema, aber auch Alterungsaspekte sind bei großen Lithium- Batterien nicht zu vernachlässigen. Eng damit verzahnt ist das Problem der Abwärme eine in jedem elektrischen System entstehende, aber nicht nutzbare Verlustenergie. Dem Recyclingaspekt wird mit zunehmender Zahl von Elektrofahrzeugen ein wichtigerer Stellenwert zukommen: Die Verknappung von Rohstoffen Lithium ist hier momentan noch eine Ausnahme muss zur Entwicklung neuer Recyclingprozesse für die gesamte Wertschöpfungskette des Elektromobils führen. Lithium-Batterietechnologien sind Türöffner für batterieelektrische Fahrzeuge Verfügbare Batterietechnologien (Fahrzeuganwendungen) Post-Li-Ionen-Technologien: Fahrzeuganwendungen, Markt > 2012 Li/ Luft Gen II I II ( ) Gen IV Gen IV Energiedichte {Wh/kg} 9

10 : die LEiStungS-/antriEBSELEKtroniK Das Bindeglied zwischen Energiespeicher und Antrieb bildet die Antriebselektronik. Sie unterscheidet sich mit ihren hohen Spannungen und Strömen erheblich von der Elektronik, die bisher und deutlich zunehmend im Pkw insbesondere für Kommunikation und Steuerung genutzt wird. Schon heute sind mehr als 80 über digitale Bussysteme verbundene Steuergeräte für Schalter, Sensoren oder Antriebskomponenten keine Seltenheit. Die Datenraten liegen bereits im Gbit/s-Bereich. Die elektronischen Komponenten fahren also längst im Auto mit, werden aber wesentlich weiter reichende Aufgaben übernehmen müssen. Die Leistungselektronik im Elektromobil wird durch eine zunehmende Integration heute noch getrennter Systeme gekennzeichnet sein: Die Inverter Control Unit, das Battery Management System, der Charge Controller, der Controller für sicheres Bremsen und hohe Fahrstabilität (ABS/ESP), die Range Extender Engine Control Unit, der Hochspannungs(HVAC)-Controller, das Service and Diagnosis Module und letztendlich das Navigationssystem werden zusammenwachsen. Die zukünftige Leistungselektronik wird zwei interdependente Anforderungen erfüllen müssen: Wärmemanagement und Spannungsfestigkeit zu gewährleisten. Die begrenzt verfügbare Energiemenge im Elektrofahrzeug bedingt stetig kleiner werdende elektronische Komponenten mit zunehmender Leistungsdichte. Die Wärmeabfuhr an der Leiterplatte (PCB) wird immer aufwendiger, dem Gehäusedesign kommt daher hohe Bedeutung zu. Weitere Anforderungen betreffen den Wirkungsgrad derjenigen Komponenten, in denen ein hoher Energieumsatz stattfindet. : der ELEKtroantriEB in unterschiedlichen VariantEn Obwohl seit über 100 Jahren Elektromotoren gebaut werden, stellen die zukünftigen Elektrofahrzeuge den Maschinenentwickler vor neue Herausforderungen. Die Kraft an den Rädern wird bis heute durch einen zentralen Motor erzeugt und über Wellen auf die Räder übertragen. Ob dies die Zukunft auch der Elektromobilität sein wird oder ob Einzelradantrieb besser geeignet ist, ist aktuell noch offen. Drei klassische Motorvarianten kommen für das Elektrofahrzeug infrage: die Synchronmaschine mit Permanentmagneten (PMSM) oder mit Spulen (FESM), die das Magnetfeld durch Induktion erzeugen, und die Asynchronmaschine (ASM), deren Rotor im Vergleich zur Synchronmaschine keine Permanentmagnete oder Spulen, sondern eine Wicklung trägt. Ein fortschrittliches Motorkonzept ist die geschaltete Reluktanzmaschine (SRM), die sich durch einen sehr robusten Aufbau auszeichnet. Heute ist noch keine Aussage möglich, welcher Maschinentyp sich durchsetzen wird. Sicher ist lediglich, dass das Antriebssystem elektrisch betrieben wird (Abb.3). Abb. 3: anforderungs- und nutzungsprofile des Elektroantriebs 3 Micro-hybrid Mild-hybrid Full-hybrid plug-in-hybrid phev Battery Electric Vehicle BEV Fuel cell Electric Vehicle FcEV Rekuperation Ja Ja Ja Ja Ja Ja Start/Stopp Ja Ja Ja Ja Ja Ja E- Maschine < 2 kwh kwh kwh kwh kwh kwh Batterie < 1 kwh 0,5 1 kwh 1,5 2,5+ kwh kwh kwh Spannung 12 V V V V V V Start/Stopp < 2 kwh Boosten < 15 kwh Boosten > 15 kwh E- Fahren 1 3 km Boosten > 30 kwh E- Fahren km E- Fahren km E- Fahren 400+ km 10

11 : Ladesäulen als moderne Infrastruktur vs. induktive Ladetechnik im Verborgenen Das Elektrofahrzeug der Zukunft, aber auch der Plug-in-Hybrid benötigen eine Ladeinfrastruktur, um den Energiespeicher Batterie aufzuladen. Unterschiedliche Ladekonzepte sind bisher diskutiert und entwickelt worden: Das konduktive Ladesystem nutzt ein Kabel, um die Energie von der Ladesäule in die Batterie zu übertragen. Das induktive Ladeverfahren transferiert die Energie mittels zweier Spulen kabellos über eine kurze Luftstrecke von der Ladeinfrastruktur in den Energiespeicher. Beide Verfahren hat die Industrie einsatzfähig vorgestellt. Laden ist aber nicht nur durch die Art der Energieübertragung definiert, auch der Ladeort spielt eine gewichtige Rolle: privat (beispielsweise in der Garage), halbprivat (in der Tiefgarage am Arbeitsplatz), öffentlich (wie im Parkhaus in der Stadt) oder halböffentlich (Parkplatz am Supermarkt) das Angebot wird die Nutzer in ihrer Entscheidung für oder gegen die Elektromobilität beeinflussen (Tab. 1). : Intelligentes Netz auf Ortsebene Elektromobilität erfordert auch Veränderungen auf der untersten Stromnetzebene. Die eingeleitete Energiewende mit einem zunehmenden Anteil dezentral eingespeisten Stroms aus erneuerbaren Energien hat bereits jetzt zu deutlichen Veränderungen der Lastflüsse geführt. Die Netzbetreiber sind gefordert, in den kommenden Jahren Investitionen vorzunehmen, um die Ortsnetze zu stärken. Lösungen können geregelte Ortsnetzstationen (Smart Grid) im Zusammenspiel mit optimal eingebundenen Elektrofahrzeugen (Vehicle-to-Grid) sein. Für die Ertüchtigung der Ortsnetze stehen bereits Komponenten der Elektroindustrie zur Verfügung. Solche Regeleinrichtungen werden bereits seit Jahrzehnten auf der Mittel- und Hochspannungsebene erfolgreich eingesetzt. Tab. 1: Zeitliche Entwicklung einzelner Branchen 4 Zeitskala mit dem Wachstum der Durchdringung einhergehend über 2015 hinaus Abrechnungsmodus Überwiegend Pauschallösungen Pauschallösungen sowie vermehrt Überwiegend energie- und ernergie- und leistungsbezogene Lösungen leistungsbezogen Normalladung Ungesteuert Teils ungesteuert, Vorwiegend ungesteuert (< 10 kw)* teils gesteuert Schnellladung Kaum möglich Eingeschränkt möglich und nur an Von Entwicklungen abhängig (> 10 kw bis 45 kw) strategischen Punkten notwendig Bidirektionaler Nicht möglich Kaum möglich Mit Normalladung unter Betrieb (2VG) Smart-Grid-Lösungen vorstellbar *Normalladung aus der Sicht der Netzbetreiber bis 10 kw Aber es gibt noch einen dritten Aspekt, der erheblichen Einfluss hat. Neben Ladeart und Ladeort tritt der Lademodus in der aktuellen Diskussion immer stärker in den Fokus. Stichworte hierzu sind: Wechselstrom-Laden (einphasig bis zu 16 A, dreiphasig), Gleichstrom- Laden (Schnellladen mit hohen Strömen), Laden mit oder ohne Kommunikationspfad (über den separat abgerechnet wird) sowie mit und ohne Lastmanagement im Netz (Smart Grid) und letztendlich die Möglichkeit der Rückspeisung (Vehicle-to-Grid). 11

12 2. Welches sind die maßgeblichen Einflussgrößen für eine schnelle Marktentwicklung? Was ist erreichbar? Abb. 4: Wege in die Elektromobilität 5 Die Entwicklung des Automobils geht auf eine Fülle von wegweisenden Erfindungen zurück. Das Ergebnis sind Fahrzeuge mit quasi unbegrenzter Einsatzfähigkeit, mit denen man heute nahezu überall hingelangen kann. Massenverkehr und damit einhergehend steigende Umweltbelastungen sowie die Verknappung fossiler Brennstoffe erfordern Alternativen zur bis heute fast ausschließlichen Verwendung von Verbrennungsmotoren. Sie müssen soll dieses Maß an Mobilität erhalten bleiben ein vollwertiger Ersatz für die aktuelle Standardtechnik sein. Für die absehbare Zukunft wird, bezogen auf die Antriebstechnik, ein Fahrzeugmix realistisch sein (Abb. 4). im Kommunalbereich bzw. bei lokal begrenzten Einsatzgebieten wie Flug- und Seehäfen. Beim Individualverkehr kommen bei reinem Elektroantrieb infolge der noch hohen Kosten insbesondere für den Nahverkehr innovative Nutzungsmodelle wie Carsharing hinzu, um individuelle Elektromobilität in finanziell vertretbarem Rahmen zu ermöglichen. Für Anwendungen, die über den Kurzstreckenund Nahverkehrsbereich hinausgehen, reicht der reine Elektroantrieb bis jetzt nicht aus. Hier kommen Techniken der Reichweitenverlängerung (z. B. Range Extender) infrage. Dies gilt gerade für den Individualverkehr, wenn das Fahrzeug im Besitz eines privaten Nutzers ist und dessen Mobilitätsanforderungen universell erfüllen soll. ICE Internal Combustion Engine Urbanisierung Megacities Marktverschiebung gen Asien Veränderung im Gebrauch von Fahrzeugen Ölpreis Fahrleistung Abgasgrenzwerte Elektrofahrzeuge City BEV Sport ebike escooter Micro Hybrid Mild Hybrid HEV Full Hybrid Plug-in- FCEV Hybrid Auch für den Güterfernverkehr erscheint der reine Elektromobileinsatz auf absehbare Zeit nicht möglich. Selbst die Verwendung einer Range-Extender-Lösung ist nicht praktikabel, da die erforderliche Batteriegröße nicht handhabbar wäre. Auf kurze Sicht scheint im Lkw- Fernverkehr eine Hybridlösung am erfolgversprechendsten zu sein: Dabei unterstützt ein Elektromotor den Verbrennungsmotor und beim Bremsen wird Energie zurückgewonnen. : Elektromobilität und ihre Anwendungen Für viele Kurzstreckenanwendungen insbesondere bei der kommunalen Aufgabenerfüllung sind reine Batteriefahrzeuge denkbar. Diese können in regional begrenzten Zustellund Transportdiensten schon heute problemlos eingesetzt werden. Fahrzeugart und Einsatzzweck und somit die tägliche Betriebsdauer haben wesentlichen Einfluss auf die geeignete Antriebsart. Dies gilt insbesondere für Arbeitsfahrzeuge des öffentlichen Dienstes : Markt weltweit, Prognose und Hintergründe Im Jahr 2030 wird das Elektroauto voraussichtlich einen Anteil von 27 Prozent an den weltweit produzierten Autos erreichen. Den Anteil der Hybrid-Fahrzeuge schätzt man auf 35 Prozent, den von Autos mit Verbrennungsmotoren auf 36 Prozent und mit Brennstoffzellen auf zwei Prozent. Erklären lässt sich dies nicht allein mit der Reichweitenproblematik, sondern zum Großteil auch mit den erheblichen Kosten, die durch die Batterie und erforderliche Leistungselektronik verursacht werden. (Abb. 5) 12

13 Abb. 5: Produzierte Autos weltweit 6 Anteile in Prozent 2 % Hybrid 9 % Elektro 25 % Hybrid 27 % Elektro 35 % Hybrid 65 Mio. Fahrzeuge 93 Mio. Fahrzeuge 2 % Brennstoffzelle 114 Mio. Fahrzeuge 98 % Verbrennungsmotor 66 % Verbrennungsmotor 36 % Verbrennungsmotor Bei dieser Prognose ist zu beachten, dass die automobile Kultur sowie das Nutzungsverhalten global nicht einheitlich sind. Megacities prädestiniert für Elektrofahrzeuge findet man nicht in Europa, sondern oft im südamerikanischen und vor allem im asiatischen Raum. Der Hauptabsatzmarkt der Zukunft wird daher voraussichtlich in Asien liegen. Deshalb bieten sich dort bedeutsame Absatzpotenziale. Sich etablierende oder staatlich verordnete Nutzungskonzepte für Elektromobilität in dieser Region sind aber nicht auf Europa und den Rest der Welt unmittelbar übertragbar. Daher ist sehr differenziert zu untersuchen, was besonders im Bereich des Individualverkehrs zum Kauf eines Elektromobils motiviert und den Pkw-Herstellern die erforderlichen Stückzahlen für eine wirtschaftliche Produktion sichert. Neben dem Problem der derzeit noch hohen Kosten von Batterie und Leistungselektronik braucht die Reichweitenfrage am dringlichsten praktikable Antworten. Hier scheint ein Einsatz der Brennstoffzelle (FC) in den Fokus zu rücken. Für die modernen Hochleistungsbatterien wird als ein Grundstoff Lithium benötigt. Nach Erkenntnissen von Deutsche Bank Research 7 ist die Lage bei diesem Element positiv, Lithium sei zumindest prinzipiell weltweit in ausreichender Menge vorhanden. Höchst ungleich verteilt ist dagegen der Abbau hier dominieren Chile und China. Noch ungleicher verteilt ist das Angebot bei Seltenen Erden, die für Motoren benötigt werden. Zwar gibt es überall auf der Welt Vorkommen von Seltenen Erden so u. a. in Australien, Brasilien, China, den ehemaligen GUS-Staaten, Indien, Kanada, Südafrika und den USA wurden dennoch ca. 97 Prozent des weltweiten Angebots Seltener Erden von jährlich Tonnen von China bereitgestellt. Politische Unwägbarkeiten werden daher auch hier gesehen (Abb. 6). Abb. 6: Seltene Erden und wichtige Metalle im Hybrid- bzw. Elektrofahrzeug 9 Ce Polituren für Scheiben und Spiegel UV-Licht absorbierende Scheiben Eu, Y, Ce LCD Bildschirm Fe Karosserie : Rohstoffe: endlich unabhängig oder unendlich abhängig? In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage nach dem Verhältnis von Rohstoffvorkommen, -angebot und -bedarf. Eine Vielzahl von Rohstoffen wird für die Automobilproduktion benötigt. Nd, Cu Elektromotoren Y Sensoren Nd, Pr, Dy, Tb Hybridantrieb Nd Glas für Scheinwerfer Ce, La Katalysator Dieselzusätze Batterie Al, Cu Kabel 13

14 : Human Resources: Nachfrage und Angebot im Gleichgewicht? Zur technischen Realisierung von Elektromobilität bedarf es einer Vielzahl gut ausgebildeter Fachkräfte und entsprechender Ausbildungsmöglichkeiten. Dazu gehören Ausbildungsberufe, Fortbildungen zum Industriemeister und Techniker sowie technisch-naturwissenschaftliche Akademiker. Deutsche Bank Research hat ermittelt, dass innerhalb der Kernbranchen der Elektromobilität jährlich insgesamt Akademiker in den relevanten Berufen benötigt werden, um altersbedingt aus dem Berufsleben scheidende Fachkräfte zu ersetzen und darüber hinaus den erwarteten Zusatzbedarf decken zu können. Bis zum Jahr 2020 werde der Gesamtbedarf auf jährlich Personen ansteigen. Hieraus lässt sich die Notwendigkeit eines signifikanten Zuwachses an Studenten aus dem Ausland ableiten. Bildungseinrichtungen und Unternehmen gleichermaßen werden sich zur Sicherung der Fachkräfteverfügbarkeit bemühen müssen, : Autoland Deutschland 2020 Deutsche Bank Research bestätigt in einer zusammen mit dem Institut der deutschen Wirtschaft Köln erstellten Studie 11, dass der Weg in die elektromobile Zukunft eher einer Evolution als einer Revolution gleicht. Rein batteriebetriebene Fahrzeuge (BEV) seien dabei nur eine von mehreren Optionen. Im Spektrum der Elektromobilität stünden in direkter Konkurrenz Plug-in-Hybride (PHEV) und Autos mit Range Extender (REEV). Die Prognosen, wie viele Elektrofahrzeuge 2020 auf deutschen Straßen unterwegs sein werden, sind so unterschiedlich wie die angesprochenen technischen Varianten. Sie reichen von 0,4 bis 4,5 Millionen. Die Bundesregierung bezieht in die Gesamtzahl von einer Million Elektrofahrzeuge, die 2020 in Deutschland zugelassen sein sollen, alle Fahrzeuge ein, die an das Stromnetz direkt angeschlossen werden können 12 (Abb. 7). Abb. 7: Mögliche Entwicklungen der Marktanteile an Elektrofahrzeugen (Deutschland) 13 Angaben in Prozent Marktanteil an Neufahrzeugen 25 % 20 % 15 % 10 % Ankündigung Automobilunternehmen: Bis 2012 werden Volumenfahrzeuge im Markt verfügbar sein Bestandsprognosen Elektrofahrzeuge 2020: Bundesregierung: 1 Mio. A.T. KEARNEY: 0 5 Mio. FhG-ISI: 0,4 1,8 Mio. Siemens: 4,5 Mio. Roland Berger Strategy Consultants BCG The Boston Consulting Group Deutsche Bank 5 % Fraunhofer IFAM deutlich mehr Studierende aus dem Ausland für deutsche Hochschulen zu gewinnen, die zumindest teilweise ihre berufliche Zukunft in Deutschland bzw. deutschen Unternehmen sehen. Betrachtet man die weltweiten Beschäftigungseffekte bis zum Jahr , so ist von einer Beschäftigungszunahme in der Größenordnung von Beschäftigten auszugehen. Für Europa werden im Forschungs- und Entwicklungsbereich , im Produktionsbereich neue Arbeitsplätze prognostiziert. Um abzuschätzen, wie viele Elektrofahrzeuge (PHEV, REEV und BEV) 2020 europaweit bzw. weltweit prozentual zugelassen sein werden, haben die Autoren diverser Studien die unterschiedlichsten Szenarien betrachtet. Ausgangspunkt ist oftmals die voraussehbare zukünftige Entwicklung neuer Techniken bei den klassischen Antrieben: Diese werden, in Kombination mit geplanten Abgasgrenzwerten seitens des europäischen Gesetzgebers, zu einer weiteren Reduktion des Flottenverbrauchs führen. 14

15 In die Betrachtung fließt weiterhin die Kostenentwicklung des Energiespeichers Batterie ein, wobei die dem Kunden angebotenen Businessmodelle für die Elektromobilität der OEMs eine entscheidende Rolle spielen: Ein niedriger Grundpreis des Elektrofahrzeugs in Kombination mit einer monatlich gemieteten Batterie führt zu einer höheren Akzeptanz als ein vergleichbares Angebot über ein voll ausgestattetes Fahrzeug. Aber auch die Rohstofffrage hat Einfluss, da in allen permanent erregten Antriebsmaschinen Seltene Erden als Magnetmaterialien benötigt werden. Szenarien wie sie in den Studien zugrunde gelegt wurden sind immer abhängig von der aktuellen wirtschaftlichen und politischen Lage: Die Unsicherheit in der EU über den Fortbestand der gemeinsamen Währung hat letztlich zu vorsichtigeren Schätzungen über die Entwicklung der Elektromobilität geführt. Darüber hinaus beeinflusst auch die direkte/indirekte finanzielle Förderung der neuen Technologien deren Akzeptanz. Mit anderen Worten: Die Rahmenbedingungen werden einen erheblichen Einfluss auf den Erfolg oder Misserfolg einer schnellen Durchdringung haben (Tab. 2). Die Schätzungen zeigen zwar eine enorme Bandbreite der für 2020 vorhergesagten Anteile der Elektrofahrzeuge am Gesamtautomarkt, aber alle sehen den Paradigmenwechsel in die Elektromobilität als zukünftige Mobilitätstechnologie. Tab. 2: Marktszenarien Elektromobilität: Prozentuale Anteile an Elektrofahrzeugen Institut datum Szenario 2015 a 2020 a 2030 a Boston Consulting Group b 3/2010 BEV PHEV Szenario 1 0,5 % 0,5 % Szenario 2 3 % 3 % Szenario 3 10 % 6 % Clean Tech Institut c 9/2010 Konservatives Szenario 16 % Optimistisches Szenario 24 % DB Research d 9/2011 Szenario I 7 % Szenario IV 3,5 % Szenario II 1,5 % Szenario III 0,5 % DLR, ISE, IFHT, FGH e 7/2011 Szenario 1 < 1 % 5 % Szenario 2 < 10 % 25 % Frauenhofer IST f 2011 Dominanz-Szenario 3 % 10 % Pluralismus-Szenario 10 % 55 % Hans-Böckler-Stiftung g 2012 BEV PHEV ELAB-Referenzszenario 2 % 3 % McKinsey h 1/2011 Below 10 7 % 50 % Below 40 9 % 27 % Below % 15 % PwC i 6/2010 Upside-Szenario 1 % 2,6 % Baseline-Szenario 0,4 % 1,6 % Downside-Szenario 0,1 % 0,8 % Roland Berger j 9/2009 High 3,1 % 19,6 % Low 1,6 % 15,8 % Shell k 2009 Trend-Szenario < 1 % 2,5 % Alternatives Szenario 3,3 % 10 % VDMA/Roland Berger l, m 5/2011 BEV PHEV 12 % 35 % Wirtschaftsministerium BW n 2010 BEV PHEV 2,6 % 7,2 % a Prognosen teilweise für BEV, REEV und PHEV zusammen, Werte teilweise aus Grafiken interpoliert b The Boston Consulting Group VDA Electric cars: Opportunities and challenges VDA discussion c DCTI Deutsches CleanTech Institut Band 4 emobilität CleanTech-Branche Treiber im Fokus d Deutsche Bank Research Elektromobilität Sinkende Kosten sind Conditio sine qua non e DLR Fraunhofer ISE IFHT FGH Perspektiven von Elektro-/Hybridfahrzeugen in einem Versorgungssystem mit hohem Anteil dezentraler und erneuerbarer Energiequellen f Fraunhofer ISI Status Quo und Perspektiven der Elektromobilität in Deutschland g Hans Böckler Stiftung Elektromobilität und Beschäftigung Wirkungen der Elektrifizierung des Antriebsstrang auf Beschäftigung und Standortumgebung (ELAB) h McKinsey & Company Boost! Transforming the Powertrain Value Chain a portfolio change i PricewaterhouseCoopers Elektromobilität Herausforderungen für Industrie und öffentliche Hand j Roland Berger Strategy Consultants Powertrain 2020 The future drives Electric k Shell Deutschland Oil GmbH Shell Pkw-Szenarien bis 2030 Fakten, Trends und Handlungsoptionen für nachhaltige Automobilität l Roland Berger Strategy Consultants VDMA Zukunftsfeld Elektromobilität Chancen und Herausforderungen für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau m Daten für 2025 n Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg/Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO)/Wirtschaftsförderung Stuttgart GmbH (WRS) Strukturstudie BWe mobil Baden-Württemberg auf dem Weg in die Elektromobilität 15

16 : Wie viele Fahrzeuge verträgt die Welt? Im Jahr 2010 wurden 67,6 Millionen Fahrzeuge weltweit bei einem Gesamtbestand von rund 965 Millionen produziert; hiervon entfallen 5,9 Millionen auf Deutschland, das einen Bestand von 41,7 Millionen Autos aufweist. Durch Änderungen in der Wertschöpfungskette als Folge des sukzessiven Einstiegs in die Elektromobilität verschieben sich die Marktvolumina der zukünftig benötigten Fahrzeugkomponenten. Die Umsätze im Bereich der Effizienztechnologien für klassische Fahrzeuge werden um geschätzte 43 Milliarden Euro bis 2020 zunehmen; Gleiches gilt für eine Vielzahl elektrotechnischer Komponenten, die im Elektrofahrzeug unabdingbar sind, Schätzwerte liegen hier bei über 50 Milliarden Euro. 14 Rückgänge wird es im Bereich der Motorenfertigung in Höhe von 10 Milliarden Euro geben. Somit ergibt sich letztendlich eine deutlich positive Bilanz. Letzten Endes wird die Elektromobilität dann Erfolg haben, wenn der Nutzer von ihr überzeugt ist. Für den Verbraucher ist die Wirtschaftlichkeit eines der wichtigsten Kaufkriterien. Dabei werden die Bezahlbarkeit fossiler Brennstoffe sowie die Preisentwicklung der Batterietechnik entscheidende Faktoren sein. Es bedarf weiterhin einer intensiven Forschungsund Entwicklungstätigkeit, um die noch anstehenden technischen Aufgaben zu lösen. Letztlich überzeugen Produkte dann, wenn sie die für ihre Nutzung gegebenen Versprechen erfüllen (können) und begeistern. Wichtig ist, dass mit der Nutzung in möglichen Anwendungsfeldern schon jetzt begonnen wird. Schließlich steht und fällt alles mit dem Fortschreiten der technischen Entwicklung im Speicherbereich bzw. bei der Brennstoffzelle. Wenn auf diesen Feldern praktikable und erschwingliche Lösungen gefunden werden, wird der Technologiewechsel schneller vonstattengehen, als die Prognosen derzeit erwarten lassen. 16

17 3. Wie sehen die politischen Ziele und die Fördermaßnahmen der Bundesregierung bei der Elektromobilität aus? Abb. 8: phasen der Marktentwicklung bis Fahrzeuge in Tausend Early Adopter Nachhaltige Marktentwicklung Massenmarkt phase i: Marktvorbereitung Hohe TCD-Lücke Kleine Kundengruppe mit hoher Kaufkraft und Affinität zu Umweltthemen Geringes Marktangebot (v. a. aus deutscher Produktion) Geringes Marktvolumen (langsam steigend) Incentivierung hat geringen absoluten, aber hohen relativen Stückzahlhebel Geringes Angebot begrenzt Marktdurchdringung phase ii: Markthochlauf Sinkende TCD-Lücke Größeres Käuferpotenzial Stärkere Segmentdurchdringung/ wachsendes Marktangebot Höheres Marktvolumen Entscheidende Phase für Markthochlauf Vertretbare Incentivierung hat großen Hebel auf Marktentwicklung Breiteres Angebot unterstützt Marktdurchdringung phase iii: Beginnender Massenmarkt Hohe TCD-Lücke Kleine Kundengruppe mit hoher Kaufkraft und Affinität zu Umweltthemen Geringes Marktangebot (v. a. aus deutscher Produktion) Geringes Marktvolumen (langsam steigend) Zunehmende Funktion Elektrofahrzeuge-Markt Incentivierung stabilisiert, Anreizbedarf nimmt ab Gewerblich Entwicklung Kundengruppen Privat : QuantitatiVEr und QuaLitatiVEr ansatz der politik Bereits im Jahr 2007 erklärte die Bundesregierung im integrierten Energie- und Klimaprogramm die Förderung der Elektromobilität zu einem entscheidenden Baustein, um die Klimaschutzziele zu erreichen. Diese Absicht mündete nach verschiedenen Treffen mit Vertretern von Industrie, Forschung und Politik in die Nationale Strategiekonferenz Elektromobilität und im November 2008 in den konkreten Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität. Die vier für Elektromobilität zuständigen Ressorts der Bundesregierung Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), Bundesministerium für Umwelt und Reaktorsicherheit (BMU) und Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderten daraufhin eine Vielzahl von Maßnahmen im Rahmen des Konjunkturpakets II mit rund 500 Millionen Euro. Auf der anderen Seite richteten die beteiligten Ressorts bereits vorhandene, in ihren Haushaltstiteln enthaltene Förderinstrumente auf das Thema Elektromobilität aus. Mit Einrichtung der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) im Mai 2010 hat die Bundesregierung die Elektromobilität als Schlüssel zur klimafreundlichen nachhaltigen Umgestaltung der Mobilität identifiziert und als Zukunftsmarkt für Deutschland definiert. Auch wenn Deutschland nicht als erstes Land die Elektromobilität als Zukunftstechnologie erkannt hat, bedeutet sie für Deutschland eine Chance und Herausforderung, seine Spitzenposition als Industrie- und Technologiestandort zu sichern und auszubauen. Die Vertreter der Nationalen Plattform Elektromobilität aus Industrie, Wissenschaft, Politik, Gewerkschaften und Gesellschaft haben sich im mittlerweile dritten Fortschrittsbericht auf einen systemischen, marktorientierten Ansatz verständigt, der das Ziel hat, Deutschland sowohl zum Leitanbieter als auch zum Leitmarkt für Elektromobilität zu entwickeln (Abb. 8). Gleichzeitig ist es Ziel, die industrielle Wertschöpfung am Standort Deutschland zu halten, die Arbeitsplätze in der Automobilindustrie und ihren Zulieferindustrien zu bewahren und auszubauen. 17

18 Der Zeithorizont für den Einstieg in den Massenmarkt umfasst drei Phasen bis zum Jahr Die erste Phase ist die Marktvorbereitungsphase, sie reicht bis Ende Daran schließt sich die Markthochlaufphase bis Ende 2017 an, auf die die Phase Massenmarkt bis 2020 folgen soll. Im Jahr 2020 sollen gemäß Zielvorgabe eine Million Elektrofahrzeuge auf den deutschen Straßen fahren, 2030 sollen es bereits sechs Millionen sein. Um die Bedeutung der deutschen Technologie insbesondere für den sehr wichtigen Exportmarkt zu demonstrieren, wurde die Einrichtung von vier großen Schaufenstern Deutschland empfohlen und auch bereits umgesetzt. Sie sollen international die Massentauglichkeit von deutschen Elektrofahrzeugen veranschaulichen. Qualitativ setzt die Bundesregierung nicht allein auf die Ausschüttung von Fördergeldern, die rund eine Milliarde Euro für Forschung und Entwicklung beinhalten, sie sieht es zudem als ihre Aufgabe an, alle wesentlichen Akteure an einen Tisch zu bringen, um einvernehmliche Lösungen schnell nach vorn zu bringen. Anders als manche Länder in der Welt sehen die Experten der NPE die Elektromobilität nicht ausschließlich als eine alternative Antriebsart, sondern sie forcieren den systemischen Ansatz, bei dem bisher getrennte klassische Teilsysteme Fahrzeug, Verkehr und Energie bewusst und intelligent vernetzt werden. Elektromobilität ist demnach nicht nur der einfache Austausch der Antriebsenergie, sondern sie hat Auswirkungen auf das gesamte Verkehrssystem und auf die Stadtplanung besonders in Ballungsräumen. Auch im Bereich der neuen Geschäftsmodelle können individuelle und kollektive Mobilität mit Elektrofahrzeugen verzahnt werden. Hier hat sich die Bundesregierung für die Schaffung von Rahmenbedingungen für die Infrastruktur eingesetzt, etwa für Stellplätze und Ladepunkte. Auch Nutzungsanreize wie die Mitnutzung von Busspuren oder reservierte Parkplätze für Elektrofahrzeuge sollen demnach ermöglicht werden, damit diese auch von den Kommunen rechtssicher umgesetzt werden können. Für die Bundesregierung bedeutet der Einstieg in die Elektromobilität die Erstellung eines Gesamtkonzepts im Sinne eines geschlossenen Wertschöpfungskreislaufs (Rohstoff Produkt Recycling Rohstoff). Der zusätzliche Bedarf an elektrischer Energie in diesem Sektor soll durch Strom aus erneuerbaren Energien gedeckt werden. Vorrangig soll dafür der anderweitig nicht nutzbare Strom aus erneuerbaren Energien im Rahmen des Lastmanagements durch Elektromobilität genutzt werden. Auch hier kann sich die Bundesregierung eine intelligente Einbindung von Elektrofahrzeugen in die Stromnetze zur Erhöhung der Netzstabilität und somit zu einem verbesserten Klimaschutz und einer nachhaltigen Energiepolitik in sehr naher Zukunft gut vorstellen. Dazu will sie den Zugang zu den Stromnetzen diskriminierungsfrei und bedarfsgerecht gestalten. Allein dieser Ansatz erfordert ein industrieübergreifendes Konzept zur Zusammenarbeit, kann aber nur so die Vorteile der Elektromobilität beim Umwelt- und Klimaschutz erst voll zum Tragen bringen. Die Experten sind sich einig, dass die Grundlagen für Deutschland so aussehen müssen, damit 2020 das Land Leitanbieter für Elektromobilität werden kann. Hierfür gilt es, die ausgewählten F+E-Projekte umzusetzen und diese auch bis zum Ergebnis fortzuführen. Die Diskussion um Mindereinnahmen aus dem Energie- und Klimafonds zeigt, dass Abweichungen von den vorgeschlagenen Fördermaßnahmen oder deren Verzögerung sich in allen drei Phasen negativ niederschlagen können. Die Experten der NPE sind sich einig, dass sowohl die monetären als auch die nicht monetären Anreize weiterhin konsequent umgesetzt werden müssen, um bis 2020 einen Leitmarkt für Elektromobilität in Deutschland zu schaffen. Der Leitmarkt Deutschland ist Voraussetzung für die Leitanbieterschaft für Elektromobilität weltweit und bei den dafür notwendigen Schlüsseltechnologien. Die Bundesregierung hat mit Verabschiedung des Regierungsprogramms zur Elektromobilität im Jahr 2011 die grundlegenden Forderungen der Nationalen Plattform Elektromobilität zur Erreichung der 18

19 Abb. 9: ausgewählte Förderangebote zur Elektromobilität 16 Beispiele Bundesförderung Schaufenster Elektromobilität (BMWi, BMVBS, BMU, BMBF) BMBF-Förderthemenfeld Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität (STROM) BMVBS- Förderrichtlinie Elektromobilität In erster Linie etablierte Unternehmen KfW- Finanzierungsinitiative Energiewende ERP- Innovationsprogramm BMU-Umweltinnovationsprogramm KfW-Umweltprogramm Kommunal Investieren (Ladestation E- Fahrzeuge) Für junge Unternehmer High-Tech Gründerfonds (Technologieunternehmen) ERP-Startfonds (Technologieunternehmen) Start- up, Innovationen, Wachstum Produktphase grundlagenforschung Angewandte Forschung prototyp Entwicklung Markteinführung Marktverbreitung Leitanbieterschaft umgesetzt, wie zum Beispiel die Einrichtung einer Nutzerstelle Elektromobilität beim Förderbereich des Bundes: Hier werden Förderprozesse für interessierte Unternehmen und Forschungseinrichtungen transparent und kundenfreundlich gestaltet und den Antragstellern praktische Hilfeleistung angeboten. : trend ELEKtroMoBiLität technische WEitErEntWicKLung durch FördErung Die Elektromobilität wird im Hinblick auf die energie- und klimapolitischen Ziele der Bundesregierung in Zukunft an Bedeutung gewinnen und wesentliches Element einer umfassenden Gestaltung zukünftiger Mobilität sein. Richtung und Geschwindigkeit der technologischen Entwicklung und Marktverbreitung der Elektromobilität werden angebots- und nachfrageseitig durch verschiedene Faktoren determiniert. Die Impulse bei der Nachfrage ergeben sich vor allem aus den Zielvorgaben der Bundesregierung (ggf. flankiert durch Nachfrageanreize wie zum Beispiel Anschaffungsprämien oder steuerliche Vorteile) und aus autonomen Verschiebungen der Nachfrage (z. B. wachsendes Kundeninteresse von gewerblicher und privater Seite, auf nachhaltige Mobilitätsangebote umzusteigen). Auf der Angebotsseite beeinflussen der F+E-Wettbewerb der Automobil- und Komponentenanbieter und deren strategische Kooperationen die Entwicklungen. Für beide Marktseiten stehen verschiedene Förder- und Finanzierungsangebote des Bundes wie auch der KfW Bankengruppe zur Verfügung. Für eine sich noch in der Entwicklung befindende Technologie wie die Elektromobilität ist es entscheidend, inwieweit diese Angebote dem spezifischen Förder- und Finanzierungsbedarf in den verschiedenen Innovationsphasen entsprechen. Abb. 9 systematisiert Förderund Finanzierungsangebote im Hinblick auf die typischen Phasen Grundlagenforschung, angewandte Forschung, Prototyp-Entwicklung, Markteinführung und Marktverbreitung. Zur Finanzierung der beschleunigten Energiewende hat die Bundesregierung ein Sondervermögen in Höhe von jährlich drei Milliarden Euro eingerichtet. Der Energie- und Klimafonds der Bundesregierung soll verschiedene Maßnahmen für eine umweltschonende, bezahlbare und zuverlässige Energie finanzieren. 17 Im Bereich der Elektromobilität werden aus dem Fonds die Forschungs- und Entwicklungsausgaben des Regierungsprogramms Elektromobilität finanziert. 18 Zur Erreichung der Ziele des Programms stockt die Bundesregierung die Mittel für Forschung und Entwicklung bis 2013 auf fast zwei Milliarden Euro auf. Ab 2014 wird das Programmvolumen auf jährlich 300 Millionen Euro begrenzt. 19

20 : Breite Förderung für Elektro- Mobilität durch den Bund Verschiedene Förderangebote der Bundesministerien BMWi, BMVBS, BMU und BMBF dienen gezielt der Weiterentwicklung der Elektromobilität. : Schaufenster Elektromobilität Für vier groß angelegte Pilotvorhaben, in denen Elektromobilität gebündelt und international sichtbar gemacht wird, stellen BMWi, BMVBS, BMU und BMBF über drei Jahre Fördermittel in Höhe von 180 Millionen Euro bereit. 19 Der Aufbau von Schaufenstern für Elektromobilität dient der Demonstration und Erprobung innovativer Entwicklungen im Bereich Elektromobilität. 20 Mittelständische Unternehmen, die oft besonders innovative Ansätze verfolgen, sollen dabei angemessen berücksichtigt werden. : SChlüsseltechnologien für die Elektromobilität (STROM, Strom 2) Das BMBF fördert seit April 2010 mittels Zuwendungen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich Gesamtfahrzeugsysteme, Batterieentwicklung und -integration, Energiemanagement und entsprechender Werkstoff- und Materialforschung (STROM). Übergreifender Schwerpunkt sind Forschung und Entwicklung für neuartige innovative Elektrofahrzeuge unter Berücksichtigung aller hierfür erforderlichen Subsysteme. 21 Der engen Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen im universitären und außeruniversitären Bereich, der Einbindung vor allem auch der Beiträge kleiner und mittelständischer Unternehmen sowie der Verwertung der Projektergebnisse in Deutschland kommt eine besondere Bedeutung zu. Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft (mit Sitz und überwiegender Ergebnisverwertung in Deutschland), Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen. Gefördert werden durch Unternehmen geführte Verbundprojekte der Forschung und Entwicklung für Elektrofahrzeuge. Die Vorhaben sollen entlang der Wertschöpfungskette strukturiert sein. Der zweite Programmteil dieses Förderthemenfelds (STROM 2) zielt speziell auf Energieeffiziente und sichere Elektromobilität ab. 22 Durch Zuwendungen werden Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft in Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen seit 2011 dabei unterstützt, durch entsprechende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im vorwettbewerblichen Bereich neue Konzepte für ein umfassendes Energiemanagement und für die funktionale Sicherheit von Bauelementen und Systemen in der Elektromobilität zu entwickeln (innovatives Energie- und Thermomanagement, innovative Sicherheitskonzepte). Übergreifendes Ziel ist die Optimierung von Reichweite, Komfort, Leistungsvermögen und Sicherheit als Qualitätseigenschaften zukünftiger Elektrofahrzeuge. Antragsberechtigt sind in Deutschland produzierende Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, insbesondere KMUs nach der Definition der Europäischen Kommission, Hochschulen oder außeruniversitäre Forschungseinrichtungen. Voraussetzung für die Förderung ist die Zusammenarbeit mehrerer unabhängiger Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft zur Lösung von gemeinsam vereinbarten Forschungsaufgaben (Verbundprojekte). : Serienflexible Technologien für elektrische Antriebe von Fahrzeugen Das BMBF beabsichtigt, eine deutliche Verbesserung der Eigenschaften der elektrischen Antriebe und entsprechender Produktionsprozesse zu erzielen sowie Voraussetzungen für den Aufbau neuer Wertschöpfungsketten zu schaffen. 23 Produzierende Unternehmen sollen dabei unterstützt werden, serienfähige, wirtschaftliche Technologien und Ausrüstungen für elektrische Antriebe zu entwickeln. Diese sollen es z. B. erlauben, kleinste Serien von Elektromotoren und Antriebsaggregaten sowie deren Subsysteme auf eine Großserienproduktion hochzuskalieren oder auch eine Mischproduktion zu realisieren. Auch hier besteht der Kreis der Antragsberechtigten aus in Deutschland produzierenden 20

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