Chance für die österreichische Wirtschaft Studie

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3 Elektromobilität Chance für die österreichische Wirtschaft Studie Univ. Prof. Dr. Wilfried Sihn Fraunhofer Austria Research GmbH Geschäftsbereich Produktions- und Logistikmanagement Theresianumgasse 7, 1040 Wien Telefon Internet Univ. Prof. Dr. Bernhard Geringer Institut für Fahrzeugantrieb und Automobiltechnik Technische Universität Wien Getreidemarkt 9, 1060 Wien Telefon Internet 1

4 Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend Industriellenvereinigung Wirtschaftskammer Österreich Mit freundlicher Unterstützung des Fachverbandes der Elektro- und Elektronikindustrie und des Fachverbandes der Fahrzeugindustrie Österreichs. Erscheinungsjahr: 2011 Alle Rechte vorbehalten Dieses Werk ist einschließlich aller seiner Teile urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die über die engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes hinausgeht, ist ohne schriftliche Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Speicherung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen und Handelsnamen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass solche Bezeichnungen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und deshalb von jedermann benutzt werden dürften. Soweit in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.b. DIN, VDI) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden ist, kann der Verlag keine Gewähr für Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Zur besseren Darstellung kann es bei Zahlenwerten in Grafiken zu geringen Abweichungen durch Rundungen kommen. 2

5 Inhaltsverzeichnis 1 MANAGEMENT SUMMARY ELEKTROMOBILITÄT ELEKTROMOBILITÄT ALS GESAMTSYSTEM AKTUELLE AKTIVITÄTEN ZUR ELEKTROMOBILITÄT IN ÖSTERREICH STUDIENDESIGN ZIEL DER STUDIE AUFBAU DER STUDIE METHODIK ZUR QUANTIFIZIERUNG DER POTENZIALE BETRACHTETE FAHRZEUG- UND INFRASTRUKTURKONZEPTE STÜCKZAHLSZENARIEN AUSWIRKUNGEN DER ELEKTROMOBILITÄT DETAILANALYSE BETROFFENER KOMPONENTEN ROHSTOFFE GESCHÄFTSMODELLE RAHMENBEDINGUNGEN ZUR FÖRDERUNG DER ELEKTROMOBILITÄT WERTSCHÖPFUNGS- UND BESCHÄFTIGUNGSAUSWIRKUNGEN AUF ÖSTERREICH ANALYSE DER HERSTELLKOSTEN NORMIERTES ANGEBOTSSZENARIO ERWARTETES NACHFRAGESZENARIO BEST-CASE SZENARIO HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUSAMMENFASSUNG LITERATURVERZEICHNIS ANHANG DETAILLIERTE DARSTELLUNG DER METHODE ZUR QUANTIFIZIERUNG DER POTENZIALE DETAILANALYSE BETROFFENER BAUGRUPPEN WERTSCHÖPFUNG UND BESCHÄFTIGUNG DER ELEKTROMOBILITÄT NACH BRANCHENGRUPPEN ERLÄUTERUNGEN ZU BRANCHENGRUPPEN IM RAHMEN DER STUDIE BERÜCKSICHTIGTE UNTERNEHMEN (AUSZUG) STANDARDISIERTE ERGEBNISSE DER UNTERNEHMENSBEFRAGUNG

6 Verzeichnis der Abbildungen und Tabellen ABBILDUNG 1: WERTSCHÖPFUNG DURCH ELEKTROMOBILITÄT (PKW UND LADESTATION) NACH BRANCHENGRUPPEN (NACHFRAGESZENARIO)... 6 ABBILDUNG 2: BESCHÄFTIGTE DURCH ELEKTROMOBILITÄT (PKW UND LADESTATION) NACH BRANCHENGRUPPEN (NACHFRAGESZENARIO)... 7 ABBILDUNG 3: ZUSAMMENFASSUNG WERTSCHÖPFUNGSAUSWIRKUNGEN DER KONZEPTE IM VERGLEICH (ANGEBOTSSZENARIO)... 8 ABBILDUNG 4: UNTERSUCHTE WERTSCHÖPFUNGSBEREICHE UND ANALYSEFOKUS...13 ABBILDUNG 5: PRINZIPIELLES VORGEHEN UND AUFBAU DER STUDIE...14 ABBILDUNG 6: ZUSAMMENFASSUNG DER METHODE ZUR QUANTITATIVEN ERMITTLUNG DER WERTSCHÖPFUNGS- UND BESCHÄFTIGUNGSPOTENZIALE...16 ABBILDUNG 7: POTENZIAL-MATRIX ZUR QUALITATIVEN BEWERTUNG DER WERTSCHÖPFUNGS- UND BESCHÄFTIGUNGSPOTENZIALE ÖSTERREICHS...17 ABBILDUNG 8: VORGEHENSWEISE ZUR ERMITTLUNG DER STARTWERTE ÖSTERREICHISCHER WELTMARKTANTEILE...19 ABBILDUNG 9: ZUSAMMENFASSUNG DER DEFINIERTEN FAHRZEUGKONZEPTE - RV, PHEV, REX, BEV, FCEV...20 ABBILDUNG 10: GLOBALES STÜCKZAHLSZENARIO DER VERSCHIEDENEN ANTRIEBSARTEN...23 ABBILDUNG 11: ERWARTETER BESTAND UND RESULTIERENDE PRODUKTIONSZAHLEN FÜR LADEEINRICHTUNGEN...25 ABBILDUNG 12: KRITISCHE ROHSTOFFE AUS EUROPÄISCHER SICHT...36 ABBILDUNG 13: HERSTELLKOSTEN NACH FAHRZEUGKONZEPT UND ZUORDNUNG ZU BETROFFENEN WIRTSCHAFTSZWEIGEN...47 ABBILDUNG 14: HERSTELLKOSTEN DES BETRACHTETEN LADESTATIONSKONZEPTES UND ZUORDNUNG ZU BETROFFENEN WIRTSCHAFTSZWEIGEN...48 ABBILDUNG 15: ZUSAMMENFASSUNG WERTSCHÖPFUNGSAUSWIRKUNGEN DER KONZEPTE IM VERGLEICH (ANGEBOTSSZENARIO)...49 ABBILDUNG 16: ZUSAMMENFASSUNG BESCHÄFTIGUNGSAUSWIRKUNGEN DER KONZEPTE IM VERGLEICH (ANGEBOTSSZENARIO)...49 ABBILDUNG 17: BRUTTOWERTSCHÖPFUNG DURCH ELEKTROFAHRZEUGE NACH FAHRZEUGKONZEPTEN PRO JAHR UND BRANCHENGRUPPEN...52 ABBILDUNG 18: BRUTTOWERTSCHÖPFUNG DURCH ELEKTROFAHRZEUGE (GESAMT) UND BRANCHENGRUPPEN...53 ABBILDUNG 19: BESCHÄFTIGUNG DURCH ELEKTROFAHRZEUGE NACH FAHRZEUGKONZEPTEN UND BRANCHENGRUPPEN...54 ABBILDUNG 20: BESCHÄFTIGUNG DURCH ELEKTROFAHRZEUGE (GESAMT) UND BRANCHENGRUPPEN...55 ABBILDUNG 21: BRUTTOWERTSCHÖPFUNG DURCH LADESTATIONEN NACH BRANCHENGRUPPEN...56 ABBILDUNG 22: BESCHÄFTIGUNG DURCH LADESTATIONEN NACH BRANCHENGRUPPEN...56 ABBILDUNG 23: WERTSCHÖPFUNG DURCH ELEKTROMOBILITÄT (PKW UND LADESTATION) NACH BRANCHENGRUPPEN...58 ABBILDUNG 24: BESCHÄFTIGUNG DURCH ELEKTROMOBILITÄT (PKW UND LADESTATION) NACH BRANCHENGRUPPEN...58 ABBILDUNG 25: HOCHRECHNUNG DER INDIREKTEN WERTSCHÖPFUNGSEFFEKTE DURCH ELEKTROMOBILITÄT (2030)...60 ABBILDUNG 26: HOCHRECHNUNG DER INDIREKTEN BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTE DURCH ELEKTROMOBILITÄT (2030)...61 ABBILDUNG 27: HOCHRECHNUNG DER INDIREKTEN WERTSCHÖPFUNGSEFFEKTE IM BEST-CASE-SZENARIO (2030)...61 ABBILDUNG 28: HOCHRECHNUNG DER INDIREKTEN BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTE IM BEST-CASE-SZENARIO (2030)...62 ABBILDUNG 29: METHODE ZUR ERMITTLUNG UND BERECHNUNG DER WERTSCHÖPFUNGS- UND BESCHÄFTIGUNGSAUSWIRKUNGEN...74 ABBILDUNG 30: METHODE ZUR ERMITTLUNG UND BERECHNUNG DER WERTSCHÖPFUNGS- UND BESCHÄFTIGUNGSAUSWIRKUNGEN (FORTSETZUNG)...75 ABBILDUNG 31: BEISPIEL EINES FACTSHEETS

7 ABBILDUNG 32: WERTSCHÖPFUNG DURCH ELEKTROMOBILITÄT (PKW UND LADESTATION) NACH BRANCHENGRUPPEN ABBILDUNG 33: BESCHÄFTIGUNG DURCH ELEKTROMOBILITÄT (PKW UND LADESTATION) NACH BRANCHENGRUPPEN ABBILDUNG 32: STELLENWERT DES THEMAS ELEKTROMOBILITÄT FÜR DAS UNTERNEHMEN BISHER UND IN ZUKUNFT ABBILDUNG 33: DIE IN DEN MEDIEN DARGESTELLTEN ENTWICKLUNGSPROGNOSEN FÜR ELEKTROMOBILITÄT ABBILDUNG 34: WELCHE ARTEN VON PRODUKTEN BZW. GESCHÄFTSMODELLEN WERDEN ANGEBOTEN ABBILDUNG 35: ERBRACHTER WERTSCHÖPFUNGSANTEIL IM EIGENEN UNTERNEHMEN BZW. IN EINEM ÖSTERREICHISCHEN UNTERNEHMEN ABBILDUNG 36: FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSKOSTENANTEIL AM UNTERNEHMENSUMSATZ HEUTE UND IN ZUKUNFT ABBILDUNG 37: ANTEIL DER FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSKOSTEN FÜR ELEKTROMOBILITÄT AN DEN GESAMTEN FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSAUSGABEN HEUTE UND IN ZUKUNFT ABBILDUNG 38: WELCHER MARKT SOLL IM BEREICH ELEKTROMOBILITÄT BEDIENT WERDEN ABBILDUNG 39: AUS WELCHER REGION KOMMT DIE GRÖßTE KONKURRENZ IM BEREICH ELEKTROMOBILITÄT ABBILDUNG 40: EINSCHÄTZUNGEN DES RISIKOS DER ROHSTOFFVERSORGUNG ABBILDUNG 41: GEWÜNSCHTE RAHMENBEDINGUNGEN DER UNTERNEHMEN ZUR FÖRDERUNGEN DER ELEKTROMOBILITÄT TABELLE 1: ROHSTOFF INDIUM TABELLE 2: ROHSTOFF INDIUM (FORTSETZUNG) TABELLE 3: ROHSTOFF GALLIUM TABELLE 4: ROHSTOFFE GERMANIUM TABELLE 5: ROHSTOFFE PLATINGRUPPENMETALLE TABELLE 6: ROHSTOFF SELTENE ERDE TABELLE 7: ROHSTOFF KOBALT TABELLE 8: ROHSTOFF KOBALT (FORTSETZUNG) TABELLE 9: ROHSTOFF GRAPHIT TABELLE 10: GESCHÄFTSMODELLE UND DEREN BEWERTUNG TABELLE 11: GESCHÄFTSMODELLE UND DEREN BEWERTUNG (FORTSETZUNG) TABELLE 12: ÜBERSICHT ÜBER KOMPONENTEN UND DEREN POTENZIALE TABELLE 13: IN DER AUTOMOBILBRANCHE TÄTIGE UNTERNEHMEN (SEITE 1) TABELLE 14: IN DER AUTOMOBILBRANCHE TÄTIGE UNTERNEHMEN (SEITE 2) TABELLE 15: IN DER AUTOMOBILBRANCHE TÄTIGE UNTERNEHMEN (SEITE 3) TABELLE 16: IN DER AUTOMOBILBRANCHE TÄTIGE UNTERNEHMEN (SEITE 4) TABELLE 17: IN DER AUTOMOBILBRANCHE TÄTIGE UNTERNEHMEN (SEITE 5) TABELLE 18: IN DER AUTOMOBILBRANCHE TÄTIGE UNTERNEHMEN (SEITE 6) TABELLE 19: IN DER AUTOMOBILBRANCHE TÄTIGE UNTERNEHMEN (SEITE 7) TABELLE 20: IN DER AUTOMOBILBRANCHE TÄTIGE UNTERNEHMEN (SEITE 8) TABELLE 21: UNTERNEHMEN DIE DER AUTOMOBILBRANCHE ZULIEFERN (SEITE 1) TABELLE 22: UNTERNEHMEN DIE DER AUTOMOBILBRANCHE ZULIEFERN (SEITE 2) TABELLE 23: UNTERNEHMEN DIE DER AUTOMOBILBRANCHE ZULIEFERN (SEITE 3) TABELLE 24: UNTERNEHMEN, DIE AUFGRUND IHRES KOMPETENZPROFILES, DER AUTOMOBILBRANCHE ZULIEFERN KÖNNTEN (SEITE 1) TABELLE 25: UNTERNEHMEN, DIE AUFGRUND IHRES KOMPETENZPROFILES, DER AUTOMOBILBRANCHE ZULIEFERN KÖNNTEN (SEITE 2) TABELLE 26: UNTERNEHMEN, DIE AUFGRUND IHRES KOMPETENZPROFILES, DER AUTOMOBILBRANCHE ZULIEFERN KÖNNTEN (SEITE 3) TABELLE 27: UNTERNEHMEN, DIE AUFGRUND IHRES KOMPETENZPROFILES, DER AUTOMOBILBRANCHE ZULIEFERN KÖNNTEN (SEITE 4)

8 Management Summary 1 Management Summary Die Elektrifizierung von Fahrzeugantrieben als eines der Zukunftsthemen im Bereich der Automobilindustrie führt zu Verschiebungen der Wertschöpfung und Beschäftigung sowohl in der Automobilindustrie selbst als auch in anderen betroffenen Branchen wie der Energie- oder Elektronikbranche. Mit dem Ziel diese Effekte zu quantifizieren, wurde die Fraunhofer Austria Research GmbH gemeinsam mit dem Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik der Technischen Universität Wien vom Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend, der Industriellenvereinigung Österreichs und der Wirtschaftskammer Österreichs beauftragt, die Wertschöpfungsverschiebungen durch Elektromobilität zu untersuchen. Dabei werden über umfangreiche Analysen der Stärken und Schwächen der österreichischen Wirtschaft Potenziale zum Auf- und Ausbau österreichischer Wertschöpfung und Beschäftigung identifiziert, um anschließend Handlungsempfehlungen für politische Maßnahmen zur Realisierung dieser Potenziale abzugeben. Die wesentlichen Ergebnisse der Studie sind: Insgesamt ist im Zeitraum 2010 bis 2030 eine Steigerung der österreichischen Wertschöpfung bzw. Beschäftigung im automobilen Kontext von ca. 75% bzw. 80% zu erwarten. Abbildung 1: Wertschöpfung durch Elektromobilität (PKW und Ladestation) nach Branchengruppen (Nachfrageszenario) Das direkte Wertschöpfungspotenzial steigt von 315 Mio. und Vollzeitbeschäftigten im Jahre 2020 auf ca. 1,23 Mrd. und Vollzeitbeschäftigten im Jahre

9 Management Summary Abbildung 2: Beschäftigte durch Elektromobilität (PKW und Ladestation) nach Branchengruppen (Nachfrageszenario) Unter Berücksichtigung indirekter Effekte wird die Gesamtwirkung der Elektromobilität auf eine Wertschöpfung von 2,9 Mrd. und Vollzeitbeschäftigte geschätzt (siehe Abbildungen 25 und 26). Werden die Potenziale Österreichs im Hinblick auf Kompetenz und Marktstellung bestmöglich genutzt, liegt das elektromobilitätsinduzierte Beschäftigungspotenzial im Jahr 2030 bei Vollzeitbeschäftigten, unter Berücksichtigung der induzierten Wirkung resultiert dies in einem Gesamtpotenzial von Vollzeitbeschäftigten (siehe Abbildung 27). Kein Beschäftigungsrückgang im Bereich klassischer Fahrzeuge durch Elektromobilität bis 2030 aufgrund der Kompetenzen österreichischer Unternehmen bei klassischen Fahrzeugkomponenten (Getriebe, Verbrennungskraftmaschine, Karosserie etc.). Die größten österreichischen Potenziale liegen in den Komponenten Traktionsbatterie, Leistungselektronik, Elektromotor und Karosserie. Größtes Beschäftigungswachstum in der Maschinen- und Elektronikbranche; Metall- und Elektrobranche folgen. Neue Kompetenzen und Marktpositionen sind jetzt, am Beginn der Marktentwicklung, aus- und aufzubauen um mittel- bis langfristig Erfolg zu haben. Außerhalb des Betrachtungshorizont (nach 2030) haben Wasserstofftechnologien ein hohes Potenzial. Bestehende Kompetenzen sind auszubauen. 7

10 Management Summary Handlungsempfehlungen Fokussierung und gezielte Förderung von Multi-Use Komponenten und potenzialbietende Komponenten (Traktionsbatterie, Leistungselektronik, Elektromotor, Karosserie, Wasserstofftank und Verbrennungskraftmaschine). Bruttowertschöpfung in Mio. bei einer globalen Produktionsmenge von 1 Mio. Fahrzeugen pro Fahrzeugkonzept PHEV REX BEV FCEV Fahrzeugkonzepte Brennstoffzelle Verbrennungsmotor Karosserie Elektromotor Leistungselektronik Wasserstofftank Traktionsbatterie Sonstiges Unveränd. Baugruppen Abbildung 3: Zusammenfassung Wertschöpfungsauswirkungen der Konzepte im Vergleich (Angebotsszenario) Forcierung von eindeutigen Rahmenbedingungen. Berücksichtigung der Elektromobilität in Ausbildungsprogrammen aller Ausbildungsstufen. Forcierung von europäischen Lösungen und verstärkte Einbindung in internationale Netzwerke. Berücksichtigung weiterer Potenziale in den Sektoren Zweirad und Nutzfahrzeug. Jetzt investieren, um mittelfristig zu gewinnen! 8

11 Elektromobilität 2 Elektromobilität 2.1 Elektromobilität als Gesamtsystem Elektromobilität wird aktuell vielfach diskutiert und erprobt: zahlreiche Veranstaltungen finden zu diesem Thema statt, eine ganze Reihe von Modellregionen und Forschungsprogrammen wurden ins Leben gerufen und eine Vielzahl von Studien veröffentlicht. Alle Aktivitäten haben eines gemein - Elektromobilität soll und muss als Gesamtsystem verstanden werden. Es geht nicht allein darum, Fahrzeuge mit elektrischen Antrieben auszustatten, Elektromobilität wirkt sich auf verschiedenste Bereiche aus. Im Rahmen der Wachstumsstrategie Europa 2020 der Europäischen Kommission wurde unter anderem das sogenannte Ziel festgelegt, das eine Verringerung der Treibhausgasemissionen von 20% zur Basis des Jahres 1990 vorsieht. Weiterhin soll der Anteil erneuerbarer Energien auf 20% des Gesamtverbrauchs sowie die Energieeffizienz um 20% gesteigert werden [1]. Als einen Aspekt zur Erreichung dieser Ziele gilt die Initiative für umweltfreundliche Automobile, damit einhergehend spielt Elektromobilität eine wichtige Rolle. Fahrzeug Durch die Elektrifizierung des Antriebsstranges finden neue Technologien im Fahrzeug Anwendung, traditionelle Technologien erfahren Veränderungen oder werden obsolet. Dies stellt nicht nur Automobilhersteller und -zulieferer vor neue Herausforderungen, sondern auch After-Sales-Bereiche wie Werkstätten, Entsorgung etc. Infrastruktur Elektrofahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen eine neue Infrastruktur, um das Fahrzeug mit dem jeweiligen Energieträger (Strom, Wasserstoff) zu versorgen. Die damit verbundenen Herausforderungen wie beispielsweise erforderliche Standards, investitionsintensiver Aufbau der Infrastruktur oder informationstechnischer Verknüpfung des Systems Elektromobilität gilt es ebenso zu berücksichtigen, wie das Fahrzeug selbst. Energieversorgung Elektromobilität benötigt andere Energieträger. Um Emissionen nicht nur lokal zu senken, ist es wesentlich, dass die Emissions-Gesamtbilanz der Energieversorgung positiv ist. Es ist daher wünschenswert, dass der Fahrstrom überwiegend aus regenerativen Quellen, wie beispielsweise Wind- und Wasserkraft, stammt. Ein weiterer Aspekt ist die Energieversorgung der Nutzer: es muss gewährleistet sein, dass Fahrzeuge überall unproblematisch mit Energie versorgt werden können [2]. 9

12 Elektromobilität Nutzer Elektromobilität muss nutzertauglich sein. Hier spielen Reichweitenproblematik einhergehend mit dem Mobilitätsverhalten sowie das Preis-Leistungs-Verhältnis des Fahrzeuges die wohl entscheidenden Rollen. Geschäftsmodelle Das Thema Geschäftsmodelle findet sich in unterschiedlichen Formen in allen bisher genannten Bereichen wieder und bildet somit einen wichtigen Teil des Gesamtsystems. Beispielhafte Geschäftsmodelle können Kooperationen zwischen Produktionsunternehmen sein, um Know-How-Symbiosen zu bilden, Betreibermodelle für Peripherieaspekte wie Ladestationen und Abrechnungssysteme oder nutzerbezogene Geschäftsmodelle wie Fahrzeugleasing. 2.2 Aktuelle Aktivitäten zur Elektromobilität in Österreich Der hohe Stellenwert der Elektromobilität für Österreichs Politik und Industrie zeigt sich in einer Reihe von Initiativen rund um das Gesamtsystem Elektromobilität. Es wurden in [3] Strategien, wie der Energiestrategie [4], Instrumente für Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur ganzheitlichen Einführung der Elektromobilität in Österreich vorgeschlagen. Forschungs- und Entwicklungsvorhaben werden über eine Reihe von Programmen staatlich unterstützt 1 : neben dem Basisprogramm der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) sind hier insbesondere die Programme COIN, A3plus, Neue Energien 2020 und Technologische Leuchttürme der Elektromobilität sowie internationale Rahmenprogramme der Europäischen Union zu nennen. Initiativen zur praktischen Erprobung der Elektromobilität in Österreich sind die vom Klima- und Energiefonds unterstützten fünf Modellregionen [2]. Zusätzlich gibt es von der Industrie und Politik ins Leben gerufene Forschungsund Entwicklungskooperationen, wie beispielsweise Austrian Mobile Power [5], e-connected [6] oder die Österreichische Plattform zur Förderung von alternativen Antriebssystemen (A3PS) [7]. Zur Bündelung der Kräfte im Sinne gemeinsamer Ziele und Leitlinien, als auch abgestimmter Vorgehensweise wurde im Oktober 2010 von den maßgeblich von Elektromobilität betroffenen Bundesministerien für Wirtschaft, Familie und Jugend (BMWFJ), für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft (BMLFUW), Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) eine 1 Eine Übersicht über diese Aktivitäten findet sich in [54] 10

13 Elektromobilität Steuerungsgruppe sowie eine Expertengremium aus Wirtschaft, Verwaltung und Forschung eingesetzt, die in neun themenbezogenen Arbeitsgruppen ein gemeinsames Vorgehen zur erfolgreichen Entwicklung der Elektromobilität in und aus Österreich abstimmen. Im Zuge dieser Aktivitäten wurde die vorliegende Studie zur Ermittlung der Chancen des Wirtschaftsstandortes Österreichs vom Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend sowie der Vereinigung der Österreichischen Industrie (Industriellenvereinigung) und der Wirtschaftkammer Österreich beauftragt. 11

14 Studiendesign 3 Studiendesign 3.1 Ziel der Studie Wie im vorangegangenen Abschnitt kurz dargestellt, wirkt sich die Elektromobilität auf unterschiedliche Aspekte und Bereiche aus. Dass Elektromobilität kommen wird, darüber ist man sich international und auch national einig. Die schrittweise Elektrifizierung des Antriebs und die damit verbundenen neuen Technologien für Fahrzeug und Infrastruktur werden nicht nur zu Veränderungen im klassischen Automobilbereich führen. Auch anderen Branchen, wie beispielsweise der Elektro- und Elektronikindustrie, bieten sich Chancen durch diese Veränderungen. Mit dem Ziel diese Veränderungen in Wertschöpfung und Beschäftigung mit Fokus auf den Industriestandort Österreich zu analysieren und zu quantifizieren, wurde ein umfangreicher techno-ökonomischer Ansatz entwickelt und angewandt. Es soll ermittelt werden, welchen Wirtschaftsbereichen Österreichs auf Basis der bestehenden Kompetenzlandschaft besondere Potenziale in Wertschöpfung und Beschäftigung zugeordnet werden können. Aufbauend auf dieser Analyse sollen Handlungsempfehlungen abgegeben werden, mit welchen regulatorischen Mitteln die österreichische Regierung die betroffenen Industriezweige gezielt fördern kann. Die in Abbildung 4 dargestellten Wertschöpfungsbereiche sollen über den Betrachtungszeitraum vom Jahr 2010 bis ins Jahr 2030 analysiert werden. Des Weiteren sollen nur die durch Elektromobilität bedingten Veränderungen in diesen Wertschöpfungsbereichen betrachtet werden, das heißt allgemeine Entwicklungen in der Automobilindustrie werden nicht betrachtet. Zunächst soll der Rohstoffsektor (Bergbau) in Österreich mit dem Hintergrund, dass durch Elektromobilität Rohstoffe mit höherer Wertigkeit im Vergleich zum konventionellen Fahrzeug benötigt werden, untersucht werden. Anschließend sind die veränderten Komponenten der Elektrofahrzeugkonzepte und die notwendige Infrastruktur zu analysieren und Geschäftsmodelle zu betrachten. 12

15 Studiendesign Abbildung 4: Untersuchte Wertschöpfungsbereiche und Analysefokus 3.2 Aufbau der Studie Der Aufbau der Studie gliedert sich aufbauend auf einer grundsätzlichen Analyse der Wertschöpfungskette Elektromobilität in die zwei Themenstränge Wertschöpfung und Rahmenbedingungen (Abbildung 5). Der Bereich Wertschöpfung widmet sich der Detailanalyse wesentlicher technologischer Unterscheidungsmerkmale mit Fokus auf unterschiedliche PKW-Fahrzeugkonzepte sowie der Ladeinfrastruktur als Schnittstelle zum Energienetz. Neben qualitativen Betrachtungen hinsichtlich erforderlicher Rohstoffe und deren Verfügbarkeit wird detailliert auf die Herstellkosten der im Fahrzeug befindlichen Komponenten und Subkomponenten sowie die zur Herstellung erforderlichen Kompetenzen eingegangen. Bei der Herstellkostenbetrachtung werden die über den Betrachtungshorizont zu erwartende Kostendegressionseffekte mit berücksichtigt. Im Weiteren wird eine komponentenbezogene Marktbetrachtung durchgeführt, die zum einen wesentliche internationale Unternehmen identifiziert, die sich bereits der Entwicklung und Herstellung der Komponenten widmen, zum anderen werden 13

16 Studiendesign österreichische Unternehmen identifiziert, die in den jeweiligen Bereichen tätig sind bzw. über ein entsprechendes Kompetenzprofil verfügen. Über diese unternehmensbezogene Kompetenzbetrachtung österreichischer Unternehmen im internationalen Kontext lassen sich Potenziale in Wertschöpfung und Beschäftigung identifizieren. Schwerpunkt Wertschöpfung Schwerpunkt Rahmenbedingungen Abbildung 5: Prinzipielles Vorgehen und Aufbau der Studie Weiterhin werden bestehende Dienstleistungs- und Geschäftsmodelle identifiziert und grundsätzliche Konzepte herausgearbeitet. Da die Ermittlung möglicher Wertschöpfungs- und Beschäftigungspotenziale dieser Dienstleistungs- und Geschäftsmodelle zum aktuellen Entwicklungsstand nur qualitativ zu bewerten sind, werden die Konzepte aufgrund ihrer Relevanz für den Durchbruch der Elektromobilität vorgestellt und hinsichtlich Nutzen und Ertragschancen bewertet. Im Bereich Rahmenbedingungen werden zunächst international eingeführte und vorgesehene Konzepte zur Förderung der Elektromobilität identifiziert. In Verbindung mit den Ergebnissen der Wertschöpfungsbetrachtungen und Dienstleistungsmodelle sollen grundsätzliche Empfehlungen hinsichtlich 14

17 Studiendesign möglicher Rahmenbedingungen für Österreich abgegeben werden, die der Sicherung sowie dem Auf- und Ausbau der Wertschöpfung in Österreich dienlich sein können. 3.3 Methodik zur Quantifizierung der Potenziale Zur quantitativen Ermittlung der Wertschöpfungs- und Beschäftigungspotenziale wurde die in Abbildung 6 dargestellte Methodik entwickelt und angewandt 2. Zunächst werden innerhalb der Wertschöpfungsklassenanalyse die in Kapitel 3.4 definierten Fahrzeug- und Infrastrukturkonzepte in ihre Komponenten und deren Subkomponenten zerlegt. Hierbei wird unterschieden zwischen Komponenten, die durch Elektromobilität unverändert bleiben (Basisfahrzeug), Komponenten die von Veränderungen betroffen sind (beispielsweise Verbrennungskraftmaschine, Getriebe), und Komponenten, die durch Elektromobilität obsolet werden bzw. neu hinzukommen (beispielsweise Abgasnachbehandlung bzw. Traktionsbatterie). Mit Ausnahme des Basisfahrzeugs werden sämtliche Komponenten so weit in Subkomponenten zerlegt, bis diese eindeutig zu bestimmten Wertschöpfungsklassen nach ÖNACE 2008 zugeordnet werden können. Die Zuordnung zu Wertschöpfungsklassen erfolgt dabei entsprechend der detaillierten Erläuterungen zur ÖNACE 2008 [8]. Das Ergebnis dieses ersten Teils der technischen Detailanalyse ist somit die komponentenbezogene Identifikation relevanter Wertschöpfungsklassen, denen bestimmte Kompetenzprofile zugeordnet werden. Auf Basis des in der Wertschöpfungsklassenanalyse festgelegten Zerlegungsgrades werden in der Herstellkostenanalyse die Subkomponenten mit Herstellkosten bewertet. In diesen spiegeln sich die Kosten zur Entwicklung und Produktion der Subkomponenten wider. Je nach Komponente findet die Bewertung pro Stück statt oder wird zusätzlich auf andere Eigenschaften (Leistung, Volumen, Kapazität etc.) normiert, um so eine Skalierung der Kosten für von Veränderungen betroffene Komponenten zu ermöglichen. So werden beispielsweise die Herstellkosten für unterschiedliche Verbrennungsmotoren über deren Leistung skaliert. Um unterschiedliche Entwicklungsstände von Technologien sowie unterschiedlich hohe Produktionsmengen abzubilden, wurden Kostendegressionseffekte (Lern- und Skaleneffekte) über den Betrachtungszeitraum zugrunde gelegt. Der Zusammenbau der Subkomponenten zur betrachteten Komponente wird ebenfalls über einen gewissen Herstellkostenanteil abgedeckt und bewertet. Ergebnis der Herstellkostenanalyse ist somit eine Bewertung aller relevanten Komponenten 2 Eine detaillierte Darstellung der Methodik findet sich im Anhang

18 Studiendesign und Subkomponenten nach Herstellkosten unter Berücksichtigung von Kostendegressionseffekten. Abbildung 6: Zusammenfassung der Methode zur quantitativen Ermittlung der Wertschöpfungs- und Beschäftigungspotenziale Die in den vorangegangenen Analysen definierten Komponenten sowie die relevanten Wertschöpfungsklassen erlauben eine umfangreiche Marktbetrachtung. Zum einen können österreichische Unternehmen dieser Wertschöpfungsklassen aus Datenbanken ausgelesen werden, zum anderen können internationale Player identifiziert werden, die entsprechende Komponenten entwickeln und produzieren. Im Zuge der Studie wurde die Datenbank MARKUS [9] verwendet. Diese Datenbank beinhaltet umfangreiche Informationen zu insgesamt 1,4 Millionen Unternehmen aus Deutschland, Österreich und Luxemburg und eignet sich dennoch, aufgrund der ausführlichen Informationen zu Unternehmensgröße, Leistungsspektrum etc., sehr gut für die inländische Unternehmensrecherche und -analyse. In Verbindung mit Unternehmensbefragungen und Desktop-Research können so relevante österreichische Unternehmen identifiziert und bewertet werden, die bereits im Bereich der betrachteten Komponenten aktiv sind, bzw. über ein notwendiges Kompetenzprofil verfügen, um diese Komponenten oder Subkomponenten zu entwickeln und herzustellen. Zur Identifikation von internationalen Playern wird zu jeder Komponente bzw. Technologie eine Sekundäranalyse bestehender Marktanalysen aus einschlägigen Datenbanken [10], [11], [12] und [13] durchgeführt und über Desktop-Research und Expertengespräche verifiziert. Über diese Analyse österreichischer Unternehmen 16

19 Studiendesign im internationalen Kontext lässt sich ein Potenzial-Portfolio ableiten, das qualitative Aussagen zum Potenzial österreichischer Unternehmen bezüglich Wertschöpfung und Beschäftigung in Verbindung mit den jeweiligen Technologien bzw. Komponenten erlaubt. Abbildung 7 zeigt die für die Studie definierte Potenzial-Matrix zur qualitativen Bewertung der Wertschöpfungsund Beschäftigungspotenziale Österreichs. neutral hoch sehr hoch gering neutral hoch sehr gering gering neutral gering mittel hoch Kompetenzen österreichischer Unternehmen Abbildung 7: Potenzial-Matrix zur qualitativen Bewertung der Wertschöpfungs- und Beschäftigungspotenziale Österreichs Aufgrund der internationalen Verflechtung automobiler Wertschöpfungsketten, in die die zuliefergeprägte österreichische Automobilindustrie eingebunden ist, ist es notwendig aktuelle Weltmarktanteile Österreichs an der globalen automotiven Wertschöpfung zu ermitteln. Hierzu wurden zwei Ansätze gewählt: Zum einen wurden die Weltmarktanteile für bestehende Komponenten, also Komponenten, die in Österreich bereits heute in großen Stückzahlen produziert werden, stückzahlbasiert ermittelt. Als etablierte Komponenten wurden Motoren (im Wesentlichen Opel Wien GmbH, BMW Motoren GmbH), Getriebe (Opel Wien GmbH) sowie Gesamtfahrzeuge (Magna Steyr) identifiziert. Zum anderen müssen die, aufgrund der geringen Stückzahlen statistisch noch nicht erfassten bzw. erfassbaren Weltmarktanteile bei Komponenten der Elektromobilität, abgeschätzt werden. Hierzu wurde der Ansatz gewählt, die automotive Gesamtwertschöpfung folgendermaßen zu unterteilen: Wertschöpfung im Bereich elektrischer/elektronischer Komponenten und Wertschöpfung im Bereich mechanischer Komponenten. Dies erlaubt die Berechnung sogenannter Startwerte für Marktanteile der jeweiligen technologischen Schwerpunkte und somit eine Beschreibung der grundsätzlichen Ausrichtung bzw. Struktur der nationalen automotiven Wertschöpfung. Neben eigenen Analysen fließen in diese Berechnung die Daten der technischen Detailanalyse 2 sowie statistische Daten der Statistik 17

20 Studiendesign Austria und der Internationalen Organisation der Kraftwagenhersteller (OICA) ein. Abbildung 8 stellt die grundsätzliche Vorgehensweise zur Ermittlung der Startwerte für die Marktanteile neuer Komponenten dar. Um Prognosen für Marktanteile für die jeweiligen Komponenten über den Zeithorizont abgeben zu können, wird diesen, je nachdem, ob die jeweiligen Subkomponenten eher elektrische/elektronische oder mechanische Zwischenprodukte sind, der jeweilige Startwert zugeordnet. Diese wiederum werden, je nach Einordnung der Komponente in der Potenzial-Matrix, unverändert (neutrale Felder), nach oben korrigiert (Felder mit hohem bzw. sehr hohem Potenzial) oder nach unten korrigiert (geringes Potenzial) bzw. auf null gesetzt (sehr geringes Potenzial), als Marktanteilswert für das Jahr 2010 angenommen. Über den Betrachtungszeitraum werden die jeweiligen Werte der Marktanteile schließlich, je nach Einordnung in der Potenzialmatrix, im Zeitverlauf angepasst. Hierbei wird berücksichtigt, dass für bestimmte, hochkomplexe Komponenten bestehende Produktionskapazitäten und deren Kapazitätsgrenzen berücksichtigt werden müssen. Ob eine Neuinvestition für neue Kapazitäten im Falle eines Wachstums zu erwarten ist, kann nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit angenommen werden, die sich an allgemeinen Standortfaktoren und einer Technologiebeherrschung durch einzelne ansässige Unternehmen orientiert. So ist in Österreich beispielsweise eine maximale Produktionskapazität von ca Stück bei Komplettfahrzeugen installiert eine weitere Steigerung wäre nur über einen neuen Bau einer PKW-Fabrik möglich. Die Wahrscheinlichkeit, dass diese in Österreich eingerichtet werden würde, erscheint jedoch sehr gering. Bei allgemeinen Komponenten im Bereich der Elektronik oder Mechanik ist nicht von einem grundsätzlichen Kapazitätsengpass auszugehen. 18

21 Studiendesign Abbildung 8: Vorgehensweise zur Ermittlung der Startwerte österreichischer Weltmarktanteile Um die jährlichen Produktionszahlen abzubilden, werden der Studie zwei verschiedene Stückzahlszenarien zugrunde gelegt: ein normiertes Angebotsszenario, über das die Wertschöpfungs- und Beschäftigungspotenziale Österreichs bei einer globalen Produktionsmenge von einer Million Fahrzeugen der jeweiligen Fahrzeugkonzepte berechnet werden. Dieses normierte Szenario erlaubt eine von der Marktentwicklung der Elektromobilität unabhängige Betrachtung der österreichischen Potenziale. Weiters wurde ein erwartetes Nachfrageszenario entwickelt, welches die oben genannten Einflussgrößen bestmöglich mitberücksichtigt und so unterschiedliche Stückzahlentwicklungen für die jeweiligen Fahrzeugkonzepte annimmt. Über die Stückzahlszenarien können nun in Verbindung mit den prognostizierten Weltmarktanteilen und den ermittelten Herstellkosten die potentiell in Österreich anfallenden Produktionswerte ermittelt werden. Da dies auf Subkomponentenebene geschieht, die eindeutig einer Wertschöpfungsklasse zugeordnet sind (siehe technische Detailanalyse), können diese Produktionswerte über branchenspezifische Nettoquoten auf Bruttowertschöpfung umgerechnet werden. Weiterhin erlaubt die eindeutige 19

22 Studiendesign Zuordnung zu Wertschöpfungsklassen nach ÖNACE die Verwendung von branchenspezifischen Quoten der Bruttowertschöpfung pro Beschäftigten und damit die Ermittlung der in Österreich anfallenden Vollzeitbeschäftigten. Durch die vorgestellte Methodik lassen sich die Auswirkungen auf Österreich (Produktionswert, Wertschöpfung, Beschäftigung) unterschiedlich aggregieren. So ist eine Darstellung der Auswirkung nach Wertschöpfungsklassen der ÖNACE, nach Komponenten und nach Fahrzeugkonzepten möglich. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die Wertschöpfungsklassen zu Branchenbereichen zusammengefasst (siehe Anhang 9.3). 3.4 Betrachtete Fahrzeug- und Infrastrukturkonzepte Als Ausgangspunkt der Analyse der Wertschöpfungskette dienen fünf Fahrzeugkonzepte RV, PHEV, REX, BEV, FCEV (siehe Abbildung 9), die sich hinsichtlich ihres Antriebes, Kraftübertragung und Energiespeichers unterscheiden. Als Referenz-Fahrzeug (RV) dient ein Fahrzeug der Golfklasse mit Verbrennungskraftmaschine, das mit einer entsprechenden Abgasnachbehandlung ausgestattet ist, um auch zukünftigen Entwicklungen von gesetzlichen Emissionsgrenzen Genüge zu tun Drei-Wege Katalysator (TWC), Diesel Oxidationskatalysator (DOC), Partikelfilter (PF), Katalysator mit selektiver katalytischer Reaktion (SCR). Abbildung 9: Zusammenfassung der definierten Fahrzeugkonzepte - RV, PHEV, REX, BEV, FCEV 20

23 Studiendesign Referenz Fahrzeug (RV) Diese Fahrzeugkategorie umfasst alle Antriebskonzepte, die mit einer Verbrennungskraftmaschine als Hauptantrieb betrieben werden. Neben einem entsprechenden Motor wurden ein mehrstufiges Getriebe und eine entsprechende Abgasnachbehandlung berücksichtigt, die auch zukünftigen Abgasgrenzwerten gerecht werden soll. Plug-In Hybrid Elektrisches Fahrzeug (PHEV) Das Fahrzeugkonzept PHEV repräsentiert alle Fahrzeuge, die einen elektrischen Motor und eine Verbrennungskraftmaschine als Antriebseinheit haben, wobei letztere das Moment direkt mittels Antriebsstrang auf die Straße übertragen kann. Um mögliche Grenzwerte bezüglich der Emissionswerte nicht zu überschreiten, wurde auch hier die entsprechende Abgasnachbehandlung berücksichtigt. Range Extender Fahrzeug (REX) Neben dem PHEV hat auch der REX eine Verbrennungskraftmaschine, jedoch wird bei dieser Variante das Moment des Motors nicht direkt durchgetrieben, sondern treibt einen Generator an, der die Batterie mit elektrischer Energie versorgt. Das auf die Straße übertragene Moment kommt daher direkt vom Elektromotor und wird nicht wie bei den beiden vorigen Konzepten über ein kompliziertes mehrstufiges Getriebe übertragen. Batterie Elektrisches Fahrzeug (BEV) Dieses Konzept hat als nur einen Energiewandler in Form eines Elektromotors elektrische Energie in mechanische Energie verbaut und überträgt das Moment direkt auf die Straße. Bei diesem Konzept wird das mehrstufige Getriebe durch ein Getriebe mit weniger Übersetzungsstufen abgelöst, die Abgasnachbehandlung entfällt komplett. Brennstoffzellen Elektrisches Fahrzeug (FCEV) Als letztes Konzept wurde ein Wasserstofffahrzeug gewählt, wobei hier eine Brennstoffzelle chemisch gebundene Energie in elektrische Energie umwandelt. Das auf die Straße übertragene Moment wird wie im BEV durch einen elektrischen Motor erzeugt. Auch bei diesem Konzept wird das mehrstufige Getriebe durch ein Getriebe mit weniger Übersetzungsstufen abgelöst, die Abgasnachbehandlung entfällt komplett. Hinsichtlich der Ladeinfrastrukturkonzepte wurde nach Analyse der in verschiedenen Studien diskutierten möglichen Ladeinfrastrukturkonzepte (von der haushaltsüblichen Steckdose bis zur Schnellladestation bzw. Batteriewechselstation und Wasserstofftankstelle) ein Ladestationskonzept 21

24 Studiendesign gewählt, das nach heutigem Wissensstand das über den Betrachtungszeitraum am weitesten verbreitete Konzept sein wird und damit bezüglich Wertschöpfung und Beschäftigung in diesem Bereich als besonders relevant gilt. Der Analyse liegt eine Ladeeinrichtung zugrunde, die im privaten und halböffentlichen Bereich Anwendung finden kann, über eine intelligente Abrechnungseinheit verfügt und bidirektionale Stromführung erlaubt. Somit kann die Ladestation als kostengünstige Variante realisiert werden und gleichzeitig als Schnittstelle zwischen Fahrzeug und intelligentem Energienetz (Smart-Grid) funktionieren. Die Ausführung kann als Wallbox (vorwiegend für den privaten Bereich bzw. in Parkgaragen) oder als Ladesäule (vorwiegend für halb-öffentliche Bereiche wie bspw. Unternehmensparkplätze) realisiert sein. Beide Ladeeinrichtungen sind für die sogenannte Langsamladung und beschleunigte Ladung ausgestattet. Schnellladestationen sowie Wechselstationen und Wasserstofftankstellen werden aufgrund der hohen Infrastrukturkosten und der im Betrachtungszeitraum nur in geringer Stückzahl zu erwartenden Verbreitung von der Wertschöpfungsbetrachtung ausgeschlossen. 3.5 Stückzahlszenarien Um die Potenziale der Elektromobilität in Wertschöpfung und Beschäftigung zu quantifizieren, müssen Stückzahlen zugrunde gelegt werden, von denen abgeleitet werden kann, welche Produktionsmengen bestimmter Komponenten in Österreich gemäß der in Abschnitt 3.3 beschriebenen Methodik anfallen. Der Studie liegen zwei Arten von Stückzahlszenarien zugrunde: Zum einen wird ein normiertes Stückzahlszenario herangezogen, das von einer jährlichen globalen Produktion von einer Million Fahrzeugen pro PKW- Fahrzeugkonzept ausgeht. Dieses normierte Angebots-Szenario erlaubt eine von der Marktentwicklung der Elektromobilität unabhängige Betrachtung der österreichischen Potenziale. Es wird also unabhängig davon, wann ein bestimmtes Fahrzeugkonzept in größeren Stückzahlen produziert werden wird, verglichen, bei welchem Fahrzeugkonzept, bzw. bei welchen Komponenten der Elektromobilität wesentliche Wertschöpfungs- und Beschäftigungspotenziale für Österreich bestehen. Dies geschieht unter Annahme der auf Basis der österreichischen Kompetenzen prognostizierten Weltmarktanteile. Zudem werden die Herstellkosten der jeweiligen Komponenten für das Jahr 2030 herangezogen, da diese aufgrund der zu erwartenden und bis dahin größtenteils realisierten Kostendegressionseffekte eine bestmögliche Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Technologien erlauben. In einem weiteren Szenario, dem erwarteten Nachfrageszenario, wird auf Basis einer umfangreichen Metaanalyse, nach eigenen Einschätzungen und Expertenbefragungen ein nachfrageorientiertes Stückzahlszenario abgeleitet [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24] und [25]. Dieses 22

25 Studiendesign Szenario erlaubt die Quantifizierung der Wertschöpfungs- und Beschäftigungsauswirkungen durch Elektromobilität auf Österreich für die nächsten 20 Jahre unter bestmöglicher Berücksichtigung von technologischen, gesellschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen. Das daraus in Verbindung mit eigenen Analysen und Experteneinschätzungen abgeleitete Stückzahlszenario wird in Abbildung 10 dargestellt. Dabei werden unter konventionellen Fahrzeugen sämtliche Hybridkonzepte, die nicht oder nur in sehr geringem Maße rein elektrisch betrieben werden können (Micro-, Mild-, Voll-Hybrid), zusammengefasst. Jähriliche Produktionszahlen [in Mil] , ,08 3 0, Jahr Fuel-Cell Electric Vehicle Battery Electric Vehicle Plug-In-Hybrid Electric Vehicle (inkl. Range Extender) Konventioneller Pkw Abbildung 10: Globales Stückzahlszenario der verschiedenen Antriebsarten Ausgehend von den ca. 58,3 Millionen im Jahre 2010 produzierten konventionellen PKW [26] wird ein starker Anstieg im Bereich der konventionellen Fahrzeuge prognostiziert. Dies ist insbesondere auf die stark wachsende Nachfrage der BRIC-Nationen zurückzuführen, während in der EU und in NAFTA-Staaten von einer stabilen Nachfrageentwicklung ausgegangen werden kann. Die Produktionszahlen von Elektrofahrzeugen werden noch nicht zentral erfasst, verfügbare Datenbanken weisen einen im Vergleich zu den konventionellen Fahrzeugen vernachlässigbaren Wert von ca PKW weltweit im Jahr 2010 aus [27]. Die Stückzahlentwicklung im Bereich der Elektrofahrzeuge wird im Betrachtungszeitraum in erster Linie durch Übergangskonzepte bestimmt. So wird davon ausgegangen, dass Plug-In- Hybride und Range-Extender-Fahrzeuge in den nächsten 20 Jahren die höchsten Produktionszahlen im Bereich der Elektrofahrzeuge aufweisen. Gründe hierfür sind zum einen, dass die wesentlichen Hindernisse der Elektromobilität bezüglich Reichweitenproblematik und aufwendiger Infrastrukturlösungen ausgeblendet werden. Zum anderen ist davon auszugehen, dass im Bereich konventionell betriebener Fahrzeuge bezüglich Verbrauch und Abgasnachbehandlung weiterhin wesentliche Potenziale in 23

26 Studiendesign Bezug auf umweltfreundliche Mobilität genutzt werden. Reine Elektrofahrzeuge werden im Betrachtungszeitraum aufgrund der genannten Hindernisse eine geringere Nachfrage erfahren, zwar werden Verbesserungen im Bereich der Batterietechnik erwartet, jedoch nicht in einem solchen Ausmaß, dass diese Hindernisse vollständig kompensiert werden. Im Bereich der Brennstoffzellen- Fahrzeuge werden sehr geringe Produktionsvolumina prognostiziert. Dies liegt zum einen an den extrem hohen Kosten der Wasserstoff-Komponenten Brennstoffzelle und Wasserstofftank sowie der sehr hohen Kosten im Bereich der Infrastruktur. Um die Wertschöpfungs- und Beschäftigungswirkungen in Verbindung mit der Herstellung von Ladestationen zu ermitteln, wurde auch hier ein Stückzahlszenario hinterlegt. Dieses orientiert sich an den bisherigen Einschätzungen, dass in erster Linie die im Abschnitt definierten Ladestationen in größeren Stückzahlen hergestellt werden. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass aufgrund der bisherigen Kooperationen zwischen nationalen Energieversorgungsunternehmen und Herstellern von Ladestationen eher lokale Märkte bedient werden. Das heißt, dass österreichische Hersteller von Ladeeinrichtungen zunächst vorwiegend den österreichischen bzw. mittelfristig den europäischen Markt bedienen werden. Eine weitere Annahme ist, dass für jedes Elektrofahrzeug, das eine Ladeeinrichtung benötigt (Batterieelektrisches Fahrzeug und Plug-In-Hybrid) und das sich im Betrachtungszeitraum im Fahrzeugbestand befinden wird, im Mittel 2,1 Ladeeinrichtungen vorhanden sein werden. Davon wiederum wird jedoch eine Ladeeinrichtung als handelsübliche Steckdose realisiert sein. Unter diesen Annahmen werden für Österreich, ausgehend von der zu erwartenden Elektrofahrzeugflotte, folgende Bestände an Ladeeinrichtungen (Steckdose und intelligente Ladestation; rote Fläche) und Ladestationen (intelligente Ladestation; blaue Fläche) angenommen (siehe Abbildung 11) 3. Unter Annahme eines kontinuierlichen Ausbaus des Ladestationsnetzes lassen sich daraus die ebenfalls dargestellten Produktionszahlen für Ladestationen in Österreich (grüne Fläche) ableiten. 3 Ähnliche Annahmen wurden auch in [40], [62], [59] zugrunde gelegt 24

27 Studiendesign Ladeeinrichtungen [in Tsd] Bestand Ladeeinrichtungen Bestand Ladestationen Produktion Ladestationen Jahr Abbildung 11: Erwarteter Bestand und resultierende Produktionszahlen für Ladeeinrichtungen 25

28 Auswirkungen der Elektromobilität 4 Auswirkungen der Elektromobilität In Anlehnung an Abbildung 5 sollen nun zunächst von Veränderungen durch Elektromobilität betroffene Komponenten detailliert analysiert und deren Wettbewerbssituation dargestellt werden. Im Anschluss werden dann die bestehenden Dienstleistungs- und Geschäftsmodelle zur Förderung der Elektromobilität identifiziert und analysiert. Den Abschluss dieses Kapitels bildet eine Betrachtung internationaler Rahmenbedingungen zur Förderung der Elektromobilität. 4.1 Detailanalyse betroffener Komponenten Antrieb Für eine ganzheitliche Betrachtung aller betroffenen Produkte über die gesamte Wertschöpfungskette ist es wesentlich das System Elektromobilität zu betrachten. So werden neben allen Komponenten, die direkt im Fahrzeug - wie zum Beispiel Antrieb, Abgasnachbehandlung, Energiespeicher etc. - verbaut werden, auch die Ladeinfrastruktur mit betrachtet. Im folgenden Kapitel werden diese Komponenten hinsichtlich Funktion, aktuellem Entwicklungsstand und Wettbewerbs- und Marktsituation kurz beschrieben. Ausführlichere Informationen, auch zu Weltmarktanteilen, Produktionswerten und globaler Wertschöpfung finden sich im Anhang 9.2. Der Antrieb ist die zentrale Komponente eines Fahrzeuges, die chemisch gebundene Energie, zum Beispiel in Form von Treibstoff, oder elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt und das Fahrzeug antreibt. Verbrennungskraftmaschine Die Verbrennungskraftmaschine ist im Moment der am häufigsten benutzte Antrieb. Zukünftig kann die Verbrennungskraftmaschine als Range- Extender eingesetzt werden. Das hätte den Vorteil, dass der Motor wesentlich kleiner und für den stationären Betrieb, optimiert auf wenige Betriebspunkte, ausgelegt werden könnte. 26

29 Auswirkungen der Elektromobilität Wettbewerbs- und Marktsituation: Aufgrund der technologischen Reife und der Tatsache, dass sämtliche große OEMs ihre Motoren selbst fertigen, wird die Marksituation als ausgereift gesehen. Die Wahrscheinlichkeit eines Neueinstieges in den Markt wird daher als äußerst gering eingestuft. Namhafte OEMs unterhalten Entwicklungs- und Produktionsstandorte in Österreich, die als die effizientesten im Produktionsverbund gelten und trendgemäße Motoren fertigen bzw. entwickeln. Darunter zählen neben effizienten vollwertigen Motoren auch als REX einzusetzende Kleinmotoren. Elektromotor Die Maschine besteht aus einem rotierenden Teil Läufer oder Rotor - und einem feststehenden Teil Ständer oder Stator. Dem Rotor wird die elektrische Energie zugeführt, im Fall des generatorischen Betriebs abgeführt. Im Stator wird die mechanische Leistung ab- bzw. zugeführt. Die Maschinen werden nach ihrer Arbeitsweise eingeteilt. Im Moment wird die Drehstromsynchronmaschine auf Grund ihrer hohen Leistungsdichte und ihres hohen Wirkungsgrades eingesetzt. Wettbewerbs- und Marktsituation: Elektromotoren werden als technologisch ausgereift betrachtet, da sie in einer Vielzahl anderer (Mobilitäts-) Anwendungen bereits etabliert sind. Namhafte internationale Unternehmen sind im Bereich der Elektromotoren bereits Kooperationen mit OEMs eingegangen (bspw. Daimler und Bosch). Aufgrund des relativ geringen Differenzierungspotenzials wird angenommen, dass sich der Markt auf wenige große Produzenten aufteilen wird. In Österreich gibt es mehrere Hersteller für Elektromotoren anderer Anwendung, sowie mehrere Subkomponentenlieferanten für Elektromotoren Abgasnachbehandlung Bei der Verbrennung von fossilen Kraftstoffen kommt es zum Ausstoß von Emissionen. Zur Reduzierung werden Drei-Wege-Katalysatoren (CO, CO 2, NO), Oxidations-Katalysatoren (CO, CO 2, NO 2), NO x Speicherkatalysatoren, SCR- Katalysatoren (NO, H 2O) und Partikelfilter eingesetzt. 27

30 Auswirkungen der Elektromobilität Wettbewerbs- und Marktsituation: Der aufgrund von strengeren Emissionsvorschriften kontinuierlich wachsende Markt im Bereich der Abgasnachbehandlung teilt sich auf wenige etablierte Hersteller auf (Bosal- Delphi, Faurecia, Tenneco, Emcon, etc.). In Österreich gibte es nur wenige Unternehmen, die Subkomponenten der Abgasnachbehandlung herstellen, zum Teil sind diese Unternehmen im After- Sales-Bereich angesiedelt. Ihr Marktpotenzial wird daher für Österreich als eher gering eingestuft Brennstoffzelle Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, welche die chemisch gebunden Energie im Wasserstoff in elektrische Energie umwandeln. Aufgrund ihrer niedrigen Betriebstemperatur kommt bisher die Niedertemperatur- Brennstoffzelle (PEM) zum Einsatz. Wettbewerbs- und Marktsituation: Der Markt ist vorwiegend geprägt von Herstellern für Brennstoffzellen bzw. Modulen für stationäre Anwendungen (Stromaggregate für militärische Anwendungen, Anwendung in der Telekommunikation), die größtenteils als SOFC (Hochtemperaturbrennstoffzelle) realisiert sind. Im mobilen Bereich werden bisher vorwiegend in kleinen Stückzahlen Großfahrzeuge (Omnibusse) ausgestattet. Hierbei ist Ballard als Marktführer zu identifizieren. Im Bereich Pkw (PEM) ist vor allem Daimler aktiv an der Weiterentwicklung der Technologie beteiligt und plant einen Produktionsstandort in Kanada. Aufgrund des aktuellen frühen Entwicklungsstandes und der bestehenden österreichischen Forschungsaktivitäten im Bereich der Brennstoffzelle für die PKW-Anwendung wird das Marktpotenzial als neutral bewertet. Es wird jedoch prognostiziert, dass diese Potenziale eher im Bereich der Konfiguration und Fahrzeugintegration von Brennstoffzellen liegen als in der Herstellung der Zellen selbst. 28

31 Auswirkungen der Elektromobilität Energiespeicher Traktionsbatterie Die Grundeinheit jeder Batterie stellt die elektrochemische Zelle dar. Die Zellen bestehen aus zwei unterschiedlichen Metallen (Elektroden) in einer Elektrolytlösung. Lithium-Ionen-Batterien haben auf der Kathodenseite ein Lithium-interkaliertes Metalloxid und auf der Anodenseite ein Kohlenstoffmaterial, das auch in der Lage ist, Lithium einzulagern. Ein großer Vorteil der Li- Ionen-Zelle ist die hohe Spannung der einzelnen Zellen, wodurch ein kompaktes System mit wenigen Zellen ermöglicht wird. Wettbewerbs- und Marktsituation: Der Wettbewerb im Bereich der Li-Ion- Batterien ist als hoch einzustufen. Eine große Anzahl an Batterieherstellern, insbesondere asiatischer Herkunft, ist für andere Anwendungsbereiche (Laptops, Flurförderfahrzeuge) bereits etabliert. Durch die Anwendung im PKW ergeben sich jedoch andere Anforderungen an die Batterie, sodass beinahe sämtliche OEMs Kooperationen mit Batterieherstellern eingehen und teilweise gemeinsame Unternehmen gegründet werden (SB- LiMotive). Dies spricht für eine sehr hohe Dynamik in diesem Markt, die, hinsichtlich der großen zu erwartenden absoluten Wertschöpfungspotenziale, längerfristig anhalten wird. Österreichs Potenziale werden insbesondere in der Fahrzeugintegration gesehen. Aufgrund der hohen Wertschöpfung im Bereich der Zelle (ohne österreichisches Potenzial), ist das Gesamtpotenzial als eher gering einzuschätzen. 29