Methodische Ansätze zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit von E-Cars aus Sicht der Hersteller

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einführung
1.1 Problemstellung
1.2 Gang der Untersuchung

2. Begriffserläuterung
2.1 Definition von Wirtschaftlichkeit
2.2 Begriff E-Car und Geschichte

3. Innovative Antriebskonzepte im E-Car Bereich
3.1 F-Cell-Antrieb
3.2 Serieller Hybrid
3.3 Reiner Elektroantrieb - „BEV“

4. Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit der Hersteller
4.1 Interne Ressourcen
4.1.1 Veränderungen des Mitarbeiterstammes
4.1.2 Veränderung der Materialressourcen
4.1.3 Modifikation der unternehmensinternen Infrastruktur
4.1.4 Einfluss der R&D-Costs auf die Wirtschaftlichkeit
4.2 Externe Ressourcen
4.2.1 Externe Marktsituation - Umstrukturierung der Lieferanten-Kette
4.2.2 Besondere Bedeutung von Subventionen

5. Methodische Ansätze zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit aus Sicht der OEMs
5.1 Überblick
5.2 Kostenvergleichsrechnung
5.3 Amortisationsrechnung
5.3.1 Praxisbeispiel zur dynamischen Amortisationsrechnung
5.3.2 Im Hinblick auf den Life-Cycle-Costing Ansatz

6. Kritische Würdigung der Wirtschaftlichkeit von E-Cars
6.1 Chancen und Risiken der E-Cars aus Sicht der Hersteller
6.2 Grenzen und Probleme in der Zukunft

7. Fazit

Anhang

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Dynamische Amortisationsrechnung des Smart Fortwo ED

Abbildung 2: Formel zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit

Abbildung 3: Antriebskonzept eines elektrobetriebenen Fahrzeugs

Abbildung 4: Brennstoffzellenantrieb - „F-Cell“

Abbildung 5: Antriebskonzept des seriellen Hybrid

Abbildung 6: Zielszenario der Einkaufsmodule von E-Cars für OEMs

Abbildung 7: Anteil der Batteriekosten am Elektroauto

Abbildung 8: Vergleich der Kostenstrukturen von E-Car und Verbrennungsfahrzeug

Abbildung 9: Werkstoffzusammensetzung für die Produktion von E-Cars

Abbildung 10: Verfahren zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit

Abbildung 11: Relevante Kostenarten der statischen Kostenvergleichsrechnung

Abbildung 12: Marktpenetrationsszenario für Deutschland (nur PKW)

Abbildung 13: TCO-Vergleich zwischen Verbrennungsfahrzeug und E-Car

Abbildung 14: Life-Cycle-Costs von Elektro- und Verbrennungsfahrzeug

Abbildung 15: Die automobile Wertschöpfungskette der E-Car-Mobility

Abbildung 16: Prognose der Kosten für Lithium-Ionen-Akkus bis 2030

Abbildung 17: Anteil E-Cars ohne Subventionen im Jahr 2020

Abbildung 18: Prognose zum weltweiten Umsatz von E-Cars bis 2030

Abbildung 19: Vergleich der Herstellkosten eines E-Car und Verbrennungsfahrzeug

1. Einführung

1.1 Problemstellung

Aufgrund der zunehmenden Globalisierung der Märkte wird es für Unternehmen immer schwieriger innovative Antriebstechnologien zu entwickeln, die unter wirtschaftlich gesehe- nen Gesichtspunkten erfolgreich am Markt etabliert sowie die Anforderungen des Endkunden befriedigen und für den motorisierten Individualverkehr dienen.¹ Der steigende Anspruch an das Ende der Abhängigkeit von Öl, Ressourcenknappheit und den Schutz des wandelnden Klimas sind essentielle Ziele, die das Thema Elektromobilität immer mehr in den Vorder- grund rücken und den Weg zu einer zukunftsfähigen Mobilität beschreiben.² Europa hat diese Problematik erkannt und sieht eine Verschärfung des EU-Klimaschutzziels als ökono- mische Ambition, welches eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes von 40 Prozent bis 2020 anstrebt. Die Automobilbranche ist somit von der Regierung angehalten ihren Flottenver- brauch drastisch zu senken, wodurch neu zugelassene PKWs im Mittel den Grenzwert von 95g/km nicht überschreiten dürfen.³ Die globalen Herausforderungen des Treibhauseffekts verleitet die Automobilindustrie dazu neue innovative Technologien zu entwickeln, um die Erwärmung der Erdatmosphäre bis 2050 im Verhältnis zur vorindustriellen Zeit auf max. zwei Prozent zu begrenzen. Dementsprechend ist die Entwicklung eines neuen Produktportfolios der Automobilhersteller von wichtigen Impulsen geprägt, bei denen der reine Elektroantrieb ohne Frage die bedeutende Rolle spielt, um den klassischen Verbrennungsmotor nach gut 130 Jahren am Markt zu verdrängen.⁴ Die großen OEMs setzen demnach auf innovative Antriebskonzepte, die die wesentlichen Stellschrauben für die Mobilität der Zukunft charakte- risieren sowie die Euphorie über neue Technologien und Mobilitätskonzepte steigern, an dem kein Weg mehr vorbeiführen wird.⁵ Aus diesen Gründen erlangt das Elektroauto immer mehr Zustimmung am Markt und wird als Mittel zur Rettung der Klimakatastrophe gefeiert, da es vollkommen emissionsfrei sowie durch regenerative Energien betrieben werden kann.⁶ Eine systematische Zusammenarbeit von Unternehmen ist demnach zwingend notwendig, um im Rahmen einer nachhaltigen, effizienten Entwicklung der E-Car-Mobilität, die Anforde- rungen diverser Kundensegmente sowie des Staates berücksichtigen zu können. Durch die Ankurbelung der Elektromobil-Branche und das gewaltige Marktpotential verfolgen einige große OEMs den Ruf als „grüne Pioniere“, um die Chancen des anstehenden Systemwech- sels zu nutzen sowie den internationalen Wettlauf hinsichtlich der Zukunftstechnologien, Qualität der Produkte und des deutschen Technikvorsprungs zu gewinnen.⁷

Neben rein betriebenen Elektrofahrzeugen, die gegenwärtig noch Nischenmärkte bedienen, haben bereits die alternativen Antriebstechnologien wie Hybridfahrzeuge den Massenmarkt erreicht. Die Zielsetzung, welche aus dem nationalen Entwicklungsplan der Elektromobilität hervorgeht, eine Millionen Elektrofahrzeuge bis 2020 am Markt zu etablieren, weist aufgrund der derzeitig schlechten Wirtschaftlichkeit noch erhebliche Barrieren auf, die durch eine In- tensivierung der Forschungs- und Entwicklungsintensität kompensiert werden soll.⁸ Dagegen lässt die kontinuierliche Präsenz renommierter Automobilhersteller mit neuen Modellen für die E-Car-Mobilität sprechen, dennoch sind sie für den Massenmarkt derzeit wirtschaftlich unattraktiv.⁹ Der Schlüssel zum vollständigen Marktdurchbruch wird diesbezüglich in der Batterietechnik gesehen, die als wichtigster Faktor im Zentrum der Entwicklungen der Auto- mobilbauer steht und einen erheblichen Einfluss auf die Reichweite, Fahrleistung und die Wirtschaftlichkeit ausübt sowie das wesentliche Hindernis für eine rasche Verbreitung von Elektroautos charakterisiert.¹⁰ Um der Gefahr eines Milliardengrabs aus dem Weg zu gehen und eine Erfolgsstory von E-Cars zu realisieren, ist es für OEMs der Automobilindustrie be- deutsam ihren Fokus auf die Entwicklung von hochleistungsfähigen Batterien zu legen sowie eine Reduzierung der Herstellkosten durch erfolgsorientierte Investitionen anzustreben, um die Lücke zwischen Marktvorbereitung und Marktdurchbruch zu schließen sowie die Wirt- schaftlichkeit letztendlich zu erhöhen.¹¹ Aber auch die Frage nach der Profitabilität lässt E- Cars immer mehr in den Blickwinkel der OEMs rücken, aufgrund der für die nächsten Jahre prognostizierten geringen Absatzerwartungen, eines hohen Investitionsbedarfs sowie die Mehrkosten für die Produktion von Elektrofahrzeugen. Sinkende Batteriepreise sind somit ein entscheidendes Kriterium, welches dazu führen wird, dass Elektroautos schon 2015 ohne Subventionen vom Staat so wirtschaftlich sein können wie herkömmliche Autos mit Verbren- nungsmotoren.¹²

Der Faktor Zeit spielt bei diesem Paradigmenwechsel die entscheidende Rolle, denn nicht jede innovative Technologie erobert ihre Märkte in kürzester Zeit. Dies wird an den Gründen der Anbieter- und Nachfrageseite abhängig gemacht. Für OEMs sind die hohen Produkt- kosten im Entstehungszyklus von essentieller Bedeutung, die erst durch den Einsatz von technisch optimierten Produktionsverfahren und größeren Stückzahlen reduziert werden können. Auf der Nachfrageseite wird dagegen die Innovation durch die sog. „Early-Adopters“ mit dem Kauf der Produkte in Bewegung gebracht, auch wenn eine ausreichende Wirtschaft- lichkeit noch nicht am Markt gegeben ist.¹³ Darüber hinaus stellen interne sowie externe Ressourcen, R&D-Costs und Subventionen wichtige Erfolgsindikatoren dar, die eine Bestimmung der Wirtschaftlichkeit für OEMs charakterisieren, um am Markt schlussendlich ein attraktives, wettbewerbsfähiges und zukunftweisendes Produkt integrieren zu können, welches den entsprechenden Ertrag zum Aufwand leistet.

1.2 Gang der Untersuchung

Die vorliegende Arbeit behandelt das Thema „Methodische Ansätze zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit von E-Cars aus Sicht der Hersteller“. Einleitend wird ein kurzer Überblick über die Innovationskraft der Automobilindustrie sowie deren damit verbundene Problematik im Hinblick auf die neuen Umweltregulierungen gegeben, welche in der industriellen Gesell- schaft einen regelrechten Paradigmenwechsel herbeiführt und für OEMs der Faktor Wirt- schaftlichkeit im E-Car-Segment eine bedeutende Rolle für den bevorstehenden Markt- durchbruch spielt. Im weiteren Verlauf werden die Begriffe „Wirtschaftlichkeit“ und „E-Car“ expliziter definiert, um dem Leser ein besseres Verständnis für die vorliegende Themenstel- lung zu ermöglichen. Die Weiterentwicklung innovativer Antriebskonzepte steht bei OEMs im Fokus ihrer Entwicklungen, um von den Chancen und Möglichkeiten des zukünftigen Auto- mobilmarktes profitieren zu können. Aus diesem Bezug heraus werden drei unterschiedliche Antriebskonzepte des zukünftigen Automobils kurz erläutert, um ein grundlegendes Verständnis der innovativen Technologien und deren damit verbundenen Funktionalitäten näher zu verdeutlichen. Nach einem umfassenden Überblick über die wichtigsten Segmente der E-Car-Mobilität wird fortgeführt darauf abgezielt, die Einflussfaktoren der Wirtschaftlich- keit näher zu betrachten, die für OEMs zur Entwicklung und Bewertung ihres Produktportfo- lios einen gewinnweisenden Faktor darstellen. Der Schwerpunkt dieser Analyse wird haupt- sächlich auf den Gesichtspunkt der „internen- und externen Ressourcen“ gelegt, welche eine positive sowie negative Wechselwirkung auf die Veränderung der Wirtschaftlichkeit ausüben. Bei den internen Ressourcen werden Faktoren wie die Veränderungen des Mitarbeiterstam- mes, Änderung der Materialressourcen und deren Auswirkungen auf die Produktkosten- struktur sowie die Neubildung einer E-Car ausgelegten Infrastruktur, welche durch Investitio- nen in neue Produktionsanlagen realisiert wird, näher analysiert. Darüber hinaus werden die F&E-Kosten im Entstehungszyklus der E-Cars untersucht, um die Wirtschaftlichkeit und Kosten von E-Cars näher beleuchten sowie bestimmen zu können. Fortgeführt sind exogene Einflussfaktoren weiterer Bestandteil der Analyse, die auf die Wirtschaftlichkeit von E-Cars wirken und eine Veränderung der Unternehmensstruktur unumgänglich machen. In dieser Hinsicht spielt die externe Marktsituation die bedeutende Rolle, die Unternehmen dazu führt eine Umstrukturierung der Lieferanten-Kette vorzunehmen, um eine reibungslose Produktion von E-Cars gewährleisten zu können. Darüber hinaus wird auf die besondere Bedeutung von Subventionen eingegangen, die als ein entscheidendes Förderungsmittel zur Senkung der R&D-Costs sowie zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit von E-Cars beitragen. Im weiteren Verlauf wird ein Überblick über die methodischen Ansätze zur Bestimmung der Wirt- schaftlichkeit gegeben, die den Schwerpunkt dieser Arbeit verdeutlichen. Um die Wirtschaft- lichkeit von E-Cars aus Sicht der Hersteller bestimmen zu können sind statische und dyna- mische Verfahren erforderlich, die im weiteren Verlauf durch mathematische Instrumente wie der Kostenvergleichsrechnung oder der Amortisationsrechnung sowie deren Funktionen und Merkmalen näher veranschaulicht werden. Ein Praxisbeispiel zur dynamischen Amortisati- onsrechnung sowie die parallele Betrachtung des Life-Cycle-Costing-Ansatzes, sollen dem Leser eine detailliertere Betrachtungsweise ermöglichen sowie die elementare Bedeutung der Wirtschaftlichkeit für die Automobilhersteller vermitteln. Im Anschluss daran erfolgt eine kritische Würdigung auf Basis des zuvor dargestellten, wodurch die Chancen und Risiken sowie Grenzen und Probleme der E-Car-Mobilität unter Einbeziehung der Wirtschaftlichkeit von E-Cars verdeutlicht werden. Abschließend wird im letzten Teil der Arbeit ein Fazit gezo- gen, welches die wesentlichen Aspekte noch einmal aufgreift und zusammenfasst.

2. Begriffserläuterung

2.1 Definition von Wirtschaftlichkeit

Wie prinzipiell alle Unternehmensaktivitäten müssen aufgrund der eMobility und des daraus resultierenden Paradigmenwechsel auch die Produktion von Elektrofahrzeugen wirtschaftli- chen Grundsätzen unterliegen.¹⁴ Unter dem Begriff Wirtschaftlichkeit versteht man im Allgemeinen ein Maß zur Bestimmung der Effizienz, welches das Ziel verfolgt, möglichst rati- onal zu handeln sowie knapp verfügbare Mittel so wirkungsvoll wie möglich einzusetzen.¹⁵ In der Unternehmenspraxis wird Sie als Verhältnis zwischen einem erreichten Ergebnis (Ertrag = Nutzen) und dem dafür benötigten Mitteleinsatz (Aufwand = Kosten) definiert (siehe Abb. 2). Diesbezüglich signalisiert eine geeignete Relation zwischen quantifizierbaren Kosten und dem daraus resultierenden Umsatz, die trivialste Methodik zur Bestimmung der Wirtschaft- lichkeit. Die Voraussetzung muss dafür sein, dass der Umsatz in einem bestimmten Be- trachtungszeitraum größer ist als die betriebswirtschaftlich anfallenden Kosten, damit eine Maßnahme wirtschaftlich zu bewerten ist. Eine Intensivierung der Wirtschaftlichkeit kann realisiert werden, indem ein günstigeres Verhältnis zwischen Zielerreichung und dem erfor- derlichen Mitteleinsatz angestrebt wird.¹⁶ Der Aspekt der Wirtschaftlichkeit prägte schon frü- her die Anfänge der Unternehmenserfolgsforschung und bewies sich oft als das essentiellste und einzige Kriterium, um den finanziellen Erfolg eines Unternehmens unter Berücksichti- gung des „ökonomischen Prinzips“ zu bestimmen.¹⁷ Aus dieser Thematik heraus bestehen statische und dynamische Verfahren, um die Wirtschaftlichkeit von E-Cars zu ermitteln, die in der Praxis annäherungsweise mit Hilfe von mathematischen Instrumenten wie der Kosten- vergleichsrechnung, Amortisationsrechnung oder der Kapitalwertmethode eruiert werden kann.¹⁸

Der Faktor Wirtschaftlichkeit ist im Moment der entscheidende Faktor, der die Entwicklung der E-Mobilität bremst und OEMs vor nicht einfach zu lösende Herausforderungen stellt. Dementsprechend erweisen sich die oben genannten Verfahren als Orientierungshilfe für die Automobilhersteller, um die Weiterentwicklung von E-Cars unter wirtschaftlich betrachteten Gesichtspunkten beurteilen zu können sowie deren Auswirkungen am Markt entsprechend zu erfahren.¹⁹ Darüber hinaus erläutern renommierte OEMs wie BMW, Audi und Daimler, dass die Wirtschaftlichkeit im Zentrum ihrer Entwicklungen steht und diese als kritischer Er- folgsfaktor den endgültigen Marktdurchbruch von Elektroautos realisieren wird.²⁰

2.2 Begriff E-Car und Geschichte

Aufgrund der wirtschaftlichen Entwicklung, des Klimawandels sowie der schwindenden Ver- fügbarkeit von nicht regenerierbaren Energien wie Erdöl, Kohle, Gas und Uran sind Unter- nehmen gefordert ihren Fokus auf alternative Energiequellen zu richten und die Bestrebun- gen nach Unabhängigkeit von Öl sowie eine Intensivierung des Umweltschutzes zu realisie- ren.²¹ Die kontinuierlich wachsende Bevölkerung sowie die Nachfrage nach Mobilität leitet Automobilhersteller dazu neue innovative Technologien wie das Elektroauto am Markt zu implementieren, um die nachhaltige Umwelt zu schonen, knappe Ressourcen durch Substi- tute zu ersetzen und das Emissionsziel der CO2 Grenzwerte bis 2020 zu erreichen. Das Elektroauto, auch manchmal als neudeutscher Begriff E-Car oder international unter BEV - „Batterie Electric Vehicle“ bekannt, bringt neue elektrifizierte Antriebstechnologien mit sich, die immer stärker mit den Verbrennungstechnologien konkurrieren.²² Wie der Name schon sagt, wird der Antrieb mit einfachem Strom auf elektrische Art und Weise verfolgt, um somit die Elektrorevolution im Automobilwesen unter globalen und umweltbedingten Gesichts- punkten für die Zukunft berücksichtigen zu können.²³ Beim reinen Elektroantrieb ist die An- triebsform durch einen Elektromotor geprägt, welcher überwiegend in der Nähe der Dreh- achsen verbaut ist, um die Räder per Direktantrieb über die Achse antreiben zu können (siehe Abb. 3). Die notwendige Energie für den Motor wird durch wiederaufladbare Batterien gewährleistet.²⁴

Der Grundstein der Elektromobilität wurde im Jahr 1821 durch die Erfindung des Elektroan- triebs gelegt. Die Idee von Elektroautos ist dementsprechend schon Jahrzehnte alt, welche heute schlechthin den Zukunftsmarkt für Unternehmen charakterisiert, obwohl die E-Mobility- Pioniere damals noch als „Ökospinner“ oder „Weltverbesserer“ bezeichnet wurden.²⁵ Dieser technologische Durchbruch war für die Entwicklung der ersten funktionstüchtigen Elektroau- tos im Jahr 1881 entscheidend, welches durch den Franzose Gustave Trouvé auf der Elekt- rizitätsmesse in Paris mit Elektromotor und Blei-Akku präsentiert wurde.²⁶ Nach dem Krieg erfuhr die Automobilindustrie einen regelrechten Boom der Elektroautos und war den her- kömmlichen Autos mit Verbrennungsmotor insgesamt überlegen. Vor allem Nutzfahrzeuge sowie Spezialfahrzeuge, bei denen das Gewicht der schweren Akkus keine Rolle spielte, profitierten letztendlich von diesem technologischen Fortschritt. Die Perspektive die Elektro- mobilität am Markt weiter auszubauen wurde durch die Erfindung des billigeren und effizien- teren Benzinmotors bzw. Ottomotors sowie des elektrischen Anlassers zunichte gemacht. Die Problematik der aufzuladenden Batterien, die Reichweite sowie der Kostenaspekt für E- Cars führten letztendlich dazu, dass sich das benzinbetriebene Automobil als ein globales Individualverkehrsmittel am Markt durchsetzte.²⁷

Als im Jahr 1990 der Golfkrieg ausbrach, führte dies zu einer weltweiten Ölkrise aus der hohe Preissteigerungen für Sprit resultierten. Diese negativen Gegebenheiten am Markt führten OEMs dazu neue Konzepte für innovative Antriebsarten im Bereich der Automobile zu entwerfen sowie eine Weiterentwicklung der bestehenden Elektroantriebe und Batterien zu verfolgen.²⁸ Neue Umweltschutzstandards sowie Fortschritte in der Batterietechnologie sind für Hersteller zukunftsweisende Faktoren, die das Elektroauto am Markt attraktiv wirken lassen. Diesbezüglich entsteht seit 2005 eine neue Generation von E-Cars, wie etwa der Tesla Roadster, Nissan Leaf, Opel Ampera, Renault Z.E. oder der BMW i8. Die Entwicklung von E-Cars wird von OEMs in zwei unterschiedlichen Kategorien unterteilt. Das „ Conversion- Design “ beschreibt konventionelle, in Serie gefertigte Autos, die über den Austausch des Verbrennungsmotors zu einem E-Car umgebaut werden. Demgegenüber wird das E-Car beim „ Purpose-Design “ speziell für den Elektroantrieb konzipiert und konstruiert.²⁹

3. Innovative Antriebskonzepte im E-Car Bereich

3.1 F-Cell-Antrieb

Der Brennstoffzellenantrieb ist in der heutigen Automobilbranche ein innovatives Antriebs- konzept für die Entwicklung von E-Cars, welches eine hohe technologische Funktionalität aufweist und somit für Hersteller Chancen und Möglichkeiten auf dem Automobilmarkt eröff- net. Nach Daimler Vorstand Zetsche lautet sein Motto auf der IAA: „ Wasserstoff ist heute das bessere Ö l und deshalb ist es Zeit f ü r einen Ö lwechsel.“³⁰ Der Brennstoffzellenantrieb ver- spricht für einige Hersteller auf lange Frist gesehen das höchste Maß an nachhaltiger Mobi- lität. Ein F-Cell angetriebenes Elektrofahrzeug verfügt über einen Wasserstofftank, anstatt eines Benzintanks. Die Brennstoffzelle selbst dient weder als Energiespeicher noch als An- triebsart, sondern basiert lediglich als sog. Energiewandler. Der tatsächliche Antrieb wird durch einen Elektromotor gewährleistet, welcher oft ohne Getriebe direkt an zwei oder vier Rädern montiert ist.³¹ Den notwendigen Antriebsstrom bezieht der Elektromotor nicht aus ei- ner Batterie, sondern direkt aus der Brennstoffzelle. Eine Kombination von Wasserstoff und atmosphärischem Sauerstoff bewirkt innerhalb der Brennstoffzelle eine Knallgasreaktion, welche aus chemischer Energie mit hoher Effizienz elektrischen Strom erzeugt. Moderne Brennstoffzellenautos verfügen demgegenüber auch häufig über eine kleine Speicherbatte- rie, die als Unterstützung zur Beschleunigung und zur Bremsenergierückgewinnung dient (siehe Abb. 4). Der elektrische Wirkungsgrad variiert je nach BSZ-Typ und liegt max. bei gut 60 Prozent. Die überschüssige Energie wird in Form von Wärme freigesetzt und kann vor- teilhaft zum Heizen genutzt werden.³² Die Vorteile einer BSZ liegen gegenüber den Verbren- nungsmotoren bei einer klimaschonenden Stromgewinnung aus Wasserstoff ohne dabei Schadstoffe zu produzieren, höhere Wirkungsgrade, größere Reichweiten sowie geringere Geräuschemissionen.³³ Darüber hinaus sprechen kurze Tankvorgänge, vergleichbar so lange wie bei einem Diesel und Benziner für diese Technologie, wodurch im Gegensatz zu reinen Elektroautos auf stundenlange Ladevorgänge verzichtet werden kann.³⁴ Die verbun- dene Problematik dieser innovativen Antriebstechnik sind die hohen Kosten eines Brenn- stoffzellensystems, die geringe Lebensdauer sowie die fehlende Infrastruktur zur Wasser- stoffversorgung.³⁵ Der Automobilbauer Daimler, welcher als Pionier der Brennstoffzellentech- nologie gilt, sieht dieses Antriebskonzept als den technologischen Durchbruch am Markt und bezeichnet dieses als einen Start in ein neues Zeitalter der Mobilität.³⁶

3.2 Serieller Hybrid

Benzin und Diesel wird nach Studien von Experten nur noch max. zwei Jahre die Vorherr- schaft auf dem Markt der Kraftstoffe haben. Aus diesen Gründen gehört die Zukunft den al- ternativen Antrieben wie Elektroantriebe, Brennstoffzellen-Technologie oder den Kombinati- onsantrieben, auch Hybride genannt.³⁷ Der Begriff „Hybrid“ lässt sich aus dem griechischen ableiten und bedeutet „von zweierlei Herkunft“.³⁸ Eines dieser innovativen Konzepte, welches gegenüber dem reinen Elektroantrieb eine alternative Antriebsart im Bereich der Elektromo- bilität darstellt, ist der serielle Hybrid (S-HEV), welcher fallweise auch unter dem Begriff Se- rienhybrid oder „elektrisches Getriebe“ in der Literatur bekannt ist.³⁹ Ein Fahrzeug hat den Namen Hybrid verdient, wenn ein Auto einen Elektro- mit einem Verbrennungsmotor kombi- niert. Für alle OEMs wird somit das gemeinsame Ziel am Markt verfolgt, das Beste aus zwei Welten miteinander zu vereinen, um ein elektrisches, urbanes und emissionsfreies Fahren auf Kurz- und Pendelstrecken mit der Reichweite eines Verbrennungsmotors gewährleisten zu können.⁴⁰ Ein serieller Hybridantrieb wird durch die Reihenschaltung der Energiewandler charakterisiert. Damit ein perfektes Zusammenspiel der Kräfte erfolgen kann, nutzen mo- derne Fahrzeuge, die mit einer solchen Antriebsart ausgestattet sind, für die Hintereinander- schaltung immer zwei verschiedene Motoren zum Antrieb, d.h. zum einem den konventio- nellen Verbrennungsmotor und zum anderen den Elektromotor.⁴¹ Dementsprechend besteht bei dieser Antriebsform kein Abhängigkeitsverhältnis zwischen Antriebsachse und Verbren- nungsmotor. Bei der seriellen Hybridtechnik erzeugt der Verbrennungsmotor mit Hilfe eines Generators Strom, welcher direkt oder über einen involvierten Energiespeicher mittels Batte- rie an den Elektromotor weitergeleitet wird. Der Verbrennungsmotor ist infolgedessen ledig- lich zuständig für den Antrieb des Generators, der die Elektromotoren mit ausreichend Strom versorgt oder die Batterien lädt (siehe Abb. 5).⁴² Die Vorzüge dieser Antriebstechnologie lie- gen im „Downsizing“, wodurch je nach Konzeption des Hybridantriebs ein bewusst kleiner dimensionierter Verbrennungsmotor ausreicht. Sollte dennoch mehr Leistung benötigt wer- den, als der Generator bzw. der Verbrennungsmotor liefern kann, so besteht die Möglichkeit auf die gespeicherte Energie in den Akkus zurückzugreifen, um das geforderte Leistungsma- xima zu erhalten.⁴³ Eine Sonderform des seriellen Hybrid stellt der E-Antrieb mit „Range Extender“ dar, wodurch der Verbrennungsmotor einen regelmäßigen und realen Fahrbetrieb gewährleistet und als sog. Reichweitenverlängerer dient.⁴⁴ Vorteile wie eine drastische Redu- zierung des Verbrauchs, hohe Packaging-Flexibilität für den Motoreinbau und der geringe Ausstoß an Emissionen sprechen für diese Antriebsform des seriellen Hybrid, welcher zukünftig immer größere Bedeutung auf dem Automobilmarkt erlangen wird.⁴⁵

3.3 Reiner Elektroantrieb - „BEV“

Die öffentliche Diskussion über erneuerbare Energien sowie die Berücksichtigung umweltre- levanter Gesichtspunkte rückt reine Elektrofahrzeuge, kurz „BEV“ immer mehr in den Vor- dergrund von OEMs der Automobilbranche, um innovative Technologien und deren Ent- wicklung kontinuierlich am Markt zu verfolgen.⁴⁶ Der reine Elektroantrieb stellt die wichtigste alternative Antriebsart gegenüber den Hybridantrieben dar. Dieses Konzept wird in den nächsten Jahren für die urbane Gesellschaft eine ernsthafte Alternative im Gegensatz zum Verbrennungsmotor darstellen und primär für Mega-Citys eine evidente Rolle spielen. Die Voraussetzung, dass die Inbetriebnahme des Fahrzeugs rein elektrisch erfolgen kann, hängt von einem Elektromotor, einer Leistungselektronik sowie eines Akkumulators ab. Sind diese Bestandteile vorhanden wird das E-Car unzweifelhaft zum Zero-Emission-Car.⁴⁷ Die Leis- tungselektronik gilt somit als wesentlicher Bestandteil, um den Betrieb des Elektromotors zu gewährleisten. Darüber hinaus sorgt diese dafür, dass eine Stromumformung erfolgt und die Brücke zwischen Energiespeicher und dem E-Motor geschlossen werden kann. Die Energie- bereitstellung wird in der modernen Generation durch wiederaufladbare Antriebsbatterien gewährleistet, welche im E-Car den Kraftstofftank substituieren. Die gespeicherte elektrische Energie ist demnach der essentielle Faktor, die bei Bedarf mithilfe eines Elektromotors in mechanische Energie umgewandelt und für den Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird.⁴⁸ Na- hezu ideal ist die Drehmomentcharakteristik des E-Motors, welcher bereits annähernd ab der ersten Drehzahl das maximale Drehmoment erreicht. Die Notwendigkeit eines Getriebes und einer Kupplung sind aufgrund der genannten Vorzüge der Drehmomentcharakteristik nicht erforderlich, wodurch die damit verbundene technische Komplexität hinsichtlich des An- triebsstrangs bei E-Cars simultan reduziert wird.⁴⁹ Ein effizienter Vorteil von E-Cars besteht außerdem im ausgeklügelten Rekuperationssystem, wodurch Bewegungsenergie durch leichtes Bremsen zur Energierückgewinnung in der Batterie gespeichert wird.⁵⁰ Das rein elektrobetriebene Fahrzeug bietet gegenüber dem herkömmlichen Verbrennungsmotor er- hebliche Vorteile. Besonders zur Geltung kommen ein besserer Wirkungsgrad, Umwelt- freundlichkeit, kein Lärm, geringere Strom- sowie Betriebskosten und der Wegfall aller Schadstoffemissionen.⁵¹ Demgegenüber werden auch eine Vielzahl von Nachteilen ersicht- lich, die unteranderem durch eine geringe Lebensdauer und Speicherfähigkeit der sehr teuren Energieträger, relativ kurze Reichweiten, lange Ladezeiten sowie ein hoher Kaufpreis für E-Cars charakterisiert werden. Dennoch überwiegen die Vorteile gegenüber den Nachteilen und stellen die signifikanten Faktoren dar, die zur CO2 Reduzierung beitragen und im Hinblick auf die im Jahr 2020 geltende Emissionsgesetzgebung eine nicht mehr wegzudenkende Technologie für die Zukunft darstellt.⁵²

4. Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit der Hersteller

4.1 Interne Ressourcen

Die Elektromobilität von morgen ist der große Zukunftstrend der Automobilbranche und wird den Verkehr sowie die Wirtschaft in der urbanen Gesellschaft erheblich verändern, aber bis zur Massentauglichkeit der Fahrzeuge gibt es noch viel Potential für technologische Innova- tionen.⁵³ Das Stichwort „Elektroauto“ steht im Wandel der Zeit und bedeutet somit für viele Hersteller und Zulieferer eine Veränderung der eigenen strategischen Schwerpunkte. Nicht nur das individuelle Mobilitätsverhalten wird durch die voll- und teilelektrischen Stromer der unmittelbaren Zukunft beeinflusst, sondern sie erfordern neue innovative Geschäftsmodelle sowie eine neue Infrastruktur der OEMs. Dementsprechend sind die Automobilbauer ange- halten ihren Fokus auf die F&E von E-Cars zu richten, damit reine Elektroantriebe in der na- hen Zukunft eine echte Alternative zum herkömmlichen Verbrennungsmotor darstellen.⁵⁴ Das Tempo der Entwicklung ist atemberaubend und kaum überschaubar, dennoch steht die schlechte Wirtschaftlichkeit von Elektroautos im Brennpunkt der OEMs. Die gesamte Wert- schöpfungskette verfügt somit über unterschiedliche Einflussfaktoren, die eine Veränderung der Wirtschaftlichkeit herbeiführen und den letztendlichen Marktdurchbruch von Elektroautos hemmen.⁵⁵ Das elektrische Fahren als „Option“ stellt für die Gesellschaft eine gravierende Neuerung dar, welches technologisch hochinteressant ist, aber damit auch teure Kosten für die Herstellung eines Elektroautos verbunden sind. Aus diesem Bezug heraus steht der Kostenfaktor bei OEMs im Mittelpunkt ihrer Entwicklungen, um eine Erhöhung der Wirt- schaftlichkeit von E-Cars anzustreben sowie die Problematik der Batterietechnik zu kompen- sieren, damit die globale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Automobilindustrie gestärkt werden kann. Ein attraktives Angebot von E-Cars ist somit erforderlich, um eine positive Wir- kung auf die Nachfrage der Kunden zu erzielen sowie den Kauf von Elektrofahrzeugen zu verstärken. Denn nur eine Massenproduktion von Materialien kann eine Stückkostenreduzie- rung ermöglichen, den maximalen Aufwand mindern, damit der Ertrag sowie die Wirtschaft- lichkeit als relevante Zielgrößen intensiviert werden können.⁵⁶

4.1.1 Veränderungen des Mitarbeiterstammes

Die Wirtschaftlichkeit von OEMs wird unteranderem durch „interne Ressourcen“ beeinflusst, wodurch die automobile Wertschöpfungsarchitektur mit der Diffusion der E-Car-Mobilität vor tiefgreifenden Veränderungen steht sowie eine Modifizierung der Unternehmensstruktur voll- zogen werden muss. Während sich die Automobilhersteller und Zulieferer schon ausgiebig der Entwicklung elektrifizierter Modelle widmen, resultiert aus den tieferen Wertschöpfungs- stufen oft eine Orientierungslosigkeit der richtigen Strategie zur Unternehmensausrichtung im Hinblick auf die E-Car-Mobilität. Die Voraussetzung, um in der automobilen Wertschöp- fungskette erfolgsorientierte Maßnahmen durchführen zu können, liegen in der sukzessiven Ausbildung und Qualifikation des beteiligten Mitarbeiterstammes. Somit müssen qualifizierte Fachkräfte über ein umfangreiches Know-How verfügen, die in sämtlichen Bereichen wie F&E der Batterietechnik, neue Produktionsprozesse, Vertrieb, Reparatur, Wartung und Re- cycling sowie mit dem Umgang von Hochvoltkomponenten und chemisch aktiven Werkstof- fen in der Lage sind, dies in die Tat umzusetzen. Diese Fähigkeiten können in Form von Weiterbildungsmaßnahmen und Zusatzausbildungen gewonnen werden, wodurch zudem eine Erhöhung der Mitarbeitermotivation sowie eine persönliche Bindung ans Unternehmen angestrebt wird. Aber auch die Bildung von Joint Ventures sehen deutsche Automobilher- steller als entscheidendes Kriterium, um Kapital, Technik und die Sammlung von Erfahrung in der Entwicklung von Elektroautos miteinander zu verschmelzen, woraus der Aufbau eines entsprechenden qualifizierten Personalstammes erzielt werden kann.⁵⁷ Simultan wird dadurch eine Steigerung der Arbeitsproduktivität erzielt, wodurch in kürzerer Zeit größere Ausbringungsmengen erreicht und im Hinblick auf die Massenproduktion die Stückkosten gesenkt werden können.⁵⁸ Die Produktivitätsentwicklung wird in der Automobilindustrie somit als Erfolgsindikator gesehen, welche durchaus unterschiedliche Auswirkungen auf die Ver- änderung der Wirtschaftlichkeit haben kann. Ein attraktives Angebot von Elektroautos hat zwar den Vorteil, dass eine Befriedigung der Marktnachfrage erfolgen kann, aber bei zu ho- hem Verkaufspreis der Bedarf ausbleibt, kein Ertrag resultiert, der Gewinn sinkt und dies zu einer Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit führt. Im Gegensatz dazu kann eine Produkti- vitätssteigerung auch positive Effekte mich sich bringen, indem ein optimaler Ressourcen- einsatz sowie die Ankurbelung der Nachfrage, zu hohen Verkaufserlösen und zu einer Stei- gerung der Wirtschaftlichkeit von E-Cars beitragen.⁵⁹

4.1.2 Veränderung der Materialressourcen

Eines der größten Hemmnisse, welches die Wirtschaftlichkeit von Elektroautos beeinträchtigt und einen weiteren Einflussfaktor darstellt, sind nach wie vor die hohen Material- und Her- stellkosten, die sich aus der Veränderung neuer Entwicklungs-, Beschaffungs- und Produkti- onsprozesse ergeben.⁶⁰ Aus diesem Bezug heraus müssen die Hebel im Einkauf zur Produktkostensenkung sowie zur Produktionsverbesserung noch intensiver genutzt werden, wodurch eine Preisreduktion der integrierten Bestandteile von 4,3% p.a. durch OEMs gefor- dert wird, um das E-Car unter wirtschaftlichen und wettbewerbsfähigen Kosten produzieren zu können (siehe Abb. 6).⁶¹ Dementsprechend sind vor allem schlanke Prozesse in der Phase der Globalisierung von essentieller Bedeutung, wodurch eine stringente Verfolgung von Systematisierung, Standardisierung sowie Transparenz wesentliche Stellhebel für den Erfolg charakterisieren und einen positiven Effekt auf die Wirtschaftlichkeit von E-Cars ausü- ben.⁶² Vor allem hohe Investitionstätigkeiten in die Batterietechnik stellen aus Sicht der Experten das Sorgenkind zum Elektro-Massenmarkt dar, wodurch der hohe prozentuale Anteil an den gesamten Produktionskosten eine unattraktive Wirtschaftlichkeit für Automobil- bauer resultieren lässt.⁶³ Demnach müssen Automobilhersteller primär für den Einkauf eines Batteriesystems ca. 10.000€ investieren, welches mehr als die Produktionskosten eines Mittelklassefahrzeugs darstellt und für den Kunden hohe Anschaffungskosten von bis zu 30.000€ resultieren (siehe Abb. 7). Dementsprechend ist es für einen Markterfolg bedeut- sam, dass Automobilhersteller im Hinblick auf die Batterietechnik zusammen agieren. Das Ziel dabei ist eine Reduzierung der F&E-Kosten sowie erhebliche Einsparungen über grö- ßere Stückzahlen zu realisieren, die einen positiven Effekt im Hinblick auf die Wirtschaftlich- keit jedes einzelnen OEMs garantieren.⁶⁴ Diese strategische Zusammenarbeit wird derzeit am Markt durch traditionelle Batteriehersteller, Zulieferer und Automobilbauer verfolgt, wodurch eine sukzessive Preisreduzierung für Lithium-Ionen-Akkus schneller als erwartet voranschreitet und diese Gegebenheit aus Hersteller- und Kundensicht Kostenvorteile mit sich bringt, die sich letztendlich auf die Wirtschaftlichkeit von E-Cars positiv auswirken.⁶⁵

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¹ Vgl. Lemmer, K. et al. (2011), S. 9.

² Vgl. http://www.erfahrung-ist-zukunft.de/SharedDocs/DE/Artikel/Alltag/Mobilitaet/20110817-vdi-vde- elektromobilitaet.html?nn=11718 (Zugriffsdatum: 11.11.2011).

³ Vgl. Becker, H. (2010), S. 45.

⁴ Vgl. http://www.elektromobilitaet-vda.de/auf-dem-weg-zu-einer-zukunftsfaehigen-mobilitaet-mit-elektroautos (Zugriffsdatum: 11.11.2011).

⁵ Vgl. Hüttl, R./Pischetsrieder, B. (2010), S. 7.

⁶ Vgl. http://www.platinnetz.de/magazin/gesellschaft/umwelt/das-elektroauto-umwelt-retter-oder-klima-maerchen (Zugriffsdatum: 11.11.2011).

⁷ Vgl. http://www.grueneautos.com/2011/11/erfinder-des-elektroautos-reva-mit-internationalem-innovationspreis- ausgezeichnet/ (Zugriffsdatum: 11.11.2011).

⁸ Vgl. Schill, W. (2010), S. 145.

⁹ Vgl. Fischer, A. (2011), S. 24.

¹⁰ Vgl. Dallinger, D. et al. (2011), S. 13.

¹¹ Vgl. http://idw-online.de/pages/de/news326204 (Zugriffsdatum: 11.11.2011).

¹² Vgl. http://www.manager-magazin.de/unternehmen/autoindustrie/0,2828,739355-2,00.html (Zugriffsdatum: 11.11.2011).

¹³ Vgl. Hoberg, P. (2011), S. 601ff.

¹⁴ Vgl. Wallentowitz, H./Freialdenhoven, A. (2011), S. 161.

¹⁵ Vgl. Freiling, J./Reckenfelderbäumer, M. (2010), S. 7.

¹⁶ Vgl. Thiel, K./Meyer, H./Fuchs, F. (2008), S. 161.

¹⁷ Vgl. Sill, F. (2008), S. 88.

¹⁸ Vgl. Bogenstätter, U. (2008), S. 74.

¹⁹ Vgl. Vollmer, A. (2011), S. 24f.

²⁰ Vgl. http://www.vdi-nachrichten.com/artikel/Elektroautos-fahren-schnell-aus-der-Nische/50523/2 (Zugriffsdatum:

14.11.2011).

²¹ Vgl. Rogall, H. (2008), S. 58.

²² Vgl. http://www.bcg.de/media/PressReleaseDetails.aspx?id=tcm:89-80913 (Zugriffsdatum: 3.11.2011).

²³ Vgl. http://e-car24.net/iaa%202011.htm (Zugriffsdatum: 4.11.2011).

²⁴ Vgl. http://www.im-auto.de/alternative-antriebe/elektroantrieb.html (Zugriffsdatum: 4.11.2011).

²⁵ Vgl. http://www.wila-arbeitsmarkt.de/files/uws_2011_27_entwicklung_des_elektroautos.pdf (Zugriffsdatum: 13.11.2011).

²⁶ Vgl. http://www.cleanthinking.de/elektroauto-geschichte/ (Zugriffsdatum: 4.11.2011).

²⁷ Vgl. Boetius, H. (2006), S. 160.

²⁸ Vgl. http://www.elektroauto-nachrichten.de/elektroauto-geschichte/ (Zugriffsdatum: 4.11.2011).

²⁹ Vgl. Hassanzada, T. (2011), S. 13.

³⁰ Vgl. Geitmann, S. (2011), S. 32.

³¹ Vgl. Wüste, M. (2010), S. 29.

³² Vgl. http://www.zeit.de/auto/2011-06/brennstoffzelle-testfahrt (Zugriffsdatum: 5.11.2011).

³³ Vgl. Eichlseder, H./Klell, M. (2010), S. 219.

³⁴ Vgl. http://www.motorvision.de/artikel/20-neue-wasserstofftankstellen-bis-2013,9458.html (Zugriffsdatum: 5.11.2011).

³⁵ Vgl. Wallentowitz, H./Freialdenhoven, A. (2011), S. 80.

³⁶ Vgl. http://www.schwab-kolb.com/daimler/de/dc000196.htm (Zugriffsdatum: 5.11.2011).

³⁷ Vgl. http://www.paulsen-automobile.de/2008/09/16/autokraftstoffe/die-zukunft-von-benzin-und-diesel/ (Zugriffsdatum: 5.11.2011).

³⁸ Vgl. http://www.faz.net/themenarchiv/2.972/doppelantriebe-diese-iaa-laeuft-unter-dem-zeichen-des-hybrid- 1459345.html (Zugriffsdatum: 5.11.2011).

³⁹ Vgl. Hofmann, P. (2010), S. 18.

⁴⁰ Vgl. http://www.zeit.de/auto/2011-07/golf-hybridauto (Zugriffsdatum: 5.11.2011).

⁴¹ Vgl. http://www.elektroauto-fahren.com/serieller-hybridantrieb.html (Zugriffsdatum: 5.11.2011).

⁴² Vgl. http://wunschauto24.com/auto-umwelt/eco/alternativen/hybrid-typen.html (Zugriffsdatum: 5.11.2011).

⁴³ Vgl. Wallentowitz, H./Reif, K. (2011), S. 89.

⁴⁴ Vgl. Braess, H./Seiffert, U. (2007), S. 135.

⁴⁵ Vgl. Dingel, O. (2006), S. 35.

⁴⁶ Vgl. Borgeest, K. (2010), S. 35.

⁴⁷ Vgl. Wüste, M. (2010), S. 27.

⁴⁸ Vgl. Kleiner, F. (2011), S. 40.

⁴⁹ Vgl. http://www.greengear.de/elektrischer-antrieb-der-elektromotor/ (Zugriffsdatum: 8.11.2011).

⁵⁰ Vgl. Helmers, E. (2009), S. 160.

⁵¹ Vgl. Böttcher, K./Sachse, J. (2008), S. 48.

⁵² Vgl. Kleiner, F. (2011), S. 39.

⁵³ Vgl. Hab, G./Wagner, R. (2010), S. 5.

⁵⁴ Vgl. Buller, U. (2011), S. 3.

⁵⁵ Vgl. http://www.bem-ev.de/das-handbuch-zur-elektromobilitat/ (Zugriffsdatum: 12.11.2011).

⁵⁶ Vgl. Traencker, J. et al. (2011), S. 60f.

⁵⁷ Vgl. Freimuth, J. et al. (2011), S. 56.

⁵⁸ Vgl. Hüttl, F./Pischetsrieder, B. (2010), S. 16.

⁵⁹ Vgl. Lasshof, B. (2006), S. 26.

⁶⁰ Vgl. Ullmann, H. (2009), S. 93.

⁶¹ Vgl. Wyman, O. (2011d), S. 17.

⁶² Vgl. Geiger, W. (2011), S. 89.

⁶³ Vgl. http://www.heise.de/autos/artikel/Experten-Batterien-fuer-Elektroautos-bleiben-teuer-1107752.html (Zugriffsdatum: 12.11.2011).

⁶⁴ Vgl. http://www.auto-reporter.net/1959/2_1959_104_38386_1.php (Zugriffsdatum: 12.11.2011).

⁶⁵ Vgl. http://www.wiwo.de/technologie/auto/iaa-akkus-fuer-elektroautos-werden-billiger/5215400.html (Zugriffsdatum: 13.11.2011).