Rohstoffverfügbarkeit. Beschaffungsseitige Risiken der Elektrifizierung des Antriebsstranges

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Ausgangslage und Motivation
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit

2 Theoretische Grundlagen zur Elektromobilität
2.1 Elektrifizierte Antriebskonzepte im Fokus der Arbeit
2.2 Schlüsseltechnologie Lithium-Ionen-Batterie

3 Entwicklung der Messmethodik von Rohstoffkritikalität
3.1 Fortschritt - Treiber der Rohstoffabhängigkeit
3.2 Konzeptionelle Ansätze zur Messung von Rohstoffkritikalität
3.2.1 Studie mit Kritikalitätsindex
3.2.2 Studie mit Kritikalitätsmatrix
3.2.3 Studie mit Berechnung des zukünftigen Angebots und Bedarfs
3.3 Operationalisierung der Messmethodik von Rohstoffkritikalität

4 Analyse der Kritikalität von Lithium
4.1 Einführung
4.2 Analyse der geologischen Verfügbarkeit
4.2.1 Bestimmung des Lithium-Angebots
4.2.2 Bestimmung des Lithium-Bedarfs mit G.8
4.2.3 Synthese der Angebots- und Bedarfsentwicklung
4.3 Analyse der sozioökonomischen Verfügbarkeit
4.3.1 Länderkonzentration
4.3.2 Unternehmenskonzentration
4.3.3 Politische Stabilität in den Förderländern
4.3.4 Recycling
4.3.5 Substituierbarkeit

5 Zusammenfassung und Ausblick

6 Literaturverzeichnis

7 Internetverzeichnis

Anhänge
Anhang 1 - historische Entwicklung des Rohölpreises in US-$
Anhang 2 - Prognosedaten zum Produktionsvolumen und Bedarf der Deutschen Bank 2013-2025
Anhang 3 - Prognosedaten zum Produktionsvolumen und Bedarf der Stormcrow Capital Ltd. 2015-2025
Anhang 4 - Prognosedaten Dakota Minerals Ltd. 2015-2025
Anhang 5 - Berechnung der CAGR für den Verwendungsbereich Batterien mit Daten der Deutschen Bank
Anhang 6 - Berechnung des Lithiumkarbonat-Bedarfs der ausgewählten Szenarien im Vergleich zum LCE-Produktionsvolumen bis 2025
Anhang 7 - Berechnung des Lithiumkarbonat-Bedarfs verschiedener Verbreitungsszenarien der Elektromobilität bis 2050
Anhang 8 - Historische Daten zum Lithium-Produktionsvolumen 1996-2015, USGS

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Risiken im Unternehmensumfeld bei technologischem Wandel

Abbildung 2: Zielstruktur der Arbeit

Abbildung 3: Aufbau der Arbeit

Abbildung 4: Bestandsentwicklung an Elektrofahrzeugen 2012 - 2016

Abbildung 5: Einordnung des Range Extender-Konzepts

Abbildung 6: Aufbau eines Lithium-Ionen-Batteriepacks

Abbildung 7: Aufbau einer Lithium-Ionen-Batteriezelle

Abbildung 8: Materialeinsatz der Antriebskonzepte im Vergleich

Abbildung 9: Anzahl nachgefragter Rohstoffe in den letzten Jahrhunderten

Abbildung 10: Bewertungsschema der vbw-Studie

Abbildung 11: Resultat der EU-Studie

Abbildung 12: Berechnung der wirtschaftlichen Bedeutung eines Rohstoffs

Abbildung 13: Struktureller Aufbau der Kritikalitätsanalyse Lithiums

Abbildung 14: Verteilung der weltweiten Reserven auf Länder

Abbildung 15: Verteilung der weltweiten Ressourcen auf Länder

Abbildung 16: Weltweites Lithium-Produktionsvolumen in LCE [t]

Abbildung 17: Marktanteile führender Lithiumproduzenten im Jahr 2014

Abbildung 18: Zunahme des Produktionsvolumens 2015 - 2018

Abbildung 19: Entwicklung des Produktionsvolumens 1996 - 2025

Abbildung 20: Verwendungsbereiche des Lithiums 2008 vs. 2015

Abbildung 21: Bedarf im Vergleich zum Produktionsvolumen 2015-2025

Abbildung 22: Aktueller und zukünftiger LCE-Bedarf durch Elektrofahrzeuge

Abbildung 23: Wachstumsrate des Elektroauto-Absatzes bis 2025

Abbildung 24: Bedarfsszenarien gegenüber Produktionsvolumen-Prognosen

Abbildung 25: Fahrzeugbestandsszenarien gegenüber Reserven/Ressourcen

Abbildung 26: Anteil des recycelten Lithiums gegenüber dem CTI-Szenario

Abbildung 27: Entwicklung des Rohölpreises

Abbildung 28: Produktionsvolumen und Bedarf 2015-2025, Deutsche Bank

Abbildung 29: Lithium-Produktionsv. 2015-2025, Stormcrow Capital Ltd.

Abbildung 30: Lithium-Bedarf 2015-2025, Stormcrow Capital Ltd.

Abbildung 31: Lithium-Verwendungsbereiche 2015-2025, Dakota Minerals

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Berechnung der wirtschaftlichen Bedeutung Niobiums für die EU

Tabelle 2: Berechnung der gewichteten Substitutionsvariable σi für Niobium

Tabelle 3: Berechnung des HHI-Indikators für Niobium

Tabelle 4: Veränderung des spezifischen Rohstoffbedarfs qi

Tabelle 5: Bedarfsprognose für Lithium mithilfe von G.4

Tabelle 6: Länderkonzentration der Lithiumproduktion

Tabelle 7: Länderkonzentration der Lithium-Reserven

Tabelle 8: Unternehmenskonzentration der Lithiumproduktion

Tabelle 9: Politische Stabilität in den Förderländern des Lithiummarktes

Tabelle 10: Substitutionschancen von Lithium

Tabelle 11: Lithium-Bedarf 2015-2025 mit 8% CAGR

Tabelle 12: LCE-Bedarf für das Szenario „EVI 2020“ der EVI

Tabelle 13: LCE-Bedarf für das Ziel der Pariser Klimakonferenz

Tabelle 14: LCE-Bedarf für das Verbreitungsszenario von BP

Tabelle 15: LCE-Bedarf für die Absatzprognosen von Roland Berger

Tabelle 16: LCE-Bedarf für das IEA 2DS-Szenario

Tabelle 17: LCE-Bedarf für das „Strong EV“-Szenario der CTI

Tabelle 18: LCE-Bedarf für die EV City Casebook-Studie

Tabelle 19: Produktionsvolumen 1996-2015

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Ausgangslage und Motivation

„Mobilität soll den Menschen nutzen und sie begeistern. Von daher muss sie immer auch den Zeitgeist reflektieren und die Welt, in der wir morgen leben wollen.“¹

(Dr. Norbert Reithofer, Vorstandsvorsitzender von BMW, IAA Pressekonferenz 2011)

Die Automobilindustrie befindet sich inmitten einer weltweit geführten Debatte zur Mobilität. Insbesondere das Thema Elektromobilität befindet sich im Zentrum politischer als auch wirtschaftlich-technischer Diskussionen. Aktuell wird der Zeitgeist gemäß Dr. Norbert Reithofer durch einen tiefgreifenden, technologischen Wandel reflektiert, der sich in verstärkten Forschungsaktivitäten seitens unterschiedlichster Instanzen bemerkbar macht.²

Der derzeitige Vorstandsvorsitzende der Daimler AG Dr. Dieter Zetsche ver- gleicht die aktuelle Situation der Automobilindustrie mit ihrer Entstehungsphase Ende des 19. Jahrhunderts³, in der verschiedene Antriebskonzepte miteinander konkurrierten und eine Entwicklung schwer prognostizierbar war.⁴ Letztendlich setzte sich der Verbrennungsmotor aufgrund bedeutender technischer Fortschritte und billigem Öl gegen die Elektromotoren und Dampfmaschinen durch. Insbe- sondere die stark limitierte Reichweite und Geschwindigkeit als auch die kälte- empfindliche, erschütterungsanfällige Batterie der Elektroautos erwiesen sich als schwerwiegende Nachteile gegenüber den Automobilen mit Verbrennungsmotor.⁵

Energie- und klimapolitischer Ziele geschuldet ist Elektromobilität mittlerweile mehr als nur ein zukünftiges Nischenkonzept. Das Wirtschaftswachstum in den Schwellenländern, insbesondere den BRICS-Staaten, sorgt weltweit für einen er- höhten Bedarf an Energieträgern und Erdöl.⁶ Obgleich sich der Rohölpreis aktuell auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau befindet⁷, rechnen viele Experten langfristig mit einem Anstieg der Rohölpreise. Neben der unsicheren Ressourcen- verfügbarkeit haben weitere Faktoren wie steigende Explorations- und Förderkos- ten, Preisspekulationen und geopolitische Konflikte einen Einfluss auf den Preis.⁸ Abermals und erstarkt soll Strom als Energiequelle des elektrifizierten Antriebs- konzeptes die Abhängigkeit der Automobilindustrie vom Erdöl reduzieren und eine Erfolg versprechende Alternative zu den konventionellen Kraftstoffen dar- stellen.⁹

Neben einer zukunftsfähigen Energiepolitik hat sich die Europäische Union 2009 verpflichtet Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2020 um mindestens 20% zu reduzieren, die die Automobilindustrie zu einer sukzessiven Senkung der spezifischen CO2-Flottenemissionswerte zwingt. Für die PKW-Neuwagenflotte der Hersteller gilt ab 2020 der Zielwert von 95g CO2/km.¹⁰ Dieser Wert entspricht einem Benzinverbrauch von etwa 4,1l/100km.¹¹

Folglich sehen sich insbesondere im Marktsegment der Premiumfahrzeuge tätige Hersteller vor eine große Herausforderung gestellt. Um die klimapolitischen Ziele der Europäischen Union zu erreichen, können die Automobilhersteller sich nicht länger erlauben ausschließlich Fahrzeuge mit konventionellen Antrieben anzubie- ten. Diesbezüglich kann Elektromobilität einen wichtigen und merklichen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emmissionen leisten. Die Realisation einer möglichen Reduktion ist dabei unabdingbar mit dem Ausbau einer regenerativen Versor- gungsinfrastruktur verknüpft.¹²

Insgesamt lässt sich festhalten, dass die klimapolitischen Treiber in Form europäi- scher Gesetzesauflagen sowie steigendem Umweltbewusstseins von Politik und Gesellschaft als auch energiepolitisch die fortschreitende Verknappung der fossi- len Ressourcen den Paradigmenwechsel der Antriebskonzepte eingeleitet hat.¹³ Neben der Chance für die Automobilhersteller, die bestehenden als auch neue Absatzmärkte mit einer neuen umweltfreundlichen Technologie anzusprechen¹⁴ und sich entsprechend des jetzigen Zeitgeists umweltbewusster Mobilität neu zu positionieren, birgt die Elektromobilität gleichzeitig noch viele ökonomische und technische Herausforderungen. So stellt „der Übergang in die Elektromobilität [..] für die meisten Unternehmen eine radikale diskontinuierliche Veränderung dar“¹⁵. Hatten insbesondere Automobilhersteller aber auch Zulieferer in den letzten Jahr- zehnten aufgrund des fehlenden externen Drucks und einer relativ stabilen Markt- lage vermehrt nur inkrementelle Innovationen hervorgebracht¹⁶, sehen beide Ak- teure sich jetzt mit einem radikalen technologischen Wandel konfrontiert. Dieser vollzieht sich laut Proff in den drei Phasen der Entwicklung neuer Geschäftsmo- delle, den Übergang und die Marktdurchdringung der Elektromobilität.¹⁷

Den Wandel begleiten mehrere Risiken im strategischen Umfeld der Automobilhersteller. Abbildung 1 zeigt die wichtigsten strategierelevanten Umfeldveränderungen in der Automobilindustrie.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Risiken im Unternehmensumfeld bei technologischem Wandel¹⁸

Im Fokus dieser Arbeit und im Rahmen des technologischen Paradigmenwechsels der Antriebskonzepte steht das technologische Risiko der Rohstoffverknappung bezogen auf den weltweiten Automobilmarkt. In der obigen Abbildung beeinflusst die Rohstoffverknappung die Beschaffungsbedingungen, sodass trotz gleichblei- bender oder gar steigender Nachfrage die Produktionskapazitäten durch Lieferaus- fälle bestimmter Rohstoffe nicht genutzt werden könnten.¹⁹ Elektromobilität er- möglicht auf der einen und erfordert auf der anderen Seite die Verarbeitung neuer, anderer Rohstoffe.²⁰

Das elektrifizierte Antriebskonzept löst zwar bisherige Abhängigkeiten vom Erd- öl, erzeugt gleichzeitig jedoch grundlegende Dependenzen in anderen Roh- stoffsektoren infolge konstruktiver Unterschiede zum herkömmlichen Kraftfahr- zeug: Der mechanische Antriebsstrang mit Verbrennungsmotor wird durch einen Antriebsstrang mit Elektromotor, der konventionelle Kraftstofftank durch eine Traktionsbatterie ersetzt.²¹

Die vorliegende Arbeit konzentriert sich vor dem Hintergrund einer möglicherweise stark steigenden Nachfrage nach Elektroautos auf die Frage nach der zukünftigen Verfügbarkeit des Rohstoffs Lithium für die Lithium-Ionen-Batterien. Ohne diesen Rohstoff, der auch als „weißes Gold“ bezeichnet wird²², wäre Elektromobilität im heutigen Zeitalter nicht realisierbar.

Ähnlich wie das Rohöl, die Essenz für den herkömmlichen Antrieb mit Verbren- nungsmotor, beobachtet und bewertet wird, und auf dieser Grundlage wirtschafts- politische Strategien zur Sicherstellung der Versorgung entwickelt und ferner Substitutionsmöglichkeiten erforscht wurden und werden, bedarf es einer aktuel- len Analyse für den im Fokus des Paradigmenwechsels stehenden Rohstoff Lithi- um.

Dafür stützt sich diese Arbeit auf das Konzept der Rohstoffkritikalität, das vermehrt zur Einschätzung verwendet wird, ob Rohstoffe für ein bestimmtes Land oder einen spezifischen Sektor kritisch sind.

1.2 Zielsetzung

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Bestimmung der Rohstoffkritikalität von Li- thium in Bezug auf die weltweite Entwicklung der Elektromobilität. Auf Grund der langfristig zu erwartenden positiven Marktwachstumszahlen im Bereich der PKW mit elektrifizierten Antriebssystemen ist in Folge mit einem deutlichen An- stieg des Lithium-Bedarfs zu rechnen. Diese Entwicklung gibt Anlass zu folgen- der Frage:

- Kann der zukünftige Bedarf mit den vorhandenen Ressourcen, Reserven sowie dem jährlichen Produktionsvolumen in Zukunft gedeckt werden?

Die Frage impliziert einen Untersuchungsprozess, der folgende weitere, notwendige Fragen aufwirft:

- Wie viel Lithium ist weltweit vorhanden?
- Wie entwickelt sich der steigende Bedarf nach Lithium in Zukunft?
- Welche sozioökonomischen Faktoren haben Einfluss auf das zukünftige Rohstoffangebot?

Die vorliegende Arbeit soll Antworten auf diese Fragen liefern. Erstes Teilziel dieser Arbeit wird die Ermittlung des weltweiten Lithium-Angebots sein. Unter Zuhilfenahme von geologischen Daten zu aktuellen Ressourcen und Reserven sowie jährlichem Produktionsvolumen wird eine möglichst genaue Abschätzung der geologischen Verfügbarkeit vorgenommen. Das zweite Teilziel der Arbeit dreht sich um die Ermittlung des zukünftigen Lithium-Bedarfs. Primär müssen die verschiedenen Märkte, die als Nachfrager auftreten, identifiziert werden. Im Fo- kus dieser Untersuchung befindet sich hauptsächlich die Elektromobilität, dessen Bedarfsentwicklung anhand von Prognosen für zukünftige Neufahrzeugzulassun- gen abgeschätzt werden soll. Für historische Daten zu weltweitem Absatz und Fahrzeugbestand wird auf die Online-Datenbank ev-volumes.com zurückgegrif- fen. Das renommierte Statistik-Portal Statista bezieht sich in Bezug auf Absatz- und Fahrzeugbestandsdaten auf die Partner-Website ev-sales.blogspot.de, daher wird die verwendete Quelle als seriös eingestuft.²³

Drittes Teilziel ist der Vergleich zwischen Angebots- und Bedarfsentwicklung durch die Synthese der ersten beiden Teilziele. Dazu wird das Angebotspotenzial in Form von Reserven, Ressourcen und jährlichem Produktionsvolumen mit Be- darfsszenarien aus Politik und Wirtschaft verglichen. Im letzten Schritt sollen so- zioökonomische Faktoren beschrieben werden, die die reine Betrachtung der zu- künftigen Angebots- und Bedarfsentwicklung in Form künstlicher Verknappung negativ beeinflussen können. Die Bedeutung kurz- und mittelfristiger Versor- gungsrisiken ist neben einer langfristigen Angebots- und Nachfrageuntersuchung insbesondere in einer globalisierten Weltwirtschaft nicht zu vernachlässigen.²⁴ Die Bestimmung der wichtigsten Einflussfaktoren ist Teilziel Nummer vier und stützt sich auf existierende Studien zur Analyse von Rohstoffkritikalität.

Die Analyseergebnisse sollen im letzten Abschnitt diskutiert und ein Ausblick auf aktuelle und zukünftige Maßnahmen zur Minderung der Rohstoffabhängigkeit gegeben werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Zielstruktur der Arbeit²⁵

1.3 Aufbau der Arbeit

Der Aufbau der Arbeit folgt den im vorigen Abschnitt dargestellten Leitfragen zur Untersuchung der Rohstoffkritikalität von Lithium. Dieser Abschnitt dient der besseren Darstellung des Gangs der Untersuchung.

In Kapitel 1 wurde die Ausgangslage und Motivation sowie die Zielsetzung der Arbeit aufgezeigt. Dieses Kapitel umreißt den kontextuellen Rahmen für die vor- liegende Arbeit. Innerhalb dieses Rahmens gilt es nun sich dem Zielobjekt, ob Lithium im Zuge der Elektromobilität eine kritische Versorgungsgrenze erreichen könnte, anzunähern.

Kapitel 2 soll zunächst einen Überblick über das aufstrebende Paradigma Elektromobilität verschaffen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die LithiumIonen-Batterie gelegt, deren Funktion im Wesentlichen vom Lithium abhängt. Darüber hinaus werden die im Verlauf der Arbeit relevanten elektrifizierten Antriebskonzepte vorgestellt.

Im Folgenden Kapitel 3 wird anschließend detailliert auf das Konzept der Roh- stoffkritikalität eingegangen. In der einschlägigen Literatur sowie Studien zu die- sem Thema wird der Begriff größtenteils einheitlich definiert, wenngleich zweck- abhängig unterschiedlich quantifiziert. Um dem Zweck dieser Arbeit gerecht zu werden, sollen ausgewählte Studien zum Thema der Rohstoffkritikalität vergli- chen und deren Vorgehensweise dargestellt werden. Anschließend wird die Me- thodik zur Bestimmung der Rohstoffkritikalität für diese Arbeit vorgestellt.

In Kapitel 4 „Analyse der Rohstoffkritikalität von Lithium“ wird der im vorigen Kapitel 3 erläuterte Plan zur Operationalisierung der Messung von Rohstoffkritikalität für den Rohstoff Lithium schrittweise umgesetzt. Um der Bedeutung Lithiums Rechnung zu tragen, wird der Rohstoff anfangs chemietechnisch eingeordnet und darüber hinaus werden besondere stoffliche Eigenschaften klargelegt. Daran anknüpfend werden das aktuelle Lithium-Angebot, der zukünftige Lithium-Bedarf und sozioökonomische Einflussfaktoren analysiert.

Das abschließende Kapitel 5 „Zusammenfassung und Ausblick“ stellt die Ergeb- nisse der Arbeit heraus und präsentiert Herausforderungen für die betroffenen Instanzen sowie aktuelle und geplante Maßnahmen zur Minderung der Abhängig- keit von Lithium.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Aufbau der Arbeit

2 Theoretische Grundlagen zur Elektromobilität

Die Elektromobilität nimmt weltweit Fahrt auf.²⁷ Ende 2016 ist die Zahl der Elekt- rofahrzeuge auf den Straßen weltweit auf insgesamt 2,02 Millionen Stück ange- stiegen, dargestellt in Abbildung 4.²⁸ Im gesamten Verlauf des Jahres wurden al- leine in der Volksrepublik China mehr als 350.000 Elektrofahrzeuge zugelassen, die große Mehrheit davon rein elektrisch.²⁹ Mit näherungsweise 600.000 rein elektrischen zugelassenen Fahrzeugen ist China momentan weltweit an der Pole Position. In Europa sticht Norwegen mit rund 130.000 reinen Elektroautos auf 5,2 Millionen Einwohnern heraus, 75% der neu zugelassenen Fahrzeuge waren 2016 rein batteriebetrieben.³⁰ Deutschland dagegen verzeichnete im Vergleich 2015 nur 0,7% der verkauften PKW als Plug-In Hybride oder reine Elektrofahrzeuge.³¹ Demgegenüber haben auch die USA an Dynamik gewonnen, alleine nahezu 400.000 Menschen haben sich für einen Preis von 1.000 das neue Tesla Model 3 setzen lassen.³²

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Bestandsentwicklung an Elektrofahrzeugen 2012 - 2016³³

Die weltweit steigende Nachfrage nach Elektroautos wird sich mit der stetigen Verbesserung der Reichweite, Senkung der Total Cost of Ownership durch pro- zess- und produkttechnische Optimierungen und dem Ausbau einer ansprechen- den Ladeinfrastruktur noch weiter erhöhen.³⁴ Im Zuge dieser Entwicklung steigt parallel der Bedarf an Rohstoffen für die Traktionsbatterie jedes elektrifizierten Antriebskonzeptes. Diejenigen Konzepte, die für diese Arbeit statistische Rele- vanz aufweisen, werden nachfolgend in ihren Grundzügen erläutert.

2.1 Elektrifizierte Antriebskonzepte im Fokus der Arbeit

Zurzeit gibt es eine Vielzahl an Antriebskonzepten im Bereich der Elektromobili- tät. In dieser Arbeit werden bei der Betrachtung von Prognosen zu Neuzulassun- gen im Bereich der Elektroautos ausschließlich Plug-In-Hybrid Kraftfahrzeuge (PHEV), Range-Extender³⁵ (REX) und Batterieelektrische Kraftfahrzeuge (BEV) betrachtet.³⁶ Die Relevanz der drei genannten Antriebskonzepte als bedeutendste Zukunftsmärkte der Elektromobilität unterstreicht auch die 2010 von der Bundes- regierung initiierte Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) in ihrem dritten Fortschrittsbericht.³⁷

Darüber hinaus gibt es noch Mild- und Vollhybridkonzepte, die den konventionellen Antrieb mit elektrischem Antrieb kombinieren. Allerdings kann bei diesen Konzepten die Batterie³⁸ nicht extern, sondern nur über Rekuperation, der Rückgewinnung von Bremsenergie, wieder aufgeladen werden.³⁹ Nachfolgend werden das PHEV-, REX- und BEV-Konzept näher vorgestellt.

PHEV ist ein Fahrzeugkonzept, bei dem das Antriebssystem aus einem Verbren- nungs- und Elektromotor besteht und die Traktionsbatterie an der Steckdose gela- den wird. Im Vergleich zu einem Vollhybrid besitzen die Batterien der PHEV eine höhere Kapazität, sodass Reichweiten auf rein elektrischer Basis von aktuell 20 bis 50 km zurückgelegt werden können.⁴⁰ Durch die Kombination der Antriebsmodule eines konventionellen und elektrischen Antriebs generiert der PHEV die Vorteile eines leisen, effizienten und emissionsfreien Fahrens im Stadtverkehr mit dem Rückgriff auf den Verbrennungsmotor für lange Strecken.⁴¹

Das System PHEV besteht hauptsächlich aus einem mehrstufigen Getriebe, dem Elektromotor mit Antriebsfunktion, einem zusätzlichen Generator zur Rekupera- tion der Bremsenergie, der Traktionsbatterie sowie einem Verbrennungsmotor mit Kraftstofftank.⁴²

Beim REX erfolgt der Antrieb rein elektrisch, grundsätzlich wird dieser Fahrzeug- typ dennoch per Definition zu den Hybridantrieben gezählt.⁴³ Der Range Extender ist ein kleiner Verbrennungsmotor kombiniert mit einem elektrischen Generator, der ausschließlich zur Energieversorgung der Traktionsbatterie vorgesehen ist und keine mechanische Verbindung zum Antrieb aufweist.⁴⁴ Sobald die Batterie entla- den ist, wechselt das Fahrzeug auf den Range-Extender-Betrieb, wobei der kleine Verbrennungsmotor mithilfe des Generators elektrische Energie mittleren Leis- tungsumfangs für die Traktionsbatterie bereitstellt. In diesem Betriebsmodus weist ein REX folglich gewisse Einschränkungen in der Leistungsfähigkeit auf.⁴⁵

Tschöke bemerkt, dass eine Abgrenzung zu den verschiedenen Hybridkonzepten und zum reinen batteriebetriebenen Elektrofahrzeug nicht eindeutig darstellbar ist. So kann das REX-Konzept laut ihm folgendermaßen beschrieben werden: „Geht man vom seriellen Hybridantrieb aus und vergrößert die Batteriekapazität bei gleichzeitiger Verkleinerung des Verbrennungsmotors, führt das zum RE.“⁴⁶

BEV, im Volksmund als reine Elektroautos bekannt, zeichnen sich im Vergleich zu den vorigen beiden Antriebskonzepten durch geringere Komplexität im Aufbau des Antriebsstranges auf. Er besteht hauptsächlich aus den drei Komponenten Elektrische Maschine, Traktionsbatterie sowie Steuerungs- und Leistungselektro- nik.⁴⁷ Die elektrische Maschine ersetzt funktionstechnisch den Verbrennungsmotor. Im Wesentlichen besteht ihre Aufgabe in der Umwandlung von Energie. Abhängig davon, ob sie im Motor- oder Generatorbetrieb läuft, wandelt sie elektrische in mechanische Energie um oder umgekehrt. Erfüllt der Betrieb als Motor die geräuscharme Antriebsfunktion, so besteht der wesentliche Vorteil des Generatorbetriebs in der Rückgewinnung von Bremsenergie.⁴⁸

Im Zuge der Antriebsfunktion wird die in der Batterie gespeicherte chemisch ge- bundene Energie über die eingebaute Leistungselektronik dem Elektromotor zuge- führt. Der transformiert die elektrische Energie in Rotationsenergie und gibt sie an das Getriebe weiter.⁴⁹ Aufgrund des hohen Drehzahlbereichs den ein Elektromotor abdecken kann, besitzen BEV ein einstufiges Getriebe.⁵⁰ Abbildung 5 zeigt einen Vergleich des Plug-In-Hybrid Konzepts mit dem des rein batteriebetriebenen Fahrzeugs, sowie der Einordnung des Range-Extender-Konzepts.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Einordnung des Range Extender-Konzepts⁵¹

2.2 Schlüsseltechnologie Lithium-Ionen-Batterie

Unabhängig davon, welche der vorgestellten Konzeptformen Automobilhersteller produzieren, die Traktionsbatterie als auch der Elektromotor sind, in Größenord- nungen verschiedener Ausführung, fester Bestandteil des Elektromobilitätpara- digmas. Im Folgenden sollen Aufbau und Funktionsprinzip der Lithium-Ionen- Batterie vor dem Hintergrund der darzustellenden Relevanz von Lithium veran- schaulicht werden.

Die wesentliche Funktion eines Energiespeichers wie der Batterie ist die Speiche- rung und bedarfsabhängige Abgabe elektrischer Energie durch chemische Um- wandlungsprozesse. Die Fähigkeit Energie speichern und bereitstellen zu können verleiht ihr das Prädikat Schlüsseltechnologie in der Entwicklung vom elektrifi- zierten Antriebsstrang.⁵² Diese Aufgabe übernimmt in Elektro- und Hybridfahr- zeugen die Traktionsbatterie, die im Laufe ihrer Entwicklungszeit aus unter- schiedlichen Materialkombinationen, wie beispielsweise als Blei-, Nickel- Cadmium- oder Nickel-Metall-Hydrid-Batterie in Fahrzeugen integriert wurde.⁵³

Auf Grundlage der wesentlichen Bedürfnisse eines Kunden ein möglichst qualitativ hochwertiges, kostengünstiges und sicheres Fahrzeug zu kaufen, lässt sich für Batterien eine Reihe von Anforderungen an ihre Eigenschaften ableiten. Die wichtigsten Anforderungen sind geringe Kosten, hohe Sicherheit und eine ausreichende Energie- und Leistungsdichte.⁵⁴

Die Energiedichte ist ein Maß dafür, wieviel Energie eine Masseeinheit der Batte- rie speichern kann.⁵⁵ Sie bestimmt die Reichweite eines Elektrofahrzeugs und wird auch als gravimetrische Energiedichte bezeichnet. Dementsprechend werden Bat- teriekonzepte mit möglichst viel Energie bei möglichst geringem Gewicht ange- strebt, da Gewichtsreduktionen mit Reichweitenoptimierungen einhergehen.⁵⁶ Aktuell besitzen Batterien im Vergleich zu anderen Energieträgern eine sehr ge- ringe Energiedichte. Beispielsweise besitzt Benzin im Vergleich zu einer aktuel- len Lithium-Ionen-Batterie durchschnittlich die 80-fache Energiedichte.⁵⁷

Die Leistungsdichte hingegen ist ein Maß dafür, wieviel Leistung pro Masse- bzw. Volumeneinheit eine Batterie zur Verfügung stellen kann. Sie wird als gra- vimetrische Leistungsdichte bezeichnet und definiert darüber hinaus, wie viel Energie pro Zeiteinheit zum Antrieb des Fahrzeugs bereitsteht. Folglich bestimmt die Leistungsdichte maßgeblich über Beschleunigung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs.⁵⁸

Im Gegensatz zur Energiedichte hängt die Leistungsdichte nicht primär von den Materialeigenschaften, sondern vorrangig von der konstruktiven Gestaltung der Batteriezellen, beispielsweise von einer veränderten Elektrodendicke ab.⁵⁹ Die Lithium-Ionen-Batterie stellt bezüglich dieser Anforderungen derzeit die vielversprechendste und weit verbreitetste Batterietechnologie für den Einsatz in Elektround Hybridfahrzeugen dar.⁶⁰ Der Aufbau eines Lithium-Ionen-Batteriesystems ist artübergreifend ähnlich. Einzelne Batteriezellen werden zu Modulen verschaltet, mehrere Module zusammen bilden das Batteriepack.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Aufbau eines Lithium-Ionen-Batteriepacks⁶¹

Zusätzlich zu den Batteriemodulen ist das Batteriepack mit einer Kühlperipherie, Sensorik, Elektronik und dem Gehäuse ausgestattet. Die kleinsten Einheiten in der Batterie und dennoch von besonderer Wichtigkeit sind die Batteriezellen, die etwa 60-80% des Wertschöpfungsanteils einer Traktionsbatterie einnehmen.⁶² Erst sie ermöglichen die Energiespeicherung und -rückgewinnung. Prinzipiell besteht eine Batteriezelle der Lithium-Ionen-Batterie aus einer positiven Elektrode (Anode), einer negativen Elektrode (Kathode), zwei Stromableitern, einem Separator, Elektrolyt und dem Gehäuse. Zwischen den beiden Elektroden befindet sich der ionenleitfähige Elektrolyt, der ein dissoziiertes Lithium-Leitsalz enthält.⁶³ Zusätzlich verhindert ein Separator durch gegenseitige Isolation der Elektroden einen Kurzschluss und Zellbrand.⁶⁴ Wird eine Spannung angelegt, wandern einzelne Lithium-Ionen während des Lade- und Entladevorgangs zwischen der Kathode und Anode hin und her und werden in den Aktivmaterialien der beiden Elektroden eingelagert. Die Aktivmaterialien können aus verschiedenen Materialien bestehen. Die Kathode besteht oft aus Mischoxiden, als Anodenmaterial werden unter anderem Graphit oder Lithium-Titanat verwendet.⁶⁵

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Aufbau einer Lithium-Ionen-Batteriezelle⁶⁶

Die Leitungseigenschaften der Lithium-Ionen-Zellen hängen stark vom chemi- schen Elektroden- und Zellaufbau ab. Abhängig von ihren Eigenschaften werden Lithium-Ionen-Batteriesysteme in Hochenergie- und Hochleistungszellensysteme unterschieden. Hochenergiezellen zeichnen sich durch eine hohe Energie- und geringe Leistungsdichte aus, die durch geringere Porosität beim Verdichten des Elektrodenmaterials und größere Elektrodenschichtdicken realisiert werden.⁶⁷ Auf Grund der hohen Energiedichte haben die Hochenergiezellen eine hohe Speicher- kapazität und durch die geringe Leistungsdichte lediglich durchschnittliche Entla- deströme. Sie eignen sich daher für rein batteriebetriebene Elektrofahrzeuge.⁶⁸

Hochleistungszellen hingegen sind durch eine geringe Energiedichte und hohe Leistungsdichte charakterisiert, sie besitzen hochporöses Elektrodenmaterial und eine sehr geringe Elektrodendicke.⁶⁹ Sie werden in Hybridfahrzeugen eingesetzt, da Hochleistungszellen bei geringerer Speicherkapazität die zur Rekuperation benötigten kurzzeitig sehr hohen Entladeströme zulassen.⁷⁰

3 Entwicklung der Messmethodik von Rohstoffkritikalität

3.1 Fortschritt - Treiber der Rohstoffabhängigkeit

Das Konzept der Rohstoffkritikalität hat in den letzten Jahren erheblich an Bedeu- tung gewonnen.⁷¹ Insbesondere der wirtschaftliche Aufschwung und technische Fortschritt in den letzten Jahrzehnten hat dazu geführt, dass die Nachfrage nach unterschiedlichsten Rohstoffen erheblich gestiegen ist und auch mittelfristig wei- ter zunehmen wird.⁷² Nicht nur die Mengen einzelner Rohstoffe, auch die Anzahl der nachgefragten Rohstoffe ist über die Jahrzehnte deutlich gestiegen.

Die Digitalisierung, Elektronifizierung und der Druck zur Effizienzsteigerung verschiedenster Anwendungen in insbesondere der Automobil-, Energie- und Un- terhaltungsbranche verlangten nach Materialien mit sehr spezifischen Anforde- rungen.⁷³ Immer noch hängt die Funktionalität und Effizienz der wichtigsten Zu- kunftstechnologien von einer kleinen Anzahl von Metallen mit hochspezifischen Eigenschaften ab, für die es noch keine adäquaten Substitute mit vergleichbaren technischen Eigenschaften gibt.⁷⁴ Beispielsweise von Seltenen Erden wie Neodym und Dysprosium, die heutzutage in verschiedensten elektronischen Geräten ver- baut werden.⁷⁵ Im Fokus dieser Arbeit steht allerdings Lithium, das aufgrund sei- ner einzigartigen Eigenschaften unabdingbar für die Funktion der Batterien von Elektroautos geworden ist.

Die zunehmend benötigte Rohstoffdiversität auf Grund konstanter Ausdifferenzie- rung der Produkte und des technischen Fortschritts spiegelt sich beispielsweise in der Halbleiter-Industrie wider. Wurden Anfang der 80er Jahre noch zwölf Ele- mente für die Produktion eines Rechenprozessors benötigt, sind es aktuell mehr als 60.⁷⁶

Diesen Trend zur Verwendung neuer Rohstoffe folgt auch die Automobilindust- rie, die vermehrt Materialien wie Kupfer, Aluminium, Nickel, Kobalt und das bereits erwähnte Lithium für elektrische sowie elektronische Komponenten benö- tigen.⁷⁷ Abbildung 8 zeigt die Verschiebungen im Materialeinsatz pro Fahrzeug im Vergleich zwischen einem Fahrzeug mit Verbrennungs- und Elektromotor:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Materialeinsatz der Antriebskonzepte im Vergleich⁷⁸

Jedoch ist nicht nur der technische Fortschritt, sondern auch die zunehmende ökonomische Entwicklung einzelner Schwellenländer wie China, Brasilien und Indien ein außerordentlicher Treiber der Veränderungen an den Rohstoffmärkten. Die steigende Nachfrage dieser prosperierenden Länder nach strategisch wichtigen Rohstoffen geht einher mit einem hohen geologischen Konzentrationsgrad dieser Rohstoffe auf wenige Staaten.⁷⁹

Bei vielen wichtigen Rohstoffen wie den Seltenen Erden, Antimon, Grafit, Man- gan oder Molybdän besitzt die Volksrepublik China eine überdurchschnittliche Vormachtstellung.⁸⁰ Nur wenige andere Staaten besitzen ähnliche Quasimonopole. Durch den konzentrierten Besitz von Rohstoffquellen unterliegen die wenigen anbietenden Staaten und rohstofffördernden Unternehmen nicht dem Preisdiktat des Marktes.⁸¹ Die modernen Industriegesellschaften auf der anderen Seite sind in hohem Maße rohstoffabhängig und müssen verstärkt Fragen um Ressourcensi- cherheit zum Mittelpunkt ihrer strategischen außenpolitischen Ausrichtung ma- chen.⁸² Je bedeutender ein Rohstoff für die Weltwirtschaft ist, desto größer ist folglich auch die Macht jener Staaten, die sie besitzen und produzieren, und desto größer die Abhängigkeit derer, die sie importieren müssen. Die Anzahl dieser wichtigen Rohstoffe ist über die letzten Jahrhunderte kontinuierlich angestiegen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9: Anzahl nachgefragter Rohstoffe in den letzten Jahrhunderten⁸³

Um die strategische Bedeutung und bestehende Risiken für die unterschiedlichen Rohstoffe einordnen und bewerten zu können, wurden in den letzten Jahren mehrere Studien erstellt, die auf Makroebene für bestimmte Länder und Wirtschaftsfelder Rohstoffe in Bezug auf Ihre Kritikalität einordnen.

3.2 Konzeptionelle Ansätze zur Messung von Rohstoffkritikalität

Kritikalität bedeutet „große Wichtigkeit von etwas, dessen Verlust eine existenzi- elle Gefährdung darstellen würde (z.B. Bedeutung einer Ressource, deren Wegfall den Fortbestand eines Wirtschaftszweigs bedroht(..)“.⁸⁴ Rohstoffkritikalität soll also messen, ob ein Land, Wirtschaftszweig oder eine Technologie in einem so kritischen Maße abhängig von einem Rohstoff ist, dass gesonderte Anstrengungen unternommen werden müssen, um die Existenz des jeweiligen Objekts der Betrachtung zu sichern. Übertragen auf den kontextuellen Rahmen dieser Arbeit impliziert die Definition die Frage, ob der Fortbestand der Elektromobilität von Rohstoffen wie Lithium mittelfristig abhängig ist.

Die Konzeptualisierung von Kritikalität in Bezug auf Rohstoffe wurde in der jün- geren Vergangenheit in unterschiedlichen Studien für verschiedene Länder und Wirtschaftszweige aufgegriffen.⁸⁵ Ein einheitliches und allgemeingültiges Kon- zept zur Messung der Rohstoffkritikalität gibt es bisher nicht. Die existierenden Studien ähneln sich, berücksichtigen jedoch teilweise unterschiedliche qualitative und quantitative Faktoren. Zur Prüfung der verschiedenen Konzeptarten wurden drei verschiedene Studien, die Rohstoffkritikalität thematisieren, selektiert. Es können vier wesentliche Hauptkonzepte unterschieden werden⁸⁶:

- Kritikalitätsindex: Kategorisch getrennte Indikatoren werden zu einem Gesamtindex aufsummiert
- Kritikalitätsmatrix: Die Kategorien „Versorgungssicherheit“ und „Vulne- rabilität eines Systems bei Versorgungsstörung“ spannen eine zweidimen- sionale Matrix auf; beide Kategorien basieren auf verschiedenen quantifi- zierbaren Indikatoren
- Quotient aus Angebot und Nachfrage: Für verschiedene Szenarien wird die geologische Reichweite des Rohstoffs durch Analyse des geologischen Angebots und zukünftigen Bedarfs des Rohstoffs errechnet
- Multi-Indikatoren-Sets: Berechnung verschiedener Indikatoren, die Ein- fluss auf das Versorgungsrisiko eines Rohstoffs haben; Aggregation der Indikatoren wird vernachlässigt

Mit Ausnahme der dritten Konzeptart verwenden die Studien überwiegend gleiche Einflussfaktoren auf die Kritikalität. Beispielsweise sind Länderrisiken, Markt- konzentrationen, Recycling- und Substitutionsfähigkeit und Preisrisiken in jeder untersuchten Studie berücksichtigt. Um dem aktuellen Stand der Forschung ge- recht zu werden, sollen im folgenden Abschnitt drei der vier verschiedenen Hauptkonzeptarten unter beispielhafter Darstellung verschiedener Kritikalitätsstu- dien näher beleuchtet werden. Die Multi-Indikatoren-Sets werden vernachlässigt, da sich das Prinzip bereits in den Studien, die Kritikalitätsindizes verwenden, wi- derspiegelt.

3.2.1 Studie mit Kritikalitätsindex

Die Studie „Rohstoffsituation Bayern - keine Zukunft ohne Rohstoffe“ im Auf- trag der Vereinigung der Bayerischen Wirtschaft e.V. (vbw) aus dem Jahr 2011 verwendet einen Index zur Bewertung der Rohstoffkritikalität verschiedener Roh- stoffe. Die durchführende Instanz, die IW Consult GmbH aus Köln, hat für die Studie einen Rohstoff-Risiko-Index entwickelt, der die Kritikalität von 45 Roh- stoffen für die bayerische Wirtschaft misst. Das Ziel der Studie war die Bewusst- seinssteigerung in Wirtschaft und Politik für die Bedeutsamkeit einer zukünftigen Rohstoffsicherung.⁸⁷

Der Index setzt sich aus insgesamt acht quantitativen und qualitativen Kriterien zusammen. Zu den quantitativen Kriterien gehören Länderrisiko, Statische Reichweite, Länderkonzentration, Unternehmenskonzentration und Preisrisiko. Nicht-Substituierbarkeit, Bedeutung für Zukunftstechnologien und Strategische Industriepolitik wurden basierend auf qualitativen Expertenmeinungen bewertet. Jedes Kriterium wird mithilfe eines Indikators gemessen und mit der klassischen Schulnotenskala von 1-6 bewertet. Das Kriterium „Statische Reichweite“ wird errechnet, in dem die Jahresproduktion des Referenzjahres 2009 mit dem weltweit bekannten Vorkommen ins Verhältnis gesetzt wird.⁸⁸

Für die Messung des Länderrisikos wurde der Anteil an der Weltproduktion des jeweiligen Landes mit dem Global Political Risk Index, ein Indikator der Eurasia Group zur Bewertung der politischen und wirtschaftlichen Stabilität eines Landes, gewichtet. In gleicher Weise wird mit den weiteren Kriterien verfahren. Gesamt- bewertung ist die Summe der Bewertungen über die einzelnen Kriterien differie- render Gewichtung. Infolge wurden die 45 Rohstoffe in drei Gefahrenklassen ein- geordnet. Abbildung 10 veranschaulicht das Bewertungsschema der vbw-Studie.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10: Bewertungsschema der vbw-Studie⁸⁹

Zu den als besonders kritisch eingestuften Rohstoffen zählt unter anderem Lithium. Für die kritischen Rohstoffe empfehlen die Autoren mittels Investitionen in ausländische Bezugsquellen, Rohstoffrecycling, Substitutionsanstrengungen und Bevorratung eine eigene Ressourcenstrategie anzustrengen.

3.2.2 Studie mit Kritikalitätsmatrix

Die im Auftrag der EU-Kommission und vom Fraunhofer Institut in Zusammenarbeit mit Oakdene Hollins Limited (Ltd.) durchgeführte Studie „Study on Critical Raw Materials at EU Level“ aus dem Jahr 2013 veranschaulicht Rohstoffkritikalität in Form einer zweidimensionalen Matrix und umfasst 54 Rohstoffe. Ziel der Studie ist es herauszufinden, welche Rohstoffe für die Wirtschaft der Europäischen Union als kritisch eingestuft werden müssen.⁹⁰

Ein Rohstoff wird als kritisch angesehen, wenn das Versorgungsrisiko (Supply Risk) und die Wirtschaftliche Bedeutung (Economic Importance) eines Rohstoffs als hoch angesehen werden. Abbildung 11 zeigt die Matrix und ihr generelles Schema. Von den 54 analysierten Rohstoffen werden insgesamt 21 als kritisch eingestuft. Auch in dieser Studie befindet sich Lithium in dem rot schraffierten Bereich, der die für die Europäische Union als kritisch erachteten Rohstoffe bein- haltet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11: Resultat der EU-Studie⁹¹

Die Berechnung der wirtschaftlichen Bedeutung (EI⁹² ) eines Rohstoffs beruht zu- nächst auf der Betrachtung wirtschaftlicher „Megasektoren“ - beispielsweise die Getränke-, Elektronik-, Maschinenbau- oder Metallindustrie. Der prozentuale An- teil der Nachfrage jedes Megasektors für den betrachteten Rohstoff () wird mit der jährlichen Bruttowertschöpfung der diesen Rohstoff nutzenden Megasektoren

() multipliziert und aufsummiert:

(Gleichung [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] mit

- [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten], da die Berechnung alle Endanwendungen für einen Rohstoff mit

einbezieht.

Die Summe der Produkte des Nachfrageanteils der Sektoren nach dem Rohstoff mit ihrer jeweiligen Jahresbruttowertschöpfung entspricht dem möglichen Wert- verlustbeitrag des Rohstoffs für die Europäische Wirtschaft bei Lieferausfall.

Dabei gilt die Annahme, dass ein plötzlicher Lieferausfall zu einem kompletten Produktionsstopp in den betroffenen Megasektoren führen würde. Die Rohstoff- Bevorratung wird also vernachlässigt. Abbildung 12 veranschaulicht die Berech- nung:

[...]

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¹ BMW 2011, S.1

² Vgl. Kampker; Vallée; Schnettler 2013, S. 1

³ http://www.spiegel.de/auto/aktuell/dieter-zetsche-im-interview-a-838097.html (11.06.2012)

⁴ Vgl. Schäfer; von Essen 2015, S. 1080

⁵ Vgl. Kampker et al. 2013, S.8

⁶ Vgl. Bertram; Bongard 2014, S. 1

⁷ Siehe Anhang 1

⁸ Vgl. Strasser 2013, S. 48; Brook; Price; Sutherland; Westerlund; André 2004, S. 27ff

⁹ Vgl. Bertram et al. 2014, S. 1

¹⁰ EU 2009, Verordnung (EG) Nr. 443/2009, S. 5

¹¹ Vgl. BMUB, S. 10

¹² Vgl. Bertram et al. 2014, S. 1f

¹³ Vgl. Kampker 2014, S. 1

¹⁴ Vgl. Proff; Proff 2012a, S. 24

¹⁵ Vgl. Proff et al. 2012a, S. 41

¹⁶ Vgl. van den Hoed 2007, S. 1014

¹⁷ Vgl. Proff; Schönharting; Schramm; Ziegler 2012b, S. 263

¹⁸ Proff et al. 2012a; S. 53

¹⁹ Vgl. Proff et al. 2012a, S. 57

²⁰ Vgl. Rinke; Schwägerl 2015, S. 32

²¹ Vgl. Karle 2015, S. 19f

²² Der Autor Benjamin Beutler veröffentlichte 2011 das Buch „Das weiße Gold der Zukunft: Boli- vien und das Lithium“

²³ Siehe Statista 2017a, https://www.hb.fh-muenster.de:2081/statistics/541390/global-sales-of- plug-in-electric-vehicle-manufacturers/; ev-sales.blogspot.de wird unter http://www.ev- volumes.com/about/ als Partner aufgeführt

²⁴ Vgl. Erdmann, Behrendt 2011, S. 11

²⁵ Eigene Darstellung

²⁶ Eigene Darstellung

²⁷ In dieser Arbeit bezieht sich Elektromobilität allein auf PKW in Form rein batteriebetriebener Elektrofahrzeuge und Plug-In-Hybride; Erläuterung der Antriebskonzepte siehe S. 10f

²⁸ http://www.ev-volumes.com/country/total-world-plug-in-vehicle-volumes/ (o. D.)

²⁹ Vgl. http://www.automotiveit.com/study-global-ev-sales-set-for-massive-jump-in- 2020s/news/id-0051441 (24.01.2017); zitiert nach CAM Studie AutomotiveINNOVATIONS 2016

³⁰ Vgl. http://elbil.no/english/norwegian-ev-market/ (31.12.2016)

³¹ Vgl. http://www.ev-volumes.com/country/germany/ (o. D.)

³² Vgl. http://www.reuters.com/article/us-tesla-model-idUSKCN0XI0NR (21.04.2016)

³³ Eigene Darstellung in Anlehnung an „Global Plug-In Volumes“-Abbildung, http://www.ev- volumes.com/country/total-world-plug-in-vehicle-volumes/ (o. D.)

³⁴ Zu den Kostendegressionen zwischen 2020 und 2030 siehe Europäischer Dachverband der Ver- braucherschutzorganisationen (BEUC) 2016, S. 12; bzgl. sinkender Batteriepreise und Auswei- tung der Ladeinfrastruktur siehe McKinsey&Company 2011, S. 10f

³⁵ Wird auch als Range Extended Electric Vehicle (REEV) oder Extended Range Electric Vehicle (E-REV) bezeichnet

³⁶ Für die englischen Aufschlüsselungen der Abkürzungen siehe Abkürzungsverzeichnis

³⁷ Vgl. Thielmann; Sauer; Isenmann; Wietschel 2012, S. 2

³⁸ Fachlich korrekt ist die Bezeichnung „Akkumulator“ - im öffentlichen Sprachgebrauch wird allerdings vom Oberbegriff Batterien gesprochen, so auch in dieser Arbeit. Vgl. hierzu Kreyenberg 2016, S. 33

³⁹ Vgl. Knappe 2015, S. 188

⁴⁰ Vgl. Tober 2016, S. 3

⁴¹ Vgl. Markel; Smith; Pesaran 2010, S. 212

⁴² Siehe Abbildung 5

⁴³ Vgl. Hofmann 2014, S. 60

⁴⁴ Vgl. Tschöke 2015, S. 9

⁴⁵ Vgl. Tober 2016, S. 6

⁴⁶ Tschöke 2015, S. 10

⁴⁷ Vgl. Pollet; Staffell; Shang; Molkov 2014, S. 708

⁴⁸ Vgl. Leidhold 2015, S. 25

⁴⁹ Vgl. Knappe 2015, S. 178

⁵⁰ Vgl. Wallentowitz; Freialdenhoven 2011, S. 174

⁵¹ Tschöke 2015, S. 10

⁵² Vgl. Tschöke 2015, S. 52

⁵³ Vgl. Tschöke 2015, S. 52

⁵⁴ Vgl. Huth 2014, S. 10

⁵⁵ Vgl. Huth 2014, S. 12; Trueb; Ruetschi 2013, S. 215

⁵⁶ Vgl. Huth 2014, S.12; Kumar; Sarakonsri 2010, S. 15

⁵⁷ Vgl. DLR 2011, S. 56

⁵⁸ Vgl. Kumar et al. 2010, S. 16; DCTI 2010, S. 31

⁵⁹ Vgl. Amirault; Chien; Garg; Gibbons; Ross; Tang; Xing; Sidhu; Kaminsky; Tenderic 2009, S. 5

⁶⁰ Vgl. Hilgers 2016, S. 11; Kreyenberg 2016, S. 34

⁶¹ Kampker 2014, S. 51

⁶² Vgl. NPE 2010, S. 2

⁶³ Vgl. Kampker 2014, S. 51; Tschöke 2015, S. 52

⁶⁴ Vgl. Leuthner 2013, S. 14

⁶⁵ Vgl. Tschöke 2015, S. 52; Leuthner 2013, S. 14

⁶⁶ Linke Darstellung siehe Tschöke 2015, S. 53; Rechte Darstellung aus Kampker 2014, S. 54

⁶⁷ Vgl. Sterner; Stadler 2014, S. 265

⁶⁸ Hochenergie-Zellen erreichen Energiedichten von 150-180 Wh/kg, Vgl. Huynh 2016, S.12

⁶⁹ Vgl. Kampker 2014, S. 54

⁷⁰ Vgl. Hoyer 2015, S. 25; Sterner; Stadler 2014, S. 265

⁷¹ Vgl. Häußler; Mildner 2012, S. 1

⁷² Vgl. Gelpke; Visbeck 2014, S. 11

⁷³ Vgl. Erdmann; Behrendt 2011, S. 11 zitiert nach Angerer; Erdmann; Marscheider-Weidemann; Scharp; Lüllmann; Handke; Marwede 2009a, S. 5

⁷⁴ Vgl. Eich; Leonhard 2013, S. 12f

⁷⁵ Vgl. Rinkel; Schwägerl 2012; S. 32

⁷⁶ Vgl. Theis 2007, S. 14; IW Consult GmbH 2011, S. 13

⁷⁷ Vgl. Kerkow 2012; S. 1

⁷⁸ Kerkow 2012, S. 1

⁷⁹ Vgl. Eich, Leonhard 2013, S. 78

⁸⁰ Vgl. Seidler 2012, S. 32

⁸¹ Vgl. Hirn 2013, S. 141

⁸² Vgl. Matuschewski; Ammermann; Engler; Ströhl; Wendt 2014; S. 10

⁸³ Zepf; Simmons; Reller; Ashfield; Rennie 2014, S. 6

⁸⁴ http://www.duden.de/rechtschreibung/Kritikalitaet (o. D.)

⁸⁵ Vgl. Glöser; Faulstich 2014, S. 55

⁸⁶ Vgl. Erdmann, Behrendt 2011, S. 14

⁸⁷ Vgl. IW Consult GmbH 2011, S. 5

⁸⁸ Vgl. IW Consult GmbH 2011, S. 16

⁸⁹ Vgl. IW Consult GmbH 2011, S. 17

⁹⁰ Vgl. Chapman; Arendorf; Castella; Thompson; Willis; Espinoza; Klug; Wichmann 2013, S. 1

⁹¹ Chapman et al. 2013, S. 19

⁹² EI steht für „Economic Importance“

⁹³ Chapman et al. 2013, S. 100