Wirtschaftliche Chancen und Risiken von Elektromobilität

Inhalt

Abstract

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

2. Die Umweltbilanz

3. Politische Rahmenbedingungen
3.1 Förderprogramme der Bundesregierung
3.2 Ausblick

4. Die Marktentwicklung
4.1 Marktsituation in Deutschland
4.2 Internationale Märkte im Vergleich

5. Wirtschaftlichkeit eines Elektrofahrzeugs
5.1 Der Akkumulator
5.2 Betriebskosten
5.3 Anschaffungskosten
5.4 Reparatur und Wartung
5.5 Gesamtkosten
5.6 Studien

6. Ladeinfrastruktur

7. Energiebedarf
7.1 Auswirkungen auf das deutsche Stromnetz
7.2 Vehicle to grid – das intelligente Stromnetz

8. Fazit

Quellenverzeichnis

Abstract

Das Ziel dieser Hausarbeit ist es, die Frage zu beantworten, ob die Elektromobilität ein Allheilmittel im Kampf gegen den Klimawandel ist. Dabei wurde insbesondere die Situation in Deutschland analysiert. Diese Arbeit ist in erster Linie für den einzelnen Endverbraucher interessant, da nicht nur die reine Umweltverträglichkeit, sondern auch die Wirtschaftlichkeit und der Komfort des Besitzes eines Elektrofahrzeugs zum jetzigen Zeitpunkt und in absehbarer Zukunft analysiert werden. Hierfür wurde diverse aktuelle Fachliteratur ausgewertet und gegenübergestellt. Mithilfe von aktuellen Internet-Quellen konnten Forschungsergebnisse auf die aktuellsten Zahlen bezogen werden und auch neuste Entwicklungen berücksichtigt werden. Daraus folgte das Ergebnis, dass die Elektromobilität den Verbrennungsmotor ablösen wird, auch wenn dafür kein exakter Zeitrahmen festgelegt werden kann.

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Umweltbilanz von E-Fahrzeugen und konventionellen Fahrzeugen

Abb. 2: Marktanteile in Abhängigkeit der gesetzlichen CO²-Grenzwerte

Abb. 3: Marktentwicklungsphasen des Leitmarkts Elektromobilität

Abb. 4: Bestand an Elektrofahrzeugen in Deutschland (absolut)

Abb. 5: Marktanteile von Elektroautos in wichtigen Märkten

Abb. 6: Anzahl der Stromtankstellen in Deutschland

1. Einleitung

Die Grundlage ethischen Denkens und Handelns sind unsere Werte. Zu den wichtigsten Werten gehört, unsere Umwelt zu schätzen und für diese Verantwortung zu übernehmen. Daher ist der Klimawandel und die damit verbundenen Folgen die größte Sorge meiner Generation. Eine der populärsten Lösungen zur Reduzierung des CO²-Ausstoßes ist die Elektromobilität. Aufgrund der weitreichenden Medienpräsenz wird teilweise der Eindruck erweckt, dass die Elektromobilität eine Art Allheilmittel sein könnte. In dieser Hausarbeit möchte ich daher die relevantesten Dimensionen des Elektrofahrzeugs in Hinblick auf Chancen und Risiken beleuchten und erläutern.

Zunächst werde ich mithilfe der Umweltbilanz darstellen, wie umweltfreundlich elektrisch betriebene Fahrzeuge tatsächlich sind. Anschließend werden die politischen Rahmenbedingungen und die damit verbundene Marktentwicklung in Deutschland erläutert. Ein Vergleich zu anderen Leitmärkten der Elektromobilität soll ebenfalls gezogen werden. In den darauffolgenden Kapiteln werden Aspekte hervorgehoben, die für den Endverbraucher am relevantesten sind: die Wirtschaftlichkeit des Elektrofahrzeugs sowie die Qualität der Ladeinfrastruktur. In Bezug auf die Ladeinfrastruktur wird zuletzt noch der Energiebedarf einer weitreichenden Elektrifizierung analysiert.

2. Die Umweltbilanz

In den 1990er Jahren wurde das Elektroauto von dem Umweltbundesamt abgelehnt, da es im Vergleich zum konventionellen Fahrzeug keine ökologischen Vorteile erbringen konnte. Grund dafür war der hohe Anteil fossiler Energieträger im deutschen Strommix der damaligen Zeit. Diese Diskussion der tatsächlichen Nachhaltigkeit ist auch heute noch aktuell.¹ Abgesehen vom Reifenabrieb stoßen Elektrofahrzeuge nämlich keinerlei Schadstoffe und Emissionen aus², weshalb die Umweltbilanz wichtig ist, um die tatsächlichen Treibhausgas-Emissionen zu messen und diese mit denen eines Verbrennungsmotors zu vergleichen. Die Umweltbilanz betrachtet den CO²-Verbrauch eines Produktes über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg, beginnend bei der Herstellung über die Nutzung und Entsorgung bis hin zur Wiederverwertung. Bei dieser Lebenszyklusanalyse werden damit auch die Emissionen für die Energiebereitstellung miteinbezogen. Dabei kommt man zu dem Ergebnis, dass ein Elektrofahrzeug nur etwa 12 bis 23 Prozent weniger CO² verbraucht.³ Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt auch das Institut für Energie- und Umweltforschung.⁴ Als Grund wird neben dem deutschen Strommix der hohe Energieaufwand bei der Herstellung eines E-Fahrzeuges genannt.⁵ Dieser Energieaufwand ist vor allem auf die Herstellung der Batterien zurückzuführen.

Um die Umweltbilanz der Batterien zu verbessern wurden die EU-Batterierichtlinien mehrfach überarbeitet, sodass alle Wirtschaftsakteure, welche am Lebenszyklus der Batterie beteiligt sind, gedrängt sind möglichst emissionsfrei zu handeln.⁶ Mit jeder Weiterentwicklung der Batterien spart das elektrisch betriebene Fahrzeug mehr CO², denn sie werden langlebiger, benötigen weniger Material und weisen bessere Recycling-Eigenschaften auf.⁷ Der Mehraufwand bei der Produktion wird auch „ökologischer Rucksack“ genannt und führt dazu, dass hohe Gesamtfahrleistungen nötig sind, damit Elektrofahrzeuge ökonomisch vorteilhaft sind. Hinzu kommt noch, dass benzin- und dieselbetriebene Fahrzeuge ab 2020 mit 95g CO²/km auskommen müssen.⁸ Wie die folgende Grafik veranschaulicht ist nur ein Elektrofahrzeug mit Strom aus regenerativen Quellen langfristig sinnvoll:

Abbildung 1: Umweltbilanz von E-Fahrzeugen und konventionellen Fahrzeugen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Keichel, Markus/ Schwedes, Oliver: Das Elektroauto – Mobilität im Umbruch. Wiesbaden, Springer Vieweg, 2013, 1. Auflage, S.147

Der Ausbau erneuerbarer Energien ist notwendig, um das Potenzial der Elektromobilität auszuschöpfen.⁹ Bereits in den eingangs erwähnten 1990er Jahren hätten die politischen Weichen gestellt werden können, die das E-Auto zu einer gesteigerten Nachhaltigkeit verholfen hätten. Dies geschah jedoch erst im Jahr 2000 mit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetz. Daraus folgte ein rasanter Ausbau der erneuerbaren Energien, infolgedessen sich für das Elektroauto ein neuer Horizont eröffnete.¹⁰ Die Herkunft des Stroms schlägt sich zu 2/3 in der Ökorechnung wieder (die übrigen 1/3 stellt der zusätzliche Materialbedarf bei der Batterieherstellung dar).¹¹ Bei dem aktuellen Strommix rechnet sich ein Elektrofahrzeug nach 100.000km. Wird es jedoch komplett mit Ökostrom betrieben ist diese Schwelle bereits nach 30.000km erreicht.¹²

Schlussendlich muss also festgehalten werden, dass Elektromobilität nur in Verbindung mit einem fortlaufenden Ausbau der erneuerbaren Energien sinnvoll ist.¹³ Denn hier ist ein enormes Potenzial zur Verbesserung vorhanden, je höher der Stromanteil aus erneuerbaren Energien, desto besser die Umweltbilanz.¹⁴

3. Politische Rahmenbedingungen

3.1 Förderprogramme der Bundesregierung

Der Verbraucher erwartet auch bei alternativen Mobilitätsformen wie der Elektromobilität ein wettbewerbsfähiges Angebot. Elektroautos besitzen höhere Anschaffungskosten im Vergleich zu Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor. Diese Differenz übertrifft sowohl die Aufpreis-Bereitschaft als auch die Kaufkraft der Verbraucher. Da die Anschaffungskosten auch in absehbarer Zukunft höher liegen werden, kann der Durchbruch der Elektromobilität nach Meinung Dieter Zetzsche‘s, Vorstandsvorsitzender der Daimler AG, nur mithilfe staatlicher Förderungen gelingen.¹⁵

In den vergangenen Jahren gab es verschiedene Förderprogramme der Bundesregierung für Elektrofahrzeuge. Am populärsten sind dabei fahrzeugzentrierte Subventionen, bei denen die Fahrzeuge direkt gefördert werden:¹⁶ Seit Oktober 2015 gibt es in Deutschland ein Elektro-Kennzeichen, welches den Fahrzeugbesitzer 10 Jahre lang von der Kraftfahrzeugsteuer befreit.¹⁷ Außerdem wird seit Mai 2016 eine Kaufprämie ausgeschüttet: Käufer eines rein elektrisch betriebenen Fahrzeugs erhalten eine Vergütung in Höhe von 4.000 €. Dafür übernimmt der Bund sowie die Industrie jeweils die Hälfte der 1,2 Milliarden-großen Fördersumme.¹⁸ Andere Förderprogramme hingegen orientieren sich am gesamten System, so zum Beispiel die Förderung des Aufbaus der Ladeinfrastruktur (Vgl. Kapitel 6),¹⁹ bei der weitere 300 Millionen in die Installation von Ladestationen und Schnelladesäulen geflossen sind.²⁰ Weiterhin erlaubt das Elektromobilitätsgesetz von 2015 Gemeinden, die Elektromobilität durch privilegierte Parkplätze sowie das Öffnen der Busspuren für Elektrofahrzeuge zu fördern.²¹

Ein weiteres viel diskutiertes Förderprogramm stellen die sogenannten „Super Credits“ dar. Diese besagen, dass der Verkauf eines emissionsfreien Fahrzeugs den Flottenverbrauch eines Herstellers überproportional senkt, indem der Verkauf mehrfach angerechnet wird. Der Begriff „Flotte“ bezieht sich hier auf alle verkauften Fahrzeuge eines Herstellers. Ab dem Jahr 2021 darf jedes Fahrzeug dieser Flotte durchschnittlich nicht mehr als 95g CO² pro Kilometer ausstoßen. Dies stärkt den Innovationsanreiz. Kritisiert hingegen wird, dass dies ein Zugeständnis an die Hersteller sei, da somit mehr emissionsstarke Fahrzeuge verkauft werden dürfen.^{22 23} Wie hoch der Innovationsdruck und der damit verbundene Marktanteil des Elektro-Autos tatsächlich sein wird, ist abhängig davon, wie restriktiv die Gesetzesvorgaben bis 2050 tatsächlich ausfallen. Hält der Gesetzgeber sich an die Weltklimaziele, wird der Innovationsdruck äußerst hoch sein wie die folgende Grafik zeigt:²⁴

Abbildung 2: Marktanteile in Abhängigkeit der gesetzlichen CO²-Grenzwerte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Legende: ICE Internal Combustion Engine, HEV Hybrid Electric Vehicle, REEV Range Extended Electric Vehicle, FCEV Fuel Cell Electric Vehicle

Quelle: Kampker, Achim/ Vallée, Dirk/ Schnettler, Armin: Elektromobilität – Grundlagen einer Zukunftstechnologie. Berlin; Heidelberg, Springer Vieweg, 2013, 1. Auflage, S.17

Um die CO²-Neutralität bis 2050 (vereinbart im Übereinkommen von Paris) zu ermöglichen, forderte der Bundesrat im Herbst 2016 ab dem Jahr 2030 keine Verbrennungsmotoren mehr zuzulassen.²⁵

3.2 Ausblick

Da der Anschaffungskosten-Nachteil jedoch langfristig bestehen wird, ist eine reine Kaufpreis-Subvention aus fiskalischer Sicht nicht darstellbar um das Ziel der langfristigen Marktdurchdringung zu erreichen. Besser ist es, die Forschung und Entwicklung neuer Technologien im Bereich der Elektromobilität zu fördern.²⁶ Das ist nötig, da die Autoindustrie durch die Gesetzgebung zu CO²-Emissionen unter Druck steht.²⁷ Neben der Optimierung der Verbrennungsmotoren ist die Weiterentwicklung der Elektroautos dadurch absolut notwendig. Im kommenden Jahrzehnt werden 50 Milliarden Euro in die (Weiter-) Entwicklung alternativer Antriebe investiert.²⁸ Die Förderprogramme sind nötig, um neben der Investitionskostensenkung auch die unsichere Marktposition der Elektromobilität abzufangen.²⁹ Durch die Investition in Forschung und Entwicklung kann eine starke Position im Bereich der Elektromobilität erlangt werden, was wiederum zu einem langfristigen Vorteil führt. Die Subventionen führen zu einer eher kurzfristigen starken Marktposition des Elektroautos.³⁰

Abschließend ist festzuhalten, dass es bereits diverse Förderprogramme gibt, die unterschiedliche Aspekte ansprechen und dementsprechend unterschiedlich gut aufgenommen werden. Zudem sind weitere Förderprogramme, insbesondere im Bereich der Forschung und Entwicklung, nötig um der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen.

4. Die Marktentwicklung

4.1 Marktsituation in Deutschland

Verschiedene Studien vergangener Jahre prognostizierten, dass in den kommenden 10 Jahren lediglich ein Marktanteil von ca. 3% für Elektrofahrzeuge zu erwarten ist.³¹ Da es im Bereich der elektrisch betriebenen PKWs jedoch kaum Vergangenheitswerte und Trends gibt, die korrigiert und fortgeschrieben werden können, sind Prognosen bezüglich der Marktentwicklung mit großer Skepsis zu beurteilen. Zudem haben kommende Gesetze (seitens der UN bezüglich der Emissionsgrenzwerte für Verbrennungsmotoren) enormen Einfluss auf die Marktentwicklung. Ebendiese Werte sind aber nur schwer absehbar und zudem variabel.³² Mit Auftreten von richtungsweisenden technischen Fortschritten verlieren Absatzprognosen ihre Zulänglichkeit.³³

Aktuell handelt es sich bei 1,9% der Fahrzeuge im deutschen Straßenverkehr um Elektrofahrzeuge.³⁴ Die Marktdurchdringung in Deutschland ist im Vergleich zu anderen relevanten Märkten, wie beispielsweise der USA oder Japan, noch nicht endgültig erfolgt.³⁵ Gründe dafür sind misslungene Ankündigungsstrategien³⁶ sowie das Timing deutscher Automobilhersteller: Sie begannen erst 2013 den Markt zu bedienen und liegen somit im Vergleich zu ausländischen Anbietern etwas zurück.³⁷ Aktuell wird jedoch eine große Produktoffensive vorbereitet, sodass in den nächsten 2 Jahren eine breite Modellpalette angeboten werden kann. Das könnte dann zu stark steigenden Zulassungszahlen in Deutschland führen. Um weltweit weder Marktanteile noch Image zu verlieren, müssen deutsche Hersteller ihr Engagement im Bereich der E-Mobilität jedoch weiter erhöhen.³⁸ Die globale Marktentwicklung stellt Automobilhersteller vor große Herausforderungen, da die E-Mobilität eine unsichere Marktposition innehat und der Markt zudem nur langsam wächst. Chinesische Hersteller bewerkstelligen es zunehmend, westliche Produktions- und Qualitätsstandards zu erreichen. Das birgt das Risiko, dass Absatzmärkte wegbrechen und somit die Absatzzahlen sinken obwohl internationale Märkte sich zunehmend für westliche Automobilhersteller öffnen.³⁹

Ziel der deutschen Bundesregierung war es ursprünglich (beschlossen im Koalitionsvertrag von 2009) im Jahr 2020 in Deutschland eine Million Elektroautos zugelassen zu haben.⁴⁰ Dieser Zielwert wurde jedoch im Jahr 2016 halbiert.⁴¹ Das Ziel, im Jahr 2030 sechs Millionen E-Fahrzeuge auf den Straßen zu haben besteht jedoch unverändert. Ein weiteres Ziel ist, dass Deutschland ein Leitanbieter und Leitmarkt für die Elektromobilität werden soll. Dieses Ziel soll in drei Phasen erreicht werden.⁴²

Abbildung 3: Marktentwicklungsphasen des Leitmarkts Elektromobilität

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Kairies, Britta: Marketing für Elektroautos – Akzeptanz als notwendige Bedingung für die Marktdurchdringung. Hamburg, Diplomica Verlag GmbH, 2014, 1. Auflage, S.86

Die Neuzulassungszahlen nehmen dauerhaft zweistellig zu,⁴³ zuletzt um 36% im Vergleich zum Vorjahr.⁴⁴ Mit diesen ca. 100.000 Fahrzeugen ist jedoch erst ein Fünftel des angepassten Zieles erreicht.⁴⁵ Positiv festzuhalten ist jedoch, dass die graphisch dargestellte Marktentwicklung einen eindeutigen Trend zeigt:

[...]

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¹ Vgl. Keichel, M./ Schwedes, O. (2013), S.65

² Vgl. Ritz, J. (2018), S.18

³ Vgl. Ritz ,J. (2018), S.19

⁴ Vgl. Bertram, M./ Bongard, S. (2014), S.92

⁵ Vgl. Bertram, M./ Bongard, S. (2014), S.93

⁶ Vgl. Kampker, A./ Vallée, D./ Schnettler, A. (2013), S.211

⁷ Vgl. Ritz, J. (2018), S.19

⁸ Vgl. Keichel, M./ Schwedes, O. (2013), S.146

⁹ Vgl. Komarnicki, P./ Haubrock, J./ Styczynski, Z. (2018), S.180

¹⁰ Vgl. Keichel, M./ Schwedes, O. (2013), S.65

¹¹ Vgl. Jung, A. (2014)

¹² Vgl. Tuil, M. (2015)

¹³ Vgl. Bertram, M./ Bongard, S. (2014), S.93

¹⁴ Vgl. Ritz, J. (2018), S.19

¹⁵ Vgl. Bertram, M./ Bongard, S. (2014), S.88

¹⁶ Vgl. Schneider, U. (2016), S.85

¹⁷ Vgl. Spiegel Online (2012)

¹⁸ Vgl. Tagesschau.de (2016)

¹⁹ Vgl. Schneider, U. (2016), S.85

²⁰ Vgl. Tagesschau.de (2016)

²¹ Vgl. Bundesministerium der Justiz und für Verbraucherschutz (2015)

²² Vgl. taz (2013)

²³ Vgl. Bundesrat Beschluss 396/12 (2012)

²⁴ Vgl. Kampker, A./ Vallée, D./ Schnettler, A. (2013), S.17

²⁵ Vgl. Böll, S. (2016)

²⁶ Vgl. Bertram, M./ Bongard, S. (2014), S.89

²⁷ Vgl. Kampker, A./ Vallée, D./ Schnettler, A. (2013), S.16

²⁸ Vgl. Kampker, A./ Vallée, D./ Schnettler, A. (2013), S.17

²⁹ Vgl. Kampker, A./ Vallée, D./ Schnettler, A. (2013), S.18

³⁰ Vgl. Bertram, M./ Bongard, S. (2014), S.91

³¹ Vgl. Kampker, A./ Vallée, D./ Schnettler, A. (2013), S.16

³² Vgl. Proff, H. (2015), S.50

³³ Vgl. Proff, H. (2015), S.49

³⁴ Vgl. Wilkens, A. (2018)

³⁵ Vgl. Kairies, B. (2014), S.78

³⁶ Vgl. Kairies, B. (2014), S.79

³⁷ Vgl. Kairies, B. (2014), S.34

³⁸ Vgl. Bratzel, S. (2018)

³⁹ Vgl. Kampker, A./ Vallée, D./ Schnettler, A. (2013), S.16

⁴⁰ Vgl. Kairies, B. (2014), S.32

⁴¹ Vgl. Tagesschau.de (2016)

⁴² Vgl. Kairies, B. (2014), S.32

⁴³ Vgl. Kairies, B. (2014), S.32

⁴⁴ Vgl. Wilkens, A. (2018)

⁴⁵ Vgl. Bönninghausen, D. (2018)