Entwicklung der E-Mobility in Deutschland 2030. Herausforderungen und Hindernisse


Hausarbeit, 2020

25 Seiten, Note: 1.3


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

2 Grundlagen
2.1. Entwicklung und aktueller Stand der Elektromobilität
2.1.1. Parallel-Hybride
2.1.2. Plug-In-Hybride
2.1.3. Range-Extender
2.1.4. Batteriefahrzeuge
2.1.5. Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzelle
2.2. Vorteile von Elektrofahrzeugen
2.2.1. Motorbauweise
2.2.2. Emissionen
2.2.3. Betriebskosten
2.2.4. Steuer- und Gebührenbefreiung
2.2.5. Recycling der Antriebsbatterien
2.3. Absatzförderung von Elektrofahrzeugen
2.3.1. Voraussetzungen und Fördersummen nach der Antriebsart
2.3.2. Förderbaustein Acoustic-Vehicle-Alerting-System

3. Thesen

4. Herausforderungen und Hindernisse in der Praxis
4.1. Nutzungskosten
4.2. Akzeptanz und Nachfrage
4.3. Ladeinfrastruktur
4.4. Netzintegration

5. Fazit

Literaturverzeichnis

Internetquellen

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Betriebskosten Elektrofahrzeug versus Verbrennerfahrzeug

Abbildung 2: CO2-Emissionen verschiedener Antriebsarten im Vergleich

Abbildung 3: Struktur der Energieträger in Deutschland im Jahr 2018

Abbildung 4: CO2-Emissionen je kWh der deutschen Stromquellen

1. Einleitung

„Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch. Elektromobilität ist ein wichtiges Element einer klimagerechten Energie- und Verkehrspolitik.“1

Dieser Gedanke wurde nicht erst heute gefasst, sondern bereits im Jahr 2007, als die Bundesregierung im Rahmen des Integrierten Energie- und Klimaprogramms die Elektromobilität zu einem entscheidenden Baustein zur Erreichung der Klimaschutz­ziele erklärte.2 Weiterführend hat die Bundesregierung im Mai 2016 ein Maßnahmen­paket beschlossen, welches unter anderem beinhaltet, dass der Absatz von Elektro­fahrzeugen in Deutschland bis 2020 eine Million betragen solle. Bis 2030 soll der Absatz sogar auf sechs Millionen ausgedehnt werden.3

An dieser Stelle knüpft die vorliegende Seminararbeit an, denn am 1. Januar 2020 lag die Anzahl der zugelassenen Elektroautos in Deutschland bei rund 136.600. Im Vergleich zum Vorjahr sind die Neuzulassungen von Elektroautos lediglich um 53.000 gestiegen.4 Diese Diskrepanz zur Zielsetzung der Bundesregierung aus dem Jahr 2016 verdeutlicht, dass der Absatz von Elektrofahrzeugen eher schleppend vo­rangeht. Der Absatz von sechs Millionen Elektrofahrzeugen bis zum Jahr 2030 ist somit ein hochgestecktes Ziel, welches mit diversen Herausforderungen und Hinder­nissen verbunden ist:

Ist es bis dahin möglich, eine starke Ladeinfrastruktur und eine Batterieproduktion im Einklang mit den gesetzten Klimaschutzzielen zu realisieren? Wird die Akzeptanz und die damit verbundene Nachfrage für sechs Millionen Elektroautos gegeben sein?

Ziel dieser Arbeit ist somit, sukzessive diese Fragen zu beantworten, und unter Be­rücksichtigung der aktuellen Lage in Deutschland, auf weitere Herausforderungen und Hindernisse der Zukunftsvision E-Mobility 2030 einzugehen. Hierbei wird der Fokus auf Elektroautos gesetzt, um den Rahmen der Arbeit nicht zu sprengen.

2. Grundlagen

Um die Herausforderungen und Hindernisse der Elektromobilität besser verstehen zu können, widmet sich dieses Kapitel zunächst dem Ursprung und der Weiterent­wicklung der Elektromobilität. Hierbei werden auch die unterschiedlichen Antriebsar­ten von Elektrofahrzeugen vorgestellt. Anschließend werden die wesentlichen Vor­teile von Elektrofahrzeugen dargelegt, wobei die Punkte Motorbauweise, Emissio­nen, Betriebskosten, Steuer- und Gebührenbefreiung sowie Recycling der Antriebs­batterien näher betrachtet werden. Schließlich wird auf das Absatzförderprogramm der Bundesregierung eingegangen.

2.1. Entwicklung und aktueller Stand der Elektromobilität

Elektrofahrzeuge sind keine Erfindung des 21. Jahrhunderts, sondern sind bereits auf das Jahr 1881 zurückzuführen, als Gustav Trouvé sein E-Dreirad vorstellte. Die­ses war das erste offiziell anerkannte batteriebetriebene Elektrofahrzeug. In den da­rauffolgenden Jahren zeichnete sich der Elektroantrieb gegenüber dem Verbren­nungsmotor als starker Konkurrent aus. Die Weiterentwicklung der Elektromobilität geriet jedoch wieder schnell in den Hintergrund. Die Gründe hierfür waren erhebliche Fortschritte bei der Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren in Verbindung mit günstigen Ölpreisen.5 Zudem war die geringe Reichweite der Batterien von Elektro­fahrzeugen ein bedeutender Nachteil.6

Durch den Bevölkerungswachstum und den weltweiten Anstieg der erdölbasierten Mobilität rückt das Thema Elektromobilität wieder in den Vordergrund. Des Weiteren ist der erneute Fokus auf die Elektromobilität auf politischen Klimaschutzzielen be- gründet.7 So hat sich die Europäische Union unter Einhaltung des Kyoto-Protokolls zum Ziel gesetzt, ihre Treibhausgas-Emissionen bis 2020 um 20 % gegenüber 1990 zu reduzieren. Folglich hat sich Deutschland mit dem im Jahr 2019 beschlossenen Klimaschutzgesetz folgende Treibhausgasminderungsziele gesetzt: Die Treibhaus­gas-Emissionen sollen bis zum Jahr 2020 um mindestens 35 % und bis zum Jahr 2030 um mindestens 55 % gegenüber dem Jahr 1990 gesenkt werden.8

Wie in der Einleitung bereits erwähnt, hat sich die Bundesregierung hohe Ziele in Bezug auf die Elektromobilität gesetzt. Um diese Ziele zu verwirklichen, hat die Bun­desregierung strenge Emissionsvorgaben für die Automobilhersteller festgelegt. Dies hat zur Folge, dass die vorgegebenen Emissionswerte mit der üblichen An­triebstechnologie nicht mehr einzuhalten sind. Somit sind Automobilhersteller darauf angewiesen, vermehrt in die Elektromobilität zu investieren.9

Im Folgenden wird darauf eingegangen, welche Elektroantriebe durch die aktuelle Forschung und Entwicklung bereits auf dem Markt vorzufinden sind.

2.1.1. Parallel-Hybride

Diese Antriebsart verfügt über einen Verbrennungs- sowie einen Elektromotor. Die Batterie des Elektromotors wird über den Bremsvorgang aufgeladen, indem der Elektromotor als Generator fungiert. Je nach Bauweise des Antriebs ergeben sich folgende Hybridfunktionen: Start-/Stoppfunktion, Beschleunigungsunterstützung, Zugkrafterhaltung und das Fahren von sehr kurzen Strecken auf rein elektrischer Basis.10

2.1.2. Plug-In-Hybride

Plug-In-Hybride sind im Aufbau den Parallel-Hybriden ähnlich, verfügen jedoch über eine größere Batterie, welche auch von außen aufladbar ist. Dadurch sind kleine Strecken batterieelektrisch fahrbar.11

2.1.3. Range-Extender

Bei dem Range-Extender handelt es sich um einen Generator, wobei die Stromer­zeugung von einem Verbrennungsmotor übernommen wird. Ziel ist es, die Batterie im Notfall aufladen zu können. Der Hauptantrieb und der Großteil der Fahrstrecke erfolgen aber über den Elektromotor und der leistungsfähigen Batterie.12

2.1.4. Batteriefahrzeuge

Verglichen mit den anderen Antriebssystemen verfügt das Batteriefahrzeug über ei­nen einfachen Systemaufbau. Die Bestandteile sind der Elektromotor und die Batte­rie. Andere Antriebssysteme sind als Zusatzantrieb nicht vorzufinden. Diese An­triebsart kann somit auch längere Strecken rein elektrisch zurücklegen.13

2.1.5. Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzelle

Brennstoffzellenfahrzeuge verfügen einerseits über einen H2-Tank und einer Batterie als Energiespeicher, und andererseits über eine Brennstoffzelle und einen Elektro­motor als Energiewandler. In der Brennstoffzelle wird durch eine chemische Reak­tion Strom erzeugt, welcher dann dem Elektromotor direkt zur Verfügung steht. Die restliche erzeugte Energie versorgt die Nebenverbraucher und lädt zum Teil die Bat­terie auf. Die Batterie dient zur Leistungsüberbrückung oder zum Anfahren. Durch die Bremsrückgewinnung wird die Batterie zusätzlich aufgeladen.14

2.2. Vorteile von Elektrofahrzeugen

Wie bereits dargelegt, befand sich das Thema Elektromobilität seit dem 19. Jahrhun­dert in verschiedenen Phasen von Auf- und Abschwüngen, wobei es sich heute wie­der im Aufschwung befindet. Diese Phase des Aufschwungs ist wiederum auf die vielen Vorteile dieser Antriebstechnologie zurückzuführen, welche im Folgenden nä­her betrachtet werden.

2.2.1. Motorbauweise

Bei der Produktion eines Verbrennungsmotors werden rund 2.500 Teile benötigt. Der Elektromotor besteht vergleichsweise nur aus rund 250 Teilen. Zudem fällt die Pro­duktion eines Schaltgetriebes weg, da schon beim Anfahren das maximale Drehmo­ment an den Elektromotor übertragen werden kann.15 Zudem verfügt der Elektromo­tor über einen Wirkungsgrad von rund 85 %. Bei Verbrennungsmotoren liegt der Wir­kungsgrad bei rund 35 %. Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Energie direkt an den Antrieb übertragen werden kann.16

2.2.2. Emissionen

Im Vergleich zu Verbrennerfahrzeugen verursachen Elektrofahrzeuge im Straßen­verkehr keine CO2-Emissionen. Auch werden keine Luftschadstoffe wie Feinstaub oder Stickoxide freigesetzt.17 18 Die vollständige CO2-Bilanz eines Elektrofahrzeugs wird im weiteren Verlauf der Seminararbeit dargelegt.

2.2.3. Betriebskosten

In der folgenden Abbildung werden die Betriebskosten eines Verbrennerfahrzeugs und eines Elektrofahrzeugs bei einer jährliche Laufleistung von 15.000 km gegen­übergestellt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Betriebskosten Elektrofahrzeug versus Verbrennerfahrzeug 18

Wie in der Abbildung zu sehen ist, betragen die jährlichen Gesamtkosten eines Elekt­rofahrzeugs rund 50 % weniger im Vergleich zum Verbrennerfahrzeug. Auch zu ent­nehmen ist, dass jede einzelne Kostenkategorie des Elektrofahrzeugs in der Rubrik Annahmen deutlich unter der jeweiligen Kategorie des Verbrennerfahrzeugs liegt.19

2.2.4. Steuer- und Gebührenbefreiung

Laut dem Nationalen Entwicklungsplan für Elektromobilität soll jedem Käufer eines Elektrofahrzeugs für den Zeitraum von 2016 bis 2020 eine Steuerbefreiung gewährt werden.20 Des Weiteren fallen Gebühren für die Registrierung und für die Nummern­schilder weg. Auch von Vorteil sind Parkplätze, welche privilegiert für Elektroautos zur Verfügung gestellt werden.21

2.2.5. Recycling der Antriebsbatterien

Batterien gelten laut dem Batteriegesetz als Sondermüll und müssen fachgerecht entsorgt werden. Es gibt jedoch Technologien, um einen Anteil von bis zu 95 % aus den Antriebsbatterien zu recyclen. Beim Recycling werden die Metalle Kupfer, Ni­ckel, Kobalt und auch Lithium wieder zurückgewonnen.22 Antriebsbatterien müssen aber nicht wiederverwertet werden, sondern können auch als Stromspeicher wieder­verwendet werden. In einer Kooperation zwischen dem Stromanbieter Vattenfall, dem Automobilkonzern BMW und dem Batteriehersteller Bosch wurde das Projekt Battery 2nd Life ins Leben gerufen. Ziel dieses Projekts ist, Batterien aus den BMW- Elektrofahrzeugen, welche am Ende ihres Lebenszyklus angelangt sind, als Strom­speicher zu nutzen. Vattenfall verwendet solche Stromspeicher bereits für Schnell­ladesäulen und Fotovoltaikanlagen.23

2.3. Absatzförderung von Elektrofahrzeugen

In der Einleitung wurde bereits darauf hingewiesen, dass auf Deutschlands Straßen rund 136.600 Elektroautos fahren. Um die Entwicklung der Elektromobilität zu för­dern und die Zielmarke von einer Million abgesetzter Elektrofahrzeuge für das Jahr 2020 zu erreichen, hat die Bundesregierung ein Maßnahmenpaket beschlossen. Durch die Stärkung der Nachfrage von umweltschonenden Elektrofahrzeugen kann gleichzeitig ein Beitrag geleistet werden, um der Schadstoffbelastung in der Luft ent­gegenzuwirken. In Kooperation mit der Automobilindustrie will die Bundesregierung den aktuellen Markthochlauf der Elektromobilität mit geeigneten Maßnahmen unter­stützen. Die am 13.02.2020 bekanntgegebene Förderrichtlinie soll den Erwerb von reinen Elektrofahrzeugen, von außen aufladbaren Hybridelektrofahrzeugen und Wasserstoff-/Brennstoffzellenfahrzeugen durch einen Umweltbonus fördern.24

2.3.1. Voraussetzungen und Fördersummen nach der Antriebsart

Als Voraussetzung muss sich das jeweilige Fahrzeugmodell auf einer Liste befinden, welche auf der Website des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle veröf­fentlicht ist. Durch die Aufnahme auf dieser Liste verpflichten sich die Automobilher­steller ihren Eigenanteil am Umweltbonus zu erbringen. Der Erwerb des Fahrzeugs muss ab dem 18.05.2016 stattgefunden haben. Um jedoch von den aktuellen För­dersummen zu profitieren, muss das Fahrzeug ab dem 04.11.2019 zugelassen wor­den sein. Für die Förderung eines Neufahrzeugs muss das Fahrzeug zum ersten Mal zugelassen sein und eine Haltedauer von mindestens sechs Monaten einhalten. Es besteht auch die Möglichkeit, Gebrauchtfahrzeuge zu fördern, sofern sie noch keine Förderung erhalten haben, einen Kilometerstand von unter 15.000 km aufwei­sen und die Haltedauer von zwölf Monaten nicht überschritten wurde. Für ein reines Batterieelektrofahrzeug oderein Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Nettolistenpreis für das Basismodell von unter 40.000 Euro wird als Bundesanteil am Umweltbonus ein nicht rückzahlbarer Zuschuss in Höhe von 3.000 Euro gewährt. Liegt der Netto­listenpreis für das Basismodell bei über 40.000 Euro, sinkt der Förderbetrag auf 2.500 Euro. Im Falle eines von außen aufladbaren Hybridelektrofahrzeugs mit einem Nettolistenpreis für das Basismodell von unter 40.000 Euro, beträgt die Förder­summe 2.250 Euro. Liegt der Preis bei über 40.000 Euro, sinkt die Fördersumme auf 1.875 Euro. Dabei gilt, dass der Nettolistenpreis für das Basismodell unabhängig von der Antriebsart 65.000 Euro nicht übersteigen darf. Durch den Eigenanteil der Her­steller, welcher mit dem Bundeszuschuss übereinstimmt, verdoppelt sich die Ge­samtförderung für den Erwerb eines Elektrofahrzeugs. Der Eigenanteil der Automo­bilhersteller wird beim Erwerb des Fahrzeugs als Nachlass verrechnet und muss in der Rechnung ausgewiesen werden. Beim Erwerb durch Leasing muss eine verbind­liche Bestellung, der Leasingvertrag und eine Kalkulation der Leasingrate eingereicht werden, woraus ersichtlich wird, wie sich die Leasingrate nach Abzug des Herstel- leranteils zusammensetzt. Die Förderung ist pro Fahrzeug nur einmal zu gewäh­ren.25

2.3.2. Förderbaustein Acoustic-Vehicle-Alerting-System

Zur Richtlinie gehört auch der Förderbaustein Acoustic-Vehicle-Alerting-System. Das System warnt Fußgänger und andere Verkehrsteilnehmer vor sich nähernden Elektrofahrzeugen, da diese bei geringen Geschwindigkeiten akustisch schwer wahrnehmbar sind. Gefördert wird der Erwerb des Acoustic-Vehicle-Alerting-Sys- tems mit einem nicht rückzahlbaren pauschalen Zuschuss von 100 Euro. Der Einbau muss durch den Hersteller oder durch eine autorisierte Werkstatt erfolgen. Für die Inbetriebnahme des Acoustic-Vehicle-Alerting-Systems muss eine Allgemeine Be­triebserlaubnis vorliegen oder das Acoustic-Vehicle-Alerting-System muss ein Be­standteil der Typengenehmigung sein.26

3. Thesen

„Deutschland soll Leitmarkt und Leitanbieter für Elektromobilität werden.“27

Diese Vision der Bundesregierung hängt mit dem im Kapitel 2.1. genannten Klima­schutzziel zusammen, die Treibhausgas-Emissionen bis zum Jahr 2030 um mindes­tens 55 % im Vergleich zum Jahr 1990 zu senken.28 Denn allein der Verkehrssektor trägt zu einem Anteil von 19 % zum CO2-Ausstoß bei und ist somit nach der Ener­giewirtschaft und der Industrie der drittgrößte Verursacher von Treibhausgas. Daher setzt Deutschland gezielt sein Augenmerk auf die Elektromobilität, um von der CO2- freien Fortbewegung von Elektrofahrzeugen im Straßenverkehr zu profitieren.29 Je­doch sind bei der Betrachtung von Klimawirkungen nicht nur die Emissionen bei der Fortbewegung relevant, sondern auch jene, die im gesamten Wertschöpfungspro­zess entstehen.30

[...]


1 Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2020a)

2 Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (2011), S. 6

3 Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (2017)

4 Vgl. Ahlswede, A. (2020)

5 Vgl. Bertram, M. et al. (2014), S. 1

6 Vgl. Ritz, J. (2018), S. 9

7 Vgl. Bertram, M. et al. (2014), S. 1

8 Vgl. Umweltbundesamt (2020)

9 Vgl. Meiners, J. et al. (2019)

10 Vgl. Kreyenberg, D. (2016), S. 40 f.

11 Vgl. ebenda, S. 41

12 Vgl. ebenda, S. 43

13 Vgl. Kreyenberg, D. (2016), S.43

14 Vgl. ebenda, S. 44

15 Vgl. E-Auto-Journal (2019)

16 Vgl. Murkisch, K. (2017)

17 Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (2019), S. 6

18 Quelle: Kampker, A. (2014), S. 25

19 Vgl. ebenda

20 Vgl. Kampker, A. et al. (2018), S. 27

21 Vgl. ebenda, S. 141

22 Vgl. Rudschies, W. (2019)

23 Vgl. Czechanowsky, T. (2016)

24 Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2020b)

25 Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2020b)

26 Vgl. ebenda

27 Vgl. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2011), S. 8

28 Vgl. Umweltbundesamt (2020)

29 Vgl. Die Bundesregierung (2020)

30 Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (2019), S. 6

Ende der Leseprobe aus 25 Seiten

Details

Titel
Entwicklung der E-Mobility in Deutschland 2030. Herausforderungen und Hindernisse
Hochschule
FOM Hochschule für Oekonomie & Management gemeinnützige GmbH, Frankfurt früher Fachhochschule
Note
1.3
Autor
Jahr
2020
Seiten
25
Katalognummer
V946966
ISBN (eBook)
9783346281319
ISBN (Buch)
9783346281326
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Elektromobilität, Klimaziele, Absatz Elektroautos
Arbeit zitieren
Adnan Ghaibeh (Autor), 2020, Entwicklung der E-Mobility in Deutschland 2030. Herausforderungen und Hindernisse, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/946966

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