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Szenarienbasierte Nutzwertermittlung ausgewählter Vermarktungsmodelle für Elektrofahrzeuge - ein gestaltungsorientierter Ansatz am Beispiel der Miniklasse

©2010 Diplomarbeit 137 Seiten

Zusammenfassung

Inhaltsangabe:Einleitung:
1, Einleitung:
1.1, Ausgangslage:
‘Wer in der Automobilindustrie jetzt nicht energisch auf Elektromobilität setzt, der wird schon bald nicht mehr wettbewerbsfähig sein!’
Das waren die Worte des Bundesumweltministers Röttgen vor wenigen Wochen bei einem Vortrag auf dem Auto Motor Sport - Kongress 2010. Sie verdeutlichen eindrücklich, in welchem bedeutenden Umbruch sich die Automobilbranche momentan befindet.
Was als Weltwirtschafts- und Konjunkturkrise begann, hat sich innerhalb weniger Jahre zu einem tiefgreifenden Strukturwandel weiterentwickelt und die bestehenden Geschäftsmodelle der Branche grundlegend in Frage gestellt. Zudem können die existierenden Vermarktungsmodelle nur bedingt auf die neuen Industrieländer übertragen werden.
Es ist klar, dass die Mobilität, wie wir sie kennen, nicht zielführend ist und eine endliche Zukunft besitzt. Klimawandel, Abhängigkeit von Erdöl, steigende Luftverschmutzung und Urbanisierung sind Schlagworte, die beim Thema Elektromobilität stark diskutiert werden.
Der Strukturwandel innerhalb der Automobilbranche ist das eine, Veränderungen der Kundenanforderungen sind das andere. Ein ‘weiter so’ wird vom Kunden nicht mehr ausnahmslos akzeptiert. Es entwickelt sich ein Trend weg vom reinen Besitz eines Fahrzeugs, hin zu umfassenden Mobilitätskonzepten. Darüber hinaus orientiert sich der Kunde vermehrt an Nachhaltigkeit und Kosten anstatt an emotionalen Anschaffungskriterien.
Elektrofahrzeuge bieten große Chancen diese enormen Herausforderungen zu bewältigen. Insbesondere lokale Emissionsfreiheit und geringe Anforderungen an die Reichweite machen Elektrofahrzeuge vor allem für den Einsatz in Großstädten interessant. Die Fortschritte der Batterietechnik haben die Technik als Alternative zu herkömmlichen Fahrzeugen heranreifen lassen.
Die entscheidende Herausforderung der hohen Anschaffungskosten für Elektrofahrzeuge muss überwunden werden um die Fahrzeuge wettbewerbsfähig zu machen. Die Kunden können sich zwar die Anschaffung von Elektrofahrzeugen in baldiger Zukunft vorstellen, jedoch nicht zu den angebotenen Preisen.
Es besteht folglich die Notwendigkeit denkbare Vermarktungsmodelle für Elektrofahrzeuge zu untersuchen, um deren Eignung in Abhängigkeit des Mobilitätsverhaltens der Kunden beurteilen zu können. Denn nur wenn es gelingt, aus Endkundensicht attraktive Vermarktungsmodelle zu entwickeln, können sich Elektrofahrzeuge massenhaft durchsetzen.
1.2, Motivation und […]

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Management Summary

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Ausgangslage
1.2 Motivation und Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit und Vorgehen
1.4 Forschungsansatz „Design Research“

2 Das Konzept eines Elektrofahrzeugs
2.1 Historie
2.2 Stand der technologischen Entwicklung
2.2.1 Antriebskonzepte und Fahrzeugtypen
2.2.2 Energiespeicher
2.2.3 Arten von Elektromotoren
2.2.4 Plattformstrategien
2.2.5 Überlegungen zur Reichweite und der Infrastruktur
2.2.6 Beurteilung des Gesamtkonzepts
2.3 Der Markt für Elektrofahrzeuge
2.3.1 Marktbetrachtung und -entwicklung in Deutschland
2.3.2 Veränderung der Kundenanforderungen
2.3.3 Globale Marktbetrachtung und -entwicklung
2.3.4 Einflussfaktoren der Marktentwicklung

3 Nutzwertermittlung von Vermarktungsmodellen für Elektrofahrzeuge
3.1 Zielsetzung und Vorgehensweise
3.2 Auswahl relevanter Szenarien
3.2.1 Auswahl eines Referenzfahrzeugs
3.2.2 Auswahl von drei Nutzergruppen
3.2.3 Auswahl von Vermarktungsmodellen
3.3 Methode der Nutzwertermittlung
3.3.1 Grundlagen der Nutzwertanalyse
3.3.2 Bewertungskriterien der Nutzwertanalyse
3.3.3 Erfüllungsgrad der Bewertungskriterien
3.3.4 Nutzergruppenspezifische Gewichtung
3.4 Ergebnisse der Nutzwertermittlung
3.5 Erweiterung des Betrachtungshorizonts
3.5.1 Veränderung entscheidender Eingabeparameter
3.5.2 Ableitung von drei innovativen Vermarktungsmodellen
3.5.3 Ergebnisse der TCO-Analyse
3.5.4 Bedeutung der Modelle aus Anbietersicht
3.6 Zusammenfassung der Erkenntnisse

4 Expertenbefragung
4.1 Zielsetzung der Untersuchung
4.2 Methodisches Vorgehen
4.2.1 Erhebungsmethode
4.2.2 Auswahl der Experten
4.2.3 Befragungsinhalte
4.3 Durchführung der Untersuchung
4.4 Darstellung der Ergebnisse
4.4.1 Detaillierte Ergebnisdarstellung
4.4.2 Kritische Würdigung der Ergebnisse
4.5 Zusammenfassung der Erkenntnisse

5 Fazit und Ausblick

Literatur- und Quellenverzeichnis

Anlagen

Management Summary

Elektrofahrzeuge haben in den vergangenen Jahren entscheidende technologische Fortschritte erzielt. Damit bieten sie große Chancen in Zukunft eine nachhaltige Mobilität sicherzustellen und die Abhängigkeit von Erdöl zu reduzieren. Der Klimawandel, vermehrt auftretende Umweltkatastrophen und steigende Kraftstoffkosten verstärken zudem den Wunsch der Bevölkerung nach einer zukunftsfähigen Mobilität.

Alle großen Automobilhersteller entwickeln aktuell neue Elektrofahrzeug-Modelle und gehen damit erhebliche Entwicklungs- und Investitionskosten ein. Damit reagieren sie auf die steigende Nachfrage, stimuliert durch staatliche Subventionen in einigen Teilen der Welt. Hohe Batteriekosten und niedrige Produktionszahlen wirken sich zudem negativ auf den Preis und die Marktfähigkeit von Elektrofahrzeugen aus.

Um die vorhandene Kostenlücke zu schließen und die Wettbewerbsfähigkeit sicherzustellen werden Elektrofahrzeuge in vielen Ländern in der Markteintrittsphase finanziell gefördert. In Deutschland wird es aller Voraussicht nach jedoch keine solcher Marktanreizprogramme geben.

Mit herkömmlichen Vermarktungsmodellen kann diese finanzielle Lücke bei den heutigen Rahmenbedingungen nicht geschlossen werden. Kombinierte Kauf & Leasingmodelle können eine Antwort für diese Herausforderung darstellen. Das Fahrzeug und die Batterie werden dabei getrennt voneinander über unterschiedliche Modelle vermarktet. Der Verkauf des reinen Fahrzeugs und das gleichzeitige Verleasen der Batterie stellen eine bedeutende Möglichkeit zur Erreichung der Wettbewerbsfähigkeit dar.

Diese Entkopplung hält den Hauptrisikofaktor der Batterie vom Kunden fern und ermöglicht an künftigen Fortschritten der Batterietechnik partizipieren zu können. Dazu müsste der Austausch der Batterie nach der Leasingdauer gewährleistet sein. Darüber hinaus können subventionierte Batterieleasing-Angebote Elektrofahrzeugen einem Kostenvorteil gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor verschaffen.

Die Akteure innerhalb der Wertschöpfungskette von Elektrofahrzeugen, die von einer wachsenden Anzahl Elektrofahrzeugen profitieren, könnten als Anbieter von subventionierten Batterie-Leasingverträgen auftreten. Die Subventionen können mit zusätzlichen Einnahmequellen im Produktlebenszyklus eines Elektrofahrzeugs refinanziert werden.

Mit der vorliegenden Arbeit werden Vermarktungsmodelle für Elektrofahrzeuge analysiert und bewertet. Sie beschreibt die wichtigsten Hebel zur Steigerung der Attraktivität aus der Sicht verschiedener Endkunden. Es werden wirtschaftlich vorteilhafte Modelle abgeleitet um aufzuzeigen welche Haupteinflussfaktoren eine Wettbewerbsfähigkeit von Elektrofahrzeugen sicherstellen können.

Geeignete Vermarktungsmodelle können aus Gesamtkostensicht das Elektrofahrzeug zur Alternative werden lassen. Auf dem Weg zur massenhaften Verbreitung von Elektrofahrzeugen können solche Modelle in Zukunft eine bedeutende Rolle einnehmen und die Entwicklung stark beschleunigen. Eine standardisierte, austauschbare Batterie könnte dabei den Schlüssel zu einem erfolgreichen Geschäftsmodell darstellen.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Aufbau der Arbeit

Abbildung 2: Modell des Design Research im Kontext dieser Arbeit

Abbildung 3: Ausgewählte elektrische Antriebskonzepte

Abbildung 4: CO2-Emissionen verschiedener Energieträger 2007

Abbildung 5: Ragone-Diagramm zum Vergleich verschiedener Energiespeicher

Abbildung 6: Produktionsstufen der Fertigung von Li-Ion-Batterien für Elektrofahrzeuge

Abbildung 7: Fahrzeugbestand nach Antriebsart 2009

Abbildung 8: Fahrzeugbestand nach Fahrzeugsegmenten 2009

Abbildung 9: Entwicklung der Pkw-Neuzulassungen nach Antrieb - Veränderung 2008/09

Abbildung 10: Entwicklung der Pkw-Neuzulassungen nach Segment - Veränderung 08/09

Abbildung 11: Markteinführung von Elektrofahrzeugen in Deutschland

Abbildung 12: Marktprognosen für Elektrofahrzeuge in Deutschland

Abbildung 13: Finanzielle Fördermaßnahmen für Elektrofahrzeuge verschiedener Länder

Abbildung 14: Hauptverursacher Treibhausgas-Emissionen in Deutschland 2009

Abbildung 15: Die weltweit zehn größten CO2-Emittenten 2007

Abbildung 16: Pkw- Dichte im internationalen Vergleich

Abbildung 17: Vorgehensweise der Untersuchung

Abbildung 18: Auswahl relevanter Szenarien für die Untersuchung

Abbildung 19: Bild des Referenzfahrzeugs „Mitsubishi i-MiEV“

Abbildung 20: Ein- und Ausgabemaske des TCO-Berechnungsmodells

Abbildung 21: TCO Vorteil von PPU-Vermarktungsmodellen (< 5.000 km)

Abbildung 22: TCO-Annäherung von herkömmlichen und kombinierten Vermarktungsmodellen

Abbildung 23: Erweiterung des Betrachtungshorizontes - Vorgehen

Abbildung 24: TCO-Analyse innovativer Vermarktungsmodelle für Erstwagen-Nutzer mit und ohne Kaufzuschuss

Abbildung 25: Veränderungen innerhalb der Wertschöpfungskette von Elektrofahrzeugen

Abbildung 26: Phasen des Marktforschungsprozesses im Kontext der Untersuchung

Abbildung 27: Expertenbefragung - Befragte Branchen

Abbildung 28: Expertenbefragung - Frage 1: Flottengröße

Abbildung 29: Expertenbefragung - Frage 2: Haltedauer und Anschaffungsvolumen

Abbildung 30: Expertenbefragung - Frage 3: Aktuelle Anschaffungskriterien

Abbildung 31: Expertenbefragung - Frage 4: Vermarktungsmodelle der Beschaffung

Abbildung 32: Expertenbefragung - Frage 5: Anschaffungskriterien für Elektrofahrzeuge

Abbildung 33: Expertenbefragung - Frage 6: Akzeptanz gegenüber Elektrofahrzeugen

Abbildung 34: Expertenbefragung - Frage 7: Aufpreisbereitschaft für Elektrofahrzeuge

Abbildung 35: Expertenbefragung - Frage 8: Motivationsfaktoren für Elektrofahrzeuge

Abbildung 36: Expertenbefragung - Frage 9: Anschaffung bei heutigen Rahmenbedingungen

Abbildung 37: Expertenbefragung - Frage 10: Tages-Kilometerleistung

Abbildung 38: Expertenbefragung - Frage 12: Jährlicher Fahrzeug-Einsatz

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Differenzierung elektrischer Antriebskonzepte

Tabelle 2: Vor- und Nachteile von Li-Ionen-Energiespeichern

Tabelle 3: Vergleich ausgewählter Elektromotoren für Elektrofahrzeuge

Tabelle 4: Vor- und Nachteile unterschiedlicher Plattformstrategien

Tabelle 5: Stärken und Schwächen von Elektrofahrzeugen

Tabelle 6: Bewertung der Einflussfaktoren auf die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen

Tabelle 7: Gegenüberstellung der Kosten von Referenz- und Vergleichsfahrzeug

Tabelle 8: Differenzierung ausgewählter Nutzergruppen

Tabelle 9: Stärken und Schwächen des herkömmlichen Kaufs (Barkauf)

Tabelle 10: Stärken und Schwächen des herkömmlichen Kaufs (Finanzierung)

Tabelle 11: Stärken und Schwächen des herkömmlichen Leasings

Tabelle 12: Stärken und Schwächen von Fahrzeugkauf (Barkauf) & Batterieleasing

Tabelle 13: Stärken und Schwächen von Fahrzeugkauf (Finanzierung) & Batterieleasing

Tabelle 14: Stärken und Schwächen von Miete

Tabelle 15: Stärken und Schwächen von Carsharing

Tabelle 16: Schrittweises Vorgehen zur Erstellung der Nutzwert-Analyse

Tabelle 17: Bewertungskriterien der Nutzwertanalyse

Tabelle 18: Erfüllungsgrad der Vermarktungsmodelle - Ergebnis

Tabelle 19: Gewichtung der Kriteriengruppen in Abhängigkeit der Nutzergruppe

Tabelle 20: Gewichtung der Einzelkriterien für Nutzergruppe „Gewerblicher Nutzer“

Tabelle 21: Gewichtung der Einzelkriterien für Nutzergruppe „Erstwagen-Nutzer“

Tabelle 22: Gewichtung der Einzelkriterien für Nutzergruppe „Zweitwagen-Nutzer“

Tabelle 23: Ergebnisse der Nutzwertanalysen

Tabelle 24: Fragenkatalog der Expertenbefragung

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Ausgangslage

„Wer in der Automobilindustrie jetzt nicht energisch auf Elektromobilität setzt, der wird schon bald nicht mehr wettbewerbsfähig sein!“[1]

Das waren die Worte des Bundesumweltministers Röttgen vor wenigen Wochen bei einem Vortrag auf dem Auto Motor Sport - Kongress 2010. Sie verdeutlichen eindrücklich, in welchem bedeutenden Umbruch sich die Automobilbranche momentan befindet.

Was als Weltwirtschafts- und Konjunkturkrise begann, hat sich innerhalb weniger Jahre zu einem tiefgreifenden Strukturwandel weiterentwickelt und die bestehenden Geschäftsmodelle der Branche grundlegend in Frage gestellt.[2] Zudem können die existierenden Vermarktungsmodelle nur bedingt auf die neuen Industrieländer übertragen werden.

Es ist klar, dass die Mobilität, wie wir sie kennen, nicht zielführend ist und eine endliche Zukunft besitzt. Klimawandel, Abhängigkeit von Erdöl, steigende Luftverschmutzung und Urbanisierung sind Schlagworte, die beim Thema Elektromobilität stark diskutiert werden.

Der Strukturwandel innerhalb der Automobilbranche ist das eine, Veränderungen der Kundenanforderungen sind das andere. Ein „weiter so“ wird vom Kunden nicht mehr ausnahmslos akzeptiert. Es entwickelt sich ein Trend weg vom reinen Besitz eines Fahrzeugs, hin zu umfassenden Mobilitätskonzepten. Darüber hinaus orientiert sich der Kunde vermehrt an Nachhaltigkeit und Kosten anstatt an emotionalen Anschaffungskriterien.

Elektrofahrzeuge bieten große Chancen diese enormen Herausforderungen zu bewältigen. Insbesondere lokale Emissionsfreiheit und geringe Anforderungen an die Reichweite machen Elektrofahrzeuge vor allem für den Einsatz in Großstädten interessant. Die Fortschritte der Batterietechnik haben die Technik als Alternative zu herkömmlichen Fahrzeugen heranreifen lassen.

Die entscheidende Herausforderung der hohen Anschaffungskosten für Elektrofahrzeuge muss überwunden werden um die Fahrzeuge wettbewerbsfähig zu machen. Die Kunden können sich zwar die Anschaffung von Elektrofahrzeugen in baldiger Zukunft vorstellen, jedoch nicht zu den angebotenen Preisen.

Es besteht folglich die Notwendigkeit denkbare Vermarktungsmodelle für Elektrofahrzeuge zu untersuchen, um deren Eignung in Abhängigkeit des Mobilitätsverhaltens der Kunden beurteilen zu können. Denn nur wenn es gelingt, aus Endkundensicht attraktive Vermarktungsmodelle zu entwickeln, können sich Elektrofahrzeuge massenhaft durchsetzen.

1.2 Motivation und Zielsetzung

Elektrofahrzeuge stehen vor dem Beginn ihrer globalen Markteinführung.[3] Ob es ihnen gelingt, eine schnelle Marktdurchdringung zu erreichen, hängt von vielen Einflussfaktoren ab und wird sehr kontrovers diskutiert. Es muss gelingen, Elektrofahrzeuge von ihrem Nischendasein zu befreien und sie wettbewerbsfähig auf dem Markt zu platzieren. Andernfalls wird die globale Nachfrage schnell wieder abnehmen.

Um die notwendigen Rahmenbedingungen für eine erfolgreiche Zukunft von Elektrofahrzeugen herzustellen greifen einige Länder massiv in den Markt ein. Die dahinter stehenden Strategien sind eindeutig erkennbar und verfolgen unterschiedliche Ziele. Im Zeitalter der Globalisierung und des weltweiten Automobilabsatzes können es sich etablierte Hersteller nicht leisten, einen wachsenden Markt nicht zu bedienen. Sie sind zudem gezwungen Elektrofahrzeuge herzustellen, um nicht von Märkten ausgeschlossen zu werden.[4]

Für die Automobilhersteller bedeutet der Wandel ein immenses Risiko. Sie müssen marktfähige Elektrofahrzeuge herstellen ohne genau zu wissen, wann sie mit diesen Fahrzeugen in die Gewinnzone gelangen werden.[5] Um das Risiko zu verringern und die enormen Investitionskosten zu refinanzieren, sind sie händeringend auf der Suche nach neuen Geschäftsmodellen. Sie stellen sich die Frage, wie sie in Zukunft mit Elektrofahrzeugen Geld verdienen können. Die Herstellung von Elektrofahrzeugen bedeutet gravierende Veränderungen in der Wertschöpfungskette eines Automobils. Der Wertanteil der klassischen Automobilhersteller sinkt erheblich und eröffnet es neuen Playern, in den Markt einzusteigen. Zudem befinden sich zu Beginn der Entwicklungskurve einer neuen Technologie alle Marktteilnehmer auf einem ähnlichen Niveau. Dies erhöht den Konkurrenzdruck und setzt etablierte Hersteller unter Zugzwang.[6]

Gleichzeitig ist eine Veränderung der Kundenanforderungen zu beobachten. Steigender Anspruch auf umweltfreundliche Mobilität und eine steigende Nachfrage nach kleineren, verbrauchsarmen Fahrzeugen sind beispielhafte Faktoren, welche die Entwicklung der Elektromobilität fördern. Zusätzlich entwickelt sich eine neue Definition von Mobilität innerhalb der Gesellschaft. Weg vom reinen Besitz eines Fahrzeugs, hin zu umfassenden Mobilitätskonzepten.

Sowohl der Strukturwandel der Automobilbranche, als auch die Veränderung der Kundenanforderungen geben Anlass für die Untersuchung von möglichen Vermarktungsmodellen für Elektrofahrzeuge.

Abgeleitet aus den erwähnten Motivationsfaktoren verfolgte die Untersuchung in dieser Arbeit folgende zentrale Forschungsfragen:

1. Können die etablierten Vermarktungsmodelle den veränderten Kundenanforderungen im Hinblick auf Elektrofahrzeuge gerecht werden?
2. Welche zentralen Einflussfaktoren können die Wettbewerbsfähigkeit von Elektrofahrzeugen bei heutigen und künftigen Rahmenbedingungen sicherstellen?

1.3 Aufbau der Arbeit und Vorgehen

Die Diplomarbeit wurde gemeinsam mit dem Praxispartner Consulting4Drive GmbH (C4D) durchgeführt. Die gewonnen Erkenntnisse sollen die Wissensbasis der C4D auf dem Gebiet von Elektrofahrzeugen stärken und einen Beitrag für zukünftige Beratungsprodukte leisten.

Die Arbeit gliedert sich, wie in Abbildung 1 dargestellt, in fünf Kapitel.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 : Aufbau der Arbeit[7]

In Kapitel 2 werden dem Leser allgemeine Grundlagen zu dem Gesamtkonzept eines Elektrofahrzeugs auf Basis intensiver Literaturrecherche nähergebracht. Dazu zählen im ersten Schritt ein Rückblick der bisherigen Entwicklung und die Beschreibung des aktuellen Forschungsstands. Es folgt die Betrachtung des Marktes für Elektrofahrzeuge und die Erläuterung der Bedeutung von Einflussfaktoren auf die zukünftige Entwicklung und Verbreitung.

In Kapitel 3 wird der Schwerpunkt der Untersuchung behandelt. Das Ziel ist bestehende und angedachte Vermarktungsmodelle für Elektrofahrzeuge auf die Attraktivität für den Endkunden zu überprüfen und zu bewerten. Dazu wurde der Untersuchungsrahmen eingegrenzt und relevante Szenarien bestimmt. Die Bewertung der Alternativen erfolgt anschließend mit der Nutzwertanalyse. Um die zweite Forschungsfrage beantworten zu können wird der Betrachtungshorizont der Untersuchung erweitert. Zentrale Einflussfaktoren auf die Attraktivität von Vermarktungsmodellen werden verändert um wettbewerbsfähige Vermarktungsmodelle zu erzeugen. Abschließend wird der Bedeutung für die potentiellen Anbieter solcher Modelle nachgegangen.

In Kapitel 4 erfolgt eine Befragung von Experten der in Kapitel 3 berücksichtigten Nutzergruppe „Gewerblicher Nutzer“. Sie stellt einen Praxistest der Ergebnisse der Nutzwertanalyse für diese Nutzergruppe dar und ermöglicht das Überprüfen und ggf. Überarbeiten der getroffenen Annahmen. Zusätzlich werden mit der Befragung Informationen über die Anschaffungskriterien für Elektrofahrzeuge abgefragt. Somit können Aussagen über die zukünftige Entwicklung der Branche abgeleitet werden.

1.4 Forschungsansatz „Design Research“

In der vorliegenden Arbeit wurden unterschiedliche Forschungsmethoden angewandt. Bei der Forschungsleistung in Kapitel 1 bis 3 wurde überwiegend auf vorhandene Datenquellen aus der Sekundärforschung[8], wie Literatur, Presse und Internet zurückgegriffen.

Bei der Lösung der zentralen Forschungsfragen (Kap. 1.2) orientierte sich der Verfasser an der Methode der gestaltungsorientierten Forschung („Design Research“) nach Hevner. Dabei sollen Artefakte konstruiert werden, um relevante Forschungsfragen aus dem Umfeld (Personen, Organisationen, Technologie) beantworten zu können und sie bezüglich ihres Nutzens zu beurteilen. In Abbildung 2 wird das Modell des Design Research im Kontext dieser Arbeit dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2 : Modell des Design Research im Kontext dieser Arbeit[9]

Unter Artefakten können in dem Zusammenhang zielführende Theorien, Methoden und Modelle zur Ergebnisfindung von Forschungsfragen verstanden werden.[10] Die Gestaltung von neuen Artefakten soll dabei menschliche und organisatorische Möglichkeiten erweitern und verständliche, verwertbare und praxisorientierte Ergebnisse generieren.[11] Die Ergebnisse der Forschung fließen dann wiederum in die Wissensbasis ein, sodass sie für weitere Fragestellungen herangezogen werden können.

In der vorliegenden Arbeit werden im Folgenden einzelne Schritte anhand des beschriebenen Modells abgebildet und zugeordnet.[12] Das Thema dieser Arbeit und deren Zielsetzung werden vom Umfeld (Praxispartner Consulting4Drive sowie aktuelle Presse) als relevant eingestuft. Die zu beantwortenden Forschungsfragen stellen die Artefakte der Untersuchung dar. Zur Beantwortung der Forschungsfragen wurden Informationen zu Elektrofahrzeugen von Experten des Praxispartners zur Verfügung gestellt, sowie aus vorhandener Literatur entnommen.

Bei der Expertenbefragung in Kapitel 4 handelt es sich um klassische Primärforschung, bei der neue Erkenntnisse gewonnen werden können.[13] Für die Gewinnung, Beurteilung und Bewertung des gesammelten Wissens wurden vorhandene wissenschaftliche Methoden und Theorien ausgewählt und angewendet (z.B. Marktforschungsmethode, Kostenanalyse, Nutzwertanalyse). Die resultierenden Erkenntnisse konnten durch die Expertenbefragung und die parallele Literaturrecherche kontinuierlich weiterentwickelt und verfeinert werden. Zusätzlich wurde identifizierter Forschungsbedarf in Zusammenhang mit dem Untersuchungsziel während der Erstellung der Arbeit aufgegriffen und bei der Ergebnisfindung berücksichtigt.

In Kapitel 3 dieser Arbeit werden die zentralen Forschungsfragen beantwortet. Die erarbeiteten Erkenntnisse werden im Kontext dieser Untersuchung als Forschungsleistungen bezeichnet und können für die Arbeit der Consulting4Drive (Umfeld) angewendet werden. Zudem dienen sie als Ergänzung der vorhandenen Wissensbasis für weiterführende wissenschaftliche Untersuchungen.

2 Das Konzept eines Elektrofahrzeugs

2.1 Historie

Elektrofahrzeuge waren um 1900, zu Beginn des Zeitalters individueller Mobilität, sehr beliebt und einfach zu bedienen. Sie waren leise, schnell und mussten nicht wie ihre kraftstoffbetriebenen Konkurrenten mühsam angekurbelt werden. In vielen Teilen der Welt, beispielsweise in den USA, waren sie zu jener Zeit sogar weiter verbreitet als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.[14]

Nach dem Zweiten Weltkrieg machten Verbrennungsfahrzeuge hingegen enorme technische Fortschritte. Sie besaßen inzwischen einen elektrischen Anlasser, größere Reichweiten und konnten elektrisch betriebene Fahrzeuge für einen langen Zeitraum nahezu vollständig vom Markt verdrängen.[15]

Selbst in den Ölkrisen der 70er und 80er Jahre trat das Elektrofahrzeug nicht aus seinem Nischendasein hervor und blieb ein Fahrzeug für Idealisten und Technikfreaks. Es hatte einen entscheidenden Nachteil - die Batterie. Sie war teuer, schwer und groß und besaß nur eine begrenzte Reichweite. Lange Ladezeiten machten sie zusätzlich wenig alltagstauglich.[16]

Die steigende Umweltverschmutzung in den Großstädten durch Autoabgase wurde Ende der Neunziger zunehmend problematischer. 1998 erließ die kalifornische Regierung ein Gesetz, welches einen dreiprozentigen Neuwagenanteil von Elektrofahrzeugen von sämtlichen in Kalifornien zugelassenen Fahrzeugen vorschrieb.[17] Mit finanzieller Unterstützung der US-Regierung entwickelten einige Automobilhersteller daraufhin solche Fahrzeuge. Das Bekannteste war das Elektrofahrzeug „Electric Vehicle 1“ (EV1) von General Motors (GM), welches ab 1996 in bestimmten Städten an ausgewählte Kunden verleast wurde. Die Fahrzeuge erwiesen sich als alltagstauglich und die Anzahl interessierter Kunden stieg.[18]

Durch die Bekämpfung des Gesetzes durch die großen amerikanischen Autokonzerne und ihrer intensiven Lobbyarbeit, wurde es im Jahr 2003 schließlich gekippt. Daraufhin zog GM alle verleasten EV1 innerhalb weniger Monate wieder ein und ließ sie verschrotten. Die offizielle Position von GM lautete, dass sich mit diesen Autos kein Geld verdienen ließe.[19] Danach verfolgte fast die gesamte Autoindustrie den Weg hin zu hubraumstarken Geländewagen und Sport Utility Vehicles (SUVs), mit viel Leistung und hohem Verbrauch.

Rasant steigende Kraftstoffkosten im Zuge der Weltwirtschaftskrise 2008 und die verschärfte Diskussion um den Klimawandel führten zu einem Absatzeinbruch der gesamten Branche. Betroffen waren vor allem Hersteller von teuren Premiumfahrzeugen oder Fahrzeugen mit hohem Kraftstoffverbrauch.[20] Die weltweiten Absatzzahlen von Kleinwagen bleiben dagegen, bedingt durch Umweltprämien in vielen Ländern, eher stabil.[21] Zahlreiche Automobilhersteller konnten die veränderte Nachfrage nach kraftstoffsparenden und kleinen Modellen nicht rechtzeitig mit entsprechenden Produkten bedienen, sodass einige Hersteller auf staatliche Hilfen angewiesen waren um zu überleben.[22]

Die Krise förderte einmal mehr viele Schwächen der Autobranche zu Tage. Die hohe Abhängigkeit vom endlichen Energieträger Erdöl verdeutlicht, das eine Lösung des Energieproblems gefunden werden muss um die Zukunftsfähigkeit der Branche sicher zu stellen. Die verschärfte Klimadiskussion, mit verursacht durch den CO2-Ausstoß des Verkehrs schadete der Branche zusätzlich.

Die traditionellen Geschäftsmodelle der Automobilbranche wurden seitdem in Frage gestellt und neue Antriebstechnologien rückten erneut in den Fokus der zukünftigen Mobilitätsentwicklung. Zudem scheint ein ganzheitliches Umdenken in der Bevölkerung stattzufinden. Der Wunsch nach intelligenter und vernetzter Mobilität unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeit setzte einen Trend in Gang, der nicht mehr ignoriert werden kann.[23]

Die Entwicklung neuer Antriebstechnologien, allen voran die Li-Ionen-Energiespeicher, machten kürzlich entscheidende Fortschritte. Dies bietet große Chancen diesen Trend entscheidend mitzubestimmen. Für die nächsten Jahre sind zahlreiche Elektrofahrzeug-Modelle verschiedener Hersteller angekündigt, einige werden bereits produziert. Diesmal, so scheint es, sind Elektrofahrzeuge in der Lage den größten Technologiewandel in der Geschichte des Automobilbaus einzuläuten.[24]

2.2 Stand der technologischen Entwicklung

2.2.1 Antriebskonzepte und Fahrzeugtypen

In der Literatur werden Fahrzeuge nach Art des Antriebskonzepts und des Fahrzeugtyps differenziert. Innerhalb der Antriebskonzepte kann man grob zwischen konventionell angetriebenen Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschine (VKM) und elektrifizierten Konzepten unterscheiden. Abbildung 3 veranschaulicht die verschiedenen Integrationsstufen der Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Automobilen im Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Die Fahrzeugtypen werden eingeordnet in klassische Hybridfahrzeuge und batterieelektrische Fahrzeuge.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3 : Ausgewählte elektrische Antriebskonzepte[25]

Hybridfahrzeuge besitzen neben einer VKM einen Elektromotor, sowie einen Energiespeicher. Das macht sie einerseits sehr komplex und schwer, ermöglicht aber andererseits die Reduzierung der Batteriekapazität und die Unabhängigkeit vom Stromnetz. Hybridfahrzeuge beziehen ihre Energie sowohl aus chemischer Energie in Form von Kraftstoff, als auch aus gespeicherter elektrischer Energie.

Von vielen Experten wird die Hybridtechnik jedoch eher als Übergangslösung angesehen.[26] Zu aufwändig und teuer ist die parallele Bereitstellung von zwei unterschiedlichen Technologien. Außerdem werden die Kernprobleme der Automobilwirtschaft, nämlich der ressourcenschonende Energieverbrauch und die Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern, damit nur bedingt gelöst. Je nach Elektrifizierungsgrad des Antriebsstrangs werden Hybridfahrzeuge eingeteilt in Parallel-Hybrid-, Plug-In-Hybrid- und Seriell-Hybrid-Fahrzeuge.[27]

Parallele Hybridfahrzeuge (auch leistungsverzweigte Hybridfahrzeuge genannt) besitzen einen eher unterstützenden Elektroantrieb. Der Elektromotor wird über eine Batterie mit typischerweise geringer Kapazität versorgt. Geladen wird sie allein durch Rekuperation beim Bremsen des Fahrzeugs.[28] Beim parallelen Hybridantrieb wirkt der Elektromotor gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor auf den Antriebsstrang. Dies ermöglicht eine schwächere Auslegung des Elektromotors und des Verbrennungsmotors. Bei einigen Fahrzeugen ermöglicht der Elektromotor auch rein elektrisches Fahren über kurze Distanzen.[29]

Plug-In-Hybridfahrzeuge besitzen eine Batterie, welche am Stromnetz aufgeladen werden kann. Die Batterie besitzt eine größere Kapazität als die des Parallel-Hybrid-Fahrzeugs und ermöglicht rein elektrisches Fahren über längere Strecken. Nachdem die Batterie vollständig entladen ist, springt ein Verbrennungsmotor ein und treibt das Fahrzeug an.[30]

Bei seriellen Hybridfahrzeugen besitzt der eigentliche Verbrennungsmotor keinerlei mechanische Verbindung zur Antriebsachse. Er treibt lediglich einen elektrischen Generator an, welcher die Batterie lädt, sobald sie eine kritische Kapazitätsgrenze unterschreitet. Der Verbrennungsmotor wird auch als „Range Extender“ bezeichnet, da er die maximale Reichweite eines Elektrofahrzeugs um ein vielfaches erhöht.[31] Serielle Hybridfahrzeuge besitzen einen starken Elektromotor und eine mittelgroße Batteriekapazität.[32]

In dieser Arbeit liegt der Fokus auf reinen Elektrofahrzeugen. Da die Bezeichnung in der einschlägigen Literatur sehr unterschiedliche Fahrzeugtypen bezeichnet, bedarf es zunächst einer Definition des Begriffs.

Als Elektrofahrzeuge gelten in dieser Arbeit rein elektrisch betriebene und lokal emissionsfreie Personenkraftwagen, welche von einem leistungsstarken Elektromotor mit Hilfe eines großen Lithium-Ionen-Energiespeichers angetrieben werden.

Im Vergleich zu Hybriden und herkömmlichen Fahrzeugen sind Elektrofahrzeuge relativ einfach aufgebaut. Die Kernkomponenten bilden eine leistungsfähige Batterie, ein starker Elektromotor und die Leistungselektronik.[33] Der Energiespeicher gilt als das zentrale Element eines Elektrofahrzeugs. Sie sind aktuell sehr groß, besitzen ein hohes Gewicht und stellen den Hauptkostenfaktor dar. Die Höhe der Batteriekapazität bestimmt maßgeblich die Fahrzeug-Reichweite. Sie versorgt den Elektromotor mit Strom, welcher sehr effizient in Bewegungsenergie zum Vortrieb des Fahrzeugs umgewandelt wird. Der geladene Strom ist im Vergleich zu den Kraftstoffkosten sehr günstig und ermöglicht hohe Betriebskostenvorteile. Das Laden des Energiespeichers erfolgt über eine Ladeschnittstelle zum Stromnetz und während Bremsvorgängen über Rekuperation. Die Leistungselektronik ist hauptsächlich für das Energiemanagement zuständig. Sie sorgt für den Ausgleich erzeugter (Rekuperation), gespeicherter (Batterie) und benötigter Energie (Elektromotor) unter Berücksichtigung eines minimalen Energieverbrauchs.[34] Elektrofahrzeuge bieten Einsparpotentiale gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen mit VKM. Auf den Verbrennungsmotor, sowie dessen erforderliche Zusatzkomponenten (z.B. Abgasanlage, Getriebe) kann gänzlich verzichtet werden.

In Tabelle 1 werden die verschiedenen Differenzierungsmerkmale der genannten Fahrzeugtypen nochmals anschaulich gegenübergestellt. Die jeweiligen Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Antriebskonzepte lassen sich aus dieser Übersicht ableiten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1 : Differenzierung elektrischer Antriebskonzepte[35]

Zu erwähnen ist, dass Elektrofahrzeuge nur dann völlige Emissionsfreiheit besitzen, wenn es sich bei dem geladenen Strom um regenerativ Erzeugten handelt. Über den Ort der CO2-Entstehung wird dazu in der Literatur häufig diskutiert, mit dem Ziel Fahrzeuge unterschiedlicher Energiekonzepte miteinander vergleichen zu können.

Bei dem Ort der CO2-Entstehung unterscheidet man zwischen den Betrachtungen „Tank-to-Wheel“, „Well-to-Tank“ und „Well-to-Wheel“. Tank-to-Wheel umfasst alle CO2-Emissionen, von dem Moment des Tankens an der Tankstelle bis hin zur Energieabgabe der Reifen an den Asphalt. Unter Well-to-Tank werden alle CO2-Emissionen berücksichtigt, die von der Energieerzeugung bis zur Tankstelle entstehen. Eine Well-to-Wheel-Betrachtung umfasst alle CO2-Emissionen, die von der Energieerzeugung bis zur Energieabgabe der Fahrzeuge, bzw. der Reifen an den Asphalt entstehen.

Mit Abbildung 4 soll der Zusammenhang verdeutlicht werden. Demnach wären die CO2-Emissionen des „Well-to-Wheel-Falles“ durch den Stromverbrauch bei deutschem Strommix nur unwesentlich geringer als bei herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Elektrofahrzeuge machen aus umweltpolitischer Sicht folglich nur Sinn, wenn der verbrauchte Strom aus regenerativer Erzeugung stammt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4 : CO2-Emissionen verschiedener Energieträger 2007[36]

Nach Meinung des Verfassers reicht die alleinige Betrachtung von CO2-Emissionen nicht für eine aussagekräftige Bewertung der Umweltfreundlichkeit aus. Streng genommen müssten zahlreiche zusätzliche Einflussfaktoren berücksichtigt werden, die in unmittelbarem Zusammenhang mit der Erzeugung, dem Transport und dem Verbrauch der Energie stehen. Ölkatastrophen, Fassadenschäden an Immobilien, Wartung der Strom-Infrastruktur, Verluste beim Stromtransport, aber auch anteilige Folgekosten der Klimaerwärmung sind einige beispielhafte Faktoren, die bei einem ganzheitlichen Vergleich der Umweltfreundlichkeit beider Antriebstechnologien berücksichtigt werden müssten.

Elektrofahrzeuge unterscheiden sich untereinander hauptsächlich in der jeweils eingesetzten Energiespeicher-Technologie, der eingesetzten Elektromotorenart und der Plattformstrategie.

2.2.2 Energiespeicher

Der Energiespeicher (Batterie) ist die Kernkomponente von Elektrofahrzeugen.[37] Dabei handelt es sich um elektrochemische Zellen, welche vereinfacht dargestellt aus einer positiven und einer negativen Elektrode, sowie dem Elektrolyt bestehen.[38]

Energiespeicher wandeln beim Laden elektrische Energie in chemische Energie um. Diese wird zwischengespeichert und bei Bedarf an den Elektromotor und andere elektrische Komponenten abgegeben.[39] Beim Entladen läuft der Vorgang umgekehrt ab. Durch chemische Reaktionen an den Elektroden wird Energie freigesetzt, welche in elektrische Energie umgewandelt und über einen äußeren Stromkreis geführt wird.

Energiespeicher unterscheiden sich in ihrer spezifischen Energie- und Leistungsdichte. Diese physikalischen Eigenschaften sind abhängig von den eingesetzten Materialien. Je nach Einsatzbereich gilt es, die jeweils geeigneten Energiespeicher einzusetzen. Die Eigenschaften unterschiedlicher Energiespeicher werden typischerweise in einem sogenannten Ragone-Diagramm (Abbildung 5) dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5 : Ragone-Diagramm zum Vergleich verschiedener Energiespeicher[40]

Für die Anwendung in Elektrofahrzeugen sind Energiedichte (Wh/kg) und Leistungsdichte (W/kg) die entscheidenden Faktoren von Energiespeichern. Sie bestimmen letztlich die Reichweite und Leistungsfähigkeit der Fahrzeuge. Die verschiedenen Kurven in Abbildung 5 verdeutlichen den Zusammenhang von Energie- und Leistungsdichte. Wie zu erkennen ist verfügen Lithium-Ionen-Batteriespeicher im Vergleich zu anderen Batteriesystemen über die höchste spezifische Energie und die höchste spezifische Leistung.[41]

Grundsätzlich kommen für den Einsatz im Elektrofahrzeug Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) und Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) in Frage.[42] Beide genannten Arten von Batteriespeichern finden aktuell Anwendung in Hybrid- und Elektrofahrzeugen.[43] Li-Ion-Batterien zählen aktuell aufgrund permanenter Forschungserfolge und signifikanter Vorteile, zu den Energiespeichern mit dem höchsten Potential.[44] Automobilhersteller werden sie deshalb in Zukunft für ihre Elektrofahrzeuge einsetzen.[45]
In Tabelle 2 werden die Vor- und Nachteile von Li-Ion-Batterien aufgeführt. Andere Batteriesysteme werden in dieser Untersuchung aus den genannten Gründen nicht weiter berücksichtigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2 : Vor- und Nachteile von Li-Ionen-Energiespeichern[46]

Die Lebensdauer der Batterie ist nicht, wie der Begriff vermuten lässt, allein abhängig von der Zeit. Sie wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Ein Lade- und Entladevorgang wird als Ladezyklus bezeichnet. Bei jedem Ladezyklus nimmt die Kapazität der Batterie geringfügig ab. Die maximale Anzahl an Ladezyklen, die durchgeführt werden können, bis noch 80 Prozent der Originalkapazität vorhanden ist, bezeichnet man als den sogenannten „Life Span“.[47] Bei aktuellen Li-Ionen-Batterien wird von einem Life Span von mindestens 2000 Ladezyklen ausgegangen.[48] Bei Unterschreitung des Life Span gilt die Batterie für Automotive-Anwendungen als nicht mehr einsetzbar. Der Fahrzeughersteller Renault-Nissan legt die Energiespeicher seiner Elektrofahrzeuge beispielsweise für eine Lebensdauer von sechs Jahren aus.[49]

Die Intensität der Ladevorgänge hat zusätzlich einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer. Schnellladungen gehen beispielweise sehr zu Lasten des Energiespeichers und verringern dessen Lebensdauer. Mit zunehmendem Alter und bei hohen Temperaturschwankungen nimmt die Kapazität der Li-Ion-Batterien ebenfalls ab.[50]

Das brennbare Elektrolyt, sowie die reaktiven Elemente der Elektroden stellen ein großes Gefährdungspotential dar.[51] Die Fahrzeugbatterie muss demnach sehr robust gebaut sein, um bei Unfällen oder Fehlfunktionen jederzeit ein Höchstmaß an Sicherheit zu gewährleisten.[52]

Die Kosten für Li-Ion-Batteriespeicher sind aktuell noch sehr hoch. In der Literatur wird häufig zwischen den Kosten der Batterie auf Zellebene und Batteriepackebene unterschieden. Um den Zusammenhang zu verdeutlichen sind in Abbildung 6 die verschiedenen Produktionsstufen der Fertigung der Li-Ion-Batteriepakete über die gesamte Wertschöpfungskette dargestellt und nachfolgend beschrieben.[53]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6 : Produktionsstufen der Fertigung von Li-Ion-Batterien für Elektrofahrzeuge[54]

Die Komponentenproduktion umfasst die Herstellung von Anode, Kathode und des Elektrolyts. Die Komponenten werden zu einzelnen Zellen zusammengeführt. Eine bestimmte Anzahl von Zellen wird zu größeren Modulen zusammengebaut und verschaltet. Für den Einsatz im Elektrofahrzeug werden die Module in sogenannte Batteriepacks verbaut. Diese Packs beinhalten ein leistungsfähiges Temperatur- und Batteriemanagementsystem, die Leistungselektronik, sowie weitere elektronische Komponenten. Die Anzahl der Module kann variabel gestaltet werden, je nach Fahrzeug und erforderlicher Batteriekapazität.[55] Der Batteriepack des Mitsubishi i-MiEV verfügt beispielsweise über 22 Module mit je vier Zellen.

Einer der wichtigsten Faktoren für die Vermarktung von Elektrofahrzeugen sind die Kosten der Batterie. Auf Batteriepackebene befinden sich die Kosten pro Kilowattstunde aktuell bei ca. 1000 € pro Kilowattstunde Ladekapazität.[56] In Zukunft kann mit einer erheblichen Kostenreduktion auf dem Gebiet gerechnet werden. Verschiedene Studien schätzen das Einsparungspotenzial durch Massenfertigung und sich einstellende Skaleneffekte in den kommenden zehn Jahren auf 50 bis 80 Prozent.[57]

Trotz der erwähnten Fortschritte bei Li-Ion-Energiespeichern bedarf es weiterer signifikanter Forschungsleistungen auf diesem Gebiet. Zur Verdeutlichung der Herausforderungen sei erwähnt, dass die Speicherkapazität von einem Kilogramm Li-Ion-Batterie immer noch lediglich einem Prozent der spezifischen Energiedichte einer identischen Gewichtsmasse Benzin entspricht.[58] Zusätzlich gibt es noch wenige Erfahrungen durch Langzeittests im Automobil. Es zeigte sich bereits, dass insbesondere extreme Witterungsverhältnisse einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer sowie die Leistungsfähigkeit nehmen.[59]

2.2.3 Arten von Elektromotoren

In einem Elektrofahrzeug wandelt ein Elektromotor (oder elektrische Maschine) die mitgeführte elektrische Energie des Energiespeichers in mechanische Energie um und überträgt sie über ein Differential an die Räder.[60] Im Gegensatz zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren kann bei der Energieübertragung auf Getriebe und Kupplung verzichtet werden. Die Mitführung eines Benzintanks und diverser Bauteile zur Abgasnachbereitung und Schalldämpfung können ebenfalls eingespart werden.

Elektromotoren bieten als Antrieb für Automobile zahlreiche Vorteile.[61] Die Drehmomentcharakteristik von Elektromotoren ist annähernd ideal. Bereits bei sehr kleinen Drehzahlen liefern sie ihr maximales Drehmoment, sodass eine zügige Beschleunigung aus dem Stand möglich wird. Dies macht deren Verwendung insbesondere für den Stadtbetrieb bei häufigen Stop-and-go-Vorgängen interessant.[62]

Elektromotoren arbeiten sehr effizient, ihr Wirkungsgrad beträgt mehr als 90 Prozent. Bei Verbrennungskraftmaschinen dagegen geht der überwiegende Teil der zugeführten Energie als Wärme verloren, was zu einem mittleren Wirkungsgrad von gerade einmal 20 - 25 Prozent führt.[63] Elektromotoren können die beim Bremsen des Fahrzeugs entstehende Bremsleistung in elektrische Leistung umwandeln und in der Batterie zwischenspeichern. Damit steht sie wieder für den Fahrzeugantrieb zur Verfügung.[64] Weitere Vorteile von Elektromotoren sind deren Robustheit und die daraus resultierende hohe Lebensdauer sowie geringe Wartungskosten. Für einen begrenzten Zeitraum können die Motoren darüber hinaus im Überlastbereich betrieben werden ohne Schaden zu nehmen. Zudem ist ihre Geräusch- und Wärmeentwicklung sehr gering.[65] Da keine Abwärme eines Verbrennungsmotors für eine weitere Nutzung vorhanden ist, wird eine separate Heizung benötigt.[66] Dies und weitere Energieverbraucher im Fahrzeug gehen besonders im Winter sehr zu Lasten des Energiespeichers, bzw. kann die Reichweite von Elektrofahrzeugen erheblich reduzieren.[67]

Grundsätzlich kommen für den Einsatz in einem Elektrofahrzeug verschiedene Arten von Elektromotoren in Frage. Die wichtigsten Motoren für den Fahrzeugantrieb eines Elektrofahrzeugs stellen aktuell Asynchronmaschinen und permanent erregte Synchronmaschinen dar.[68]

In Tabelle 3 werden die Eigenschaften beider Maschinen gegenübergestellt und bewertet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3 : Vergleich ausgewählter Elektromotoren für Elektrofahrzeuge[69]

Elektromotoren können aufgrund ihrer kompakten Bauform flexibler positioniert werden als herkömmliche Verbrennungsmotoren. Dadurch wird eine Vielzahl neuer Fahrzeugarchitekturen möglich. Der Fahrzeugantrieb kann beispielsweise zentral an einer Achse oder in den Rädern des Fahrzeugs angeordnet werden.[70] Solche sogenannten Radnabenmotoren können einzeln elektronisch angesteuert werden und ermöglichen die effiziente Realisierung von Allradfunktionen und Systemen zur Stabilisierung der Fahrdynamik. Zudem können Rangier- und Einparkvorgänge wesentlich erleichtert werden, da Radnabenmotoren ein Drehen des Fahrzeugs um die eigene Achse ermöglichen.[71] Den einzigen größeren Nachteil dieser Antriebslösung stellt die höhere ungefederte Masse dar.[72]

2.2.4 Plattformstrategien

Die kompakte Bauweise von Elektromotoren und der Wegfall von verbrennungsmotorspezifischen Bauteilen ermöglichen neue Fahrzeugarchitekturen. Bei Elektrofahrzeugen wird dabei in der Literatur zwischen „Conversion-Design“ und „Purpose-Design“ unterschieden.[73]

Bei der Fahrzeugarchitektur Conversion-Design handelt es sich eher um eine Fahrzeugumrüstung. Dabei wird der Antrieb eines bereits in Serie gefertigten konventionellen Fahrzeugmodells durch einen Elektroantrieb ersetzt.[74] Nur bei sehr geringen Stückzahlen stellt diese Lösung eine wirtschaftliche Alternative dar.[75]

Unter Purpose-Design dagegen versteht man die komplette Neuentwicklung einer Elektroantriebsplattform.[76] Dieser Schritt stellt eine wesentliche Herausforderung für die Automobilhersteller dar, da er mit erheblichen Entwicklungskosten verbunden ist.[77] Insbesondere die kostenoptimale Möglichkeit der Integration alternativer Antriebskonzepte gilt es zu identifizieren.[78]

In Tabelle 4 werden die Vor- und Nachteile der Plattformstrategien gegenübergestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 4: Vor- und Nachteile unterschiedlicher Plattformstrategien[80]

Es besteht Einigkeit darüber, dass die Conversion-Design Plattformstrategie nur eine kurz- bis mittelfristige Lösung darstellen kann. Die bereits eingesetzte Stückkostendegression von Serienmodellen ermöglicht einen relativ kostengünstigen Fahrzeugumbau. Bei steigender Nachfrage stellt die Purpose-Design-Lösung die optimierte Konstruktion eines Elektrofahrzeugs dar.[81] Einige Hersteller (siehe Tabelle 4) produzieren bereits Elektrofahrzeuge in Purpose-Design Fahrzeugarchitektur, bzw. haben diese angekündigt. Nur mit dieser Lösung wird das Elektrofahrzeug zum eigenständigen Produkt.[82]

2.2.5 Überlegungen zur Reichweite und der Infrastruktur

Die Reichweite von Elektrofahrzeugen ist sehr begrenzt und damit einer der entscheidenden Faktoren. Sie beträgt innerhalb der Miniklasse, aktuell ca. 100 bis 150 Kilometer und ist abhängig von der verwendeten Batterietechnologie, der Batteriekapazität und dem Energieverbrauch der Fahrzeuge.[83] Vor allem für den Einsatz im Stadtbereich gelten sie daher als sinnvolle Alternative. Umfragen und Verkehrsstatistiken haben gezeigt, dass 80 Prozent der Fahrten mit dem Auto unter 40 Kilometer liegen.[84] Die Ergebnisse einiger Flottentests mit Elektrofahrzeugen belegen diese Zahlen und zeigen, dass die verfügbare Reichweite vollkommen ausreicht.[85] Bei einem kürzlich in Berlin absolvierten Flottentest stellte sich heraus, dass pro Tag nur durchschnittlich 35 Kilometer zurückgelegt wurden.[86]

Dem gegenüber stehen Kundenanforderungen, die eine Reichweite von mindestens 200 Kilometer von einem Elektrofahrzeug erwarten.[87] Als ausschlaggebende Gründe für die Diskrepanz zwischen Kundenerwartung und realem Nutzungsverhalten werden die Gefahr des Stehenbleibens und unzureichende Flexibilität vermutet. Die Kunden sind es darüber hinaus nicht gewohnt sich über die maximale Reichweite eines Autos Gedanken zu machen, sodass ihnen möglicherweise die Einschätzung schwer fällt. Um dem Risiko der vollständigen Entladung der Batterie während dem Fahren zu begegnen haben einige Hersteller Lösungen entwickelt, die dem Fahrer telefonisch eine Reichweitereserve freischalten können.[88]

Elektrische Energie, die zum Laden der Batterie benötigt wird, ist prinzipiell, aufgrund des vorhandenen flächendeckenden Stromnetzes, überall verfügbar. Für Einspeisung der Energie in die Energiespeicher von Elektrofahrzeugen ist eine Energie-Übertragungseinrichtung, nachfolgend als Infrastruktur bezeichnet, erforderlich. Streng genommen handelt es sich folglich bei jeder Steckdose um eine potentielle Ladestation. Aktuell ist der Infrastruktur-Aufbau in fast allen großen Städten Deutschlands zu beobachten. Bei der massenhaften Verbreitung von Elektrofahrzeugen wird sie als entscheidender Faktor diskutiert.

Die Treiber der Entwicklung sind überwiegend Energieversorgungsunternehmen (EVUs) und Stadtwerke.[89] Sie können bei einer größeren Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen in vielerlei Hinsicht profitieren. Zum einen werden ihnen durch den Verkauf von Strom zusätzliche Einnahmequellen ermöglicht und zum anderen können sie die Elektrofahrzeuge als regelbare Stromverbraucher ins Stromnetz integrieren. Die Voraussetzung dafür sind jedoch standardisierte Ladesysteme, die die notwendigen Daten für eine solche Regelung übertragen können.[90]

Neuste Studien zeigen, dass sich die ersten Käufer von Elektrofahrzeugen auf die vorhandenen Lademöglichkeiten (z.B. zu Hause, beim Arbeitgeber oder im Parkhaus) einstellen werden.[91] Der Stellenwert einer dichten öffentlichen Infrastruktur scheint damit geringer zu sein als bisweilen angenommen.[92] Umfragen zufolge besitzt ein Großteil der Bevölkerung einen Stromanschluss nahe dem privaten Stellplatz.[93] In städtischen Gebieten gibt es hingegen ca. 70 Prozent Laternenparker.[94] Dort besteht folglich eine gewisse Notwendigkeit einer öffentlichen Infrastruktur. Ein flächendeckendes Netz von Ladestationen führt zudem zur Akzeptanzverbesserung in der Bevölkerung und wird gerade bei einer zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen als erforderlich angesehen.[95]

Der Ladevorgang an einer herkömmlichen Steckdose mit einer Spannung von üblicherweise 230 V wird auch als Normalladung bezeichnet. Ein Elektrofahrzeug (z.B. Mitsubishi i-MiEV) muss zur Vollladung der Batterie, an einer derartigen Stromquelle etwa sieben Stunden verweilen.[96]

Die Ladezeit kann mit sogenannten Schnellladestationen sehr stark verkürzt werden. So können beispielsweise 80 Prozent der Kapazität des Mitsubishi i-MiEV bereits innerhalb von 30 Minuten geladen werden.[97] Von Nachteil ist bei solchen Systemen, dass hierzu besondere Ausrüstungen am Elektrofahrzeug und teure Schnellladestationen erforderlich sind.[98] Zudem wird die Lebensdauer des Energiespeichers bei Schnellladungen negativ beeinflusst.

Für die Besitzer eines Elektrofahrzeugs ohne eigenen Stromanschluss in der Garage oder am Arbeitsplatz, könnten sich in Zukunft weitere Infrastrukturlösungen abzeichnen. Als Alternativen zu Kabel und Stecker könnten die Energiespeicher des Fahrzeugs künftig berührungslos über Induktion geladen werden.[99] Ein Austausch der Batterie wäre eine weitere denkbare Alternative.

Batteriewechselstationen des Unternehmens Better Place befinden sich aktuell in Israel und Japan im Testbetrieb.[100] Das Problem der eingeschränkten Reichweite und der zeitintensiven Ladevorgänge kann dabei gelöst werden. Es müssten jedoch ständig eine gewisse Anzahl aufgeladener Batterien zur Verfügung stehen, was einen erheblichen Kostenaufwand zur Folge hat.[101] Außerdem ist eine herstellerübergreifende Standardisierung der Energiespeicher erforderlich.

Bei dem System der Induktionsladung kann die Fahrzeugbatterie berührungslos über den Fahrzeugboden geladen werden.[102] Denkbar wären auch ganze Ladespuren, welche die Batterie während der Fahrt aufladen.[103] Bis zur Serienreife müssen jedoch noch einige offene Fragen beantwortet werden. Der Aufwand zur Schaffung der erforderlichen Infrastruktur gilt ebenfalls als erheblich.[104]

Die geringe Reichweite von Elektrofahrzeugen und der relativ einfache Aufbau der Ladeinfrastruktur eröffnen neue Potentiale. Ein Lebensmittelhändler und eine Fast-Food-Kette rüsten bereits ihre Parkplätze mit Ladestationen aus um sich vom Wettbewerb zu differenzieren.[105]

Bei einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur bedarf es intelligenter Abrechnungssysteme. Dabei sind aktuell die Abrechnung per Handy, eine Fahrzeug-Identifizierung an der Ladesäule, Datenübertragung über das Stromnetz selbst, oder über das Internet im Gespräch.[106]

Aufbauend auf den erwähnten Faktoren wird die Nutzung eines privaten Stromanschlusses zum „normalen“ Laden des Energiespeichers an einer 230V Steckdose als geeignete Lösung bewertet. Über Nacht wird damit eine „schonende“ Ladung mit günstigem Strom ermöglicht, der für die zurückzulegende Tageskilometerleistung der meisten Fahrzeugnutzer völlig ausreicht. Damit eine Netzintegration des Energiespeichers erfolgen kann, wird jedoch zusätzlich ein intelligenter Stromzähler benötigt.

Falls es sogenannten Service-Providern wie z.B. Better Place gelingen sollte, eine Austausch-Infrastruktur aufzubauen, könnte dies eine Entwicklung neuer Geschäftsmodelle für den Automobilvertrieb ermöglichen. Zusätzlich würde deren Netzintegration eine interessante Größenordnung für das Lastmanagement des Stromnetzes darstellen. Eine herstellerübergreifende Standardisierung der Batteriespeicher erscheint indes eine große Herausforderung. So konnten sich die größten Automobilhersteller bisweilen noch nicht einmal auf einen weltweiten Standard des Steckers einigen.[107] Es kann davon ausgegangen werden, dass der Hersteller, dem es als erster gelingt Elektrofahrzeuge massenhaft auf die Straße zu bringen, damit gleichzeitig einen Standard setzt.[108]

2.2.6 Beurteilung des Gesamtkonzepts

Die genannten Faktoren in diesem Kapitel stellen den aktuellen Stand der Technik von Elektrofahrzeugen dar. In Tabelle 5 werden die Faktoren in Stärken und Schwächen von Elektrofahrzeugen überführt. Insgesamt wird deutlich, dass die Stärken vorwiegend positive Auswirkungen auf die gesamte Bevölkerung haben, die Schwächen sich jedoch größtenteils bei dem einzelnen Nutzer niederschlagen.[109]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 5 : Stärken und Schwächen von Elektrofahrzeugen[110]

Um eine steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen auszulösen ist es erforderlich die hohen Anschaffungskosten und den hohen Wertverlust mit geeigneten Vermarktungsmodellen zu umgehen. Die geringen Betriebskosten sind hingegen große Stärken, welche einen umso höheren Ausschlag auf die Wirtschaftlichkeit haben, je mehr Kilometer zurückgelegt werden. Bei den aktuellen Rahmenbedingungen und der relativ geringen Reichweite ist es jedoch fraglich, ob der Vorteil ausreichend ist, um den erhöhten Wertverlust von Elektrofahrzeugen in der Anfangsphase auszugleichen.

Verschärft wird diese Problematik durch die Ungewissheit, was die Haltbarkeit der Li-Ionen-Batterien betrifft. Die Technik ist noch zu jung, um aussagekräftige Feststellungen über ihre langfristige Einsetzbarkeit im Automobil zuzulassen. Im Falle eines notwendigen Batterieaustauschs innerhalb des Lebenszyklus würden enorme Zusatzkosten entstehen.

Dem Verfasser erscheint eine herstellerübergreifende Standardisierung der Batterie als eine mögliche Lösung des Kernproblems. Sie könnte beispielsweise das Eigentum des Automobilherstellers bleiben, welcher damit das finanzielle und technische Risiko vom Kunden fernhalten kann.

2.3 Der Markt für Elektrofahrzeuge

2.3.1 Marktbetrachtung und -entwicklung in Deutschland

Der Pkw-Fahrzeugbestand betrug in Deutschland zum 01.01.2010 knapp 42 Millionen Fahrzeuge.[111] Darin waren 1.588 Elektrofahrzeuge (0,004 Prozent) und 28.862 Hybridfahrzeuge (0,069 Prozent) enthalten.[112] In Abbildung 7 werden die Anteile aller Antriebsarten am Gesamt-Pkw-Bestand veranschaulicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7 : Fahrzeugbestand nach Antriebsart 2009[113]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Verteilung der in Deutschland zugelassenen Fahrzeuge nach deren Fahrzeugsegment ist in Abbildung 8 dargestellt. Innerhalb der Kompaktklasse befinden sich rund 28 Prozent aller Fahrzeuge, es folgt die Kleinwagen- und Mittelklasse mit ähnlichen Zulassungszahlen von rund 20 Prozent. Die Zahlen der Miniklasse und der oberen Mittelklasse befinden sich auf identischem Niveau mit einem Anteil von rund 6 Prozent.

Abbildung 8 : Fahrzeugbestand nach Fahrzeugsegmenten 2009[114]

Der deutsche Fahrzeugmarkt war im Jahr 2009 geprägt durch die Umweltprämie.[115] Die Anzahl der Neuzulassungen betrug insgesamt 3,81 Millionen Fahrzeuge, was einem Plus von 23,3 Prozent im Vergleich zum Vorjahr entspricht.[116] Die Zuwachsraten innerhalb der Antriebsarten waren dabei sehr unterschiedlich, wie in Abbildung 9 zu erkennen ist. Insgesamt ist ein starker Trend zu alternativen Antrieben erkennbar. Demnach konnten Hybridfahrzeuge mit einem Plus von knapp 30 Prozent im Vergleich zu 2008 die größten Wachstumsraten verzeichnen. Aber auch Flüssiggas- und Erdgasfahrzeuge wurden verstärkt nachgefragt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9 : Entwicklung der Pkw-Neuzulassungen nach Antrieb - Veränderung 2008/09[117]

Auch aktuellen Umfragen zu Folge sind klimafreundliche und verbrauchsarme Fahrzeuge zunehmend wichtiger für die meisten Autofahrer.[118] Mehr als die Hälfte können sich eine künftige Anschaffung von alternativen Antriebsarten vorstellen.[119]

Innerhalb der Fahrzeugklassen ging die Entwicklung hin zu kleineren und umweltfreundlicheren Fahrzeugen. In dem Fahrzeugsegment der Miniklasse gab es 2009, wie in Abbildung 10 dargestellt, demnach fast doppelt so viele Neuzulassungen wie ein Jahr zuvor (97 Prozent). Das Kleinwagensegment wuchs um rund 66 Prozent, die Kompaktklasse um 31 Prozent.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10 : Entwicklung der Pkw-Neuzulassungen nach Segment - Veränderung 08/09[120]

Zweistellige Einbußen gab es dagegen in Fahrzeugklassen mit eher teuren und großen Fahrzeugen. Vor allem innerhalb der Oberklasse und oberen Mittelklasse brachen die Zulassungszahlen sehr stark ein, da sich insbesondere gewerbliche Flottenkunden (z.B. Autovermieter) mit Fahrzeugkäufen zurückhielten. Deutsche Premiumhersteller waren davon besonders stark betroffen.[121] Der Anteil privater Pkw-Neuzulassungen betrug im Jahr 2009 rund 63 Prozent, 2008 waren es 40 Prozent.[122] Dass der hohe Anteil privater Neuzulassungen demnach auf die Umweltprämie zurückzuführen war ist unverkennbar.

Das ambitionierte Ziel der Bundesregierung ist es, den Verkehr in deutschen Großstädten bis zum Jahr 2050 nahezu vollständig emissionsfrei zu gestalten. Dazu sollen im ersten Schritt zunächst eine Million Elektrofahrzeuge bis zum Jahr 2020 beitragen.[123] Im Vergleich zum heutigen Bestand entspricht dies einer Steigerung von ca. 10.000 Prozent (!). Um welche Art von Elektrofahrzeugen es sich dabei handelt, wurde jedoch nicht näher konkretisiert. Streng genommen zählen aufgrund der fehlenden Definition auch z.B. Elektrofahrräder hinzu.[124]

Zur Förderung der Markteinführung von Elektroautos wird die Bundesregierung bis Ende 2010 rund 500 Millionen Euro einsetzen. Der Fokus liegt dabei auf einer Förderung von Batterieentwicklung, Elektromotoren und neuen Fahrzeugkonzepten, sowie dem Aufbau einer flächendeckenden Infrastruktur.[125] Laut Verkehrsminister Peter Ramsauer muss das Ziel sein, Elektrofahrzeuge auch ohne staatliche Kaufanreize kommerziell attraktiv zu machen.[126]

Es gibt heute erst sehr wenige Elektrofahrzeug-Modelle zu kaufen. Sie stammen überwiegend aus Kleinserienproduktionen ausländischer Hersteller. In Abbildung 11 sind alle aktuell in Deutschland verfügbaren und in den nächsten Jahren geplanten reinen Elektrofahrzeuge aufgeführt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11 : Markteinführung von Elektrofahrzeugen in Deutschland[127]

Die ersten in Großserie produzierten Elektrofahrzeuge werden Ende diesen Jahres auf dem deutschen Markt eingeführt. Es handelt sich dabei um die bekannten Automobilhersteller Citroen, Mitsubishi und Peugeot. Aber auch Newcomer, wie der Autobauer Heuliez oder Pinifarina bringen Elektrofahrzeuge auf den Markt. Es fällt auf, dass die Renault-Nissan-Kooperation von 2011 bis 2012 mit gleich sechs Modellen am Markt vertreten sein wird. Zudem verpflichteten sich Renault und der PSA-Konzern dazu, in den kommenden zwei Jahren 60.000 Elektroautos auf den französischen Markt zu bringen.[128] Die Strategie der Unternehmen, Elektrofahrzeuge von Anfang an in großen Stückzahlen zu produzieren, ist damit eindeutig zu erkennen.[129]

Die ersten Elektrofahrzeug-Modelle eines deutschen Herstellers (z.B. Smart Fortwo ED) werden voraussichtlich im Jahr 2012 auf den Markt kommen. Der größte deutsche Automobilkonzern VW strebt bis 2018 die Marktführerschaft bei Elektrofahrzeugen an.[130] Dazu sollen bis 2018 jährlich drei Prozent der verkauften Fahrzeuge Elektro- und Hybridfahrzeuge sein.[131]

Die Modellvielfalt von Elektrofahrzeugen wird in Zukunft weiter ansteigen, da viele Hersteller Elektrofahrzeug-Modelle unterschiedlicher Fahrzeugklassen auf den Markt bringen werden. Dies wird positive Auswirkungen auf den möglichen Einsatzbereich der Fahrzeuge, sowie auf den „Erfüllungsgrad“ der Kundenanforderungen haben.

Zur Großserienfertigung von Elektrofahrzeugen auf Basis neuer Fahrzeugarchitekturen sind enorme Investitionskosten seitens der Automobilhersteller erforderlich.[132] Die Preise, die sie zur Kostendeckung bei Produktionsbeginn veranschlagen müssten, sind am Markt nicht realisierbar. Bei den anfangs niedrigen Stückzahlen können Automobilhersteller mit dem Verkauf von Elektrofahrzeugen folglich kein Geld verdienen.[133] Sie sind gezwungen durch Quersubventionen am Markt durchsetzbare Preise zu schaffen. Den Herstellern muss es gelingen innerhalb kurzer Zeit große Stückzahlen zu produzieren und zu verkaufen, um die Quersubventionen herunterfahren zu können. Die hohen Investitionskosten können dann auf eine größere Anzahl an Fahrzeugen umgelegt werden. Die Großserienfertigung von Elektrofahrzeugen und deren Batterien führt demnach zu sinkenden Stückkostenanteilen.[134] Nach Erreichen des Break-Even-Points (BEP)[135] und der Erwirtschaftung eines Gewinns hat der Hersteller dann wiederum die Möglichkeit, die Preise für die Fahrzeuge am Markt zu senken. Gelingt dies nicht, bleibt es ein Verlustgeschäft. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von dem „Dead-Lock“ der Elektromobilität.[136]

Die Preise von momentan verfügbaren Elektrofahrzeugen sind sehr hoch. Aktuellen Umfragen zu Folge ist jedoch nur knapp jeder vierte private Endkunde bereit einen Mehrpreis von über 3.000 € zu zahlen.[137] Bei gewerblichen Kundengruppen ist nahezu keine Aufpreisbereitschaft vorhanden.[138] Elektrofahrzeuge müssten aus Sicht der Gesamtkosten über die Nutzungsdauer günstiger sein, damit sie als Alternative in Frage kämen. Viele Länder fördern deshalb die Verbreitung von Elektrofahrzeugen mit monetären und nicht monetären Subventionen, um die Nachfrage auf dem Markt zu steigern.

Um die künftige Marktentwicklung von Elektrofahrzeugen einschätzen zu können wurden eine Vielzahl von Studien renommierter Beratungsunternehmen und Forschungsinstitute veröffentlicht. Bei den meisten Arbeiten bediente man sich dabei der sogenannten Szenariotechnik zur Prognose des zukünftigen Marktanteils von Elektrofahrzeugen. Dazu wurden häufig relevante Einflussfaktoren für die Marktentwicklung ausgewählt, verändert und deren Auswirkungen auf die Gesamtkosten der Fahrzeugnutzung bewertet. Die Gesamtkosten, die ein Fahrzeug während seiner Haltedauer verursacht, werden als „Total-Cost-of-Ownership“ (kurz TCO) bezeichnet und beeinflussen aus Sicht des Kunden maßgeblich die Kaufentscheidung. Zu den identifizierten Einflussfaktoren zählen überwiegend steigende Ölpreise, sinkende Batteriekosten, staatliche Regularien (z.B. verschärfte Abgasnormen) und staatliche Subventionen (z.B. Anschubfinanzierung).

Die Ergebnisse ausgewählter Studien über die prognostizierten Marktanteile von Elektrofahrzeugen in Deutschland weichen, wie in Abbildung 12 dargestellt, sehr stark voneinander ab. Eine verlässliche Einschätzung der künftigen Marktzusammensetzung in Deutschland kann aufgrund einzelner Studien somit nicht zufriedenstellend erfolgen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 12 : Marktprognosen für Elektrofahrzeuge in Deutschland[139]

2.3.2 Veränderung der Kundenanforderungen

Zusätzlich zu der beschriebenen steigenden Attraktivität verbrauchsarmer und alternativer Antriebsarten verändern sich die Kundenanforderungen an das Automobil. Die typischen Werte, die ein Autofahrer noch vor Jahren mit seinem Fahrzeug verbunden hat, wandeln sich.[140] Hochmotorisierte und repräsentative Autotypen verlieren an Emotionalität und Statussymbolik.[141] Status wird in Zukunft mit Nachhaltigkeit verbunden, nicht mehr mit Premium-Qualität.[142] Der Kunde möchte Fahrfreude gerne mit einem ökologisch reinen Gewissen verbinden.[143] Klimafreundliche Autotypen bieten den Kunden zunehmend positive emotionale Faktoren.[144] Zusätzlich möchten sie damit einen Beitrag zum Umweltschutz leisten.[145]

Gleichzeitig ist jedoch eine zunehmende Preissensitivität der Kunden zu erkennen, deren Entwicklung zwei entscheidende Treiber zu Grunde liegen. Zum Einen steigen die Kosten, verbunden mit einem eigenen Fahrzeug, stetig weiter an.[146] Somit wird dessen Anschaffung und Unterhalt für eine zunehmende Anzahl an Menschen schwieriger. Sie müssen sich folglich verstärkt an den Preisen orientieren.[147] Zum Anderen ändert sich die Einstellung des Kunden zum Kauf eines Fahrzeugs. Die Wertigkeit der Marke schrumpft, stattdessen achten die Kunden mehr auf die Kostenaspekte beim Autokauf.[148] So wurde beispielsweise die Billigmarke Dacia in einer ADAC-Umfrage zur Kundenzufriedenheit von über 40.000 Lesern auf den fünften Platz gewählt. Sie liegt damit vor den Premiumherstellern Porsche, BMW und Mercedes.[149] Untersuchungen zu Folge hat die Umweltprämie den Trend einer zunehmenden Preissensitivität privater Endkunden zu Lasten der emotionalen Verankerung des Fahrzeugs zusätzlich verstärkt.[150]

[...]


[1] Vgl. Röttgen (2010).

[2] Vgl. Göschel (2010).

[3] Vgl. Roland Berger (2009), S. 65 - 66; Oliver Wyman (2009), S. 5.

[4] Vgl. Allmann (2010).

[5] Vgl. Ebenda.

[6] Vgl. Bain & Company (2010a).

[7] Eigene Darstellung.

[8] Unter Sekundärforschung versteht man die Gewinnung von Informationen aus bereits vorhandenem Datenmaterial. Hier wird auf Daten zurückgegriffen, die selbst oder von Dritten für ähnliche oder auch ganz andere Zwecke bereits erhoben wurden. Siehe hierzu Berekoven / Eckert / Ellenrieder (2006), S. 42.

[9] Eigene Darstellung in Anlehnung an Hevner / Chatterjee (2010), S. 16.

[10] Vgl. Hevner / Chatterjee (2010), S. 15.

[11] Vgl. Ebenda, S. 11; March / Smith (1995), S. 253.

[12] Siehe Abbildung 2.

[13] Unter Primärforschung versteht man die Gewinnung von neuen Daten, wobei der Informationsbedarf durch Erhebungen im Markt gedeckt wird. Man unterscheidet zwischen den Möglichkeiten Befragung und Beobachtung. Vgl. Berekoven / Eckert / Ellenrieder (2006), S. 49.

[14] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 16.

[15] Vgl. Ebenda, S. 17.

[16] Vgl. Münter (2009).

[17] Mindestquotengesetz „Clean Air Act“. Vgl. Canzler / Knie (2009), S. 20.

[18] Vgl. Münter (2009).

[19] Vgl. Ebenda.

[20] Vgl. Canzler / Knie (2009), S. 14.

[21] Vgl. Canzler / Knie (2009), S. 14.

[22] Vgl. Ebenda, S. 10.

[23] Vgl. Ebenda, S. 11 - 12.

[24] Vgl. Valentine-Urbschat / Bernhart (2009), S. 54 ff; Canzler / Knie (2009), S. 14 ff.

[25] Veränderte Darstellung in Anlehnung an Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und

Organisation (2010), S. 6, Abbildung 1.

[26] Vgl. Batal (2007), S. 89.

[27] Vgl. Wallentowitz / Reif (2006), S. 80 - 82; Gruden (2008), S. 370 - 373.

[28] Unter Rekuperation versteht man die Rückgewinnung elektrischer Energie aus Brems-energie. Der Elektromotor fungiert dabei als Generator zur Stromerzeugung. Siehe hierzu Wallentowitz / Reif (2006), S. 81.

[29] Vgl. Ebenda, S. 80 - 81.

[30] Vgl. Canzler / Knie (2009), S. 18.

[31] Anm.: Dabei handelt es sich um einen kleinen Verbrennungsmotor, der in seriellen Hybrid-fahrzeugen als Stromaggregat eingesetzt wird. Dabei wird die Batterie nach Abgabe ihrer elektrischen Energie während dem Fahren wieder aufgeladen. Der Range Extender wird auch als „Reichweitenverlängerer“ bezeichnet. Vgl. Canzler / Knie (2009), S. 18.

[32] Vgl. Wallentowitz / Reif (2006), S. 80.

[33] Vgl. Freialdenhoven (2009), S. 13 - 14.

[34] Vgl. Reif (2007), S. 225.

[35] Eigene Darstellung mit Daten aus Oliver Wyman (2009), S. 11; Wallentowitz / Reif (2006), S. 80 - 82; Canzler / Knie (2009), S. 18; Stan (2008), S. 267 - 320.

[36] Leicht veränderte Darstellung entnommen aus Shell Deutschland Oil GmbH (2009), S. 39.

[37] Vgl. Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (2010), S. 9.

[38] Vgl. Hering / Martin / Stohrer (2007), S. 296 - 297.

[39] Vgl. Hannig et al. (2009), S. 16.

[40] Leicht veränderte Darstellung entnommen aus Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (2010), S. 9, Abbildung 4.

[41] Vgl. Wallentowitz / Reif, 2006, S. 276.

[42] Vgl. Ebenda, S. 83.

[43] Anm.: Die Hybridfahrzeuge Honda „Insight“ und Toyota „Prius“ verfügen z.B. über Nickel-Metallhydrid-Batterien. Siehe hierzu Wallentowitz / Reif (2006), S. 250 und auch Borgeest (2008), S. 12.

[44] Vgl. Wallentowitz / Reif (2006), S. 271; Hannig et al. (2009), S. 25.

[45] Vgl. Borgeest (2008), S. 12; Köhler (2009).

[46] Vgl. Borgeest (2008), S. 12; Deutsche Bank (2008), S. 22 - 23., Wallentowitz / Reif (2006), S. 272 ff; Gruden (2008), S. 369.

[47] Vgl. The Boston Consulting Group (2010), S. 3 - 4.

[48] Vgl. Köhler (2009); Der deutsche Batteriehersteller Litec verspricht für seine Li-Ionen-Zellen bis zu 4000 Ladezyklen. Siehe hierzu Dohr (2010), S. 57.

[49] Vgl. Dohr (2010), S. 57.

[50] Vgl. The Boston Consulting Group (2010), S. 4.

[51] Vgl. Borgeest (2008), S. 12.

[52] Vgl. Wallentowitz / Reif (2006), S. 275.

[53] Vgl. The Boston Consulting Group (2010), S. 2.

[54] Leicht veränderte Darstellung entnommen aus The Boston Consulting Group (2010), S. 2.

[55] Vgl. Ebenda, S. 2.

[56] Diesen Preis muss der Endkunde umgerechnet pro Kilowattstunde Speicherkapazität be-zahlen. Vgl. Zschech (2010); The Boston Consulting Group (2010), S. 6; Gulde (2010), S. 32.

[57] Vgl. Ebenda, S. 6.

[58] Vgl. Ebenda, S. 4.

[59] Vgl. Gulde (2010), S. 34.

[60] Vgl. Freialdenhoven (2009), S. 12.

[61] Vgl. Stan (2008), S. 235.

[62] Vgl. Ebenda.

[63] Vgl. Wallentowitz / Reif (2006), S. 77.

[64] Vgl. Ebenda, S.83.

[65] Vgl. Ebenda.

[66] Z.B. für das Beheizen des Innenraums.

[67] Testfahrten mit Elektrofahrzeugen im Winter haben gezeigt, dass deren Reichweite bei niedrigen Temperaturen deutlich geringer (ca. 60 %) ausfällt. Siehe hierzu Gulde (2010), S. 34.

[68] Vgl. Wallentowitz / Reif (2006), S. 83.

[69] Vgl. Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (2010), S. 17; Oswald (2010), S. 20.

[70] Vgl. Oswald (2010), S. 21.

[71] Vgl. Stan (2008), S. 275.

[72] Vgl. Ebenda, S. 276.

[73] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 19 - 21.

[74] Vgl. Ebenda, S. 19.

[75] Vgl. Consulting4Drive (2010), S. 12.

[76] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 20.

[77] Vgl. Dannenberg / Burgard (2008).

[78] Vgl. Consulting4Drive (2010), S. 12.

[79] Z.B. kleinerer Motorraum und größerer Innenraum.

[80] Eigene Darstellung mit Daten aus Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 19 - 21; Consulting4Drive (2010), S. 12; Freialdenhoven (2009), S. 19.

[81] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 20.

[82] Vgl. Ebenda, S. 128.

[83] Beispielhafte Angaben für Reichweiten von Elektrofahrzeugen (bei idealen Bedingungen): Mitsubishi i-MiEV: 144 km. Siehe hierzu Anlage A1 und A2; Th!nk City: 160 km. Siehe hierzu Think (2010); Reva NXR: 160 km. Siehe hierzu Smiles AG (2010).

[84] Vgl. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2009), S. 23; Oliver Wyman (2009), S. 20.

[85] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 98 - 99; Kranz (2010); Bäuchle (2010d).

[86] Vgl. Kranz (2010).

[87] 89 % der 4.146 Befragten erwarten eine Reichweite bei Elektrofahrzeugen von mindestens 200 km. Siehe hierzu ADAC (2009), S. 27.

[88] Vgl. Geiger (2009).

[89] Die Energieversorger RWE und Vattenfall verfolgen in Deutschland das Ziel, ein dichtes

Netz an Ladestationen aufzubauen. Siehe hierzu Geiger (2009); Brake (2009), S. 67 - 68.

[90] Vgl. Brake (2009), S. 16.

[91] 90 % der 387 Befragten würden zu Hause laden, 68 % tendieren zur Ladung am Arbeitsplatz. Siehe hierzu Center für Automobil-Management (2010), S. 6.

[92] Die öffentlichen Ladestationen bei dem kürzlich absolvierten Flottentest des Automobilher-

stellers BMW in Berlin wurden kaum genutzt. Siehe hierzu Kranz (2010); Bei einem Elektrofahrzeug-Testprojekt in La Rochelle wurden 93 % der Aufladungen an privaten Nachladestationen durchgeführt. Siehe hierzu Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 98 - 99.

[93] 70 % der 4.146 Befragten besitzen einen Stromanschluss nahe dem privaten Stellplatz.

Siehe hierzu ADAC (2009), S. 5.

[94] Vgl. Gulde (2008).

[95] Vgl. Wietschel (2010).

[96] Anm.: Angabe laut Hersteller. Die Batteriekapazität beträgt 16 kWh. Siehe Anlage A1.

[97] Vgl. Ebenda.

[98] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 68.

[99] Vgl. IAV (2010).

[100] Darüber hinaus sind Frankreich und Dänemark aktuell für die Einführung des Systems im

Gespräch. Siehe hierzu Brake (2009), S. 67 - 68.

[101] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 68.

[102] Vgl. Rother / Seiwert / Rees (2010); Geiger (2009).

[103] Vgl. Geiger (2009).

[104] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 68 - 69

[105] Der Rewe-Konzern und Vattenfall haben im vergangenen Jahr elf Berliner Supermärkte mit

Ladestationen ausgerüstet. McDonald’s hat ebenfalls Stromtankstellen eingerichtet und

plant den Aufbau weiterer Stationen in Europa und den USA. Siehe hierzu Rother / Seiwert/

Rees (2010).

[106] Vgl. Brake (2009), S. 67 - 68.

[107] Vgl. Zeit Online (2009a).

[108] Vgl. Otterbach (2010).

[109] Vgl. Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 63.

[110] Vgl. Freialdenhoven (2009), S. 11; Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 62.

[111] Vgl. KBA (2010a).

[112] Vgl. Ebenda.

[113] Eigene Darstellung mit Daten aus KBA (2010a); Datenstand: 01.01.2010.

[114] Vgl. Ebenda.

[115] Für jedes verschrottete Fahrzeug erhielten private Endkunden, beim Kauf eines Neuwagens, eine „Abwrackprämie“ vom Staat i.H.v. 2.500 €. Dies sorgte für eine Stabilisierung des Neuwagenabsatzes nach dem Absatzeinbruch durch die Weltwirtschaftskrise 2008/09. Siehe hierzu Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2009).

[116] Vgl. KBA (2010b).

[117] Eigene Darstellung mit Daten aus KBA (2010a).

[118] Für 95 % der 1.001 Befragten ist der Kraftstoffverbrauch wichtig oder sehr wichtig. Der CO2-Austoß ist für 83 % wichtig oder sehr wichtig. Siehe hierzu Deutsche Energie-Agentur (2010), S. 3.

[119] 65 % der 387 Befragten können sich den Kauf von alternativen Antriebsarten vorstellen. Innerhalb alternativer Antriebe tendieren 66 % zum Kauf eines Elektrofahrzeugs. Siehe hierzu Center für Automobil-Management (2010), S. 14 - 15.

[120] Eigene Darstellung mit Daten aus KBA (2010c), S. 18, Diagramm 2.

[121] Der Absatzanteil von Flottengeschäften (z.B. Autovermietern, Dienstwägen) liegt bspw. bei

BMW (5er, 7er), Mercedes (S- und E-Klasse) und Porsche bei ca. 90 % des Umsatzes. Siehe hierzu Canzler / Knie (2009), S. 11.

[122] Vgl. KBA (2010b); KBA (2009).

[123] Vgl. Röttgen (2010) und auch Bundesregierung (2009b), S. 2.

[124] Vgl. Bundesregierung (2009b), S. 21.

[125] Vgl. Bundesregierung (2009a).

[126] Vgl. Interview mit Verkehrsminister Peter Ramsauer in Spiegel Online (2009).

[127] Vgl. ADAC (2010b); Roland Berger (2009); Consulting4Drive (2009).

[128] Vgl. Welt Online (2010).

[129] Vgl. Renault-Nissan: Bis 2020 sollen 10 % aller verkauften Fahrzeuge elektrisch angetrie-

ben werden. Siehe hierzu Gulde (2010), S. 34.

[130] Vgl. Volkswagen AG (2010a).

[131] Den Gesamtfahrzeugabsatz will VW bis dahin auf 10 Mio. steigern. 3 % ergeben 300.000

Elektro- und Hybridfahrzeuge pro Jahr ab 2018. Siehe hierzu Kfz-Betrieb Online (2010).

[132] Z.B. Forschung und Entwicklung, Maschinen- und Anlagenbau sowie Investitionen in Kfz-Werkstätten (z.B. für Schulungen). Siehe hierzu Hannig et al. (2009).

[133] Anm.: Das Unternehmen, dem es als einziges bisher gelungen ist mit Elektrofahrzeugen Geld zu verdienen ist der chinesische Batterie- und Automobilhersteller BYD. In 2010 werden sie voraussichtlich 60 % des Gewinns mit Elektrofahrzeugen erzielen. Im Jahr 2009 waren es bereits 53 %. Siehe hierzu Bäuchle (2010c).

[134] Vgl. Canzler / Knie (2009), S. 22; Tiedtke (2007), S. 503.

[135] Der BEP eines Produkts ist genau dann erreicht, wenn die variablen und die fixen Kosten durch gleich hohe Erlöse gedeckt sind. Bei Überschreitung des BEP wird ein Gewinn erzielt. Der BEP wird deshalb auch als Gewinnschwellen-Punkt bezeichnet. Siehe hierzu Töpfer (2007), S. 1096.

[136] Hohe Stückkosten beim Markteintritt von Elektrofahrzeugen können dazu führen, dass ein Markt mit höheren Stückzahlen und sinkenden Preisen gar nicht erst entsteht. Als Dead-Lock (Verklemmung) bezeichnet man den Zustand eines Systems, bei dem mehrere Einflussfaktoren voneinander Abhängig sind und sich gegenseitig blockieren. Die Auflösung der Verklemmung muss erzwungen werden. Siehe hierzu Canzler / Knie (2009), S. 22; Fischer / Hofer (2008), S. 490; Auch „Henne-Ei-Problem“ genannt. Vgl. Sedlmaier (2009).

[137] Vgl. ADAC (2009).

[138] Permanent sind nur 4 % der 29 befragten Flottenkunden bereit, maximal 2.000 € Aufpreis zu zahlen. Siehe hierzu Befragung Kapitel 4.4.1, Teil II, Frage 7.

[139] Abbildung entnommen aus Wietschel (2010), S. 19.

[140] Vgl. Kruse (2009a).

[141] Nur 20 % der 1.001 Befragten verbinden hochmotorisierte und repräsentative Autotypen mit Spaß. Siehe hierzu Deutsche Energie-Agentur (2010), S. 7.

[142] Vgl. Kruse (2009b).

[143] Vgl. Bundesministerium für Bildung und Forschung (2010), S. 2.

[144] Für 42 % der 1.001 Befragten würde ein klimafreundlicher Autotyp am meisten Spaß machen. Weitere 31 % verbinden ein kleines, wendiges und spritziges Auto mit Spaß. Siehe hierzu Deutsche Energie-Agentur (2010), S. 7.

[145] 65 % der 387 Befragten beeinflusst der Faktor „Beitrag zum Umweltschutz“ bei der Kaufentscheidung zugunsten eines Elektrofahrzeugs. Siehe hierzu Center für Automobil-Management (2010), S. 16.

[146] Vgl. Focus (2009), S. 1.

[147] Vgl. KPMG (2010).

[148] Für 93 % der 1.001 Befragten ist der Anschaffungspreis wichtig oder sehr wichtig. 53 % können sich einen Umstieg auf ein kleineres Fahrzeug vorstellen und für 59 % dieser „potenziellen Umsteiger“ sind Kostenaspekte die entscheidenden Faktoren. Vgl. Deutsche Energie-Agentur (2010), S. 3; Peren / Sundermann / Wittop (1997), S. 56; Kruse (2009a).

[149] Vgl. Dacia (2009).

[150] Vgl. Zeit Online (2009b).

Details

Seiten
137
Erscheinungsform
Originalausgabe
Jahr
2010
ISBN (eBook)
9783842801189
DOI
10.3239/9783842801189
Dateigröße
2.6 MB
Sprache
Deutsch
Institution / Hochschule
Hochschule Aschaffenburg – Ingenieurwissenschaften, Wirtschaftsingenieurwesen
Erscheinungsdatum
2010 (August)
Note
1,0
Schlagworte
elektrofahrzeug geschäftsmodell vermarktung vertrieb einnahmequelle

Autor

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Titel: Szenarienbasierte Nutzwertermittlung ausgewählter Vermarktungsmodelle für Elektrofahrzeuge - ein gestaltungsorientierter Ansatz am Beispiel der Miniklasse