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TCO Vergleich von neuzugelassenen konventionellen und (teil-)elektrischen Fahrzeugen aus Nutzersicht

Entwicklung eines VBA-Excel-basierten TCO-Modells zur Untersuchung der wirtschaftlichen Konkurrenzfähigkeit neuzugelassener (teil-)elektrischer Pkw gegenüber konventionellen Pkw in den Jahren 2020 und 2030 in Deutschland

Studienarbeit 2012 88 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Fahrzeugtechnik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Formelverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abstract

Zusammenfassung

1 Einleitung
1.1 Notwendigkeit der Untersuchung
1.2 Ziel der Studienarbeit
1.3 Allgemeine Einordnung der Total Cost of Ownership
1.4 Total Cost of Ownership: Definition und Abgrenzung zu anderen Methoden
1.5 Einordnung der Total Cost of Ownership für Pkw

2 Methodik
2.1 Struktur des Modells
2.2 Behandlung der Kostenkategorien
2.2.1 Behandlung der Anschaffungskosten
2.2.2 Behandlung der variablen Kosten
2.2.3 Behandlung der Fixkosten
2.2.4 Behandlung der Kraftstoffkosten
2.2.5 Behandlung des Wiederverkaufswerts
2.3 Realkostenberechnung
2.4 Diskontierung- Kapitalwertmethode
2.4.1 Berechnung des Diskontierungsfaktors
2.4.2 Kapitalwertberechnung
2.5 Ausweisung der Gesamtnutzungskosten bezüglich der Referenzgröße
2.6 Referenzgröße [€/km]

3 Darstellung der getroffenen Annahmen
3.1 Auswahl der Referenz Pkw und Bestimmung eines repräsentativen Pkws für die Referenzklasse „Otto-klein“
3.2 Bestimmung der Fixkosten
3.3 Bestimmung der variablen Kosten
3.4 Bestimmung der Fahrzeugpreise, -konfigurationen und Verbräuche
3.4.1 CV
3.4.2 EVs
3.5 Bestimmung des Wiederverkaufswerts
3.5.1 Bestimmung Wiederverkaufswerts konventioneller Pkw
3.5.2 Bestimmung des Wiederverkaufswerts elektrischer Pkw
3.6 Bestimmung der verwendeten Inflationsrate
3.7 Bestimmung der Kraftstoffteuerungsraten
3.8 Bestimmung des Diskontierungsfaktors
3.9 Bestimmung von Jahresfahrleistungen, Haltedauern und Gesamtbetriebszeit
3.10 Infrastruktur

4 Untersuchungen
4.1 Untersuchung der TCO-Struktur für das Referenzsegment „Otto-klein“ bei Standardbedingungen
4.1.1 Im Referenzjahr 2020
4.1.2 Im Referenzjahr 2030
4.2 Einfluss des Parameters Batteriekosten
4.2.1 Im Referenzjahr 2020
4.2.2 Im Referenzjahr 2030
4.3 Einfluss des Parameters Jahresfahrleistung
4.3.1 Im Referenzjahr 2020
4.3.2 Im Referenzjahr 2030
4.4 Einfluss des Parameters Haltedauer Erstnutzer
4.4.1 Im Referenzjahr 2020
4.4.2 Im Referenzjahr 2030
4.5 Einfluss des Parameters Kalkulationszinsfuß
4.5.1 Im Referenzjahr 2020
4.5.2 Im Referenzjahr 2030
4.6 Gegenüberstellung des Einflusses der untersuchten Parameter

5 Diskussion über die Wirtschaftlichkeit von (teil) elektrischen Pkw
5.1 Einordnung des Parameters Batteriekosten
5.2 Einordnung des Parameters Jahresfahrleistung
5.3 Einordnung des Parameters Haltedauer 1. Nutzer
5.4 Einordnung des Parameters Kalkulationszinsfuß

6 Ausweisung eines Szenarios unter begünstigenden Annahmen für EVs
6.1 Vergleich der Standardbedingungen mit dem EV-begünstigendem Szenario 2020
6.2 Vergleich der Standardbedingungen mit dem EV-begünstigendem Szenario 2030

7 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
7.1 Allgemeine Schlussfolgerungen
7.2 Schlussfolgerungen für das Jahr 2020
7.3 Schlussfolgerungen für das Jahr 2030
7.4 Beantwortung der Forschungsfragen
7.5 Grenzen und weiterer Forschungsbedarf
7.5.1 Bezüglich des Ziels der Studienarbeit
7.5.2 Bezüglich des Modells

Quellenverzeichnis

Anhang A Übersicht der verwendeten Parameter des Total Cost of Ownership Modells A

Anhang B Kostenstruktur im EV-begünstigendem Szenario

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Schematische Darstellung der begrifflichen Unterschiede und der Produktphasenzugehörigkeit zwischen Life Cycle Costing; Total Cost of Ownership, Consumer Life Cycle Costing, Cost of Ownership und Relevant Cost of Ownership. Eigene Darstellung

Abbildung 2: Fließschema TCO-Modell. Eigene Darstellung

Abbildung 3: Übersicht über die betrachteten Kostenkomponenten des TCO-Modells. Eigene Darstellung. Auch in [Kasten et al. 2011] und [Hacker et al. 2011b]

Abbildung 4: Schematische Darstellung der Wiederverkaufswertermittlung für PHEV und BEV. Eigene Darstellung. Auch in [Kasten et al. 2011] und [Hacker et al. 2011b]

Abbildung 5: TCO-Struktur für CV, PHEV und BEV des Referenzsegments "Otto-klein" im Jahr 2020 unter Standardbedingungen. Eigene Berechnung

Abbildung 6: TCO-Struktur für CV, PHEV und BEV des Referenzsegments "Otto-klein" im Jahr 2030 unter Standardbedingungen. Eigene Berechnung

Abbildung 7: TCO-Vergleich für das Jahr 2020 in Abhängigkeit des Parameters Batteriekosten [200-400 €/kWh] zwischen BEV, PHEV und CV des Segments „Otto-klein“. Alle weiteren Parameter entsprechen den Standardbedingungen für dieses Jahr. Eigene Berechnung

Abbildung 8: TCO-Vergleich für das Jahr 2030 in Abhängigkeit des Parameters Batteriekosten [200-400 €/kWh] zwischen BEV, PHEV und CV des Segments „Otto-klein“. Alle weiteren Parameter entsprechen den Standardbedingungen für dieses Jahr. Eigene Berechnung

Abbildung 9: TCO-Vergleich für das Jahr 2020 in Abhängigkeit des Parameters Jahresfahrleistung [10.000-20.000 km/a] zwischen BEV, PHEV und CV des Segments „Otto-klein“. Alle weiteren Parameter entsprechen den Standardbedingungen für dieses Jahr. Eigene Berechnung

Abbildung 10: TCO-Vergleich für das Jahr 2030 in Abhängigkeit des Parameters Jahresfahrleistung [10.000-20.000 km/a] zwischen BEV, PHEV und CV des Segments „Otto-klein“. Alle weiteren Parameter entsprechen den Standardbedingungen für dieses Jahr. Eigene Berechnung

Abbildung 11: TCO-Vergleich für das Jahr 2020 in Abhängigkeit des Parameters Haltedauer 1. Nutzer [1-10 a] zwischen BEV, PHEV und CV des Segments „Otto-klein“. Alle weiteren Parameter entsprechen den Standardbedingungen für dieses Jahr. Eigene Berechnung

Abbildung 12: TCO-Vergleich für das Jahr 2030 in Abhängigkeit des Parameters Haltedauer 1. Nutzer [1-10 a] zwischen BEV, PHEV und CV des Segments „Otto-klein“. Alle weiteren Parameter entsprechen den Standardbedingungen für dieses Jahr. Eigene Berechnung

Abbildung 13: TCO-Vergleich für das Jahr 2020 in Abhängigkeit des Parameters Kalkulationszinsfuß [1-20%] zwischen BEV, PHEV und CV des Segments „Otto-klein“. Alle weiteren Parameter entsprechen den Standardbedingungen für dieses Jahr. Eigene Berechnung

Abbildung 14: TCO-Vergleich für das Jahr 2030 in Abhängigkeit des Parameters Kalkulationszinsfuß [1-20%] zwischen BEV, PHEV und CV des Segments „Otto-klein“. Alle weiteren Parameter entsprechen den Standardbedingungen für dieses Jahr. Eigene Berechnung

Abbildung 15: Relativer Einfluss der untersuchten Parameter auf die TCO von CV, PHEV und BEV unter Standardbedingungen bei einer Erhöhung der Parameter um 25%. Eigene Berechnung

Abbildung 16: Gegenüberstellung der TCO bei Standardbedingungen und im EV-begünstigenden Szenario 2020 für CV, PHEV und BEV des Segments „Otto-klein“. Eigene Berechnungen

Abbildung 17: Gegenüberstellung der TCO bei Standardbedingungen und im EV-begünstigenden Szenario 2020 für CV, PHEV und BEV des Segments „Otto-klein“. Eigene Berechnungen

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Relative Wichtigkeit der Fahrzeugeigenschaften für die Präferenzveränderung. Quelle [Götz et al. 2012]. Eigene Darstellung

Tabelle 2: Übersicht der gewählten Referenzfahrzeuge zur Bildung der Referenzklasse „Otto-klein“ aus [ADAC 2011; KBA 2010]. Auswahl nach Topseller (KBA) und mittlerer Motorisierung. Eigene Auswahl und Zusammenstellung

Tabelle 3: Übersicht der betrachteten variablen Kostenkomponenten bzw. Betriebskostenelementen

Tabelle 4: Übersicht Faktoren Wiederverkaufswertbestimmung

Tabelle 5: Annahmen für das begünstigende Szenario gegenüber den Standardbedingungen für das Referenzjahr

Tabelle 6: Annahmen für das begünstigende Szenario gegenüber den Standardbedingungen für das Referenzjahr

Formelverzeichnis

Formel 1: Berechnung der variablen Kosten pro Jahr

Formel 2: Berechnung der gesamten Kraftstoffkosten pro Jahr für CV und BEV

Formel 3: Berechnung der gesamten Kraftstoffkosten pro Jahr für PHEV

Formel 4: Kalkulation der Realkostenberechnung über die Inflationsrate einer Kostenkomponente x zu einem bestimmten Zeitpunkt t

Formel 5: Kalkulation der Realkostenberechnung über die Inflationsrate und der Kraftstoffteuerungsrate eines Kraftstoffs i zu einem bestimmten Zeitpunkt t

Formel 6: Kalkulation des Diskontierungsfaktors über eine vorgegebenen Kalkulationszinsfuß (Interest Rate) zu einem bestimmten Zeitpunkt t

Formel 7: Berechnung des Barwertes (NPV) zu einem bestimmten Zeitpunkt t, über die Multiplikation der Realkosten und des zugehörigen Diskontierungsfaktors zu diesem Zeitpunkt

Formel 8: Berechnung der Gesamtnutzungskosten [€] über die gesamte Nutzungsdauer der 1. Nutzers

Formel 9: Umlegung der Gesamtnutzungskosten auf die Gesamtfahrleistung des Pkw. Errechnung der Total Cost of Ownership pro Kilometer

Formel 10: Definition der Referenzgröße zur Vergleichbarkeit der Cost of Ownership der verschiedenen Antriebstechnologien

Formel 11: Berechnung des Gewichtungsschlüssels für die einzelnen Kostenkomponenten bzw. Verbräuche

Formel 12: Berechnung der Batteriekapazität

Formel 13: Berechnung Anschaffungskosten BEV

Formel 14: Berechnung Anschaffungskosten PHEV

Formel 15: Bestimmung des Wiederverkaufswertes eines konventionellen Pkw

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Danksagung

Das Modell, mit welchem die in dieser Arbeit vorgenommenen Analysen durchgeführt wurden, entstand während meiner Tätigkeit im Öko-Institut e.V. im Berliner Büro. Untersuchungen mit diesem Modell wurden auch für die Publikationen: „Betrachtung der Umweltentlastungspotenziale durch den verstärkten Einsatz von kleinen, batterieelektrischen Fahrzeugen im Rahmen des Projekts „E-Mobility““ [Hacker 2011b] und „CO2-Minderungspotenziale durch den Einsatz von elektrischen Fahrzeugen in Dienstwagenflotten“ [Kasten 2011] durchgeführt. Ich möchte mich an dieser Stelle herzlich bei meinen Kollegen und Kolleginnen des Bereichs Infrastruktur & Unternehmen des Öko-Instituts e.V. des Berliner Büros für die Unterstützung und Förderung bedanken.

Abstract

Climate Change is one of the biggest issues, that mankind is facing in the 21st century. A strong reduction of green house gas emissions is necessary to keep the rising of the global mean temperature below 2 degree Celsius. This also affects Germany. The transport sector contributes to 18% of the German CO2-inventory and causes additional problems like air pollution, health issues and dependency on fossil fuels. While the transport volume in motorized private transport rises in Germany and 83% of the CO2-emissions of the transport sector refer to road transport, there is a demand of more efficient modes of transport. Electric vehicles powered by renewable energy offer a great potential being an energy and CO2 efficient alternative to conventional cars powered by a combustion engine. Germany aims to have 1 million of these efficient cars by the year 2020 in its stock and even 6 million by 2030. The impact on the CO2 -abatement potential of these cars depends on a wide market penetration. But the high purchase price is a big hurdle for this goal. Consumers prefer an ecological alternative if it is combined with an economic benefit.

In this context, this study thesis analyses the total cost of ownership of new-registered conventional, battery electric and Plug-in Hybrid car in the years 2020 and 2030 via an Excel-VBA based model. As an example a conventional gasoline vehicle of the vehicle segment “small” is compared with its alternative powered pendants.

This study proves that the purchase price is dominant, if the average annual distance and the holding period remain on relatively low levels. Additionally, it can be shown that a conventional vehicle shows best economic performance under the formulated standard conditions. But the difference in the total cost of ownership between the conventional and the two electric vehicles is lower by the year 2030 in comparison to 2020. Research into different parameters shows, that the average annual driving distance, followed by the holding period and the battery price, have a great impact on the economic competitiveness of electric cars. Based on these analyses and on assumptions based on reviewed literature it can be proven, that electric vehicles can have lower total cost of ownership than their conventional pendant in the years 2020 and 2030. Furthermore, conditions can be defined for the years 2020 and 2030 under which battery electric and plug-in hybrid vehicles have lower total cost of ownership than conventional cars. These include a high average annual distance, long holding periods and low costs for the traction battery. It needs to be noted that the conditions for a lower total cost of ownership for electric vehicles are more stringent in 2020 than in 2030.

Zusammenfassung

Der Klimawandel ist eine der großen Herausforderungen, welche der Menschheit im 21.Jahrhundert gegenüber stehen. Eine starke Reduktion der Treibhausgasemissionen ist notwendig um die Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur auf 2° Celsius zu begrenzen. Dies betrifft auch Deutschland. Der Verkehrssektor trägt zu knapp 18% des deutschen CO2-Inventars bei und verursacht zudem andere Probleme wie Verschlechterung der Luftqualität, Gesundheitsprobleme und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. In Zeiten steigender Verkehrsleistungen im motorisierten Individualverkehr in Deutschland und der Tatsache, dass knapp 83% der CO2-Emissionen des Verkehrssektors auf den Straßenverkehr zurückzuführen sind, wird der Bedarf nach effizienteren Verkehrsträgern immer größer. Elektrische und teilelektrische Pkw versprechen bei Verwendung von erneuerbaren Energien, energie- und CO2-effiziente Alternativen zu den konventionellen Verbrennungsmotoren im motorisierten Individualverkehr zu sein. Deutschland hat es zum Ziel erklärt bis zum Jahr 2020 eine Million und bis 2030 sogar 6 Millionen dieser effizienten Pkw im deutschen Pkw-Bestand zu haben. Das CO2-Vermeidungspotenzial dieser effizienten Pkw kann nur bei relevanter Marktdurchdringung ausgeschöpft werden. Jedoch stellt der hohe Anschaffungspreis eine große Hürde dar. Konsumenten entscheiden sich am ehesten für eine ökologische Alternative, wenn damit auch ökonomische Verbesserungen verbunden sind.

In diesem Kontext untersucht diese Studienarbeit mit Hilfe eines Modells die Gesamtnutzungskosten eines neuzugelassenen konventionellen, eines neuzugelassenen Plug-In-Hybrids und eines neuzugelassenen batterieelektrischen Fahrzeugs in den Jahren 2020 und 2030. Beispielhaft werden diese mit einem konventionellen Referenzfahrzeug mit Ottomotor im Segment „klein“ verglichen.

Dabei kann bei der Untersuchung der Kostenstrukturen nachgewiesen werden, dass diese -bei geringen Jahresfahrleistungen sowie Haltedauern- von dem Anschaffungspreis des jeweiligen Pkw dominiert werden. Weiter wird gezeigt, dass ein konventionelles Fahrzeug unter formulierten Standardbedingungen in den Jahren 2020 und 2030 die beste ökonomische Alternative darstellt, der Gesamtkostenunterschied im Jahr 2030 jedoch geringer ist als 2020. Darüber hinaus zeigt die Untersuchung verschiedener Parameter, dass vor allem die Jahresfahrleistung, gefolgt von der Haltedauer und dem Batteriepreis, einen großen Einfluss auf den Gesamtkostenvergleich zwischen diesen Pkw hat. Aus diesen Untersuchungen und der Formulierung weiterer begünstigender Annahmen basierend auf wissenschaftlicher Literatur wird nachgewiesen, dass (teil-)elektrische Pkw in den Jahren 2020 und 2030 wirtschaftliche Vorteile für den Nutzer gegenüber dem konventionellen Fahrzeug bieten können. Im Weiteren lassen sich daraus Bedingungen für die Jahre 2020 und 2030 formulieren, unter welchen Plug-Ins und batterieelektrische Fahrzeuge wirtschaftlicher sind als ihr konventionelles Pendant. Dazu zählen eine hohe Jahresfahrleistung, lange Haltedauern, sowie geringe Batteriekosten für die Traktionsbatterien. Dabei ist festzuhalten, dass die Wirtschaftlichkeitsbedingungen für (teil-)elektrische Fahrzeuge gegenüber dem konventionellen Vergleichsfahrzeug 2020 deutlich strenger sind als 2030.

1 Einleitung

1.1 Notwendigkeit der Untersuchung

Der anthropogene Klimawandel ist eine der großen Herausforderungen, welcher sich die Menschheit im 21. Jahrhundert gegenüber sieht. Dass es sich dabei um eine Tatsache handelt ist mittlerweile in der Wissenschaft und in der Bevölkerung weitestgehend unumstritten. Die Häufung von Wetterextremen und dem zunehmend drastischerem Rückgang von Gebirgsgletschern sind nur zwei Beispiele, dass der Klimawandel bereits heute Realität ist. Dieses Phänomen ist im Wesentlichen die Folge des Ausstoßes von Treibhausgasen [Umweltbundesamt 2010].

1992 wude in Rio de Janeiro die Klimarahmenkonvention (UNFCC- United Nations Framework Convention on Climate Change), ein internationales Klimaschutzabkommen ins Leben gerufen, welches 1994 in Kraft trat. Im Artikel 2 dieses Abkommen heißt es: „Das Endziel dieses Übereinkommens (...) ist es, (...) die Stabilisierung der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre auf einem Niveau zu erreichen, auf dem eine gefährliche anthropogene [d.h. vom Menschen verursachte] Störung des Klimasystems verhindert wird." [BMU 2011]

Auf Grund der enormen drastischen Folgen einer starken Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur, müssen vor allem die wirtschaftlich hoch entwickelten Länder den Ausstoß von CO2 drastisch senken. Dies bedeutet eine Reduktion von CO2-Emissionen bis 2050 um 80 % gegenüber dem Niveau von 1990. [Umweltbundesamt 2010]. Laut [BMU 2009] will Deutschland seine Treibhausgas(THG)-Emissionen bis 2020 um 40 % gegenüber dem Basisjahr 1990 senken.

Zur Zielerreichung ist es notwendig, dass alle relevanten Sektoren – Industrie, Haushalte, Energiewirtschaft und Verkehr ihre CO2-Emissionen deutlich senken. In einigen Sektoren sind durchaus Reduzierungen und somit Erfolge erreicht worden, nicht so im Verkehr [Hacker 2011a; Umweltbundesamt 2011b]. Laut [European Commission 2010] trägt der Transportsektor ein Viertel zu den CO2-Emissionen der EU bei, zudem zu einer signifikanten Verschlechterung der Luftqualität durch Feinstaub, NOx, HC und CO, und somit auch zu Gesundheitsproblemen. 2009 machte die Quellkategorie Straßenverkehr/übriger Verkehr 18,3% des deutschen CO2-Inventars (ohne Quellkategorien: Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft) aus, wobei auf den Straßenverkehr 83% der Emissionen des Verkehrsbereichs entfallen [Umweltbundesamt 2011a, 2011b].

Die Effizienzsteigerungen der letzten Jahre vor allem im Pkw Bereich führen aber in der Gesamtbilanz nicht zu einer Verbesserung. So werden diese Verbesserungen durch die Nachfrage von schwereren, leistungsstärkeren Pkw und die Erhöhung der Verkehrsleistung überkompensiert [BVU 2007; Hacker et al. 2011a]. Für Deutschland wird in [BVU 2007] davon ausgegangen, dass sich Verkehrsleistung im motorisierten Individualverkehr (MIV) um 16% bis 2025 erhöht (gegenüber 2004). Dies entspricht einer Verkehrsleistung von knapp 1030 Mrd. Personenkilometern (Pkm) im Jahr 2025. Aus globaler Sicht kommt erschwerend für die Minderungen im MIV hinzu, dass sich der Pkw Bestand bis 2030 auf 1,6 Milliarden Pkw verdoppeln wird [European Commission 2010].

Angesichts dieser Prognosen ist es also unbedingt notwendig den Verkehrssektor sowohl in Deutschland als auch global effizienter zu gestalten. Dies muss durch die Gestaltung neuer Mobilitätskonzepte, modalen Shift, aber auch die Steigerung der Effizienz im MIV geschehen, um oben genannte Ziele überhaupt noch erreichbar zu machen. Um den MIV effizienter zu gestalten bedarf es also effizienteren Antriebstechnologien als die derzeit dominanten Verbrennungsmotoren, welche mit maximal 40% einen geringeren Wirkungsgrad haben, da ein großer Teil durch die Entstehung von Wärme verloren geht. Elektrische Fahrzeugmotoren können hingegen einen Wirkungsgrad von bis zu 90% erreichen, und somit helfen den Energieverbrauch im MIV zu senken und somit auch die CO2-Emissionen senken, jedoch nur maßgeblich wenn der Strom für die elektrischen Fahrzeugmotoren aus erneuerbaren Energien stammt [Hacker et al. 2011a]. Laut [European Commission 2010] haben Elektrofahrzeuge[1] das Potenzial einen positiven Beitrag hinsichtlich des Klimawandels zu leisten. Zudem aber auch noch weiteren Herausforderungen wie der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern, lokaler Luftverschmutzung und das Zwischenspeichern von erneuerbaren Energien über „Smart Grids“ zu begegnen.

Um diese Potenziale zu realisieren, ist es erforderlich, dass Elektrofahrzeuge eine breite Marktdurchdringung erfahren und aus ihrem Nischendasein treten. Neben Restriktionen für den Nutzer und die Nutzerin[2] wie der Reichweite und Ladedauer vor allem beim Batterieelektrischen Fahrzeug (BEV), ist die Erschwinglichkeit ein wesentlicher Faktor, welcher der Einführung von Elektrischen Fahrzeugen (EVs) in den Massenmarkt entgegensteht [European Commission 2010]. Da Elektrofahrzeuge derzeit und auch in der mittelfristigen Zukunft einen höheren Anschaffungspreis (vor allem durch die Kosten für die Batterie) als konventionelle Pkw (CV) haben, wird die Ausschöpfung des ökologischen Potenzials durch die Ökonomie dominiert [European Commission 2010]. Allein der ökologische Vorteil der EVs wird Konsumenten nicht in relevanter Größenordnung dazu bewegen, sich zukünftig für ein Elektrofahrzeug zu entscheiden.

So sagt [Grießhammer 2004]: „Die Wahl der Verbraucher fällt am ehesten dann auf ökologische Produkte oder Dienstleistungen, wenn damit nicht nur ökologische Verbesserungen, sondern auch ökonomische und/oder soziale Motive […] für die Verbraucher verbunden sind.“

Eine Untersuchung von [Götz 2012] in der die Attraktivität und Akzeptanz von Elektromobilität untersucht wird (besonders in Bezug auf Teilnutzenwerte, welche die Präferenzrangfolge Befragte bei der Ausprägung einer Eigenschaft besitzen) zeigt, dass bei der relativen Wichtigkeit der Fahrzeugeigenschaften für die Präferenzveränderung Kraftstoff- bzw. Stromkosten eine dominante Rolle spielt (Vergleich Tabelle 1).

Tabelle 1: Relative Wichtigkeit der Fahrzeugeigenschaften für die Präferenzveränderung. Quelle [Götz et al. 2012]. Eigene Darstellung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ebenso weist der Anschaffungspreis eine hohe Wichtigkeit auf. Die CO2-Emissionen hingegen spielen im Gegensatz dazu mit rund 5% eher eine untergeordnete Rolle (Vergleich Tabelle 1).

Dies unterstützt die Aussage der [European Commission 2010], dass die Erschwinglichkeit dieser Pkw ein wesentlicher Faktor für die Einführung elektrischer Pkw in den Massenmarkt ist. Eine relevante Marktdurchdringung ohne eine ökonomische Wettbewerbsfähigkeit von Elektrofahrzeugen scheint auch nach Meinung des Autors unrealistisch, weswegen die ökologischen Vorteile (bezüglich des CO2-Vermeidungspotenzials) im Verkehrssektor in enger Verknüpfung mit dieser zu sehen sind. Fraglich ist somit, ob das Ziel der deutschen Bundesregierung [Die Bundesregierung 2011] von 1 Millionen Elektrofahrzeugen bis 2020 und mindestens 6 Millionen bis 2030 erreichbar ist, angesichts der Tatsache, dass es sich Anfang des Jahres 2012 lediglich bei 4.541 der insgesamt knapp 43 Millionen zugelassenen Bestands-Pkw um Elektrofahrzeuge handelt [KBA 2012a].

In diesem Spannungsfeld zwischen ökonomischen Bedingungen zur Durchsetzung von ökologischen Verbesserungen im Verkehrssektor, soll diese Studienarbeit die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit der Elektrofahrzeuge gegenüber konventionellen näher untersuchen, welches im folgenden Kapitel 1.2 näher umschrieben wird.

1.2 Ziel der Studienarbeit

Ziel dieser Studienarbeit ist es die ökonomische Dimension von elektrischen Pkw in Bezug auf die gesamten Nutzungskosten näher zu untersuchen, damit das ökologische Potenzial dieser, durch relevante Marktdurchdringung überhaupt zum Tragen kommen kann. Ausgangspunkt ist die Kaufentscheidung eines Neuwagenkäufers, welcher in den Referenzjahren 2020 und 2030 in Deutschland vor der Kaufentscheidung zwischen einem neuen batterieelektrischen Pkw (BEV), einem neuen Plug-In Hybriden (PHEV) und einem neuen effizienten konventionellen Pkw (CV) steht.

Für welchen dieser Pkw-Typen sollte er/sie sich rational aus Vollkostensicht entscheiden? Welcher dieser Pkw-Typen bietet unter welchen Voraussetzungen die beste ökonomische Leistung? Ergeben sich für den Käufer bei Kenntnis seines Nutzungsprofils Unterschiede in der besten ökonomischen Alternative? Hat das Nutzungsverhalten überhaupt einen Einfluss auf die betrachteten Gesamtnutzungskosten oder sind diese nur von der technologischen Entwicklung abhängig? Wie groß ist der Einfluss finanzmathematischer Parameter in Form des Kalkulationszinsfußes? Gibt es Unterschiede zwischen dem Erwerbsjahr 2020 und 2030?

Um diese Fragen zu beantworten ist es wichtig, zu untersuchen ob neuzugelassene batterieelektrische Pkw (BEV) und Plug-In Hybride (PHEV) grundsätzlich unter plausiblen Annahmen in den Jahren 2020 und 2030 in Deutschland konkurrenzfähig zu effizienten[3] neuen konventionellen Pkw (CV) sein können.

Weiterhin ist die Frage nach dem Einfluss bestimmter Parameter auf den Gesamtnutzungskostenunterschied zu stellen. Dazu werden stellvertretend Parameter aus den Bereichen Technologieentwicklung, Nutzungsverhalten sowie ein finanzseitiger Parameter näher untersucht. Im Weiteren lassen sich daraus Bedingungen ableiten, unter denen (teil-) elektrische Pkw (EVs) Gesamtnutzungskostenvorteile gegenüber konventionellen Pkw bieten.

Der Fokus dieser Untersuchungen liegt dabei auf den Kosten für den privaten Nutzer, welcher sich der gesamten, also auch der versteckten Kosten als Grundlage für seine Kaufentscheidung bewusst sein möchte. Dadurch unterscheidet sich diese Untersuchung auch von anderen Publikationen auf diesem Feld. Die Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) ist in 7 Arbeitsgruppen zu je 20 hochrangingen Vertretern aus Industrie, Wissenschaft, Politik, Gewerkschaften und Gesellschaft organisiert. Sie fungiert als Beratungsgremium der Bundesregierung zum Thema Elektromobilität in Deutschland. Die NPE hat ein Total Cost of Ownership- Volumenmodell entwickelt. Dabei wird der Zeitraum zwischen 2012 und 2020 untersucht. Die NPE aggregiert Privat-, Geschäfts- und Dienstwagen über einen Gewichtungsschlüssel. Das Ziel dieser TCO-Untersuchungen liegt in der Ermittlung einer TCO-Lücke, aus welcher sich der Förderbedarf für Elektromobilität in Deutschland zur Erreichung des Ziels von einer Millionen zugelassenen Elektrofahrzeugen bis 2020 der Bundesregierung [Die Bundesregierung 2011] bestimmen lässt [NPE 2011a]. Die TCO-Betrachtung hat also keine explizite Privatnutzerperspektive, der Zeitraum umfasst maximal das Jahr 2020 und die generierte Outputgröße unterscheidet sich von der dieser Untersuchung. Die Ergebnisse der NPE lassen sich also nicht für die hier simulierte Kaufentscheidung eines Nutzers in 2020 und 2030 verwenden. Zudem fehlt die Variationsmöglichkeit der hier untersuchten Parameter, um die oben genannten Forschungsfragen beantworten zu können.

Peter Mock [Mock 2010] untersucht mit seinem Szenariomodell zukünftige Marktanteile und CO2-Emissionen von Kraftfahrzeugen für den Zeitraum 2009 bis 2030. Dabei werden eine Vielzahl von verschieden Antriebstechnologien untersucht und deren Marktdurchdringung über das entwickelte Modell simuliert. Ein fundamentaler Unterschied zwischen den Betrachtungen Mocks und den hier durchgeführten ist die Zahl der betrachteten Kostenkategorien. Peter Mock untersucht in seinem Modell “Relevant Cost of Ownership” (Vgl. Kapitel 1.4), bei denen gewisse Kostenkategorien wie unter anderem der Wertverlust ausgeschnitten werden. Zudem sind die Ergebnisse der Berechnungen Mocks ein Teilschritt umfassender Untersuchungen. Eine Variation der für diese Studienarbeit relevanten Parameter und die Bestimmung derer Einflüsse auf die Gesamtkosten für den privaten Nutzer ist auf der Grundlage von [Mock 2010] nicht möglich.

Eine Studie von McKinsey & Company [McKinsey&Company 2010]- mit dem Ziel einer faktenbasierten Analyse des Vorkommens verschiedener Antriebstechnologien in Europa bis 2050 über drei verschiedene Szenarien zu untersuchen- beinhaltet ebenfalls eine TCO-Berechnung. Die TCO haben hier jedoch eine andere Berechnungsgrundlage als in dieser Studienarbeit. Weiterhin werden die Zahlungsströme nicht diskontiert und eine Untersuchung der TCO-Struktur erfolgt im Gegensatz zu dieser Arbeit nur aggregiert. Ferner ist eine wie hier angestrebte Untersuchung einzelner Parameter auf Grundlage von [McKinsey&Company 2010] nicht möglich. Ebenso basieren die TCO-Berechnungen auf gröberen Annahmen und haben nicht explizit den deutschen Markt im Fokus.

Zusammenfassend bleibt zu sagen, dass die hier angestrebte Untersuchungsgegenstand der Gesamtnutzugskosten aus Nutzerperspektive bei einer Kaufentscheidung und die gleichzeitige Untersuchung verschiedener einflussnehmender Parameter für die Gesamtnutzungskosten in der derzeitigen wissenschaftlichen Literatur nicht zu finden ist.

Ein weiteres Ziel dieser Studienarbeit ist es zudem die Methodik und die Annahmen des eigens für diese Untersuchungen entwickelten Visual Basic for Application (VBA)-Excel basierten Modells transparent zu beschreiben. Dabei sollen die getroffenen Annahmen für die Simulationen dem Leser nachvollziehbar dargestellt und begründet werden.

1.3 Allgemeine Einordnung der Total Cost of Ownership

Bei Investitionsentscheidungen ist nicht allein die Anschaffungsinvestition von großer Bedeutung. Je nach Investitionsgut und Haltedauer können die während des Betriebs anfallenden Kosten, die Höhe der Anfangsinvestition um ein Vielfaches überschreiten. Deswegen ist es notwendig, alle über die Nutzungszeit anfallenden Kosten vor der eigentlichen Investition in Betracht zu ziehen, um einen Gesamtüberblick (Vollkosten) über alle künftig anfallenden Kosten zu erhalten. Dabei ist es von großer Bedeutung alle Kostenkomponenten im Blick zu haben, dazu zählen ebenso die so genannten versteckten Kosten. Eine Total Cost of Ownership Betrachtungen ist beispielsweise ein geeignetes Werkzeug um Gesamtnutzungskosten für ein Produkt oder Investitionsgut zu erhalten. [Hacker et al. 2011b; Kasten et al. 2011]

1.4 Total Cost of Ownership: Definition und Abgrenzung zu anderen Methoden

Bei Total Cost of Ownership handelt es sich um einen sehr weitläufig verbreiteten Begriff, dessen Ursprung der Beschaffung von IT-Systemen zugeschrieben wird. Jedoch sind die grundlegenden Überlegungen wesentlich älter [Götze 2008]. Bei TCO handelt es sich um Instrument des strategieorientierten Kostenmanagements [Geißdörfer 2009] In der Literatur findet man eine Vielzahl verschiedenster Definitionen, abhängig vom Untersuchungsgegenstand der TCO, im Falle von [Krischun 2010], welcher eine Vielzahl von Definitionen wiedergibt stammen diese hauptsächlich aus der IT-Branche und dem Beschaffungsmanagement.

Eine häufig zitierte TCO-Definition aus dem Bereich des Beschaffungsmanagements stammt von Lisa Ellram aus dem Jahr 1993: „Total Cost of Ownership (TCO) represents a philosophy which aims at understanding the total cost of a purchase from a particular supplier”. [Ellram 1993]

Eine Stärke des TCO-Ansatzes welche diese Methodik für diese Studienarbeit qualifiziert ist aus der Definition von Tibben-Lembke zu entnehmen: „However, used properly, TCO numbers can allow meaningful comparisons to be made, assist in measuring performance and making decicions, provide insight into costs and trends, and aid in continuous process improvement” [Tibben-Lembke 1998]

Weiter lassen sich drei Vorteile der TCO-Methodik im Sinne dieser Studienarbeit aus einem Artikel von Lisa Ellram aus dem Jahr 1995 entnehmen: „Some of the primary benefits of adopting a TCO approach are that: […] -TCO analysis provides excellent data for negotiations; -provides an opportunity to justify higher initial prices based on better quality/lower total costs in the long run; -provides a long-term purchasing orientation by emphasizing the TCO rather than just price” [Ellram 1995].

Jedoch stellt Tibben-Lembke heraus, dass es kein standardisiertes bzw. genormtes Vorgehen für die Durchführung von TCO-Berechnungen gibt: „Although TCO is generating a lot of discussion, little is available in the literature offering assistance in how to calculate these costs. […] However, relatively little has been written in the literature to help provide guidance to make sure all relevant costs are considered.” [Tibben-Lembke 1998]

Für diese Studienarbeit wird die Beschreibung des Wesensmerkmals der TCO nach [Götze et al. 2008] herangezogen, welches auch in [Krischun 2010] für den TCO Begriff und die Definition herangezogen wird: „Wörtlich übersetzten ließe sich dieser Begriff etwa mit „gesamte Kosten der Eigentümerschaft“. Der Begriffsbestandteil „Total“ weist auf die möglichst vollständige Berücksichtigung der „Cost“ hin, wobei mit diesen nicht unbedingt „Kosten“ gemeint sind; die TCO werden auch auf Auszahlungen oder andere Rechengrößen bezogen. Das Bemühen um eine vollständige Erfassung der entsprechenden monetären Wirkung stellt aber sicher ein konstruktives Merkmal des TCO-Konzepts dar. „Ownership“ drückt eigentlich die Verfügungsgewalt […] über ein spezifisches Objekt aus.“

Zwar gibt es kein genormtes Vorgehen zur TCO-Berechnung, jedoch kann durch Literaturauswertungen eine weite Anwendung des TCO-Ansatzes nachgewiesen werden [Ellram 1995].

Ebenso gibt es andere Methoden mit denen sich Vollkostenrechnungen erstellen lassen, welche sich meist durch die betrachteten Kostenkomponenten und/oder den zuzuordnenden Produktlebensphasen voneinander unterscheiden (Vgl. Abbildung 1). In Abbildung 1 werden die verschiedenen Ansätze den unterschiedlichen Produktlebensphasen zugeordnet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Schematische Darstellung der begrifflichen Unterschiede und der Produktphasenzugehörigkeit zwischen Life Cycle Costing; Total Cost of Ownership, Consumer Life Cycle Costing, Cost of Ownership und Relevant Cost of Ownership. Eigene Darstellung.

Bei der Cost-of-Ownership Betrachtung nach [Kiersdorf 2010] beispielsweise anfallende Kosten für die Entsorgung oder ggf. der Wiederverkaufswert eines Produkts laut Definition nicht mitbetrachtet. Die Definition lautet: „Die Cost-of-Ownership stellt die Summe aller mit der Nutzung eines Automobils verbundenen Kosten für den Käufer dar, d.h. die Kosten für die Anschaffung und den Betrieb über die ganze Nutzungsdauer.“ Zudem liegt der Fokus der Betrachtungen Wolfgang Kiersdorfs vielmehr auf dem Informations- und Entscheidungsverhalten der Konsumenten beim Kauf konventioneller Pkw, sowie dem Einfluss verschiedener Finanzierungsmodelle auf das Konsumentenverhalten. [Kiersdorf 2010]

Bei „Relevant Cost of Ownership“ nach [Mock 2010] handelt es sich um Total Cost of Ownership bei denen bestimmte Kriterien wie beispielsweise Wertverlust, Versicherungen, Werkstattbesuche etc. abgeschnitten werden. Nach Meinung des Autors gibt es keine relevanten Unterschiede für diese Kostenkomponenten zwischen den einzelnen Fahrzeugvarianten.

Die Abgrenzung zur Life Cycle Costing Methode (LCC) ist hingegen, trotz Basis einer umfangreichen Literaturrecherche schwieriger. Als Grund dafür ist vor allem die teilweise Ähnlichkeit der beiden Methoden als auch die uneinheitliche Nutzung der Begrifflichkeiten in der verschiedenen Literatur zu nennen, welches auch durch ein Zitat von Geißdörfer deutlich wird: „Der Einsatz und die Durchführung von TCO- und LCC-Analysen sowie die Definitionen der Begriffe TCO und LCC werden in der Literatur uneinheitlich dargestellt“.[Geißdörfer 2009]

Die Life Cycle Costing (LCC) Methode lässt sich nach [Hunkeler 2008] grob in drei Typen unterteilen: die „Conventional LCC“, die „Environmental LCC“ und die „Societal LCC“. Zur begrifflichen Abgrenzung zu TCO greifen die letzteren beiden deutlich weiter, da diese unter anderem externe Kosten mit in die Betrachtung einschließen können. Conventional LCC hingegen sind definiert als: „The assessment of all costs associated with the life cycle of a product that are directly covered by the main producer or user in the productlife cycle. The assessment is focused on real, internal costs, sometimes even without EoL or use costs if these are borne by others[...]” [Hunkeler et al. 2008]. Weiterhin wird aufgezeigt, dass die LCC Methodik (zumindest Conventional LCC) eine starke Verknüpfung zu TCO haben. So können TCO und Nutzer- bzw. Verbraucher-LCC deckungsgleich sein[4].

Eine Abgrenzung von LCC und TCO wird in [Geißdörfer 2009] wie folgt umschrieben: „Der LCC-Ansatz aus Sicht der Kundenperspektive ist kongruent mit TCO, betrachtet dabei aber nur einen Teil der Aktivitäten, die bei einer TCO-Analyse berücksichtigt werden. TCO betrachtet zusätzlich die Kosten, die im Zusammenhang mit einem Lieferanten vor dem eigentlichen Einkauf einer Ware stehen.“

Bei einer Gegenüberstellung von TCO und LCC in [CALCAS 2009] werden Gemeinsamkeiten aber auch die Unterschiede deutlich. Gemeinsam ist beiden die Betrachtung auf Produktebene sowie der ökonomischen Dimension, als auch ein festgelegter Betrachtungsort und –zeitraum.

Die thematische Abdeckung unterscheidet sich hingegen. Bei LCC heißt es „Costs of the whole life cycle of a product/service”, bei TCO hingegen: „Direct and indirect costs related to the purchase of a product”, Auch bei den für das Analyseverfahren betrachteten Daten unterscheiden sich die beiden Methoden. Bei LCC sind es: „All costs associated within the life cycle directly covered by one, or more, of the actors involved + external costs that are anticipated to be internalised.“ Für TCO hingegen sind es: „Purchase and related costs (ordering, delivery, usage, maintenance, supplier costs, after-delivery costs)” [CALCAS 2009] Für die thematische Abdeckung hinsichtlich der Zielstellung der Studienarbeit (Vergleich Kapitel 1.2) eignet sich die TCO-Methodik nach Meinung des Autors besser, da direkte und indirekte Kosten für den Nutzer in den Gesamtnutzungskostenvergleich mit einbezogen werden. Zudem wird in dieser Arbeit nicht der gesamte Lebenszyklus, sondern nur der Kauf, die Nutzungsphase und der Wiederverkauf betrachtet. Weiter sind externe Kosten nicht Betrachtungsgegenstand dieser Arbeit. Darüber hinaus weist der TCO-Begriff eine strikte Nutzersicht auf und ist nach Meinung des Autors geeigneter das Ziel der Erstellung eines Gesamtnutzungskostenvergleichs dieser Studienarbeit zu erfüllen. Außerdem scheint im wissenschaftlichen Kontext der Nutzungskostenberechnung von Pkw der TCO-Begriff bzw. die TCO Methodik etabliert, was durch die Verwendung in vielen aktuellen Publikationen in diesem Bereich deutlich wird (Einige Beispiele: [BCG 2010; Hacker et al. 2011b; Kasten et al. 2011; Kellner 2007; McKinsey&Company 2010; Mock 2010; NPE 2011a; Neubauer 2012])

1.5 Einordnung der Total Cost of Ownership für Pkw

Bei gewerblichen und Flottenkunden spielen Vollkosten Betrachtungen mittlerweile eine enorme Rolle bei der Kaufentscheidung [Kiersdorf 2010]. Laut Kiersdorf steigt auch im privaten Sektor vermehrt der Wunsch nach der Gesamtkostenübersicht der Kfz-Nutzung. In Zeiten steigender Ölpreise und strenger werdenden Grenzwerten, sowie CO2-basierten Pkw-Steuern wird diese Tendenz wohl zukünftig weiter forciert.

Auch bei der privaten Fahrzeugkaufentscheidung ist nicht allein die Anfangsinvestition von zentraler Bedeutung. Es sind ebenso die während des Betriebs anfallenden Kosten, welche zukünftig beispielsweise durch steigende Rohölpreise von immer zentralerer Bedeutung sein werden [Kiersdorf 2010]. Herauszustellen gilt es, dass es bei einem Vergleich von konventionellen Pkw (CV) gegenüber batterieelektrischen (BEV) und Plug-In Hybriden (PHEV) zu wesentlichen Unterschieden bei der Betrachtung von Anschaffungspreis gegenüber laufenden Kosten während des Betriebs kommt. So sind CVs in der Anschaffung deutlich günstiger als PHEVs und BEVs, jedoch verhält es sich mit den während des Betriebs anfallenden Kosten genau umgekehrt. So haben PHEVs und BEVs bedingt durch die höhere Effizienz beispielsweise geringere Kraftstoff- bzw. Stromkosten[5]. Somit ergibt sich die zentrale Fragestellung welche der Pkw-Varianten sich in der Vollkostenrechnung (über Total Cost of Ownership) als günstigste Alternative aus Nutzersicht ergibt.

Aber nicht nur diese Diskrepanz zwischen Anschaffungs- und Nutzungskosten ist eine entscheidende Stellgröße, welcher mit einer Total Cost of Ownership Betrachtung Rechnung getragen wird. Auch der Einfluss des erzielten Wiederverkaufswertes nach der Nutzung hat einen Einfluss auf die Vollkostenbetrachtung. Dies wird allein bei den unterschiedlichen Wiederverkaufswerten von Diesel und Ottofahrzeugen deutlich [ADAC 2011; Stegmeier 2011]. Allgemein lässt sich die Tendenz feststellen, dass Dieselfahrzeuge über die Parameter Haltedauer und Laufleistung einen deutlich geringeren Wertverlustterm aufweisen als vergleichbare Ottofahrzeuge[6], dies wird in Kapitel 3.5 (Seite 25) vertiefend diskutiert. Rest- bzw. Wiederverkaufswerte hängen jedoch noch von weitaus mehr Faktoren als nur der Art des Verbrennungsmotors ab, dazu zählen beispielsweise das Segment, das Image des Herstellers, der Zustand des Pkw etc. Da Wertverlustprognosen meist auf historischen Entwicklungen basieren [Stegmeier et al. 2011] ist eine Prognose bei neuen Modellen äußerst schwierig. Diese Schwierigkeit verschärft sich noch weiter, wenn Prognosen für gänzlich neue Antriebstypen wie BEV und PHEV getroffen werden sollen, für die es bislang noch keinerlei historische Anhaltspunkte gibt. Um dennoch Prognosen anstellen zu können müssen Hilfsgrößen wie Betriebskosteneinsparungen für den Zweitnutzer herangezogen werden um möglichst realitätsnahe Annahmen über die Wiederverkaufswertentwicklung dieser Pkw-Typen machen zu können [Pfahl 2010].

2 Methodik

Im speziellen wird in diesem Modell der Unterschied der Total Cost of Ownership zwischen Pkw mit drei verschieden Antriebskosten betrachtet, deren Hauptunterschied darin besteht, dass es große Unterschiede zwischen Investitionskosten und späteren Betriebskosten für diese Antriebstypen gibt. Dieses Modell berechnet die entstehenden Vollkosten für diese betrachteten Pkw bzw. dessen Nutzer. Dies geschieht über unterschiedliche Verbrennungsmotoren (Otto oder Diesel) des konventionellen Referenzfahrzeugs, über 3 verschiedene Segmente (klein, mittel und groß), sowie für drei verschiedene Referenzzeitstufen (2010, 2020, 2030).

Anzumerken ist, dass in dieser Arbeit lediglich die Vollkosten für die Referenzjahre 2020 und 2030, sowie für das Referenzfahrzeug mit Ottomotor im Segment „klein“ untersucht werden, um den Umfang einer Studienarbeit gerecht zu werden.

In diesem Kapitel werden im folgenden die methodischen Grundlagen auf denen das Modell bzw. dessen Berechnungen basieren nachgezeichnet, beginnend beim Aufbau des Modells, über die wirtschaftswissenschaftlichen Methoden bis hin zu der Ausweisung der Ergebnisse.

2.1 Struktur des Modells

Wie bereits eingangs erwähnt ist das im Fokus dieser Studienarbeit stehende Total Cost of Ownership Modell in Excel unter Verwendung von VBA geschrieben. Dieses Unterkapitel soll mit Hilfe von Abbildung 2 kurz die Struktur des Modells skizzieren, worauf im Folgenden näher auf die Berechnungen in den einzelnen Berechnungsprozessen eingegangen wird. Das Modell lässt sich im Wesentlichen in 4 verschiedene Modultypen unterteilen (Vgl. Abbildung 2):

1. Übersichten
a. Start
b. Ende
2. Berechnungsprozesse
3. Einstellungen
4. Datenbanken

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Fließschema TCO-Modell. Eigene Darstellung

Dabei dienen die Übersichten, neben der Ergebnisausgabe, im Wesentlichen dem Überblick über die getroffenen Annahmen bzw. der eingestellten Parameter. Auf dem Interface werden die Einstellungen für die variablen Parameter vorgenommen, mit denen die Berechnungen vorgenommen werden. Dies geschieht über die direkte Eingabe von Werten (bspw. für die Jahresfahrleistung) oder über die Auswahl über Dropdown-Felder. Nach bestätigen des User Form Buttons zum Starten des der Berechnungen mit den zuvor eingestellten Parametern werden über Markos (VBA) die assoziierten Werte aus den hinterlegten Datenbanken ausgelesen und berechnet. Nach dem Auslesen und der Berechnung aller notwendigen Werte werden diese an das Modul Realkostenberechnungen übergeben, in denen diese inflationsbereinigt werden. Anschließend erfolgt die Diskontierung, welche dann die realen Gesamtbarwerte der einzelnen Cash Flows zum Ergebnis hat. Diese werden dann abschließend auf die Referenzgröße Euro pro Kilometer umgerechnet und auf der Ergebnisübersicht dargestellt.

Auf die zugrunde liegenden Methoden zu den einzelnen Berechnungsmodulen (Vgl. Abbildung 2) wird im weiteren Verlauf dieses Kapitels eigegangen.

2.2 Behandlung der Kostenkategorien

In diesem Kapitel soll kurz Unterschiedlichkeit der Kostenkategorien (Vgl. Abbildung 3) bezüglich ihres Anfallens der beinhalteten Kosten und deren weiterer Behandlung durch das Modell eingegangen werden. Zur Veranschaulichung dieser Kostenkategorien und deren beinhalteten Kosten dient Abbildung 3. Dabei sind die drei betrachteten Antriebstypen (Spalten) gegenüber den Kostenkategorien (Zeilen) dargestellt, wobei sich die assoziierten Kostenkomponenten in den grünen Zellen finden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Übersicht über die betrachteten Kostenkomponenten des TCO-Modells. Eigene Darstellung. Auch in [Kasten et al. 2011] und [Hacker et al. 2011b].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Kostenkategorien sind für die weitere Beschreibung der Methodik von enormer Bedeutung. Zur Darstellung der Gesamtnutzungskosten (TCO), müssen die in den jeweiligen Kostenkategorien anfallenden Kosten unterschiedlich behandelt werden, worauf in den folgenden Unterkapiteln kurz eingegangen wird. Die zugrunde liegenden Annahmen zur Herleitung der Kosten der jeweiligen Kostenkategorien finden sich hingegen in Kapitel 3 ab Seite 21.

2.2.1 Behandlung der Anschaffungskosten

Die Anschaffungskosten, also die Anfangsinvestition für die drei zu vergleichenden Pkw fallen einmalig zum Zeitpunkt t0 an. Diese Kostenkategorie, unterliegt keiner weiteren Behandlung mehr in dem Modell, d.h. sie wird nicht weiter der Realkostenberechnung (Vgl. Kapitel 2.4) und der Diskontierung (Vgl. Kapitel 2.3) zugeführt, da sie nur einmalig zum Zeitpunkt t0 anfallen. Jedoch wird auch dieser Zahlungsstrom[7] später auf die Referenzgröße [€/km] bezogen (Vgl. Kapitel 2.6; Seite 20). Die Annahmen bzw. Bestimmung der Anschaffungskosten werden in Kapitel 3.4 auf Seite 23 beschrieben.

2.2.2 Behandlung der variablen Kosten

Die variablen Kosten oder auch Betriebskosten zu denen Wartung[8], Pflege und auch Schmierstoffkosten gehören, fallen in jeder Periode, also in jedem Jahr t0 bis t=HD(1.Nutzer). Sie sind Kilometer bezogen und stehen somit im direkten Verhältnis zur Jahresfahrleistung [km/a]. Die variablen Kosten pro Jahr errechnen sich über die Multiplikation der aufsummierten Kostenkomponenten in [€/km] (Reifen-, Reparatur-, Inspektions-, Pflege und Schmierstoffkosten) mit der Jahresfahrleistung [km/a] nach Formel 1.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 1: Berechnung der variablen Kosten pro Jahr.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die variablen Kosten werden nach der Bestimmung, der Realkostenberechnung und der Diskontierung zugeführt. Die zugehörigen Annahmen zur Bestimmung der variablen Kosten werden in Kapitel 3.3 auf Seite 23 erläutert.

2.2.3 Behandlung der Fixkosten

Die Fixkosten zu denen Versicherungen, Kfz-Steuer sowie die Haupt- und Abgasuntersuchung zählen sind unabhängig von der Jahresfahrleistung und fallen periodisch an. Versicherungen und Kfz-Steuer fallen jährlich an also zu jeder Periode t. Hauptuntersuchung (HU) und Abgasuntersuchung (AU) hingegen sind das erste Mal nach 3 Jahren und anschließend alle 2 Jahre fällig [Bundesministerium der Justiz 2006]. Somit werden die Kostenkategorien Kfz-Steuer und Versicherung von HU und AU getrennt durch das Modell behandelt. Beide werden für jede Periode t der Realkostenberechnung zugeführt. Jedoch werden für die Diskontierung jährlich (für jedes t) die Werte für die Kategorien Versicherung und Kfz-Steuer entnommen, für HU und AU entsprechend dem oben beschriebenen Turnus. Die Bestimmung der Annahmen für die Fixkosten werden im Kapitel 3.2 auf Seite 22 näher erläutert.

2.2.4 Behandlung der Kraftstoffkosten

Die Kraftstoffkosten fallen in jeder Periode t an. Sie sind wie die variablen Kosten abhängig von der Jahresfahrleistung. Des Weiteren jedoch auch vom realen Verbrauch des betrachteten Pkw und den spezifischen Kraftstoffkosten. Eine Multiplikation der Jahresfahrleistung mit dem realen Verbrauch des betrachteten Pkw und den spezifischen Kraftstoffkosten des assoziierten Kraftstoffs ergibt die gesamten Kraftstoffkosten pro Jahr für den jeweiligen Pkw (beim CV und BEV) nach Formel 2.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 2: Berechnung der gesamten Kraftstoffkosten pro Jahr für CV und BEV.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Da sich die Gesamtkraftstoffkosten für PHEVs aus 2 verschieden Kraftstoffen ergeben muss Formel 2 noch um den Anteil des elektrischen Fahrens erweitert werden (Formel 3):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 3: Berechnung der gesamten Kraftstoffkosten pro Jahr für PHEV.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die somit errechneten Gesamtkraftstoffkosten werden dann dem Realkostenberechnungs- und anschließend dem Diskontierungsmodul übergeben. Wobei sich die Realkostenberechnung für die Kraftstoffe anders verhält als bei den restlichen Kostenkomponenten (Vergleich Formel 5 Kapitel 2.3). Die Annahmen für die Bestimmung der Kraftstoffkosten werden in Kapitel 3.7 auf Seite 28 diskutiert.

2.2.5 Behandlung des Wiederverkaufswerts

Der Wiederverkaufswert geht ähnlich den Anschaffungskosten als einmaliger Zahlungsstrom in die Berechnungen ein. Jedoch fällt dieser Zahlungsstrom am Ende der Haltedauer des Erstnutzers zum Zeitpunkt t=Haltedauer(1.Nutzer) als negativer Cash Flow an. Der Restwert wird durch die Realkostenberechnung inflationsbereinigt, vom Diskontierungsmodul jedoch nur zum Zeitpunkt t=Haltedauer(1. Nutzer) abgerufen.

Im weiteren Verlauf dieses Kapitels werden die Berechnungsmodule erläutert.

2.3 Realkostenberechnung

Zur Berechnung der inflationsbereinigten Realkosten werden die einzelnen Kostenkomponenten mit Inflationsraten verrechnet. Dabei ist nach zwei Preissteigerungsraten unterschieden, zum einen der „Standardinflation“ bzw. dem Verbraucherpreisindex (Vergleich Formel 4), zum anderen nach der Kraftstoffteuerungsrate. Kraftstoffe unterliegen einer zusätzlichen Kraftstoffteuerungsrate, welche vor allem für die fossilen Kraftstoffe unter anderem durch Rohstoffverknappung zukünftig sehr stark steigt [Schlesinger 2010]. Die Realkosten zum Zeitpunkt t0 entsprechen den aufsummierten Kosten am Ende der ersten Zeitperiode, also nach dem ersten Jahr.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 4: Kalkulation der Realkostenberechnung über die Inflationsrate einer Kostenkomponente x zu einem bestimmten Zeitpunkt t.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4 Diskontierung- Kapitalwertmethode

Wie bereits Eingangs genannt, besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen CVs auf der einen Seite und BEVs und PHEVs auf der anderen Seite darin, dass CVs in der Anschaffung (Anfangsinvestition) günstiger sind, jedoch in im laufenden Betrieb höhere Kosten vor allem durch höhere variable Kosten (inkl. Kraftstoffkosten) für den Nutzer verursachen. Im Gegensatz dazu finden sich bei PHEVs und BEVs höhere Anfangsinvestitionen (vor allem durch die großen Traktionsbatterien), jedoch fallen während des Betriebs (durch geringere variable Kosten) weniger Kosten für den Nutzer an. Die Unterschiedlichkeit der Zahlungszeitpunkte hat dabei einen großen Einfluss auf Grund von Zinsen am Kapitalmarkt, der Inflation und dem beinhaltetem Risiko beispielsweise Einnahmen erst zu einem späteren Zeitpunkt zu erhalten.

Die Diskontierung bzw. Kapitalwertmethode zählt zu den Finanzmathematischen Methoden der Investitionsrechnung. Diese finanzmathematischen Methoden haben gemeinsam, dass sie im Gegensatz zu statistischen Methoden „die Vorteilhaftigkeit einer Investition nicht nur für eine Periode oder einen kurzen Zeitraum, sondern für die gesamte Lebensdauer oder einem bestimmten Planungshorizont untersuchen“ [Wöhe 1990]. Da diese Studienarbeit zum Ziel hat die Vorteilhaftigkeit in den Gesamtnutzungskosten über die gesamte Lebensdauer zwischen einem konventionellen und zwei (teil-)elektrischen Pkw zu vergleichen, muss auf Grund der oben geschilderten Problematik auf eine Finanzmathematische Methode zurückgegriffen werden um die Unterschiedlichkeit der Zahlungszeitpunkte und deren Einfluss nicht außer Acht zu lassen. In [Wöhe 1990] heißt es: „Die Kapitalwertmethode – auch Diskontierungs- oder Barwertmethode genannt – geht davon aus, dass die Einzahlungen und Auszahlungen, die durch ein bestimmtes Investitionsobjekt hervorgerufen werden im Zeitablauf nach Größe, zeitlichen Anfall und Dauer unterschiedlich sein kann“. Somit scheint die Kapitalwertmethode im Kontext dieser Arbeit das richtige Instrument zu sein. Weiter heißt es: "Die einzelnen Beträge, die während der Investitionsdauer anfallen, können nur vergleichbar gemacht werden, wenn das Zeitmoment in der Rechnung berücksichtigt wird, denn es ist offensichtlich, dass für den Betrieb eine Einzahlung umso weniger Wert ist, je weiter sie in der Zukunft liegt, und entsprechend eine Auszahlung umso belastbarer ist, je näher der Zahlungszeitpunkt liegt." Dies lässt sich auf den Kontext dieser Betrachtung übertragen. Die Einsparungen, welche sich beispielsweise durch die Nutzung eines EVs durch geringere Kosten während des Betriebs generieren lassen, müssen zu dem erhöhten Anschaffungspreis ins Verhältnis gesetzt werden. „Die Vergleichbarkeit wird dadurch hergestellt, dass alle zukünftigen Einzahlungen und Auszahlungen auf den Zeitpunkt unmittelbar vor Beginn der Investition abgezinst werden“ [Wöhe 1990] . Im Gegensatz zu der betriebswirtschaftlichen Anwendung der Kapitalwertmethode, bei welcher Einnahmen ein positives und Ausgaben ein negatives Vorzeichen haben, wird im Kontext dieser Arbeit mit umgekehrten Vorzeichen operiert. Die ermittelten Kosten werden als positive Werte ausgegeben, die Einnahmen (Wiederverkaufserlös) hingegen mit einem negativen Vorzeichen, da die ermittelten Kosten bzw. deren Vergleich im Fokus dieser Arbeit stehen.

2.4.1 Berechnung des Diskontierungsfaktors

„Die Abzinsung erfolgt mit einem Zinssatz, der als gewünschte Mindestverzinsung (Kalkulationszinsfuß) den Kapitalkosten des Investors entsprechen soll“ [Wöhe 1990]. Über diesen Kalkulationszinsfuß lässt sich der Diskontierungsfaktor nach Formel 6 berechnen. Zum Zeitpunkt t0 welcher dem Ende des ersten Zeitperiode entspricht ist der Diskontierungsfaktor 1.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 6: Kalkulation des Diskontierungsfaktors über eine vorgegebenen Kalkulationszinsfuß (Interest Rate) zu einem bestimmten Zeitpunkt t.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der Gesamtbarwert einer Kostenkategorie ist dann die Summe über alle t Perioden einer Kostenkategorie. Eine Aufsummierung der Gesamtbarwerte über die Kostenkategorien entspricht dann dem Gesamtbarwert bzw. den Gesamtnutzungskosten, in welche der Wiederverkaufswert als negativer Cash Flow einmalig am Ende der Nutzungsdauer, sowie die Anschaffung am Anfang (Zeitpunkt t = 0) als einmalige Investition eingeht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 8: Berechnung der Gesamtnutzungskosten [€] über die gesamte Nutzungsdauer der 1. Nutzers

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.5 Ausweisung der Gesamtnutzungskosten bezüglich der Referenzgröße

Um die Gesamtnutzungskosten auf die gewählte Referenzgröße €/km zu beziehen werden diese durch die Laufleistung während der Haltedauer dividiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 9: Umlegung der Gesamtnutzungskosten auf die Gesamtfahrleistung des Pkw. Errechnung der Total Cost of Ownership pro Kilometer.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.6 Referenzgröße [€/km]

Zur Abbildung der Cost of Ownership ist es notwendig eine Referenzgröße festzulegen, auf Basis derer die Ergebnisse der betrachteten Antriebstechnologien vergleichbar sind. Zur Vergleichbarkeit der Nutzerkosten wird die Größe Euro pro km festgelegt, womit die Kosten mit der Laufleistung des betrachteten Pkw ins Verhältnis gesetzt werden.

Definition:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 10: Definition der Referenzgröße zur Vergleichbarkeit der Cost of Ownership der verschiedenen Antriebstechnologien

Eine Definition über Euro pro Monat oder pro Jahr wäre aber ebenfalls denkbar. Ein Verhältnis zu der Jahresfahrleistung scheint jedoch im Kontext dieser Arbeit am sinnvollsten

[...]


[1] Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) und Plug-In Hybridfahrzeuge (PHEV)

[2] Aus Gründen der Lesbarkeit wird im Folgenden auf eine geschlechtsneutrale Formulierung verzichtet. Es sind jedoch immer beide Geschlechter im Sinne der Gleichbehandlung angesprochen. Nutzer meint immer auch Nutzerin, sowie mit Käufer auch immer Käuferin gemeint ist, gleiches gilt für Konsument und Konsumentin.

[3] Effizient meint in diesem Kontext den Stand der Technik des jeweiligen Referenzjahres bezogen auf dessen Energieverbrauch bzw. den direkten CO2-Außstoß. „In dieser Verordnung wird ein ab 2020 geltendes Ziel für die Neuwagenflotte von 95 g CO2/km gemäß Artikel 13 Absatz 5 festgelegt.“ [Europäisches Parlament 2009]

[4] „TCO and users’ or consumers’ LCC do overlap, as TCO has a strict user perspective focusing in particular on the acquisition and use phase (investment, maintenance, operation, support, etc.).[…] If the utility provided by the functional unit is owned by the product user, the LCC approach also resembles the total cost of ownership (TCO) concept.” [Hunkeler et al. 2008]

[5] Im Folgenden wird der Begriff Kraftstoffkosten als Sammelbegriff für die entstehenden Kosten durch das Tanken von Benzin- und Dieselkraftstoff sowie für Kosten durch das Laden EVs mit Strom verwendet.

[6] Analysen von [ADAC 2011]

[7] „Der Begriff „Zahlungsstrom“ (teilweise auch Cash Flow genannt) meint allgemein einen Geldfluss innerhalb einer bestimmten Zeitspanne bzw. zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sowohl in der Volks- als auch in der Betriebs- bzw. Finanzwirtschaftlehre ist die Bezeichnung zu finden.“ [Finanz-lexikon.de 2012]

[8] Im speziellen meint Wartung: Reifen-, Reparatur- und Inspektionskosten Vergleich: [ADAC 2011]

Details

Seiten
88
Erscheinungsform
Originalausgabe
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783842849709
Dateigröße
1.4 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v229387
Institution / Hochschule
Technische Universität Berlin – Technischer Umweltschutz
Note
1,3
Schlagworte
wirtschaftlichkeit elektromobilität total cost ownership akzeptanzfaktor prognose

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Titel: TCO Vergleich von neuzugelassenen konventionellen und (teil-)elektrischen Fahrzeugen aus Nutzersicht