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Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität in der Region Lüneburg
Inhalt
Projektrahmen 5 Auswirkungen für Unternehmen im Automotive-Sektor
Abgrenzung und Zuordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Executive Summary 6 Unternehmen der Wertschöpfungsbereiche
Produktion und Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Warum diese Studie? 14 Unternehmen des Kfz-Gewerbes
(Kfz-Handel und Kfz-Werkstatt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Kooperationspartner: Konzept der Studie 16 Marktbegleitende Unternehmen
der nachgelagerten Wertschöpfungskette . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Politische Einflüsse und Ziele 20
Anforderungen von Unternehmen und
Technologische Lösungen Maßnahmenimplikationen
zur Erreichung der Ziele Herleitung der Handlungsfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Fahrzeugarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Handlungsfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Begriffsdefinition Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Wissens- und Technologietransfer, Prozessoptimierung . . 73
Technologieunterschiede . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Aus- und Weiterbildung, Qualifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Verbrennungsfahrzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Öffentlichkeitsarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Elektrofahrzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Politik und Förderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Gegenüberstellung der Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Zukunft der Mobilität. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Betriebsmittel für Fahrzeuge – Treibstoff und Laden . . . . . . . . . 31 Neue Märkte und Chancen für Quereinsteiger . . . . . . . . . . . . . . . 80
Wertschöpfungskette Automotive und Zusammenfassung und Maßnahmenempfehlungen 84
beeinflussende Trends 36
Anhang
Erwartete Veränderung des Mobilitätsverhaltens Zusammensetzung des Fachbeirates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
in der Übergangsregion Lüneburg 40 Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Regionale Bedeutung und Verteilung der Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Automotive-Wertschöpfungsbereiche 50 Interviewpartner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Interviewleitfaden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
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Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Projektrahmen
Titel: Kooperationspartner:
„Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der ARTIE, Regionales Netzwerk für Technologie,
Elektromobilität“ Innovation und Entwicklung
Amt für Regionale Landesentwicklung, Lüneburg
Projektumsetzung: IHK Stade für den Elbe-Weser Raum
Transferzentrum Elbe-Weser (TZEW) IHK Lüneburg-Wolfsburg
Handwerkskammer Braunschweig-Lüneburg-Stade
Projektkoordination: Leuphana Universität, Lüneburg
Dipl. Wirt.-Inf. (FH), Elektrotechnikermeister Frank Fasold
Kontakt:
Projektlaufzeit: Ansprechpartner: Frank Fasold, Arne Engelke-Denker
01.11.2018 bis 31.12.2019 Transferzentrum Elbe-Weser (TZEW)
Archivstr. 3-5, 21682 Stade
Finanzierung: Tel. 04141 787080
Landesförderung „Regionale Entwicklungsimpulse Email: info@tzew.de
Niedersachsen“
Kofinanzierung durch 11 Landkreise im Amtsbezirk
Lüneburg (Landkreise Celle, Cuxhaven, Harburg,
Heidekreis, Lüneburg, Lüchow-Dannenberg,
Osterholz, Rotenburg (Wümme), Stade, Uelzen
und Verden)
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Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Executive Summary
Die Automobilindustrie steht technologisch und wirt- aus Wertschöpfungsstrukturen, Geschäfts- und Finan- Methodisch basiert die Untersuchung auf der Sichtung den Herstellerstandorten, im Besonderen zum Standort
schaftlich vor einem tiefgreifenden Strukturwandel. Die zierungsmodellen, politischen Förderverhältnissen, und gezielten Auswertung von bereits vorliegenden Wolfsburg, die Dichte der Unternehmen der vorgelager-
Elektrifizierung des Antriebsstrangs in seinen verschie- Anreizsystemen, Nutzerbedürfnissen und Akzeptanz- Studien, Dokumenten und wissenschaftlicher Literatur ten Wertschöpfungskette („upstream“). Aktuelle Stand-
denen Ausprägungen wird in den kommenden Jahren fragen. Dadurch gestaltet es sich schwierig, langfristige sowie der Durchführung und Auswertung von Unterneh- ort- und Marktanalysen zeigen, 76 Headquarter der
zu neuen Entwicklungen, Veränderungen und Wandel in Aussagen über zukünftige Entwicklungen in der Elektro- mens- und Experteninterviews. 100 größten Autozulieferer in Deutschland haben ihren
Marktpositionen führen. Dies trifft nicht nur die Fahr- mobilität zu treffen. Im Moment ist völlig offen, welche Sitz in Baden-Württemberg, Bayern und Nordrhein-
zeughersteller, sondern all jene, die im Netzwerk der Technologien sich in 15 Jahren durchsetzen oder was die Befragung & Ergebnisse Westfalen. Die klassischen Autozulieferer aus den
Fahrzeugindustrie agieren und somit eine Vielzahl von erfolgversprechendsten Geschäftsmodelle sein werden. Bereichen Produktion und Entwicklung sind hinsicht-
Zulieferern und Dienstleistern verschiedenster Unter- Dies führt zu einer erheblich Verunsicherung bei vielen Es wurden insgesamt 61 Interviews mit Unternehmen lich Anzahl und Größe in der Region Lüneburg deutlich
nehmensgrößen. Für die Unternehmen in der Region Akteuren und in Folge zu einer abwartenden Haltung. durchgeführt, die in den vor- oder nachgelagerten unterrepräsentiert.
Lüneburg, die mit der Automobilindustrie verbunden Wertschöpfungsbereichen der Fahrzeughersteller
sind, beinhaltet der Strukturwandel Chancen für neue Für die Teilnehmer am Markt ist es unerlässlich, die (OEM´s) agieren (vorgelagert „upstream“: Produktion, Zur Bedeutung der Elektromobilität in der Region zeigt
Produkte und Verfahren, aber auch deutliche Risiken, entscheidenden Trends und Entwicklungen frühzeitig zu Entwicklung; nachgelagert „downstream“: Kfz-Handel/- sich ein uneinheitliches Bild. Bei vielen der befragten
von denen nicht nur die Hersteller (OEM´s) sondern auch erkennen, einzuschätzen und daraus die notwendigen Werkstatt, Dienstleistungen). Unternehmen spielt das Thema derzeit eine (noch) eher
die vielen kleinen und mittleren Unternehmen in den Konsequenzen für die eigenen Unternehmensstrategien untergeordnete Rolle: Bei 36% der Unternehmen gibt es
vor- und nachgelagerten Wertschöpfungsketten betrof- abzuleiten. Im Rahmen dieser Technikfolgenabschät- In der Untersuchungsregion konnten insgesamt 766 Un- bislang keinerlei Berührungspunkte zur Elektromobilität.
fen sein werden. zung soll die Frage beantwortet werden, ob die Innovati- ternehmen identifiziert werden, die sich diesen automo- Davon entfallen 29% auf die Unternehmen aus dem Be-
onspotenziale der in der Region Lüneburg angesiedelten bilen Wertschöpfungsbereichen zuordnen lassen.* reich „downstream“ und 7% auf Unternehmen aus dem
Im Rahmen der Elektromobilität sind eine Vielzahl Unternehmen ausreichen, um sich den potenziellen Den Schwerpunkt bilden dabei mit rund 73% die Unter- Bereich „upstream“. Unternehmen aus vorgelagerten
von fahrzeugspezifischen Technologiebereichen wie Umstrukturierungserfordernissen erfolgreich stellen zu nehmen aus den nachgelagerten Wertschöpfungsberei- Wertschöpfungsbereichen sind derzeit mit dem Thema
Antriebsaggregate, Speicher- und Batteriesysteme, können. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend werden chen („downstream“); allerdings steigt mit der Nähe zu Elektromobilität stärker konfrontiert als solche aus
Produktionssysteme, Schnittstellen zur Ladeinfrastruk- Handlungsempfehlungen in den Bereichen Wirtschaft,
tur, Leistungselektronik, Klimatisierungstechnik und Bildung, Politik und Verwaltung aufgezeigt. * Davon wurden 186 Unternehmen angeschrieben, 69 Termine vereinbart, 61 auswertbare Interviews bilden
Leichtbaukonzepte/ Bauweise von Bedeutung. Diese die Grundlage für diese Auswertung. 33% der befragten Unternehmen sind dem „upstream“ und 67% dem „downstream“
Aspekte sind eingebettet in ein übergeordnetes Umfeld Bereich zuzuordnen; damit entspricht dieses Verhältnis der Gesamtverteilung in der Region.
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Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Executive Summary
nachgelagerten, da sie i.d.R. stärker in die Strukturen der mobilität sehen die meisten Unternehmen derzeit eher betrieblichen Abläufen, beim Angebotsportfolio liegt der Implementierung neuer Produkte bzw. Dienstleistun-
OEM´s eingebunden sind. So auch hier, wo rund 42% der gelassen. Knapp 50% der insgesamt befragten Betriebe Anteil hier mit 51% etwas höher. Damit einher geht auch gen, dann meinen 81% der Unternehmen aus dem
befragten Unternehmen im Bereich „upstream“ heute erwarten gleichbleibende Umsätze, 22% befürchten die Einschätzung zum Risiko für das eigene Unterneh- „downstream“ Bereich, dass dies in weniger als 12 Mona-
schon mind. 10% ihrer Wertschöpfung mit Elektromobi- sinkende Umsätze und 28% gehen von steigenden Um- men durch Elektromobilität. Über 42% der insgesamt ten erfolgreich gelingt, im upstream“ Bereich gelangen
lität erbringen. sätzen aus. Innerhalb des Bereiches „downstream“ ist die befragten Unternehmen sehen keine oder nur geringe nur 57% der Unternehmen zu dieser Einschätzung. Ins-
Stimmung etwas verhaltener, hier reduziert sich der An- Risiken, dabei ist die Risikowahrnehmung im „upstream“ gesamt lässt sich feststellen, dass sich die Unternehmen
Mit der Entwicklung eigener Produkte und Dienstleis- teil der Unternehmen die steigenden Umsätzen erwar- Bereich stärker ausgeprägt als im „downstream“ Bereich. aus dem „upstream“ Bereich hier kritischer einschätzen
tungen für den Markt der Elektromobilität befassen sich ten auf 10%. Im „upstream“ Bereich dagegen sehen die Einzelne Interviewteilnehmer sehen die derzeitigen als Unternehmen aus dem „downstream“ Bereich.
bereits 42% der insgesamt befragten Unternehmen. Zulieferer im Wandel hin zur Elektromobilität vermehrt Veränderungen und den daraus resultierenden Anpas-
Innerhalb der Gruppe „downstream“ sind es 25% der Chancen; 79% der Unternehmen erwarten hier gleich- sungs- und Veränderungsbedarf für das eigene Unter- Die Digitalisierung der Geschäftsprozesse spielt mit
Betriebe; im Bereich „upstream“ ist dieser Anteil mit bleibende bis steigende Umsätze. Dabei wird überwie- nehmen allerdings sehr viel kritischer und dringlicher Blick auf die Fähigkeit zur Bewältigung der anstehen-
73% erwartungsgemäß höher, da Forschung & Entwick- gend die Auffassung vertreten, dass sich rückläufige als das Gesamtbild an dieser Stelle vermittelt. Dennoch den Veränderungen eine wesentliche Rolle. Etwa 62%
lung eine zentrale Säule für die Zukunftsfähigkeit dieser Umsätze im Verbrennungsbereich durch Entwicklungen stellt sich insgesamt aber die Frage, ob die Tragweite der Unternehmen die „upstream“ ihre Wertschöpfung
Unternehmen darstellt. Unternehmen des „upstream“ im Elektromobilitätsbereich mindestens kompensieren der sich abzeichnenden Veränderungen innerhalb der erbringen, geben den Stand der Digitalisierung ihrer Pro-
Bereiches, die ausschließlich Entwicklungsleistungen er- lassen. Automobilbranche von den betroffenen Akteuren in der duktion bzw. Leistungserbringung mit mindestens 50%
bringen, profitieren stärker als produzierende Unterneh- Region vollumfänglich erkannt ist. an, im Bereich ihrer Verwaltung sehen über 90% diese
men; Innovationen und neue Anforderungen der OEM´s Hinsichtlich der durch Elektromobilität erwarteten Ver- Digitalisierungsquote erreicht. Bei den Unternehmen
für die Elektromobilität wirken hier als Treiber. Zulieferer änderungen auf die betrieblichen Abläufe und das An- Wie gut sind die Unternehmen auf das Thema Elektro- im „downstream“ Bereich werden mind. 50% Digitalisie-
gaben an, dass die derzeitigen Anfragen der Hersteller gebotsportfolio ergibt sich eine ähnliche Wahrnehmung mobilität und die anstehende Veränderungen innerbe- rungsquote in der Produktion bzw. Leistungserbringung
zur Entwicklung e-mobil-spezifischer Komponenten des Themas. Im „downstream“ Bereich erwarten über trieblich vorbereitet? Zum Stand der Optimierung im noch von 44% der Betriebe erreicht; auf eine Digitalisie-
häufig Anlass zur Steigerung der eigenen Veränderungs- 56% der Betriebe keine oder nur geringe Veränderungen Bereich Produktion bzw. Leistungserbringung befragt, rungsquote von mind. 50% in der Verwaltung kommen
und Innovationsbereitschaft sind. bei den betrieblichen Abläufen, beim Angebotsportfolio sehen sich über 80% der insgesamt befragten Unter- hier 87% der Betriebe. Den hauptsächlichen Nutzen
sind es 42%. Zu einer vergleichbaren Einschätzung kom- nehmen hier zukunftsfähig aufgestellt (Selbsteinschät- der Digitalisierung sehen 75% der Unternehmen in der
Die erwarteten Auswirkungen auf die Höhe des Um- men die Unternehmen aus dem „upstream“ Bereich; 47% zung über Schulnoten im Bereich 1-3). Befragt man die Beschleunigung innerbetrieblicher Prozesse, für über
satzes durch die Folgen des Wandels hin zur Elektro- sehen keine oder nur geringe Veränderungen bei den Unternehmen nach der Dauer für die innerbetriebliche 72% der Unternehmen wirkt die Digitalisierung förderlich
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Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Executive Summary
auf die Entstehung von Innovationen, ein Zugewinn an angaben, dass dies unstrukturiert und nebenbei erfolgt. Ein so ausgeprägter Wandel, wie ihn die Automobilin- Handlungsempfehlungen
Flexibilität durch Digitalisierung sehen allerdings nur Eine definierte Struktur oder Innovationsstrategie nut- dustrie durchlaufen wird bzw. schon durchläuft, stellt
noch etwa 55% der Unternehmen. Obwohl die befragten zen nur 25% der Unternehmen; die verbleibenden 17% eine enorme Herausforderung für etablierte Wertschöp- Die Erkenntnisse aus den zahlreichen Gesprächen die
Unternehmen mit einer fortschreitenden Digitalisie- werden an eigene Mitarbeiter delegiert, die sich selbst fungspfade dar. Unterstützende Strukturen und Aktivi- mit Unternehmen und Multiplikatoren zum Thema Elek-
rung positive Effekte verbinden, besteht insbesondere mit strategischen Themen auseinandersetzen. Mit an- täten von außen, als Teil dieser Untersuchung, können tromobilität geführt wurden, bilden die Grundlage für 5
im Bereich der Produktion bzw. Leistungserstellung deren Worten: Nur 25% der Interviewpartner setzen sich einen entscheidenden Beitrag zu dessen erfolgreicher Handlungsfelder aus denen Handlungsansätze für die
erheblicher Nachholbedarf beim Ausbau der digitalen regelmäßig und strukturiert mit der Zukunftsfähigkeit Bewältigung liefern. Akteure aus den Bereichen Wirtschaft, Bildung, Politik
Kompetenzen. des eigenen Unternehmens auseinander. und Verwaltung abgeleitet wurden:
Befragt man die Unternehmen nach externer Hilfestel-
Der Strukturbruch der Branche hin zur Elektromobilität Dieses Bild unstrukturierter und eingeschränkter Inno- lung, existieren hier Erwartungen auf unterschiedlichen 1. Wissens- und Technologietransfer, Prozess-
erfordert von allen beteiligten Akteuren ein hohes Maß vationsaktivitäten der im automobilen Bereich tätigen Ebenen. Fachliche Hilfe und Wissenstransfer von außen optimierung
an Veränderungsbereitschaft und Innovationsfähigkeit, Unternehmen - in der Breite (nicht in der Spitze) - findet zur Bewältigung der anstehenden Herausforderun- Schaffung von Beratungs-, Qualifizierungs-, Förder-
nur darüber lassen sich die anstehenden Herausforde- seine Bestätigung, betrachtet man die Einschätzungen gen würden etwa 68% der befragten Unternehmen in angeboten zu den Themen Prozessoptimierung/
rungen bewältigen. Bleibt neben dem Tagesgeschäft dieser Unternehmen zur eigenen Betroffenheit durch die Anspruch nehmen wollen. Eine stärkere Unterstützung -innovation zur Steigerung der Wandlungsfähigkeit
noch ausreichend Zeit für die Geschäftsführung sich Elektromobilität. Viele Unternehmen haben das Thema durch finanzielle Anreize bzw. Förderung im Bereich Bündelung neuer und bestehender Angebote auf
auf der strategischen Ebene mit den sich vollziehenden „irgendwie“ auf ihrer Agenda. Das Problem liegt in einer der Elektromobilität ist für 66% der Unternehmen einer Innovationsplattform „Elektromobilität“
Veränderungen auseinanderzusetzen? Etwa 63% der Un- gewissen Unsicherheit, welche Aspekte tatsächlich eine geeignete Form der Unterstützung. Für 59% der (transparent, neutral, unabhängig, interdisziplinär,
ternehmer aus dem „upstream“ Bereich verfügen nach relevant sind und wie man als Unternehmen reagiert Interviewpartner ist die Politik in der Verantwortung, technologieoffen)
eigenen Angaben über entsprechende Ressourcen und bzw. aktiv gestaltet. Hinzu kommt die zunehmende Ein- entsprechende Rahmenbedingungen zu schaffen. Die
investieren diese in die Zukunftsfähigkeit ihres Betriebes. flussnahme durch die Vorgaben und Anforderungen der Verfügbarkeit von Fachkräften und die Qualifizierung 2. Aus- und Weiterbildung, Qualifizierung
Bei den Unternehmen aus dem „downstream“ Bereich OEM´s, unter dieser Abhängigkeit leidet die Fähigkeit der Mitarbeiter im E-mobilen Strukturwandel sind Lernformate zum Themenfeld „Mobilität“ als Bestand-
ist dieser Anteil mit 74% noch höher. Das Ergebnis über- der Unternehmen eigeninitiativ erforderliche Anpassun- zentrale Themen für viele Unternehmen, hier würden teil der Grundbildung an allgemeinbildenden Schulen
rascht insofern, da auf die Frage nach den Instrumen- gen vorzunehmen. 26% der Unternehmen externe Hilfestellung in Anspruch mit dem Fokus im Bereich Mechanik, Elektronik und
ten die genutzt werden um neue Erfolgspotenziale zu nehmen. Informatik
generieren, 58% der insgesamt befragten Unternehmen
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TECHNIKFOLGENABSCHÄTZUNG ZU DEN AUSWIRKUNGEN DER ELEK TROMOBILITÄT
Executive Summary
Schwerpunktsetzung der Ausbildung im Bereich Innovationspersonalförderung ergänzend zur Zur Bewältigung der bevorstehenden Umwälzungen Soll die Transformation der traditionellen Automobilin-
„Elektromobilität“ und Schärfung bestehender Berufs- F&E-Projektförderung wird neben der Umsetzung unternehmensinterner dustrie hin zum sektor- und branchenübergreifenden
bilder (z.B. Kraftfahrzeugmechatroniker/in) Stärkere Einbeziehung von KMU in Elektromo- Maßnahmen auch politische Unterstützung erforderlich Anbieter nachhaltiger Mobilität gelingen, bedarf es zum
Schaffung eines neuen Berufsbildes „Fahrzeugent- bilitätsprojekte sein. Die abwartende Haltung vieler Interviewpartner in einen intensiver Anstrengungen der einzelnen Akteu-
wickler“ für zukünftige Fahrzeugkonzepte Modifizierung der Berechnungsmethode für Flotten- der Untersuchung zeigt, insbesondere bei vielen KMU re, zum anderen ist eine Abstimmung zwischen den
Schulungs- und Beratungsangebote für die Ableitung verbräuche, um über mehr technischen Entwicklungs- bestehen aufgrund ihrer Größe und Entfernung zum einzelnen Akteuren bzw. den Teilsystemen, in denen
von „Qualifizierungs-Roadmaps“ in den Unternehmen spielraum eine technologieoffenere Forschung und OEM in der Wertschöpfungskette erhebliche Wissens- sie verhaftet sind, im Gesamtsystem Elektromobilität
Entwicklung zu ermöglichen lücken hinsichtlich der zu erwartenden Entwicklung notwendig. Gerade das abgestimmte Zusammenwirken
3. Öffentlichkeitsarbeit zur Aufklärung und Akzep- der Elektromobilität. Werden diese „Lücken“ rechtzeitig der einzelnen Teilsysteme – Industrie, Handwerk, Bildung
tanzverbesserung 5. Zukunft der Mobilität adressiert, erhöhen sich die Chancen für die Unterneh- und Forschung sowie der öffentlichen Hand – sind in
Aufbau einer regionalen Kompetenzplattform Mobilität entlang von Mobilitätsketten neu denken men neue Geschäftspotenziale durch Elektromobilität einem regionalen Innovationssystem „Nachhaltige Mobi-
„Elektromobilität“ zur Bündelung bestehender und organisieren auszuschöpfen und ihre Position am Markt zu sichern. lität“ von entscheidender Bedeutung.
Informations-, Beratungs-, Qualifizierungs-, Förder- Entwicklung regionsspezifischer Mobilitätskonzepte Beispiele für erfolgreiche Unterstützungsmaßnahmen
angebote zum Thema „Elektromobilität“ (Fokus ländlicher Raum) durch die Politik sind die Programme zur Förderung und Werden die genannten Vorschläge und Empfehlungen
Aktive und regelmäßige Kommunikation über diese Höherqualifizierung von KMU. Die Schwerpunkte liegen aufgegriffen, kann der Strukturwandel in der Automobil-
Plattform („Mobilitätsreport“) dabei auf Maßnahmen zur optimierten Informations- industrie auch durch die Akteure in der Region Lüneburg
Fazit versorgung der KMU sowie zur Vernetzung mit anderen erfolgreich bewältigt werden.
4. Politik und Förderung KMU und wissenschaftlichen Institutionen, auf einem
Anreizprogramme für Ladeinfrastruktur (unabhängig von Der derzeitig eingeschlagene Pfad vieler Unternehmen Zugang zu Produktionslaboren und –einrichtungen Stade, im Januar 2020
der Ladeleistung) als Beitrag zur Marktdurchdringung in Richtung Elektromobilität sollte hinsichtlich seines sowie auf Programmen zur Schulung von Mitarbeitern Frank Fasold
und Akzeptanzverbesserung der Elektromobilität zukünftigen Erfolgspotenzials hinterfragt werden. Die auf Mittelmanagement- und operativer Ebene. Diese Arne Engelke-Denker
Spezifische Förderangebote zur Steigerung der Ergebnisse aus den geführten Gesprächen legen den Ansätze sollten weiterentwickelt und ausgebaut werden
Wandlungs-/Innovationsfähigkeit von KMU Schluss nahe, dass Beharrungskräfte derzeit noch weit- (siehe Handlungsempfehlungen).
Prozessinnovationen stärker zum Fördergegen- aus stärker sind als die Wandlungs- und Erneuerungs-
stand machen kräfte hin zu neuen Antriebstechnologien.
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TECHNIKFOLGENABSCHÄTZUNG ZU DEN AUSWIRKUNGEN DER ELEK TROMOBILITÄT
Warum diese Studie?
Fortbewegung und im Besonderen das Automobil, Bereits in der Studie „Elektromobilität in der Region der Automobilwirtschaft gezwungen sein, Ihre Produkti- lität“ untersucht die Zukunftsfähigkeit der regionalen in
wurde über mehr als 100 Jahre als Entwicklung des Ver- Lüneburg“ konnte in unterschiedlichen Szenarien aufge- onen und Dienstleistungen anzupassen. Die eigentliche der Automobilwirtschaft tätigen Unternehmen vor dem
brennungsfahrzeugs gesehen. Stetige Verbesserungen zeigt werden, in welcher Intensität und Geschwindigkeit Herausforderung besteht dabei in der Geschwindigkeit, Hintergrund des sich abzeichnenden technologischen
machten das Fahrzeug sparsamer und leistungsfähiger. sich - basierend auf marktbeeinflussenden Faktoren - die in welcher die Marktveränderung und somit die Struk- Wandels hin zu Fahrzeugen mit alternativen Antrieben.
Im letzten Jahrzehnt kam der Faktor Umweltschutz hin- Marktdurchdringung des elektrischen Antriebs für Fahr- turveränderung vonstattengeht. Nicht jedes Unterneh- Ziel ist es, jenseits punktueller Einzelmeinungen die
zu, so dass Abgase und deren Grenzwerte im ständigen zeuge vollführen wird. men ist gleichermaßen in der Lage, diese Transformation Frage zu beantworten, ob die Innovationspotenziale der
Fokus der öffentlichen Diskussion stehen. Der politische in angemessener Zeit erfolgreich zu bewerkstelligen. in der Region Lüneburg angesiedelten Unternehmen
Alltag beschäftigt sich regelmäßig mit der Verschärfung ausreichen, um sich den potenziellen Umstrukturie-
dieser Werte. Strukturbruch der Branche zu E-Modellen, Auch die die Region Lüneburg, mit ihrer Nähe zu typischen rungserfordernissen erfolgreich stellen zu können. Auf
Digitalisierung und automatisiertem Fahren ist in Automobilmetropolen, ist von diesen Strukturverände- diesen Erkenntnissen aufbauend werden Handlungsop-
Ein politisches Mittel zur Steuerung ist der Wert für den vollem Gange rungen betroffen. Die vorliegende Studie „Technikfolgen- tionen in den Bereichen Wirtschaft, Bildung, Politik und
CO2-Ausstoß von Fahrzeugen. Dabei liegt der Blick auf Auswirkungen führen zur Notwendigkeit der abschätzungen zu den Auswirkungen der Elektromobi- Verwaltung aufgezeigt.
der gesamten Flotte eines Herstellers. Motiviert durch Anpassungen in den Unternehmen
diese politischen Zwänge entwickeln Hersteller neue „Überleben“ durch Wandlungs-/Innovations-
Antriebsarten, mit Hilfe derer die ambitionierten Ziele fähigkeit BEWUSSTSEIN ANFORDERUNGEN
erreicht werden können. Elektrische Antriebe bieten den Was muss getan werden, um dies sicherzustellen?
Herstellern den Vorteil, mit vergleichsweise geringem
Aufwand, Flottenverbräuche und damit Abgaswerte
stark reduzieren zu können. Alternative Antriebsarten, Eines eint alle Szenarien gleichermaßen: Die zukünftige
wie z. B. Wasserstoffantriebe, verbesserte Flüssiggasan- Mobilität wird zu einem wesentlichen Anteil auf einem
triebe haben derzeit noch höhere Markteintrittsbarrieren elektrischen Antrieb basieren. Produktionskapazitäten
zu überwinden. Unternehmen, die ihre Wertschöpfung müssen dahingehend angepasst werden. Eine neue
im automobilen Umfeld generieren, werden gezwungen Antriebstechnologie bietet Unternehmen neue Mög- AKTIVITÄTEN STANDORTSICHERUNG
ihre Produkte und Marktstrategien und Geschäftsmo- lichkeiten der Geschäftstätigkeit. Auf der anderen Seite
delle dahingehend anzupassen. werden etablierte Geschäftsmodelle und Unternehmen Abbildung 1 : Wirkungsfolge notwendiger Prozessanpassungen mit unterstützenden Maßnahmen
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Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Konzept der Studie
Untersuchungsregion Eine klassische Umfrage mit einem Top-Down-Ansatz Entsorgung, Aus- und Weiterbildung sowie der Handel Unterschiede sollten bei der Auswahl der Interviewpart-
Als Untersuchungsregion wurde das Gebiet des ehe- erfordert eine hinreichend große Anzahl von Befra- mit Hilfs- und Betriebsstoffen. ner ebenso Berücksichtigung finden wie die prognosti-
maligen Regierungsbezirks Lüneburg festgelegt. Die gungsteilnehmern. Die Gesamtanzahl spielt dabei eher zierte Betroffenheit. Dies führte in der zweiten sowie
Region Lüneburg umfasst den Amtsbezirk des Amtes eine untergeordnete Rolle. Stichproben können reprä- Die in diesen Unternehmen bereits erkennbaren Auswir- dritten Stufe zu einer Auswahl (n = 186) von Unternehmen,
für regionale Landesentwicklung Lüneburg mit insge- sentativ bezeichnet werden, wenn sie die Menge der kungen des Strukturwandels und damit einhergehende die angeschrieben und kurze Zeit darauf telefonisch kon-
samt 11 Landkreisen, 3 großen selbständigen Städten Untersuchungsgruppe für den Untersuchungszweck Wertschöpfungsverschiebungen bilden die Grundlage taktiert wurden. Im Rahmen der Telefonate wurde das
sowie 105 Städten und Gemeinden. Auf einer Fläche von widerspiegelt. Es ist notwendig, dass die Befragungsteil- der Datenerhebung und werden als Bottom-Up Ansatz vorgesehene Interview erläutert. Es konnte eine erheb-
15.500 Quadratkilometern leben ca. 1,7 Million Einwohner. nehmer die Gesamtmasse der Studienmenge vertreten. gesehen. liche Anzahl (n = 69) von Interviewterminen vereinbart
Daraus folgt eine Bevölkerungsdichte von ca. 110 Einwoh- Ist die Untersuchungsgruppe von geringer Größe und werden. Mit der schriftlichen Terminbestätigung wurde
nern pro Quadratkilometer, folglich weist die Region einem einzelnen Thema zugeordnet, führt eine geringe Gesonderte Expertenbefragung von Multiplikatoren den Interview-Partnern eine Kurzinformation in Form
Eigenschaften eines ländlichen Raums auf. Lage, Struk- Menge von Befragungsteilnehmern ebenso zu hinrei- und Branchenvertretern eines Flyers sowie der Interviewleitfaden zugesendet.
tur und Entwicklung sind in besonderer Weise durch die chend genauen Ergebnissen. Vertretern der automobilverbundenen Branchen sowie
Metropolregionen Bremen-Oldenburg im Nordwesten, einzelner Experten kommt eine besondere Bedeutung Qualifizierter Interviewleitfaden
Hamburg und Hannover-Braunschweig-Göttingen- In dieser Studie liegt der Fokus auf klar abgegrenzten zu. Deren stellvertretende und gesammelte Meinun- Für die Befragung der Unternehmen wurde die Form
Wolfsburg gekennzeichnet. Punktuell wurde die Unter- Gruppen, nämlich der automobilverbundenen Unter- gen sowie Stellungnahmen repräsentieren die gesamte eines geführten Experteninterviews gewählt. Im Vorfeld
suchung auch auf benachbarte Landkreise ausgeweitet, nehmen. Hierbei spielen die Automobilzulieferer aus Branche. Sie bilden eine weitere Säule der Datengewin- der Interviewplanung ist eigens hierfür ein Interviewleit-
dabei spielte die räumliche Nähe einiger Unternehmen Produktion und Entwicklung genauso eine Rolle wie die nung und runden im Rahmen der Studie das Bild der faden erstellt worden (siehe Anhang). Die Terminkoordi-
zu den Automobilherstellern (OEM) eine wesentliche Rol- nachgelagerten Unternehmen, womit die Befragung wirtschaftlichen Situation der Automobilbranche ab. nation der Interviews erfolgte über das Transferzentrum
le. Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen Insbesonde- einer begrenzten Anzahl von Teilnehmern (Größe der Elbe-Weser (TZEW). Die Gespräche fanden vor Ort in
re Unternehmen, die ihre Wertschöpfung im Bereich der Stichprobe) repräsentative Ergebnisse liefert. Für die Auswahl von Interviewteilnehmern den Unternehmen statt. Teilnehmer waren neben den
Herstellung, dem Verkauf, der Reparatur, dem Betrieb Befragung eignen sich demnach Unternehmen, deren Die Auswahl der befragten Unternehmen erfolgte befragten Unternehmen die Vertreter der folgenden
und Entsorgung von Fahrzeugen erbringen. Wertschöpfung in Verbindung mit der Automobilwirt- mehrstufig. In der ersten Stufe wurden über Abfragen Institutionen: Industrie- und Handelskammer Stade für
schaft steht. Dazu zählen nicht nur Unternehmen der bei Multiplikatoren und auf Grundlage von zuvor festge- den Elbe-Weser-Raum, Industrie- und Handelskam-
Erhebungsmethode offensichtlichen Bereiche wie Produktion und Zuliefe- legten Kriterien eine größere Anzahl von Unternehmen, mer Lüneburg-Wolfsburg, Handwerkskammer Braun-
Für Datenerhebungen stehen diverse Methoden und rung von Bauteilen, sondern auch vor- und nachgelager- deren wirtschaftliche Ausrichtung einen Bezug zum Au- schweig-Lüneburg-Stade, Digitalagentur Niedersachsen,
Ansätze zur Verfügung. te Dienstleistungen wie Entwicklung, Handel, Reparatur, tomobilbereich vermuten ließen, ausgewählt. Regionale Kommunale Wirtschaftsförderung und TZEW.
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Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Konzept der Studie
Über die Einbeziehung der o.g. Kooperationspartner in ßen Teilen offenen Fragestellungen ließen komplexe Ant- Abbildung 2:
die Unternehmensbefragung wurde analog zur Bera- worten zu, die in Schlüsselbegriffen zusammengefasst Darstellung der angewendeten Recherche /
tungstour 4.0 eine multiperspektivische Herangehens- und dokumentiert wurden. Für einige Antworten war zur modifizierte Grounded Theory- Informationsgewinnung
weise sichergestellt. Ergaben sich bereits im Rahmen übersichtlicheren Auswertung eine Antwort aus einer Methode Handlungsempfehlung
der Interviews konkrete technologische Bedarfe in den Gruppierung auszuwählen. Eine bewusst auf persönli-
Unternehmen, konnten dafür kurzfristig die bereits che Einschätzung fokussierte Fragestellung diente dem
bestehenden Instrumente des Wissen- und Technolo- Zweck, ein vollständiges Meinungsbild der Wertschöp-
gietransfers genutzt werden (z.B. Innovationsberatung fungsbereiche in der Untersuchungsregion zu erhalten. Vorstudien / Ursachen Phänomen / Annahme
der Kammern, Innovationszentrum, ARTIE/TZEW etc.).
So wurde sichergestellt, dass im Rahmen der Befragung Auswertungsmethode
parallel zur strategischen Ebene auch kurzfristig ziel- Bei der Vorrecherche und der Identifizierung von Hand- Experteninterviews
führende Lösungsansätze auf der operativen Ebene für lungsfeldern der Studie wurden in Zusammenarbeit
Unternehmen entwickelt werden können. mit einem Fachbeirat erste Thesen aufgestellt. Diese
konnten durch weitere Multiplikatoren- und Expertenge-
spräche und die durchgeführten qualifizierten Interviews stattfand. Diese konnten in Handlungsfelder eingeteilt den Bereichen Wirtschaft, Wissenschaft, Politik und
Themenblöcke des Interviewleitfadens bestätigt oder widerlegt und angepasst bzw. weiterent- werden, denen jeweils Maßnahmenempfehlungen zuge- Verwaltung. Der Fachbeirat konnte seine Aufgaben als
wickelt werden. ordnet wurden. geschlossenes Gremium wahrnehmen; darüber hinaus
Unternehmenseckdaten verstand sich der Fachbeirat als „Expertenpool“, aus dem
Unternehmen und Erwartungen Es kam eine modifizierte Grounded Theory-Methode Fachbeirat je nach Bedarf Know-how und Kompetenzträger in das
Produktportfolio zum Einsatz. Unter Zuhilfenahme der Expertenangaben Bei der inhaltlichen Ausgestaltung und Umsetzung Projekt eingebracht wurden. Während des Projektver-
Zustand der Prozessoptimierung (Interviews und Multiplikatoren- und Expertengesprä- des Projektes wurde das TZEW durch einen Fachbeirat laufs (01.11.2018 bis 31.12.2019) hat der Fachbeirat dreimal
Innovativität und Wandlungsfähigkeit che) wurden die getroffenen Annahmen schrittweise begleitet. Als unabhängiges Gremium beriet und unter- getagt. Die Zusammensetzung des Fachbeirates kann
gefestigt. Eine Fortführung erfolgte so lange, bis neue stützte der Fachbeirat die Arbeit. Ihm gehörten Vertreter der Aufstellung im Anhang dieses Dokumentes entnom-
Informationen aus den Interviews keine Veränderun- aus den projektrelevanten Themenfeldern an, u.a. aus men werden (siehe Anhang).
Der Interviewleitfaden enthielt fünf Themenfelder, die gen an den gefestigten Annahmen mehr hervorriefen
wiederum in mehrere Fragen unterteilt waren. Die zu gro- und somit ein Erreichen der informativen Sättigung
18 19Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Politische Einflüsse und Ziele
Positive ökologische Effekte durch eine Umstellung der arme bis hin zu emissionsfreier Mobilität. Die Reduktion Flottenverbrauch in g/km
121 117
Mobilität auf elektrische Antriebe gelten als nachgewiesen. der Ressourcennutzung bietet neben ökologischen Für Pkw als auch leichte Nutzfahrzeuge ist der zulässige 120
Besondere Bedeutung kommt dem Zusammenwirken Vorteilen des Einsatzes des elektrischen Antriebs und CO2-Ausstoß von der EU geregelt. Die durchschnittlichen 105
95
der Elektrofahrzeugladung mit regenerativer oder kom- einhergehender klimatischer Verbesserungen auch ein Emissionen neu zugelassener Fahrzeuge eines Herstel-
binierter Stromerzeugung (z.B. Kraft-Wärme-Kopplung) höheres Maß an Rohstoffunabhängigkeit im globalen lers dürfen festgelegte Grenzwerte nicht überschreiten.
zu. Wird der Strom aus erneuerbaren Energien gewon- Wettbewerb. Die Ermittlung dieses Grenzwertes erfolgt auf Basis des 60
nen oder können Technologien kombiniert werden, um Der Standort Deutschland strebt mit einem hohen An- durchschnittlichen Gewichts der Fahrzeuge der Herstel-
die Energieeffizienz zu erhöhen, sorgt dies für emissions- teil an erneuerbarer Stromerzeugung und der Nutzung lerflotte. Dieser Wert wurde für 2015 mit 135 g/km CO2-
5,2l 5,0l 4,5l 3,8l
dieses Stroms bei geringen Exportanteilen eine stärkere Ausstoß festgelegt. Ab 2021 verschärft sich in Europa der
energiepolitische Unabhängigkeit an. Wert auf 95 g/km. Weltweit ist dies der niedrigste Wert. 0
Erdgas 13,2 % Im Vergleich dazu sind in den USA bis 2020 121 g/km, in USA China Japan Europa
Steinkohle
14,1 % Mineralöl 0,9 % China 117 g/km und in Japan 105 g/km vorgeschrieben.
Abbildung 4: Ziel des CO2-Flottenverbrauchs nach 2021 2
Wasserkraft
Sonstige 4,2 % Biomasse
86 3,1 %
93 6 6,9 % Überschreitungen der Grenzwerte führen zu Strafzahlun- terer alternativer Antriebstechnologien (z.B. Gas, Ethanol,
28 gen, die sich an der Höhe der Überschreitung orientieren. Biokraftstoffe) fehlt zu großen Teilen die ökonomische
20 46 Werden hingegen besonders ökologische Antriebe ent- Motivationsgrundlage.
Kernenergie
76 wickelt und verkauft, werden diese bei der Berechnung
11,7 %
mehrfach berücksichtigt, was einen Zusatzanreiz für die Marktanreize und Unternehmensförderung
218
40
Photovoltaik/ Entwicklung solch alternativer Antriebe begünstigt. Im Gegensatz zu Strafzahlungen als Sanktionierungssys-
Erneuerbare Geothermie
107 tem bieten Förderungen und finanzielle Zuschüsse Kauf-
148 33,3 % 6,1 %
6 Eine wesentliche Folge einer extrem scharfen Begren- oder Investitionsanreize.
Windkraft
16,3 % zung der Emissionswerte ist eine technologisch einseiti-
Braunkohle
22,5 % Hausmüll ge Produktentwicklung bei Herstellern. Viele Hersteller Gerade für Produkte im Bereich neuer Technologien wie
0,9 % entwickeln Elektroantriebe, da sie die größte Auswirkung die bei der Elektromobilität, denen eine breite Akzep-
auf den errechneten Flottenverbrauch im Verhältnis zum tanz noch fehlt, können auf den Absatz ausgerichtete
Abbildung 3: Bruttostromerzeugung in Deutschland 2017 in [TWh] 1
Entwicklungsaufwand verspricht. Der Entwicklung wei- Anreizprogramme hilfreich sein. Elektrofahrzeuge stehen
20 21Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Politische Einflüsse und Ziele Technologische Lösungen zur Erreichung der Ziele
ebenfalls am Beginn des Markteintritts. Um den Markt Branchenverbände begrüßen zwar die Verlängerung, angetriebene Fahrzeuge einbezogen, wenn sie eine
anzukurbeln, wurden in vielen Ländern finanzielle Anrei- wünschen sich aber insgesamt mehr Entschlossenheit externe Lademöglichkeit besitzen (Plugin-Hybrid). Soge-
ze mit Förderbeträgen von 2.500 bis 20.000 US-Dollar je für die Elektromobilität (siehe Aufzählung oben). nannte Mild-Hybrid-Fahrzeuge oder Hybrid-Fahrzeuge
Fahrzeug geschaffen. Ob diese Kaufanreize ein wirksa- ohne externe Lademöglichkeit fallen unter die Kategorie
mes Mittel zur Steigerung der Verkaufszahlen sind, ist bis Neben diesen Kaufanreizen für Marktteilnehmer kann Verbrennungs- Hybrid- Elektro- „Verbrennungsfahrzeuge“.
heute unklar. Aktuell hat die Bundesregierung beschlos- es erforderlich sein, die Unternehmen selbst bei der fahrzeuge fahrzeuge fahrzeuge
sen, bis Dezember 2020 den Kauf eines E-Fahrzeugs wie Bewältigung des Strukturwandels mit begleitenden Begriffsdefinition Elektromobilität
bisher mit 4.000 Euro zu unterstützen. Die Maßnahme Fördermaßahmen zu unterstützen. Auch im Rahmen Fahrzeugarten Das Kraftfahrtbundesamt definierte Elektrofahrzeuge
schließt nahtlos an die bisherige Kaufprämie an, die der Transformation der Branche hin zu E-Fahrzeugen, Vorrangig werden im weiteren Verlauf Personenkraft- als „Fahrzeuge mit ausschließlich elektrischem Antrieb“. 3
am 30.06.2019 endete. Einzige Änderung gegenüber Digitalisierung und automatisiertem Fahren sind Unter- wagen betrachtet. Als weitere, jedoch nicht vorrangige Die Bundesregierung hingegen beschreibt Elektrofahr-
dem bisherigen Verfahren ist, dass auch akustische nehmen gezwungen ihre Produkte, Marktstrategien und Anwendungsbereiche sind leichte und kleine Lastkraft- zeuge etwas weiter gefasst, nämlich als Fahrzeuge, die
Warnsysteme mit zusätzlich 100 Euro gefördert werden. Geschäftsmodelle anzupassen. wagen, Transporter und Schwerlastverkehr Teile der neben Fahrzeugen mit rein elektrischen Motoren auch
Studie. Kombinationen von Elektro- und Verbrennungsmotoren
und am Stromversorgungsnetz aufladbaren Hybridfahr-
Forschung und Markt- Markt-
Markthochlauf Technologieunterschiede ergehen aus den grundsätzli- zeugen als Elektrofahrzeuge versteht.
Entwicklung einführung konsolidierung
chen Unterschieden der Antriebsarten. Während reine
Verbrennungsfahrzeuge und Fahrzeuge mit ausschließ- Im Rahmen dieser Studie wird der Begriff Elektrofahr-
Fördermöglichkeiten ergeben sich: lich elektrischem Antrieb voneinander einfach abgrenz- zeug verwendet. Dabei werden im Wesentlichen Per-
bar sind, vermischen sich bei Hybridfahrzeugen die Tech- sonenkraftwagen mit elektrischem Antrieb betrachtet
neue Techniken, Einrichtung von Anpassungen an nologiegruppen. Im Rahmen der Studie werden sie nur werden. Dies schließt grundsätzlich Brennstoffzellen-
Prototypen, Prozessen, Verringerung Vertriebswege geänderten Markt, dann zur Gruppe der Elektrofahrzeuge gezählt, wenn der fahrzeuge nicht aus, da die Basistechnologie des An-
Forschungsarbeiten, von Markteinstiegs- unterstützen Transformationen,
Netzwerke hürden Mitarbeiterschulungen Verbrennungsmotor eine untergeordnete Bedeutung triebs ebenfalls ein Elektromotor ist, der die elektrische
hat, wie es beispielsweise bei Fahrzeugen mit Verbren- Energie zur Fortbewegung (Traktion) nutzt und diese
nungsmotoren zur Reichweitenverlängerung (Range- zwischenzeitlich in Traktionsbatterien speichert. Fahr-
Förderung kann bei gezieltem Einsatz die einzelnen stützen, was zu einer gestärkten nationalen und interna- Extender) oder bei Wasserstofffahrzeugen der Fall ist. Als zeuge, die mindestens zwei unterschiedliche Antriebsar-
Unternehmen in ihren individuellen Marktphasen unter- tionalen Positionierung führt. Hybridfahrzeuge werden nur mindestens teilelektrisch ten besitzen, fallen in den Bereich der Hybridfahrzeuge.
22 23TEchniKFoLgEnABSchäTZUng ZU dEn AUSWiRKUngEn dER ELEK TRoMoBiLiTäT
Technologische Lösungen zur Erreichung der Ziele
Hersteller von Verbrennungsmotoren
Technologieunterschiede Im Gehäuse des Motors befinden sich Zylinder, die je tion und Entwicklung von Verbrennungsmotoren bei- Werden die Hinterräder angetrieben, spricht man vom
nach Anwendung und Anspruch in ihrer Anzahl variieren gemessen werden kann . Diese Auflistung erhebt dabei Heckantrieb . Hierbei wird zusätzlich nach dem Ort des
Verbrennungsfahrzeuge können . Innerhalb der Zylinder bewegen sich die Kolben keinen Anspruch auf Vollständigkeit . Drehzahlwandlers und des Drehmomentwandlers unter-
Verbrennungsmotoren auf und ab . Diese sind wiederum über eine Pleuelstange schieden . Wird der Motor vorn und Drehmoment- und
Gängigster im Pkw-Bereich eingesetzter Motor ist ein mit der Kurbelwelle beweglich verbunden, wodurch die Kraftübertragung Drehzahlwandler im Heck eingebaut, wird dies Transax-
4-Takt-Verbrennungsmotor . Der Energieträger spielt Auf- und Abwärtsbewegungen der Kolben in eine Rotati- In Fahrzeugen, in denen Verbrennungsmotoren verbaut le-Konzept genannt .
dabei vorerst keine Rolle, ist jedoch ein auf Kohlenwas- onsbewegung der Kurbelwelle umgewandelt werden . sind, wird die Antriebskraft über Getriebe und Wellen
serstoff basierender, üblicherweise flüssiger Treibstoff . Im oberen Teil des Motorgehäuses befindet sich der Zylinder- an die Räder übertragen . Innerhalb eines Motors wird
kopf mit Ventilen sowie jeweils einem Ein- und Auslasskanal . chemisch gebundene Energie in Form von Treibstoff
Die technische Entwicklung bringt es mit sich, dass Der Einlasskanal ist direkt mit dem Ansaugtrakt verbun- zugeführt und dann innerhalb eines Arbeitsprozesses
unzählige Optimierungsmaßnahmen an Bauteilen und den . Dort wird je nach Motorenkonzept mit dem Verga- mittels Verbrennung in mechanische Arbeit und Wärme
Funktionsweisen durchgeführt wurden . Mithin eignet ser oder der Einspritzanlage das Luft-Kraftstoff-Gemisch umgesetzt . Die mechanische Energie wird dabei an die
sich eine Beschränkung auf die wesentliche Funktions- für die Verbrennung erzeugt . Kurbelwelle übertragen .
weise sowie die grundsätzlichen Bauteile . Dem Auslasskanal ist der Auspuffstrang mit dem Kata-
lysator nachgelagert . Letzterer ist für die Abgasnachbe- Die notwendige Drehzahl ergibt sich aus der gewünsch-
handlung erforderlich . ten Geschwindigkeit . Somit ist die Leistung des Motors Abbildung 6: Antriebsstrang 5
Zwei (oder bei einigen Motortypen das mehrfache) Ven- besonders von der Drehzahl abhängig, weshalb ein
tile, die sich am Übergang von Kolben und den beiden Drehzahlwandler bzw . Drehmomentwandler erforderlich
Kanälen befinden, öffnen und schließen die Verbindung . ist . Letzterer erlaubt eine Fahrt in allen Geschwindig- Eine grundsätzliche Einteilung in die Baugruppen kann
Erzeugt und gesteuert werden diese Bewegungen keitsbereichen . wie folgt aussehen:
durch die Nockenwellen, die sich mit der halben Kurbel- Verbrennungsmotor mit Schwungrad
wellendrehzahl dreht . Für den Einbau existieren verschiedene Konzepte . Dabei mechanische Kupplung
Der Raum oberhalb der Kolben wird Brennraum genannt . wird der Einbau des Motors im Fahrzeug vorn mit einer Fahrzeuggetriebe (Schaltgetriebe)
Kraftübertragung an die Hinterräder als Standardantrieb Antriebswelle/Kardanwelle (Gelenkwelle mit
Bereits die Anzahl der Auflistung von Motorenherstellern bezeichnet . Weitere Antriebsarten sind der Frontantrieb Kreuzgelenk)
Abbildung 5: Verbrennungsmotor 4 (22) macht deutlich, welche Wertschöpfung der Produk- sowie der Allradantrieb . Achsgetriebe mit Differenzial
24 25Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Technologische Lösungen zur Erreichung der Ziele
Drehmomentwandler mit Kupplung und Schaltgetriebe Letzteres ist zwingend erforderlich, damit zwischen den Für den Fahrzeugbau haben sich die nachfolgend ge- Beugewinkeln ermöglicht. Die differierenden Drehzahlen
Um die Funktion eines Verbrennungsmotors grundsätz- Gängen geschaltet werden kann. nannten Bauarten bewährt: der rechten und linken Antriebsräder während einer Kur-
lich gewährleisten zu können, ist eine Mindestdrehzahl Eine Reibkupplung besteht aus einer mehrteiligen Stufengetriebe Stirnradgetriebe venfahrt werden durch Differentialgetriebe ausgeglichen.
erforderlich. Der Drehzahlbereich, in dem der Motor eine Kupplungsscheibe, die auf der Getriebeeingangswelle Planetengetriebe stufenlose Getriebe
optimale Leistung abgibt, ist relativ schmal, weshalb zwi- sitzt, einer Druckplatte, dem Ausrücklager und dem Reibradgetriebe Umschlingungsgetriebe Elektrofahrzeuge
schen Motor und angetriebener Achse ein Drehzahl- und Ausrückmechanismus. Auf der Kurbelwelle des Motors elektrische Getriebe hydrodynamische Getriebe Elektromotor
Drehmomentwandler positioniert werden muss. sitzt die Schwungscheibe, die ebenfalls zur Kupplung Elektromotoren erreichen auch unter hohen Lasten ein
gezählt wird. Man kann Getriebe jedoch auch nach der Art ihrer großes Drehmoment. Im Gegensatz zu Verbrennungs-
Bei einem konventionellen Antriebsstrang wird in den Schaltung unterscheiden: motoren sind diese über einen sehr breiten Drehzahl-
meisten Fällen hinter dem Motor eine mechanische Das Stufengetriebe hat die Aufgabe, je nach Situati- mechanisch schaltende Getriebe → Handschaltgetriebe bereich gleich hoch und bereits ab einer sehr geringen
Reibkupplung und ein Stufengetriebe verbaut. on und Bedarf die Drehzahl und das Drehmoment zu → bspw. Stirnradgetriebe Drehzahl abrufbar. Gesteuert wird die Fahrt eines
wandeln. automatisch schaltende Getriebe → Stirnradgetriebe Elektromotors mittels Leistungselektronik. Verbren-
Die mechanischen Reibkupplungen ermöglichen: Automatikgetriebe → bspw. Planentengetriebe nungsmotoren benötigen aufgrund ihres notwendigen
ein Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stand und Dauerlaufens eine mechanische Trennung zur Antriebs-
eine Unterbrechung der Kraftübertragung zwischen Stirnradgetriebe welle. Elektromotoren können hingegen auf verschie-
Motor und Antriebsstrang Die heute häufig eingesetzten Doppelkupplungsgetrie- dene Arten gekoppelt werden. Es werden Unterset-
be basieren auf dem Grundprinzip des Stirnradgetriebes. zungsgetriebe mit der Antriebswelle, Elektromotoren
Eine nahezu unterbrechungsfreie Kraftübertragung im Rad integriert oder als Radnabenmotor bzw. über
während der Schaltvorgänge führte zur starken Verbrei- ein Schaltgetriebe mit Kfz-Schaltkupplung verbunden.
tung des Doppelkupplungsgetriebes. Es wird je nach Letztere wird häufig bei Nachrüstungen eingesetzt. Der
Bauart zwischen zwei Vorlegewellen hin und her ge- Einsatz von Radnabenmotoren wird derzeit noch nicht im
schaltet, so dass die geraden Gangstufen auf der einen, großen Maßstab verfolgt. Ungünstige Lastverteilungen
Abbildung 8: Das Innere eines Getriebes 7 die ungeraden auf der anderen Welle liegen. und starke Belastungen an Radaufhängung, -federung
und Stoßdämpfung sprechen für eine separate Anord-
Getriebe gibt es in den verschiedenen Ausführungen für Weitere notwendige Getriebe ergeben sich aus der Lage nung eines Einzelmotors mit Wellenverbindung zu den
Abbildung 7: Mechanische Reibkupplung 6 unterschiedlichste Einsatzzwecke. der Kardanwelle, die gegebenenfalls Übertragungen an Antriebsrädern.
26 27Technikfolgenabschätzung zu den Auswirkungen der Elektromobilität
Technologische Lösungen zur Erreichung der Ziele
Bei mehreren Antriebsmotoren (zum Beispiel je einer für schaltbare Zweiganggetriebe, insbesondere für Fahr- Anzahl von Elektrofahrzeugen erst überwunden und
Vorder- und Hinterachse) können die Motoren auch für zeuge mittleren und größeren Gewichts (ab etwa 700 sinken die Kosten für Elektrofahrzeuge, beschleunigt
verschiedene Geschwindigkeitsbereiche und Belastun- Kilogramm aufwärts). 9 sich zunehmend die weitere Verbreitung des Elektro-
gen optimiert werden. fahrzeugs zulasten des Verbrennungsfahrzeugs.
Traktionsbatterie
Elektrofahrzeuge im üblichen Straßeneinsatz werden Die in den letzten Jahren beobachtete Entwicklung der
abgesehen von wenigen Testanlagen während der Fahrt Batterietechnik bringt bereits den notwendigen Skalen-
nicht direkt mit elektrischer Energie aus dem Versor- effekt und sorgt für stetig sinkende Preise. Dieser führt
gungsnetz versorgt. Vielmehr wird die Fahrenergie über zusammen mit anderen Disruptionen am Markt zu einer
einen mitgeführten Speicher gewährleistet. Daher spielt starken Dynamisierung der Elektrofahrzeugentwicklung
Abbildung 9: die Entwicklung des Energiespeichers eine wesentliche auf Seiten der Hersteller.
Elektroauto-Modul 8 Rolle. Ausnahme bilden noch gelegentlich in Deutsch- Abbildung 10: Traktionsbatterie 9
land und osteuropäischen Ländern verbreitete Oberlei- Gegenüberstellung der Technologien
Elektromotoren sind mit wesentlich weniger beweglichen tungsfahrzeuge, wie sogenannte O-Busse. technischer Sicht nicht mehr als Beschränkung für eine Die technologischen Unterschiede der Antriebsarten er-
Teilen aufgebaut als Verbrennungsmotoren. Sie werden Nutzung von Elektrofahrzeugen, jedoch sind die Preise geben für den Herstellprozess bedeutende Änderungen.
meist luft-, gelegentlich auch wassergekühlt. Die Energiespeicher (Traktionsbatterien) benötigen hohe für Akkumulatoren derzeit noch unverhältnismäßig Bei näherer Betrachtung muss festgestellt werden, dass
Energiedichten. Zum einen wird ein geringes Volumen hoch. Es ist zu erwarten, dass die auf den Markthochlauf teilweise gleiche bis sich kaum ändernde Komponenten
Kraftübertragung mit hoher Speicherkapazität benötigt, um die gewohnte zunehmenden Stückzahlen und entstehenden Produkti- und Arbeitsprozesse bestehen bleiben. Einige werden aber
Ein großer nutzbarer Drehzahlbereich ermöglicht bei Dimension der Fahrgastzelle nicht verringern zu müssen. onskapazitäten für Akkumulatoren übliche Skaleneffekte auch durch ähnliche Bauteile und Funktionen substituiert.
vielen Elektrofahrzeugen grundsätzlich eine getriebelose Zum anderen wirkt sich eine geringe Masse wesentlich verursachen und somit mittelfristig zu deutlich reduzier- Bestimmte Komponenten entfallen jedoch vollständig.
Verbindung. Es werden für derzeitige batterieelektrische auf den Verbrauch des Elektrofahrzeugs aus. Elektrofahr- ten Preisen führen.
Fahrzeuge keine Schaltgetriebe oder lösbare Kupplun- zeuge erzielen mittlerweile Reichweiten, die den Reich- Neben dem abnehmenden Bedarf an Fähigkeiten und
gen benötigt, jedoch sind mitunter Untersetzungsgetrie- weiten von Verbrennungsfahrzeugen ebenbürtig sind. Der Faktor Reichweite wird trotzdem als einer der Qualifikationen in der Mechanik und der Abgaskompo-
be eingebaut. Elektromotoren arbeiten in beide Laufrich- Als Beispiele können Hersteller und Modelle wie Renault Haupthinderungsgründe für eine erfolgreiche Verbrei- nenten - dem eigentlichen Verbrennungsmotor - sind
tungen und benötigen daher auch keinen gesonderten ZOE, Chevrolet Bolt, Tesla Model 3, Tesla Model X, Tesla tung genannt. Die Preise für Akkumulatoren sind der wesentliche Komponentengruppen von einer techni-
Rückwärtsgang. Erhältlich sind jedoch auch unter Last Model S genannt werden. Deren Reichweiten gelten aus Hauptfaktor für die Fahrzeugkosten. Wird eine kritische schen Veränderung betroffen.
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