ENERGIESPEICHER-MONITORING 2016 DEUTSCHLAND AUF DEM WEG ZUM LEITMARKT UND LEITANBIETER? - FRAUNHOFER-ALLIANZ BATTERIEN
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R S y ste m - un d I nno v ationsfors c hun g I S I
Energiespeicher-Monitoring 2016
Deutschland auf dem Weg zum Leitmarkt
und Leitanbieter?
U1Energiespeicher-Monitoring 2016 (Update 2016) Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 2 E x e c u t i v e Su m m a r y 3 Einführung und Zielsetzung 8 E n e r g i e s p e i c h e r - M o n i t o r i n g ( S tat u s q u o ) : globales Angebot und Nachfrage 10 Energiespeicher-Monitoring: Szenarien der Marktdiffusion und Marktphasen 12 L e i t m a r k t u n d L e i ta n b i e t e r 16 Methodik und Vorgehensweise 18 I n d i k at o r e n d e r K at e g o r i e N a c h f r a g e 20 I n d i k at o r e n d e r K at e g o r i e M a r k t s t r u k t u r e n 22 I n d i k at o r e n d e r K at e g o r i e F o r s c h u n g und Technologie 24 I n d i k a t o r e n d e r K a t e g o r i e I n du s t r i e 26 Schlussfolgerungen und Handlungsoptionen f ü r D e u t s c h l a n d 28 I n d i k at o r e n v e r z e i c h n i s 35 Qu e l l e n - u n d L i t e r a t u r v e r z e i c h n i s 68 Pu b l i k a t i o n e n r OA D MAPPING U N D m ONITORING 78 Impressum 80
Abkürzungsverzeichnis
3C Consumer, Computer, Communication NEDO New Energy and Industrial Technology
ANR Agence Nationale de la Recherche Development Organisation (Japan)
BEV Rein elektrisches Fahrzeug, engl. „battery NEFZ Neuer Europäischer Fahrzyklus
electric vehicle“ NEV New energy vehicle
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung NIP Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff-
BMU Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Brennstoffzellentechnologie
und Reaktorsicherheit NMC Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid
BMVBS Bundesministerium für Verkehr, Bau und bzw. Li(NixCoyMnzO2) basierte Kathoden
Stadtentwicklung NPE Nationale Plattform Elektromobilität
BMVI Bundesministeriums für Verkehr und digitale OEM Engl. „original equipment manufacturer“,
Infrastruktur synonym verwendet für Automobilhersteller
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Energie PHEV Plug-in-hybridelektrisches Fahrzeug,
BYD Build your dreams, chinesisches Unternehmen engl. „plug-in hybrid electric vehicle
CAGR Compound Annual Growth Rate (jährliche Pkw Personenkraftwagen
Wachstumsrate) STROM Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität
Co Kobalt Tier 1 direkter OEM-Zulieferer
DOE Department of Energy TWh Terawattstunde
EMOTOR Energiespeicher-Monitoring für die WGI World Governance Index
Elektromobilität WLTP World Harmonized Light-Duty Vehicles Test
EPI Environmental Performance Index Procedure
ESS Stationäre Energiespeichersysteme xEV Sammelbegriff bzw. -kürzel für alle elektrisch
EU Europäische Union angetriebenen Fahrzeugkonzepte,
EV Elektrofahrzeug, engl. „electric vehicle“ insbesondere HEV, PHEV und BEV
FCEV Brennstoffzellenfahrzeug, engl. „Fuel cell
electric vehicle“
Fraunhofer ISI Fraunhofer-Institut für System- und
Innovationsforschung ISI
FuE Forschung und Entwicklung
GCI Global Competitiveness Index
GWh Gigawattstunden
HEV Hybridelektrisches Fahrzeug,
engl. „hybrid electric vehicle“
IPC International Patent Classification
KLiB Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien
kWh Kilowattstunde In zahlreichen Abbildungen dieser Veröffentlichung wurden
Lkw Lastkraftwagen die betrachteten Länder wie folgt abgekürzt: China (CN),
LIB Lithium-Ionen-Batterie Deutschland (DE), Frankreich (FR), Japan (JP), Korea (KR),
MEET Münster Electrochemical Energy Technology Vereinigte Staaten von Amerika (US). Letztgenannte Nation
MOST Ministry of Science and Technology (China) wird in allen Texten der vorliegenden Veröffentlichung ein
MOTIE Ministry of Trade, Industry and Economy, heitlich als USA bezeichnet.
(Korea)
2Executive Summary
Deutschland soll weiterhin Leitanbieter und Leitmarkt für Elektro- allem auch Arbeitsplätze geschaffen werden? Der Leitanbieter
mobilität werden1. Die Leitanbieterschaft bezieht sich insbeson- gedanke bezieht sich eher darauf, wer heute oder in naher Zu-
dere auf Schlüsseltechnologien der Elektromobilität. Aufgrund kunft die zuerst im Leitmarkt gehandelten Produkte herstellt,
ihres heute noch hohen Anteils der Herstellungskosten von 20 erfolgreich exportiert und dadurch eine hohe inländische Wert-
bis 40 Prozent2 am Gesamtfahrzeug spielt die Batterie aus Sicht schöpfung erzielen kann. Die industrielle Verankerung heute und
der Fahrzeugkosten eine zentrale Rolle, gefolgt von elektrischen Forschung und Technologie als Basis für die Zukunft sind ent-
Motoren und der Leistungselektronik. Zukünftig wird die einge- sprechende Leitanbieterkategorien.
setzte Batterietechnologie mit dem stetigen Ausbau von Batterie-
produktionskapazitäten weltweit zwar kostengünstiger werden Deutschlands Positionierung wird in einem umfassenden Bench-
jedoch weiterhin darüber bestimmen, welche Fahrzeugkonzepte marking auf der Basis einer Datenerhebung für 30 Indikatoren
und -designs (inkl. Reichweite, Kosten, Ladedauer, Lebensdauer, wie z. B. Patente, Produktionskapazitäten oder Lieferbeziehun-
Qualität) sich realisieren lassen und mit dem Argument der Design- gen mit den weltweit führenden Ländern im Bereich der Energie
flexibilität langfristig eine Schlüsseltechnologie für die Entwick- speicher für die Elektromobilität – Japan, Korea, China, den USA
lung neuer Mobilitätskonzepte darstellen. Für den Einsatz in und Frankreich – verglichen.
Elektrofahrzeugen mit Fokus auf Plug-in Hybride (PHEV) und
reine batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) sind optimierte Lithium- Kernaussagen der Studie
Ionen-Batterien (LIB) in absehbarer Zukunft die erste und einzige
Wahl. Mit ihr wird sich der globale Markthochlauf und vermut- Deutschland ist weiterhin kein Leitmarkt für Fahrzeugbatterien.
lich auch die Diffusion und Erschließung der Massenmärkte in Hier führt mittlerweile China vor den USA (siehe Abbildung Ener-
den kommenden Dekaden vollziehen. Dabei finden LIB neben giespeicher-Monitoring 2016, Nachfrage). Beide Länder erbrin-
Elektro-Pkws auch in leichten und zunehmend schweren Nutz- gen den mit Abstand größten Anteil der Elektrofahrzeugproduk-
fahrzeugen sowie in vielfältigen Anwendungen zur stationären tion, auch gekoppelt mit heimischem Absatz und gestützt durch
Energiespeicherung Einsatz. Elektro-Pkw stellen dabei aber den finanzielle Kaufanreize und sonstige Marktanreizprogramme. Sie
größten und dynamischsten Markt für LIB dar. Sie sind Innova- haben deshalb auch den mit Abstand höchsten Anteil des welt-
tionstreiber für die Weiterentwicklung der LIB-Technologie, den weiten Bedarfs nach Lithium-Ionen-Batterien und erzeugen die
Ausbau von Produktionskapazitäten, damit einhergehenden Kos- größte Nachfrage nach Elektromobilität. China wird aufgrund
tensenkungspotenzialen und sie sind schließlich Plattformtechno- der aktuellen Dynamik und des enormen Wachstumsmarkts die
logie für weitere zahlreiche Anwendungsfelder und Anwendun- aktuelle Führungsposition gegenüber den USA in den nächsten
gen – von kleinen, tragbaren über größere mobile bis zu großen, Jahren sicher weiter ausbauen. Zieht man die aktuellen Produk
dezentralen und stationären Energiespeicheranwendungen. tionsprognosen sowie die Vielzahl an angekündigten M
odellen
für Elektrofahrzeuge heran, so befindet sich Deutschland (als
Die vorliegende Studie3 untersucht, ob Deutschland im Bereich Nachfrager nach Batterien) derzeit aber auch in einem Aufhol-
der Batterietechnologien für Elektromobilität (Fokus auf Elektro- prozess.
Pkw als Innovationstreiber für die Batterieentwicklung) auf dem
Weg zum Leitanbieter und Leitmarkt ist. Ein Leitmarkt definiert Die japanische Industrie exportiert weiterhin in hohem Maße
sich dabei durch eine frühe Nachfrage: Wo sind die heutigen ihre hergestellten Batteriezellen (50 Prozent Weltmarktanteil
und zukünftigen Märkte für Batterietechnologien und welches der über 14 GWh nachgefragten Pkw-Batterien in 2015) unter
Land hat somit große Chancen, dass sich dort entsprechende anderem in die USA, zugleich werden Produktionskapazitäten
Industrien ansiedeln, also Marktstrukturen aufbauen, und vor in den Absatzmärkten vor Ort aufgebaut (z. B. Tesla Gigafactory,
3E x e c uti v e S u m m ar y
Energiespeicher-Monitoring 2016
Forschung und Technologie Nachfrage
DE DE
JP CN
US US
KR JP
CN KR
FR FR
0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 % 0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 %
Marktstruktur Industrie
DE DE
JP CN
CN JP
KR KR
US US
FR FR
0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 % 0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 %
Positionierung der im Kontext von „Energiespeichern für die Elektromobilität“ führenden Länder in vier Kategorien.
Angegeben sind jeweils aus 30 Einzelindikatoren aggregierte Gesamtindikatoren (max. möglich erreichbar sind 25 Prozent
je Kategorie). Die Farbgebung der deutschen Positionierung ergibt sich aus dem Rückstand zur jeweils führenden Nation
(15 % = rot).
4Energiespeicher-Monitoring 2014
Forschung und Technologie Nachfrage
DE DE
JP US
KR JP
US FR
CN CN
FR KR
0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 % 0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 %
Marktstruktur Industrie
DE DE
JP JP
CN KR
KR CN
US US
FR FR
0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 % 0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 %
Positionierung der im Kontext von „Energiespeichern für die Elektromobilität“ führenden Länder in vier Kategorien.
Angegeben sind jeweils aus 33 Einzelindikatoren aggregierte Gesamtindikatoren (max. möglich erreichbar sind 25 Prozent
je Kategorie). Die Farbgebung der deutschen Positionierung ergibt sich aus dem Rückstand zur jeweils führenden Nation
(15 % = rot).
(Download: http://www.emotor.isi-projekt.de/)
5E x e c uti v e S u m m ar y
Panasonic); China hingegen nutzt als enormer Binnenmarkt aber an Dynamik verloren, d. h. das erreichte Niveau gehalten.
die in den letzten Jahren rapide aufgebauten Zellproduktions Japan hat sein Niveau als Technologieführer halten bzw. noch
kapazitäten (rd. 16 GWh Kapazitäten bis 2015; in 2015 30 Pro- leicht ausbauen können, sodass der Abstand weiterhin bestehen
zent bzw. 4,2 GWh Weltmarktanteil für Pkw-Batterien sowie bleibt. Allerdings haben sich die weiteren Länder in den letzten
über 11 GWh für Nutzfahrzeuge/Busse) im Inland. Während in zwei Jahren bewegt: die (insbesondere) öffentlichen FuE-Akti-
Korea die heimische Nachfrage nach Fahrzeugbatterien weiter- vitäten Koreas haben etwas nachgelassen, die USA haben ihre
hin gering ist, hat Korea den drittgrößten Weltmarktanteil an Batterieförderung zwar weiter ausgebaut (auf rd. 90 Mio €
der aktuellen Fahrzeugbatterieproduktion (von fast 17 Prozent in alleine durch das DOE in 2015, die vergleichbaren Fördergeber/
2015) und ist somit wie Japan sehr exportorientiert (Produktions- Ministerien der weiteren Länder haben ihre Förderung auf ähn
kapazitäten wurden und werden zudem in den USA und China lichem Niveau von 30–40 Mio € stabilisiert), z. T. aber an Dynamik
aufgebaut). Durch das hohe Maß an Lieferbeziehungen koreani- verloren, insbesondere ist die Unternehmensbeteiligung in der
scher Zellhersteller (insbesondere LG Chem) ist in den n
ächsten FuE in den USA geringer als in den anderen Ländern. Frankreich
Jahren mit einem Ausbau des Marktanteils für Fahrzeugbatte- hat in der Batterie FuE wieder etwas aufholen können, sodass
rien zu rechnen. Insgesamt wäre China somit als Leitanbieter sich in 2016 nach dem absolut führenden Japan alle weiteren
einzustufen (siehe Abbildung Energiespeicher-Monitoring 2016, Länder deutlich untereinander angenähert haben.
Industrie). Zieht man allerdings auch die FuE-Aktivitäten (siehe
Abbildung Energiespeicher-Monitoring 2016, Forschung und Insgesamt ist Deutschland auch in 2016 ein gutes Stück von
Technologie) sowie Exportorientierung als Leitanbieter Kategorien einem Leitmarkt und einer Leitanbieterschaft für E nergiespeicher
in Betracht, so wäre Japan als führender Leitanbieter einzustufen. für die Elektromobilität entfernt. Leitmarkt ist derzeit vor allem
China (wobei Japan bzgl. der Marktstrukturen dominiert und die
Richtet man den Blick auf die derzeit herrschenden Markt USA bzgl. der Nachfrage mit China gleich aufliegen). Als Leitan-
strukturen (siehe Abbildung Energiespeicher-Monitoring 2016, bieter wären China (bzgl. Industrie) bzw. Japan (bzgl. FuE sowie
Marktstruktur), so ist gerade in den asiatischen Ländern (ange- Exportorientierung) einzustufen.
führt von Japan, China und Korea) eine relativ hohe Anzahl an
Unternehmen aktiv, welche die komplette Wertschöpfungskette Handlungsempfehlungen
der Fahrzeugbatterien, also vom Ausgangsmaterial bis hin zur
Herstellung, abdecken. Dagegen decken deutsche Unterneh- Deutschland hat seine aufgebaute technologische Leistungs
men (ähnlich wie in den USA) ebenso wie 2014 auch aktuell fähigkeit seit 2014 gegenüber den wichtigsten Wettbewerbern
nur einzelne Stufen der Wertschöpfungskette ab. D
eutschland zwar halten können, diese bewegen sich jedoch ebenfalls. Um
hat auch deutliche Schwächen bei der Versorgung und dem weiterhin den Aufschwung bei der technologischen Leistungs-
Handel mit Lithium-Ionen-Batterie-spezifischen Rohstoffen wie fähigkeit bei Batterien zu stützen und möglichst w
eiter auszu-
Kobalt, Lithium, Mangan und Nickel. China dominiert den Han- bauen, ist eine im Umfang stabile sowie langfristig a usgerichtete
del auf dem Rohstoffmarkt. Neben der Verbesserung der Position Förderstrategie zu empfehlen, welche immer die mögliche indus-
Chinas haben sich die Positionen der weiteren Länder im Bereich trielle, produktionstechnische Umsetzung und Nutzung von FuE-
der Marktstrukturen seit 2014 nicht wesentlich geändert. In Ergebnissen in Deutschland bzw. Europa im Auge haben sollte.
den Bereichen Forschung und Technologie (siehe Abbildung, Die Arbeit an optimierten LIB (Material-, Prozess, Produktions-
Forschung und Technologie) hatte Deutschland bis 2014 einen forschung bis Systemintegration) bietet ebenso langfristige
enormen und erfolgreichen Aufholprozess gestartet, seitdem Forschungsaufgaben wie die Entwicklung neuer B
atterie- bzw.
6Energiespeichersysteme (post-LIB) und sie s ollten gleichermaßen bei gleichzeitiger Beobachtung der Nachfrageentwicklung wird
gefördert werden. Die Förderung der Batterieforschung in künftig immer wichtiger werden, um Risiken bei Investitionen,
Deutschland liegt derzeit auf hohem und international ver- dem zeitlichen Einstieg etc. zu minimieren. Die deutsche Industrie
gleichbarem Niveau, jedoch nicht höher als die der wichtigsten hat offenbar in den letzten Jahren entschieden, dass ein wettbe-
Wettbewerbsländer und sollte daher mindestens b
eibehalten werbsfähiger Einstieg in die Batterieproduktion heute noch nicht
werden, um nicht wieder in der technologischen Leistungs die Investitionen, den Aufwand und das Risiko des S cheiterns und
fähigkeit abzufallen. damit von Verlusten rechtfertigt. Dabei ist aber auch zu berück-
sichtigen, dass sich die Struktur und Kultur der deutschen Indus-
Die Herausforderung für Forschung, Industrie und Politik in trie anders darstellt als die großer asiatischer Konglomerate oder
Deutschland liegt weiterhin darin, das gewonnene wissenschaft eher risikofreundlicher Kulturen wie in den USA.
liche und technologische Know-how in heimische Wertschöpfung
umzuwandeln. Die Studie zeigt auf, dass Deutschland gerade Wenn Deutschland in Zukunft stärker den Leitmarktgedanken
bei der Industrialisierung der Zellproduktion für LIB auch weiter- für Batterietechnologie in den Vordergrund stellen möchte, so
hin einen großen Rückstand hat. Die weltweiten M
arktgrößen nehmen gesetzlichen Rahmenbedingungen wie CO2-Grenzwerte
sowie -dynamiken müssen im Auge behalten werden, um den für Fahrzeugflotten eine wichtige Bedeutung und Treiberfunk-
Wettbewerbsnachteil von Deutschland besser einschätzen zu tion ein. So wären erweiternd auch Flottengrenzwerte für große
können (Monitoring und Benchmark). So wird die strategische Nutzfahrzeuge wie Lkw festzulegen, um indirekt und techno-
Bedeutung einer heimischen Zellfertigung zwar stets propagiert, logieoffen auf die Nachfrage und Verbreitung neuer Mobilitäts-
jedoch gibt es bislang kaum eine Einschätzung darüber, welche konzepte hinzuwirken. Aber auch Transparenz gegenüber den
technischen, wirtschaftlichen, strategischen Abhängigkeiten Autokäufern bzgl. dem Entwicklungsstand und P
erspektiven
eine künftig fehlende Zellfertigung im direkten Vergleich zu der Elektroautos (reale Reichweite vs. NEFZ, Schnell-/Normal-
den Kosten und dem Aufwand einer vorliegenden Zellfertigung ladeinfrastruktur, Handhabung, Nutzungs-, Dienstleistungs-
in Deutschland tatsächlich für die Marktteilnehmer bedeuten modelle etc.) ist wichtig für die Akzeptanz und Übernahme
würde (d. h. wie wichtig eine Leitanbieterschaft zu Batterien der neuen Technologie. Eine Diffusion der Elektromobilität
für Deutschland tatsächlich ist). So sollten die tatsächlichen wird in Deutschland nicht ohne Beteiligung der Gesellschaft
positiven volkswirtschaftlichen Effekte einer heimischen Zell- zu erzwingen sein. Maßnahmen wie Totalverbote müssten mit
produktion k ritisch geprüft werden. Auch wäre zu analysieren, der Technologiereife (Angebot) und gesellschaftlichem Wandel
welchen Einfluss eine vorliegende oder auch nicht vorliegende (Nachfrage) einhergehen.
künftige Zellfertigung in Deutschland auf Bereiche mit tradi
tioneller deutscher Stärken wie dem Anlagen- und Maschinen- Die in dieser Studie abgeleiteten differenzierten Handlungsoptio-
bau, der Chemieindustrie als Material-/Komponentenhersteller nen zeigen insgesamt ein Spektrum möglicher Maßnahmen auf,
sowie zahlreiche Systemintegratoren und Zulieferer der Auto- wobei die Auswahl bzw. Fokussierung auf konkrete Maßnah-
mobilindustrie letztlich haben würde. Dies erfordert aber einen men stark von der Zielsetzung abhängen. Insgesamt 30 Indikato-
ganzheitlichen systemischen Ansatz, welcher neben wirtschaftli- ren und Einflussgrößen zeigen, dass eine Wettbewerbsfähigkeit
chen Daten auch Beschäftigung, Abhängigkeiten auch mit Blick bzw. Führungsrolle auf viele Arten erreicht werden kann. Im
auf nachgelagerte Zukunftsmärkte etc. berücksichtigt. Ein noch Wesentlichen wird es darum gehen, Deutschland auch in d
iesem
besseres Verständnis der sich ändernden Industrie- und Markt- Zukunftsfeld künftig wirtschaftliche Stärke und Wachstum sowie
strukturen, Abhängigkeiten in globalen Wertschöpfungsketten Beschäftigung zu bringen.
7Einführung und Zielsetzung
„Deutschland soll sich nicht nur zu einem ‚Leitmarkt Elektro- ENTWICKLUNG VON HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN
FÜR POLITIK UND AKTEURE DES INNOVATIONSSYSTEMS
mobilität‘ entwickeln, sondern sich mit Innovationen im Bereich ELEKTROMOBILITÄT
Fahrzeuge, Antriebe und Komponenten sowie der Einbindung
STRATEGIE
der Fahrzeuge in die Strom- und Verkehrsnetze künftig auch ...
...
...
als ein ‚Leitanbieter Elektromobilität‘ etablieren.“4 Dabei ist die
deutsche Industrie gefordert, ihre technologische Spitzenstellung Ra M
ar
h k
auch im Bereich der Elektromobilität zu sichern und ihre Elektro-
ng
g
m
ta
fun
en
ru
We
nr
ds
be
de
eiz
Produktion
Struktur
chöp
ttbe
en
fahrzeuge mit den dazugehörigen Systemen, Komponenten
din
För
e
-Tr
gu
wer
Werts
FuE
ng
und Dienstleistungen in Deutschland und auf den W
eltmärkten
b
en
erfolgreich zu vermarkten.5 Die Bundesregierung hat deshalb im Forschungs- Industrie- Markt- Nachfrage/Politik-
Bereich der Elektromobilität bereits einige richtungsweisende systemanalyse systemanalyse analyse systemanalyse
Schritte eingeschlagen, beispielsweise Maßnahmen im Rahmen
des Konjunkturpakets II im Jahr 2009, die Initiierung der Nationa Systemanalyse und Benchmarking anhand 30 Indikatoren
len Plattform Elektromobilität (NPE) 2010 oder das 2011 verab- und vier Schwerpunkten als Basis für die Entwicklung von
schiedete Regierungsprogramm Elektromobilität. Im September Handlungsoptionen.
2014 wurde der Entwurf eines Elektromobilitätsgesetzes durch
das Bundeskabinett beschlossen, welches Kommunen ab dem
Frühjahr 2015 die Möglichkeit geben sollte, weitere Anreize für werk Lithium-Ionen-Batterien“ (KLiB) einfloss.9 Das Fraunhofer
die Elektromobilität zu setzen.6 Mit der Einführung des Umwelt- ISI führte in diesem Rahmen einen Roadmapping-Prozess durch,
bonus (Kaufprämie von 4000 € für rein elektrische Fahrzeuge welcher bis Dezember 2015 zur Veröffentlichung von insgesamt
und 3000 € für Plug-In Hybride), steuerlichen Anreizen (Rück- neun Energiespeicher-Roadmaps führte.10
kehr zur 10-jährigen KFZ-Steuerbefreiung, steuerfreies Laden
beim Arbeitgeber) und einem Förderprogramm zum Aufbau Im Rahmen der Förderbekanntmachung „Schlüsseltechnolo-
von Ladestationen (300 Mio € zwischen 2017 und 2020) wur- gien für die Elektromobilität“ (STROM, 2011-2014)11 stand die
den in 2016 weitere monetäre und nicht-monetäre Anreize für Forschung an und Entwicklung von neuartigen, innovativen
eine Verbreitung der Elektromobilität geschaffen.7 Elektrofahrzeugen unter Berücksichtigung aller hierfür erforder-
lichen Subsysteme im Mittelpunkt. Gefördert wurden Arbeiten
Eine zentrale Rolle für die weitere Entwicklung der Elektro in den Bereichen Gesamtfahrzeugsysteme, Batterieentwicklung
mobilität spielen Schlüsseltechnologien für energieeffiziente, und -integration, Energiemanagement sowie die entsprechende
ressourcenschonende, sichere, bezahlbare und leistungsfähige Werkstoff- und Materialforschung. Das Begleitforschungsvor
Elektrofahrzeuge. Schon im Jahr 2009 initiierte das Bundesminis- haben „Energiespeicher-Monitoring für die Elektromobilität“
terium für Bildung und Forschung (BMBF) die Fördermaßnahme (EMOTOR) im Rahmen des Programms STROM, auf dessen Basis
„Lithium-Ionen-Batterie (LIB 2015)“ mit dem Ziel, eine zentrale in 2014 die Broschüre „Energiespeicher für die Elektromobilität –
Schlüsseltechnologie für den breiten Einsatz CO2-armer bis -freier Deutschland auf dem Weg zum Leitmarkt und Leitanbieter?“12
Technologien zu entwickeln.8 Eine wichtige Rolle spielte in diesem entstand (hier „Energiespeicher-Monitoring 2014“ genannt),
Kontext die bereits im November 2007 geschlossene und gleich- baute auf das national ausgerichtete LIB 2015-Roadmapping
namige Innovationsallianz, welche die deutschen Anstrengungen des Fraunhofer ISI auf und ergänzte die nationale Dimension
in der Forschung und Entwicklung an Lithium-Ionen-Batterien mit einem Monitoring sowie Benchmarking der international
koordinierte und in den letzten Jahren in das „Kompetenznetz- führenden Länder in diesem Bereich.
8Die Analyse konzentrierte sich auf alle aktuellen und sich für die wiederholt werden (nächstes Update geplant für 2018 mit Daten
Zukunft abzeichnenden Entwicklungen von Energiespeichern aus 2017). Somit soll auch künftig eine „Ist-Aufnahme“ der inter-
(insbesondere Batterien) für die Elektromobilität. Der Schwer- nationalen Aktivitäten ermöglicht werden, zugleich s ollen prog-
punkt lag dabei auf der Fahrzeugintegration in HEV, PHEV, BEV, nostizierte Entwicklungen ex-post überprüft werden.
womit vor allem Lithium-Ionen-Batterien im Fokus standen. Im
Ergebnis wurde ein auf quantitativen Indikatoren basierendes Im Rahmen des „nationalen“ Energiespeicher-Roadmappings,
System entwickelt, um Deutschlands Fortschritte auf dem Weg welches ebenfalls alle zwei Jahre aktualisiert werden soll (Road-
zum Leitanbieter für Energiespeicher und Leitmarkt für Elektro- maps aus 2015 sollen in 2017 zusammengeführt und aktualisiert
mobilität zu messen. werden), wird dem Monitoring („Ist-Aufnahme“) ein zeitliches
Planungsinstrument gegenübergestellt. Das Roadmapping geht
Das Indikatorensystem in dem hier vorliegenden „Energiespeicher vertieft auf die Perspektiven der Batterie-Technologieentwicklung
Monitoring Update 2016“ umfasst 30 Einzelgrößen verteilt auf ein und verbindet diese mit Anforderungen der Anwendungen in
die Kategorien Nachfrage, Marktstrukturen, Industrie sowie For- der Elektromobilität und stationären Energiespeicherung. Ener-
schung und Technologie. Das Energiespeicher-Monitoring 2016 giespeicher-Monitoring und -Roadmapping werden somit im
(mit Daten aus 2015 sowie teilweise Vorhersagen bis 2016/2017) Wechsel auch jenseits 2016 im Rahmen der BMBF geförderten
ist somit direkt mit dem Energiespeicher-Monitoring 2014 (mit Begleitmaßnahme „Batterie 2020“ fortgeführt und eng mitein
Daten aus 2013) vergleichbar und soll künftig alle zwei Jahre ander verzahnt.13
Energiespeicher-Monitoring und -Roadmapping im Wechsel
Energiespeicher- Energiespeicher- Energiespeicher-
Monitoring
Monitoring 2014 Monitoring 2016 Monitoring 2018
(für die Elektromobilität) (update 2016) (update 2018)
• JP, KR, CN, US, DE, FR • JP, KR, CN, US, DE, FR • JP, KR, CN, US, DE, FR
• Fokus LIB/Elektromobil • Fokus LIB/Elektromobil • Fokus LIB/ ...
• Daten 2013/2014 • Daten 2015/2016 • Daten 2017/2018
Download: http://www.emotor. Download: http://www.isi.fraunhofer.de/isi-
isi-projekt.de/emotor/index.php de/t/projekte/at-bema2020-batterie2020.php
2014 2015 2016 2017 2018
Roadmapping
Energiespeicher- Energiespeicher- Energie...
Roadmapping 2015 Roadmapping 2017 Roadma...
(update 2017)
(Technologie-, Produkt-, Gesamt-
Roadmaps zu LIB, Elektromobilität, • Zusammenführung & Aktualisierung
stationäre Energiespeicher) der LIB-Roadmaps
Download: http://www.isi.fraunhofer.de/isi- • Fokus LIB, post LIB, anwendungs-
de/t/projekte/at-lib-2015-roadmapping.php spezifische Konkurrenztechnologien
BMBF Energiespeicher-Monitoring (EMOTOR) Begleitmaßnahme „Batterie 2020“ (BEMA2020)
Projekt Roadmapping & Monitoring
LIB-2015 Roadmapping
9Energiespeicher-Monitoring
(Status quo):
globales Angebot und Nachfrage
Die globale Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien (LIB) hat Es bleibt aber festzustellen, dass speziell die Nachfrage nach
sich seit ihrer Einführung in den 1990er Jahren in der Konsum Elektro-Pkw und darin eingesetzten LIB (kleinformatige zylind-
elektronik erst seit den 2000er Jahren aus dem GWh Bereich zu rische, großformatige prismatische sowie Pouch Zellen in ähn-
20 GWh in 2010 und aktuell rd. 40 GWh entwickelt.14 Dabei lichem Maß) in den kommenden Jahren erwartungsgemäß so
liegen die Wachstumsraten für kleinformatige Zellen im Bereich stark anwachsen wird, dass diese die Nachfrage in anderen
tragbarer Anwendungen (3C: Consumer, Computer, Commu- Anwendungen absolut dominieren werden. Somit nehmen
nication) bei typischerweise 8 bis 10 Prozent, teilweise höher Elektro-Pkw und die Anforderungen der OEM an die eingesetz-
(siehe Abbildung).15 Der Markt für Fahrzeugbatterien (EV), ten Energiespeicher eine klare Rolle als Innovationstreiber ein,
darunter Pkw, Nutzfahrzeuge, E-Bikes, E-Motorbikes etc., hat wobei weitere Anwendungen von der Entwicklung optimierter
sich seit 2010 rasant entwickelt. Auslöser war der internationale LIB profitieren können. Die mit Abstand größte Nachfrage nach
Fokus auf die Entwicklung einer emissionsarmen bzw. -freien Zellkapazitäten wird jedoch für Elektro-Pkw erwartet.
Mobilität und damit verbundene international formulierte Ziele
und Roadmaps flankiert durch politische Rahmenbedingungen Aus diesem Grund fokussiert das Energiespeicher-Monitoring
und Fördermaßnahmen. ebenso wie in 2014 (mit Daten aus 2013) auch in 2016 (mit
Daten aus 2015) auf die Entwicklung optimierter LIB für die Elek-
Die Nachfrage nach LIB für Elektro-Pkw hat sich dabei zwischen tromobilität. Dies beinhaltet ein Monitoring der FuE-Aktivitäten,
2013 und 2015 fast verdreifacht und dürfte sich bis 2017 auf Industrie- und Marktstruktur der Marktteilnehmer entlang der
mindestens 30 GWh nochmals verdoppeln.16, 17 Die Wachstums- Wertschöpfungskette bis hin zur Nachfrage nach LIB. Speziell
raten dürften sich nach anfänglich sehr hohem Wachstum in im Fall Chinas ist es schwierig ausschließlich auf Elektro-Pkw
den kommenden Jahren unter 40 Prozent jährlichem Wachstum Batterien zu fokussieren, da z. B. kaum differenziert werden
einpendeln und im Zuge der Marktdiffusion weiter fallen. Das kann, für welche Einsatzzwecke die aufgebauten LIB-Produktions-
Wachstum für stationäre Energiespeichersysteme (ESS), E-Bikes kapazitäten18 (vgl. Abbildung) verwendet werden. Entspre-
etc. hat sich bereits auf Wachstumsraten zwischen (immerhin chende betroffene Indikatoren werden diesbezüglich in der
hohen) 20 bis 40 Prozent eingeschwungen. Der Markt für Nutz- Studie erläutert. Sollten sich künftig jenseits der Elektro-Pkw
fahrzeuge Batterien ist erst im Begriff sich zu entwickeln, hier Batterien signifikante (d. h. deutlicher Anteil der LIB-Nachfrage)
könnte die Einführung von CO2-Flottengrenzwerten auch für weitere Nachfragemärkte entwickeln (z. B. Nutzfahrzeuge), so
schwere Nutzfahrzeuge wie Lkw einen Treiber für eine wach- wären auch diese in einem künftigen Energiespeicher-Monito-
sende Nachfrage darstellen. Die in 2015 speziell in China mit ring 2018 (mit Daten aus 2017) zu berücksichtigen. Dabei s ollen
dem inländischen Verkauf von Elektrobussen eingesetzte sprung- auch jeweilige Prognosen (siehe Abbildung, teilweise gibt es Indi-
hafte Nachfrage sticht in der LIB-Nachfragedynamik heraus, wird katoren hierzu) auf ihr Eintreten hin verifiziert werden.
jedoch schnell zu einer Marktsättigung führen, weshalb sich
die Wachstumsraten nicht auf diesem Niveau weiterentwickeln
können.
10Globale LIB-Nachfrage in GWh15–18
GWh
100
90
80
70
60
50
E-Bike (EV)
40 Bus/Nutzfahrz. CN (EV)
30 Pkw (EV)
stationär (ESS)
20
tragbar (3C)
10 * Schätzung
0 ** Prognose
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016* 2017**
Globale LIB-Nachfrage vs. Zellproduktionskapazitäten für EV/ESS15–18
GWh
100
90
mögliche Abweichung
80
Kapazität
70 mögliche Abweichung
60 Nachfrage
50
E-Bike (EV)
40 Bus/Nutzfahrz. CN (EV)
30 Pkw (EV)
stationär (ESS)
20
Kapazität EV/ESS (Mittel)
10 * Schätzung
0 ** Prognose
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016* 2017**
11Energiespeicher-Monitoring:
Szenarien der Marktdiffusion
und Marktphasen
Eine langfristige Abschätzung der Marktentwicklung für die In den Abbildungen sind die xEV-Neuzulassungen (Nt1, Nt2,
Elektromobilität sowie der sich hieraus ergebenden Nachfrage Nt3) nach den somit aufgespannten drei Szenarien, die xEV-Dif-
nach Energiespeicherkapazitäten ist komplex. Einerseits lässt sich fusion (D1, D2, D3) in Prozent (für die Pkw-Neuzulassungen als
nur auf eine Entwicklung weniger Jahre zurückblicken und ander- Gesamtmarkt wird ein durchschnittliches Wachstum von 2,8 Pro-
seits sind die Einflussfaktoren vielfältig: z. B. Entwicklung der zent auf Basis der historischen Entwicklung fortgeschrieben)21,
Größe des Gesamtmarktpotenzials für E lektromobilität, Entwick- die sich ergebende Batterienachfrage (GWh1, GWh2, GWh3)22,
lung der Mobilitätskonzepte, Batterietechnologieentwicklung die jährlichen Wachstumsraten für Neuzulassungen (CAGR1,
(inkl. technische Leistungsparameter und Kosten), Art, Umfang CAGR2, CAGR3)23 sowie die Entwicklung der neuen Erstkäufer
und Intensität politischer Rahmenbedingungen, gesellschaftliche von xEV (nt1, nt2, nt3) gezeigt.
bzw. Nutzerakzeptanz und gesellschaftliche Veränderungen,
Nutzungs- und Dienstleistungsmodelle etc. Das Energiespeicher- Szenario 1 führt zu der schnellsten und aggressivsten Diffusion,
Montoring soll auch zukünftig im 2-Jahresrythmus fortgesetzt wobei bereits 2030 50 Prozent der Neuzulassungen xEV wären.
werden, mit den Leitmarkt- und Leitanbieterkategorien sowie Selbst das IEA 2° Szenario mit 150 Mio xEV Bestandsziel wäre um
Einzelindikatoren einen breiten systemischen Ansatz verfolgen das 1,5-fache übertroffen24. Eine globale Diffusion wäre bereits
und schließlich zu Handlungsoptionen für den Standort Deutsch- bis 2040 erreicht, verbunden mit einer Batterienachfrage jenseits
land führen, welche in unterschiedlichen Phasen der Marktent- 5 bis zu 10 TWh. Da sich ein solches Szenario nicht aus einer
wicklung unterschiedlich geeignete Instrumente umfassen kön- technologischen Reife und wirtschaftlichen Darstellbarkeit neuer
nen. Daher ist es wichtig neben dem Status quo auch die Phasen Elektromobilitätskonzepte ergeben würde (diese bräuchten
und Entwicklungsperspektiven der Marktdiffusion zu kennen. eine längere Entwicklungszeit)25, nennen wir dieses Szenario 1
eine „erzwungene Diffusion“. Demnach müssen äußere Fakto
Das Diffusionsmodell von Bass19 ist hierbei nach dem exponen- ren wie ein gesellschaftlicher Wandel oder vielmehr politische
tiellen oder logistischen Diffusionsmodell das einfachste Modell Maßnahmen (Gesetzgebung, Marktanreize etc.) auf die D
iffusion
zur Beschreibung der Markteinführung und Diffusion innovativer Einfluss nehmen.
Produkte unter Berücksichtigung von Innovations- und Imita
tionseffekten, welches die globale Entwicklung der Elektro-Pkw Aktuell sind tatsächlich derartige Maßnahmen in einzelnen Län-
Verkäufe seit 2010 bis 2015 (inkl. aktueller Hochrechnung bis dern zu beobachten: so wurde Ende Oktober 2016 über das
2016) hinreichend exakt reproduziert und für die Zukunft die chinesische Industrie- und Informationstechnologieministerium
Spannbreite existierender Marktprognosen wieder gibt20. Das ein Gesetzentwurf mit einem Kreditpunktesystem für Automo-
Modell betrachtet den Anteil von Erstkäufen aufgrund der Neu- bilverkäufe ähnlich dem Zertifikatshandel mit Emissionsrechten
artigkeit des Produktes (Innovatoren, Innovationskoeffizient p) bekannt, das schon ab dem Jahr 2018 gelten soll. Danach muss
bzw. aufgrund seiner Verbreitung (Imitatoren, Imitationskoef- jedes Unternehmen, das in China Automobile verkaufen möchte,
fizient q). Eine Parametrisierung des Modells lässt sich mit den eine von 2018 (8 Prozent) über 2019 (10 Prozent) bis 2020
Koeffizienten p [0,00078, 0,0012] und q [0,2, 0,4] am besten (12 Prozent) ansteigende Kreditpunktquote der insgesamt ver-
erreichen, außerhalb des Bereichs weichen die Modellergebnisse kauften Automobile erreichen, die mit entweder 2 (PHEV) oder
zu stark von den Verkaufszahlen 2010 bis 2016 ab. Die Werte 4 (BEV) Kreditpunkten pro verkauftem Elektrofahrzeug erreicht
(p1=0,00078, q1=0,4), (p2=0,00095, q2=0,3) und (p1=0,0012, werden kann.26, 27 Auch die Regierungen in Korea28 und Québec
q2=0,2) führen dabei zu den größtmöglichen Variationen. in Kanada29 denken über Elektrofahrzeug-Quoten nach.
12Globale xEV-Neuzulassungen Globale xEV-Pkw-Diffusion
Mio Prozent
200 100
150 75
100 50
50 25
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Pkw (N) Nt1 Nt2 Nt3 D1 (Nt1/N x100) D2 (Nt2/N x100) D3 (Nt3/N x100)
Globaler LIB-Bedarf für xEV Jährliche Wachstumsraten
GWh CAGR in %
10000 100
9000 90
8000 80
7000 70
6000 60
5000 50
4000 40
3000 30
2000 20
1000 10
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
GWh1 GWh2 GWh3 CAGR1 CAGR2 CAGR3 CAGR EV
Diffusion der Elektromobilität (Elektro-Pkw: BEV, PHEV) nach dem Diffusionsmodell von Bass (vgl. Seite 13) für drei Szenarien:
Szenario 1 – „erzwungene Diffusion“, Szenario 2 – „frühe Diffusion“, Szenario 3 – „technologische Diffusion“. Parametrisierung auf Basis
der realen globalen Entwicklung 2010–2015.
13E ner g iespei c her - Monitorin g :
S zenarien d er Markt d iffusion un d Marktphasen
CO2-Grenzwerte, wie sie bereits in einigen Regionen (insbeson- Das Diffusionsmodell von Rogers34 gibt hierzu die Verteilung des
dere der EU) gelten und weiter verschärft werden, haben prinzi- Übernahmezeitpunkts einer Innovation als Glockenkurve (Nor-
piell den gleichen Effekt. Zunehmend werden von Ländern und malverteilung) wieder. Dabei werden fünf Verbrauchertypen
Regionen aber auch Totalverbote ab einem bestimmten Zeit- unter den Erstkäufern unterschieden: Innovatoren ( „innovators“),
punkt gefordert oder gar angekündigt.30 Würden solche Maß- früher Übernehmer („early adopter“), frühe Mehrheit („early
nahmen flächendeckend umgesetzt, so könnte sich ein solches majority“), späte Mehrheit („late majority“) und Nachzügler
Szenario ergeben. („laggards“). Für eine schnelle Verbreitung einer Innovation
spielen Faktoren wie Kompatibilität, Außergewöhnlichkeit auf
Szenario 2 wäre ähnlich der Paris Declaration31 und würde zu dem Markt, geringes Risiko der Übernahme, Verständlichkeit
den bislang optimistischsten Szenarien gehören.32 Wir nennen oder Ersichtlichkeit der Vorteile der Innovation eine wichtige
es daher „frühe Diffusion“. Szenario 3 ist ggf. das realistischste Rolle. Vergleicht man die Kurven, welche sich aus dem Bass-
Szenario, wenn die Marktdiffusion Hand in Hand mit dem tech- Modell für neue Erstkäufer von xEV ergeben, so wird deutlich,
nischen Fortschritt der Batterietechnologie und entsprechen- dass selbst bei einer „erzwungenen Diffusion“ noch mindes-
der Mobilitätskonzepte (ohne massive Regulierung, Förderung, tens bis 2025, bei einer „frühen Diffusion“ bis 2030 und einer
Marktanreizprogramme etc.) fortschreitet. Es entspricht dem „technologischen Diffusion“ bis etwa 2035 frühe Übernehmer
Trendszenario der „Produkt-Roadmap Energiespeicher für die für die E lektroautokäufe Zielgruppe sein werden. Erst danach
Elektromobilität 2030“ , wir nennen es hier die „technologi-
33
wird das System in einen Massenmarkt umschlagen. Dies ist
sche Diffusion“. wichtig, um zu verstehen, dass in unterschiedlichen M
arktphasen
unterschiedliche Maßnahmen zur Diffusion einer Technologie
Trotz der Spannbreite der Szenarien lässt sich schließen, dass die greifen. So wird mindestens für die nächsten 10 Jahre die weitere
bisherige Entwicklung der Elektroautoverkäufe auf eine globale technologische Reife und daher Förderung von Batterien und
Diffusion zwischen 2030 und 2050 hinweist. Der Bedarf nach Elektrofahrzeugen bzw. -konzepten sowie der Infrastruktur ent-
Batteriekapazitäten dürfte spätestens ab 2030 auf über 1 TWh scheidend sein, um einer breiten Masse Ängste bzgl. Kompati-
(rd. 30 Tesla/Panasonic-Gigafactories) und langfristig die Dimen- bilität (z. B. Laden, Ladeinfrastruktur), einem risikoreichen Kauf
sion von 10 TWh (bis 300 Gigafactories) ansteigen. (z. B. weiter fallende Kosten, steigende Reichweite, zu früher
Kauf) zu nehmen und die wachsenden Vorteile der Technologie
Eine wichtige Erkenntnis aber für die nächsten Jahre ist, dass es aufzuzeigen.
weiterhin Zeit für die Entwicklung eines globalen Massenmark-
tes bedarf, wenn man die mit den Elektroautokäufen verbun-
denen Käufertypen betrachtet (dies kann sich regional natürlich
unterschiedlich vollziehen).
14Neue Erstkäufer von xEV
Mio
10
8
6
4
nt1
2
nt2
nt3
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Neue Erstkäufer nach Rogers34
Innovatoren
(2,5 %)
Frühe Frühe Späte
Übernehmer Mehrheit Mehrheit Nachzügler
(13,5 %) (34 %) (34 %) (16 %)
Zeit
Diffusion der Elektromobilität (Elektro-Pkw: BEV, PHEV) nach dem Diffusionsmodell von Bass (vgl. Seite 13) für drei Szenarien:
Szenario 1 – „erzwungene Diffusion“, Szenario 2 – „frühe Diffusion“, Szenario 3 – „technologische Diffusion“. Parametrisierung auf Basis
der realen globalen Entwicklung 2010–2015.
15Leitmarkt und Leitanbieter
Ein erklärtes Ziel der Bundesregierung ist es, Leitmarkt beim angesehen, um einen Leitmarkt bzw. eine Leitanbieterschaft zu
Thema Elektromobilität und Leitanbieter für Schlüsseltechno charakterisieren (siehe Abbildung). Um vergleichende Analysen
logien der Elektromobilität zu werden. Diese Zielsetzung bein- zur Leitmarkt- und Leitanbieterschaft auf einer quantitativen
haltet die Stärkung des Wirtschaftsstandorts Deutschland durch Basis durchführen zu können, empfiehlt sich der Einsatz ausge-
die Sicherung und Schaffung heimischer Arbeitsplätze und einer wählter Indikatoren, welche im Folgenden beispielhaft für jede
inländischen Wertschöpfung. Kategorie erläutert werden.
Was ist ein Leitmarkt? Nachfrage
Ein Leitmarkt ist ein geographisch abgegrenzter Markt, in dem Bei einer nachfragegetriebenen Innovationsentwicklung steht
sich ein Innovationsdesign durch günstige lokale Präferenzen und nicht die Technologie, sondern der Kundennutzen im Vorder-
Rahmenbedingungen zuerst verbreitet, welches sich später auch grund. Sogenannte Lead User (innovative Verbraucher) g
reifen
international durchsetzt. Dies hat positive Auswirkungen auf die an der zunehmend als problematisch wahrgenommenen Schnitt-
heimische Wertschöpfung, die Arbeitsplätze und den Export. stelle der Marktumsetzung technischer Lösungen ein und geben
Der Wirkungsmechanismus ist dabei folgender: Es existiert ein den Anstoß zur Entwicklung radikaler Innovationen. Lead User
Kundenbedürfnis, der Markt im Inland wird erschlossen, Firmen zeichnen sich durch eine höhere Zahlungsbereitschaft aus. Staat-
lernen am Markt und sind dann in der Lage, den Außenhandel liche Anreizprogramme zur Kaufförderung können eine dyna-
zu dominieren, wenn die Weltnachfrage nachzieht. Ein bekann- mische Nachfrageentwicklung unterstützen. Aus einer frühen
tes Beispiel hierfür ist die Nachfrage nach Handys in Skandina- Nachfrage resultiert für Unternehmen oftmals ein Preisvorteil, da
vien sowie die Etablierung dortiger Anbieter, welche sich später Prozesse frühzeitig entwickelt, adaptiert und umgesetzt w
erden
auf dem Weltmarkt erfolgreich durchsetzen konnten. können, und auf die frühzeitige Produktion folgt oft ein schnel-
ler Fortschritt entlang der Lernkurve in einem Land. Durch ein
Was ist ein Leitanbieter? schnelles Marktwachstum oder einen großen Markt können
Absatzziele schneller erreicht werden.
Eine Leitanbieterschaft ist dann vorhanden, wenn ein lokaler,
„schwer transferierbarer Leistungsverbund“ existiert. Der Leis- Marktstrukturen
tungsverbund zeichnet sich durch die Kombination von techno
logischer Leistungsfähigkeit auf der Angebotsseite bei Produkten Die Struktur, die Vernetzung, die räumliche Nähe und die Wett-
mit einer gegenüber Innovationen aufgeschlossenen und früh- bewerbsintensität der Akteure auf einem Markt spielen eine
zeitige Lerneffekte begünstigenden Nachfrage sowie ihrer Inte- wichtige Rolle für die Entwicklung eines Leitmarkts oder Leitan-
gration in ausdifferenzierte Produktionsstrukturen aus, w
elche bieters. Wird die ganze Wertschöpfungskette in einem Land
schwer zu imitieren sind. Die deutsche Industrie, unterstützt von abgedeckt, kann dies Vorteile durch einfachere Abstimmung und
der Politik, strebt beispielsweise derzeit eine Leitanbieterschaft Zugang haben. Die Bildung von Netzwerken und die Kommuni-
beim Thema Industrie 4.0 an, bei welcher Produkte und internet- kation zwischen den Akteuren im Innovationssystem ist ein weite-
basierte Dienste zu Smart Services verschmelzen. Während ein rer wichtiger Punkt, welcher u. a. den Wissensaustausch nicht nur
Leitmarkt also eher nachfragegetrieben ist, basiert die Leitanbie- zwischen den Firmen komplementärer Branchen, sondern auch
terschaft eher auf technologischer Leistungsfähigkeit und Leis- zwischen Angebot und Nachfrage erleichtert. Gerade bei Hoch-
tungsverbünden der Angebotsseite. Beide Ansätze sind aber technologiegütern ist dieser Austausch wichtig, da hier nicht-
nicht trennscharf. Vier Themenfelder werden als entscheidend kodifiziertem Wissen oftmals eine große Bedeutung zukommt.
16Das Vorhandensein von Konkurrenz stärkt die Wettbewerbs zum einen technologieinhärente Faktoren: Bei wissensintensiven
fähigkeit ebenso wie die Existenz von Schlüsselunternehmen Technologien bzw. Hightech-Produkten kann das erforderliche
und -institutionen. Stabile staatliche Rahmenbedingungen und Wissen nur vor Ort verfügbar sein, sodass die entsprechende
die Marktregulierung sind hier ebenfalls von Bedeutung. Effi Produktion nur schwer verlagert werden kann. Cluster, räumliche
ziente R
egulierung ist oftmals überhaupt erst Voraussetzung für Nähe, vernetzte Strukturen sowie die Fokussierung auf Kernkom-
die Herausbildung einer entsprechenden Nachfrage. petenzen sind in diesem Zusammenhang wichtige Themen und
Voraussetzung für Lernkurven-Effekte entlang der Wertschöp-
Forschung und Technologie fungskette. Durch eine hohe Wissensintensität am Anfang eines
Entwicklungsprozesses können Kostenfaktoren (wie z. B. Arbeits-
Zur Erzielung eines Wettbewerbsvorsprungs bei technologie kosten) in den Hintergrund treten und eine Technologie bzw. ihre
intensiven Produkten, wie sie bei Energiespeichertechnologien Produktion auch bei Kostennachteilen bzgl. einiger Faktoren im
benötigt werden, sind erfolgreiche Forschungs- und Entwick- Land selbst erhalten bleiben. Ein weiterer Aspekt sind die soge-
lungsaktivitäten (FuE) bei Unternehmen und Forschungseinrich- nannten Transfervorteile. Dabei geht es um eine gewisse Glaub-
tungen ebenso eine unabdingbare Voraussetzung wie ein gut würdigkeit seitens der Unternehmen, dass ihre angebotenen Pro-
entwickelter Ausbildungsbereich von Fachkräften. duktinnovationen auch den versprochenen Nutzen liefern. Eine
erfolgreiche Exportorientierung und Bedienung verschiedener
Industrie Märkte im Ausland verlangt spezifische Kenntnisse und Kom-
petenzen im internationalen Marketing.
Der Bereich Industrie umfasst die Leistungsfähigkeit der Industrie
unternehmen eines Landes und ihre Positionierung innerhalb der
in Betracht gezogenen Wertschöpfungskette. Wichtig sind hier
Leitanbieter und Leitmarkt
Kategorie
mit Zuordnung zu den
Bewertungskategorien Auf welchen Märkten
Nachfrage
werden LIB* nachgefragt?
Leitmarkt
Wer hat gute
Aktuell und zukünftig
Marktstrukturen Rahmenbedingungen zur
LIB-Produktion?
Wer hat einen
Forschung und
technologischen Vorsprung
Leitanbieter
Technologie
bei den LIB?
Industrie Wer produziert die LIB?
* Lithium-Ionen-Batterien (LIB) beziehen sich hier auf Elektrofahrzeug (xEV)-Batterien
als die für die Zukunft zentralen Energiespeicher für die Elektromobilität
17Methodik und Vorgehensweise
In der vorliegenden Studie wurden Einflussfaktoren analysiert, bewertungen bei einem einzelnen Indikator werden durch die
welche sowohl für die Entwicklung eines Landes zu einem Leit- Gesamtheit der anderen Indikatoren heraus gemittelt, was sich
markt als auch dessen Entwicklung zu einer Leitanbieterschaft in einer durch Sensitivitätsanalysen überprüften großen Robust-
als zentral und maßgeblich erachtet werden. Die Festlegung heit und Verlässlichkeit der Ergebnisse widerspiegelt.
ebenso wie die abschließende Validierung dieser Einflussfaktoren
erfolgte durch das Projektteam gemeinsam mit einem Exper- Die Indikatoren beschreiben den Status-quo (das heißt aktuellste
tenpanel bestehend aus rund zwanzig Experten aus Forschung, Ist-Werte sind als Basis herangezogen) sowie bei einzelnen Indi-
Batterie- und Automobilindustrie sowie Politik im Rahmen des katoren auch zeitliche Entwicklungen. Dadurch kann mit den
Projektes „Energiespeicher-Monitoring für die Elektromobilität“ Indikatoren neben der aktuellen Situation und damit derzeiti-
(EMOTOR) in 2014. Zur Messung dieser Einflussfaktoren wurden gen Position eines Landes auch die Entwicklung zum Erreichen
Indikatoren entwickelt. Für insgesamt 30 Indikatoren wurden dieser Position bzw. die Ausgangslage für die Zukunft, also der
in dem vorliegenden Update 2016 länderübergreifend Daten Trend, untersucht werden. Dabei werden stets das aktuellste ver-
erhoben, sodass die im Bereich „Energiespeicher für die Elektro- fügbare Jahr (hier i. d. R. 2015) oder der kürzeste mögliche Zeit-
mobilität“ derzeit führenden sechs Länder Japan, Korea, China, raum vor dem aktuellsten verfügbaren Jahr verwendet. Als Rand-
USA, Deutschland, Frankreich anhand vergleichender Kennzah- bedingung ist zu berücksichtigen, dass eine solide und robuste
len bewertet werden können. Datenlage für alle betrachteten Länder vorliegen muss. Die Indi-
katoren bilden somit die gegenwärtige Situation ab, welche für
Die 30 Indikatoren sind in die oben eingeführten vier K
ategorien einen Zeitraum von etwa ein bis zwei Jahren als stabil gelten
Nachfrage, Marktstruktur, Forschung und Technologie sowie sollte, danach aber aktualisiert werden muss.
Industrie eingeteilt. Je Kategorie wurden sieben bzw. acht Indi-
katoren herangezogen. Bei den Indikatoren wurde Wert auf Vorgehen
eine möglichst hohe Relevanz und Objektivität durch Nachvoll-
ziehbarkeit gelegt und es wurden Indikatoren gewählt, welche Nach der Datenerhebung wurden die einzelnen Indikatoren
sich für derartige Analysen bewährt haben, wie z. B. die Ent- gebildet. Bei zusammengesetzten Indikatoren, das heißt falls
wicklung von Publikations- und Patentanmeldungen, Zellpro- sich ein Indikator aus mehreren Datenquellen oder M
essgrößen
duktions- und Verkaufszahlen von Elektrofahrzeugen etc. Aller- zusammensetzt, wurden die Einzelwerte zu einem Wert aggre-
dings ist zu betonen, dass Leitmärkte bzw. Leitanbieterschaften giert (Schritt 1). Eine Gewichtung anders als nach einer Gleichver-
komplexe Sachverhalte darstellen, und durch deren Beschrei- teilung wurde nur vorgenommen, falls sich dies klar b
egründen
bung und Messung durch quantitative Kennzahlen auch wis- lässt. Beispielsweise werden Batteriekomponenten nach Wert-
senschaftliches Neuland betreten wird. Die Bedeutung einzel- schöpfungsanteilen gewichtet. Diese Ergebnisse wurden normiert
ner Indikatoren für die Entwicklung eines Leitmarkts und der (Schritt 2). Für jeden Indikator wurde hierzu das stärkste Land auf
Leitanbieterschaft kann unterschiedlich stark sein. Bisher gibt den Wert 100 normiert. Die verbleibenden fünf Länder erhielten
es jedoch keine empirischen Untersuchungen, welche Aussagen entsprechend Werte kleiner oder gleich 100. Durch die Normie-
dazu treffen, wie stark bestimmte Faktoren die Entstehung eines rung ist es möglich, Indikatoren verschiedener Maßeinheiten zu
Leitmarkts oder einer Leitanbieterschaft fördern. verrechnen und die Länder zu vergleichen. Allerdings resultiert
aus diesem Verfahren lediglich eine vergleichende Bewertung,
Ein wesentlicher Vorteil des hier entwickelten Ansatzes ist es bei der das „beste“ Land jeweils als Benchmark dient. Eine iso-
daher, dass er auf einer großen Anzahl von aussagekräftigen Ein- lierte Bewertung eines L andes hinsichtlich einer Entwicklung zum
zelindikatoren basiert. Mögliche bestehende Über- bzw. Unter- Leitmarkt- oder Leitanbieter ist also nicht möglich.
18Alle Indikatoren einer Kategorie wurden zu einem sogenannten Im Ergebnis werden in der Kategorie Nachfrage sowohl Indika-
Komposit-Indikator aggregiert, wobei alle Indikatoren summiert toren zur tatsächlichen Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien
werden (Schritt 3). Diese Methode findet in einer vergleichbaren als auch Marktanreizprogramme zur Ankurbelung der Nachfrage
Form auch im Leitmarkt-Ansatz von Beise35 Verwendung. Abwei- nach Elektrofahrzeugen untersucht, da diese die Nachfrage nach
chend von einer Gleichgewichtung kann die Addition auch nach Energiespeichern indirekt beeinflussen. Die Kombination dieser
erwarteter Einflussstärke der Indikatoren gewichtet erfolgen. Als Indikatoren ermöglicht eine Prognose, wie stark in den Ländern
Robustheitstests wurden verschiedene Variationsrechnungen zu aktuell und künftig Energiespeicher für Elektrofahrzeuge nach-
einer möglichen Gewichtung bzw. dem Weglassen der Extrem- gefragt werden. Die Kategorie Marktstrukturen analysiert die
werte durchgeführt (Schritt 4). nationalen Rahmenbedingungen, unter welchen einzelne Unter-
nehmen auf diesem Feld agieren. Dies umfasst die Qualität der
In den folgenden Kapiteln wird die Gewichtung der Indikatoren Regierungsführung ebenso wie die Branchenstruktur. In der Kate-
vorgestellt, wie sie gemeinsam mit den Experten des Experten gorie Forschung und Technologie sind Indikatoren zusammenge-
panels im Projekt EMOTOR in 2014 vorgenommen wurde. fasst, welche die technologische Leistungsfähigkeit eines Landes
Andere Gewichtungsergebnisse (das heißt bei Variation) werden sowie die Forschungsförderung beschreiben, um festzustellen,
diskutiert. Auf eine Gewichtung der vier Kategorien untereinan- welches Land möglicherweise einen technologischen Vorsprung
der wird hier verzichtet. Dies würde einen weiteren Gewichtungs- gegenüber seinen Mitbewerbern hat oder zukünftig ausbauen
schritt notwendig machen, welcher schwierig zu begründen ist. kann. In der Kategorie Industrie wird untersucht, welche Länder
Wie gewichtet man die Kategorie Nachfrage zum Beispiel gegen- Energiespeicher für Elektrofahrzeuge produzieren. Im Zuge
über der Kategorie Wettbewerb? Wie man an der Ergebnisdis- dessen wird auf aktuelle Marktanteile und Marktwachstum in
kussion in den folgenden Kapiteln sehen wird, scheint es auch den Weltmärkten sowie nationale Produktionskapazitäten und
nicht notwendig zu sein, einen solchen Schritt vorzunehmen. Produktionsprognosen eingegangen.
Methodik und Vorgehen 1. Datenerhebung
für die Messung des Leit- • Erhebung der Daten für die Indikatoren
markts und Leitanbieters • Bei zusammengesetzten Indikatoren Aggregation der Einzelwerte
in vier Schritten
2. Normierung
• Normierung der Indikatoren auf Skala von null Prozent bis hundert Prozent
• Bei negativen Werten Normierung der Differenz zwischen maximalem und
minimalem Wert auf hundert Prozent
3. Aggregation
• (Gleich-)gewichtete Aggregation der Indikatoren je Kategorie
• Maximalwert je Kategorie ist 25 Prozent
4. Variationsrechnungen zur Abschätzung der Robustheit der Ergebnisse
• Aggregation der Indikatoren mit unterschiedlichen Gewichtungen
• Vernachlässigung von Extremwerten
19Sie können auch lesen
