Quantifizierung von Beschäftigungs-effekten durch Leistungselektronik und Brennstoffzellenfahrzeuge - AG 4 - ZWISCHENBERICHT - Nationale ...
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AG 4 - ZWISCHENBERICHT Quantifizierung von Beschäftigungs- effekten durch Leistungselektronik und Brennstoffzellenfahrzeuge
AG 1 AG 2
Klimaschutz im Verkehr Alternative Antriebe und Kraft-
stoffe für nachhaltige Mobilität
AG 3 AG 4
Digitalisierung für den Sicherung des Mobilitäts- und
Mobilitätssektor Produktionsstandortes, Batteriezell-
produktion, Rohstoffe und Recycling,
Bildung und Qualifizierung
AG 5 AG 6
Verknüpfung der Verkehrs- und Standardisierung, Normung,
Energienetze, Sektorkopplung Zertifizierung und TypgenehmigungINHALT KURZFASSUNG 4 EXECUTIVE SUMMARY 5 1 HINTERGRUND UND VORGEHENSWEISE 6 2 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE (FCEV) 7 2.1. Übersicht über die betrachteten Technologien 7 2.2. Betrachtete Wertschöpfungsumfänge 10 2.3. Erhobene Personalbedarfe 12 2.4. Darstellung der Szenarien 14 2.5. Ermittelte Beschäftigungseffekte 15 3 FAZIT UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN 24 ANHANG 27 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 27 QUELLENVERZEICHNIS 28 AUSFÜHRLICHE TABELLEN UND GRAFIKEN 29 IMPRESSUM 31
AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
KURZFASSUNG
Im Zuge der Transformation des Mobilitätssystems wird auf circa 8.500 Beschäftigte prognostiziert (mit Berück-
sich der Anteil batterieelektrischer Fahrzeuge in Deutsch- sichtigung von Produktivitätssteigerungen). Auf Basis der
land stark erhöhen. Der Neuzulassungsanteil von Pkw mit aktuell erhobenen Daten für Leistungselektronik verringert
batterieelektrischem Antrieb liegt in Deutschland im Jahr sich der Personalbedarf um circa 46 % von circa 16.300 auf
2021 bereits bei über 20 %. Vor dem Hintergrund der ver- circa 8.800 Beschäftigte (jeweils auf Basis einer Million
schärften CO2-Reduktionsziele auf 55 % bis zum Jahr hergestellter Antriebsstränge).
2030 (gegenüber 1990) ist davon auszugehen, dass sich
dieser Trend in den kommenden Jahren noch beschleuni- Für die Herstellung von Pkw mit brennstoffzellenelek-
gen wird. Aktuelle Prognosen der Automobilwirtschaft ge- trischem Antrieb kann ebenfalls ein nennenswerter
hen davon aus, dass Elektrofahrzeuge (batterieelektrische Personalbedarf festgestellt werden, wobei ein signifi-
Fahrzeuge BEV und Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge PHEV) im kanter Marktanteil mit entsprechender Beschäftigungs-
Jahr 2030 bereits einen Anteil von 76 % der produzierten wirkung erst nach 2030 prognostiziert wird. Im Szenario
Fahrzeuge ausmachen werden. Für den Mobilitäts- und mit einem Anteil von 3 % an Brennstoffzellenfahrzeugen
Produktionsstandort Deutschland ist dies von enormer bis 2030 kann eine Dämpfung des Personalrückgangs um
Bedeutung. Zurückliegende Studien zu Auswirkungen der 2,5 Prozentpunkte prognostiziert werden, was – auf Basis
Fahrzeugelektrifizierung auf die Beschäftigung am Stand- der Referenzgröße einer Million hergestellter Antriebs-
ort Deutschland konnten zeigen, dass die Komponenten stränge – circa 450 Beschäftigten entspricht (mit Berück-
für den batterieelektrischen im Gegensatz zu denen für sichtigung von Produktivitätssteigerungen). In den Be-
den konventionellen und den (Plug-in-)Hybrid-Antriebs- rechnungen konnte aber lediglich ein Anteil von 45 % des
strang in der Herstellung einen geringeren Personalbedarf Wertschöpfungsumfangs (ohne Wasserstoffspeicher) des
aufweisen.1 Brennstoffzellensystems betrachtet werden. Perspekti-
visch kann von einer Ausweitung des Wertschöpfungs-
Vor diesem Hintergrund untersucht der vorliegende Bericht umfangs ausgegangen werden.
den Einfluss der Herstellung von Leistungselektronik und
Brennstoffzellensystemen auf den Personalbedarf in der Grundsätzlich zeigt sich auf Basis der hier betrachteten
Produktion von Antriebssträngen. Im Fall der Leistungs- Szenarien und jeweils bezogen auf den Referenzrahmen
elektronik zeigt sich, dass der Wertschöpfungsumfang im einer Million hergestellter Antriebsstränge, dass neue
Produktentstehungsprozess in den vergangenen Jahren Komponenten in der Herstellung von Leistungselekt-
deutlich gesteigert werden konnte, was sich in einem er- ronik und bei Brennstoffzellensystemen die negativen
höhten Personalbedarf widerspiegelt. Auf Basis der Daten Beschäftigungseffekte durch den Wegfall des Verbren-
aus der Studie ELAB 2.0 aus dem Jahr 2018 wurde ein nungsmotors lediglich abmildern, nicht aber zu einem
Rückgang des Gesamt-Personalbedarfs bis zum Jahr 2030 gleichbleibenden oder gar steigenden Gesamt-Personal-
gegenüber dem Jahr 2017 um circa 47,5 % von circa 16.300 bedarf führen können. Um den gesamten Rückgang des
1 Vgl. Bauer et al. 2019.
4AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
Personalbedarfs auszugleichen, ist eine Vielzahl weiterer Vorbereitungen für geeignete Entwicklungs- und
Maßnahmen notwendig, die aber nicht Bestandteil dieses Herstellungsstrukturen in den entsprechenden Bereichen
Berichts sind. (Anlagen, Lieferketten, Kraftstoff, Infrastruktur, Personal,
Qualifizierung etc.) getroffen werden. Weitere Forschungs-
Insgesamt lässt sich dennoch feststellen, dass in der und Entwicklungsinitiativen sowie Investitionsentschei-
Herstellung von Leistungselektronik und Brennstoffzellen- dungen sind ebenfalls wichtige Maßnahmen zur Sicherung
systemen wichtige Stellhebel liegen, um einer negativen von Beschäftigung und Wertschöpfung und zur Vermei-
Beschäftigungswirkung in der deutschen Automobilwirt- dung von Wettbewerbsnachteilen und Abhängigkeiten in
schaft entgegenzuwirken. Dem Aufbau wettbewerbs- der Automobilwirtschaft.
fähiger Wertschöpfungsketten in den Bereichen Leistungs-
elektronik und Brennstoffzelle sollte daher eine hohe
Priorität eingeräumt werden. Zusätzlich sollten zeitnah
EXECUTIVE SUMMARY
As part of the transformation of the mobility system, the There is also a significant personnel need for the produc-
share of battery-electric vehicles in Germany will rise sub- tion of cars with fuel cell-electric drive systems, however,
stantially. The share of newly registered cars with bat- substantial market shares with the relevant impact on em-
tery-electric drives has already exceeded 20 % in 2021. ployment are not expected until 2030. Taking the scenario
In light of the more stringent emission reduction targets in which fuel cell vehicles make up 3 % of overall vehicle
of 55 % by 2030 (as opposed to 1990), this trend is set numbers by 2030, the reduction in personnel needs is
to accelerate in the coming years. Current forecasts from expected to be mitigated by 2,5 % which – based on the
within the automotive sector expect the share of elec- reference figure of one million drive trains produced – is
tric vehicles (battery-electric vehicles (BEV) and plug-in equivalent to approx. 450 employees (with productivity
hybrids (PHEV)) to make up 76 % of newly manufactured gains already taken into account). The calculations only
cars in 2030. This is of utmost importance for Germany as refer to 45 % of the value added in fuel cell systems (not
a location for mobility and production. Past studies on the including hydrogen storage). Going forward, the added
impact of the electrification of vehicles on employment in value is expected to increase in volume.
Germany have shown that the production of components
for battery-electric drive trains requires less manpower Generally, based on the scenarios considered and the
than the production of those for conventional and (plug- reference figure of one million drive trains produced, it
in) hybrid drive trains.2 becomes clear that new components in the production of
power electronics and of fuel cell systems can only slightly
With that in mind, this report is taking a closer look at the mitigate negative employment effects due to the demise
impact of the production of power electronics and fuel cell of the combustion engine; they cannot help maintain or
systems on staff needs in the production of drive trains. increase overall personnel needs. A number of measures
The case of power electronics shows that the added value are necessary to compensate for the total reduction of staff
in the production process has increased significantly in the required, which goes beyond the remit of this report.
past few years, which is reflected in a higher personnel
need. Based on data from the ELAB 2.0 study from 2018, All in all, it is noted that the production of power elec-
a decrease in the overall staff need by approx. 47.5 % from tronics and fuel cell systems will play an important role
approx. 16,300 to approx. 8,500 employees by 2030 com- in countering negative employment trends in German car
pared with 2017 was forecast (with productivity gains al- manufacturing. This is why the development of competi-
ready taken into account). Based on current data regarding tive value chains in the fields of power electronics and fuel
power electronics, personnel needs will drop by approx. cells should be given high priority. Additionally, timely
46 % from approx. 16,300 to approx. 8,000 employees preparations should get underway for appropriate devel-
(based on one million drive trains manufactured). opment and production structures in the relevant areas
2 Cf. Bauer et al. 2019.
5AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
(facilities, supply chains, fuel, infrastructure, staff, qual- measures to secure employment and value creation and to
ification etc.). Further research and development initia- avoid competitive disadvantages and dependencies in car
tives as well as investment decisions are also important manufacturing.
1 HINTERGRUND UND VORGEHENSWEISE
Der Anteil von Pkw mit batterieelektrischem Antriebs- reich, dass perspektivisch auch von dessen Verbreitung
strang, gemessen an der Menge der in Verkehr gebrachten ausgegangen werden kann. Einen signifikanten Markt-
Fahrzeuge und damit auch an der Menge der insgesamt anteil mit entsprechender Beschäftigungswirkung wird der
produzierten Fahrzeuge der Automobilhersteller, nimmt brennstoffzellenelektrische Antriebsstrang aber vermut-
stetig zu. Im ersten Halbjahr 2021 wurden in Deutschland lich erst nach 2030 erreichen. Wichtig dabei ist, dass der
insgesamt 1.390.889 Neuwagen zugelassen. Darunter be- brennstoffzellenelektrische Antriebsstrang ebenso wie der
fanden sich 148.716 reine Elektro-Pkw, die somit einen batterieelektrische Antrieb mindestens lokal emissionsfrei
Anteil von 10,7 % ausmachen. Zusätzlich wurden 163.571 ist und somit einen Beitrag zur Einhaltung auch verschärf-
Plug-in-Hybride neu zugelassen, was einem Anteil von ter Grenzwerte für den CO2-Ausstoß leistet. Ein nennens-
11,8 % entspricht.3 In diesem Zusammenhang wurde im werter Personalbedarf kann ebenfalls für die Herstellung
Rahmen zurückliegender Veröffentlichungen – insbeson- von Pkw mit brennstoffzellenelektrischem Antriebsstrang
dere der vom Fraunhofer IAO durchgeführten Studie ELAB festgestellt werden.
2.0 – Wirkungen der Fahrzeugelektrifizierung auf die Be-
schäftigung am Standort Deutschland – gezeigt, dass die Zur Beurteilung des zukünftigen Personalbedarfs am
Komponenten für den batterieelektrischen im Gegensatz Mobilitäts- und Produktionsstandort Deutschland ist es
zu denen für den konventionellen und den (Plug-in-)- daher wichtig, zu wissen, ob und in welchem Ausmaß die
Hybrid-Antriebsstrang in der Herstellung einen geringeren (potenziell) durch die Herstellung von Leistungselektronik
Personalbedarf aufweisen.4 Entsprechend ist die Verbrei- und Brennstoffzellensystemen erschließbaren Personal-
tung des batterieelektrischen Antriebsstrangs mit nega- bedarfe den oben beschriebenen bevorstehenden nega-
tiven Beschäftigungseffekten im Bereich der Herstellung tiven Beschäftigungseffekten in der Herstellung von An-
von Antriebssträngen verbunden. Im Zuge der jüngsten triebssträngen entgegenwirken können. Hierfür werden
weiteren Verschärfung der Grenzwerte für den CO2-Aus- im Rahmen dieses Berichts die Personalbedarfe in der
stoß auf EU-Ebene5 und auch vor dem Hintergrund des sich jeweiligen Herstellung sowie ihre Ermittlung beschrieben
wandelnden Kundenverhaltens ist davon auszugehen, dass und Untersuchungen ihrer Auswirkungen auf die Beschäf-
es zu einer noch stärkeren Verbreitung des batterieelektri- tigtenzahlen unter unterschiedlichen Annahmen in Form
schen Antriebsstrangs kommen wird. von Szenarien durchgeführt. Alle weiteren in den Szena-
rien verwendeten Daten sowie die Methode zur Analyse der
Grundsätzlich konnten sich die Unternehmen der Automo- Beschäftigungseffekte wurden im Rahmen des Projekts
bilindustrie in den zurückliegenden Jahren bereits auf die zur Studie ELAB 2.0 ermittelt und entwickelt. Es wurden im
bevorstehende Elektrifizierung des Antriebsstrangs vor- Wesentlichen Erstausrüster (Original Equipment Manufac-
bereiten. So ist es gelungen, den Produktentstehungspro- turers, OEM) sowie die Tier-16-Wertschöpfungsstufe und
zess von Leistungselektronik, einer bislang in der Branche auch Teile der Tier-2-Wertschöpfungsstufe betrachtet.
eher unbekannten, zukünftig aber sehr bedeutsamen und Darunterliegende Wertschöpfungsstufen wurden nicht
in der Herstellung mit nennenswerten Personalbedarfen mitbetrachtet.
verbundenen Komponente, von der Entwicklung bis zur
Herstellung zu erschließen. Darüber hinaus verliefen die
Vorbereitungen für den Markteintritt des aus einem Brenn-
stoffzellensystem gespeisten Antriebsstrangs so erfolg-
3 Vgl. https://www.electrive.net/2021/07/05/emobility-dashboard-juni-33-420-reine-elektro-pkw/.
4 Vgl. Bauer et al. 2019.
5 Am 21. April 2021 einigten sich das Europäische Parlament und die EU-Staaten auf ein neues Klimaziel. Die CO2-Emissionen sollen bis 2030 nicht wie bisher um 40 %, sondern um 55 %,
verglichen mit 1990, sinken.
6 Als Tier-1 werden jene Zulieferer bezeichnet, die OEMs direkt beliefern. Dahinter folgen nachgeordnet in der Lieferkette Tier-2 und Tier-3.
6AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
2 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGS-
EFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND
BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE (FCEV)
2.1 ÜBERSICHT ÜBER DIE BETRACHTETEN TECHNOLOGIEN
SYSTEMÜBERSICHT • Der Bereich der Leistungselektronik, in dem die Um-
wandlung der hohen in eine niedrige Gleichspannung
• Ein rein elektrischer Fahrzeug-Antriebsstrang besteht erfolgt, wird auch als DC/DC-Wandler bezeichnet und
im Wesentlichen aus einer Energiequelle, die einen der Bereich, in dem die Umrichtung der hohen Gleich-
hohen Gleichstrom beziehungsweise eine hohe Gleich- in eine hohe Wechselspannung für den Antrieb erfolgt,
spannung zur Verfügung stellt, einer Leistungselek- wird auch Haupt- oder Antriebs-Umrichter oder -Inver-
tronik, die die hohe Gleichspannung sowohl in eine ter genannt.
niedrige Gleichspannung als auch in eine hohe Wechsel-
spannung umwandelt,7 und einer elektrischen Maschi- • Zum Antriebsstrang können auch die Nebenaggregate
ne, die für den Vortrieb des Fahrzeugs sorgt und mit der gezählt werden, die entweder über einen weiteren
hohen Wechselspannung betrieben wird. DC/DC-Wandler mit der Energiequelle im Hochvolt-
Bordnetz oder mit dem DC/DC-Wandler der Leistungs-
• Bei der Energiequelle handelt es sich im Fall eines bat- elektronik in einem Niedervolt-Bordnetz verbunden
terieelektrischen Fahrzeugs (Battery Electric Vehicle, sind.
BEV) um eine Traktions- oder Hochvoltbatterie und im
Fall eines brennstoffzellenelektrischen Fahrzeugs (Fuel • Im Rahmen dieser Veröffentlichung werden ausschließlich
Cell Electric Vehicle, FCEV) um ein Brennstoffzellen- die Leistungselektronik und ein Brennstoffzellensystem
system sowie einen Wasserstofftank. (exklusive des Wasserstofftanks) im Detail betrachtet.
Niedervolt-
batterie
Niedervolt- Niedervolt-
Nebenaggregate Bordnetz
Energiequelle DC/DC-Wandler
(Traktions-/Hoch-
voltbatterie oder Gleichspannung Hochvolt-Bordnetz DC/DC- Elektrische
Leistungselektronik
Brennstoffzellen- Wandler Maschine
system mit
Haupt-/Antriebs-
Wasserstofftank)
Umrichter/Inverter Wechselspannung
Hochvolt-
Nebenaggregate
Abbildung 1: Antriebsstrangkomponenten batterie- und brennstoffzellenelektrischer Fahrzeuge
Quelle: eigene Darstellung
7 Vgl. https://www.mein-autolexikon.de/e-mobilitaet/leistungselektronik.html.
7AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
lich aus Silizium (Si) gefertigt und als IGBTs (Insulated
LEISTUNGSELEKTRONIK Gate Bipolar Transistors) ausgebildet, wodurch bei der
derzeit in Pkw mit elektrischem Antriebsstrang verbreite-
• Wesentliche Bestandteile einer Leistungselektronik sind ten 400-Volt-Spannungslage das beste Kosten-Nutzen-
Gehäuse, Kühlsystem und Steuerungseinheit für In- Verhältnis erreicht wird. Sie werden aber im Zuge der
verter und DC/DC-Wandler sowie ein Zwischenkreiskon- bevorstehenden stärkeren Verbreitung von Pkw mit
densator und eventuell weitere Kondensatoren. 800-Volt-Spannungslage durch Leistungshalbleiter aus
Siliziumkarbid (SiC) in Form von MOSFETs (Metal Oxide
• Zusätzlich zählen zu den wesentlichen Bestandteilen im Semiconductor Field Effect Transistors) ersetzt werden.
Fall des Inverters ein Leistungsteil, in dem heute und
auch perspektivisch zur Umrichtung einer Gleich- in • Im weiteren Verlauf werden für die Leistungselektronik
eine Wechselspannung eine (B6-)Brückenschaltung aus SiC-Leistungshalbleiter angenommen. Diese verfügen
mehreren Leistungshalbleitern zum Einsatz kommt, und bei gleicher Baugröße über eine deutlich höhere Schalt-
im Fall des DC/DC-Wandlers Leistungshalbleiter zum leistung als die klassischen Si-Leistungshalbleiter8 und
Herabsetzen einer Hochvolt- in eine Niedervolt-Gleich- eignen sich somit nicht nur besser für Merkmale und
spannung (und eventuell auch umgekehrt). Anforderungen der 800-Volt-Spannungsebene, sondern
helfen auch, Energie zu sparen und dadurch die Reich-
• Die Leistungshalbleiter waren und sind bislang mehrheit- weite von Elektroautos stark zu erhöhen.9
Montage
Gehäuse, Kühlung
Leistungsteil (SiC-MOSFETs…)
Zwischenkreis+
Verschienung
Energiequelle
Elektrische
Maschine
Strom-
Messung
Steuerungs-
einheit Ansteuerung Aktive und
passive
Spannungs- Verriegelung Bauelemente
versorgung
Mikro- Pegelanp.
CAN rechner S&H
Abbildung 2: Exemplarische Darstellung des Inverters einer Leistungselektronik für elektrische Antriebe
Quelle: Hofmann 2014, S. 205
von denen für einen Einsatz als Gleichstrom-Ener-
BRENNSTOFFZELLENSYSTEM giequelle in Kraftfahrzeugen ausschließlich die
Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEFC, Polymere
• Von der Brennstoffzelle, dem Kern eines Brennstoffzel- Electrolyte Fuel Cell, umgangssprachlich PEM, Polymer
lensystems, existieren unterschiedliche Varianten, Electrolyte Membrane / Proton Exchange Membrane)
8 Vgl. https://www.all-electronics.de/elektronik-entwicklung/siliziumkarbid-halbleiter-auf-der-ueberholspur.html.
9 Vgl. https://www.springerprofessional.de/halbleiter/elektromobilitaet/welche-rolle-spielt-siliziumkarbid-fuer-die-elektromobilitaet-/17354930.
8AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
aufgrund ihrer im Vergleich zu den anderen Brennstoff- • Verbesserungen beim Brennstoffzellensystem mit PEFC/
zellenvarianten in Kombination geringeren Anforde- PEM-Brennstoffzelle lassen sich vor allem über die
rungen an Betriebsbedingungen, Materialeigenschaften Systemkosten erreichen, die sich etwa durch eine Er-
und Oxidationsmittel (Luft) für das Brenngas (Wasser- höhung der Betriebstemperatur und eine Verringerung
stoff) infrage kommt. der Katalysatorbeladung senken lassen, sowie über die
Lebensdauer der im Stapel beziehungsweise Stack ein-
• Die Brennstoffzelle setzt sich wiederum aus einem gesetzten Komponenten, die auf 25.000 Stunden erhöht
Stapel beziehungsweise Stack mehrerer einzelner Zel- werden muss.
len aus Bipolarplatten (BPP), Gasdiffusionslagen (GDL)
sowie elektrochemisch aktiven Katalysatorschichten • Zur gasförmigen Speicherung des Brenngases Wasser-
zusammen, die beidseitig auf einer für die Brennstoff- stoff für das Brennstoffzellensystem mit PEFC/PEM-
zellenvariante namensgebenden Polymerelektrolyt- Brennstoffzelle kommen derzeit Systeme mit einem
membran aufgebracht sind und mit dieser eine Mem- Druck in Höhe von 350 bar und 700 bar zum Einsatz,
bran-Elektroden-Anordnung (MEA, Catalyst Coated wobei letztere wesentlich größere Reichweiten auf
Membrane, CCM) bilden. Kosten eines höheren technischen Aufwands bieten und
auch in den derzeit auf dem Markt verfügbaren Pkw
• Zusätzlich zur Brennstoffzelle besteht das Brenn- mit brennstoffzellenelektrischem Antrieb eingesetzt
stoffzellensystem aus der Balance of Plant (BoP), die werden.
Pumpen, Sensoren und weitere für die Funktion des
Systems wichtige Komponenten umfasst und in Ano- • Im weiteren Verlauf wird ein Brennstoffzellensystem mit
denmodul (Wasserstoffzuführung exklusive des Was- einer PEFC/PEM-Brennstoffzelle als Energiequelle eines
serstofftanks), Kathodenmodul (Luftzuführung) und brennstoffzellenelektrischen Fahrzeugs (FCEV) ange-
Kühlmittelzuführung unterteilt werden kann. nommen, wobei der Wasserstofftank im Rahmen dieser
Veröffentlichung nicht berücksichtigt werden kann.
Montage
Mixer
Pulse Ejector
Recirculation
Compressed Hydrogen Exhaust
Tank
System
PR PT PT Injector B
(Bypass)
PRD
P RD
Injector A
Not Included in Cost Analysis Hydrogen From Tank
Check Valve
H2 Purge Valve Reactant Air
H2 Recirculation Ejector
Anode Stack Bypass Air Filter Exhaust Air
Valve to Tail Pipe
Exhaust Over-Pressure Differential
+ FC Stack - Cut-Off Valve Pressure Sensor
Demister
Air Mass
Membrane Air Loop Flow Sensor
Humidifier Temperature
Sensor
Voltage Current Air
Stack Sensor Compressor Motor Expander
Sensor Precooler
Shut-Off
Valve Cathode Slight air
Exhaust bleed for airfoil Orifice
bearing cooling (air bleed for
motor cooling)
High Temperature Coolant Loop
M
Electric Motor Low Temperature
High-Temperature Radiator (not in cost analysis) Coolant Loop
(Shared Radiator Fan) (Shared Radiator Fan) Thermostat
& Valve
Coolant Coolant
Reservoir Reservoir
Low-Temp.
Coolant DI Filter Coolant Coolant Radiator
Coolant Bypass Pump Pump
Coolant Bypass
Demister
H2 Line LTL Coolant Line
Air Line HTL Coolant Line
Abbildung 3: Exemplarische Darstellung eines Brennstoffzellensystems für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge mit PEFC/PEM-Brennstoffzelle
Quelle: James et al. 2018, S. 9
9AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
2.2 BETRACHTETE WERTSCHÖPFUNGSUMFÄNGE
• Gemäß der Methodik aus dem Projekt zur ELAB-2.0- • Beim Brennstoffzellensystem werden als technische
Studie zur Ermittlung von Beschäftigungseffekten Spezifikation zusätzlich zum Typ (PEFC/PEM) ebenfalls
werden vor der Bestimmung von Personalbedarfen zur 100 kW festgelegt, damit der im weiteren Verlauf
Herstellung einer Komponente zunächst technische analysierte FCEV-Antriebsstrang mit den anderen An-
Spezifikationen sowie zu betrachtende Wertschöp- triebssträngen (ICEV, PHEV, BEV) vergleichbar ist.
fungsumfänge festgelegt, um auch bei von unter-
schiedlichen Quellen erhobenen Daten eine gemeinsa- • Bei der Analyse und Festlegung der zugehörigen Wert-
me Bezugsbasis zu haben. schöpfungsumfänge wird deutlich, dass das Brenn-
stoffzellensystem insbesondere gegenüber der
• Für Leistungselektronik werden 100 kW als technische Traktionsbatterie als alternative Energiequelle für rein
Spezifikation aus der ELAB-2.0-Studie beibehalten. elektrische Antriebsstränge mit erheblichen Wertschöp-
Die Wertschöpfungsumfänge für Leistungselektronik fungs- und entsprechend auch Beschäftigungspoten-
werden gegenüber der ELAB-2.0-Studie aufgrund des zialen verbunden ist. Auch eine Automatisierbarkeit ist
oben genannten bevorstehenden Wechsels von Si- zu nicht im gleichen Maße wie etwa bei Leistungselek-
SiC-Leistungshalbleitern neu festgelegt. Dies bietet tronik gegeben. Trotzdem lässt sich mit dem Brenn-
Unternehmen neue Möglichkeiten zur Generierung von stoffzellensystem bei Weitem nicht die Anzahl der
Wertschöpfung und Beschäftigung. Auf diese Weise Wertschöpfungsumfänge erreichen, die mit einem Ver-
steigt auch die Anzahl der für Leistungselektronik be- brennungsmotor verbunden ist.
rücksichtigten Wertschöpfungsumfänge gegenüber der
ELAB-2.0-Studie deutlich von sechs auf neun an. • Abbildung 4 zeigt einen Vergleich der Anzahl der Wert-
schöpfungsumfänge eines Verbrennungsmotors (In-
• Dies ist unter anderem darin begründet, dass die ternal Combustion Engine, ICE) mit der von Leistungs-
Herstellung der SiC-Leistungshalbleiter selbst elektronik und eines Brennstoffzellensystems. Dabei
(der Front-End-Prozess) im Gegensatz zu den Si- entfallen 15 Wertschöpfungsumfänge auf die ICE
Leistungshalbleitern bei den Wertschöpfungsumfän- und jeweils neun auf die Leistungselektronik und das
gen berücksichtigt werden kann. Allerdings sind die Brennstoffzellensystem. Eine ausführliche Darstellung
Wertschöpfungsumfänge von Leistungselektronik auch der Wertschöpfungsumfänge mit weiteren Komponen-
zu großen Teilen sehr gut automatisierbar und daher ten des Antriebsstrangs befindet sich im Anhang.
nicht mit einem proportional zur Anzahl ansteigenden
Personalbedarf verbunden.
10AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
KOMPONENTEN
ICE Leistungselektronik - alt LEISTUNGSELEKTRONIK BRENNSTOFFZELLENSYSTEM
Benzin/Diesel, 4-Zylinder, 100 kW DC/DC-, AC/DC-Wandler... DC/DC-, AC/DC-Wandler... PEM, 100 kW
15 Schwungscheibe gießen,
Prozessschritte / „Wertschöpfungskettenglieder“
Lager schmieden und härten
14 Motorblock gießen, glühen,
bohren und fräsen
13 Kolbenring biegen, härten,
beschichten
12 Kurbelwelle gießen/schmieden,
polieren und härten
11 Pleuel schmieden und
Pleuellager herstellen
10 Kolben gießen, fräsen, polieren
9 Ölwanne tiefziehen, lackieren Leistungshalbleiter herstel- Wasserstofftank herstellen
len (Frontend)
8 Laufbuchse hohnen, pressen, Leistungshalbleiter-Module Komponenten für das Ano-
polieren herstellen (Backend) denmodul (Wasserstoffkreis-
lauf) der Balance of Plant (BoP)
herstellen
7 Zylinderkopf herstellen Leistungsteil mit B6-Brücke Komponenten für das Kathoden-
herstellen modul (Luftkreislauf) der
Balance of Plant (BoP) herstellen
6 Zylinderkopfdichtung stanzen, Teile Leistungsmodul herstellen: Folienkondensator herstellen Komponenten für den Kühl-
kleben IGBTs, DCB, Bodenplatte, Ge- mittelkreislauf der Balance of
häuse Plant (BoP) herstellen
5 Zylinderkopfabdeckung Leistungsmodul montieren Pulswechselrichtermodul Gasdiffusionslagen (GDL)
herstellen herstellen herstellen
4 Nockenwelle gießen, härten, Kondensator herstellen DC/DC-Wandler fertigstellen Bipolarplatten (BPP) herstellen
zusammenbauen, fräsen und prüfen
3 Ventiltrieb herstellen: Ventile Steuerungselektronik herstellen Steuerungselektronik her- Membran-Elektroden-Anord-
(Ein- u. Ausl.), Führung, stellen nung (MEA)/Catalyst Coated
Tassenstößel, Federn Membrane (CCM) herstellen
2 Steuerriemen stanzen und Gehäuse Steuerungselektronik Gehäuse gießen Stack montieren, prüfen und in
montieren gießen Betrieb nehmen
1 ICE montieren Montage Leistungselektronik: Endmontage und Endprüfung System montieren und
L-Modul fixieren, Kondensatoren Leistungselektronik testen
und Steuerungselektronik mon-
tieren, Gehäuse schließen
0 Fahrzeugeinbau durch OEM
Wertschöpfungsumfang steht im Fokus und ist in den ausgewiesenen Personalbedarfen berücksichtigt
Wertschöpfungsumfang steht im Fokus, konnte aber in den ausgewiesenen Personalbedarfen nicht berücksichtigt werden
Wertschöpfungsumfang steht nicht im Fokus und ist hier nur der Vollständigkeit halber aufgeführt
Abbildung 4: Wertschöpfungsumfänge bei Verbrennungsmotor, Leistungselektronik und Brennstoffzellensystem (von links nach rechts)
Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung an Bauer et al. 2019, S. 47
11AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
• Für das Brennstoffzellensystem werden die betrach- Maschine und eine kleine Batterie – jeweils mit dem
teten Wertschöpfungsumfänge heute nur in kleinen Personalbedarf aus der ELAB-2.0-Studie – sowie eine
Stückzahlen umgesetzt. Eine Großserienproduktion ist Leistungselektronik (je nach Untersuchung entwe-
erst in einigen Jahren vorgesehen. der ebenfalls mit den alten Personalbedarfen aus
der ELAB-2.0-Studie oder mit den aktuell erhobenen
• Der brennstoffzellenelektrische Antriebsstrang umfasst Personalbedarfen).
zusätzlich zum Brennstoffzellensystem eine elektrische
2.3 ERHOBENE PERSONALBEDARFE
• Auf Basis der oben genannten technischen Spezifika- • Die Detailliertheit der Darstellung der nachfolgenden
tionen und Wertschöpfungsumfänge je Komponen- Daten wurde bewusst so gewählt, dass sie eine Unter-
te konnten Personalbedarfe für die Herstellung von suchung der Beschäftigungseffekte ermöglicht, jedoch
Leistungselektronik und des Brennstoffzellensystems keine Rückschlüsse auf konkrete Beschäftigtenzahlen
bei Unternehmen aus der Automobil- und Zuliefer- bei einzelnen Unternehmen gezogen werden können.
industrie erhoben werden.
LEISTUNGSELEKTRONIK kette von 55 % betrachtet wurde, konnte bei den ak-
tuell erhobenen Daten ein Anteil von 90 % in den Blick
• Während in den beiden vorangegangenen ELAB-Studien genommen werden. Daraus ergeben sich im Jahr 2021
für die Leistungselektronik für elektrische Antriebe (netto) ungefähr doppelt so viele Beschäftigte, wie im
lediglich ein Beschäftigungsanteil der Wertschöpfungs- Jahr 2016 (durch ELAB und ELAB 2.0) ermittelt wurden.
Alte Daten aus der ELAB- und der ELAB-2.0-Studie, Aktuell erhobene Daten:
siehe Spath et al. 2012 und Bauer et al. 2019, S. 100:
ANALYSIERTER ANTEIL DER BESCHÄFTIGTE (NETTO10) ANALYSIERTER ANTEIL DER BESCHÄFTIGTE (NETTO10)
BESCHÄFTIGUNG IN DER IM JAHR 2016 BEI BESCHÄFTIGUNG IN DER IM JAHR 2021 BEI
BETRACHTETEN WERT- 250.000 1.000.000 BETRACHTETEN WERT- 200.000 1.000.000
SCHÖPFUNGSKETTE STÜCK /A STÜCK /A SCHÖPFUNGSKETTE STÜCK /A STÜCK /A
Dir. 74 296 Dir.
Gegenüber der ELAB- und
55 % Prodn. ind. 32 88 90 % Prodn. ind. der ELAB-2.0-Studie circa
doppelt so viele11
Ind. 12 31 Ind.
Summe: 118 415 Summe:
Tabelle 1: Personalbedarfe zur Herstellung von Leistungselektronik
gemäß der ELAB- und der ELAB-2.0-Studie (links) sowie gemäß aktuell erhobenen Daten (rechts),
Quelle: eigene Darstellung
10 Zeit für Urlaub, Krankheit und sonstige Tätigkeiten ist nicht berücksichtigt.
11 Damit Rückschlüsse auf einzelne Unternehmen nicht möglich sind, werden zu den aktuell erhobenen Daten keine konkreten Zahlen genannt.
12AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
dass die Personalbedarfe für FCEV im Jahr 2021 bei
BRENNSTOFFZELLENSYSTEM 448 Beschäftigten (bei einer jährlichen Produktion von
40.000 Stück) liegen. Bei einer Produktion von einer
• Im Vergleich dazu konnte für das Brennstoffzellen- Million Stück im Jahr erhöht sich der Personalbedarf auf
system für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge lediglich ein 2.040 Beschäftigte (siehe Tabelle 2).
Anteil von 45 % der Beschäftigten in der Wertschöp-
fungskette betrachtet werden, während der Anteil 2016 • Die genannten Daten stellen einen deutlichen Anstieg zu
noch bei damals angenommenen 50 % (ohne Wasser der Erhebung aus der ELABStudie aus dem Jahr 2012
stoffspeicher) gelegen hat. dar und zeigen, dass FCEV sogar bei einer Betrachtung
von nur 45 % der Wertschöpfungskette ein hohes Be-
• Aus den aktuell erhobenen Daten konnte ermittelt werden, schäftigungspotenzial aufweisen.
Alte Daten aus der ELAB-Studie, Aktuell erhobene Daten:
siehe Spath et al. 2012, S. 126:
ANALYSIERTER ANTEIL DER BESCHÄFTIGTE (NETTO10) ANALYSIERTER ANTEIL DER BESCHÄFTIGTE (NETTO10)
BESCHÄFTIGUNG IN DER IM JAHR 2016 BEI BESCHÄFTIGUNG IN DER IM JAHR 2021 BEI
BETRACHTETEN WERT- 15.000 100.000 BETRACHTETEN WERT- 40.000 1.000.000
SCHÖPFUNGSKETTE STÜCK /A STÜCK /A SCHÖPFUNGSKETTE STÜCK /A STÜCK /A
50 % Dir. 38 158 Dir. 189 1.160
(ohne
Prodn. ind. 14 49 45 % Prodn. ind. 114 528
Wasserstoff
speicher) Ind. 5 17 Ind. 145 352
Summe: 57 224 Summe: 448 2.040
Tabelle 2: Personalbedarfe zur Herstellung von Brennstoffzellensystemen gemäß der ELAB-Studie (links)
sowie gemäß aktuell erhobenen Daten (rechts)
Quelle: eigene Darstellung
13AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
2.4 DARSTELLUNG DER SZENARIEN
• Als Grundlage für die Berechnung der ermittelten Antriebsstränge für den deutschen Absatzmarkt bis zum
Personalbedarfe wurden zwei Szenarien entwickelt, die Jahr 2030.
auf aktuellen Prognosen des Verbands der Automobil-
industrie e. V. (VDA) zum Anteil der Elektrofahrzeuge • Der Anteil von Fahrzeugen mit brennstoffzellenelekt-
an der Fahrzeugproduktion in Deutschland12 sowie auf rischem Antrieb (FCEV) wurde auf Basis von verschie-
weiteren Fachpublikationen basieren.13 denen Experteninterviews mit Interviewpartnern aus
der Automobil- und Zulieferindustrie sowie durch ge-
• Beide Szenarien liefern eine auf aktuellen Einschätzun- eignete Veröffentlichungen ermittelt.14
gen basierende Prognose für die Verteilung produzierter
SZENARIO OHNE • Im Szenario „NPM-55“ steigt der Anteil der Pkw mit
BRENNSTOFFZELLENELEKTRISCHE batterieelektrischem Antrieb auf insgesamt 76 % im
ANTRIEBSSTRÄNGE – „NPM-55“ Jahr 2030. Für BEV wird ein Anteil von 26 % im Jahr
2025 angenommen, der bis 2030 auf 53 % steigt. Für
PHEV liegt der Anteil im Jahr 2025 bei 13 % und erhöht
sich auf 23 % im Jahr 2030.
100 % Konventionelle Fahrzeuge (ICEV)
NPM-55 Benzin, Diesel einschl. MHEV
(Plug-in-)Hybridfahrzeuge (PHEV)
80 % einschl. HEV
Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV)
23 %
60 %
40 %
13 %
53 %
20 %
2% 26 %
1%
0%
2017 2025 2030
Abbildung 5: Szenario ohne brennstoffzellenelektrische Antriebsstränge – „NPM-55“
Quelle: eigene Darstellung
12 Vgl. NPM 2021.
13 Vgl. Meessen et al. 2020.
14 Vgl. FEV Whitepaper 2021, Roland Berger 2020.
14AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
• Im Szenario „NPM-55 mit FCEV“ steigt der Anteil von
SZENARIO MIT Pkw mit batterieelektrischem Antrieb ebenfalls auf
BRENNSTOFFZELLENELEKTRISCHEN 76 % im Jahr 2030. Zusätzlich wird ein Anteil von FCEV
ANTRIEBSSTRÄNGEN – „NPM-55 MIT FCEV“ von 3 % im Jahr 2030 zulasten konventioneller Fahr-
zeuge angenommen. Ein messbarer Anteil von FCEV von
über 0,1 % wird erst ab dem Jahr 2023 angenommen.
100 % Konventionelle Fahrzeuge (ICEV)
NPM-55 Benzin, Diesel einschl. MHEV
mit FCEV
(Plug-in-)Hybridfahrzeuge (PHEV)
80 % einschl. HEV
Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV)
23 %
60 %
Brennstoffzellenelektr. Fahrzeuge (FCEV)
40 %
13 %
53 %
20 %
2% 26 %
1%
0% 3%
2017 2025 2030
Abbildung 6: Szenario mit brennstoffzellenelektrischen Antriebssträngen – „NPM-55 mit FCEV“
Quelle: eigene Darstellung
2.5 ERMITTELTE BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTE
• Im Rahmen dieses Kapitels werden die Effekte auf die ELAB-2.0-Studie verwendeten (alten) Daten herange-
Beschäftigung untersucht, die sich aus den in Kapitel zogen und andererseits die für die Leistungselektronik
2.4 dargestellten Szenarien ergeben. Dies geschieht auf und das Brennstoffzellensystem aktuell erhobenen, in
Basis der in der Studie ELAB 2.0 dargelegten Methodik. Kapitel 2.3 ausgewiesenen Daten eingesetzt. In Anleh-
nung an das Vorgehen in der ELAB-2.0-Studie erfolgen
• Als Personalbedarfe zur Herstellung der betrachteten zunächst Analysen ohne und anschließend mit Berück-
Komponenten werden einerseits die schon in der sichtigung von Produktivitätssteigerungen.
BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTE ßeren Personalbedarf anstatt solcher mit einem gerin-
OHNE BERÜCKSICHTIGUNG VON geren Personalbedarf betrachtet (Leistungselektronik
PRODUKTIVITÄTSSTEIGERUNGEN mit aktuell erhobenen statt mit alten Daten) oder bei
der Untersuchung der Beschäftigungseffekte zusätzlich
herangezogen werden (Brennstoffzellensystem im Sze-
• Grundsätzlich zeigt sich ein Rückgang des Personalbe- nario NPM-55 mit FCEV), kommt es auf Basis der hier
darfs bis zum Jahr 2030 gegenüber dem Jahr 2017 um betrachteten Szenarien höchstens zu einer Dämpfung
circa 20 %. Selbst wenn Komponenten mit einem grö- des Rückgangs des Gesamt-Personalbedarfs um wenige
15AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
Prozentpunkte, nicht aber zu einem gleichbleibenden • Dies entspricht – auf Basis der Referenzgröße einer
oder gar ansteigenden GesamtPersonalbedarf. Million hergestellter Antriebsstränge – circa 300
Beschäftigten.
• Trotzdem ist es erforderlich, jeden Faktor auszunutzen,
der vor dem Hintergrund der Dekarbonisierung des • Im Fall der alten Daten für Leistungselektronik geht die
Straßenverkehrs einen Beitrag zum Erhalt von Beschäf Zahl der Beschäftigten – auf Basis einer Million herge-
tigung leistet. stellter Antriebsstränge – von circa 16.600 im Jahr 2017
auf circa 12.600 beziehungsweise 12.900 im Jahr 2030
• Im Fall des Brennstoffzellensystems besteht der Beitrag zurück, was auch eine Abnahme des Personalbedarfs für
darin, dass der GesamtPersonalbedarf bis zum Jahr ICE (Benzin und Diesel) in Höhe von circa 4.600
2030 statt um 24 % wie im Szenario NPM-55 lediglich Beschäftigten umfasst.
um 22 % im Szenario NPM-55 mit FCEV und damit um
zwei Prozentpunkte weniger zurückgeht.
18.000 Szenario NPM-55 mit
Personalbedarf für eine Million Antriebsstränge
FCEV (23 % PHEV, 53 % BEV,
16.000 3 % FCEV) mit alten16 Daten
für Leistungselektronik –
14.000 im Jahr 2025: -3 %
im Jahr 2030: -22 %
12.000
Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
53 % BEV) mit alten16 Daten
10.000 für Leistungselektronik –
im Jahr 2025: -4 %
8.000 im Jahr 2030: -24 %
6.000
4.000
2.000
0
2017 2025 2030
Prozentuale Veränderungen beziehen sich auf das Jahr 2017
Abbildung 7: Ermittelte Effekte auf die Saldo-Beschäftigung (brutto15) im Szenario NPM-55 ohne und mit FCEV
16
mit alten Daten für Leistungselektronik ohne Berücksichtigung von Produktivitätssteigerungen
Quelle: eigene Darstellung
• Im Fall der Leistungselektronik ist der Beitrag zum Million hergestellter Antriebsstränge – circa 450
Erhalt von Beschäftigung vergleichbar mit dem des Beschäftigten.
Brennstoffzellensystems und besteht ebenfalls darin,
dass der Gesamt-Personalbedarf auf Basis der aktuell • Exemplarisch sei unter Vernachlässigung des brenn-
erhobenen Daten gegenüber dem Gesamt-Personal- stoffzellenelektrischen Antriebs für das Szenario NPM-
bedarf auf Basis der alten Daten um 2,5 Prozentpunkte 55 genannt, dass der Gesamt-Personalbedarf bis zum
weniger zurückgeht. Jahr 2030 gegenüber dem Jahr 2017 auf Basis der alten
Daten für Leistungselektronik um circa 24 % von circa
• Dies entspricht – auf Basis der Referenzgröße einer 16.600 auf circa 12.600 Beschäftigte und auf Basis der
aktuell erhobenen Daten für Leistungselektronik um
15 Tatsächlicher Personalbedarf zur Herstellung vorgesehener, auf kurz-, mittel- und langfristigen Produktions- und Absatzplanungen basierender Stückzahlen (berücksichtigt etwa Fehlzeiten
aufgrund von urlaubs- und krankheitsbedingter Abwesenheit oder Ähnlichem).
16 Daten aus der ELAB- und der ELAB-2.0-Studie, siehe Spath et al. 2012 und Bauer et al. 2019.
16AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
circa 21,5 % von circa 16.600 auf circa 13.000 Beschäf- Personalbedarfs durch eine zusätzliche Betrachtung des
tigte (jeweils auf Basis einer Million hergestellter An- Brennstoffzellensystems im Szenario NPM-55 mit FCEV
triebsstränge) sinkt. und auf Basis der aktuell erhobenen Daten für Leis-
tungselektronik um 4,5 Prozentpunkte gedämpft. Dies
• Gegenüber dem Szenario NPM-55 mit alten Daten für entspricht – auf Basis der Referenzgröße einer Million
Leistungselektronik wird der Rückgang des Gesamt- hergestellter Antriebsstränge – circa 800 Beschäftigten.
18.000 Szenario NPM-55 mit FCEV
Personalbedarf für eine Million Antriebsstränge
(23 % PHEV, 53 % BEV, 3 % FCEV)
16.000 mit aktuell erhobenen Daten
für Leistungselektronik –
14.000 im Jahr 2025: -1,5 %
im Jahr 2030: -19,5 %
12.000 Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
53 % BEV) mit aktuell
10.000 erhobenen Daten für
Leistungselektronik –
im Jahr 2025: -2 %
8.000
im Jahr 2030: -21,5 %
6.000 Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
53 % BEV) mit alten18 Daten
4.000 für Leistungselektronik –
im Jahr 2025: -4 %
2.000 im Jahr 2030: -24 %
0
2017 2025 2030
Prozentuale Veränderungen beziehen sich auf das Jahr 2017
Abbildung 8: Ermittelte Effekte auf die Saldo-Beschäftigung (brutto17) im Szenario NPM-55 ohne und mit FCEV mit aktuell erhobenen und alten18
Daten für Leistungselektronik ohne Berücksichtigung von Produktivitätssteigerungen
Quelle: eigene Darstellung
• Aufgrund des relativ großen Anteils der Leistungselek- Beschäftigte. Dies entspricht einer Zunahme um cir-
tronik an den aufgezeigten Auswirkungen auf Perso- ca 700 % oder circa 900 Personen. Diese Zunahme des
nalbedarfe werden die damit zusammenhängenden Personalbedarfs in Höhe von 900 Beschäftigten ent-
Beschäftigungseffekte auf Basis der Szenarien NPM-55 spricht 20 % des Personalbedarf-Rückgangs bei ICE
ohne und mit FCEV nachfolgend noch einmal separat (Benzin und Diesel).
beleuchtet.
• Ein nennenswerter Unterschied zwischen den Szenarien
• Mit der Verbreitung hybrider und insbesondere rein ist dabei aufgrund des noch geringen Anteils von FCEV
elektrischer Antriebsstränge und ihrer wesentlichen nicht festzustellen. Die genannten 1.000 Beschäftigten
Komponenten steigen auch die hergestellten Stückzah- (pro einer Million hergestellter Antriebsstränge) ent-
len von Leistungselektronik. Dies führt zu einer erhebli- sprechen circa 8 % aller Beschäftigten im Jahr 2030.
chen Zunahme der zugehörigen Personalbedarfe. Bei den Personalbedarfen, die auf alten Daten für
Leistungselektronik basieren, tritt sogar ein Wachs-
• So wachsen die Personalbedarfe, die auf aktuell für die tum von über 800 % ein. Dies entspricht aufgrund des
Leistungselektronik erhobenen Daten basieren (pro geringen Personalbedarfs beim Ausgangspunkt im Jahr
einer Million hergestellter Antriebsstränge), in beiden 2017 lediglich einer Zunahme von circa 60 auf circa 550
Szenarien ausgehend von circa 120 auf knapp 1.000 Beschäftigte.
17 Tatsächlicher Personalbedarf zur Herstellung vorgesehener, auf kurz-, mittel- und langfristigen Produktions- und Absatzplanungen basierender Stückzahlen (berücksichtigt etwa Fehlzeiten
aufgrund von urlaubs- und krankheitsbedingter Abwesenheit oder Ähnlichem).
18 Daten aus der ELAB- und der ELAB-2.0-Studie, siehe Spath et al. 2012 und Bauer et al. 2019.
17AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
1.200 Szenario NPM-55 mit FCEV
(23 % PHEV, 53 % BEV, 3 %
FCEV) mit aktuell erhobenen
Personalbedarf für Leistungselektronik auf
1.000 Daten für Leistungselektronik –
Basis von einer Million Antriebssträngen
im Jahr 2025: +420 %
im Jahr 2030: +730 %
800 Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
53 % BEV) mit aktuell
erhobenen Daten für
600 Leistungselektronik –
im Jahr 2025: +420 %
im Jahr 2030: +700 %
400 Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
53 % BEV) mit alten18 Daten
für Leistungselektronik –
200 im Jahr 2025: +400 %
im Jahr 2030: +820 %
0
2017 2025 2030
Prozentuale Veränderungen beziehen sich auf das Jahr 2017
Abbildung 9: Ermittelte Effekte auf die Beschäftigung bei Leistungselektronik im Szenario NPM-55 ohne und mit FCEV ohne Berücksichtigung von
Produktivitätssteigerungen
Quelle: eigene Darstellung
BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTE • Dies entspricht – auf Basis der Referenzgröße einer
MIT BERÜCKSICHTIGUNG VON Million hergestellter Antriebsstränge – etwas weniger
PRODUKTIVITÄTSSTEIGERUNGEN als 200 Beschäftigten und ergibt sich, sofern in den
beiden Szenarien jeweils entweder die alten oder die
aktuell erhobenen Daten für Leistungselektronik zu-
• Grundsätzlich zeigt sich ein Rückgang des Personal grunde gelegt sind.
bedarfs bis zum Jahr 2030 gegenüber dem Jahr 2017
um mehr als 40 %. Auch bei der Berücksichtigung von • Im Fall der alten Daten für Leistungselektronik geht
Produktivitätssteigerungen lässt sich höchstens ein die Zahl der Beschäftigten (pro einer Million herge-
Beitrag zur Dämpfung des Rückgangs des Gesamt- stellter Antriebsstränge) von circa 16.300 im Jahr 2017
Personalbedarfs um wenige Prozentpunkte leisten. zurück auf etwas mehr als 8.500 beziehungsweise auf
circa 8.700 im Jahr 2030, was auch eine Abnahme des
• Im Fall des Brennstoffzellensystems besteht der Bei- Personalbedarfs für ICE (Benzin und Diesel) in Höhe von
trag darin, dass der Gesamt-Personalbedarf bis zum circa 5.800 Beschäftigten umfasst.
Jahr 2030 statt um 47,5 % wie im Szenario NPM-55 um
46,5 % im Szenario NPM-55 mit FCEV und damit um
einen Prozentpunkt weniger zurückgeht.
18AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
18.000 Baseline der Produktivitäts-
Personalbedarf für eine Million Antriebsstränge
steigerungen21 (1 % BEV) –
16.000 im Jahr 2025: -17 %
im Jahr 2030: -27 %
14.000
Szenario NPM-55 mit FCEV
(23 % PHEV, 53 % BEV, 3 %
12.000
FCEV) mit alten20 Daten für
Leistungselektronik –
10.000 im Jahr 2025: -20 %
im Jahr 2030: -46,5 %
8.000
Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
6.000 53 % BEV) mit alten20 Daten
für Leistungselektronik –
im Jahr 2025: -21 %
4.000 im Jahr 2030: -47,5 %
2.000
0
2017 2025 2030
Prozentuale Veränderungen beziehen sich auf das Jahr 2017
Abbildung 10: Ermittelte Effekte auf die Saldo-Beschäftigung (brutto19) im Szenario NPM-55 ohne und mit FCEV mit alten20 Daten für Leistungs-
elektronik mit Berücksichtigung von Produktivitätssteigerungen21
Quelle: eigene Darstellung
• Im Fall der Leistungselektronik ist der Beitrag zum 16.300 auf circa 8.500 Beschäftigte und auf Basis der
Erhalt von Beschäftigung vergleichbar mit dem des aktuell erhobenen Daten für Leistungselektronik um
Brennstoffzellensystems. So reduziert sich der Rück circa 46 % von circa 16.300 auf circa 8.800 Beschäftigte
gang des GesamtPersonalbedarfs auf Basis der aktuell (jeweils pro einer Million hergestellter Antriebsstränge)
erhobenen Daten gegenüber dem GesamtPersonal sinkt.
bedarf auf Basis der alten Daten um circa 1,5 Prozent-
punkte. Dies entspricht – auf Basis der Referenzgröße • Gegenüber dem Szenario NPM-55 mit alten Daten für
einer Million hergestellter Antriebsstränge – circa 300 Leistungselektronik wird der Rückgang des Gesamt-
Beschäftigten. Personalbedarfs durch eine zusätzliche Betrachtung
des Brennstoffzellensystems im Szenario NPM-55 mit
• Exemplarisch sei unter Vernachlässigung des brenn FCEV und auf Basis der aktuell erhobenen Daten für
stoffzellenelektrischen Antriebs für das Szenario NPM Leistungselektronik um circa 2,5 Prozentpunkte ge-
55 genannt, dass der Gesamt-Personalbedarf bis zum dämpft. Dies entspricht – auf Basis der Referenzgröße
Jahr 2030 gegenüber dem Jahr 2017 auf Basis der alten einer Million hergestellter Antriebsstränge – circa 450
Daten für Leistungselektronik um circa 47,5 % von circa Beschäftigten.
19 Tatsächlicher Personalbedarf zur Herstellung vorgesehener, auf kurz-, mittel- und langfristigen Produktions- und Absatzplanungen basierender Stückzahlen
(berücksichtigt etwa Fehlzeiten aufgrund von urlaubs- und krankheitsbedingter Abwesenheit oder Ähnlichem).
20 Daten aus der ELAB- und der ELAB-2.0-Studie, siehe Spath et al. 2012 und Bauer et al. 2019.
21 Angenommene Produktivitätssteigerungen:
• Bei konventionellen Komponenten 2 % p. a. gegenüber dem Jahr 2016
• Bei neuen Komponenten 3 % p. a. gegenüber dem Jahr 2016.
19AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
18.000 Baseline der Produktivitäts-
steigerungen21 (1 % BEV) –
Personalbedarf für eine Million Antriebsstränge
16.000 im Jahr 2025: -17 %
im Jahr 2030: -27 %
14.000 Szenario NPM-55 mit FCEV (23 %
PHEV, 53 % BEV, 3 % FCEV) mit
aktuell erhobenen Daten für
12.000
Leistungselektronik –
im Jahr 2025: -19 %
10.000 im Jahr 2030: -45 %
8.000 Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
53 % BEV) mit aktuell erhobenen
Daten für Leistungselektronik –
6.000 im Jahr 2025: -20 %
im Jahr 2030: -46 %
4.000
Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
53 % BEV) mit alten20 Daten für
2.000 Leistungselektronik –
im Jahr 2025: -21 %
0 im Jahr 2030: -47,5 %
2017 2025 2030
Prozentuale Veränderungen beziehen sich auf das Jahr 2017
Abbildung 11: Ermittelte Effekte auf die Saldo-Beschäftigung (brutto19) im Szenario NPM-55 ohne und mit FCEV mit aktuell erhobenen und alten20
Daten für Leistungselektronik mit Berücksichtigung von Produktivitätssteigerungen21
Quelle: eigene Darstellung
• Bei der Leistungselektronik wachsen die Personal gerungen aufgrund des noch geringen Anteils von FCEV
bedarfe, die auf aktuell dafür erhobenen Daten basie nicht festzustellen. Die genannten 600 Beschäftigten
ren, ausgehend von circa 120 auf knapp 600 Beschäf- entsprechen circa 7 % des Gesamt-Personalbedarfs im
tigte (pro einer Million hergestellter Antriebsstränge), Jahr 2030.
was eine Zunahme um circa 400 % oder circa 500
Personen darstellt. Diese Zunahme des Personalbedarfs • Bei den Personalbedarfen, die auf alten Daten für
in Höhe von 500 Beschäftigten entspricht 9 % des Leistungselektronik basieren, tritt ein Wachstum von
Personalbedarf-Rückgangs bei ICE (Benzin und Diesel). über 400 % ein. Dies entspricht aufgrund des geringen
Personalbedarfs im Ausgangsjahr 2017 lediglich einer
• Ein nennenswerter Unterschied zwischen den Szenarien Zunahme von circa 60 auf etwas über 300 Beschäftigte
ist auch bei Berücksichtigung von Produktivitätsstei- (pro einer Million hergestellter Antriebsstränge).
20AG 4 QUANTIFIZIERUNG VON BESCHÄFTIGUNGSEFFEKTEN DURCH LEISTUNGSELEKTRONIK UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE
1.200 Szenario NPM-55 mit FCEV
(23 % PHEV, 53 % BEV, 3 %
FCEV) mit aktuell erhobenen
Personalbedarf für Leistungselektronik auf
1.000 Daten für Leistungselektronik –
Basis von einer Million Antriebssträngen
im Jahr 2025: +290 %
im Jahr 2030: +400 %
800 Szenario NPM-55
(23 % PHEV, 53 % BEV) mit
aktuell erhobenen Daten
600 für Leistungselektronik –
im Jahr 2025: +290 %
im Jahr 2030: +380 %
400 Szenario NPM-55 (23 % PHEV,
53 % BEV) mit alten20 Daten
für Leistungselektronik –
200 im Jahr 2025: +270 %
im Jahr 2030: +450 %
0
2017 2025 2030
Prozentuale Veränderungen beziehen sich auf das Jahr 2017
Abbildung 12: Ermittelte Effekte auf die Beschäftigung bei Leistungselektronik im Szenario NPM-55 ohne und mit FCEV mit Berücksichtigung von
Produktivitätssteigerungen21
Quelle: eigene Darstellung
• Es wird die Annahme getroffen, dass mithilfe der hier • Die Dämpfung des Rückgangs des Gesamt-Personal-
und im Rahmen der ELAB2.0-Studie erhobenen Daten bedarfs durch die aktuell erhobenen Daten für
auch Rückschlüsse auf die Beschäftigung in der Herstel- Leistungselektronik und FCEV um 4,5 Prozentpunkte
lung von Antriebssträngen sowohl in ganz Deutschland hat hier also eine Größenordnung von 3.700 Beschäftig-
als auch in ganz Europa möglich sind. ten für Deutschland beziehungsweise 12.000 Beschäf-
tigten für Europa.
• Dies soll durch eine Anpassung der Referenzgröße einer
Million hergestellter Antriebsstränge gelingen. Dafür • Ausgehend von Abbildung 10 und Abbildung 11 ergibt
werden circa fünf Millionen beziehungsweise circa sich bei einer Extrapolation auf fünf beziehungsweise
16 Millionen Antriebsstränge herangezogen, was laut 16 Millionen Antriebsstränge für das Jahr 2017 mit Pro-
Angabe des VDA vom 19. April 202122 der Anzahl der duktivitätssteigerungen ein Personalbedarf von 82.000
im Jahr 2019 (vor der Coronakrise) in Deutschland beziehungsweise 261.000 Beschäftigten. Werden auf
beziehungsweise Europa hergestellten Pkw entspricht. diese Zahlen die Saldo-Effekte aus dem Szenario NPM-
55 mit alten Daten für Leistungselektronik (-47,5 %)
• Ausgehend von Abbildung 7 und Abbildung 8 ergibt sich sowie aus dem Szenario NPM-55 mit FCEV mit aktuell
bei einer Extrapolation auf fünf beziehungsweise 16 erhobenen Daten (-45 %) angewendet, dann folgt bis
Millionen Antriebsstränge für das Jahr 2017 ohne Pro- 2030 mit Produktivitätssteigerungen ein Rückgang des
duktivitätssteigerungen ein Personalbedarf von 83.000 Personalbedarfs von 39.000 sowie von 37.000 Beschäf-
beziehungsweise 266.000 Beschäftigten. Werden auf tigten für Deutschland beziehungsweise von 124.000
diese Zahlen die Saldo-Effekte aus dem Szenario NPM- sowie von 117.000 Beschäftigten für Europa.
55 mit alten Daten für Leistungselektronik (-24 %) so-
wie aus dem Szenario NPM-55 mit FCEV mit aktuell • Die Dämpfung des Rückgangs des Gesamt-Personal-
erhobenen Daten (-19,5 %) angewendet, dann folgt bedarfs durch die aktuell erhobenen Daten für Leis-
bis 2030 ohne Produktivitätssteigerungen ein Rück- tungselektronik und FCEV um 2,5 Prozentpunkte hat
gang des Personalbedarfs von 19.900 sowie von 16.200 hier also eine Größenordnung von 2.000 Beschäftigten
Beschäftigten für Deutschland beziehungsweise von für Deutschland beziehungsweise 7.000 Beschäftigten
64.000 sowie von 52.000 Beschäftigten für Europa. für Europa.
22 Vgl. https://www.vda.de/de/services/zahlen-und-daten/jahreszahlen/automobilproduktion.html.
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