Strukturstudie BWe mobil 2019 - Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung - e-mobil BW
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Strukturstudie BWe mobil 2019 Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung
Strukturstudie
BWe mobil 2019
Transformation durch
Elektromobilität und Perspektiven
der Digitalisierung
Herausgeber
Autoren
Inhaltsverzeichnis 4.4 Szenariomodellierung für den europäischen PKW-Flottenbestand bis 2030 ................................................ 110
4.4.1 Rahmenbedingungen für DLR-VECTOR21-Bestandsentwicklungen .......................................... 112
4.4.2 Entwicklung des PKW-Flottenbestands – „Business as usual“ .................................................. 113
4.4.3 Entwicklung des PKW-Flottenbestands – „progressiv“ .............................................................. 114
Vorwort ............................................................................................................................................. 4 4.4.4 Ökologische Auswirkungen der Flottenentwicklung .................................................................. 115
Management Summary ................................................................................................................... 6 4.5 Einordnung der Szenarien vor dem Hintergrund des Klimaschutzplans 2050 und der Sektorziele .................. 118
1 Ausgangslage und Zielsetzung ............................................................................................... 10 5 Beschäftigungseffekte der Elektromobilität .................................................................... 120
5.1 Aktueller Forschungsstand ......................................................................................................................... 125
2 Technologiewandel und wesentliche Trends .......................................................................... 14 5.2 Beschreibung des methodischen Vorgehens und Ergebnisse .................................................................... 127
2.1 Elektrifizierung ........................................................................................................................................... 17 5.2.1 Beschäftigungseffekte bei den verbrennungsmotorbasierten Komponenten (Fade-out)............. 127
2.1.1 Antriebskonzepte ...................................................................................................................... 17 5.2.2 Beschäftigungseffekte bei den neuen Komponenten (Fade-in) .................................................. 133
2.1.2 Technologien ............................................................................................................................. 29 5.2.3 Beschäftigungseffekte im Kfz-Gewerbe .................................................................................... 136
2.2 Digitalisierung und autonomes Fahren ....................................................................................................... 47 5.3 Zusammenfassung der Beschäftigungseffekte des Transformationsprozesses zur Elektromobilität in
2.2.1 Automatisiertes und autonomes Fahren – Status und Fakten ................................................... 50 Baden-Württemberg ................................................................................................................................... 137
2.2.2 Perspektiven der Digitalisierung und neue Mobilitätskonzepte ................................................. 57 5.3.1 Struktureller Wandel des gesamten Automobilclusters Baden-Württemberg ............................ 138
2.3 Automobil-Produktion 4.0 ........................................................................................................................... 62 5.3.2 Betroffenheit der vom Antriebsstrang betroffenen Produktionswerke und
2.3.1 Digitalisierungskonzepte ........................................................................................................... 63 der FuE-Beschäftigten ............................................................................................................... 140
2.3.2 Technologien ............................................................................................................................. 64 5.3.3 Zwischenfazit der Beschäftigungswirkungen des Transformationsprozesses zur Elektromobilität .... 142
3 Branchenbeschreibung und Marktanalyse ............................................................................. 68 6 Baden-Württemberg als industrielles Innovationscluster .................................................... 144
3.1 Rahmendaten der deutschen Automobilindustrie ....................................................................................... 72 6.1 Megatrends und ihr Einfluss auf die Automobilindustrie sowie die gesamte Wirtschaft
3.1.1 Besonderheiten der baden-württembergischen Automobilindustrie .......................................... 75 Baden-Württembergs ................................................................................................................................. 146
3.1.2 Clustersegmente der Automobilindustrie in Baden-Württemberg ............................................. 78 6.1.1 Anhaltende Optimierung der Produktion und Produktivitätseffekte ......................................... 146
3.1.3 Zuordnung der Beschäftigung zu den Clustersegmenten .......................................................... 81 6.1.2 Industrie 4.0 und Digitalisierung ............................................................................................... 147
3.2 Marktentwicklung und Rahmenbedingungen im internationalen Vergleich .................................................. 86 6.1.3 Globalisierung der Produktionsnetzwerke ............................................................................... 149
3.2.1 Deutschland und Baden-Württemberg ...................................................................................... 88 6.2 Baden-Württemberg als industrielles Innovationscluster ............................................................................ 151
3.2.2 Vergleich mit Europa und ausgewählten europäischen Ländern ................................................ 90
3.2.3 Vergleich mit den USA, China und Japan .................................................................................. 92 7 Zusammenfassung und Handlungsoptionen ........................................................................ 154
3.3 Aktuelle Herausforderungen und Markthochlauf der Elektromobilität ......................................................... 94 7.1 Kernergebnisse der Studie ......................................................................................................................... 156
7.2 Handlungsoptionen im Transformationsprozess zur Elektromobilität .......................................................... 159
4 Szenarien des Strukturwandels und Markthochlauf der Elektromobilität .......................... 96 I. Leitmarkt nachhaltige Mobilität Baden-Württemberg ............................................................... 159
4.1 Metaanalyse bestehender Fahrzeugmarkt-Szenarien für PKW und zugrunde liegender Einflussfaktoren ..... 99 II. Leitanbieter nachhaltige Mobilität Baden-Württemberg ........................................................... 160
4.2 Entwicklung der globalen PKW-Märkte ....................................................................................................... 102 III. Kompetenz- und Innovationscluster Elektromobilität Baden-Württemberg .............................. 161
4.3 Szenariomodellierung für den europäischen PKW-Neuwagenmarkt bis 2030 ............................................. 103
4.3.1 Rahmenbedingungen für DLR-VECTOR21-Szenarien ................................................................ 105 Literaturverzeichnis ......................................................................................................................... 164
4.3.2 Entwicklung des Markthochlaufs – „Business as usual“ ............................................................. 106 Abbildungsverzeichnis .................................................................................................................... 177
4.3.3 Entwicklung des Markthochlaufs – „progressiv“ ........................................................................ 107 Tabellenverzeichnis .......................................................................................................................... 179
4.3.4 Exkurs: Sensitivitätsszenario mit progressiver Entwicklung der Brennstoffzelle .......................... 108 Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................................... 180
4.3.5 Ökonomische Auswirkungen des Markthochlaufs ................................................................... 109
Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung
Vorwort
Die Zukunft der Mobilität ist automatisiert, vernetzt und elektrisch. Der Ent- delle zu entwickeln und zu etablieren. Und schließlich erfordert die Elektrifizierung auch einen Wandel des Energiesystems, indem
wicklungspfad hin zu dieser Mobilität der Zukunft ist geprägt von einem kom- regenerative Energiequellen für eine nachhaltige, sichere und bezahlbare Energieversorgung nutzbar gemacht werden müssen.
plexen, tiefgreifenden Wandlungsprozess. Für den Automobilstandort Baden-
Württemberg ist die erfolgreiche Bewältigung dieses Wandels von zentraler Die größte Herausforderung liegt also nicht allein in der Einführung neuer Technologien, Produkte und Services, sondern in der
Bedeutung: Baden-Württemberg – die Wiege des Automobils – gehört zu den zeitlichen Parallelität der Veränderungsanforderungen sowie der Vielschichtigkeit und Dynamik des Transformationsprozesses.
führenden automobilen Ökosystemen der Welt. Die Region ist geprägt von ei- Dies erfordert eine systemische Betrachtungs- und Herangehensweise, die Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft, Gesellschaft
ner engen Vernetzung leistungsfähiger Automobilhersteller, weltweit führen- und Politik miteinander in eine enge Kooperation bringt und über die Grenzen von Branchen und Technologien hinweg vernetzt.
der Systemlieferanten, zahlreicher mittelständischer Automobilzulieferer, spe- In Baden-Württemberg verfolgen daher mittlerweile über 140 Partner im Cluster Elektromobilität Süd-West das Ziel, die Indust-
zialisierten Produktionsausrüstern und Serviceanbietern sowie exzellenten rialisierung der Elektromobilität in Deutschland voranzubringen und Baden-Württemberg als führenden Anbieter nachhaltiger und
Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Diese einzigartige Kooperations- intelligenter Mobilitätslösungen zu positionieren. Darüber hinaus hat die Landesregierung im Jahr 2017 einen breit angelegten
struktur ist die Grundlage für die Innovationsstärke und den globalen Erfolg Strategiedialog Automobilwirtschaft Baden-Württemberg (SDA BW) gestartet, um im Zusammenwirken aller Akteure den Trans-
des Entwicklungs- und Produktionsstandortes im deutschen Südwesten. formationsprozess in der Automobilwirtschaft positiv zu gestalten.
Der Transformationsprozess hin zu einer nachhaltigen und intelligenten Mobilität be- Mit den Strukturstudien BWe mobil 2011 und 2015 hat die Landesagentur für neue Mobilitätslösungen und Automotive Baden-
deutet für die Akteure aus Wirtschaft, Politik und Gesellschaft eine mehrdimensiona- Württemberg e-mobil BW GmbH den notwendigen Strukturwandel durch die Elektrifizierung des Antriebsstrangs beleuchtet und
le und weitreichende Herausforderung. Ambitionierte Klimaziele, neue Mobilitäts- Herausforderungen und Chancen herausgearbeitet, die sich für Baden-Württemberg auf dem Weg zur Elektromobilität ergeben.
konzepte und gesellschaftliche Entwicklungen verändern weltweit die Parameter für Mit der Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung ha-
die Automobilwirtschaft und für alle mit ihr verbundenen Wirtschaftszweige. Sowohl ben wir den analytischen Fokus der Studie nochmals erweitert und betrachten neben der Transformation der Automobilwirtschaft
das Produkt Automobil als auch die gesamten Prozesse von Entwicklung, Produktion durch die Elektrifizierung des Antriebsstrangs auch die Perspektiven und Folgen, die sich aus der zunehmenden Automatisierung
oder Vertrieb müssen angesichts dieser Veränderungen konsequent hinterfragt und und Vernetzung der Mobilität ergeben.
angepasst werden. Während mit Elektrifizierung und Digitalisierung ein umfassender
Technologiewandel einhergeht, verändern sich auch die Strukturen des automobilen
Wertschöpfungssystems durch neue Konkurrenten und immer kürzere Innovations- Franz Loogen Dr. Wolfgang Fischer
und Marktzyklen. Gleichzeitig führt ein Verkehrs- und Mobilitätswandel zu neuen Geschäftsführer Prokurist, Leiter Bereich Projekt- und Clusteraktivitäten
Nutzungsgewohnheiten der Kunden und bietet die Möglichkeit, neue Geschäftsmo- e-mobil BW GmbH e-mobil BW GmbH
4 5
Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung
Management Summary
Der Technologiewandel führt zu einer Transformation der Mobilitätsindustrie.
Mit dem Modell DLR VECTOR21 wurde das Markt- und Käuferverhalten simuliert, um in zwei Szenarien plausible Zukunftsbilder
Elektromobilität ist ein Megatrend, der – zusammen mit der Vernetzung von Fahrzeugen, dem autonomen Fahren sowie der digitali- des PKW-Neuwagenmarktes in Europa zu erhalten. Das Eintreten der Szenarien ist vor allem von für Baden-Württemberg exoge-
sierten Produktion – das Automobil, seine Nutzung und seine Produktion in den nächsten Jahren deutlich verändern wird. Insbeson- nen Faktoren bestimmt. Im Business-as-usual-Szenario der DLR-VECTOR21-Simulation werden bei moderaterer Entwicklung der
dere die Elektrifizierung des Antriebsstrangs verändert die bestehenden Wertschöpfungs- und Beschäftigungsstrukturen in der Rahmenbedingungen 15 % aller verkauften Neu-PKW in Europa reine Elektrofahrzeuge sein, Plug-Ins und Full-Hybride erreichen
Automobilbranche, wobei klassische Komponenten wie der Verbrennungsmotor letztlich an Bedeutung verlieren, gleichzeitig neue dann Anteile von 13 % und 35 %. Die Brennstoffzelle erreicht im betrachteten Zeitraum in der Simulation keine nennenswerten
Komponenten der Elektromobilität wichtiger werden. Getrieben wird dieser Wandel vor allem von asiatischen PKW-Märkten, hier Marktanteile. Bei sehr günstiger Entwicklung der Rahmenbedingungen – insbesondere der Batteriekosten und Infrastrukturverfüg-
insbesondere von China. Für den Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg gilt es, diesen Prozess der Transformation und des barkeit – werden gemäß dem progressiven Szenario der DLR-VECTOR21-Simulation 51 % aller verkauften europäischen PKW-
Strukturwandels als Chance anzunehmen und zu nutzen. Neuwagen im Jahr 2030 rein elektrisch betrieben sein, weitere 47 % werden (teil-)elektrifiziert und mit Verbrennungsmotor ausge-
stattet sein. In diesem Szenario ist ein rein elektrisches Mittelklassefahrzeug spätestens 2030 preislich auf dem Niveau eines
Bereits 2030 könnten elektrische Antriebe bei Neuwagen in Europa dominieren. verbrennungsmotorisch betriebenen Benzin-PKW und damit auch bei den reinen Anschaffungskosten konkurrenzfähig. Während
das konventionelle Fahrzeug im Jahr 2015 noch einen direkten Kostenvorteil von über 10.000 Euro aufweist, ist es im Jahr 2030 im
Treiber für eine breite Elektrifizierung sind insbesondere die von der EU festgelegten CO2-Grenzwerte für neue PKW und die progressiven Szenario rund 1.000 Euro teurer. Dies liegt unter anderem an der zunehmenden Komplexität und den steigenden
Anstrengungen der Automobilhersteller, diese einzuhalten. Hierfür werden die verbrennungsmotorischen Fahrzeuge dank neuer Kosten für Effizienztechnologien. Diese sind zur Einhaltung gesetzlicher Emissionsgrenzwerte notwendig und führen gleichzeitig
Technologien immer effizienter und gleichzeitig immer stärker elektrifiziert. zu einer deutlichen Verbrauchsreduktion.
Der Meilenstein des Klimaschutzplanes 2030 wird erreicht –
bei Einhaltung strikter Rahmenbedingungen.
Der Klimaschutzplan der Bundesregierung hat für den Verkehr ein Sektorziel von 40 bzw. 42 % CO2-Minderung bis 2030
gegenüber 1990 festgeschrieben. Beide Szenarien erreichen rechnerisch dieses Ziel: Im Business-as-usual-Szenario ergeben sich
100 %
CO2-Minderungen für den PKW-Bereich von 50 % und im progressiven Szenario 55 % gegenüber 1990. Dies gilt allerdings nur
BEV = Battery Electric Vehicle
100 % unter der sehr unwahrscheinlichen Voraussetzung, dass die jährlichen Fahrleistungen und die durchschnittliche Motorleistung nicht
15 % BEV = Battery Electric Vehicle
90 % CNG = Compressed Natural Gas weiter steigen. Real ist damit zu rechnen, dass eine steigende Verkehrsleistung den technischen Reduktionen entgegenwirken und
15 %
90 % 5% CNG = Compressed Natural Gas
80 % D-HEV = Diesel Hybrid die berechneten Potenziale nicht voll erreicht werden können. Außerdem müssten auch die anderen Verkehrsträger (z. B. Bahn-,
5 %6 % Electric
D-HEV Vehicle
= Diesel Hybrid Last- und Flugverkehr) gleichermaßen zur Erreichung der Sektorziele beitragen. Dies stellt ein erhebliches Risiko dar. Eine frühzei-
80 % 51 %
70 % 6% Electric Vehicle tige Elektrifizierung der PKW- Flotte hat dabei aufgrund der langsamen Umwälzung des Fahrzeugbestandes einen großen Einfluss
13 % 51 % D = Diesel
70 % auf den langfristigen CO2-Ausstoß und einen stark positiven Effekt auf die angestrebte Treibhausgasneutralität im Jahr 2050. Ins-
60 % 13 % D = Diesel
G-PHEV = Gasoline Plug-in
gesamt sind aus Klimaschutzgründen Maßnahmen erforderlich, die die Transformationsgeschwindigkeit über die im Szenario Busi-
60 % Hybrid
G-PHEV Electric Vehicle
= Gasoline Plug-in
50 %
Hybrid Electric Vehicle ness-as-usual dargestellte Entwicklung hinaus beschleunigen.
2%
50 % 35 % G-HEV = Gasoline Hybrid
40 % 2%
Electric
G-HEV Vehicle Hybrid
= Gasoline
40 %
35 % Die Beschäftigten in Baden-Württemberg sind sehr unterschiedlich betroffen.
23 % Electric Vehicle
30 % G = Gasoline
23 %
30 % G = Gasoline Im Referenzjahr 2016 waren im Automobilcluster Baden-Württemberg rund 470.000 Beschäftigte direkt oder indirekt tätig, dies
20 %
entspricht ca. 11 % aller sozialversicherungspflichtig Beschäftigten im Land. Durch das Marktwachstum bei neuen Komponenten
20 %
10 % 25 % 22 % für die Elektromobilität und den gleichzeitigen Rückgang konventioneller Komponenten ergeben sich je nach Szenario für das Jahr
PKW-Neuzulassungsanteile im
10 % 25 % 22 % 2030 insgesamt Beschäftigungspotenziale von +1,9 % (+8.900 Beschäftigte) bis hin zu –6,6 % (–30.800 Beschäftigte). Für den
0 Jahr 2030 für Szenario „Business
gesamten baden-württembergischen Automobilstandort können diese Beschäftigungseffekte als moderat eingeschätzt werden.
0 as usual“ (links) und Szenario
Szenario 1 „Business as usual“ Szenario 2 „Progressiv“ Dies gilt aber nur, wenn das Cluster auch bei den alternativen Antriebstechnologien seine weltweit führende Innovationsrolle be-
„progressiv“ (rechts) in der
Szenario 1PKW, EU28,as
„Business 2030
usual“ PKW,
Szenario EU28, 2030
2 „Progressiv“ hält und bei den neuen Komponenten Marktanteile in ähnlicher Höhe wie heute gewinnen kann. Hierfür sind konzertierte Anstren-
PKW, EU28, 2030 PKW, EU28, 2030 EU28“
gungen aller Branchenakteure und eine aktive industriepolitische Unterstützung notwendig, um die besondere Bedeutung des
© eigene Berechnung
Automobilclusters Baden-Württemberg zu erhalten.
6 7
Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung
Die Transformation der baden-württembergischen Automobilindustrie kann insgesamt nur gelingen, wenn die Unternehmensstra-
tegien und unterstützende industriepolitische Maßnahmen auch die nachhaltige Entwicklung der baden-württembergischen (Pro-
duktions-)Standorte mit in den Fokus nehmen und die Beschäftigten in die Transformation eingebunden werden.
Den Wirtschaftsstandort als führendes Zentrum industrieller Innovationen sichern.
Die wirtschaftliche Stärke Baden-Württembergs stützt sich schon seit Jahren auf ein spezifisches Innovationscluster, das sich auf
Innovationen im Umfeld der industriellen Produktion spezialisiert hat und dabei weltweit eine führende Position einnimmt. Der
Transformationsprozess zur Elektromobilität kann trotz des Strukturwandels bei der Beschäftigung wichtige Impulse zur Weiterent-
wicklung des baden-württembergischen Clusters für industrielle Innovationen liefern. Voraussetzung dafür ist, dass das spezifische
Innovationsmuster aus der Verknüpfung von Produktionswissen und Produktinnovation für die Zurückgewinnung der Innovations-
führerschaft auch bei den neuen Antriebsstrangkonzepten genutzt wird. Baden-Württemberg muss zum Leitmarkt und Leitanbieter
für eine nachhaltige Mobilität und damit zum Vorreiter für den Transformationsprozess zur Elektromobilität werden.
© Stadtblick Stuttgart/AdobeStock
Dies kann nur gelingen, wenn sich die Unternehmens- und Standortstrategien, gepaart mit dem Veränderungswillen der Beschäf-
tigten und der Unterstützung aus Politik und Wissenschaft, an diesem Entwicklungsziel ausrichten. Dabei kann die Sicherung einer
nachhaltigen Beschäftigungsperspektive der betroffenen Mitarbeiter ein wichtiges Element zur Überwindung von Veränderungs-
hemmnissen werden. Denn nicht die Transformation zur Elektromobilität selbst, sondern verpasste Gestaltungschancen bei deren
Die sich im Branchendurchschnitt ausgleichenden positiven aktiver Weiterentwicklung können die wirtschaftliche Stärke Baden-Württembergs gefährden.
und negativen Beschäftigungseffekte sind sehr unterschied-
lich verteilt. So wird die Brisanz der Beschäftigungsentwick-
lung erst deutlich, wenn nur die direkt vom Antriebsstrang
abhängigen Produktionswerke in Baden-Württemberg mit
ihren 70.000 Beschäftigten betrachtet werden.
Im Business-as-usual-Szenario könnten 2030 ca.
10 % (inkl. Produktivitätseffekten 27 %) der Beschäftigten
in den vom Antriebsstrang abhängigen Produktions-
werken durch Fade-out-Effekte betroffen sein. Von diesen
ca. 18.500 betroffenen Beschäftigten könnten ca. 5.000
in der Herstellung neuer Komponenten (Fade-in)
beschäftigt werden.
Im progressiven Szenario wäre 2030 im Durchschnitt
fast jeder zweite Beschäftigte in den antriebsstrangab-
hängigen Produktionswerken betroffen (46 %; inkl.
Produktivitätseffekten 56 %). Insgesamt wären 39.000
Beschäftigte in Baden-Württemberg vom Fade-out der
Verbrennungsmotortechnologie negativ betroffen,
während ca. 8.000 neue Arbeitsplätze durch die neuen
Elektrokomponenten entstehen könnten.
8 9
01
Ausgangslage und
Zielsetzung
© nd3000/AdobeStock
Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung 01
01
ner Marktdurchdringungsszenarien mit wissenschaftlichen Sze- liefert Handlungs- und Gestaltungsoptionen für die Entschei-
Ausgangslage und nariomodellen (DLR VECTOR21). So werden u. a. die Nachfrage dungsträger in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft.
Zielsetzung nach neuen und klassischen Komponenten in der Zukunft und
potenzielle Kostenentwicklungen modelliert. Abbildung 1 illustriert das methodische Vorgehen dieser Studie.
Sie baut auf den Ergebnissen und Implikationen vorhergehen-
Kapitel 4 beschreibt auf Basis der Szenarioergebnisse die der Untersuchungen der e-mobil BW auf – so u. a. „Elektro-
relevanten Entwicklungen von Wertschöpfung und Beschäfti- mobilität weltweit – Baden-Württemberg im internationalen
gung durch Elektromobilität für den Automobilstandort Ba- Vergleich“(2015), „Automatisiert. Vernetzt. Elektrisch – Poten-
den-Württemberg. ziale innovativer Mobilitätslösungen für Baden-Württemberg“
(2015) – sowie weiterer Referenzstudien wie z. B. „Struktur-
© Herrndorff/AdobeStock
Kapitel 5 zeigt die Rolle und Situation Baden-Württembergs berichte Region Stuttgart“ (v. a. 2017, 2015 und 2009) und
als wirtschaftlich erfolgreicher Industriestandort und seine „Mobiles Baden-Württemberg – Wege der Transformation zu
Stärke bei industriellen Innovationen auf. einer nachhaltigen Mobilität“ (2017), fasst diese zu einem
neuen Bild zusammen und erweitert sie punktuell in wissen-
Mit der Transformation der Mobilitätsindustrie – angetrieben Wertschöpfung und Beschäftigung. Mögliche Effekte von Kapitel 6 fasst die wesentlichen Ergebnisse zusammen und schaftlicher Tiefe.
durch die Trends Elektrifizierung, Digitalisierung und Automa- Digitalisierung und Produktion 4.0 werden dagegen hier nicht
tisierung – ergeben sich weltweit zusätzliche wirtschaftliche mit eigenen Simulationsmodellen berechnet, sondern quali-
Chancen. Gerade in Deutschland und speziell in Baden- tativ beschrieben. Die vorliegende Analyse liefert Antworten
Württemberg, einem der bedeutendsten Standorte der Auto- auf folgende Fragestellungen:
mobilindustrie weltweit, herrscht Unsicherheit, wie sich Ausgangslage (Kapitel 1 bis 3)
diese Veränderungen auf die zukünftige Wertschöpfung und Worin besteht der Technologiewandel? - Elektrifizierte Antriebs- und vernetzte Mobilitätskonzepte
die Beschäftigung auswirken. In diesem Zusammenhang Welchen Stand haben Elektrifizierung, Digitalisierung und
- Bestandsaufnahme Automobilwirtschaft
wird hauptsächlich über mögliche negative Folgen für den Automatisierung und welche Trends gibt es?
Wirtschaftsstandort gesprochen, wobei – sofern die Transfor- Wie sieht die Branchenstruktur im Automobilsektor in
mation aktiv und erfolgreich gesteuert wird – auch positive Baden-Württemberg aus? Szenarien Strukturwandel (Kapitel 4)
Wirkungen erreicht werden können. Wie schnell und unter welchen Voraussetzungen setzen
Modellierung 2030 - Neuzulassungen
sich alternative Antriebe durch?
- Bestandszahlen
Ziel dieser Studie ist es, potenzielle Veränderungen am Auto- Wie entwickeln sich Wertschöpfung und Beschäftigung?
mobilstandort Baden-Württemberg darzustellen. Hierbei wird Welche Gestaltungsoptionen stehen für die Transformati-
ein Fokus auf die Herausforderungen und Chancen gelegt, on zur Verfügung? Entwicklung Automobilindustrie (Kapitel 5)
die durch Elektrifizierung, aber auch durch Digitalisierung und
- Komponenten und Märkte
Automatisierung des Fahrens entstehen. Diese wissen- Kapitel 1 fokussiert auf die Darstellung der wichtigsten Infor-
- Beschäftigungs- und Wertschöpfungseffekte
schaftlich fundiert, nachvollziehbar und transparent darzustel- mationen zum Technologiewandel in kompakter, einfacher
len, ist Voraussetzung für eine aktive und positive Gestaltung und übersichtlicher Form, erklärt die Formen der Elektrifizie-
des Wandels in Politik, Gesellschaft und Industrie. Ein weite- rung und Digitalisierung, die dort relevanten Technologien und
res wichtiges Kriterium für eine gelungene Transformation ist den möglichen Einfluss auf die Mobilität der Zukunft. Eine Rolle BW als industrielles Innovationscluster (Kapitel 6)
die Einhaltung der Klimaziele – und damit möglichst die Beschreibung der Automatisierung im Sinne von Konzepten
- Produktionsoptimierung und Produktivitätseffekte
Begrenzung der weiteren Erderwärmung. Hierfür ist die Elek- der Produktion 4.0 beschließt das Kapitel.
- Produktionsnetzwerke und Cluster industrieller Innovationen
trifizierung des PKW-Antriebes eine notwendige, aber keine
hinreichende Maßnahme. Die ebenfalls notwendigen Verän- Kapitel 2 stellt die Marktsituation bei alternativen Antrieben im
derungen des Mobilitätsverhaltens wurden und werden in internationalen Vergleich dar und ordnet die spezifische Situati-
anderen Studien untersucht – beispielsweise in „Mobiles on und Branchenstruktur Baden-Württembergs in den Kontext
Gestaltung Transformation (Kapitel 7)
Baden-Württemberg. Wege der Transformation zu einer nach- ein. Ein besonderer Fokus liegt auf der Darstellung der Ist-Situ- - Rahmenbedingungen, Gestaltungsspielräume
haltigen Mobilität“ (Baden-Württemberg Stiftung, 2017). ation, um die Grundlage für eine Fortschreibung von Wert-
- Handlungsempfehlungen Change Management
schöpfungs- und Beschäftigungsstrukturen zu schaffen.
Der Fokus der szenariobasierten Untersuchung liegt auf elek-
trifizierten PKW einschließlich deren Technik und Komponen- Kapitel 3 umfasst die Analyse bestehender Elektromobili- Abbildung 1: Vorgehen und Kerninhalte
ten sowie auf den Auswirkungen der Elektrifizierung auf tätsszenarien im Zeitraum bis 2030 und die Entwicklung eige-
12 13
02
Technologiewandel und
wesentliche Trends
© Chesky_W/
istockphoto
Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung 02
02
Ziel im Folgenden ist es, die mit den drei großen Trends Elek- 2.1.1 Antriebskonzepte
Technologiewandel und trifizierung, Digitalisierung und Automatisierung einherge-
wesentliche Trends henden Entwicklungen zu beschreiben und zu erklären. Dies
bildet die Grundlage, um den Wandel zu verstehen und einzu- In Kürze:
ordnen. Vor allem soll ein Verständnis dafür geschaffen wer-
den, dass der Wandel einen signifikanten Einfluss auf die Art
und Weise hat, wie Fahrzeuge in der Zukunft gestaltet und Es gibt verschiedene Bauformen und Grade der Elektrifi-
produziert werden. Ein Fokus wird zudem auf die zukünftige zierung – vom Hybrid- bis zum reinen Batteriefahrzeug –
Einbindung von Fahrzeugen in das Energiesystem und die mit unterschiedlichen elektrischen Leistungen, Reichwei-
Energieinfrastruktur sowie auf generelle Transformationspro- ten und Fahranteilen.
© pagnacco/AdobeStock
zesse im Mobilitätssystem angesichts sich ändernden Nut- Das Angebot an Elektrofahrzeugen nimmt kontinuierlich
zerverhaltens und neuer Geschäftsmodelle gelegt. zu, deutsche Hersteller starten ab ca. 2020 eine
Offensive.
2.1 Elektrifizierung Verbrennungsmotoren werden weiterhin bei vielen
Antriebskonzepten eingesetzt, ausgenommen sind reine
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge sind aller Voraussicht nach Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeuge.
Teil einer zukünftigen Mobilität, die lokal emissionsfreies Fah- Klassische Komponenten werden kontinuierlich weiter-
ren – z. B. in Großstädten – ermöglicht. Der Ausstoß von kli- entwickelt – effizienter, kleiner, leichter und kompakter.
ma- und gesundheitsschädlichen Abgasen wie CO2 oder NO2 Neue Komponenten verändern die Wertschöpfungsantei-
kann damit vor Ort reduziert werden. Auch eine Verringerung le am Fahrzeug signifikant. Der Schwerpunkt der
der Feinstaubbelastung (u. a. durch Bremsabrieb) ist erzielbar Wertschöpfung verschiebt sich weiter von der Mechanik
über eine durch den E-Motor gesteuerte Verzögerung des zur Elektrik/Elektronik.
Fahrzeugs (Rekuperation) bei gleichzeitiger Energierückge-
winnung.
Zur „Elektrifizierung“ zählen nicht nur rein elektrisch fahrende Auf dem Markt erhältlich ist schon jetzt eine Vielzahl elekt-
Fahrzeuge, sondern auch alle hybriden Formen, die sowohl risch oder alternativ betriebener Fahrzeuge. Diese werden
einen Verbrennungsmotor als auch einen E-Motor zum Vor- unterschieden nach dem Grad der Elektrifizierung – und da-
trieb nutzen. Auch Brennstoffzellenfahrzeuge sind Teil elektri- mit z. B. der erzielbaren rein elektrischen Reichweite – sowie
fizierter Antriebskonzepte, erzeugen die Antriebsenergie aber dem technischen Zusammenspiel von konventionellen und
im Fahrzeug mit einer wasserstoffbetriebenen Brennstoffzel- elektrischen Komponenten. Die relevanten Formen bei PKW
le selbst. Gemeinsam ist allen Fahrzeugen, dass zumindest sind in Abbildung 2 dargestellt und werden kompakt be-
Teile der Fahrtstrecke rein elektrisch zurückgelegt werden schrieben.
können oder der klassische Verbrennungsmotor elektrisch
unterstützt wird. So sind z. B. bessere Beschleunigungswerte
oder ein geringerer Benzinverbrauch möglich.
Weltweit steht die Automobilwirtschaft vor einem enormen Für die Automobilindustrie bedeutet dieser Wandel eine er-
Wandel. Ausgehend von den drei großen Trends Elektrifizie- hebliche Herausforderung: Bestehende Geschäftsmodelle Durch die (schrittweise) Elektrifizierung bieten die Automobil-
rung, Digitalisierung und Automatisierung zeichnet sich eine müssen an die sich ändernden Anforderungen angepasst hersteller den Kunden neue Vorteile in Bezug auf Fahrdyna-
Veränderung der Mobilität an sich ab. Das Fahrzeug der Zu- werden. Neue Technologien und Komponenten werden von mik, Lärmreduktion, Effizienz und Verbrauch und senken zeit-
kunft wird aller Voraussicht nach zunehmend elektrisch ange- den Herstellern und Zulieferern erzeugt, klassische Kompo- gleich (lokale) Emissionen. Dies ist bei Hybridfahrzeugen
trieben, intelligent und vernetzt sein sowie auf Wunsch auto- nenten – wie der Verbrennungsmotor – verlieren langfristig allerdings verbunden mit höherer Komplexität, höherer Mas-
nom fahren. Es wird angetrieben durch erneuerbare an Relevanz. Die Transformation zur Elektromobilität verän- se und höheren Kosten. Bei weniger komplexen reinen Elek-
Energieformen, nutzt aktuelle Daten (u. a. Verkehrsdaten) zur dert die Automobilindustrie, da sich Wertschöpfungsanteile, trofahrzeugen sind diese aufgrund der heute noch hohen Bat-
Optimierung der Fahrtwege und Verkehrsflüsse und kommu- -prozesse und -strukturen in der Fahrzeugentwicklung sowie teriekosten sogar noch höher – und das bei aktuell relativ
niziert ständig mit anderen Fahrzeugen und Verkehrsteilneh- in der Fahrzeugproduktion verändern. Davon abhängig ist geringen Reichweiten beziehungsweise Komforteinbußen
mern – auch um Unfällen aktiv vorzubeugen. auch die Beschäftigungssituation – speziell im Automotive- bei der Klimatisierung.
geprägten Baden-Württemberg.
16 17Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung 02
Bauteile (wie LED-Leuchten) verbessert, um die Energieeffizi- im Fahrzeug mit Energie versorgt. Für diese Funktion kann der
Konventionelles Hybridfahrzeug Hybrid-/Elektrofahrzeug
Brennstoffzellenfahrzeug enz des Fahrzeugs zu erhöhen. Der Wertschöpfungsanteil Verbrennungsmotor kleiner als in einem reinen Verbrenner aus-
Fahrzeug (ohne externe Lademöglichkeit) (mit externer Lademöglichkeit)
elektrischer und elektronischer Bauteile steigt damit weiter an. gelegt werden. Er muss allerdings für einen häufig unterbroche-
nen, dafür aber stationären Einsatz ausgelegt sein. Der E-Motor
ICE Mild-HEV PHEV FCEV
Internal Combustion Engine Mild Hybrid Electric Vehicle Plug-in Hybrid Electric Vehicle Fuel Cell Electric Vehicle Ein Mild-Hybrid bietet zusätzlich Möglichkeiten zur Rekupe- ist für den Vortrieb zuständig. Durch die Kombination der Batte-
ration (Energierückgewinnung beim Bremsen) und eine riekapazitäten und der chemischen Energie im Kraftstoff entste-
Mikro-Hybrid Full-HEV REEV Schub- und Boost-Funktion, die eine zeitweise Unterstützung hen eine hohe Gesamtreichweite des Fahrzeugs und hohe rein
ICE mit Start-Stopp-Funktion Full Hybrid Electric Vehicle Range-extended Electric Vehicle
des Verbrennungsmotors, z. B. durch stärkere Beschleuni- elektrische, also auch lokal emissionsfreie Fahranteile. Der
gung, ermöglicht. Der Verbrennungsmotor wird dabei durch Range Extender kann verbrauchs- und schadstoffoptimal bei
ICE efficient BEV
ICE mit elektr. Nebenaggregaten Battery Electric Vehicle
einen relativ klein dimensionierten E-Motor mit ca. 15 kW konstanter Drehzahl im bestmöglichen Wirkungsgradbereich
unterstützt. Bis zu bestimmten Geschwindigkeiten (ca. arbeiten. Dem stehen ein komplexer Gesamtsystemaufbau und
70 km/h) ist zusätzlich ein „Segeln“ möglich, sodass das in Anbetracht der groß dimensionierten Batterie hohe Kosten
Fahrzeug bei stehendem Verbrennungsmotor rollt, wenn so und hohe Masse gegenüber. Neben 4-Takt-Hubkolben-Verbren-
Energie gespart werden kann. Zur Steuerung der elektrischen nungsmotoren können auch andere Technologien, wie z. B. Wan-
z. B. VW Golf VII z. B. Audi A8 z. B. BMW 530e z. B. Hyundai ix35 Fuel Cell Leistung werden die Bordnetze mit höheren Spannungen be- kelmotoren, Zweitaktmotoren, Brennstoffzellensysteme oder
ICE, Verbrennungsmotor, Mild-HEV, Verbrennungsmotor, PHEV, Verbrennungsmotor, FCEV, Brennstoffzelle,
Benzin/Diesel E-Motor nur zur Unterstützung rein elektrisches Fahren bis 50 km rein elektrischer Vortrieb trieben, beispielsweise mit einem 48-Volt-System. So können Gasturbinen als Range Extender genutzt werden (Stan, 2016).
auch Nebenaggregate elektrisch statt mechanisch angetrie-
ben und effizienter geregelt werden. Die Installation des Hy- Batteriefahrzeug (Battery Electric Vehicle, BEV)
bridsystems inkl. der Batterie bedeutet eine höhere Komple-
z. B. Toyota Prius III z. B. Tesla Model S z. B. Toyota Mirai
xität, eine höhere Masse und höhere Kosten, ermöglicht Ein Batteriefahrzeug nutzt ausschließlich ein rein elektri-
Full-HEV, Verbrennungsmotor, BEV, FCEV, Brennstoffzelle, aber, abhängig vom Einsatzprofil, 15–20 % Effizienzpotenzial sches Antriebssystem, das aus einem oder mehreren Elek-
rein elektrisches Fahren bis 50 km rein elektrischer Vortrieb rein elektrischer Vortrieb
im Vergleich zum konventionellen Fahrzeug. tromotoren, der Leistungselektronik (inkl. Ladesystem) sowie
einem Batteriesystem besteht. Der Energiespeicher ist dabei
Full-Hybride ermöglichen rein elektrisches Fahren für eine relativ groß dimensioniert (20–150 kWh) und kann über das
kurze Zeit und Strecke (ca. 5 km). Die Batterie ist größer di- externe Stromnetz aufgeladen werden. Zusätzlich wird durch
z. B. BMW i3
mensioniert (ca. 2–4 kWh) und kann entsprechend mehr elek- Rekuperation kontinuierlich Bremsenergie zurückgewonnen
BEV,
rein elektrischer Vortrieb trische Energie speichern und abgeben. Sie wird nicht extern und in die Traktionsbatterie eingespeist. Der Vortrieb erfolgt
© eigene Darstellung
aufgeladen. Die für die elektrische Fahrt notwendige Energie jederzeit rein elektrisch, konventionelle Komponenten wie
Abbildung 2: Übersicht über konventionelle und elektrifizierte Antriebskonzepte kommt allein aus der Rekuperation sowie aus Erzeugung Verbrennungsmotor, Kraftstoffversorgung, Abgasanlage so-
durch den konventionellen Verbrennungsmotor. Der höheren wie Starter und Lichtmaschine entfallen. Bei reinen Elektro-
Komplexität, der zusätzlichen Masse und den Mehrkosten fahrzeugen kann das Getriebe entweder stufenlos oder ein-
stehen höhere Verbrauchseinsparungen (insbesondere im bzw. zweistufig ausgelegt sein. Zweistufige Getriebe bieten
Generell können die Antriebskonzepte in „konventionell“ Der Mikro-Hybrid ist heute schon Stand der Technik und in Stadtverkehr, 22–25 %) und kurze lokal emissionsfreie Fahr- Vorteile, da sie sowohl hohes Drehmoment bei der Beschleu-
(klassisch mit Verbrennungsmotor), „hybrid“ (mit und ohne so gut wie jedem Neuwagen mit Verbrennungsmotor (ICE, ten gegenüber (ECF, 2017). nigung (z. B. beim Anfahren) als auch einen effizienteren Be-
externe Lademöglichkeit), „rein elektrisch“ (immer mit exter- Internal Combustion Engine) verbaut. Hier wird der klassi- trieb bei höheren Geschwindigkeiten ermöglichen.
ner Lademöglichkeit) sowie „brennstoffzellenbasiert“ unter- sche Anlasser durch einen stärkeren Elektromotor ersetzt, Plug-in-Hybride (PHEV) können im Vergleich zum Full-Hybrid
teilt werden. zudem wird die Motorsteuerung angepasst, um die Start- zusätzlich an einer externen Stromquelle aufgeladen werden. Im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen verringert sich
Stopp-Funktion zu ermöglichen. Der Verbrennungsmotor wird Ladegeräte sind in das Fahrzeug oder die Ladesäule integriert. die Teilekomplexität im Antriebsstrang und Vorteile entstehen
Hybridfahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, HEV) also z. B. beim Halt an der roten Ampel automatisch ausge- Der Energiespeicher ist größer dimensioniert (zurzeit ca. in Bezug auf den verfügbaren Bauraum. Ein Batterie- oder
schaltet, beim Weiterfahren wieder gestartet. Dies führt zu 5–15 kWh) und ermöglicht rein elektrisches Fahren von ca. Elektrofahrzeug erzeugt lokal und während der Fahrt keine
Ein Hybridfahrzeug hat mindestens zwei Antriebe an Bord. Es Verbrauchseinsparungen vor allem im Stadtverkehr, rein elek- 40–50 km. In der Zukunft werden marktspezifisch 80 km und Emissionen und bei geringen Geschwindigkeiten weniger
verfügt über einen Verbrennungsmotor und einen Elektromo- trisches Fahren ist aber nicht möglich. Die technischen Verän- mehr angestrebt. Im Vergleich zu Full-Hybriden ist eine zusätz- Lärm. Sofern das Fahrzeug mit erneuerbaren Energien ge-
tor, der den Verbrennungsmotor beim Antrieb entweder un- derungen am Fahrzeug sind minimal, auch die Mehrkosten liche oder eine größer dimensionierte Batterie verbaut; zudem speist wird, können hohe Vorteile beim Emissionsausstoß
terstützt oder (in Teilen) entlastet. Je nach Leistung des des Systems halten sich für den Kunden in Grenzen. Bei ho- eine Ladeeinheit für den Anschluss an eine externe Stromquelle. auch über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs reali-
E-Motors und Größe der Batterie werden folgende Grade der hem Anteil an Fahrten in der Stadt können Effizienzpotenziale siert werden. Die Nachteile liegen in derzeit noch hohen Kos-
Hybridisierung unterschieden: Mikro-Hybrid, Mild-Hybrid, von 5 % bis 10 % realisiert werden. Beim ICE efficient wer- Bei einem Elektrofahrzeug mit Range Extender (Range- ten – v. a. bedingt durch hohe Batteriekosten – und einer im
Full-Hybrid und Plug-in-Hybrid. den darüber hinaus eine Vielzahl weiterer Funktionen elektri- extended Electric Vehicle, REEV) treibt der installierte Ver- Vergleich zum Verbrenner geringen Reichweite.
fiziert (z. B. Turbolader, Klimakompressor, Lenkpumpe) oder brennungsmotor einen Generator an, der bei Bedarf die Batterie
18 19Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung 02
Brennstoffzellenfahrzeug (Fuel Cell Electric stoffzellen-PKW werden 3–6 kg Wasserstoff bei 700 bar gespei- Die einzelnen Antriebskonzepte und deren wesentliche Eigenschaften sowie grundlegende Vor- und Nachteile sind in Tabelle 1
Vehicle, FCEV) chert, was Reichweiten von 400 km bei Füllzeiten von sechs zusammengefasst.
Minuten ermöglicht. Bei FC-Nutzfahrzeugen wird ein Druck von
Brennstoffzellenfahrzeuge nutzen ausschließlich Elektro- 350 bar verwendet. Die Nachteile von Brennstoffzellenfahrzeu-
Konzept Merkmale/Beispiele Vorteile/Nachteile
motoren zum Vortrieb, die hier aber aus einem Wasserstoff- gen bestehen in derzeit noch hohen Anschaffungskosten und
tank und einem Brennstoffzellensystem gespeist werden. geringer Verfügbarkeit von Wasserstoffinfrastruktur.
Automatische Start-Stopp-Funktion, regeneratives
Die kleiner dimensionierten Batterien werden kontinuierlich + Geringe Mehrkosten, effektiv für urbane
Bremsen mit Startergenerator
Fahrprofile
Mikro-Hybrid/
bordintern von der Brennstoffzelle geladen. Zudem ist eine Folgende Abbildung 3 liefert eine Übersicht über Aufbau und
ICE efficient Spannung: 12 V
− Geringe oder keine Kraftstoffeinsparung
externe Ladung als FC-PHEV konstruktiv möglich. In Brenn- Anordnung relevanter Komponenten der Antriebskonzepte. E-Leistung: 5 kW
bei Überland- bzw. Autobahnfahrt
Batteriekapazität: 0,6–1,2 kWh
Automatische Start-Stopp-Funktion, Rekuperation, + Gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis,
Schub und Boost, Zug gutes Effizienzpotenzial
Mild-Hybrid
Spannung: 42–150 V − Höhere Masse, größerer notwendiger
E-Leistung: 5–15 kW Bauraum, höhere Kosten u. a.
Batteriekapazität: 1–3 kWh der Batterie
Konventionelles Mikro-Hybrid/ Mild-Hybrid/ Plug-in- Range-extended Batterieelektrisches Brennstoffzellen- Automatische Start-Stopp-Funktion, Rekuperation, + Hohes Effizienzpotenzial für urbane und
Fahrzeug ICE ICE efficient Full-Hybrid Hybrid Electric Vehicle Fahrzeug fahrzeug Boost, kurzes elektrisches Fahren andere Schub-, Zug-, Wechsel-Fahrprofile,
kurze Zeit lokal emissionsfrei
Full-Hybrid
Spannung: 150–400 V
E-Leistung: 20–50 kW − Steigende Komplexität, höhere Masse,
Batteriekapazität: 2–4 kWh höhere Kosten
FC Automatische Start-Stopp-Funktion, Rekuperation, + Hohes Effizienzpotenzial für urbane und
Boost, längeres elektrisches Fahren andere Schub-, Zug-, Wechsel-Fahrprofile,
H2 längere Zeit lokal emissionsfrei
Plug-in-Hybrid
Spannung: 200–400 V
E-Leistung: 50 kW − Weiter steigende Komplexität,
Batteriekapazität: 5–15 kWh höhere Masse, höhere Kosten
Rekuperation, On-board-Bereitstellung
+ Lokal emissionsfreies Fahren möglich,
elektr. Energie
keine Reichweitenproblematik
Range-extended
Electric Vehicle Spannung: 200–400 V
Ausprägungen der Elektrifizierung des Antriebsstrangs E-Leistung: 70–100 kW
− Hohe Masse, notwendiger Bauraum,
Kosten der Batterie
Batteriekapazität: 15–30 kWh
+ Lokal emissionsfrei, hohe CO2-Einsparung
Rekuperation, rein elektrisches Fahren
bei Nutzung erneuerbarer Energie
Benzintank Batterie H2 Wasserstofftank FC Brennstoffzelle Battery
Spannung: 200–1.000 V
Electric Vehicle − Kosten des Antriebsstrangs und
E-Leistung: 100–500 kW
insbes. der Batterie, geringere Reichweite,
Elektrisch optimierter Elektromotor/ Elektrifizierte Batteriekapazität: 10–150 kWh
Verbrennungsmotor höhere Fahrzeugmasse
Verbrennungsmotor Generator Nebenaggregate
© in Anlehnung an eMAP, 2015
+ Lokal emissionsfrei, hohe Reichweite
Rekuperation, rein elektrisches Fahren + Schnelle Energieaufnahme
+ Externe Ladung als FC-PHEV konstruktiv
Fuel Cell Electric FC
Spannung: 200–400 V möglich
Vehicle H2
E-Leistung: 100–300 kW
Batteriekapazität: 10 kWh − Verfügbarkeit Wasserstoff-Betankungsinfra-
struktur, höhere Anschaffungskosten
© e-mobil BW, 2015
Abbildung 3: Die Vielfalt elektromobiler Antriebskonzepte im Vergleich zum konventionellen Antrieb Tabelle 1: Wesentliche Eigenschaften sowie Vor- und Nachteile der Antriebskonzepte im Vergleich
20 21Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung 02
Marktangebot und Strategien der Hersteller
In den letzten Jahren haben die Automobilhersteller ihr Produktportfolio kontinuierlich um alternativ betriebene Fahrzeuge erwei-
Europa
tert bzw. einen Ausblick auf die in der Zukunft geplanten elektrifizierten Modelle gegeben, wie eine Analyse der seit dem Jahr 2000
weltweit vorgestellten elektrifizierten Modelle in Abbildung 4 verdeutlicht.
Spanien, 4
Anzahl Fahrzeuge
Tschechien, 5 Monaco, 3
120 Österreich, 7 Kroatien, 3
Italien, 15 Norwegen, 2
Anzahl Fahrzeuge FCEV
Schweiz, 16
120 BEV
100
REEVFCEV Schweden, 16
PHEVBEV
100
REEV
Full-HEV Großbritannien, 26
80
PHEV
Mild-HEV
Deutschland, 232
80 Full-HEV
60
Mild-HEV
Frankreich, 75
60
40
40
20
Asien
20
0
Abbildung 4: Vorgestellte Indien, 14
2000 2017 Taiwan, 2
Konzept-, Prototypen- und
Südkorea, 29
0 Serienfahrzeuge nach Elektrifizie-
2000 2017 rungsgrad, 2000–2017
© DLR Vehicle Concept Database, 2018
Berücksichtigt wurden nicht nur die bereits in den Markt ein- (112). Letztere jedoch gewannen in den vergangenen fünf
geführten Serienfahrzeuge, sondern auch die auf Automobil- Jahren gegenüber den Full-Hybriden immer mehr an Bedeutung. Japan, 143
messen vorgestellten Konzept- und Prototypenfahrzeuge
(inkl. Designstudien) der OEM im Zeitraum von 2000 bis 2017. Ein Großteil der vorgestellten E-Fahrzeuge stammt von euro-
Dies erlaubt es, Schwerpunkte und Trends der Fahrzeugher- päischen Herstellern (404), danach folgen asiatische (316)
China, 128
steller im Zeitverlauf zu identifizieren und eine Tendenz abzu- und amerikanische (78). Abbildung 5 veranschaulicht, dass in
leiten, welche Antriebskonzepte in der Zukunft für sie beson- der EU deutsche OEM mit 232 Fahrzeugen und über 55 %
ders relevant sein könnten. Anteil die Hauptakteure sind, gefolgt von Frankreich (75 PKW,
18 %) und dem Vereinigten Königreich (26 PKW, 6 %).
Insgesamt ist im genannten Zeitraum eine Gesamtanzahl von In Asien führen japanische Hersteller mit 143 Fahrzeugen
809 elektrifizierten Fahrzeugen erfasst, davon 314 mit Serien- (44 %) knapp vor Anbietern aus China (128, 40 %). Südkorea-
ankündigung. Der Schwerpunkt der Automobilhersteller lag nische Hersteller belegen mit 29 vorgestellten PKW (9 %)
© DLR Vehicle Concept Database, 2018
mit großem Abstand bei rein batterieelektrischen Fahrzeugen hier Platz 3. In China ist insbesondere in den letzten fünf Jah-
(426), gefolgt von Full-Hybriden (136) und Plug-in-Hybriden ren ein sprunghafter Anstieg zu verzeichnen. Abbildung 5: Anzahl elektrifizierter Konzept-, Prototypen- und Serienfahrzeuge aus der Europa und Asien
22 2350
Strukturstudie BWe mobil 2019 – Transformation durch Elektromobilität und Perspektiven der Digitalisierung 02
Anzahl Fahrzeuge
40
50
30
Anzahl
40 Fahrzeuge Anzahl Fahrzeuge
FCEV Serie
50 50
BEV Vor-/Kleinserie
REEV Konzept/Prototyp
20
30
PHEV
40 40
FCEV
Full-HEV
BEV
Mild-HEV
10
20 REEV
30 30
PHEV
Serie
Full-HEV
0 Vor-/Kleinserie
10
Mercedes-Benz
Toyota
Audi
Volkswagen
BMW
Peugeot
Lexus
Honda
Citroën
Nissan
Kia
Renault
Porsche
Mitsubishi
Volvo
Tesla
Opel
Ford
Chevrolet
Mild-HEV
Konzept/Prototyp
20 20
0
Mercedes-Benz
Toyota
Audi
Volkswagen
BMW
Peugeot
Lexus
Honda
Citroën
Nissan
Kia
Renault
Porsche
Mitsubishi
Volvo
Tesla
Opel
Ford
Chevrolet
10 10
0 0
Abbildung 6: Anzahl
Mercedes-Benz
Toyota
Audi
Volkswagen
BMW
Peugeot
Lexus
Honda
Citroën
Nissan
Kia
Renault
Porsche
Mitsubishi
Volvo
Tesla
Opel
Ford
Chevrolet
Mercedes-Benz
Toyota
Audi
Volkswagen
BMW
Peugeot
Lexus
Honda
Citroën
Nissan
Kia
Renault
Porsche
Mitsubishi
Volvo
Tesla
Opel
Ford
Chevrolet
elektrifizierter Konzept-, Abbildung 7: Aufteilung der
Prototypen- und Serienfahrzeu- Fahrzeuge nach Serien-, Kleinse-
ge nach Hersteller und Elektrifi- rien-, Vorserien-, Prototypen- und
zierungsgrad Konzeptstatus
© DLR Vehicle Concept Database, 2018 © DLR Vehicle Concept Database, 2018
Die Analyse einzelner Automobilhersteller und ihrer Strategi- on (inkl. Vor- und Kleinserie) vorgesehen. BMW, Lexus und Die großen Automobilhersteller verfolgen unterschiedliche der Lebenszyklusbetrachtung aufgrund der mehrfach not-
en bei der Vorstellung elektrifizierter PKW zeigt unterschiedli- Tesla zum Vergleich haben von ihren 34, 20 und elf vorgestell- Strategien der Elektrifizierung ihrer Produktpalette. Einerseits wendigen Energiewandlung gegenüber einer direkten Nut-
che Herangehensweisen (Abbildung 6): Bei weltweiter Be- ten Fahrzeugen 20, 14 und zehn für eine Markteinführung wird der konventionelle Antriebsstrang immer weiter entwi- zung von Strom als Energieträger als weniger effizient. Syn-
trachtung sind Mercedes-Benz (inkl. Smart) und Toyota mit angekündigt oder diese bereits realisiert. ckelt und immer stärker über hybride Antriebstechniken thetische Kraftstoffe können auch auf biologisch-chemischen
jeweils 41 vorgestellten Fahrzeugen führend, gefolgt von elektrifiziert, wobei deutsche Hersteller – auch wegen der Weg z.B. auf Basis von biologischer Restmasse hergestellt
Audi (40), Volkswagen (37), BMW (34) und Peugeot (31). Zu Generell fokussierten die europäischen Hersteller bislang für Verbrauchsvorteile im NEFZ und bei der WLTP – bevorzugt werden.
erkennen ist, dass im gesamten Zeitraum Toyota, Peugeot Plug-in-/PHEV-Hybridfahrzeuge auf das SUV- und Luxusseg- Plug-in-Hybride ins Portfolio nehmen. Andere richten ihre Pro-
und Lexus einen Fokus auf Full-Hybrid-Antriebskonzepte ment, wobei diese Technologie in der aktuellen Entwicklung duktpalette auf reine Batteriefahrzeuge aus. Brennstoffzellen- Generell bieten die drei Technologiepfade „Elektrifizierung“,
setzten, Audi, BMW und Volvo hingegen ihren Schwerpunkt – auch immer mehr in das Segment der (oberen) Mittelklasse fahrzeuge sind ebenso auf dem Markt erhältlich (Toyota Mirai, „Wasserstoff“ und „SynFuels“ jeweils spezifische und von
vor allem in den letzten Jahren – eher auf Plug-in-HEV legten. transferiert wird. Das Kleinst- und Kleinwagensegment spielt Hyundai ix35 Fuel Cell), spielen bislang jedoch eine noch un- den einzelnen Anwendungsfällen im Verkehr abhängige Vor-
Hohe Anteile rein batterieelektrischer Fahrzeuge sind bei Nis- hier so gut wie keine Rolle, bedingt insbesondere durch den tergeordnete Rolle. Zudem verfolgen einige Hersteller die und Nachteile bei gesamtwirtschaftlicher und ökologischer
san und Volkswagen zu erkennen. Renault und Tesla konzent- notwendigen Bauraum, die große Masse und die hohen Kos- Kombination von Hybridisierung mit weiteren alternativen Betrachtung. Im Sinne der Technologieoffenheit werden von
rieren ihre Entwicklungsarbeiten so gut wie ausschließlich ten der komplexen Hybridtechnik. Bei reinen Batteriefahrzeu- Antriebsformen und Kraftstoffen wie z. B. Erdgas oder syn- Politik und Wirtschaft derzeit alle Optionen betrachtet und ge-
auf BEV. gen existiert bis zum jetzigen Zeitpunkt ein klarer Fokus auf thetischen Kraftstoffen. Diese können auf Basis von CO2, zielt für die einzelnen Verkehrsarten (u. a. PKW, LKW, Nutz-
das Kleinwagensegment zum einen und das Sportwagenseg- Wasser und erneuerbaren Energien gewonnen und entweder fahrzeuge, Bahn, Schiff, Flugzeug) weiterentwickelt. So könn-
Allerdings erreichen nicht alle vorgestellten Fahrzeuge aus ment zum anderen. Hybridfahrzeuge mit Range Extender in gasförmiger Variante als Methan (Power-to-Gas) oder in ten in der Zukunft zum Beispiel auch die Vorteile der
obiger Analyse auch Serienstatus. Wie Abbildung 7 zeigt, hat sind bislang unterrepräsentiert, zu finden sind sie beispiels- flüssiger Form (Power-to-Liquid) bereitgestellt werden. Die unterschiedlichen technologischen Möglichkeiten für einzel-
beispielsweise Audi zwar bislang insgesamt 40 E-Fahrzeuge weise bei Opel (Ampera) bzw. baugleich bei Chevrolet (Volt) Erzeugung und Bereitstellung dieser sogenannter E-Fuels ne Anwendungen kombiniert werden.
präsentiert, davon sind jedoch nur elf für eine Serienprodukti- sowie außerdem bei BMW (i3). verbraucht allerdings relativ viel Energie und erweist sich in
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