Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur - Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg - e-mobil BW
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Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg
Wirtschaftsfaktor
Ladeinfrastruktur
Potenziale für Wertschöpfung in
Baden-Württemberg
Herausgeber
Autoren
Inhaltsverzeichnis
Vorwort .............................................................................................................................................. 4 4. Wertschöpfungs- und Beschäftigungseffekte für Baden-Württemberg .......................... 58
Management Summary ................................................................................................................... 6 4.1 Aktuelle Positionierung ausgewählter Akteure in Baden-Württemberg ..................................................... 58
4.2 Zusammenfassung und Ergebnisse der Experteninterviews und
1. Vorgehen und Aufbau der Studie ........................................................................................... 10 der Umfrage unter den Clustermitgliedern .................................................................................................. 59
4.3 Künftige Entwicklungsszenarien für den Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg ................................. 66
2. Marktstrukturen und Produkte im Ökosystem für das Laden von Elektrofahrzeugen ... 14 4.4 Künftige Wertschöpfungspotenziale „Ladeinfrastruktur“ in Baden-Württemberg .................................... 68
2.1 Grundlagen ................................................................................................................................................. 14 4.5 Künftige Beschäftigungseffekte „Ladeinfrastruktur“ in Baden-Württemberg ........................................... 72
2.1.1 Anwendungsfälle im öffentlichen und privaten Bereich ........................................................... 14
2.1.2 Ladebetriebsarten ..................................................................................................................... 15 5. Fazit und Empfehlungen ......................................................................................................... 76
2.1.3 Ladeinfrastruktur und Steckertypen für das Laden von Elektrofahrzeugen in Deutschland ... 16 5.1 Ergebniszusammenfassung ....................................................................................................................... 76
2.1.4 Dauer eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug .................................................................. 18 5.2 Abschließende Einordnung der Ergebnisse .............................................................................................. 78
2.2 Das Ökosystem für öffentliches und privates Laden .................................................................................. 19
2.2.1 Charakterisierung und Beschreibung der Akteure im Ökosystem ........................................... 20 Anhang .............................................................................................................................................. 80
2.2.2 Beschreibung und Bewertung der Kernprodukte, -technologien und -dienstleistungen ............ 24 Literaturverzeichnis ......................................................................................................................... 82
2.2.3 Beschreibung zukünftiger Trends für öffentliches Laden .......................................................... 29 Abbildungsverzeichnis .................................................................................................................... 85
2.3 Synergiepotenziale der Anwendungsfälle ................................................................................................... 32 Tabellenverzeichnis .......................................................................................................................... 86
2.3.1 Synergiepotenziale zwischen Akteuren und Anwendungsfällen .............................................. 33 Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................................... 87
2.3.2 Chancen und Risiken der Akteure .............................................................................................. 34
2.3.3 Zuordnung von Unternehmen aus Baden-Württemberg ........................................................... 34
3. Marktpotenzial Ladeinfrastruktur .......................................................................................... 38
3.1 Beschreibung und Charakterisierung der Wertschöpfungskette Ladeinfrastruktur .................................. 38
3.2 Entwicklung Marktmodell .......................................................................................................................... 38
3.2.1 Markt für Elektrofahrzeuge ................................................................................................................ 40
3.2.2 Markt für Ladeinfrastruktur ............................................................................................................... 42
3.2.3 Berechnungsgrundlage Wertschöpfung ............................................................................................. 43
3.3 Wertschöpfungspotenziale Ladeinfrastruktur .............................................................................................. 48
3.3.1 Wertschöpfungspotenziale Ladeinfrastruktur Europa, USA und China ............................................ 48
3.3.2 Wertschöpfungspotenziale Ladeinfrastruktur Deutschland und Baden-Württemberg .................... 50
3.4 Strategische Positionierung der Akteure ..................................................................................................... 50
3.4.1 Status quo .......................................................................................................................................... 52
3.4.2 Ausblick und potenzielle Veränderungen ........................................................................................... 53
Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 01
Vorwort
Elektromobilität ist ein zentraler Baustein der zukünftigen Mobilität. Der Markt-
hochlauf von Elektrofahrzeugen entwickelt sich aktuell sehr dynamisch, bis zum
Jahr 2030 könnte der Bestand nach Analysen der Bundesregierung auf insgesamt
14,8 Millionen Elektrofahrzeuge ansteigen, darunter rund 9,6 Millionen vollelektri-
sche Fahrzeuge. Je nach Entwicklung bedeutet dies für das Jahr 2030 einen
Bedarf von 440.000 bis 843.000 öffentlich zugänglichen Ladepunkten in Deutsch-
land – bei einem aktuellen Bestand von rund 43.000.
Um diese ambitionierten Pläne zu unterstützen, hat sich die Landesregierung
Baden-Württemberg ehrgeizige Ziele für einen schnellen Ausbau der Ladeinfra-
struktur und der Netze gesetzt. Damit im Jahr 2030 jeder dritte PKW in Baden-
Württemberg klimaneutral unterwegs sein kann, sollen bis dahin zwei Millionen
private und öffentliche Ladepunkte im Land zur Verfügung stehen. Der Aufbau soll
dabei bedarfsgerecht erfolgen: In Siedlungs- und Gewerbegebieten soll der nächs-
te öffentliche Ladepunkt möglichst fußläufig erreichbar und die nächste Schnellla-
desäule maximal fünf Kilometer entfernt sein. Alle öffentlich zugänglichen Lade-
© Martin Stollberg © KD Busch
punkte und Schnellladesäulen sollen mit einheitlichen, digitalen Bezahlmöglichkeiten
möglichst einfach genutzt werden können. Über eine Kombiförderung für Elektro-
fahrzeuge mit Photovoltaikstrom soll ein Anreiz zum Ausbau erneuerbarer Energien
geschaffen werden. Grundlage für die Schaffung weiterer Ladepunkte sind der
Ausbau und die Ertüchtigung der Netze.
Johann Wolfgang von Goethe schrieb: „An unmöglichen Dingen soll man selten verzweifeln, an schweren nie.“ Lassen Sie uns
Angesichts dieser notwendigen und ambitionierten Ziele liegen im kommenden die großen Herausforderungen im kommenden Jahrzehnt gemeinsam angehen – denn die Kooperation und das Zusammenwir-
Jahrzehnt immense Herausforderungen vor uns. Gleichzeitig entstehen aber auch ken von unterschiedlichen Akteuren aus Industrie, Forschung und öffentlicher Hand haben uns in Baden-Württemberg stets
Perspektiven und Chancen für neue Wertschöpfung und Geschäftsmodelle. Die vor- stark gemacht.
liegende Studie Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung
in Baden-Württemberg, die auf Anregung des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit
und Tourismus von der Landesagentur für neue Mobilitätslösungen und Automotive Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, MdL
Baden-Württemberg e-mobil BW GmbH in Auftrag gegeben wurde, analysiert die Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg
Anwendungsfälle sowie das Ökosystem des öffentlichen und privaten
Ladens, nimmt Markt- und Wertschöpfungspotenziale in den Blick und zeigt vor Franz Loogen
allem die Wertschöpfungs- und Beschäftigungseffekte für Baden-Württemberg auf. Geschäftsführer, e-mobil BW GmbH – Landesagentur für neue Mobilitätslösungen und Automotive Baden-Württemberg
4 5
Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 02
Management Summary
Das Wertschöpfungspotenzial für Baden-Württemberg Betrieb (840). IT-basierte Wertschöpfungsstufen weisen so-
am weltweiten Lademarkt wird im Jahr 2025 zwischen wohl im Wertschöpfungs- als auch im Beschäftigungspotenzi-
950 Millionen (Mio.) und 1,65 Milliarden (Mrd.) Euro be- al einen sehr geringen Anteil aus. Dennoch nehmen diese
tragen. Bis 2030 wächst das Wertschöpfungspotenzial, Wertschöpfungsstufen im Gesamtsystem Ladeinfrastruktur
je nach Simulationsszenario, auf 1,8 bis 4,1 Mrd. Euro. eine fundamental wichtige Rolle ein, da vor allem die Soft-
Die Beschäftigungseffekte für das Land liegen im Zeit- ware Bindeglied für sektorenübergreifende Geschäftsmodelle
raum bis 2030 zwischen 4.800 und 10.200 Beschäftigten. ist, die heute noch nicht etabliert und deren Auswirkungen
noch nicht ausreichend bekannt sind.
Eine Prognose, wie sich die Ladeinfrastruktur des Landes
Baden-Württemberg bis 2030 entwickeln wird, ist aus heuti- Verglichen mit anderen Wirtschaftsbereichen in Baden-Würt-
ger Sicht noch mit großer Unsicherheit behaftet, weshalb in temberg fallen die quantifizierbaren Effekte der Ladeinfra-
der Studie mit vereinfachenden Annahmen und verschiede- struktur für den Wirtschaftsstandort eher gering aus. Den-
nen Szenarien gearbeitet wurde. Die Wertschöpfungsstufen noch kommt der Ladeinfrastruktur in Zukunft eine essenzielle
mit dem höchsten Potenzial in Baden-Württemberg sind kurz- Rolle bei der Vernetzung der Energie- und Mobilitätswende
bis mittelfristig der Hardwareverkauf sowie Installations- zu. Daraus können zum Teil gänzlich neue Geschäftsmodelle
dienstleistungen. Auf lange Sicht bis 2030 ist der Stromver- und Opportunitäten für den Industriestandort Baden-Würt-
kauf die Wertschöpfungsstufe mit dem höchsten Potenzial. temberg resultieren. Um ansässigen Unternehmen hierfür
Exportmöglichkeiten für baden-württembergische Unterneh- Zugang zu verschaffen, ist eine aktive Beteiligung am Markt
men bestehen überwiegend im Hardwareverkauf – bzw. im zwingend notwendig. Besonders der Politik kommt hierbei
Export von Subkomponenten der Ladehardware –, durch eine Schlüsselrolle zu. Durch die Etablierung von Austausch-
Stromverkauf, den Betrieb von Ladeinfrastruktur oder durch und Vernetzungsplattformen können Unternehmen, For-
den Export von IT-Dienstleistungen (IT-Backend, MSP- schungseinrichtungen und Universitäten zusammengebracht,
Dienstleistungen). Demgegenüber stehen Wertschöpfungs- das gemeinschaftliche Lernen an neuen Technologien geför-
stufen mit geringem Exportpotenzial, die allerdings auch vor dert und Start-ups sowie kleineren und mittleren Unterneh-
externen Wettbewerbern geschützt sind. Hierzu zählen ins- men (KMU) der Zugang zum Markt erleichtert werden. So
besondere Installationsdienstleistungen, die fast ausschließ- können gemeinsam zukunftsfähige und branchenübergreifen-
lich durch das lokal organisierte Elektrohandwerk erbracht de Konzepte entwickelt werden, die anschließend am Welt-
werden. Auch der Betrieb von Ladeinfrastruktur wird meist markt etabliert werden können.
durch regionale Energieversorgungs
unternehmen sicherge-
stellt. Im Leitszenario beträgt das Wertschöpfungspotenzial
für baden-württembergische Unternehmen im Jahr 2030
1,45 Mrd. Euro im Stromverkauf, 800 Mio. Euro für Ladehard-
ware und 250 Mio. Euro für Installationsdienstleistungen.
Auch Beschäftigungseffekte für Baden-Württemberg sind mit
großer Unsicherheit behaftet und variieren je nach Szenario
zwischen 4.800 und 10.200 Beschäftigten bis 2030. Im
Leitszenario wurde ein Potenzial für 7.300 Beschäftigte er-
rechnet. Der Großteil der Beschäftigten verteilt sich bis zum
Jahr 2030 auf die Wertschöpfungsstufen Hardwareverkauf
© Scharfsinn/shutterstock
(~2.600), Stromverkauf (~1.800), Installation (~1.550) und
6 7
01 Vorgehen und Aufbau
der Studie
© e-mobil BW/Anatolij
Kasnatscheew
01
Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 02
1.
Vorgehen und Aufbau der Studie
Die Studie hat das Ziel, das Wertschöpfungspotenzial für Im 4. Kapitel werden die Wertschöpfungs- und Beschäfti-
Ladeinfrastruktur (LIS) in Baden-Württemberg zu berechnen gungseffekte für Baden-Württemberg berechnet. Hierzu
und darauf aufbauend das Beschäftigungspotenzial abzulei- werden die ansässigen Unternehmen zuerst entlang der
ten. Hierfür wurde ein mehrstufiges Simulationsmodell ent- Wertschöpfungskette positioniert. Es wurde eine Umfrage
wickelt, das im Verlauf der Studie detailliert beschrieben und unter Mitgliedsunternehmen und Partnern des Clusters
vorgestellt wird. Elektromobilität Süd-West und Experteninterviews mit aus-
gewählten Unternehmen durchgeführt, deren Ergebnisse
In Kapitel 2 werden die Grundlagen für das Markt- und Rol- vorgestellt und ausgewertet werden. Darauf aufbauend wird
lenverständnis der Ladeinfrastruktur dargelegt. Es werden das Wertschöpfungspotenzial für Baden-Württemberg am
die Anwendungsfälle für privates und öffentliches weltweiten Lademarkt in drei verschiedenen Szenarien be-
Laden vorgestellt, Ladebetriebsarten, Ladeinfrastruktur- wertet und nach Regionen (inländische Wertschöpfung,
und Steckertypen beschrieben und typische Dauern für exportierte Wertschöpfung) sowie Wertschöpfungsstufen
Ladevorgänge berechnet. Anschließend wird das Ökosys- bilanziert. Basierend auf dem Wertschöpfungspotenzial
tem für öffentliches und privates Laden inklusive der rele- werden die Beschäftigungseffekte für den Lademarkt in
vanten Akteure vorgestellt. Des Weiteren werden Kernpro- Baden-Württemberg bis 2030 nach Wertschöpfungsstufen
dukte, -technologien und -dienstleistungen sowie zukünftige abgeleitet.
Trends für öffentliches Laden dargestellt. Das Kapitel endet
mit der Identifikation von Synergiepotenzialen zwischen Die Studie endet mit einer Ergebniszusammenfassung, ei-
Akteuren und Anwendungsfällen sowie Chancen und Risi- ner Bewertung des Industriestandortes Baden-Württem-
ken einzelner Akteure und einer Zuordnung von Unterneh- berg für Ladeinfrastruktur und einer abschließenden Einord-
men aus Baden-Württemberg. nung der Ergebnisse.
Das 3. Kapitel widmet sich der Berechnung des Marktpoten- Erstellungszeitraum der Studie war zwischen September
zials für Ladeinfrastruktur auf weltweiter Ebene sowie für 2020 und Januar 2021. Da zum Zeitpunkt der Finalisierung
verschiedene Zielregionen. Berechnungsgrund
lage ist ein der Studie für das Jahr 2020 noch keine finalen Zahlen zur
Markthochlaufmodell für Elektrofahrzeuge, basierend auf Anzahl von Elektrofahrzeugen, Ladeinfrastruktur oder Be-
regionalen Flottenvorgaben. Darauf aufbauend wird der schäftigungseffekten in Baden-Württemberg vorlagen, han-
Bedarf an Ladeinfrastruktur je Anwendungsfall abgeleitet. delt es sich bei den ausgewiesenen Zahlen für 2020 um be-
Im Anschluss werden die unterschiedlichen Wertschöp- rechnete Werte.
fungsstufen vorgestellt und die allgemeinen Wertschöp-
fungspotenziale für Ladeinfrastruktur in Europa, USA und
China sowie für Deutschland und Baden-Württemberg be-
rechnet.
© Detlef Dähne/AdobeStock
10 11
02 Marktstrukturen und
Produkte im Ökosystem für das
Laden von Elektrofahrzeugen
© elektronik-zeit/
AdobeStock
02
Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 02
ßenraum oder auf privatem Grund befindet, sofern der zum 2.1.2 Ladebetriebsarten
Ladepunkt gehörende Parkplatz von einem unbestimmten
2. oder nur nach allgemeinen Merkmalen bestimmbaren Per- Die unterschiedlichen Arten das Ladens von Elektrofahrzeu-
sonenkreis tatsächlich befahren werden kann“.1 Demgegen- gen sind in den relevanten Normen als „Ladebetriebsarten“
Marktstrukturen und Produkte im Ökosystem für das über stehen private Lademöglichkeiten. Zu privaten Lade- (engl. „Mode“) bezeichnet. In der Norm IEC 61851 werden
stationen zählen solche, die Zugangsbeschränkungen Ladevorgänge detailliert beschrieben und in insgesamt vier
Laden von Elektrofahrzeugen aufweisen und lediglich von einer bestimmten Personen- Ladebetriebsarten eingeteilt. Die Ladebetriebsarten 1 bis 3
gruppe angefahren und genutzt werden können (z. B. am entfallen auf das Laden mit Wechselstrom (engl. „Alterna-
Arbeitsplatz oder in privaten Tiefgaragen). ting Current“, AC), die Ladebetriebsart 4 beschreibt das La-
den mit Gleichstrom (engl. „Direct Current“, DC).
Im Anwendungsfall des öffentlichen Ladens ist zwischen
Privates Laden Öffentliches Laden
verschiedenen Kategorien zu unterscheiden. Öffentliches Ladebetriebsart 1 bedeutet, dass Wechselstrom an einer
Halböffentliches Öffentliches Öffentliches Laden kann an Ladestationen, die direkt am Straßenrand landesüblichen Haushaltssteckdose oder einer ein- oder
Heimladen Flottenladen
Laden AC-Laden DC-/Autobahnladen installiert sind (öffentliches AC-Laden), stattfinden. Eine dreiphasigen Starkstromsteckdose bezogen wird. Dabei fin-
weitere Kategorie des öffentlichen Ladens ist das det keine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Lade-
Laden in Ein- oder Laden während der Laden am Zielort, AC-Laden gegen DC- und HPC-Laden im DC-Schnellladen (zu AC- und DC-Laden siehe 2.1.2). In ers- punkt statt. Zwingende Voraussetzung ist jedoch, dass die
Mehrfamilienhäusern – Arbeitszeit oder am z.B. in Supermärkten, Gebühren im öffent- öffentlichen Bereich –
meist über Nacht Arbeitsplatz. Ladeinfra- Restaurants, Hotels und lichen, städtischen insbesondere entlang ter Linie sollen DC-Schnellladestationen Langstreckenmobi- infrastrukturseitige Steckvorrichtung über eine Fehlerstrom-
mit geringer Leistung struktur auf dedizierten, Freizeiteinrichtungen. Bereich, meist in von Autobahnen und
(3–11 kW). privaten Parkplätzen. öffentlichem Besitz. Hauptverkehrsachsen
lität ermöglichen. Daher sind diese Ladestationen mit sehr Schutzeinrichtung abgesichert ist. Dies kann insbesondere
sowie in Metropolen. hohen Ladeleistungen meist direkt an Autobahnen, vielbe- bei Bestandsinstallationen nicht immer gewährleistet wer-
fahrenen Landstraßen oder gut erreichbaren Knotenpunkten den, daher wird diese Ladebetriebsart nicht für die dauer-
- Privatkunden mit - Mitarbeiter inkl. - Privatkunden als - Privatkunden - Langstrecken für vorhanden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit sind hafte Nutzung empfohlen.
Parkplatz Geschäftswagenfahrer Gelegenheitslader (Prämisse: Bequem- Privat- und Geschäfts-
- Geschäftswagen- - Flottenfahrzeuge (z.B. keine Lade- lichkeit) kunden Ladehubs in Stadtzentren, die hauptsächlich Stadtbewoh-
Quelle: eigene Darstellung
kunden mit - Kunden und Gäste möglichkeit zu Hause) - Laternenparker - Tanken = Laden in nern ohne eigene Park- und Lademöglichkeit eine schnelle Bei der Ladebetriebsart 2 ist die Ladeleitung bei der Ver-
getrennten Rech- - Carsharing-Flotten Großstädten
nungsanforde- Aufladung der Fahrzeuge garantieren sollen und vergleich- bindung mit der landesüblichen Haushaltssteckdose zusätz-
rungen
bar mit heutigen Tankstellen sind. Darüber hinaus können lich mit einem sogenannten In-Cable Control and Protection
Ladestationen auch im halböffentlichen Bereich vorzufinden Device (ICCPD) ausgestattet. Es übernimmt den Schutz vor
Beschreibung Kundengruppe
sein. In diesem Zusammenhang spricht man vom sogenann- elektrischem Schlag bei Isolationsfehlern für den Fall, dass
Abbildung 1: Anwendungsfälle für das Laden von Elektrofahrzeugen ten "Zielort-Laden" (engl. „Destination Charging“). Anwen- der Kunde sein Fahrzeug an eine Haushaltssteckdose an-
dungsfälle hierfür sind beispielsweise Supermarkt- und Res- schließt, die bei der Errichtung nicht für das Laden von Elek-
taurantparkplätze oder auch bewirtschaftete Parkflächen trofahrzeugen vorgesehen war. Über ein Pilotsignal erfolgt
(z. B. Parkhäuser). eine Überwachung der Schutzleiterverbindung zwischen
In diesem Kapitel werden zuerst die Anwendungsfälle und 2.1.1 Anwendungsfälle im öffentlichen und ICCPD und Fahrzeug. Diese Ladebetriebsart wird in
Grundlagen für das Laden von Elektrofahrzeugen beschrie- privaten Bereich Beim privaten Laden unterscheidet man zwischen zwei Deutschland vorgesehen, falls keine spezielle Ladestation
ben. Anschließend werden das Ökosystem und die ver- maßgeblichen Kategorien: Laden am Arbeitsplatz und Laden der Ladebetriebsarten 3 oder 4 verfügbar ist.
schiedenen Marktakteure erklärt. Des Weiteren werden Im Vergleich zu heutigen Nutzungsgewohnheiten wird sich zu Hause. Ersteres trifft zum einen auf Flottenbetreiber zu,
Kernprodukte, -technologien und -dienstleistungen vorge- das Kundenverhalten im Zusammenhang mit Elektrofahrzeu- die zur Sicherstellung des reibungslosen Betriebs ausrei- Bei der Ladebetriebsart 3 wird das Fahrzeug an einer Lade-
stellt und zukünftige Trends für die Ladeinfrastruktur bewer- gen in Zukunft maßgeblich ändern. Laden findet dann dort chend Ladeinfrastruktur zur Verfügung stellen müssen. Bei- station oder Wallbox mit Wechselstrom an einer zweckge-
tet. Das Kapitel endet mit der Identifikation von Synergiepo- statt, wo das Fahrzeug ohnehin geparkt ist. Daher gibt es spielhaft hierfür steht die Deutsche Post – DHL, die bereits bundenen Steckdose geladen, es kann aber auch an der La-
tenzialen der Anwendungsfälle sowie einer Zuordnung von unterschiedliche Anwendungsfälle für das Laden im öffentli- seit 2014 über eine große elektrische Flotte verfügt. Zum destation ein fest angeschlossenes Ladekabel vorhanden
lokalen Unternehmen in Baden-Württemberg entsprechend chen und privaten Bereich, die jeweils Anforderungen an anderen gibt es das sogenannte Mitarbeiterladen. Hierbei sein. Die Steuerung des Ladevorgangs wird durch einen
den beschriebenen Marktrollen. den Lademodus, die Ladeleistung und weitere Dienstleis- stellt der Arbeitgeber seinen Arbeitnehmern Lademöglich- Datenaustausch zwischen der Ladestation und dem Fahr-
tungen, beispielsweise die Abrechnung der Ladevorgänge, keiten zur Verfügung. Beim Heimladen muss unterschieden zeug ermöglicht. Dieser Lademodus basiert auf einer für
2.1 Grundlagen mit sich bringen. Diese Anforderungen sind in Abbildung 1 werden, ob der Fahrer eines Elektrofahrzeugs über einen Elektrofahrzeuge speziell errichteten Ladeinfrastruktur und
zusammengefasst. Stellplatz in einer eigenen Garage oder im Carport verfügt bietet ein hohes Maß an elektrischer Sicherheit und Schutz
Zunächst erfolgt die Beschreibung der Anwendungsfälle für oder ob es sich um einen Bewohner eines Mehrfamilienhau- der Installation vor Überlastung. Für das AC-Laden wird die-
öffentliches und privates Laden und deren technische Eine Ladestation wird gemäß Ladesäulenverordnung des ses mit gemeinschaftlich genutzter Parkfläche handelt. Auf- se Ladebetriebsart empfohlen.
Grundvoraussetzungen, bevor die Studie genauer auf die Bundeswirtschaftsministeriums als öffentlich zugänglich grund der meist langen Standzeiten ist für privates Laden
Marktrollen, Produkte und Technologietrends eingeht. bezeichnet, wenn sie sich „entweder im öffentlichen Stra- oftmals AC-Laden mit geringen Ladeleistungen ausreichend.
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1 I Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2020): Ladesäulenverordnung (LSV)
14 15
Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 02
Die Ladebetriebsart 4 bezeichnet das Laden mit Gleich- 2.1.3 Ladeinfrastruktur und Steckertypen verfügbaren Platz am Standort und den technischen Anfor- Leistung einer DC-Ladestation allerdings bei mindestens
strom (DC). Aufgrund der besonders hohen Ladeleistungen für das Laden von Elektrofahrzeugen derungen ab. Wallboxen stellen aufgrund der kompakten 50 kW. Seit geraumer Zeit werden verstärkt HPC-Ladestati-
gelten erhöhte Sicherheitsanforderungen. Daher kommt bei in Deutschland Bauweise sowie nicht benötigter Komponenten (bspw. onen mit Leistungen von 150 bis 350 kW installiert. Abbil-
diesem Lademodus ausschließlich ein fest an der Ladesäule Rammschutz) im Vergleich zu freistehenden Ladesäulen dung 3 gibt einen Überblick über derzeit verfügbare Ladein-
angeschlossenes Ladekabel zum Einsatz, das ab hohen Die Ladeinfrastruktur lässt sich im Wesentlichen in AC-Nor- eine günstigere Variante dar und sind mit weniger Aufwand frastruktur sowie deren Ladeleistungen.
Ladeleistungen mit Strömen >200 Ampere (A) gekühlt wer- mal- und DC-Schnellladen unterteilen. Für das AC-Laden zu installieren, aber aufgrund des geringen Bauraums insbe-
den muss. Eine steckbare Verbindung ist nur fahrzeugseitig wird ein fahrzeugseitiger AC-DC-Wandler benötigt, der den sondere beim DC-Laden in der Ladeleistung limitiert.
vorgesehen. Im Vergleich zum AC-Laden sind die Kontakte vom Netz verfügbaren Wechselstrom in Gleichstrom wan-
und Leitungsquerschnitte größer dimensioniert, wodurch delt. Diese Wandlung ist notwendig, da die Hochvoltbatterie Bei AC-Ladeinfrastruktur liegt in der Regel eine Ladeleis-
deutlich höhere Ladeleistungen übertragen werden können. im Fahrzeug nur Gleichstrom (DC) aufnehmen kann. Beim tung zwischen 3,7 und 22 kW vor. In seltenen Fällen verfügt
Allgemein wird das DC-Laden daher auch Schnellladen (im DC-Laden befindet sich diese Komponente außerhalb des AC-Ladeinfrastruktur auch über eine höhere Leistung. DC-
Bereich 20–100 Kilowatt, kW) oder, bei noch höheren Leis- Fahrzeuges in der Ladeinfrastruktur. Eine Ladestation kann Ladeinfrastruktur zeichnet sich durch deutlich höhere Lade-
tungen, Ultraschnellladen (engl. „High Power Charging“, freistehend montiert oder auch als Wallbox an einer Wand leistungen aus. Zwar existieren auch DC-Wallboxen mit ge-
HPC – ca. 100–350 kW) genannt. angebracht werden. Die Wahl der Bauform hängt meist vom ringeren Ladeleistungen von ca. 20 kW, in der Regel liegt die
Ladebetriebs- und -stationsarten nach Stand der Technik
Kabelgebundenes Laden von Elektrofahrzeugen
Konduktive Ladesysteme – EMV – Anforderungen Ladesteck- Ladeleitung Anschluss-
allgemeine Anforderungen an externe Ladesysteme vorrichtung IEC 62893 Ladeinfrastruktur
IEC 61851-1 IEC 61851-21-2 IEC 62196 IEC 60364-7-722
Ladeleitung
Ladebetriebsart 2
Quelle: Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) 2017: Die Deutsche Normungs-Roadmap Elektromobilität 2020
IEC 62752
AC DC (HPC) Nutzfahrzeug
AC-Wallbox
Kategorie
IEC 61851-1
DC-Wallbox ICCPD AC-Laden DC-Wallbox DC-Multicharger HPC-Station AC-/DC-Laden
IEC 61851-23
AC-Ladesäule Ladebetriebsart 2 3 4 4 4 3, 4
IEC 61851-1
DC-Ladesäule
IEC 61851-23 Max. Spannung1) 230 V 400 V 920 V 500 V (920 V2)) 1.000 V
Abhängig vom
Max. Stromstärke1) 16 A 32 A ~60 A 125A (200 A2)) 500 A
Anwendungsfall
Max. Ladeleistung1) 3 kW 22 kW ~20 kW 50kW (100 kW2)) 150–350 kW
Anzahl Wettbewerber
Kommunikation
ISO 15118
Marktreife
Quelle: eigene Darstellung
Anforderungen für EMV – Anforderungen an
den Netzanschluss Bordladegeräte IEC 61851-21-1 1) Branchenübliche Maximalwerte, Spezifikation kann in Einzelfällen abweichen Sehr gering Gering
ISO 17409
2) Neue Produktgenerationen ermöglichen Ladeleistungen von ~100 kW Mittel Hoch Sehr hoch
EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit
Abbildung 2: Ladebetriebsarten Abbildung 3: Ladebetriebs- und -stationsarten
16 17Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 02
Ladeleistung [kW]
AC-Laden DC-Laden
Quelle: eigene Darstellung in Anlehnung an International Electrotechnical Comission 2014;
13,9
2,3
34,8
Typ-2-Buchse Typ-2-Stecker CCS-Combo-2
AC-Laden
an Ladesäule für Fahrzeug Stecker an Ladesäule 8,6
3,7
21,6
CP PP CP PP
Bildquellen: e-mobil BW / Laura Halbmann / Anatolij Kasnatscheew
N PE L1 PE 2,9
11
L3 L2 7,3
1,5
22
3,6
DC+ DC-
0,6
Typ-2-Buchse Typ-2-Stecker CCS-Combo-2 50
1,6
DC-Laden
am Fahrzeug für Ladesäule Buchse am Fahrzeug
0,6
PP CP PP CP
150
L1 PE N
0,5
L1 PE N
Quelle: eigene Darstellung
L2 L3
L2 L3 0,6
350
0,2
DC- DC+ Städtisches BEV mit 40 kWh Batteriekapazität und 50 kW max. DC-Ladeleistung Ladedauer [h]
Langstecken BEV mit 100 kWh Batteriekapazität und 350 kW max. Ladeleistung
Abbildung 4: Steckertypen Abbildung 5: Ladedauer nach Ladestationsart
Steckertypen für das Laden von Elektrofahrzeugen sind in Die Übertragungsgrenzen liegen bei ungekühlten CCS-Com- Die Ladezeiten wurden für zwei verschiedene Fahrzeuge schiede ergeben sich beim DC-Laden. Da die Ladeleistung
der Norm IEC 62196 spezifiziert. In Europa sind seit 2014 bo-2-Ladesystemen bei bis zu 950 V mit maximal 200 A und berechnet: ein städtisches Elektrofahrzeug mit 40 kWh Bat- des städtischen Elektrofahrzeugs in diesem Beispiel auf
der sogenannte Typ-2-Stecker sowie dessen Kupplung als bei flüssiggekühlten Kabeln bei maximal 500 A. Daraus teriekapazität und einer maximalen DC-Ladeleistung von 50 kW begrenzt wurde, kann auch an einer leistungsfähigen
Standard festgelegt. Der Stecker-Typ 2 besitzt drei Außenlei- resultiert theoretisch eine maximale Übertragungsleistung 50 kW sowie ein langstreckentaugliches Premiumfahrzeug HPC-Ladestation nur besagte Ladeleistung realisiert wer-
terkontakte (L1, L2 und L3), einen Kontakt für den Neutrallei- >400 kW und damit ein Vielfaches der Wechselstromla- mit 100 kWh Batteriekapazität und einer DC-Ladeleistung den. Beim langstreckentauglichen BEV hingegen verkürzt
ter (N) und einen Schutzkontakt (PE: engl. „Protective dung. von 350 kW. Die realisierbare AC-Ladeleistung beider Fahr- sich die Ladezeit von 96 Minuten an einer 50-kW-Ladesäule
Earth“). Weiterhin gibt es den PP-Kontakt (PP: engl. „Proxi- zeuge beträgt 22 kW. Die Berechnung wurde anhand einfa- auf knapp 14 Minuten bei 350 kW Ladeinfrastruktur.
mity Pilot“), um die Anwesenheit des Steckers festzustel- 2.1.4 Dauer eines Ladevorgangs für ein cher Annahmen durchgeführt. So bezieht sich die Ladezeit
len, und den CP (engl. „Control Pilot“), um die Steuersignale Elektrofahrzeug auf eine Nachladung von 10 % auf 90 % Batteriekapazität 2.2 Das Ökosystem für öffentliches und
zwischen Elektrofahrzeug und Stromtankstelle auszutau- (engl. „State of Charge“, SoC). Zudem wurden mögliche La- privates Laden
schen. Mittels des Typ-2-Standards ist ein maximaler Lade- Die Dauer eines Ladevorgangs hängt von der tatsächlich deverluste oder sich reduzierende Ladeleistungen bei fort-
strom einphasig von 70 A und dreiphasig von 60 A zulässig. realisierbaren Ladeleistung sowie von der Batteriekapazität schreitendem SoC nicht berücksichtigt. Die Auswertung Im folgenden Unterkapitel werden die Anwendungsfälle für
ab und wird daher entweder von der Ladestation oder vom zeigt, dass Ladeleistungen von 3,7 kW bereits ausreichend öffentliches und privates Laden definiert und die Akteure im
Der Typ-2-Stecker kann in Kombination mit zwei DC-Kontak- Fahrzeug beschränkt. Beim AC-Laden begrenzen die Netz- sind, um Fahrzeuge mit kleineren Batteriekapazitäten wäh- Ökosystem charakterisiert. Anschließend werden Kernpro-
ten nach IEC 62196-3 für das DC-Laden vorgesehen wer- anschlussleistung sowie die Kapazität des fahrzeugseitigen rend längerer Standzeiten wieder voll aufzuladen. Dies dukte, -technologien und -dienstleistungen beschrieben und
den. Zusammen bildet diese Anordnung das Combined On-Board Chargers (AC-DC-Wandler) die Ladeleistung, die betrifft vor allem die Anwendungsfälle Heim- und Flottenla- bewertet.
Charging System (CCS) in der Ausführung CCS Combo 2. in der Regel 2,3/3,7/7/11 oder 22 kW beträgt. Im DC-Bereich den, wo Fahrzeuge im Normalfall Standzeiten von über acht
Das CCS-Combo-2-Ladesystem verfügt auf der Basis des wird meist in realisierbare Ladeleistungen von 50, 100, 150 Stunden aufweisen. Hinzu kommt, dass in diesen Anwen-
Typ-2-Steckers über die gleich angeordneten Steckkontakte und 350 kW unterschieden, wobei auch Zwischengrößen dungsfällen die Fahrzeuge nur selten mit komplett entlade-
(siehe Abbildung 4). Hierbei sind infrastrukturseitig die drei möglich sind. Die entscheidenden Faktoren für die Ladedau- ner Batterie am Ziel ankommen und zur Abfahrt nicht wieder
Phasen (L1, L2, L3) und der Neutralleiter (N) nicht vorhan- er sind im DC-Bereich die Fähigkeit der Leistungsaufnahme komplett aufgeladen sein müssen. Entsprechend können
den, da im Gegensatz zur Wechselstromladung die Leis- der Fahrzeugbatterie (insbesondere der Zellen), die anlie- auch schon Ladestationen mit geringen Ladeleistungen für
tungsübertragung über die unten abgebildeten DC-Kontakte gende Spannung und auch die Netzanschlussleistung. Abbil- langstreckentaugliche Elektrofahrzeuge ausreichen. Ab ei-
(DC+, DC–) stattfindet. Die Kommunikationsleitungen CP dung 5 zeigt die Ladezeiten bei unterschiedlichen Leistun- ner Ladeleistung von 11 kW können beide Fahrzeugtypen
und PP sind weiterhin vorhanden sowie der PE-Anschluss gen sowie die maximalen Ladeleistungen für verschiedene innerhalb von normalen Standzeiten im Anwendungsfall
für die Erdung. Fahrzeugsegmente. Heim- und Flottenladen aufgeladen werden. Weitere Unter-
18 19Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 02
2.2.1 Charakterisierung und Beschreibung Netzbetreiber stellen den Anschluss der Ladepunkte an Der Ladestationsbetreiber (engl. „Charge Point Opera-
der Akteure im Ökosystem das Energienetz sicher. Im Falle eines Netzausbaus oder der tor“, CPO) betreibt, wie der Name schon sagt, die Ladeinfra-
zusätzlichen Verstärkung des Netzanschlusses sind die struktur und ist für die Errichtung, den technischen Betrieb
Der Markt für öffentliche Ladeinfrastruktur besteht aus ver- Folgenden genannt und deren Geschäftsmodelle erläutert Netzbetreiber auch für die Genehmigung und die Gewähr- sowie das Meldewesen verantwortlich. Der CPO hat die
schiedenen Marktakteuren, die ihren Ursprung in unter- werden. Die Akteure sind über vertragliche oder physische leistung des Anschlusses zuständig. Vor allem für die Netz- Aufgabe, die Funktionalität der Ladeinfrastruktur zu gewähr-
schiedlichen Branchen haben, beispielsweise der Energie- Beziehungen in Form von Dienstleistungen, Stromlieferung betreiber liegt ein hoher Investitionsbedarf vor, da für private leisten und eine hohe Verfügbarkeit für Kunden sicherzustel-
wirtschaft, Elektronik, IT oder Automobilindustrie. Zu den oder Datenkommunikation miteinander verbunden (siehe Anwendungsfälle langfristig viele örtliche Trafostationen len. Für den Betrieb von Ladeinfrastruktur gibt es grundsätz-
Branchen lassen sich konkrete Akteure zuordnen, die im Abbildung 6). ausgebaut werden müssen und für das öffentliche HPC- lich zwei Geschäftsmodelle:
Laden zusätzliche Anschlüsse an das Mittelspannungsnetz
geschaffen werden. ■ Beim Betrieb von öffentlicher Ladeinfrastruktur muss der
CPO die Aufwände für den Einkauf der Ladestation, die
Energieversorger beliefern die Ladestation mit (Grün-) Standortbereitstellung und den operativen Betrieb durch
Strom. Zu den Kunden der Energieversorger zählen in erster den Stromverkauf refinanzieren. Erlöse werden in diesem
Exemplarische Darstellung der Akteure für Linie die Betreiber der Ladeinfrastruktur beim öffentlichen Geschäftsmodell lediglich durch den Verkauf von Strom
öffentliches Laden nach Branchen
Laden sowie Privatkunden und Unternehmen im Anwen- an Endkunden erzielt. Dieses Geschäftsmodell wird im
dungsfall des privaten Ladens. weiteren Verlauf als kundenorientierter Betrieb beschrie-
ben.
Hardwarehersteller entwickeln die Ladestation und sind
Energieversorger CPO-Backend Roamingplattform MSP-Backend Automombilhersteller
für Herstellung und Endmontage der Ladegeräte verant- ■ Im halböffentlichen Bereich ist ein anderes Geschäfts-
wortlich. Sie erwerben oftmals elektrische/elektronische modell verbreitet, das sogenannte „Charging as a
(E/E)-Standardkomponenten und entwickeln spezifische Service“ Modell (CaaS). Der CPO tritt als Serviceanbieter
Ladekomponenten, um hieraus ein Produkt herzustellen. auf und vertreibt die Ladehardware und zusätzliche
Hardwarehersteller haben eine hohe strategische Kontrolle, Dienstleistungen wie Beratung, Installation, Wartung
da sie die Marktkonditionen für die Ladehardware bestim- oder eine Software zum Betrieb der Ladestationen
men. Aufgrund der Wettbewerbsvielfalt ist das aber nur von entgeltlich an Leistungsnehmer. Dabei generiert der CPO
begrenztem Wert. Das Geschäftsmodell der Hardwareher- meist wiederkehrende Einnahmen in bestimmten
steller besteht darin, dass mit dem Verkauf der Ladestation Zeitintervallen, während der Leistungsnehmer oft die
Netzbetreiber
Margen erwirtschaftet werden. Kunden sind sowohl Lade- Gewinne aus dem Stromverkauf erhält, aber auch andere
CPO stationsbetreiber für öffentliches Laden als auch Privatper- Geschäftsmodelle sind möglich. CaaS ist in der Praxis
sonen oder Unternehmen im Anwendungsfall des privaten weit verbreitet, da Leistungsnehmer vom CPO ein
Ladens. Der Vertrieb der Ladehardware kann hierbei auch Gesamtpaket aus Hardware und Software erhalten und
häufig über Zwischenhändler/Großhändler erfolgen. der eigene Aufwand minimiert wird. Dieses Geschäfts-
MSP modell wird für den weiteren Verlauf dieser Studie als
RFID
Unternehmen der Elektronikbranche sowie lokale Hand- serviceorientierter Betrieb definiert.
werker bieten technische Dienstleistungen zur Errichtung
Netz Leistungseinheit Ladestation Kunde Elektrofahrzeug und regelmäßigen Wartung der Ladeinfrastruktur an. Wäh- CPO haben umfangreiche strategische Kontrolle. Sie können
rend große Ladestationsbetreiber meist Verträge mit Dienst- die Stromverkaufspreise an ihren Ladesäulen bestimmen
leistern schließen, die ganze Märkte abdecken können, und durch die Auswahl geeigneter Hard- und Softwareliefe-
besteht besonders im privaten Anwendungsfall großes ranten maßgeblich die Implementierung von Ladefunk
Elektronik
Potenzial für lokale und regionale Handwerksbetriebe zur Er- tionen mitgestalten. Allerdings haben CPO auch ein hohes
Hardwarehersteller Installationsdienstleister Standorteigentümer Energiewirtschaft bringung von Installations- und Wartungsdienstleistungen. Risiko. Der Betrieb von Ladesäulen mit hohem Umsatzpo-
Quelle: eigene Darstellung
Hoch Automobilindustrie Diese Unternehmen rechnen ihre Dienstleistung meist auf tenzial, insbesondere HPC-Laden an strategisch gut gelege-
Strategische Kontrolle Investitionsbedarf
Datenkommunikation Mittel IT Stundenbasis ab. Kunden sind hauptsächlich Privatpersonen nen Standorten, ist mit sehr hohen Investitionskosten für
Know-how-Bedarf Wettbewerbsintensität Stromlieferung Gering Verschiedene oder Unternehmen (privates Laden) sowie Ladestationsbe- Hardware, Netzanschluss und Standortbereitstellung ver-
treiber. bunden.
Abbildung 6: Akteure und Rollen im Ökosystem öffentliches Laden Das CPO-Backend ist das Betriebssystem zur Steuerung
und Überwachung der Ladeinfrastruktur. Vernetzte Ladeinf-
20 21Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 02
rastruktur kommuniziert laufend mit einem meist cloud- Roamingplattformen agieren als Bindeglied oder Vermitt- meisten Akteure sind den klassischen bzw. Primärproduk- an der privaten Ladeinfrastruktur überhaupt erforderlich
basierten CPO-Backend und übermittelt Daten der Lade lerplattform zwischen CPO und MSP. In den Anfängen der ten zuzuordnen. Allen voran Unternehmen der Energiewirt- sein, kann diese direkt über das CPO-Backend in einem ge-
infrastruktur. In öffentlichen und privaten Anwendungen Elektromobilität mussten Elektromobilitätskunden oftmals schaft und die Automobilindustrie finden sich hier wieder. schlossenen System realisiert werden. Auch die Anforde-
können Betreiber, Flotten- oder Fuhrparkverwalter über das zahlreiche MSP-Verträge abschließen, um Zugang zu unter- Standorteigentümer und Unternehmen der Elektronikbran- rungen an Ladehardware unterscheiden sich vom öffentli-
CPO-Backend direkt auf die Ladeinfrastruktur zugreifen und schiedlichen CPO-Netzwerken zu erhalten. Heutzutage sind che sowie lokale Handwerker erbringen Dienstleistungen. chen Anwendungsfall. Aufgrund der meist längeren
diese verwalten (Remote Control). Da sich über das CPO- die meisten CPO und MSP über Roamingplattformen mitei- CPO-Backend-Betreiber und Datenbündler können Techno- Standzeiten reichen oftmals geringe AC-Ladeleistungen
Backend jeder einzelne Ladepunkt im System ansteuern und nander verbunden. Das Ziel einer solchen Plattform ist es, logieprodukten zugeordnet werden und Roaminganbieter aus. Die Anforderungen an ein CPO-Backend im Anwen-
überwachen lässt sowie zentrale Ladefunktionen über das eine hohe Abdeckung von CPO-Netzwerken und MSP zu sind klassische Plattformunternehmen. dungsfall des Heimladens sind ebenfalls unterschiedlich.
Backend realisiert werden, fällt diesem Akteur eine wesent- garantieren. Sie bieten somit dem Elektromobilitätsnutzer Wenn überhaupt, wird hier eine Anbindung an Smart-Home-
liche Rolle beim Betrieb von Ladeinfrastruktur zu. CPO- mehr Komfort in der Nutzung der Ladeinfrastruktur und er- Das Laden im privaten Anwendungsfall unterscheidet sich Systeme gefordert, um beispielsweise eine zeitversetzte
Backend Betreiber generieren wiederkehrenden Umsatz, im öffnen CPO und MSP ein größeres Kundenpotenzial. vom öffentlichen Laden insofern, als bestimmte Marktak- Steuerung des Ladevorgangs zu ermöglichen. Oftmals wird
Normalfall über einen Fixbetrag je angebundener Ladesäule. teure nicht mehr relevant sind. Beispielsweise entfällt die in diesem Anwendungsfall jedoch auch kein CPO-Backend
Das Geschäftsmodell ist stark skalierbar und die Entwick- Für Standort- oder Grundstückseigentümer existieren Rolle des Standorteigentümers, da die Ladeinfrastruktur oder MSP benötigt und der Ladevorgang startet direkt nach
lungskosten einer solchen Plattform werden über eine hohe ebenfalls zwei Geschäftsmodelle. Zum einen können sie entweder auf privatem Grund oder auf Unternehmenspark- Verbinden des Fahrzeugs mit der Ladestation (oder Wallbox)
Anzahl an angebundenen Ladestationen refinanziert, so Flächen, auf denen die Ladeinfrastruktur errichtet wird, an plätzen installiert wird. Des Weiteren ist für private Anwen- oder bietet eine lokale Authentifizierungsmöglichkeit. Abbil-
dass hier eine ausreichend hohe Auslastung sichergestellt CPO gegen ein Entgelt vermieten und so bestehende Flä- dungen die Rolle der Roamingplattform und des Datenbünd- dung 8 zeigt das Schaubild für privates Laden mit den rele-
werden muss. chen effektiv einsetzen. Zum anderen können sie ihren Kun- lers von geringer Bedeutung. Sollte eine Authentifizierung vanten Akteuren.
den selbst Ladeinfrastruktur anbieten. In diesem Fall wer-
MSP (engl. „Mobility Service Provider“, auch „E-Mobility den sie zum Leistungsnehmer eines serviceorientierten
Provider“, EMP) bieten Elektromobilitätskunden Zugang zu Betreibers und erhöhen das Nutzenversprechen an die eige-
(halb-)öffentlicher Ladeinfrastruktur über ein bestimmtes nen Kunden durch das Angebot von Ladeinfrastruktur (vgl.
Software
Authentifizierungsmedium, beispielsweise eine RFID2-Karte Kapitel 4.1). Technologieprodukte Plattformunternehmen
oder eine Ladeapp. Der Elektromobilitätskunde kann einen
CPO- und MSP-Backend MSP Roamingplattform
Vertrag mit dem MSP abschließen, der ihm die Nutzung von Auch die Automobilindustrie ist als relevanter Akteur im
Ladeinfrastruktur unter bestimmten Bedingungen ermög- Ladeumfeld zu nennen. In erster Linie produziert der Fahr-
licht. Aufgrund der Abhängigkeit von Angeboten und Verfüg- zeughersteller (engl. „Original Equipment Manufacturer“,
barkeiten der Ladenetzwerke, die durch die CPO betrieben OEM) das Elektrofahrzeug und schafft die benötigten physi-
werden, haben MSP eine geringe strategische Kontrolle im schen und Kommunikationsschnittstellen, damit das Elektro
Ökosystem für Ladeinfrastruktur. Die Netzwerkgröße eines fahrzeug geladen werden kann. Die Fahrzeuge unterschei-
MSP misst sich maßgeblich an der Anzahl der angebunde- den sich maßgeblich nach verfügbaren Ladesteckern,
nen Ladepunkte und -netzwerke sowie am Preis. Der MSP Batteriekapazitäten und potenziellen Ladeleistungen. Des
Technologie
ist dabei entweder durch eine direkte Schnittstelle an ein Weiteren kann der OEM die Markteinführung von weiteren
CPO – CaaS
oder mehrere bestimmte CPO-Netzwerke angebunden oder Ladeservices forcieren. Hier ist beispielsweise die Plug &
die Anbindung erfolgt über eine Roamingplattform. Viele Charge-Technologie zu nennen, bei der der herkömmliche
Automobilhersteller agieren inzwischen als MSP, um ihren Authentifizierungsprozess über eine RFID-Karte oder eine OEM
E-Autokunden eine Lademöglichkeit an die Hand zu geben. Ladeapp entfällt und das Fahrzeug sich beim Verbinden des Energieversorger
Ladesteckers ohne zusätzliche Fahreraktivität authentifi- Hardwarehersteller Standorteigentümer
Im Zusammenhang mit MSP hat sich ein weiterer Akteur im ziert. Allerdings ist die Einführung solcher Technologien CPO – Stromverkauf
Ökosystem der Elektromobilität etabliert. Sogenannte auch immer abhängig von weiteren beteiligten Akteuren, im
Datenbündler oder auch MSP-Backends aggregieren über Fall von Plug & Charge u. a. von den Hardwareherstellern,
Planungs- und
verschiedene Schnittstellen ein Ladenetz und stellen im den CPO und deren Backend sowie von Roamingplattfor- Netzbetreiber Bauleistungen,
Installation
Hardware
Quelle: eigene Darstellung
Business-to-Business (B2B)-Verhältnis ihren Kunden ein men.
MSP-Produkt zur Verfügung. Dabei agieren die Datenbünd- Primär-/klassische Produkte Dienstleistungen
ler im Hintergrund und treten gegenüber dem Elektromobili- Die Akteure im Ökosystem werden in Abbildung 7 darge-
tätsnutzer nicht auf. Vor allem Automobilhersteller nutzen stellt und entlang der Kategorien Geschäftsmodell und Tech- Produkte Geschäftsmodell Services
solche Angebote, um ihren Kunden einen MSP-Dienst zur nologie eingeordnet. Die Kategorie Geschäftsmodell wurde
Verfügung zu stellen. Darüber hinaus bieten auch große in die Kriterien Produkte und Services aufgeteilt, die Katego- Abbildung 7: Einordnung der Geschäftsmodelle nach Akteuren im Bereich Laden
MSP-Whitelabel-Lösungen am Markt an. rie Technologie in die Kriterien Hardware und Software. Die
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2 I engl. „Radio Frequency Identification“, Technologie für kontaktlosen Datenaustausch zwischen Transponder und Schreib-/Lesegerät
22 23Wirtschaftsfaktor Ladeinfrastruktur – Potenziale für Wertschöpfung in Baden-Württemberg 02
Materialkostenstruktur AC-Wallbox Materialkostenstruktur HPC-Ladestation
Exemplarische Darstellung der Akteure für
privates Laden nach Branchen [22 kW, inkl. optionale Stele] [175 kW, Leistungs- und Nutzereinheit kombiniert, 2 Kabel]
Kosten: 400–3.000 Euro, je nach Hersteller und Spezifikation Kosten: 30.000–60.000 Euro, je nach Hersteller und Spezifikation
25%
Energieversorger CPO-Backend Automobilhersteller
55%
25%
100% 100%
10% 20%
7,5%
15%
Quelle: eigene Darstellung
Kernkomponenten
27,5% Optionale Komponenten
15%
Gesamt Elektronik und Gehäuse Ladekabel Stele Gesamt Flüssig- Leistungs- Gehäuse Elektronik Restliche
Schutzschalter gekühlte elektronik und
Netzbetreiber Kabel Schutzschalter
CPO Abbildung 9: Materialkostenstruktur Ladehardware
MSP
RFID
teil der Materialkosten einer AC-Wallbox auf Elektronikkom- Weiteren ist DC-Ladeinfrastruktur meist auf deutlich höhere
ponenten (Hoch- und Niedervoltplatine) sowie elektrische Ladeleistungen ausgelegt, weshalb auch die Materialkosten im
Netz Ladestation Kunde Elektrofahrzeug Schutzschalter. Intelligente Wallboxen erfordern zusätzliche Vergleich zur Wechselstromtechnologie deutlich höher sind.
Komponenten zur (Fern-)Steuerung der Ladeinfrastruktur. Für DC-Ladeinfrastruktur gibt es zwei verschiedene Konzepte.
Das Gehäuse der Wallbox ist für ca. 10 % der Materialkosten
verantwortlich, ein fest verbundenes Ladekabel macht wei- ■ Bei integrierten Lösungen befindet sich die Leistungs-
Elektronik tere 7,5 % der Materialkosten aus. Wenn die Wallbox auf ei- elektronik in der Ladestation, das heißt, der dreiphasige
Hardwarehersteller Installationsdienstleister Energiewirtschaft ner Stele montiert wird, entfallen 27,5 % der Materialkosten AC-Eingangsstrom wird vom Gleichrichter in der
Quelle: eigene Darstellung
Hoch
Automobilindustrie
auf dieses Bauteil. Ladesäulen sind in der Regel teurer als Ladestation in DC-Ausgangsstrom konvertiert. Dieses
IT
Strategische Kontrolle Investitionsbedarf
Datenkommunikation Mittel Wallboxen, da sie freistehend errichtet werden und Konzept kommt derzeit meist bei DC-Ladestationen mit
Verschiedene
Know-how-Bedarf Wettbewerbsintensität Stromlieferung Gering somit zusätzliche mechanische Anforderungen, beispiels- Ladeleistungen bis 50 kW vor. Es gibt allerdings auch
weise an den Rammschutz, stellen. Da sie häufig direkt am erste Hersteller, die HPC-Ladestationen mit Leistungen
Verteilnetz angeschlossen werden, ist oftmals ein Hausan- bis 400 kW als integrierte Lösungen anbieten.
Abbildung 8: Akteure und Rollen im Ökosystem privates Laden schlusskasten verbaut, der die Ladestation teurer macht.
Je nach Hersteller und Spezifikation liegen die Preise für AC- ■ Bei separierten Lösungen befindet sich die Leistungs-
Ladesäulen zwischen 4.000 und 10.000 Euro – oftmals elektronik außerhalb der Ladestation. In diesem Fall wird
verfügen sie dann aber über zwei Ladepunkte, so dass der der AC-Eingangsstrom in der vorgelagerten Leistungs-
Preis pro Ladepunkt bei 2.000 bis 5.000 Euro liegt. Abbil- elektronik konvertiert und anschließend zu den Benutzer-
2.2.2 Beschreibung und Bewertung der nen sind in der Regel deutlich einfacher konzipiert als DC- dung 9 zeigt die Materialkostenstruktur einer AC-Wallbox einheiten der Ladesäulen geleitet. Dieses Konzept wird
Kernprodukte, -technologien und Ladestationen, da sie den Wechselstrom aus dem Versor- sowie einer HPC-Ladestation. vor allem bei HPC-Ladeparks mit mehreren Ladestatio-
-dienstleistungen gungsnetz nicht gleichrichten müssen. Die Kosten für eine nen und hohen Ladeleistungen verwendet, da sich hier
Wallbox in Deutschland betragen je nach Hersteller und Spe- Der wesentliche Unterschied zwischen AC- und DC-Ladeinfra- im Aufbau Synergiepotenziale ergeben können.
Kernprodukt Ladesäule zifikation zwischen 400 und 3.000 Euro. Der Preisunter- struktur liegt im Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleich-
schied ist hauptsächlich auf zusätzliche Schutzschalter zu- strom wandelt. Bei AC-Ladeinfrastruktur ist diese Komponente Mit 25 % des Preises zum Beispiel einer HPC-Ladestation
Die Ladeinfrastruktur im Markt unterscheidet sich erheblich rückzuführen oder auf Komponenten, die intelligente fahrzeugseitig vorgesehen, bei DC-Infrastruktur ist der Gleich- mit 150 kW macht die Leistungselektronik einen großen Ma-
nach Aufbau und unterstützter Ladeleistung. AC-Ladestatio- Ladefunktionen ermöglichen. Mit ca. 55 % entfällt der Groß- richter in der Ladehardware verbaut (vgl. Kapitel 2.1.2). Des terialkostenblock aus. Da es sich bei Leistungsmodulen al-
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