E-Mobilität: eine elektrifizierende Zukunft

08.12.2017

Herr Dr. Lang, was sind Ihre derzeitigen Prognosen für das Markt­wachstum von Plug-in Hybrid­fahr­zeugen versus rein elektrisch betrie­bener Fahrzeugen?

Unsere derzeitigen Schätzungen gehen von ca. sechs Millionen verkauften Plug-in Hybrid­fahr­zeugen im Jahre 2020 aus, zusätzlich dazu addieren sich noch ca. drei Millionen rein elektrisch betriebene Fahrzeuge. Bei einem ange­nommenen Gesamt­markt von ca. 100 Millionen verkauften Fahr­zeugen ist diese Schätzung sicherlich nicht zu aggressiv. Mittel- bis lang­fristig werden sich rein elek­trische Fahrzeuge durchsetzen, da sie bei Gesamt­kosten­betrachtung (Anschaffung und Unterhalt) im Vergleich zu den Hybrid­fahr­zeugen und den Fahr­zeugen mit Verbrennungs­motor einfach günstiger sein werden. Aufgrund der relativ hohen Benzin­preise wird dies in Europa übrigens zuerst eintreten, unserer Einschätzung nach schon ab den Jahren 2021 bis 2022. In Nord­amerika und grossen Teilen Asiens wird dies dann ca. drei bis vier Jahre später der Fall sein.

Haben sich die Hoffnungen für die Wasser­stoff-Brenn­stoff­zellen­technik bestätigt oder nicht?

Bezüglich wasserstoff­betrie­benen Fahrzeugen sehen wir gegen­wärtig nur beschränkte Entwicklungs­akti­vitäten. Jedoch wird Wasser­stoff zukünftig wohl zunehmend als Energie­speicher für stationäre Anwen­dungen eingesetzt werden. So ist Wasser­stoff, gewonnen über Hydro­lyse aus Solar­strom, gut geeignet für saisonale Speicher­anwendungen (über­schüssiger Strom wird im Sommer in Wasser­stoff umge­wandelt, welcher dann im Winter über eine Brenn­stoff­zelle wieder zurück in Strom konvertiert wird).

Welche Vorzüge machen reine E-Antriebe attraktiv?

Elektrisch betriebene Fahrzeuge haben zunächst den Vorteil eines wesentlich höheren Gesamt­wirkungs­grades als Fahrzeuge mit Verbrennungs­motor. Zusätzlich kommt hinzu, dass die Endmontage eines Elektro­fahr­zeuges aufgrund des viel weniger komplexen Antriebs­stranges und des sehr viel leichteren Elektro­motors viel einfacher und schneller ist als die End­montage eines Fahrzeuges mit konven­tio­nellem Antriebs­strang. Schätzungen gehen davon aus, dass ein Elektro­fahrzeug ca. 25 Prozent weniger Montage­zeit benötigt (unter 30 Stunden versus 40 Stunden für Fahrzeuge mit herkömm­lichem Verbrennungs­motor).

Ein weiterer massiver Vorteil des Elektro­fahr­zeuges sind seine viel geringeren Betriebs-und Unter­halts­kosten. Man hat sehr viel weniger bewegliche Verschleiss­teile, ein Öl­wechsel ist nicht erfor­derlich, und ein Elektro­motor hat eine sehr lange Laufzeit. Auch bei der Lebens­dauer der Batterien wurden grosse Fort­schritte gemacht. Tesla berichtet von in der Praxis ermittelten Reich­weiten ihrer verwen­deten Batterien, welche nach 250’000 km - unterstützt durch ein Kühlvsystem - noch bei tatsächlich 90 Prozent lagen, ein hervorravgender Wert! Mit den weiter prognosti­zierten Fort­schritten in der Batterie­techno­logie werden Elektro­fahrzeuge dann auch insbeson­dere geeignet sein für Vielfahrer wie Ausliefe­rungs­dienste und Car Sharing, etc.

Woher kommt der Optimismus und welche Hinder­nisse könnten der E-Mobi­lität (E-Autos) noch entgegen­stehen?

Wir sind sehr optimistisch, was die Zukunft von Elektro­fahr­zeugen angeht und zwar aus viel­fältigen Gründen. Zum einen erwarten wir, dass sich die Batterie­kosten inklusive dem Batterie­mana­gement­system bis zum Jahre 2020 auf ca. 100 US-Dollar/kWh weiter halbieren werden. Darüber hinaus werden weitere sehr wichtige Verbesse­rungen in der Leistungs­elektronik erzielt werden. Dies betrifft sowohl den Lade­vorgang als auch die Steuerung des Energie­flusses von der Batterie zum Motor und zurück. Neue Silizium­karbid-basierte Halb­leiter reduzieren die Umwand­lungs­verluste von der Batterie zum Elektro­motor, der Leistungs­wandler selber wird in Zukunft beim Elektro­motor integriert sein und hierdurch zusätzlich die Effizienz erhöhen.

Wir schätzen, dass über die anstehenden Verbesse­rungen in der Leistungs­elektronik sich die Reich­weite eines Fahr­zeuges bei gege­bener Batterie­kapa­zität um bis zu 20 Prozent (insbesondere im Stadt­verkehr) erhöhen wird. Oder anders herum formuliert: bei gleicher Reichweite wäre somit weniger Batterie­kapa­zität notwendig. Typische Batterie­kapa­zitäten eines ab dem Jahre 2020 verkauften rein elektrischen Mittel­klasse­wagens dürften so um die 60 bis 80kWh sein, dies würde Batterie­kosten von ca. 6’000 bis 8’000 US-Dollar pro Fahrzeug entsprechen. Damit würden Batterie­kosten nur noch ca. 20 bis 25 Prozent der Gesamt­kosten eines Fahrzeuges ausmachen, eine signifi­kante Reduktion von über 40 Prozent der derzeitigen Gesamt­kosten. Und selbst das wird übrigens bei weitem noch nicht das Ende der Fahnen­stange sein. Die Kosten­reduk­tionen in der Batterie­herstellung werden auch bis weit ins nächste Jahrzehnt anhalten.

Für den weitergehenden Erfolg der Elektro­mobi­lität wird es sehr wichtig sein, das Netz der Lade­stationen fort­laufend zügig auszubauen. So hat beispiels­weise China mit einem Programm einer Gesamt­installation von ca. fünf Millionen Lade­stationen bis 2020 eine sehr ambi­tio­nierte Ziel­grösse. Im Vergleich dazu hinken Europa und insbe­sondere Deutschland weit hinterher. Generell sehen wir auch bei den Schnell­lade­stationen ein sehr hohes Inno­vations­tempo. So sind ca. 10 bis 15 Minuten Ladezeit bis zur Batterie­voll­ladung schon heute darstellbar.

Wer wird sich durchsetzen? Tesla - oder haben auch die alteinge­sessenen Auto­mobil­hersteller eine reelle Chance auf dem Markt der E-Mobi­lität zu reüssieren?

Tesla hat ein hervorragendes Markenimage. Werte wie Inno­vations­kraft, Techno­logie­führer­schaft oder auch nur der «Coolness»-Faktor werden vom CEO Elon Musk in geradezu perfekter Weise verkörpert. Die Firma musste bisher fast keine Ausgaben für das Marketing tätigen, man kann sich das Erscheinen bei der IAA in Frankfurt sparen.

Wir würden auch nicht unter­schätzen, wie sehr Tesla über die letzten Jahre massiv in Infra­struktur wie Lade­stationen und Kunden­dienst­center investiert hat. 90 Prozent der auftre­tenden Fahr­zeug­probleme können über Funk­übertragung aus der Entfernung identi­fiziert werden, der Garagen­besuch wird vorbe­reitet und läuft dann sehr zeit-und kosten­sparend ab. Auch bezüglich des Mana­gements der Zulieferer­kette und der Sicher­stellung der Grund­rohstoffe für die Batterien ist Tesla führend. Und jetzt kommt das Model 3, welches als bisher wichtigstes Elektro­fahrzeug die Auto­mobil­industrie aufmischen wird.

Wir sehen natürlich auch, dass die deutsche Auto­mobil­branche nun endlich aufgewacht ist, und sich den Forderungen der Elektro­mobi­lität stellt. Gerade ab 2019/2020 ist eine ganze Serie an neuen, rein elektrischen Fahr­zeugen zu erwarten. Wichtig ist, dass diese Fahr­zeuge zukünftig auf einer eigenen für den Elektro­antrieb optimierten Plattform stehen werden.

Sie haben gerade darauf hingewiesen, wie die Realität die euro­päischen Auto­mobil­anbieter eingeholt hat. Wie sieht es auf dem wichtigen chine­sischen Auto­markt aus? Hier haben einige deutsche Hersteller Joint Ventures mit chine­sischen Herstellern - was sehen Sie hier für Entwicklungen?

Die chinesische Regierung hat sehr ambitionierte Ziele bezüglich der Elektro­mobi­lität formuliert und arbeitet derzeit an einem Zeitplan, bis wann die Produktion und der Verkauf von Verbrennungs­fahr­zeugen eingestellt werden soll. Weitere Details werden bald bekannt­gegeben - bisher kennen wir nur die kurz­fristigen Ziele. So sollen beispiels­weise im Jahre 2020 ca. drei Millionen Elektro­fahrzeuge (Plug-in und rein elektrisch) neu zugelassen werden.

Der chinesische Markt ist bisher sehr fragmentiert und wird weitgehend von chinesischen Akteuren dominiert. Um ihre eigene industrielle und intellek­tuelle Basis zu stärken, hat China den Zugang auslän­discher Akteure beschränkt. So favorisiert die Regierung Partner­schaften zwischen chine­sischen und auslän­dischen Firmen. Aufgrund seiner schieren Grösse bleibt der chine­sische Markt natürlich für west­liche Liefe­ranten der Gesamt­wert­schöpfungs­kette interessant. Als Zulieferer­firmen profi­tieren auch Halbleiter­hersteller wie Infineon, welche die in Elektro­fahr­zeugen und Lade­stationen einge­setzten Leistungs­halb­leiter nach China liefern.

Können Sie auch über die Batterie­hersteller etwas sagen?

Es wird schon eine gewisse Herausfor­derung sein, dem zu erwar­tenden Anstieg an Batterie­nachfrage mit entspre­chender Kapa­zitäts­ausweitung zu begegnen. Besonders interessant wird hierbei sein, inwieweit der zu erwartende Anstieg an Nachfrage für die Grund­roh­stoffe Lithium, Kobalt und Graphit durch einen entspre­chendes zusätz­liches Angebot abgedeckt werden kann. Insbesondere die Kobalt­versorgung könnte einige Schwierig­keiten bereiten. Wir gehen davon aus, dass die Batterie­industrie auch deshalb versuchen wird, den Anteil des Kobalts an der Kathode zu verringern.

Welche Chancen/Risiken gibt es für die Automobilzulieferer?

Die Wertschöpfung im Fahrzeugbau wird sich signi­fikant verändern, weg von eher mecha­nischen und hydrau­lischen Kompo­nenten hin zu mehr Elektronik, getrieben durch Elektri­fizierung, auto­ma­tisiertes Fahren und Vernetzung der Fahrzeuge. Das Fahrzeug der Zukunft könnte einem mobilen Computer ähneln, die Passagiere können automatisch zum Zielort fahren und, falls erwünscht, ihre Zeit bis dorthin produktiv nutzen.

Die Automobilzulieferer versuchen sich auf dieses veränderte Wett­bewerbs­umfeld einzu­stellen, der unumkehr­bare Wandel ist erkannt. So hat beispiels­weise Continental neulich auf einer Strategie­veranstaltung ihre Erwartungs­haltung publik gemacht, dass die wohl letzte konventio­nelle Antriebs­plattform eines euro­päischen Anbieters im Jahre 2023 lanciert wird.

Da Elektromobilität ohne eine effiziente elektrische Leistungs­steuerung auf allen Ebenen nicht gut funktio­nieren wird, und damit der Anteil der (Leistungs-)Halb­leiter pro Fahrzeug weiter stark zunehmen wird, stufen wir in dem gegen­wärtigen Wett­bewerbs­umfeld insbesondere die Halb­leiter­firmen wie Infineon, ON Semiconductor, Power Integrations, Monolithic Power oder auch Cree als interessant ein.