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Metzler meets Fraunhofer

Elektrifizierung auf Europas Straßen – Status quo und Perspektive

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Metzler meets Fraunhofer

Elektrifizierung auf Europas Straßen – Status quo und Perspektive

Weltweit wird zunehmend auf Elektromobilität gesetzt – ein Thema, das das Potenzial hat, Branchen und Geschäftsmodelle etablierter Unternehmen durcheinanderzuwirbeln. Anlässlich der gemeinsamen Veranstaltung „Metzler meets Fraunhofer“ im Dezember 2016 über die Elektrifizierung auf Europas Straßen sprachen darüber Prof. Dr. Martin Wietschel, Leiter des Geschäftsfelds Energiewirtschaft am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, und Dr. Johannes Reich, persönlich haftender Gesellschafter des Bankhauses Metzler und zuständig für das Kerngeschäftsfeld Corporate Finance und den Bereich Informationstechnologie.

Wie lässt sich Elektromobilität kurz und knapp definieren?
Wietschel: Im engeren Sinne werden unter Elektromobilität Pkw und leichte Nutzfahrzeuge verstanden, sofern diese ganz oder teilweise elektrisch angetrieben und über das Stromnetz direkt geladen werden können. Dazu gehören reine Batteriefahrzeuge sowie Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge und Range-Extender-Fahrzeuge, die neben einer Batterie zur Reichweitenverlängerung noch einen Verbrennungsmotor haben.
Reich: Aus meiner heutigen Sicht ist Elektromobilität zu definieren als die Gesamtheit der Maßnahmen, die darauf abzielen, Individualverkehr auf Verbrennungsmotorbasis durch einen in wesentlichen Ausprägungen und Merkmalen bislang nicht näher konkretisierten Verkehr auf Elektromotorbasis abzulösen.
Wietschel: Und zur Elektromobilität im weiteren Sinne können noch Brennstoffzellen-Fahrzeuge mit Wasserstoff als Kraftstoff sowie andere Fahrzeugklassen wie Elektrofahrräder und -roller oder Elektro-Lkw gezählt werden.


Prof. Dr. rer. pol. Martin Wietschel studierte an der Universität Fridericiana Karlsruhe (TH) Wirtschaftsingenieurwesen. Dort promovierte und habilitierte er. Seit 2002 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter im Competence Center Energiepolitik und Energiesysteme des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung (FhG-ISI). Seit 2007 leitet er dort das Geschäftsfeld Energiewirtschaft. Im Jahre 2005 hat er einen Lehrauftrag an der ETH Zürich angenommen und im Jahre 2008 wurde ihm eine außerplanmäßige Professur an der Universität Karlsruhe (heutige KIT) verliehen. Er ist seit 2011 zusätzlich Stellvertretender Leiter des Competence Centers Energietechnologien und Energiesysteme am FhG-ISI.
Seine Arbeitsschwerpunkte liegen in der Energiewirtschaft, der Modellierung von Energiesystemen, der Analyse und Bewertung klimapolitischer Instrumente, der Bewertung innovativer Energietechnologien und neuer Kraftstoffe und Antriebssysteme im Verkehr.


Dr. Johannes Reich ist persönlich haftender Gesellschafter des Bankhauses Metzler und Mitglied des Vorstands der Metzler-Holding. Er verantwortet als zuständiger Partner das Geschäftsfeld Corporate Finance sowie die Unternehmenskommunikation, die Rechtsabteilung und den IT-Bereich der Metzler-Gruppe. Seine bankberufliche Tätigkeit begann er beim Hamburger Bankhaus M.M. Warburg & Co., danach arbeitete er bei Morgan Stanley in London und Frankfurt am Main.
Dr. Reich ist Wirtschaftsingenieur mit einem Diplom der Universität Karlsruhe und war an der Universität Bamberg, wo er auch promoviert wurde, sowie an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen als wissenschaftlicher Assistent tätig.


Derzeit zögern Kunden beim Kauf von E-Autos – eingeschränkte Reichweite, mangelnde Infrastruktur von Ladestationen und hoher Preis lassen sie wenig attraktiv erscheinen. Was wäre Ihrer Meinung nach entscheidend für einen Massenerfolg?
Reich: Sowohl die ökologische Komplettbilanz des Elektroautos, inklusive Batterieherstellung und -entsorgung, muss stimmen und überzeugend nachgewiesen werden als auch die Alltagstauglichkeit des Elektroautos, insbesondere hinsichtlich seiner Betriebssicherheit und Einsatzfähigkeit in jeglicher Hinsicht.
Wietschel: Die Fahrzeugpreise werden wesentlich von den Fahrzeugbatterien bestimmt, weshalb die Batteriepreise trotz der bisher schon deutlich erreichten Preissenkung noch weiter sinken müssen. Weiterhin muss die Batteriekapazität erhöht werden – was allerdings im Spannungsfeld mit den Fahrzeugpreisen steht. Zudem muss ein Schnellladenetz aufgebaut werden, um die Reichweite zu erhöhen.
Reich: Wenn die theoretische Reichweite eines Elektroautos mit – sagen wir – 400 Kilometern angegeben wird, diese sich aber bei Nicht-Idealbedingungen im Alltag auf etwa 250 Kilometer reduziert und weiter sinkt im Winterbetrieb, und wenn gleichzeitig die Ladezeit für eine Batterieschnellaufladung rund 30 Minuten beträgt, dann brauchen wir an den deutschen Autobahnen möglicherweise zehn- bis zwanzigmal so viele „Zapfstellen“ wie heute, wenn nicht grundsätzlich andere Verkehrskonzepte erzwungen werden sollen, wie Car-Sharing mit Car-Changing, so etwa wie beim Pferdewechsel des Pony-Express in den USA des 19. Jahrhunderts.
Wietschel: Unsere Studien haben jedoch gezeigt, dass praktische Alltagserfahrungen mit E-Fahrzeugen Hemmnisse weiter abbauen können. Nach längerer Nutzung eines Elektrofahrzeuges ist die Kaufbereitschaft deutlich höher, und die Reichweitenproblematik wird als weniger relevant eingestuft.

Emissionsfreies Fahren wird oft gleichgesetzt mit aktivem Umweltschutz. Doch wie steht es wirklich um die Gesamtenergie- und Umweltbilanz eines E-Autos im Vergleich zu einem Auto mit Verbrennungsmotor?
Wietschel: Um die ambitionierten Klimaschutzziele zu erreichen, werden mittel- und langfristig Elektrofahrzeuge unbedingt benötigt. Dafür müssen wir heute in diese Technologie einsteigen.
Reich: Aus meiner Sicht ist dies eine sehr komplexe Frage und bedarf, um zu eindeutigen Aussagen zu kommen, noch sehr intensiver Forschungsanstrengungen auf der Grundlage eines sehr sauberen und präzisen Forschungsdesigns.
Wietschel: Die Energieeffizienz bei Elektrofahrzeugen ist um den Faktor 3 höher gegenüber konventionellen Fahrzeugen. Allerdings benötigen Elektrofahrzeuge beim Bau mehr Energie als konventionelle Fahrzeuge. Werden sie zusätzlich mit dem Strommix aus dem deutschen Netz beladen, haben sie heute kaum Emissionsvorteile bei den Treibhausgasen. Allerdings ändert sich dies schnell mit dem Voranschreiten des Ausbaus der erneuerbaren Energien im Zuge der Energiewende.

Elektromobilität wird häufig als Megatrend bezeichnet und scheint das Potenzial zu haben, Branchen und bestehende Geschäftsmodelle auf den Kopf zu stellen. Wo halten Sie die größten Umwälzungen für denkbar?
Wietschel: Die Elektromobilität wird am stärksten die Automobilbranche betreffen, die ähnlich wie die Energiewirtschaft vor einigen Jahren vor einem starken Wandel steht. Elektrisches Fahren ist neben den Themen autonomes und vernetztes Fahren der Megatrend der Automobilbranche.
Reich: Ausgehend von der These, dass zunächst die Automobilhersteller am direktesten betroffen sein werden, vermute ich, dass in der Konsequenz die Automobilzulieferer, insbesondere Motorenhersteller, die größten unmittelbaren Umwälzungen gewärtigen dürften.
Wietschel: Die Energiewirtschaft ist ebenfalls betroffen durch den erhöhten Stromabsatz sowie die Errichtung einer Ladeinfrastruktur. Der IT-Branche bieten sich durch die Elektromobilität neue Geschäftsmodelle, beispielsweise durch die Reservierung von Ladesäulen oder dem gesteuerten, intelligenten Laden von Elektrofahrzeugen.
Reich: Und ebenso umwälzend dürften in der Folge etwa die Versicherungswirtschaft, die Software-Industrie – insbesondere in der Netzwerktechnologie – oder die Optronik- und Photosensorik-Industrie Umwälzungen erfahren.

Wo liegen aus Ihrer Sicht Gründe für die starke industriepolitische Betonung der Elektromobilität durch die chinesische Staatsführung?
Wietschel: Ein Grund ist das sogenannte Leapfrogging. China hat bisher kaum den Rückstand bei den Verbrennungsmotoren gegenüber führenden Ländern wie Japan und Deutschland aufgeholt. Jetzt schnell auf Batteriefahrzeuge zu setzen kann China bei dieser Technologie in eine Führungsrolle bringen. Bei Elektrorollern hat diese Strategie bereits gut funktioniert.
Reich: Ja, es werden hier wohl zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen: Man kehrt einen relativen Nachteil der heimischen chinesischen Fahrzeugindustrie gegenüber der Auslandskonkurrenz um in einen erheblichen relativen (Tempo-)Vorteil durch Änderung der Spielregeln und mithilfe der normativen Kraft des Masse-Faktischen und verkündet gleichzeitig Umweltschutz, um insbesondere dem massiven Smog- und Luftverschmutzungsproblem in den chinesischen Ballungsgebieten beizukommen.
Wietschel: Neben der Reduktion der Luftverschmutzung in den chinesischen Megacities sind weitere wichtige Treiber das Reduzieren der Abhängigkeit von Ölimporten und das Erreichen klimapolitischer Ziele.

Ein Elektromotor kommt mit deutlich weniger Komponenten aus als ein Verbrennungsmotor. Wohin wird sich künftig die Wertschöpfung verlagern?
Reich: So wie ich das sehe, würde eine weitgehende Elektrifizierung des Verkehrs die Wertschöpfung in einer Volkswirtschaft zwangsläufig verlagern vom Automobilbau auf die Software-, IT- und Telekommunikationsindustrien.
Wietschel: 40 % der heutigen Wertschöpfung der Automobilhersteller von Pkw stecken im Verbrennungsmotor. Dieser fällt künftig weg, und neben der Batterie werden die Leistungselektronik und der Elektromotor wichtig. Weiterhin spielt der Aufbau einer Ladeinfrastruktur eine wichtige wirtschaftliche Rolle sowie IT-Lösungen, unter anderem beim gesteuerten Laden von Elektrofahrzeugen nach energiewirtschaftlichen Notwendigkeiten. In Großstädten können auch elektromobile Sharingkonzepte deutlich an Relevanz gewinnen.
Reich: Und Vorsicht! Hier geht es nicht um die Verlagerung von Wertschöpfung innerhalb einer Produktkategorie oder innerhalb einer Industriebranche, sondern um die Verlagerung von Wertschöpfung und Know-how auf höherer Ebene; also von einer Branche in eine andere, von einem Land in ein anderes, von einer Innovationsebene auf eine andere Innovationsebene, von einem System- und Gesellschaftsdesign in ein anderes.

Der Betriebsrat von VW forderte im Zuge der Verhandlungen zum neuen Sparprogramm im Oktober 2016 eine eigene Batteriefabrik, um so zumindest einen Teil der durch E-Mobilität wegfallenden Arbeitsplätze zu ersetzen. Teilen Sie die Auffassung des Betriebsrats? Kann es sinnvoll gelingen, in Deutschland eine Batterieproduktion aufzubauen?
Wietschel: Die Batteriezelle ist die werthaltigste Komponente bei Elektrofahrzeugen. Fahrzeugbatteriezellen kommen heute überwiegend aus Japan und Korea, künftig wohl auch aus den USA und vielleicht einmal aus China. Weiterhin wird an immer neuen Typen von Batteriezellen geforscht, und hier sind noch Entwicklungssprünge zu erwarten. Die Forschung und Entwicklung in Deutschland bei Batteriezellen hat in den letzten Jahren deutlich aufgeholt und befindet sich im internationalen Spitzenfeld. Vor diesem Hintergrund den nächsten Schritt zu gehen und in Deutschland eine eigene Zellproduktion aufzubauen, um heimische Wertschöpfung zu erzeugen, ist gut nachvollziehbar.
Reich: Grundsätzlich kann und sollte eine deutsche Batterieproduktion eigentlich gelingen, wenn sie wirtschaftlich vernünftig ist.

Schwere Nutzfahrzeuge und Elektromotoren galten lange Zeit als unvereinbar – wie ist der aktuelle Stand der Elektrifizierung zum Beispiel im öffentlichen Personennahverkehr oder beim Lkw-Transport?
Reich: Im Bereich des sogenannten „Material Handling“ gibt es durchaus Nutzfahrzeuge, die bereits seit langer Zeit batteriebetrieben unterwegs sind. Die damit angesprochenen, teilweise auch großen, schweren Gabelstapler, müssen allerdings nur sehr kurze Strecken bewältigen. Einen elektromotorischen Truck im australischen Outback oder in den Weiten Sibiriens kann ich mir heute noch nicht so recht vorstellen.
Wietschel: Schwere Nutzfahrzeuge im Fernverkehr alleine mit Batterien zu betreiben ist aufgrund der geringen Energiedichte der Batterie heute und auf absehbare Zeit nicht vorstellbar. Hier bietet die Brennstoffzelle eine interessante Option. Sie steht dabei in Konkurrenz zum Hybrid-Oberleitungs-Lkw. Dabei werden vielbefahrene Autobahnstrecken mit Oberleitungen ausgestattet, und der Lkw greift den Strom über einen Pantografen ab. Erste öffentliche Teststrecken sind derzeit in Deutschland in Planung und in anderen Ländern wie den USA oder Schweden bereits in Bau. Hybrid-Oberleitungen kommen auch bei innerstädtischem Buseinsatz infrage. Hier können allerdings auch Batteriefahrzeuge, die mit Schnellladesystemen an den Haltestellen nachgeladen werden, eine interessante Option sein.

Was halten Sie von der Position des Bundesrats, abgaben- und steuerrechtliche Voraussetzungen zu schaffen für ein faktisches EU-weites Verbot der Neuzulassung von verbrennungsmotorischen Fahrzeugen ab 2030?
Wietschel: Die existierenden ambitionierten nationalen und internationalen Klimaschutzziele sind nur zu erreichen, wenn der erdgebundene Verkehr, also Pkw, Lkw und Schiene, komplett dekarbonisiert wird. Den Klimaschutz ernst genommen, dürften somit nach 2030 in Deutschland keine Pkw mit konventionellen Antrieben mehr verkauft werden. Für den sinnvollsten Weg halte ich, strenge und im realen Betrieb überwachte CO2-Flottengrenzwerte politisch zu setzen und dabei technologieoffen die Industrie nach den besten Lösungen suchen zu lassen.
Reich: Sagen wir so: Große Taten großer Männer und Frauen verlangen große Gesten und letztlich wohl auch großzügige Opfer. Man darf gespannt sein, wie demokratietauglich sich diese Pläne in den kommenden 13 Jahren entwickeln werden.