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Während die Herausforderungen bei der Elektrifizierung des Fahrzeugparks fortbestehen, liegen auch Chancen mit der Elektromobilität vor uns, für die es sich zu investieren lohnt. Besonders deutlich wird dies in den Städten, wo Emissionen, Staus und Sicherheit heute grosse Herausforderungen sind. Besonders deutlich wird dies in den Städten, wo Emissionen, Staus und Sicherheit heute grosse Probleme darstellen.
Wenn der Status quo anhält, werden sich die Herausforderungen in der Mobilität verschärfen, da das Bevölkerungs- und BIP-Wachstum zu einem Anstieg des Autobesitzes und der gefahrenen Kilometer führt. Als Reaktion darauf bringt die Mobilitätsindustrie eine schillernde Reihe von Innovationen auf den Markt, die für den urbanen Strassenverkehr konzipiert sind. Wie Mobilität als Dienstleistung, fortschrittliche Verkehrsmanagement- und Parksysteme, Lösungen für die gemeinsame Nutzung von Gütern und neue Transportkonzepte auf zwei, drei oder vier Rädern.
Änderung der Mobilität verlangt grundlegende Veränderungen. Folgende Bereiche müssen angepasst werden:
Regulierung, ii) Verbraucherverhalten und iii) Technologie.
Regierungen und Städte haben Vorschriften und Anreize eingeführt, um den Übergang zur nachhaltigen Mobilität zu beschleunigen. Weltweit legen die Regulierungsbehörden strengere Emissionsziele fest. Die Europäische Union hat ihr «Fit for 55»-Programm vorgestellt, das darauf abzielt, die Klima-, Energie-, Landnutzungs-, Verkehrs- und Steuerpolitik so aufeinander abzustimmen, dass die Netto-Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 55 % gesenkt werden, und die Biden-Administration hat für 2030 ein Ziel von 50 % für Elektrofahrzeuge festgelegt. Neben solchen Vorgaben bieten die meisten Regierungen auch Subventionen für Elektrofahrzeuge an.
Die Städte arbeiten daran, die Nutzung von Privatfahrzeugen und Staus zu reduzieren, indem sie alternative Mobilitätsformen wie Fahrräder stärker fördern. Paris kündigte an, mehr als 300 Millionen Dollar in die Modernisierung seines Fahrradnetzes zu investieren und 50 Kilometer Autospuren in Fahrradwege umzuwandeln. Viele städtische Gebiete führen auch Zugangsregelungen für Autos ein. Tatsächlich haben bereits über 150 Städte in Europa Zufahrtsregelungen für emissionsarme und schadstoffarme Fahrzeuge eingeführt.
Das Verhalten und das Bewusstsein der Verbraucher ändern sich, da immer mehr Menschen alternative und nachhaltige Mobilitätsformen akzeptieren. Innerstädtische Fahrten mit gemeinsam genutzten Fahrrädern und E-Scootern sind im Jahresvergleich um 60 Prozent gestiegen, und die jüngste McKinsey-Verbraucherumfrage deutet darauf hin, dass die durchschnittliche Fahrradnutzung (gemeinsam genutzte und private Fahrräder) in der Zeit nach der Pandemie im Vergleich zu der Zeit vor der Pandemie um mehr als 10 Prozent steigen könnte (siehe auch «Die Zukunft der Mikromobilität: Fahrgastzahlen und Einnahmen nach einer Krise», Juli 2020). Darüber hinaus werden die Verbraucher immer offener für geteilte Mobilitätsoptionen. Mehr als 20 Prozent der befragten Deutschen geben an, dass sie bereits Mitfahrdienste nutzen (6 Prozent tun dies mindestens einmal pro Woche), die dazu beitragen können, die gefahrenen Kilometer und die Emissionen zu reduzieren.
Mit der Entwicklung neuer Konzepte für elektrische, vernetzte, autonome und gemeinsam genutzte Mobilität beschleunigen die Akteure der Branche das Innovationstempo in der Automobiltechnologie. Die Branche hat in den vergangenen zehn Jahren Investitionen in Höhe von mehr als 400 Mrd. US-Dollar angezogen – rund 100 Mrd. US-Dollar davon wurden seit Anfang 2020 investiert. All diese Gelder sind für Unternehmen und Start-ups bestimmt, die an der Elektrifizierung der Mobilität, der Vernetzung von Fahrzeugen und der Technologie für autonomes Fahren arbeiten. Solche technologischen Innovationen werden dazu beitragen, die Kosten für Elektroautos zu senken und die gemeinsam genutzte Elektromobilität zu einer echten Alternative zum eigenen Auto zu machen.
Die Elektrifizierung wird eine wichtige Rolle bei der Transformation der Mobilitätsindustrie spielen und bietet grosse Chancen in allen Fahrzeugsegmenten, auch wenn Tempo und Ausmass des Wandels unterschiedlich sein werden. Um eine schnelle und breite Akzeptanz der Elektromobilität zu gewährleisten, ist die Markteinführung neuer E-Fahrzeuge ein wichtiger erster Schritt. Ferner muss das gesamte Ökosystem der Mobilität zusammenarbeiten, um den Wandel erfolgreich zu gestalten, von den Herstellern und Zulieferern von E-Fahrzeugen bis zu Finanzierern, Händlern, Energieversorgern und Betreibern von Ladestationen – um nur einige zu nennen.
Der Wandel der Automobilindustrie hin zur Elektrifizierung wird die gesamte Lieferkette stören und zu einer erheblichen Verschiebung der Marktgrösse für Automobilkomponenten führen. Kritische Komponenten für die Elektrifizierung wie Batterien und Elektroantriebe und für das autonome Fahren wie LiDAR-Sensoren (Light Detection and Ranging) und Radarsensoren werden bis 2030 voraussichtlich etwa 52 Prozent des gesamten Marktvolumens ausmachen.
Komponenten, die nur in Verbrennungsmotoren verwendet werden, wie herkömmliche Getriebe, Motoren und Kraftstoffeinspritzsysteme, werden bis 2030 einen deutlichen Rückgang auf etwa 11 Prozent verzeichnen – etwa die Hälfte des Marktvolumens von 2019. Ein solch drastischer Wandel wird die traditionellen Anbieter von Komponenten dazu zwingen, sich schnell anzupassen, um die sinkenden Einnahmequellen auszugleichen.
Das Ausmass der Umwälzungen wird beträchtlich sein: Nach Angaben des Instituts für Wirtschaftsforschung (IFO) in München werden sich bis 2030 mehr als 100.000 Arbeitsplätze in der deutschen Automobilindustrie verändern. Das ist etwa das Fünf- bis Zehnfache der Arbeitsplätze im Vergleich zum Ausstieg aus der Kohleverstromung, den Deutschland für 2038 angekündigt hat.
Während sich die Käufer der ersten Generation von E-Fahrzeugen hauptsächlich auf private Ladestationen verlassen haben (im Jahr 2020 hatten 80 Prozent der Käufer von E-Fahrzeugen in Europa Zugang zu privaten Ladestationen), wird die nächste Generation auf öffentliche Ladestationen angewiesen sein. Mehr als 50 Prozent der Europäer werden in Mehrfamilienhäusern leben, die keinen Zugang zu privaten Ladestationen haben, und öffentliche Ladestationen werden die Praxistauglichkeit von E-Fahrzeugen für Langstrecken sicherstellen, was für potenzielle E-Fahrzeugkäufer immer noch ein Hauptanliegen ist.
Auch die regulatorischen Verfahren für die Installation von Ladegeräten in Privathaushalten müssen vereinfacht werden, und die Produktionskapazität für Wallboxen muss erhöht werden. Eine Ausweitung der Produktion und eine vereinfachte Regulierung (in Form von verkürzten Genehmigungs- und Bauzeiten) sind auch für öffentliche Ladestationen notwendig, zusätzlich zur Schaffung einer bedarfsgerechten Abdeckung.
Wir schätzen, dass die Branche bis 2030 in der Europäischen Union mehr als 15.000 Ladegeräte pro Woche installieren muss. Zur Erleichterung der Standortwahl für Ladestationen sind vereinfachte Vorschriften erforderlich, da es derzeit bis zu drei Jahre dauern kann, bis eine Genehmigung für Netzerweiterungen für eine Schnellladestation erteilt wird. Die Sicherstellung einer EU-weiten Abdeckung mit öffentlichen Ladestationen ist von entscheidender Bedeutung, um zu vermeiden, dass Ladestationen nur an profitablen Standorten aufgestellt werden.
E-Fahrzeuge werden im Jahr 2030 durchschnittlich mehr als 5 Prozent des Strombedarfs in Europa decken. Es wird wichtig sein, das Laden während der Spitzenlastzeiten durch «gesteuertes Laden» zu reduzieren, indem Ladezeit, -dauer und -intensität mithilfe der Vehicle-to-Grid-Technologie (V2G) gesteuert werden. In einem Szenario mit entsprechend gesteuerten Ladegeräten und Anreizen zum Laden ausserhalb der Spitzenlastzeiten werden die Auswirkungen der Kunden auf das Stromnetz grösstenteils gemildert.
Es gibt einen klaren Weg zur Verringerung der CO₂-Äquivalent-Emissionen (CO2e) von in Betrieb befindlichen Personenkraftwagen. Eine kürzlich durchgeführte Analyse des International Council on Clean Transportation (ICCT) hat ergeben, dass der Umstieg von ICE auf BEV die gesamten CO2e-Emissionen über den Lebenszyklus um etwa 65 Prozent reduzieren würde, wenn man den derzeitigen durchschnittlichen Energiemix in Europa zugrunde legt, und um 83 Prozent, wenn ausschliesslich Ökostrom verwendet würde.
In dem Masse, wie sich die Stromversorgung weiterentwickelt und das Laden mit Ökostrom für eine grössere Flotte von E-Fahrzeugen machbar wird, werden Materialien und Produktion zu den wichtigsten Emissionsquellen im Lebenszyklus eines E-Fahrzeugs. Heute ist die Emissionsintensität bei der Herstellung eines E-Fahrzeugs fast 80 Prozent höher als bei einem Verbrennungsmotor, was vorwiegend auf die Batterie und den höheren Aluminiumanteil des Fahrzeugs zurückzuführen ist.
Erhöhung des Rezyklatanteils. Durch den Ersatz von neuen/primären Materialien durch rezyklierte Alternativen kann ein grosser Teil, der mit der ursprünglichen Erzeugung von Rohstoffen verbundenen Emissionen eingespart werden. Wenn 30 Prozent des Primär-Materials durch recyceltes Material ersetzt werden, können 15 bis 25 Prozent2 der Produktionsemissionen eingespart werden. Die Verwendung von Recyclingmaterial ist jedoch mit zahlreichen Herausforderungen verbunden, darunter die Tatsache, dass die Sammlung von Altmaterialien (EOL) noch sehr unausgereift ist, was es schwierig macht, einen Materialstrom in Automobilqualität zu erreichen. Ferner sind mehrere Branchen an der Verwendung von Recyclingmaterial interessiert, um ihre Dekarbonisierungsziele zu erreichen, was zu Versorgungsengpässen und höheren Preisen für verschiedene Recyclingmaterialien führen wird.
Umstellung auf grüne Rohstoffe. Die Verwendung von Primär-Materialien, die in einem kohlenstoffarmen/keinem kohlenstoffhaltigen Verfahren hergestellt werden, ermöglicht hochwertige Materialien mit einem geringen Emissionsfussabdruck. Beispiele für diesen Ansatz sind das Schmelzen von Aluminium mit inerten Anoden durch Wasserkraft oder die Herstellung von Stahl durch direkt reduziertes Eisen auf Wasserstoffbasis in einem Elektrolichtbogenofen (H2-DRI-EAF-Stahl). Etwa 80 bis 90 Prozent der heute typischen Materialemissionen können mit den Technologien des Jahres 2030 vermieden werden. Die wichtigsten Ansätze sind die Dekarbonisierung der Rohstoffraffinierungs-Prozesse, zum Beispiel durch den Einsatz von erneuerbarem Strom, und die Dekarbonisierung der Umformung sowie anderer energieintensiver Herstellungsprozesse, ebenfalls durch Elektrifizierung.
Während eine Umstellung der Elektrizitätsressourcen einfach ist, erfordert die Umstellung von den heutigen Prozessen auf Herstellungsrouten, die CO2e-Emissionen vollständig vermeiden – anstatt sie abzuscheiden oder schrittweise zu reduzieren – erhebliche Investitionen in Anlagen und Ausrüstung. Eine vorhersehbare Nachfrage nach grünen Materialien und langfristige Verpflichtungen zwischen Lieferanten und Käufern würden dazu beitragen, dieses Hindernis im nächsten Jahrzehnt zu überwinden.
Mit einem entschlossenen Ansatz zur Dekarbonisierung und der Kombination dieser Methoden könnten bis 2030 Fahrzeuge mit 10 bis 30 Prozent der heutigen Produktionsemissionen hergestellt werden – ein anspruchsvolles Unterfangen, das aber notwendig ist, um das Ziel des Green Deal zu erreichen. Dennoch können die Dekarbonisierung der Lieferkette und die Reduzierung der Scope-3-Emissionen zu einem Anstieg der Fahrzeugkosten führen, und das zu einer Zeit, in der die OEMs versuchen, die Preise zu senken, um das Interesse der Verbraucher zu steigern und nachhaltige langfristige Margen zu erzielen.
Die derzeitigen Vorschriften und Ziele reichen nicht aus, wenn der Strassenverkehrssektor einen vollständigen Beitrag zur Erreichung des Ziels einer 55-prozentigen Verringerung der CO2e-Emissionen bis 2030 gegenüber 1990 leisten will, wie es das Fit for 55-Programm vorschreibt.
Unter dem Gesichtspunkt der Dekarbonisierung haben Personenkraftwagen jedoch einen Vorteil gegenüber anderen Branchen: Die Null-Emissions-Option (z.B. das BEV) ist in einigen Ländern heute und spätestens 2025 in Ländern ohne Anreize aus Sicht der Gesamtbetriebskosten billiger als die derzeitige Alternative (ICE). Dies ist in den meisten anderen Branchen nicht der Fall, wo die Dekarbonisierung zu höheren Kosten sowohl für die Hersteller als auch für die Verbraucher führt.
Da das Durchschnittsalter von Autos in Europa bei zehn Jahren liegt, wird es jedoch einige Zeit dauern, bis sich der Verkauf von E-Fahrzeugen auf der Parzellenebene auswirkt. Die derzeitige Regelung für den Verkauf reicht daher nicht aus, um das Ziel einer 55-prozentigen Emissionsreduzierung gegenüber 1990 bis 2030 zu erreichen.
Um diese Lücke zu schliessen, sind weitere Massnahmen erforderlich, die auf die CO2e-Emissionen des Fahrzeugbestands abzielen. Die ICE-Fahrzeugkilometer könnten durch eine Verringerung der mit dem privaten Pkw zurückgelegten Kilometer, durch die Förderung der gemeinsamen Mobilität und durch eine veränderte Einstellung der Verbraucher zum Zufussgehen und Radfahren verringert werden.
Der effizienteste Hebel ist jedoch die Beschleunigung der Umstellung des ICE-Parks und die Entfernung stark umweltbelastender ICE-Fahrzeuge aus der Flotte, z. B. durch Abwrackprämien für alte ICE-Fahrzeuge.
Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der CO2e-Emissionen von Verbrennungsmotoren besteht darin, den Anteil von Bio- und E-Kraftstoffen zu erhöhen, da diese einen geringen CO2-Fussabdruck haben und mit dem bestehenden ICE-Park kompatibel sind. Der grösste Teil des Angebots an Bio- und E-Kraftstoffen wird jedoch für die Dekarbonisierung der Schifffahrt/Luftfahrt und des gewerblichen Strassenverkehrs benötigt, für die es heute nur begrenzte emissionsfreie Alternativen gibt.
Elektrofahrzeuge sind auf dem Vormarsch, und wir sind auf dem richtigen Weg zur Dekarbonisierung des Verkehrssektors, auch wenn noch weitere Massnahmen ergriffen werden müssen. Es handelt sich um einen industriellen Wandel, der sich mit beispielloser Geschwindigkeit vollzieht. Er überschreitet auch Branchengrenzen und betrifft Akteure aus den Bereichen Energie, Infrastruktur, Mobilität und Automobil. Dies ist zwar eine grosse Herausforderung, bietet aber auch eine riesige Chance für etablierte und neue Akteure, eine führende Rolle bei der Schaffung neuer milliardenschwerer Industrien und Arbeitsplätze zu übernehmen. Der Schlüssel dazu ist die Verbindung von Nachhaltigkeit und wirtschaftlicher Rentabilität durch innovative Technologien und einen gut gesteuerten Mobilitätswandel. Aufgrund seiner vielfältigen Mobilitätslandschaft, seiner Ausrichtung auf Nachhaltigkeit und seiner erwiesenen Technologieführerschaft könnte Europa zum Vorbild für andere Regionen weltweit werden.
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Überarbeiteter und zusammengefasster Text von Wiki Battery aus dem Bericht: „Why the automotive future is electric“, McKinsey 2023.
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