Informationen zur Untersuchung
Konzepte der Elektromobilität und deren Bedeutung für Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt
Hintergrund, zentrale Aspekte des Themas
Aufgrund neuer leistungsfähigerer Akkumulatoren und der starken Volatilität an den Ölmärkten wird die Elektromobilität in den letzten Jahren wieder aktiv diskutiert. Politische Ziele, wie die Reduktion der Abhängigkeit vom Öl, effizientere Energiewandlung sowie signifikante CO2-Reduktionen und die Senkung lokaler Emissionen im Verkehr, sind wichtige Treiber für die Elektromobilität. Elektromobilität ist somit ein bedeutendes umwelt-, wirtschafts- und gesellschaftspolitisches Thema. Dessen Aktualität und Dringlichkeit wird auch im »Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität« der Bundesregierung deutlich, der im August 2009 verabschiedet wurde. Im Koalitionsvertrag werden die Ziele genannt, Deutschland zum Leitmarkt für die Elektromobilität bis 2020 zu entwickeln und 1 Mio. Elektrofahrzeuge bis 2020 auf die Straße zu bringen. Es wird zudem festgehalten, dass neben der Elektromobilität auch die Brennstoffzellentechnologie und Wasserstoffspeicherung vorangetrieben wird und dabei der Grundsatz der Technologieneutralität gilt.
Vor einer umfassenden Markteinführung ist allerdings noch eine Reihe von Herausforderungen zu lösen. Die Lithium-Ionen-Batterie gilt dabei heute als Schlüsseltechnologie. Sie muss jedoch hinsichtlich Kosten, Energiedichte, Gewicht, zyklischer und kalendarischer Lebensdauer und Ladegeschwindigkeiten weiterhin deutlich verbessert werden. Die Einführung von Elektrofahrzeugen benötigt außerdem den Aufbau einer Beladungsinfrastruktur. Für die Elektrofahrzeuge und die Beladungsinfrastruktur sind geeignete Geschäftsmodelle zu entwickeln. Für eine erfolgreiche Verbreitung und Nutzung der Elektromobilität sind dabei die Ausrichtung am Nutzer und die Berücksichtigung seiner Bedürfnisse und Präferenzen unerlässlich.
Zur Lösung dieser Herausforderungen kann die Förderung durch die Politik entscheidend beitragen. Entscheidungen über Ziele, Strategien und Maßnahmen zur Förderung von Technologien müssen verschiedene Dimensionen berücksichtigen. Zum einen muss die Wirtschaftlichkeit der Elektromobilität im Vergleich zu erdölbasierten Verbrennungsfahrzeugen und anderen alternativen Kraftstoff- und Antriebskonzepten sowohl aus gesamtgesellschaftlicher Sicht als auch aus individueller Sicht gegeben sein. Weiterhin müssen Vorteile im Bereich der Energieeffizienz, des Klimaschutzes und anderer Umweltthemen bestehen. Nicht zuletzt müssen bei einer Förderung und Verbreitung der Elektromobilität die Bedürfnisse der verschiedenen gesellschaftlichen Gruppen angemessen berücksichtigt werden, unzumutbare Beeinträchtigungen müssen vermieden werden.
Von der Bundesregierung wird die Elektromobilität bereits durch eine Vielzahl von Forschungsprogrammen und Pilotprojekten gefördert. Diese Förderprogramme und -projekte haben jeweils unterschiedliche Fragestellungen und betrachten unterschiedliche Anwendungsbereiche und Aspekte. Eine umfassende Zusammenführung der aktuell vorliegenden Ergebnisse ist bislang jedoch noch nicht erfolgt. Aufgrund der Komplexität des Themas, ist eine solche Gesamtschau aber unerlässlich für eine umfassende Diskussion und Bewertung der Elektromobilität sowie für eine Entscheidung über politische Ziele und Maßnahmen der Förderung im Kontext der verschiedenen neuen Antriebstechnologien.
Ziel und Vorgehensweise
Angesichts der hohen Komplexität des Untersuchungsfeldes, der Vielfalt an Projekten zu verschiedensten relevanten Themenfelder im Kontext der Elektromobilität und der vielschichtigen Fragestellungen, welche sich im Hinblick auf politische Strategien und Entscheidungen stellen, ist ein Ziel dieses Innovationsreports, den Stand der Forschung und Entwicklung umfassend aufzuarbeiten und zusammenzufassen und, wo nötig, zu ergänzen. Auf dieser Basis soll eine zusammenfassende Betrachtung und Diskussion von Aspekten erfolgen, welche für politische Entscheidungen zu Strategien und Maßnahmen zentral sind, namentlich ökologische, ökonomische und soziale Aspekte der Integration von Elektromobilität in die Verkehrssysteme.
Elektromobilität bezieht sich dabei im engeren Sinne auf Fahrzeuge mit Traktionsbatterien (Plug-in-Hybride und reine Batteriefahrzeuge), worauf auch der Schwerpunkt gelegt wird. Zum Vergleich werden wasserstoffbetriebene Brennstoffzellenfahrzeuge mit einbezogen. Auf einen Vergleich zu weiteren alternativen Antriebstechnologien wird aus Kapazitätsgründen verzichtet. Betrachtet werden Personenverkehr und Lieferverkehr. Die Studie berücksichtigt dabei auch Kleinstfahrzeuge, wie z.B. Elektrofahrräder, fokussiert aber auf Pkw sowie Lieferfahrzeuge.
Es sollen insbesondere folgende thematische Schwerpunkte betrachtet werden:
Der erste Teil des Projektes soll die Grundlagen für eine umfassende Bewertung der Elektromobilität und damit die Basis für fundierte politische Entscheidungen liefern. Dazu erfolgen folgende Arbeitsschritte:
- Darstellung und Analyse der betrachteten Technologien und Anwendungen, einschließlich einer umfassenden Beschreibung des Forschungs- und Entwicklungsstandes, inklusive der Charakteristika und Entwicklungspotentiale der Technologien. Schwerpunkte sind dabei die Batterietechnologie, die Leistungselektronik und die Elektromotoren. Zudem werden deutsche und internationale Technologieaktivitäten im Bereich der Elektromobilität analysiert und verglichen. Unter Umständen wird dieser Themenpunkt im Projektverlauf um die Untersuchung von Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen ergänzt, welche für eine breite Einführung der Elektromobilität in den klassischen Handwerks- und Ingenieursberufen notwendig sind.
- Darstellung und Analyse aussichtsreicher Marktpenetrationsszenarien und Verkehrskonzepte für eine Integration der Elektromobilität in die heutigen Verkehrssysteme. Dabei werden auch neue kooperative Formen der Mobilität beleuchtet und die Auswirkungen der Elektromobilität auf die Kommunen und Städte analysiert, einschließlich deren Rolle bei der Einführung der Elektromobilität (dabei Einbezug der Erfahrungen aus den Flottenversuchen und Modellregionen in Deutschland und aus dem internationalen Umfeld).
- Darstellung und Analyse von Energieszenarien für die bessere Systemintegration von fluktuierenden erneuerbaren Energieträgern durch den Einsatz der Elektromobilität. Ein Vergleich zu anderen Speichertechnologien mit großer Speicherleistung wird vorgenommen.
Im zweiten Teil des Projekts erfolgt eine umfassende Bewertung der dargestellten Technologien, Anwendungen und Entwicklungsszenarien anhand ökologischer, ökonomischer und sozialer Aspekte, welche bei Entscheidungen über Ausrichtung und Einsatz politischer Maßnahmen zu berücksichtigen sind:
- Im Rahmen einer Bewertung der ökologischen Nachhaltigkeit von Elektromobilität erfolgt eine Bewertung von Elektrofahrzeugen (PKW, Lieferfahrzeuge, Busse) und Batterietechnologien anhand ökologischer Aspekte, wie Treibhausgase, Luftschadstoffe und Lärm während des Lebenszyklus von Fahrzeugen und Batterien, sowie eine Identifikation kritischer Rohstoffe.
- Die Bewertung der ökonomischen Nachhaltigkeit beinhaltet die Analyse der Wettbewerbssituation von Elektrofahrzeugen zu Brennstoffzellenfahrzeugen einschließlich Analyse der Optionen zum Aufbau einer Beladungsinfrastruktur. Weiterhin erfolgen eine Identifikation der Chancen und Risiken der Verschiebungen in den automobilen Wertschöpfungsketten und deren Auswirkungen auf den Automobilstandort Deutschland sowie eine Analyse der Arbeitsplatzeffekte der Elektromobilität.
- Die Bewertung der sozialen Nachhaltigkeit umfasst die Analyse der Akzeptanz der Elektromobilität bei den Verkehrsteilnehmern sowie der zu erwartenden Auswirkungen auf deren Mobilitätsverhalten. Zudem werden Arbeitsplatzeffekte sowie Auswirkungen auf die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer betrachtet.
Im dritten Teil werden im Rahmen einer Synthese eine Gesamtbewertung unternommen und Schlussfolgerungen abgeleitet.