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Qualitäts- und Kostenmerkmale von Fahrzeugen für Elektromobilität

Erstellt am: 28.02.2014 | Stand des Wissens: 26.11.2018
Ansprechpartner
Technische Universität Berlin, Fachgebiet Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik (WIP) - Prof. Dr. v. Hirschhausen, Prof. Dr. Beckers

In die Bewertung von Fahrzeugen für Elektromobilität aus Nutzersicht fließen unterschiedliche Qualitäts- und Kostenmerkmale ein:
Reichweite: Die mit einer Batterieladung erzielbare Reichweite von reinen BEVs liegt heute typischerweise zwischen 150 km und 300 km und damit deutlich unter der mit einer Tankfüllung erzielbaren Reichweite von herkömmlich angetriebenen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICEs). Hybridfahrzeuge (PHEVs und RE) haben typischerweise geringere elektrische Reichweiten, können aber bei Nutzung des integrierten Verbrennungsmotors ähnliche Reichweiten erzielen wie ICEs. Von hoher Bedeutung bei der Diskussion von Reichweitenunterschieden sind Interdependenzen mit der jeweiligen Lade- bzw. Betankungsinfrastruktur sowie den jeweiligen Nutzungsregeln. So dürften geringere Reichweiten von Elektrofahrzeugen in Bezug auf das Auswahlkriterium Wege- bzw. Wartezeit zunächst nur für Wege von Bedeutung sein, deren Distanz größer als die Fahrzeugreichweite ist. Ist dieses nicht der Fall, ist zu hinterfragen, welche Zeit Nutzer für Beladungs- bzw. Betankungsvorgänge aufwenden müssen. Während diese Zeit bei ICE-Nutzern typischerweise in einen zu beschreitenden Weg fällt, besteht bei Elektrofahrzeugen, je nach Ausgestaltung der Infrastruktur die Möglichkeit, während der Parkzeit zu laden. Für Wege, deren Distanz die Fahrzeugreichweite überschreitet, ist die Ladezeit ebenfalls abhängig von der Ausgestaltung des Infrastruktursektors, insbesondere von der angewandten Technologie.
Fahreigenschaften, insb. Geschwindigkeit und Beschleunigung: Das Geschwindigkeits- und Beschleunigungspotenzial von Elektrofahrzeugen ist, wie auch bei Verbrennungsmotoren, abhängig von der Leistung bzw. Leistungsentfaltung des Motors (bzw. der Motoren). Da bei Elektromotoren das maximale Drehmoment drehzahlunabhängig abgerufen werden  kann, ist grundsätzlich ein hohes Beschleunigungspotenzial vorhanden. Auch können bei Verwendung entsprechender Elektromotoren auch mit ICE vergleichbare Geschwindigkeiten erzielt werden. Problematisch ist an dieser Stelle wiederum die dafür notwendige Energiemenge. Höhere Geschwindigkeiten gehen aufgrund der überproportional zunehmenden Fahrtwiderstände mit deutlich höherem Energieverbrauch einher und reduzieren so die Reichweite des Fahrzeugs. Die Maximalgeschwindigkeit reiner Batteriefahrzeuge überschreitet daher selten einen Wert von 150 km/h, während Hybridfahrzeuge auch höhere Geschwindigkeiten erlauben.
Verlässlichkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit: Es sind keine Berichte oder Studien bekannt, die über die Reichweitenproblematik hinaus Elektrofahrzeugen hinsichtlich der vorangestellten Kriterien grundlegend schlechtere Eigenschaften zusprechen als ICE-Fahrzeugen. Dennoch ist anzunehmen, dass aufgrund der in Teilbereichen noch vergleichsweise wenig erprobten Technik gewisse Unsicherheiten bestehen, die insbesondere das Sicherheitsempfinden von Nutzern betreffen. Eine solche Annahme lässt sich auf Beispiele aus verwandten Bereichen stützen und dürfte von bestimmten Nutzergruppen bei einer Auswahlentscheidung auch berücksichtigt werden.
Ausstattung und Komfort: Grundsätzlich können Elektrofahrzeuge mit den gleichen Komforteigenschaften ausgestattet werden wie ICE-Fahrzeuge. Problematisch ist dabei wiederum der Energieverbrauch. Da viele Komfortmerkmale wie beispielsweise die Klimaanlage oder das Radio elektrischen Strom verbrauchen, verringert ihr Betrieb (bei nicht bestehender Verbindung mit dem Stromnetz) die für den Antrieb zur Verfügung stehende Energie und damit die Reichweite des Fahrzeugs. Auch die Heizung stellt in diesem Zusammenhang eine Herausforderung für reine Batteriefahrzeuge dar. Während beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen die Abwärme für die Beheizung der Fahrgastkabine genutzt werden kann, müssen Elektrofahrzeuge zum Heizen bei nicht bestehender Verbindung mit dem Stromnetz Batteriestrom nutzen. Alternativ könnte auch ein zusätzliches Heizungsaggregat mitgeführt werden, das einen Brennstoff mit höherer Energiedichte (z. B. Gas oder Mineralöl) nutzt.
Weitere Qualitätsmerkmale: Elektrofahrzeuge dürften aufgrund potenziell geringerer negativer Klima- und Umwelteinflüsse attraktiv für umweltbewusste Nutzer sein. Ähnliches gilt für innovationsaffine Nutzergruppen oder Nutzergruppen, denen ein entsprechendes Image wichtig ist.
Anfangsinvestitionen: Preise von Elektrofahrzeugen liegen derzeit zum Teil noch deutlich über den Preisen vergleichbarer Modelle mit Verbrennungsmotor. Als Haupt-Kostentreiber gelten dabei die aktuell noch sehr hohen Batteriekosten, welche u. a. in Abhängigkeit zukünftiger Stückzahlen in den nächsten Jahren sinken dürften. Innerhalb der Elektrofahrzeuge haben die verschiedenen Antriebskonzepte Einfluss auf die Herstellungskosten. So fallen bei Hybridantrieben (PHEV und RE) zusätzliche Kosten für die teilweise doppelte oder zusätzliche Komponenten an, (beispielsweise zwei Motoren, zusätzliches Getriebe, Generator und weitere Komponenten). Demgegenüber stehen geringere Kosten für die Antriebsbatterie, da die rein elektrische Reichweite bei Hybridantrieben geringer ausgestaltet werden kann. Bei sinkenden Batteriepreisen ist zu erwarten, dass die Kosten für die zusätzlichen Komponenten bei Hybridfahrzeugen zukünftig auch stärkere Auswirkungen auf den Gesamtpreis eines Fahrzeuges haben.
Laufende Kosten: Energiebezogene Kosten sind der Hauptkostentreiber im Betrieb. Je nach unterstellten Preisen bzw. Preisentwicklungen für Elektrizität und Mineralöltreibstoffe erzielen Elektrofahrzeuge hier deutliche Vorteile gegenüber Fahrzeugen mit Benzin- oder Dieselantrieb. Hinsichtlich der Unterschiede zwischen reinen Elektro- und Hybridfahrzeugen ist anzumerken, dass Hybridfahrzeuge aufgrund eines tendenziell höheren Gewichtes (auf Grund zusätzlicher Komponenten) einen etwas höheren Verbrauch als vergleichbare Elektrofahrzeuge aufweisen werden.
Weiterhin können bei reinen Elektrofahrzeugen zukünftig geringere Kosten für Wartung und Instandhaltung angenommen werden. So verursachen bei ICE-Fahrzeugen mechanisch oder thermisch hoch beanspruchte Teile häufig hohe Reparatur- oder Wartungskosten. Als Beispiele können Kupplungen, Motordichtungen oder auch die Abgasanlage genannt werden. Aufgrund deutlich weniger mechanisch oder thermisch beanspruchter Teile ist zu erwarten, dass diese Kosten bei reinen Elektrofahrzeugen geringer ausfallen. Diese Kostenvorteile reiner Elektrofahrzeuge fallen bei Hybridfahrzeugen entsprechend geringer aus. Einen Einfluss auf die laufenden Kosten der Nutzung kann auch eine nach Antriebsart differenzierte Ausgestaltung der Entgelte für die Nutzung weiterer komplementärer Güter, wie insbesondere Parkraum und Straße, haben.
Die dargestellten Kosten der Nutzung sind zu wesentlichen Teilen von Entscheidungen der öffentlichen Hand hinsichtlich der Ausgestaltung von Steuern und Entgelten abhängig. Das betrifft z.B. die von Konsumenten zu entrichtenden Endenergiepreise. Aber auch weitere Bereiche wie die Kfz-Steuer, die Mauterhebung, Parkgebühren etc. haben potenziell signifikanten Einfluss auf die Nutzerentscheidungen.
Disclaimer: Dieser Synthesebericht stammt aus der Dissertation "Bereitstellung öffentlicher Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge - Eine ökonomische Analyse" von Justus Reinke, die am Fachgebiet für Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik (WIP) der TU Berlin von Prof. Thorsten Beckers betreut wurde.
Ansprechpartner
Technische Universität Berlin, Fachgebiet Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik (WIP) - Prof. Dr. v. Hirschhausen, Prof. Dr. Beckers
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Grundlagen der Elektromobilität (Stand des Wissens: 27.11.2018)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?426933
Literatur
[Rein14] Justus Reinke Bereitstellung öffentlicher Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge - Eine ökonomische Analyse, 2014
Glossar
PHEV Plug-In Hybridfahrzeug; eine Weiterentwicklung der Hybridfahrzeuge. Es besteht die Möglichkeit, die Batterie zusätzlich zum Verbrennungsmotor auch extern über eine Ladebuchse zu laden.
Elektromobilität
Die Elektrifizierung der Antriebe durch Batterie- und Brennstoffzellentechnologien. Im Kontext des "Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität" wird der Begriff auf den Straßenverkehr begrenzt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Personenkraftwagen (Pkw) und leichte Nutzfahrzeuge, ebenso werden aber auch Zweiräder (Elektroroller, Elektrofahrräder) und Leichtfahrzeuge einbezogen.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?426631

Gedruckt am Freitag, 3. Juli 2020 12:02:32