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Zweiter Bericht der
Nationalen Plattform Elektromobilität
Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   3
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Zweiter Bericht            Inhalt



der Nationalen Plattform   1

                           2
                               Executive Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
 5

                               Leitbild der Nationalen Plattform Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9


Elektromobilität           3   Chancen für Deutschland durch Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11


                           4   Der Industriestandort Deutschland wird Leitanbieter für Elektromobilität . . . .                                                                                                                                                                    15

                               4.1 Intelligente Industriepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                           15

                               4.2 Forschung und Entwicklung in Deutschland. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                                                     16

                               4.3 Akademische und berufliche Bildung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                                       25

                               4.4 Normung und Standardisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                            26

                               4.5 Weitere Maßnahmen zur Standortstärkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                                                    27


                           5   Deutschland wird Leitmarkt für Elektromobilität. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                                                          31

                               5.1 Annahmen zur Marktentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                               31

                               5.2 Ordnungspolitischer Rahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                      33

                               5.3 Bedarfsgerechte und umweltverträgliche Infrastruktur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                                                                         33

                               5.4 Maßnahmenpaket Fahrzeug. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                      43


                           6   Schaufenster Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

                               6.1 Ressourcen bündeln und Sichtbarkeit schaffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

                               6.2 Ausschreibung und Vergabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56


                           7   Aktive Kommunikation, Funktion und zukünftige Rolle der NPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

                               7.1 Kommunikationsroadmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

                               7.2 Regelmäßiges Monitoring und Fortführung der NPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60


                           Glossar           . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   5
                                                                                                                                         1 ExEcutIvE Summary




1                     1 Executive Summary

                      Elektromobilität ist der Schlüssel zu einer klimafreundlichen Umgestaltung der Mobilität.

Executive Summary 
   Sie ist Chance und Herausforderung, die Spitzenposition Deutschlands als Industrie-,
                      Wirtschafts-, Wissenschafts- und Technologiestandort weiter auszubauen. Die dazu
                      notwendigen Anstrengungen lohnen sich: Wenn es gelingt, die Chancen der Elektromo­
                      bilität gemeinsam zu nutzen, besteht ein Potenzial von rund 30.000 zusätzlichen Arbeits­
                      plätzen bis 2020.

                      Die in der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) auf Einladung der Bundesregie­
                      rung versammelten Vertreter von Industrie, Wissenschaft, Politik, Gewerkschaften und
                      Gesellschaft in Deutschland haben sich auf einen systemischen, marktorientierten und
                      technologieoffenen Ansatz verständigt, mit dem Ziel, Deutschland zum Leitanbieter und
                      zum Leitmarkt für Elektromobilität bis 2020 zu entwickeln. „Elektromobilität made in
                      Germany“ steht für systemische Lösungen, die Klima- und Ressourcenschutz mit Tech­
                      nologieführerschaft und neuer Wertschöpfung verbinden.

                      Die deutsche Industrie hat notwendige Investitionsentscheidungen bereits getroffen.
                      In der Marktvorbereitungsphase investiert sie bis zu 17 Mrd. Euro in Forschung und
                      Entwicklung rund um die Elektromobilität – ein signifikanter Beitrag zur angestreb­
                      ten Leitanbieterschaft. Zusätzlich bedarf die Verwirklichung dieses Zieles politischer
                      Unterstützung, um Planungssicherheit für Hersteller und Nutzer zu gewährleisten. Ein
                      Gesamtpaket abgestimmter Maßnahmen zur Stärkung von Forschung und Entwicklung
                      sowie zur Unterstützung des Markthochlaufs und der Anwendung innovativer Techno­
                      logien in Schaufenstern ist erforderlich, um in gemeinsamer Anstrengung das Ziel von
                      einer Million Fahrzeugen in einem Leitmarkt Deutschland bis 2020 zu erreichen.

                      Dieses Ziel wird in drei Phasen verfolgt:
                      1. Marktvorbereitung bis 2014 mit Schwerpunkt auf Forschung und Entwicklung sowie
                         Schaufensterprojekten
                      2. Markthochlauf bis 2017 mit einem Fokus auf dem Marktaufbau bei Fahrzeugen und
                         Infrastruktur
                      3. Beginnender Massenmarkt bis 2020 mit tragfähigen Geschäftsmodellen

                                                   2014                           2017                    2020              abbildung 01:
                                                                                                                            Entwicklungsphasen
                               Marktvorbereitung                  Markthochlauf             Massenmarkt
                                                                                                                            des leitmarkts
6   Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität                                                                                                                                                                 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   7
    1 ExEcutIvE Summary                                                                                                                                                                                                                                      1 ExEcutIvE Summary




                                                 Um den Standort Deutschland zum Leitanbieter für Elektromobilität zu entwickeln,           Gemeinsames Ziel der Nationalen Plattform Elektromobilität ist der Aufbau eines selbst­
                                                 schlägt die NPE folgende Maßnahmen vor:                                                    tragenden Marktes für Elektrofahrzeuge. Ohne Anreizmaßnahmen wird das Vorhaben,
                                                                                                                                            bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge zu verkaufen, jedoch nicht gelingen; Analysen
                                                 •	 Förderung von Forschung und Entwicklung und Vernetzung in den Leuchttürmen
                                                                                                                                            ergeben für diesen Fall eine Anzahl von lediglich 450.000 verkauften Elektrofahrzeugen.
                                                    Batterie, Antriebstechnologie, Leichtbau, Informations- und Kommunikationstechno­
                                                                                                                                            Zur Kompensation der Kostenlücke und Belebung der Nachfrage nach elektrischen
                                                    logie (IKT) und Infrastruktur, Recycling und Fahrzeugintegration mit einem Schwer­
                                                                                                                                            Fahrzeugen legt die NPE ein umfassendes Maßnahmenpaket vor:
                                                    punkt auf Produktionsforschung auch in Pilotanlagen
                                                                                                                                            •	 Bevorzugung von Elektrofahrzeugen beim Parken, die Erlaubnis zur Nutzung von
                                                 •	 Ausschreibung eines auf den Leuchttürmen und ihren Themenclustern basierenden,
                                                                                                                                               Busspuren im Rahmen der Schaufensterprogramme sowie die Förderung von neuen,
                                                    ministerienübergreifenden Förderprogramms administriert durch einen Projektträger
                                                                                                                                               intelligenten Carsharing-Konzepten
                                                 •	 Zügige Entwicklung der notwendigen Schlüsseltechnologien, der branchen- und
                                                                                                                                            •	 Kompensation der Benachteiligung bei der privaten Nutzung von elektrisch betriebe­
                                                    technologieübergreifenden Integrationsaspekte sowie intermodaler Dienstleistungen
                                                                                                                                               nen Dienstfahrzeugen
                                                 •	 (Weiter-)Bildung und Qualifizierung der erforderlichen Fach- und Führungskräfte auf
                                                                                                                                            •	 Sonderabschreibungen beim gewerblichen Erwerb von Elektrofahrzeugen
                                                    Basis der Kompetenzroadmap im akademischen und beruflichen Bereich
                                                                                                                                            •	 Zinsgünstige Darlehen der Kreditanstalt für Wiederaufbau zum privaten Erwerb von
                                                 •	 Strategische und globale Ausrichtung der Normung und Standardisierung anhand der
                                                                                                                                               Elektrofahrzeugen
                                                    Normungsroadmap Elektromobilität
                                                                                                                                            •	 Gewährung eines jährlichen Steuerincentives, orientiert an der Speicherkapazität
                                                 Das Gesamtprojektvolumen der im Rahmen der NPE erarbeiteten, oben genannten                   eines Elektrofahrzeugs
                                                 Vorhaben für die Marktvorbereitungsphase beläuft sich auf rund vier Mrd. Euro.
                                                                                                                                            Es gilt, die Akzeptanz der neuen Technologien und Lösungen bewusst zu steigern. 

                                                 Um die deutsche Leitanbieterschaft für die internationale Nachfrage erlebbar werden zu     Die Elektromobilität bietet darüber hinaus die Chance, das weltweit führende deutsche 

                                                 lassen, erfolgt die Umsetzung der Potenziale der Industrie in einem deutschen Leitmarkt    Verkehrssystem zu einem modernen und leistungsfähigen intermodalen Mobilitätsange­
                                                 für Elektromobilität. Dieser zeichnet sich durch die systemische Vernetzung von Elektro­   bot zu erweitern. Eine gemeinsame Kommunikationsstrategie aller Beteiligten zu Chan­
                                                 fahrzeug, Verkehrs- und Energiesystem aus.                                                 cen, Nutzen und Visionen der Elektromobilität ist daher wichtige Erfolgsvoraussetzung, 

                                                                                                                                            damit das Ziel Leitanbieterschaft und Aufbau des Leitmarkts erreicht werden kann. 

                                                 Konkret sollen wenige groß angelegte Schaufenster Elektromobilität in Nachfolge der
                                                 Modellregionen aufgebaut werden. Politik und Industrie können so Ressourcen bündeln;       Die Nationale Plattform Elektromobilität wird die Umsetzung aller genannten Vorhaben 

                                                 innovative Technologien und Lösungen in der gesamten Systemkette – vom Energie­            und Maßnahmen begleiten. Zugrundeliegende Annahmen werden jährlich überprüft und 

                                                 system über das Fahrzeug bis zum Verkehrssystem – werden national und international        die abgeleiteten Empfehlungen wenn nötig angepasst. Die NPE erarbeitet dazu einen 

                                                 sichtbar und dadurch besser vermarktbar.                                                   jährlichen Fortschrittsbericht. Mit Ende der Marktvorbereitungsphase bis 2014 werden 

                                                                                                                                            insbesondere die Themen Markthochlauf, Bedarf an öffentlicher Infrastruktur, Kosten 

                                                 Ein zentraler Bestandteil des angestrebten deutschen Leitmarkts für Elektromobilität ist   und Förderansätze für Markthochlauf sowie Forschung und Entwicklung erneut bewertet.

                                                 ein intelligentes Energiesystem:
                                                 •	 Die Integration von Strom aus regenerativen Energiequellen leistet einen Hauptbei­
                                                    trag zum Klimaschutz: Die infrastrukturellen und fahrzeugseitigen Voraussetzungen
                                                    müssen frühzeitig geschaffen werden.
                                                 •	 Der Aufbau einer öffentlichen Ladeinfrastruktur wird bedarfsgerecht und mit Augen­
                                                    maß verfolgt: Für die Marktvorbereitungsphase bis 2014 werden konkrete Aufbau-
                                                    ziele vereinbart.
                                                 •	 Eine innovative Ladeinfrastruktur und Geschäftsmodelle werden entwickelt, um die
                                                    kostendeckende Bereitstellung einer öffentlichen Infrastruktur langfristig sicherzu­
                                                    stellen.
Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   9
                                                                                                             2 lEItBIld dEr NatIoNalEN Plattform ElEktromoBIlItät




2                            2 Leitbild der Nationalen Plattform Elektromobilität

                             Die Nationale Plattform präsentiert die Ergebnisse aus einem Jahr gemeinsamer

Leitbild der Nationalen      Arbeit. Die im Zwischenbericht aus dem November 2010 und mit diesem Zweiten
                             Bericht vorgelegten Vorhaben und Empfehlungen bilden die Basis für die Verwirk­
                             lichung des gemeinsamen Ziels:

Plattform Elektromobilität   Deutschland wird Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität bis 2020.

                             Die Experten aus Industrie, Wissenschaft, Politik, Gewerkschaften und Gesellschaft sind
                             überzeugt, dass nachhaltige Mobilität zu einer langfristigen Sicherung von Beschäfti­
                             gung und Wertschöpfung in Deutschland beiträgt.

                             Der Schlüssel zum Erfolg von Elektromobilität in Deutschland liegt für die Mitglieder der
                             NPE in der branchenübergreifenden Zusammenarbeit aller beteiligten Industrien. Zu
                             den zentralen Fragen in den Themenbereichen Batterie, Antriebstechnologie, Leichtbau,
                             Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) und Infrastruktur, Recycling und
                             Fahrzeugintegration wurden in den sieben Arbeitsgruppen der NPE Forschungs- und
                             Technologieroadmaps entwickelt. Auch zur internationalen Normung sowie zur Ausbil­
                             dung und Qualifizierung legen die Experten Roadmaps vor. Normung und Standardisie­
                             rung sind wichtige Eckpfeiler für eine erfolgreiche Vermarktung deutscher Produkte auf
                             den internationalen Märkten.

                             Mit Blick auf das Ziel von einer Million Elektrofahrzeugen auf deutschen Straßen bis
                             2020 präsentiert die NPE eine gemeinsame Prognose zum Markthochlauf für Elektro­
                             fahrzeuge und der erforderlichen Infrastrukturen. Durch konkrete Empfehlungen wird die
                             Umsetzung eines tragfähigen Maßnahmenpakets zur Unterstützung des Infrastruktur-
                             und Marktaufbaus vorbereitet. Dabei geht es auch darum, das deutsche Energiesystem
                             stärker auf erneuerbare Energien auszurichten und die Infrastruktur zu schaffen, die dies
                             ermöglicht.

                             Elektromobilität bietet große Chancen für Deutschland. Um die globale Spitzenposition
                             innovativer Technologien aus Deutschland zu sichern, müssen die Weichen heute von al­
                             len Akteuren gemeinsam gestellt werden. Die branchen- und gesellschaftliche Gruppen
                             übergreifende Zusammenarbeit in der NPE ist eine weltweit einzigartige Bündelung der
                             Kräfte. Darin liegt der Schlüssel des Erfolgs.
Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   11
                                                                                                          3 chaNcEN für dEutSchlaNd durch ElEktromoBIlItät




3                         3 Chancen für Deutschland durch Elektromobilität

                          Mobilität bedeutet Wohlstand, Freiheit, Lebensqualität, soziale und kulturelle Teilhabe.

Chancen für Deutschland   Doch Mobilität von morgen muss noch effizienter sein: klima- und umweltfreundlicher,
                          ressourcenschonender und leiser. Hier sind innovative technologische Lösungen gefragt:
                          Elektromobilität wird dabei eine zentrale Rolle spielen. Denn Elektrofahrzeuge werden

durch Elektromobilität    wesentlich dazu beitragen, lokale Emissionen zu senken, weniger Primärenergie zu
                          verbrauchen und durch die Einbindung erneuerbarer Energien sowie intermodaler Ver­
                          netzungen einen Beitrag zu deren Ausbau und damit für den Klimaschutz zu leisten.
                          Die Vision der NPE für das Jahr 2020 ist dabei klar umrissen:

                                                                                                                                 die vision der NPE:
                            Deutschland ist Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität und weltweit füh­                    leitanbieter und
                            rend bei den notwendigen Schlüsseltechnologien. Eine Million Elektrofahrzeuge                        leitmarkt in 2020
                            sind integraler, breit akzeptierter Bestandteil in einem umfangreichen Portfolio
                            innovativer Antriebsformen. Über Informations- und Kommunikationstechnologi­
                            en sind sie mit intelligenten Verkehrssystemen vernetzt und integrativer Be­
                            standteil eines intelligenten Energiesystems (Smart Grid). Das Zusammenspiel
                            zwischen intermodalen Angeboten, regenerativer Energieerzeugung und dem
                            Einsatz emissionsfreier Elektrofahrzeuge schöpft zusätzliche Chancen für Öko­
                            logie und Verkehr aus.

                            Dabei steht »Elektromobilität made in Germany« für systemische Lösungen
                            über die Grenzen traditioneller Industriebranchen hinweg. Mit neuen Materialien,
                            Produkten, Dienstleistungen und Geschäftsmodellen werden Wertschöpfungs­
                            potenziale der Elektromobilität genutzt; die dafür notwendige Produktions-
                            und Fertigungstechnologie stammt aus Deutschland. Mehr noch: Forschung
                            und Entwicklung der deutschen Wissenschaft und Industrie definieren den
                            internationalen Maßstab für Innovation in der Elektromobilität. Deutsche Aus­
                            bildungs- und Qualifizierungskonzepte, die alle zentralen Aspekte der Elek­
                            tromobilität abdecken, sind international stark nachgefragt. Ausgezeichnete
                            Wissenschaftler, Ingenieure und Fachkräfte sind die Basis für einen stetigen
                            Vorsprung Deutschlands im Bereich der Elektromobilität.

                            Aufgrund des technologischen und konzeptionellen Vorsprungs im weltweiten
                            Wettbewerb ist die Exportnachfrage nach Elektromobilitätsgütern und -leistun­
                            gen aus deutscher Produktion überdurchschnittlich. Zudem hat Recycling im
                            Rohstoffkreislauf einen hohen Stellenwert. Wirtschaftliche Recyclinglösungen
                            leisten neben einer aktiven Rohstoffpolitik einen relevanten Beitrag zur langfristi­
                            gen Verfügbarkeit wichtiger Rohstoffe für Deutschland. Auch bei internationalen
                            Standardisierungs- und Normungsfragen hat Deutschland eine Schlüsselrolle
                            übernommen.
12   Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität                                                                                                                                                                 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   13
     3 chaNcEN für dEutSchlaNd durch ElEktromoBIlItät                                                                                                                                                                      3 chaNcEN für dEutSchlaNd durch ElEktromoBIlItät




                                              Diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen – das haben sich Industrie, Wissenschaft,         land. Die hohe Wettbewerbsfähigkeit auf den internationalen Märkten ist zudem ent­
                                              Politik, Gewerkschaften und Gesellschaft im engen Zusammenwirken mit Kunden und              scheidende Basis für den Wohlstand in unserem Land. Deutsche Unternehmen gehören
                                              Nutzern zum Ziel gesetzt. Die Mitglieder der NPE setzen dabei auf einen systemischen,        in vielen für die Elektromobilität relevanten Technologiefeldern zu den innovativsten
                                              marktorientierten und technologieoffenen Ansatz sowie auf klar definierte Aufgaben:          Anbietern; täglich werden neue Patente angemeldet. In der Automobilindustrie und in
                                              Die Industrie entwickelt innovative Technologien, Konzepte und Lösungen, die Politik         vielen anderen Schlüsselindustrien der Elektromobilität kann Deutschland auf vorhande­
                                              schafft die notwendigen Rahmenbedingungen, welche sich nach dem Reifegrad der                ne Exzellenz aufbauen. Beispiele hierfür sind Kompetenzen in Bereichen wie Elektronik
                                              Technologien und des Marktes richten. Drei Entwicklungsphasen kennzeichnen diesen            und Elektrotechnik, Maschinen- und Anlagenbau, Chemie, Metall und Metallverarbeitung,
                                              Prozess:                                                                                     Textil, Informations- und Kommunikationstechnologien sowie Luftfahrt.

                                              Marktvorbereitungsphase bis 2014: Im Zentrum stehen Forschung und Entwicklung                Die deutsche Wirtschaft nimmt ihre Verantwortung für die notwendigen Transforma­
                                              sowie Ausbildung und Qualifizierung. Die Verbreitung von Elektrofahrzeugen ist durch         tionsprozesse für Elektromobilität aktiv an. So investiert die deutsche Industrie bran­
                                              geeignete Maßnahmenprogramme zu stimulieren. Eine erste öffentliche Ladeinfrastruk­          chenübergreifend in den kommenden drei Jahren bis zu 17 Mrd. Euro in Forschung                         die deutsche
                                              tur für insgesamt 100.000 Fahrzeuge wird aufgebaut. In Schaufensterprojekten werden          und Entwicklung von Technologien und Lösungen rund um die Elektromobilität. Darüber                    Wirtschaft investiert
                                              Innovationen realisiert, gezielt wird die Kundenakzeptanz für die Elektromobilität gestei­   hinaus entstehen neue Fertigungsanlagen für die Produktion von Fahrzeugen und Kom­                     bis zu 17 mrd. Euro
                                              gert, neue intermodale Angebotsformen werden entwickelt und damit die internationale         ponenten an den deutschen Automobilstandorten. Die Energiewirtschaft treibt insbe­
                                              Sichtbarkeit deutscher Technologien und Dienstleistungen unterstützt.                        sondere den Ausbau der erneuerbaren Energien aktiv voran und forciert gemeinsam mit
                                                                                                                                           der IKT-Wirtschaft die Realisierung des Smart Grids. All dies sind zentrale Beispiele für
                                              Markthochlaufphase bis 2017: Forschung und Entwicklung werden weiter bedarfs­                das aktive und nachdrückliche Engagement der deutschen Wirtschaftsunternehmen in
                                              gerecht unterstützt. Die Grundlage für eine intelligente Einbindung künftiger Elektro­       diesem Zukunftsmarkt.
                                              fahrzeugflotten in das Energiesystem wird durch den Aufbau eines intelligenten Netzes
                                              (Smart Grid) geschaffen. Zielgerichtete Maßnahmen fördern die zügige Erhöhung der            Forschung und Entwicklung, Infrastruktur- und Marktaufbau sowie Qualifizierung von
                                              Anzahl im Markt befindlicher Elektrofahrzeuge. Dadurch werden Skaleneffekte in allen         Mitarbeitern müssen gemeinsam von Wirtschaft und Politik gestaltet werden. Die zügige
                                              Industriebereichen erschlossen und die internationale Wettbewerbsfähigkeit Deutsch­          Entwicklung eines deutschen Leitmarkts Elektromobilität wird daher mit der Schaffung
                                              lands gestärkt.                                                                              geeigneter Rahmenbedingungen unterstützt. Diese Maßnahmen geben der Industrie
                                                                                                                                           Vertrauen und Planungssicherheit und veranlassen Anbieter und Konsumenten zu
                                              Beginnender Massenmarkt bis 2020: Die nächste Generation von Fahrzeugen und In­              Investitionen in die Elektromobilität.
                                              frastruktur trifft auf eine zunehmend selbsttragende Nachfrage. Die im Markt befindliche
                                              Stückzahl von Elektrofahrzeugen ermöglicht mehr und mehr tragfähige Geschäftsmodel­          Diese gemeinsamen Anstrengungen zahlen sich aus – für die Industrie und für den
                                              le, die auch die Berücksichtigung von regenerativ erzeugtem, fluktuierendem Strom mit        Standort Deutschland: Bis 2020 entsteht in der Automobil- und Zulieferindustrie sowie                  Bis 2020 entsteht ein
                                              einschließen. Der Bedarf an unterstützenden Maßnahmen der Politik nimmt ab.                  im Bereich Infrastruktur ein Potenzial von rund 30.000 zusätzlichen Arbeitsplätzen. Der                Potenzial von rund
                                                                                                                                           vorgeschlagene degressive Verlauf des Fördermitteleinsatzes führt außerdem zu einem                    30.000 zusätzlichen
                                              Über alle Phasen hinweg ist die Bundesregierung aufgefordert, auf europäischer Ebene         positiven Finanzierungssaldo für den Bundeshaushalt ab dem Jahr 2018. Die zu erwar­                    arbeitsplätzen
     die Bundesregierung                      eine führende Rolle bei der Gestaltung konsistenter und international einheitlicher Rah­     tenden Einnahmen aus Einkommen- und Umsatzsteuer sowie Sozialabgaben überstei­
     sollte bei der Gestaltung                menbedingungen für die Elektromobilität zu übernehmen. Hierzu zählen beispielsweise          gen ab diesem Zeitpunkt die Investitionen des Bundes in Forschung und Entwicklung
     einheitlicher rahmen­                    die europäische Energie- und Klimapolitik, die Verkehrspolitik und die Wettbewerbs­          sowie in den Marktaufbau der Elektromobilität.
     bedingungen auf euro­                    politik.
     päischer Ebene eine
     führende rolle spielen                   Zu den grundlegenden Stärken Deutschlands zählen die systemübergreifende Zusam­
                                              menarbeit starker Industrien, die dezentral geprägte Wirtschaftsstruktur von Mittelstand
                                              und Handwerk, eine leistungsfähige Wissenschaft sowie auch die Rolle der Gewerk­
                                              schaften als Bindeglied zwischen Beschäftigten, Unternehmen und Politik. Deutsche
                                              Unternehmen agieren als Global Player erfolgreich auf den Weltmärkten: Die Produkt­
                                              substanz profitiert unmittelbar von Forschung und Entwicklung am Standort Deutsch-
10   Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität                                                                                                                                                                   Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   15
     4. dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.1 INtEllIGENtE INduStrIEPolItIk                                                4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.1 INtEllIGENtE INduStrIEPolItIk




                                          4                                                                            4 Der Industriestandort Deutschland wird Leitanbieter für Elektromobilität

                                                                                                                       4.1 Intelligente Industriepolitik

                                          Der Industriestandort                                                        Intelligente Industriepolitik zielt darauf ab, die Schwächen des Marktes, sogenanntes
                                                                                                                       Marktversagen auszugleichen, aber seine Stärke – den Markt als Entdeckungsverfahren                                             Intelligente Industrie­

                                          Deutschland wird Leitanbieter                                                – zu bewahren. Sie stützt sich auf die Erkenntnis, dass die Zukunft unsicher ist und die
                                                                                                                       Politik nur Rahmenbedingungen definieren kann, ohne dabei Lösungen vorzugeben.
                                                                                                                                                                                                                                                       politik schafft verläss­
                                                                                                                                                                                                                                                       liche rahmenbedingun­
                                                                                                                                                                                                                                                       gen für Investitionen

                                          für Elektromobilität                                                         Der Markterfolg von Elektromobilität ist von vielen veränderlichen Faktoren abhängig.
                                                                                                                       Dazu zählen Rohstoff- und Energiepreise genauso wie die Nutzerakzeptanz und die
                                                                                                                       Zahlungsbereitschaft für Elektromobilität in verschiedenen Zielgruppen. Intelligente
                                                                                                                       Industriepolitik berücksichtigt diese Unsicherheiten und schafft zugleich verlässliche
                                                                                                                       Rahmenbedingungen für Investitionen. Dabei muss sie die Korrekturfähigkeit des
                                                                                                                       Marktes, unprofitable Projekte zu beenden, unberührt lassen.

                                                                                                                       „No regret“: Es ist darauf zu achten, dass hohe Investitionen sich auch mit fortschrei­
                                                                                                                       tendem Wissen, mehr verfügbaren Nutzerdaten und der Konkretisierung von neuen
                                                                                                                       Geschäftsmodellen als begründbar erweisen. Daher sollte der Fokus auf Investitionen
                                                                                                                       liegen, die in den unterschiedlich geprägten Szenarien als notwendig und sinnvoll
                                                                                                                       bewertet werden und die komparativen Vorteile des Standorts Deutschland nutzen
                                                                                                                       und maximieren.

                                                                                                                       Portfolioansatz: Vor dem Hintergrund des Erkenntnisgewinns in den Marktentwick­
                                                                                                                       lungsphasen werden alle Instrumente, Maßnahmen und Investitionen als Portfolio von
                                                                                                                       Möglichkeiten auf die optimale Zielerreichung hin betrachtet und dynamisch und flexibel
                                                                                                                       gemanagt. Dies bedeutet insbesondere für F & E-Aktivitäten: Die Projektliste wird konti­
                                                                                                                       nuierlich ergänzt und revidiert, Ressourcen werden neu allokiert, neue Projekte werden
                                                                                                                       geplant, evaluiert und priorisiert, existierende Projekte beschleunigt, neu priorisiert oder
                                                                                                                       beendet, wenn sie ihre Ziele nicht erreichen.

                                                                                                                       Die Orientierung an dem eingangs beschriebenen Phasenmodell und der Test von Tech­
                                                                                                                       nologien, Konzepten und Annahmen in Schaufenstern sind integrale Bestandteile einer
                                                                                                                       intelligenten Industriepolitik.

                                                                                                                       Wer Leitanbieter sein will, muss globale Perspektiven verfolgen. Diesen gilt es im
                                                                                                                       Rahmen einer entsprechenden Industriepolitik gerecht zu werden; in der NPE wurden
                                                                                                                       dementsprechend folgende Kriterien entwickelt:

                                                                                                                       Die Stärken stärken: Eine Orientierung muss über die Bestimmung der komparativen
                                                                                                                       Vorteile des Standorts Deutschland in Hinblick auf künftige Elektromobilität erfolgen.
16   Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität                                                                                                                                                                                                                                                      Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   17
     4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.1 INtEllIGENtE INduStrIEPolItIk | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd                                                                     4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd




                                         Die Beschäftigung sichern: Maßnahmen müssen in jedem Fall so gestaltet werden,                                              Die in Leuchttürmen geförderten Projekte kennzeichnet eine zentrale inhaltliche Be­
                                         dass die derzeit in Deutschland bestehende industrielle Wertschöpfung gesichert wird                                        deutung für die Elektromobilität: Sie sind anwendungsnah, haben eine hohe Umset­
                                         und neue Beschäftigungschancen entstehen.                                                                                   zungswahrscheinlichkeit und liefern einen signifikanten Beitrag zur Kostensenkung der
                                                                                                                                                                     Elektromobilität und/oder hohen technologischen Fortschritt. Vorhandene Ergebnisse
                                         Den Mitteleinsatz bündeln: Nur eine alle notwendigen Akteure vereinende Initiative                                          und Erkenntnisse aus bereits abgeschlossenen Elektromobilitätsinitiativen auf Landes-
                                         kann als Maßstab für die Durchschlagskraft von Maßnahmen im weltweiten Wettbewerb                                           und Bundesebene werden bestmöglich genutzt. Bei der Durchführung von Projekten
                                         um Technologieführerschaft gelten.                                                                                          können etablierte Kompetenzzentren für Elektromobilität als ideale Ansprechpartner und
                                                                                                                                                                     Berater eingebunden bzw. weiterentwickelt werden.
                                         Die Nachhaltigkeit sichern: Maßnahmen müssen – auch bei hohem kurzfristigem
                                         politischem Symbolgehalt – langfristig angelegt sein und dürfen sich nicht mit bereits                                      Von wesentlichem Interesse ist jedoch nicht nur der fachliche Ergebnisbeitrag dieser
                                         vorhandenen Werkzeugen überschneiden oder sogar mit diesen konkurrieren.                                                    Projekte, sondern auch ihr Bildungs- und Qualifizierungsauftrag. So werden bei der
                                                                                                                                                                     Entwicklung technischer Lösungen gleichzeitig die damit vorausschauend verbundenen
                                         Den Wettbewerb fördern: Industriepolitische Maßnahmen müssen einen umfassen­                                                Bedarfe an Qualifikationen bei Maschinenbau- und Elektroingenieuren, Chemikern und
                                         den gesunden Wettbewerb im europäischen Binnenmarkt ermöglichen, sowohl auf der                                             Facharbeitern identifiziert. Den Akteuren der Aus- und Weiterbildung kann damit früh­
                                         Angebots- als auch auf der Nachfrageseite. Diese Prämissen müssen sowohl bei der                                            zeitig signalisiert werden, in welchen Bereichen entsprechender Qualifizierungsbedarf
                                         Ausarbeitung der eigenen Programme gelten, als auch auf EU-Ebene von anderen Mit­                                           entstehen wird und worauf zu definierende Angebote auszurichten sind.
                                         gliedstaaten eingefordert werden. Die Bundesrepublik Deutschland ist als Exportnation
                                         dringend auf freien Wettbewerb bei ihren Partnerländern angewiesen. Diesen auch dort                                        Zu den Leuchttürmen gehören Themencluster, die sich auf die Technologieroadmaps der
                                         einfordern zu können, wo andere angesichts des Standortwettbewerbs in Sachen Elek­                                          Nationalen Plattform Elektromobilität stützen.
                                         tromobilität wettbewerbsverzerrende Konzepte anwenden, setzt ebenfalls ein entspre­
                                         chend glaubwürdiges eigenes Handeln voraus.
                                                                                                                                                                     Themencluster
                                                                                                                                                                     •	 beschreiben die inhaltlichen Schwerpunkte der Leuchttürme und
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           themencluster sind
                                         4.2 Forschung und Entwicklung in Deutschland                                                                                                                                                                                                                                                      die inhaltlichen Schwer­
                                                                                                                                                                     •	 bilden die fassbare Grundlage für die Ausschreibung konkreter Förderprogramme.                                                                                     punkte der leucht­
                                         Um der Vernetzung des Themas Elektromobilität Rechnung zu tragen, wurden aus den                                                                                                                                                                                                                  türme und werden als
     die f & E­vorhaben                  Technologieroadmaps heraus themenübergreifende Leuchttürme und Themencluster                                                In allen Leuchttürmen und Themenclustern ist neben Projekten der Grundlagenfor­                                                                                       umfassendes förderpro­
     der NPE werden in                   definiert. Ziel ist es, aus der NPE-Initiative entstehende Forschungsprojekte und auch                                      schung sowohl auf Hochschul- als auch auf Industrieseite vor allem die Überführung von                                                                                gramm von der grund­
     leuchttürmen vernetzt,              laufende, bereits geförderte Vorhaben zu bündeln, verteilte Einzelvorhaben auf das                                          F & E-Ergebnissen in die Anwendung zu forcieren, mit dem Ziel einer Markteinführung                                                                                   lagennahen forschung
     um Synergien zu                     Gesamtziel „Leitanbieter und Leitmarkt Elektromobilität“ auszurichten und dazu beizu­                                       bis 2020 und einer nachhaltigen Entwicklung über das Jahr 2020 hinaus.1                                                                                               bis hin zur Industriali­
     erschließen                         tragen, Synergien zu erschließen.                                                                                                                                                                                                                                                                 sierung ausgeschrieben

                                                                                                                                                                     Empfehlung für die Förderstruktur der F&E-Vorhaben
                                         Leuchttürme
                                                                                                                                                                     Ein NPE-Kriterienkatalog hat geholfen, potenzielle F & E-Leuchttürme und -Themenclus­
                                         •	 bündeln für den technologischen Erfolg der Elektromobilität zwingend erforderliche
                                                                                                                                                                     ter zu identifizieren und einzuschätzen. Auf dieser Grundlage wurden sechs Leuchttürme
                                            Einzelvorhaben der Produkt- und Komponentenentwicklung zu wenigen Schwer­
                                                                                                                                                                     definiert, die aus insgesamt 24 Themenclustern bestehen (Abb. 02). Die Leuchttürme
                                            punktthemen,
                                                                                                                                                                     Batterie, Antriebstechnologie, Leichtbau, IKT und Infrastruktur und Recycling werden die
                                         •	 können kompetitive und ggf. branchenübergreifende Konsortien enthalten, um maxi­                                         notwendigen Schlüsseltechnologiethemen voranbringen. Der Leuchtturm Fahrzeuginteg­
                                            male Erfolgswahrscheinlichkeit zu erreichen,                                                                             ration adressiert die branchen- und technologieübergreifenden Integrationsaspekte. Der
                                                                                                                                                                     Projektbudgetbedarf wurde von allen Beteiligten der NPE ermittelt und konkretisiert die
                                         •	 bestehen aus einer begrenzten Anzahl von Themenclustern,
                                                                                                                                                                     im Zwischenbericht genannten Zahlen. Welche Vorhaben sich tatsächlich als förderwür­
                                         •	 erzeugen untereinander und über Themencluster und Konsortien hinweg einen Mehr­
                                                                                                                                                                     dig erweisen, bewerten abschließend die Ministerien unter Zuhilfenahme der etablierten
                                            wert durch Vernetzung, nutzen Synergien und
                                                                                                                                                                     Gutachterverfahren.
                                         •	 haben strategischen Charakter für die Positionierung des Standorts Deutschland als
                                            Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität.


                                                                                                                                                                     1
                                                                                                                                                                         für weiterführende Informationen vgl. auch „Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität – anhang“
18   Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität                                                                                                                                                                                                                                                                                          Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität            19
     4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd                                                                                                                                             4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd




                                        Die Inhalte der Leuchttürme basieren auf detaillierten Projektplanungen, die in den                                                                                    wie Prozesstechnologien für Zellen- und Batteriefertigung, Grundlagen der Batterie­
                                        Arbeitsgruppen der Nationalen Plattform Elektromobilität unternehmens- und industrie­                                                                                  sicherheit, Erprobungskonzepte sowie Modellierung und Simulation für die in den nächs­
                                        übergreifend geleistet wurden. Die Themencluster sind mithin Ausdruck konkreter – mit                                                                                  ten Jahren zur Marktreife zu entwickelnden Batterien sowie die Entwicklung innovativer
                                        dem Zwischenbericht der NPE vorgestellter – Entwicklungsvorhaben. Im Folgenden sind                                                                                    Materialien, derzeit nicht oder nur unzureichend abgedeckt sind.
                                        Struktur und Umfänge der Forschungsvorhaben in Leuchttürmen dargestellt:
                                                                                                                                                                                                               Zur Analyse wurde die Wirkkette Batterie in folgende Komponentenbausteine unterglie­
     abbildung 02:                                  Batterie                  Antriebstechnologie                      Leichtbau                   IKT & Infrastrukur                   Recycling              dert: Rohstoffe und Materialien, Aktivmaterialien, Zellkomponenten und Zelle, Zellmodule                                                                                            die duale Strategie
     übersicht f & E­leucht­                       986 mio. €                      982 mio. €                          328 mio. €                      753 mio. €                       90 mio. €              mit Kühlung, Elektrik und Elektronik, Batteriemodule und Batteriegehäuse. Die NPE-Ex-                                                                                               für Batterien: optimie­
     türme, themencluster                                s                               s                                   s                                s                                s               perten kommen zu dem Schluss, dass Technologieführerschaft bei Zellen und Batterien                                                                                                 rung heutiger lösungen
                                                materialentwicklung                   E­maschine                      Entwicklung von                     off­Board­                     recycling von
     und vorgeschlagene                          & Zelltechnologie                                                  leichtbauwerkstoffen                ladetechnologie            antriebsstrangmaterialien   sowie Aufbau von Wertschöpfung entlang der Batterie-Wirkkette am Standort Deutsch-                                                                                                  und parallel forschung
                                                    (Gen 2 & 3)
     Budgets                                                                                                                                                                                                   land oder durch deutsche Unternehmen erreichbar ist, wenn insbesondere folgende                                                                                                     an folgegenerationen
                                                     Neuartige                      hochintegriertes                 optimierung und                     Netzintegration                  recycling
                                                  Batteriekonzepte                  antriebssystem                    Entwicklung von                                                   strategischer          Themencluster gezielt gestärkt werden:
                                                      (Gen 4)                                                          komponenten                                                    Batteriewerkstoffe
                                                Sicherheitskonzepte                   on­Board­                       Entwicklung von                   Ikt­Schnittstelle                                      •	 Materialentwicklung und Zelltechnologie (Zellverbund-Konzepte, optimierte
                                                  & testmethodik                    ladetechnologie                Ev­leichtbaustrukturen                Energiesystem
                                                                                                                                                                                                                  Materialien)
                                                 lebensdauer –                    leistungselektronik/                Großserienfähige                  Ikt­Schnittstelle                                      •	 Neuartige Batteriekonzepte für Batterien der vierten Generation (Materialien und
                                              modellierung & analytik                   Inverter                    ressourceneffiziente                verkehrssystem
                                                                                                                    herstellungsprozesse                                                                          Zellen für Post-Li-Ionen-Technologien)
                                              Prozesstechnologie für            Produktionstechnologie
                                                 massenfertigung                                                                                                                                               •	 Sicherheitskonzepte und Testmethodik (Funktionale Sicherheit von Batteriesystemen,
                                                                                                                                                                                                                  Crash-Verhalten, Transportsicherheit)
                                                                                                                Fahrzeugintegration
                                                                                                                     828 mio. E                                                                                •	 Lebensdauer, Modellierung und Analytik (Lebensdauer-Erprobung, Batteriemodelle
                                                                  BEv2                                             rEEv3/PhEv4 family                                       PhEv­Nutzfahrzeug                     elektrochemische Reaktionen)
                                                                                                          Ganzheitliches Energiemanagement
                                                                                                                                                                                                               •	 Prozesstechnologie für die Massenfertigung (Fertigungskonzepte, Innovation in
                                                                                                       Gesamtprojektvolumen 3,967 Mrd. E                                                                          Verfahrenstechnik, Qualitätssicherung)

                                                                                                                                                                                                               In den Themenclustern hat bereits eine Konkretisierung des Engagements deutscher
                                                                                                                                                                                                               Unternehmen in technischer wie finanzieller Hinsicht stattgefunden; entsprechend sind
                                        Die NPE spricht sich dafür aus, bereits laufende Förderprogramme wie bspw. „LIB                                                                                        die Schritte zur Verankerung einer integrierten Zell- und Batteriefertigung in Deutsch­
                                        2015“, „STROM“, „IKT für Elektromobilität II“, „Serienflexible Technologien für elektrische                                                                            land zu der gesamten Wirkkette der Batterie beschrieben.
                                        Antriebe von Fahrzeugen“ u. a. m. an dieser Stelle mit einzubinden, Roadmaps, wie sie
                                        bspw. vom „eNOVA-Strategiekreis Elektromobilität“ erarbeitet wurden, zu berücksich­                                                                                                                  Lithium-Batterietechnologie ist Türöffner für batterieelektrische Fahrzeuge                                                                           abbildung 03:
                                        tigen sowie die industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) und relevante Projektträger                                                                                                                                                                                                                                                                      leuchtturm Batterie
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   1.250
                                        einzubeziehen.                                                                                                                                                                    Li-Ionen                                Verfügbare Batterietechnologien (Fahrzeuganwendungen)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   1.000
                                                                                                                                                                                                                      Ni-MH  1)                                   Post-Li-Ionen-Technologien: Fahrzeuganwendungen, Markt > 2025




                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           Leistungsdichte, W/kg
                                        Leuchtturm Batterie
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    750
                                                                                                                                                                                                                                                                             Li-S3)
                                        Der Leuchtturm Batterie beschäftigt sich mit einer der Schlüsselkomponenten im Elek­
                                                                                                                                                                                                                              Zebra2)                                                                                                                               500
                                        trofahrzeug. Der Wertschöpfungsanteil der Batterie am Gesamtfahrzeug liegt bei 30 bis                                                                                                                                                                                                                     Li/Luft
                                        40 Prozent. Der Zwischenbericht der NPE hat festgestellt: „Deutschland braucht eine
                                                                                                                                                                                                                   Blei             Gen II–III                                                                                                                      250
     technologieführerschaft 	          integrierte Zell- und Batteriesystemproduktion.“                                                                                                                                          (2015–2025)                             Gen IV	                                                              Gen IV
     bei Zellen und Batterien
     erfordert umfassende 	    Damit Deutschland im Bereich der Batterietechnologien für Elektrofahrzeuge eine füh­                                                                                            0             100            200             300             400             500             600             700             800             900       1.000
     f & E entlang der gesam­	 rende Position einnehmen kann, bedarf es des gezielten Zusammenwirkens von öffentli­                                                                                                                                                                 Energiedichte, Wh/kg

                                                                                                                                                                                                               die lithium­Ionen­technologie bietet zurzeit die beste Batterieoption zur Erzielung akzeptabler reichweiten für die applikationen Ev­, Plug­In­
     ten Wertschöpfungskette	 cher Hand, Wissenschaft und Industrie. Denn die Auswertung der bereits in Deutschland                                                                                            und range­Extended­fahrzeuge. ausgedehnte forschung an Post­li­Ionen­technologien, wie li­S­ und li/luft­Systeme, bieten neue optionen für 2025+.
                                        laufenden Förderprogramme zeigt, dass wesentliche Teilaspekte der Batterietechnologie,                                                                                 1)
                                                                                                                                                                                                                  Ni­mh = Nickel­metallhydrid­Batterie, 2) Zebra = Natrium­Nickelchlorid­Zelle, 3) li­S = lithium­Schwefel­Batterie


                                        2
                                            BEV = Battery Electric Vehicle | 3 REEV = Range Extended Electric Vehicle | 4 PHEV = Plug-in Hybrid Electric Vehicle
20   Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität                                                                                                                                                                                                                               Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   21
     4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd                                                                                  4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd




                                        Leuchtturm Antriebstechnologie                                                                           gen für den Automobilstandort Deutschland die Möglichkeit, nicht nur technologisch mit
                                                                                                                                                 der internationalen Konkurrenz gleichzuziehen, sondern einen Wettbewerbsvorsprung in
                                        Der Leuchtturm Antriebstechnologie für Elektrofahrzeuge adressiert die Lösung der                        der Elektromobilität zu erzielen.
                                        technischen Fragen, die zur Kostensenkung und Stückzahlerhöhung, zur Verbesserung
                                        von Leistungsdichte und Leistungsgewicht, von Wirkungsgrad auf Komponenten- und                          Grundsätzlich bieten sich zur Erreichung der Leichtbauziele sowohl metallische Werk­
                                        Antriebssystemebene und von Qualität und Zuverlässigkeit beitragen. Dieser Leuchtturm                    stoffe, Faserverbundwerkstoffe als auch unverstärkte Kunststoffe an. Jedoch eröffnet
                                        besteht aus den Themenclustern Hochintegriertes Antriebssystem, E-Maschine, Leis­                        gerade die Kombination verschiedener Materialien (Multi-Material-Design) ein hohes,
                                        tungselektronik/Inverter, On-Board-Ladetechnologie und Produktionstechnologie.                           bislang nur teilweise erschlossenes Potenzial für einen kosten- und ressourceneffizi­
                                                                                                                                                 enten Leichtbau. Dies setzt allerdings den Wechsel vom isolierten Werkstoffdenken hin
                                        Mit seinen Arbeiten liefert dieser Leuchtturm ein Portfolio von Lösungen für ein modu­                   zum funktionsintegrativen Systemleichtbau in Multi-Material-Design voraus.
                                        lares und skalierbares Antriebssystem und eine flexible Basis für die Applikation der
                                        Ergebnisse in verschiedenen Anwendungen. Damit helfen die Leuchtturmvorhaben,                            Für ein geringeres Fahrzeuggewicht müssen neue Leichtbauwerkstoffe für den automo­
                                        die Erfolgschancen für die Entwicklung zu steigern und schnell zu großen Stückzahlen                     bilen Serieneinsatz in Elektrofahrzeugen entwickelt sowie Einzelkomponenten von Elek­
     Systemkompetenz der                zu gelangen. Die Ergebnisse werden im wechselseitigen Austausch den Projekten zur                        trofahrzeugen hinsichtlich ihres Gewichts optimiert und in elektrofahrzeugspezifische
     deutschen automobilin­             Fahrzeugintegration zur Verfügung gestellt und darüber hinaus zur Identifizierung der                    Leichtbaustrukturen integriert werden. Großserientaugliche und ressourceneffiziente
     dustrie ist Schlüssel zum          Inhalte im Themencluster Produktionstechnologie verwendet.                                               Herstellungs- und Demontageprozesse sind wesentliche Bedingung für eine ganzheit­
     Erreichen der kosten­,                                                                                                                      lich nachhaltige Elektromobilität.
     Stückzahl­, leistungs­             Der Schlüssel zum Erfolg auf dem Gebiet der Antriebstechnologie liegt in der System­
     und Qualitätsziele                 kompetenz. Auf dieser Basis lassen sich Kosten reduzieren und Stückzahlen erhöhen,                                         Materialien und Bauweisen bestimmen das Leichtbaupotenzial moderner Fahrzeugstrukturen                                                           abbildung 05:
                                        aber auch Leistungsgewicht, Wirkungsgrad, Qualität und Zuverlässigkeit von elektrifizier­                                                                                   Materialportfolio im Fahrzeugbau                                                                leuchtturm
                                        ten Antriebssystemen verbessern.
                                                                                                                                                                                                                                                                               Multi-Material-Design
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    leichtbau
                                                                                                                                                                                                                                       hybride Struktur
                                                                                                                                                 Magnesium
     abbildung 04:                                                   Kostensenkung | Steigerung der Leistungsfähigkeit | Qualitätsverbesserung                                                                                                      hybride Struktur
     leuchtturm                                                                                                                                                                                                           monocoque „Body in                                 hybride Struktur
                                                                                                                                                                                                                             black“ (cfk)
     antriebstechnologie                    leistungselektronik/Inverter
                                                                                                                   faserverstärkte kunststoff­                               alu­frontstruktur
                                                                                                                                                                     Kunststoff/                    karosserie
                                                                                                                                                                   Faserverbunde                                                                                                   Stahl­Space­frame
                                            E­maschine
                                                                                                                                                                        alu­Space­frame
                                                                                                                                                                                                            Aluminium                                                        Schalenbauweise

                                            on­Board­ladetechnologie
                                                                                                                                                                                                        Stahl
                                                                                                                                                 kosten­ und ressourceneffizienter leichtbau setzt den Wechsel vom isolierten Werkstoffdenken
                                                                                                                                                 hin zum funktionsintegrativen Systemleichtbau in multi­material­design voraus



                                            Produktionstechnologie                                      hochintegriertes antriebssystem

                                                                                                                                                 Leuchtturm IKT (Informations- und Kommunikationstechnologie)
                                                                                                                                                 und Infrastruktur
                                        Leuchtturm Leichtbau
                                                                                                                                                 Im Leuchtturm IKT und Infrastruktur werden Projekte zur Optimierung der Interaktion
     funktionsintegrierter              Der Leuchtturm (Konstruktions- und Werkstoff-) Leichtbau befasst sich mit der not­                       des Elektroautos mit den umgebenden Systemen Verkehr und Energie zusammen­
     Systemleichtbau ist                wendigen Kompensierung der erheblichen batteriebedingten Massezunahme in Bezug                           gefasst.
     Schlüssel zur kompen­              auf Fahrdynamik und Kosten. Übergeordnete Zielsetzung des Leuchtturms ist daher die
     sation des mehrgewichts            Reduzierung des Fahrzeuggewichts, um den Leistungs- und Energiespeicherbedarf im                         Der Themencluster Netzintegration beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit den netzsei­
     durch die Batterie                 Zusammenspiel mit den Gesamtfahrzeugkosten zu optimieren.                                                tigen Grundlagen für eine optimierte Systemintegration des Fahrzeugs. Kernthemen sind
                                                                                                                                                 neben Handling, Größe, Gewicht und Kosten der Bauteile vor allem die Reduktion von
                                        Zusammen mit den zu erzielenden Fortschritten in der Batterietechnologie und Antriebs­                   Komplexität und Energieverlusten.
                                        strangeffizienz bietet der Ausbau der Leichtbaukompetenz auf elektromobile Anwendun-
22   Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität                                                                                                                                                                                                                                     Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität   23
     4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd                                                                                        4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd




                                        Der Themencluster Off-Board-Ladetechnologie bündelt Vorhaben, in denen die schnel­                                         Zur Sicherung der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit von Elektromobilität ist es da­
                                        le Weiterentwicklung der Ladepunkte vorangetrieben wird und innovative Ladearten                                           her nötig, frühzeitig die Abhängigkeit von Rohstoffimporten in strategisch bedeutsamen
                                        vor allem in Hinblick auf Ladegeschwindigkeit, Sicherheit, Komfort und Senkung der                                         Materialgruppen unter Berücksichtigung von ökologischen und ökonomischen Aspekten
     Ikt liefert lösungen               Technologiekosten marktreif entwickelt werden. In den beiden IKT-Clustern an den                                           einzugrenzen.
     zur intelligenten                  Schnittstellen zu Energie- und Verkehrssystemen wird außerdem die Entwicklung
     fahrzeugeinbindung                 solcher Softwarelösungen vorangetrieben, die eine intelligente Einbindung des Fahr­
     in das verkehrs­ und               zeugs ins Netz und in die Verkehrssteuerung ermöglichen und neue Nutzungsvarianten                                         Leuchtturm Fahrzeugintegration
     Energiesystem                      und Geschäftsmodelle erschließen helfen. Eine enge Anbindung an die bestehenden
                                        Leuchttürme Fahrzeugintegration und Batterie ist wichtig und muss in der Gestaltung                                        Der Leuchtturm Fahrzeugintegration steht schließlich NPE-übergreifend für einen
                                        des Leuchtturmes angelegt werden.                                                                                          ganzheitlichen Entwicklungsansatz auf Fahrzeugebene. Die hier geförderten Projek­
                                                                                                                                                                   te sollen einen direkten Bezug zu Projekten der anderen Leuchttürme ermöglichen.
     abbildung 06:                       Intelligentes Energiesystem                          Intelligentes Elektroauto           Intelligentes Verkehrssystem     Ein wichtiges Verbindungselement sind die Anforderungen, die aus dem Leuchtturm
     leuchtturm                                                                                                                                                    Fahrzeugintegration kommen und für zielgerichtete Arbeit in den anderen Leuchttür­
     Ikt & Infrastruktur                                                                                                                                           men unerlässlich sind. Umgekehrt können die innovativen Fortschritte aller Leuchttürme
                                                                                                                                                                   einen Einfluss auf die Systemtopologie in der Fahrzeugintegration haben und somit eine
                                                                                                                                                                   Anpassung der Anforderungen benötigen. Ein Beispiel: Durch den Leuchtturm wird eine
                                                                                                                                                                   neue Plattform für das Testen von Einzelsystemen und Komponenten im Gesamtsys­
                                                                                                                                                                   tem Fahrzeug geschaffen. Der Transfer der Ergebnisse aus der Fahrzeugintegration der
                                                                                                                                                                   Einzelsysteme in die Fokusprojekte der anderen Leuchttürme und umgekehrt wird so
                                                                                                                                                                   gewährleistet.


                                                                                                                                                                                         Referenzfahrzeuge der NPE:            Nutzfahrzeuge                                                                              abbildung 08:
                                                                                                                                                                                                                                         Familienfahrzeuge                 Stadtfahrzeuge                                 leuchtturm
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          fahrzeugintegration
                                        Leuchtturm Recycling                                                                                                                             Micro-, Mild- und Full-Hybrid              PHEV                  REEV                  BEV                    FCEV
                                                                                                                                                                                                                               (Plug-in Hybrid       (Range Extended           (Battery              (Fuel Cell
                                                                                                                                                                                                                               Electric Vehicle)      Electric Vehicle)    Electric Vehicle)      Electric Vehicle)

                                        Der Leuchtturm Recycling stellt das wichtige Thema der Rohstoffverfügbarkeit elektro­                                      verbrennungsmotor                   ◊                             ◊

     recycling von                      mobilitätskritischer Materialien in den Fokus. Die Zahl der weltweit zu erwartenden                                        Elektrisches fahren                [◊] teilweise                  ◊                       ◊                   ◊                      ◊

     Schlüsselmaterialien               Stückzahlen elektrifizierter Fahrzeuge wächst. Als Folge werden für die Elektromobili­                                       Stromerzeuger                                                                         [◊] teilweise

     sorgt für nachhaltige              tätsindustrie relevante Rohstoffe Einfluss auf die Preisbildung des Fahrzeugs haben und                                       rekuperation                    [◊] teilweise                  ◊                       ◊                   ◊                      ◊

     rohstoffwirtschaft                 damit zu einem entscheidenden Faktor für die Marktakzeptanz des Gesamtproduktes.                                            E­Boost­funktion                  [◊] teilweise                  ◊

                                        Das Recycling von Antriebsstrangmaterialien und Batterien ist in diesem Zusammen­                                            Energiequellen
                                                                                                                                                                                                          +                         +                     +                   +                           +
                                                                                                                                                                                                        + ­                       + ­ +                 + ­ +                 ­ +                    h2 + ­
                                        hang eine wichtige strategische Säule für eine nachhaltige Rohstoffbewirtschaftung.
                                                                                                                                                                                                                                                                           in NPE betrachtet
                                                                                                                                                                                                                                                                                          Elektrofahrzeug allgemein
     abbildung 07:                              Rohstoffsicherung und Recyclingkonzepte: Schließung offener Wertstoffkreisläufe strategischer Materialien
     leuchtturm                                                                     für Batterie und Antriebsstrang
     recycling
                                                                                                                                                                   Die elektrifizierten Fahrzeuge werden daher im Leuchtturm Fahrzeugintegration kon­
                                                                                                        +       –
                                        Import Rohstoffe                                                                                      Import Rohstoffe     zipiert, aufgebaut und getestet. Dieser umfasst vier Themencluster: drei elektromobile
                                        wie lithium und                                                                                          wie lithium und   Nutzungskonzepte (BEV-Stadtfahrzeuge, Familienfahrzeuge mit REEV- und/oder
                                        Seltene Erden                                                                                              Seltene Erden   PHEV-Antrieb sowie PHEV-Nutzfahrzeuge) und einen Themencluster, der das Gesamt­
                                                                                                                                                                   energiemanagement im Fahrzeug adressiert. Der Forschungsbedarf ist vielfältig und
                                                                                                                                                                   umfasst Aspekte wie die Integration von Antriebsstrang, Batteriesystemen und Leicht­
                                                                                                                                                                   bau in ein Gesamtfahrzeug, die Vernetzung des Fahrzeugs mit der neu aufzubauenden
                                                                                                        E­maschine
                                                                                                                                                                   Ladeinfrastruktur, die Verifizierung von Einzellösungen im Gesamtsystem, grundlegende
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  • 1. Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität
  • 2. Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 3 INhalt Zweiter Bericht Inhalt der Nationalen Plattform 1 2 Executive Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Leitbild der Nationalen Plattform Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Elektromobilität 3 Chancen für Deutschland durch Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4 Der Industriestandort Deutschland wird Leitanbieter für Elektromobilität . . . . 15 4.1 Intelligente Industriepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.2 Forschung und Entwicklung in Deutschland. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4.3 Akademische und berufliche Bildung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.4 Normung und Standardisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.5 Weitere Maßnahmen zur Standortstärkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5 Deutschland wird Leitmarkt für Elektromobilität. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.1 Annahmen zur Marktentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.2 Ordnungspolitischer Rahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.3 Bedarfsgerechte und umweltverträgliche Infrastruktur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.4 Maßnahmenpaket Fahrzeug. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6 Schaufenster Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.1 Ressourcen bündeln und Sichtbarkeit schaffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.2 Ausschreibung und Vergabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 7 Aktive Kommunikation, Funktion und zukünftige Rolle der NPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 7.1 Kommunikationsroadmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 7.2 Regelmäßiges Monitoring und Fortführung der NPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
  • 3. Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 5 1 ExEcutIvE Summary 1 1 Executive Summary Elektromobilität ist der Schlüssel zu einer klimafreundlichen Umgestaltung der Mobilität. Executive Summary Sie ist Chance und Herausforderung, die Spitzenposition Deutschlands als Industrie-, Wirtschafts-, Wissenschafts- und Technologiestandort weiter auszubauen. Die dazu notwendigen Anstrengungen lohnen sich: Wenn es gelingt, die Chancen der Elektromo­ bilität gemeinsam zu nutzen, besteht ein Potenzial von rund 30.000 zusätzlichen Arbeits­ plätzen bis 2020. Die in der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) auf Einladung der Bundesregie­ rung versammelten Vertreter von Industrie, Wissenschaft, Politik, Gewerkschaften und Gesellschaft in Deutschland haben sich auf einen systemischen, marktorientierten und technologieoffenen Ansatz verständigt, mit dem Ziel, Deutschland zum Leitanbieter und zum Leitmarkt für Elektromobilität bis 2020 zu entwickeln. „Elektromobilität made in Germany“ steht für systemische Lösungen, die Klima- und Ressourcenschutz mit Tech­ nologieführerschaft und neuer Wertschöpfung verbinden. Die deutsche Industrie hat notwendige Investitionsentscheidungen bereits getroffen. In der Marktvorbereitungsphase investiert sie bis zu 17 Mrd. Euro in Forschung und Entwicklung rund um die Elektromobilität – ein signifikanter Beitrag zur angestreb­ ten Leitanbieterschaft. Zusätzlich bedarf die Verwirklichung dieses Zieles politischer Unterstützung, um Planungssicherheit für Hersteller und Nutzer zu gewährleisten. Ein Gesamtpaket abgestimmter Maßnahmen zur Stärkung von Forschung und Entwicklung sowie zur Unterstützung des Markthochlaufs und der Anwendung innovativer Techno­ logien in Schaufenstern ist erforderlich, um in gemeinsamer Anstrengung das Ziel von einer Million Fahrzeugen in einem Leitmarkt Deutschland bis 2020 zu erreichen. Dieses Ziel wird in drei Phasen verfolgt: 1. Marktvorbereitung bis 2014 mit Schwerpunkt auf Forschung und Entwicklung sowie Schaufensterprojekten 2. Markthochlauf bis 2017 mit einem Fokus auf dem Marktaufbau bei Fahrzeugen und Infrastruktur 3. Beginnender Massenmarkt bis 2020 mit tragfähigen Geschäftsmodellen 2014 2017 2020 abbildung 01: Entwicklungsphasen Marktvorbereitung Markthochlauf Massenmarkt des leitmarkts
  • 4. 6 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 7 1 ExEcutIvE Summary 1 ExEcutIvE Summary Um den Standort Deutschland zum Leitanbieter für Elektromobilität zu entwickeln, Gemeinsames Ziel der Nationalen Plattform Elektromobilität ist der Aufbau eines selbst­ schlägt die NPE folgende Maßnahmen vor: tragenden Marktes für Elektrofahrzeuge. Ohne Anreizmaßnahmen wird das Vorhaben, bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge zu verkaufen, jedoch nicht gelingen; Analysen • Förderung von Forschung und Entwicklung und Vernetzung in den Leuchttürmen ergeben für diesen Fall eine Anzahl von lediglich 450.000 verkauften Elektrofahrzeugen. Batterie, Antriebstechnologie, Leichtbau, Informations- und Kommunikationstechno­ Zur Kompensation der Kostenlücke und Belebung der Nachfrage nach elektrischen logie (IKT) und Infrastruktur, Recycling und Fahrzeugintegration mit einem Schwer­ Fahrzeugen legt die NPE ein umfassendes Maßnahmenpaket vor: punkt auf Produktionsforschung auch in Pilotanlagen • Bevorzugung von Elektrofahrzeugen beim Parken, die Erlaubnis zur Nutzung von • Ausschreibung eines auf den Leuchttürmen und ihren Themenclustern basierenden, Busspuren im Rahmen der Schaufensterprogramme sowie die Förderung von neuen, ministerienübergreifenden Förderprogramms administriert durch einen Projektträger intelligenten Carsharing-Konzepten • Zügige Entwicklung der notwendigen Schlüsseltechnologien, der branchen- und • Kompensation der Benachteiligung bei der privaten Nutzung von elektrisch betriebe­ technologieübergreifenden Integrationsaspekte sowie intermodaler Dienstleistungen nen Dienstfahrzeugen • (Weiter-)Bildung und Qualifizierung der erforderlichen Fach- und Führungskräfte auf • Sonderabschreibungen beim gewerblichen Erwerb von Elektrofahrzeugen Basis der Kompetenzroadmap im akademischen und beruflichen Bereich • Zinsgünstige Darlehen der Kreditanstalt für Wiederaufbau zum privaten Erwerb von • Strategische und globale Ausrichtung der Normung und Standardisierung anhand der Elektrofahrzeugen Normungsroadmap Elektromobilität • Gewährung eines jährlichen Steuerincentives, orientiert an der Speicherkapazität Das Gesamtprojektvolumen der im Rahmen der NPE erarbeiteten, oben genannten eines Elektrofahrzeugs Vorhaben für die Marktvorbereitungsphase beläuft sich auf rund vier Mrd. Euro. Es gilt, die Akzeptanz der neuen Technologien und Lösungen bewusst zu steigern. Um die deutsche Leitanbieterschaft für die internationale Nachfrage erlebbar werden zu Die Elektromobilität bietet darüber hinaus die Chance, das weltweit führende deutsche lassen, erfolgt die Umsetzung der Potenziale der Industrie in einem deutschen Leitmarkt Verkehrssystem zu einem modernen und leistungsfähigen intermodalen Mobilitätsange­ für Elektromobilität. Dieser zeichnet sich durch die systemische Vernetzung von Elektro­ bot zu erweitern. Eine gemeinsame Kommunikationsstrategie aller Beteiligten zu Chan­ fahrzeug, Verkehrs- und Energiesystem aus. cen, Nutzen und Visionen der Elektromobilität ist daher wichtige Erfolgsvoraussetzung, damit das Ziel Leitanbieterschaft und Aufbau des Leitmarkts erreicht werden kann. Konkret sollen wenige groß angelegte Schaufenster Elektromobilität in Nachfolge der Modellregionen aufgebaut werden. Politik und Industrie können so Ressourcen bündeln; Die Nationale Plattform Elektromobilität wird die Umsetzung aller genannten Vorhaben innovative Technologien und Lösungen in der gesamten Systemkette – vom Energie­ und Maßnahmen begleiten. Zugrundeliegende Annahmen werden jährlich überprüft und system über das Fahrzeug bis zum Verkehrssystem – werden national und international die abgeleiteten Empfehlungen wenn nötig angepasst. Die NPE erarbeitet dazu einen sichtbar und dadurch besser vermarktbar. jährlichen Fortschrittsbericht. Mit Ende der Marktvorbereitungsphase bis 2014 werden insbesondere die Themen Markthochlauf, Bedarf an öffentlicher Infrastruktur, Kosten Ein zentraler Bestandteil des angestrebten deutschen Leitmarkts für Elektromobilität ist und Förderansätze für Markthochlauf sowie Forschung und Entwicklung erneut bewertet. ein intelligentes Energiesystem: • Die Integration von Strom aus regenerativen Energiequellen leistet einen Hauptbei­ trag zum Klimaschutz: Die infrastrukturellen und fahrzeugseitigen Voraussetzungen müssen frühzeitig geschaffen werden. • Der Aufbau einer öffentlichen Ladeinfrastruktur wird bedarfsgerecht und mit Augen­ maß verfolgt: Für die Marktvorbereitungsphase bis 2014 werden konkrete Aufbau- ziele vereinbart. • Eine innovative Ladeinfrastruktur und Geschäftsmodelle werden entwickelt, um die kostendeckende Bereitstellung einer öffentlichen Infrastruktur langfristig sicherzu­ stellen.
  • 5. Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 9 2 lEItBIld dEr NatIoNalEN Plattform ElEktromoBIlItät 2 2 Leitbild der Nationalen Plattform Elektromobilität Die Nationale Plattform präsentiert die Ergebnisse aus einem Jahr gemeinsamer Leitbild der Nationalen Arbeit. Die im Zwischenbericht aus dem November 2010 und mit diesem Zweiten Bericht vorgelegten Vorhaben und Empfehlungen bilden die Basis für die Verwirk­ lichung des gemeinsamen Ziels: Plattform Elektromobilität Deutschland wird Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität bis 2020. Die Experten aus Industrie, Wissenschaft, Politik, Gewerkschaften und Gesellschaft sind überzeugt, dass nachhaltige Mobilität zu einer langfristigen Sicherung von Beschäfti­ gung und Wertschöpfung in Deutschland beiträgt. Der Schlüssel zum Erfolg von Elektromobilität in Deutschland liegt für die Mitglieder der NPE in der branchenübergreifenden Zusammenarbeit aller beteiligten Industrien. Zu den zentralen Fragen in den Themenbereichen Batterie, Antriebstechnologie, Leichtbau, Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) und Infrastruktur, Recycling und Fahrzeugintegration wurden in den sieben Arbeitsgruppen der NPE Forschungs- und Technologieroadmaps entwickelt. Auch zur internationalen Normung sowie zur Ausbil­ dung und Qualifizierung legen die Experten Roadmaps vor. Normung und Standardisie­ rung sind wichtige Eckpfeiler für eine erfolgreiche Vermarktung deutscher Produkte auf den internationalen Märkten. Mit Blick auf das Ziel von einer Million Elektrofahrzeugen auf deutschen Straßen bis 2020 präsentiert die NPE eine gemeinsame Prognose zum Markthochlauf für Elektro­ fahrzeuge und der erforderlichen Infrastrukturen. Durch konkrete Empfehlungen wird die Umsetzung eines tragfähigen Maßnahmenpakets zur Unterstützung des Infrastruktur- und Marktaufbaus vorbereitet. Dabei geht es auch darum, das deutsche Energiesystem stärker auf erneuerbare Energien auszurichten und die Infrastruktur zu schaffen, die dies ermöglicht. Elektromobilität bietet große Chancen für Deutschland. Um die globale Spitzenposition innovativer Technologien aus Deutschland zu sichern, müssen die Weichen heute von al­ len Akteuren gemeinsam gestellt werden. Die branchen- und gesellschaftliche Gruppen übergreifende Zusammenarbeit in der NPE ist eine weltweit einzigartige Bündelung der Kräfte. Darin liegt der Schlüssel des Erfolgs.
  • 6. Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 11 3 chaNcEN für dEutSchlaNd durch ElEktromoBIlItät 3 3 Chancen für Deutschland durch Elektromobilität Mobilität bedeutet Wohlstand, Freiheit, Lebensqualität, soziale und kulturelle Teilhabe. Chancen für Deutschland Doch Mobilität von morgen muss noch effizienter sein: klima- und umweltfreundlicher, ressourcenschonender und leiser. Hier sind innovative technologische Lösungen gefragt: Elektromobilität wird dabei eine zentrale Rolle spielen. Denn Elektrofahrzeuge werden durch Elektromobilität wesentlich dazu beitragen, lokale Emissionen zu senken, weniger Primärenergie zu verbrauchen und durch die Einbindung erneuerbarer Energien sowie intermodaler Ver­ netzungen einen Beitrag zu deren Ausbau und damit für den Klimaschutz zu leisten. Die Vision der NPE für das Jahr 2020 ist dabei klar umrissen: die vision der NPE: Deutschland ist Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität und weltweit füh­ leitanbieter und rend bei den notwendigen Schlüsseltechnologien. Eine Million Elektrofahrzeuge leitmarkt in 2020 sind integraler, breit akzeptierter Bestandteil in einem umfangreichen Portfolio innovativer Antriebsformen. Über Informations- und Kommunikationstechnologi­ en sind sie mit intelligenten Verkehrssystemen vernetzt und integrativer Be­ standteil eines intelligenten Energiesystems (Smart Grid). Das Zusammenspiel zwischen intermodalen Angeboten, regenerativer Energieerzeugung und dem Einsatz emissionsfreier Elektrofahrzeuge schöpft zusätzliche Chancen für Öko­ logie und Verkehr aus. Dabei steht »Elektromobilität made in Germany« für systemische Lösungen über die Grenzen traditioneller Industriebranchen hinweg. Mit neuen Materialien, Produkten, Dienstleistungen und Geschäftsmodellen werden Wertschöpfungs­ potenziale der Elektromobilität genutzt; die dafür notwendige Produktions- und Fertigungstechnologie stammt aus Deutschland. Mehr noch: Forschung und Entwicklung der deutschen Wissenschaft und Industrie definieren den internationalen Maßstab für Innovation in der Elektromobilität. Deutsche Aus­ bildungs- und Qualifizierungskonzepte, die alle zentralen Aspekte der Elek­ tromobilität abdecken, sind international stark nachgefragt. Ausgezeichnete Wissenschaftler, Ingenieure und Fachkräfte sind die Basis für einen stetigen Vorsprung Deutschlands im Bereich der Elektromobilität. Aufgrund des technologischen und konzeptionellen Vorsprungs im weltweiten Wettbewerb ist die Exportnachfrage nach Elektromobilitätsgütern und -leistun­ gen aus deutscher Produktion überdurchschnittlich. Zudem hat Recycling im Rohstoffkreislauf einen hohen Stellenwert. Wirtschaftliche Recyclinglösungen leisten neben einer aktiven Rohstoffpolitik einen relevanten Beitrag zur langfristi­ gen Verfügbarkeit wichtiger Rohstoffe für Deutschland. Auch bei internationalen Standardisierungs- und Normungsfragen hat Deutschland eine Schlüsselrolle übernommen.
  • 7. 12 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 13 3 chaNcEN für dEutSchlaNd durch ElEktromoBIlItät 3 chaNcEN für dEutSchlaNd durch ElEktromoBIlItät Diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen – das haben sich Industrie, Wissenschaft, land. Die hohe Wettbewerbsfähigkeit auf den internationalen Märkten ist zudem ent­ Politik, Gewerkschaften und Gesellschaft im engen Zusammenwirken mit Kunden und scheidende Basis für den Wohlstand in unserem Land. Deutsche Unternehmen gehören Nutzern zum Ziel gesetzt. Die Mitglieder der NPE setzen dabei auf einen systemischen, in vielen für die Elektromobilität relevanten Technologiefeldern zu den innovativsten marktorientierten und technologieoffenen Ansatz sowie auf klar definierte Aufgaben: Anbietern; täglich werden neue Patente angemeldet. In der Automobilindustrie und in Die Industrie entwickelt innovative Technologien, Konzepte und Lösungen, die Politik vielen anderen Schlüsselindustrien der Elektromobilität kann Deutschland auf vorhande­ schafft die notwendigen Rahmenbedingungen, welche sich nach dem Reifegrad der ne Exzellenz aufbauen. Beispiele hierfür sind Kompetenzen in Bereichen wie Elektronik Technologien und des Marktes richten. Drei Entwicklungsphasen kennzeichnen diesen und Elektrotechnik, Maschinen- und Anlagenbau, Chemie, Metall und Metallverarbeitung, Prozess: Textil, Informations- und Kommunikationstechnologien sowie Luftfahrt. Marktvorbereitungsphase bis 2014: Im Zentrum stehen Forschung und Entwicklung Die deutsche Wirtschaft nimmt ihre Verantwortung für die notwendigen Transforma­ sowie Ausbildung und Qualifizierung. Die Verbreitung von Elektrofahrzeugen ist durch tionsprozesse für Elektromobilität aktiv an. So investiert die deutsche Industrie bran­ geeignete Maßnahmenprogramme zu stimulieren. Eine erste öffentliche Ladeinfrastruk­ chenübergreifend in den kommenden drei Jahren bis zu 17 Mrd. Euro in Forschung die deutsche tur für insgesamt 100.000 Fahrzeuge wird aufgebaut. In Schaufensterprojekten werden und Entwicklung von Technologien und Lösungen rund um die Elektromobilität. Darüber Wirtschaft investiert Innovationen realisiert, gezielt wird die Kundenakzeptanz für die Elektromobilität gestei­ hinaus entstehen neue Fertigungsanlagen für die Produktion von Fahrzeugen und Kom­ bis zu 17 mrd. Euro gert, neue intermodale Angebotsformen werden entwickelt und damit die internationale ponenten an den deutschen Automobilstandorten. Die Energiewirtschaft treibt insbe­ Sichtbarkeit deutscher Technologien und Dienstleistungen unterstützt. sondere den Ausbau der erneuerbaren Energien aktiv voran und forciert gemeinsam mit der IKT-Wirtschaft die Realisierung des Smart Grids. All dies sind zentrale Beispiele für Markthochlaufphase bis 2017: Forschung und Entwicklung werden weiter bedarfs­ das aktive und nachdrückliche Engagement der deutschen Wirtschaftsunternehmen in gerecht unterstützt. Die Grundlage für eine intelligente Einbindung künftiger Elektro­ diesem Zukunftsmarkt. fahrzeugflotten in das Energiesystem wird durch den Aufbau eines intelligenten Netzes (Smart Grid) geschaffen. Zielgerichtete Maßnahmen fördern die zügige Erhöhung der Forschung und Entwicklung, Infrastruktur- und Marktaufbau sowie Qualifizierung von Anzahl im Markt befindlicher Elektrofahrzeuge. Dadurch werden Skaleneffekte in allen Mitarbeitern müssen gemeinsam von Wirtschaft und Politik gestaltet werden. Die zügige Industriebereichen erschlossen und die internationale Wettbewerbsfähigkeit Deutsch­ Entwicklung eines deutschen Leitmarkts Elektromobilität wird daher mit der Schaffung lands gestärkt. geeigneter Rahmenbedingungen unterstützt. Diese Maßnahmen geben der Industrie Vertrauen und Planungssicherheit und veranlassen Anbieter und Konsumenten zu Beginnender Massenmarkt bis 2020: Die nächste Generation von Fahrzeugen und In­ Investitionen in die Elektromobilität. frastruktur trifft auf eine zunehmend selbsttragende Nachfrage. Die im Markt befindliche Stückzahl von Elektrofahrzeugen ermöglicht mehr und mehr tragfähige Geschäftsmodel­ Diese gemeinsamen Anstrengungen zahlen sich aus – für die Industrie und für den le, die auch die Berücksichtigung von regenerativ erzeugtem, fluktuierendem Strom mit Standort Deutschland: Bis 2020 entsteht in der Automobil- und Zulieferindustrie sowie Bis 2020 entsteht ein einschließen. Der Bedarf an unterstützenden Maßnahmen der Politik nimmt ab. im Bereich Infrastruktur ein Potenzial von rund 30.000 zusätzlichen Arbeitsplätzen. Der Potenzial von rund vorgeschlagene degressive Verlauf des Fördermitteleinsatzes führt außerdem zu einem 30.000 zusätzlichen Über alle Phasen hinweg ist die Bundesregierung aufgefordert, auf europäischer Ebene positiven Finanzierungssaldo für den Bundeshaushalt ab dem Jahr 2018. Die zu erwar­ arbeitsplätzen die Bundesregierung eine führende Rolle bei der Gestaltung konsistenter und international einheitlicher Rah­ tenden Einnahmen aus Einkommen- und Umsatzsteuer sowie Sozialabgaben überstei­ sollte bei der Gestaltung menbedingungen für die Elektromobilität zu übernehmen. Hierzu zählen beispielsweise gen ab diesem Zeitpunkt die Investitionen des Bundes in Forschung und Entwicklung einheitlicher rahmen­ die europäische Energie- und Klimapolitik, die Verkehrspolitik und die Wettbewerbs­ sowie in den Marktaufbau der Elektromobilität. bedingungen auf euro­ politik. päischer Ebene eine führende rolle spielen Zu den grundlegenden Stärken Deutschlands zählen die systemübergreifende Zusam­ menarbeit starker Industrien, die dezentral geprägte Wirtschaftsstruktur von Mittelstand und Handwerk, eine leistungsfähige Wissenschaft sowie auch die Rolle der Gewerk­ schaften als Bindeglied zwischen Beschäftigten, Unternehmen und Politik. Deutsche Unternehmen agieren als Global Player erfolgreich auf den Weltmärkten: Die Produkt­ substanz profitiert unmittelbar von Forschung und Entwicklung am Standort Deutsch-
  • 8. 10 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 15 4. dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.1 INtEllIGENtE INduStrIEPolItIk 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.1 INtEllIGENtE INduStrIEPolItIk 4 4 Der Industriestandort Deutschland wird Leitanbieter für Elektromobilität 4.1 Intelligente Industriepolitik Der Industriestandort Intelligente Industriepolitik zielt darauf ab, die Schwächen des Marktes, sogenanntes Marktversagen auszugleichen, aber seine Stärke – den Markt als Entdeckungsverfahren Intelligente Industrie­ Deutschland wird Leitanbieter – zu bewahren. Sie stützt sich auf die Erkenntnis, dass die Zukunft unsicher ist und die Politik nur Rahmenbedingungen definieren kann, ohne dabei Lösungen vorzugeben. politik schafft verläss­ liche rahmenbedingun­ gen für Investitionen für Elektromobilität Der Markterfolg von Elektromobilität ist von vielen veränderlichen Faktoren abhängig. Dazu zählen Rohstoff- und Energiepreise genauso wie die Nutzerakzeptanz und die Zahlungsbereitschaft für Elektromobilität in verschiedenen Zielgruppen. Intelligente Industriepolitik berücksichtigt diese Unsicherheiten und schafft zugleich verlässliche Rahmenbedingungen für Investitionen. Dabei muss sie die Korrekturfähigkeit des Marktes, unprofitable Projekte zu beenden, unberührt lassen. „No regret“: Es ist darauf zu achten, dass hohe Investitionen sich auch mit fortschrei­ tendem Wissen, mehr verfügbaren Nutzerdaten und der Konkretisierung von neuen Geschäftsmodellen als begründbar erweisen. Daher sollte der Fokus auf Investitionen liegen, die in den unterschiedlich geprägten Szenarien als notwendig und sinnvoll bewertet werden und die komparativen Vorteile des Standorts Deutschland nutzen und maximieren. Portfolioansatz: Vor dem Hintergrund des Erkenntnisgewinns in den Marktentwick­ lungsphasen werden alle Instrumente, Maßnahmen und Investitionen als Portfolio von Möglichkeiten auf die optimale Zielerreichung hin betrachtet und dynamisch und flexibel gemanagt. Dies bedeutet insbesondere für F & E-Aktivitäten: Die Projektliste wird konti­ nuierlich ergänzt und revidiert, Ressourcen werden neu allokiert, neue Projekte werden geplant, evaluiert und priorisiert, existierende Projekte beschleunigt, neu priorisiert oder beendet, wenn sie ihre Ziele nicht erreichen. Die Orientierung an dem eingangs beschriebenen Phasenmodell und der Test von Tech­ nologien, Konzepten und Annahmen in Schaufenstern sind integrale Bestandteile einer intelligenten Industriepolitik. Wer Leitanbieter sein will, muss globale Perspektiven verfolgen. Diesen gilt es im Rahmen einer entsprechenden Industriepolitik gerecht zu werden; in der NPE wurden dementsprechend folgende Kriterien entwickelt: Die Stärken stärken: Eine Orientierung muss über die Bestimmung der komparativen Vorteile des Standorts Deutschland in Hinblick auf künftige Elektromobilität erfolgen.
  • 9. 16 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 17 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.1 INtEllIGENtE INduStrIEPolItIk | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd Die Beschäftigung sichern: Maßnahmen müssen in jedem Fall so gestaltet werden, Die in Leuchttürmen geförderten Projekte kennzeichnet eine zentrale inhaltliche Be­ dass die derzeit in Deutschland bestehende industrielle Wertschöpfung gesichert wird deutung für die Elektromobilität: Sie sind anwendungsnah, haben eine hohe Umset­ und neue Beschäftigungschancen entstehen. zungswahrscheinlichkeit und liefern einen signifikanten Beitrag zur Kostensenkung der Elektromobilität und/oder hohen technologischen Fortschritt. Vorhandene Ergebnisse Den Mitteleinsatz bündeln: Nur eine alle notwendigen Akteure vereinende Initiative und Erkenntnisse aus bereits abgeschlossenen Elektromobilitätsinitiativen auf Landes- kann als Maßstab für die Durchschlagskraft von Maßnahmen im weltweiten Wettbewerb und Bundesebene werden bestmöglich genutzt. Bei der Durchführung von Projekten um Technologieführerschaft gelten. können etablierte Kompetenzzentren für Elektromobilität als ideale Ansprechpartner und Berater eingebunden bzw. weiterentwickelt werden. Die Nachhaltigkeit sichern: Maßnahmen müssen – auch bei hohem kurzfristigem politischem Symbolgehalt – langfristig angelegt sein und dürfen sich nicht mit bereits Von wesentlichem Interesse ist jedoch nicht nur der fachliche Ergebnisbeitrag dieser vorhandenen Werkzeugen überschneiden oder sogar mit diesen konkurrieren. Projekte, sondern auch ihr Bildungs- und Qualifizierungsauftrag. So werden bei der Entwicklung technischer Lösungen gleichzeitig die damit vorausschauend verbundenen Den Wettbewerb fördern: Industriepolitische Maßnahmen müssen einen umfassen­ Bedarfe an Qualifikationen bei Maschinenbau- und Elektroingenieuren, Chemikern und den gesunden Wettbewerb im europäischen Binnenmarkt ermöglichen, sowohl auf der Facharbeitern identifiziert. Den Akteuren der Aus- und Weiterbildung kann damit früh­ Angebots- als auch auf der Nachfrageseite. Diese Prämissen müssen sowohl bei der zeitig signalisiert werden, in welchen Bereichen entsprechender Qualifizierungsbedarf Ausarbeitung der eigenen Programme gelten, als auch auf EU-Ebene von anderen Mit­ entstehen wird und worauf zu definierende Angebote auszurichten sind. gliedstaaten eingefordert werden. Die Bundesrepublik Deutschland ist als Exportnation dringend auf freien Wettbewerb bei ihren Partnerländern angewiesen. Diesen auch dort Zu den Leuchttürmen gehören Themencluster, die sich auf die Technologieroadmaps der einfordern zu können, wo andere angesichts des Standortwettbewerbs in Sachen Elek­ Nationalen Plattform Elektromobilität stützen. tromobilität wettbewerbsverzerrende Konzepte anwenden, setzt ebenfalls ein entspre­ chend glaubwürdiges eigenes Handeln voraus. Themencluster • beschreiben die inhaltlichen Schwerpunkte der Leuchttürme und themencluster sind 4.2 Forschung und Entwicklung in Deutschland die inhaltlichen Schwer­ • bilden die fassbare Grundlage für die Ausschreibung konkreter Förderprogramme. punkte der leucht­ Um der Vernetzung des Themas Elektromobilität Rechnung zu tragen, wurden aus den türme und werden als die f & E­vorhaben Technologieroadmaps heraus themenübergreifende Leuchttürme und Themencluster In allen Leuchttürmen und Themenclustern ist neben Projekten der Grundlagenfor­ umfassendes förderpro­ der NPE werden in definiert. Ziel ist es, aus der NPE-Initiative entstehende Forschungsprojekte und auch schung sowohl auf Hochschul- als auch auf Industrieseite vor allem die Überführung von gramm von der grund­ leuchttürmen vernetzt, laufende, bereits geförderte Vorhaben zu bündeln, verteilte Einzelvorhaben auf das F & E-Ergebnissen in die Anwendung zu forcieren, mit dem Ziel einer Markteinführung lagennahen forschung um Synergien zu Gesamtziel „Leitanbieter und Leitmarkt Elektromobilität“ auszurichten und dazu beizu­ bis 2020 und einer nachhaltigen Entwicklung über das Jahr 2020 hinaus.1 bis hin zur Industriali­ erschließen tragen, Synergien zu erschließen. sierung ausgeschrieben Empfehlung für die Förderstruktur der F&E-Vorhaben Leuchttürme Ein NPE-Kriterienkatalog hat geholfen, potenzielle F & E-Leuchttürme und -Themenclus­ • bündeln für den technologischen Erfolg der Elektromobilität zwingend erforderliche ter zu identifizieren und einzuschätzen. Auf dieser Grundlage wurden sechs Leuchttürme Einzelvorhaben der Produkt- und Komponentenentwicklung zu wenigen Schwer­ definiert, die aus insgesamt 24 Themenclustern bestehen (Abb. 02). Die Leuchttürme punktthemen, Batterie, Antriebstechnologie, Leichtbau, IKT und Infrastruktur und Recycling werden die • können kompetitive und ggf. branchenübergreifende Konsortien enthalten, um maxi­ notwendigen Schlüsseltechnologiethemen voranbringen. Der Leuchtturm Fahrzeuginteg­ male Erfolgswahrscheinlichkeit zu erreichen, ration adressiert die branchen- und technologieübergreifenden Integrationsaspekte. Der Projektbudgetbedarf wurde von allen Beteiligten der NPE ermittelt und konkretisiert die • bestehen aus einer begrenzten Anzahl von Themenclustern, im Zwischenbericht genannten Zahlen. Welche Vorhaben sich tatsächlich als förderwür­ • erzeugen untereinander und über Themencluster und Konsortien hinweg einen Mehr­ dig erweisen, bewerten abschließend die Ministerien unter Zuhilfenahme der etablierten wert durch Vernetzung, nutzen Synergien und Gutachterverfahren. • haben strategischen Charakter für die Positionierung des Standorts Deutschland als Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität. 1 für weiterführende Informationen vgl. auch „Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität – anhang“
  • 10. 18 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 19 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd Die Inhalte der Leuchttürme basieren auf detaillierten Projektplanungen, die in den wie Prozesstechnologien für Zellen- und Batteriefertigung, Grundlagen der Batterie­ Arbeitsgruppen der Nationalen Plattform Elektromobilität unternehmens- und industrie­ sicherheit, Erprobungskonzepte sowie Modellierung und Simulation für die in den nächs­ übergreifend geleistet wurden. Die Themencluster sind mithin Ausdruck konkreter – mit ten Jahren zur Marktreife zu entwickelnden Batterien sowie die Entwicklung innovativer dem Zwischenbericht der NPE vorgestellter – Entwicklungsvorhaben. Im Folgenden sind Materialien, derzeit nicht oder nur unzureichend abgedeckt sind. Struktur und Umfänge der Forschungsvorhaben in Leuchttürmen dargestellt: Zur Analyse wurde die Wirkkette Batterie in folgende Komponentenbausteine unterglie­ abbildung 02: Batterie Antriebstechnologie Leichtbau IKT & Infrastrukur Recycling dert: Rohstoffe und Materialien, Aktivmaterialien, Zellkomponenten und Zelle, Zellmodule die duale Strategie übersicht f & E­leucht­ 986 mio. € 982 mio. € 328 mio. € 753 mio. € 90 mio. € mit Kühlung, Elektrik und Elektronik, Batteriemodule und Batteriegehäuse. Die NPE-Ex- für Batterien: optimie­ türme, themencluster s s s s s perten kommen zu dem Schluss, dass Technologieführerschaft bei Zellen und Batterien rung heutiger lösungen materialentwicklung E­maschine Entwicklung von off­Board­ recycling von und vorgeschlagene & Zelltechnologie leichtbauwerkstoffen ladetechnologie antriebsstrangmaterialien sowie Aufbau von Wertschöpfung entlang der Batterie-Wirkkette am Standort Deutsch- und parallel forschung (Gen 2 & 3) Budgets land oder durch deutsche Unternehmen erreichbar ist, wenn insbesondere folgende an folgegenerationen Neuartige hochintegriertes optimierung und Netzintegration recycling Batteriekonzepte antriebssystem Entwicklung von strategischer Themencluster gezielt gestärkt werden: (Gen 4) komponenten Batteriewerkstoffe Sicherheitskonzepte on­Board­ Entwicklung von Ikt­Schnittstelle • Materialentwicklung und Zelltechnologie (Zellverbund-Konzepte, optimierte & testmethodik ladetechnologie Ev­leichtbaustrukturen Energiesystem Materialien) lebensdauer – leistungselektronik/ Großserienfähige Ikt­Schnittstelle • Neuartige Batteriekonzepte für Batterien der vierten Generation (Materialien und modellierung & analytik Inverter ressourceneffiziente verkehrssystem herstellungsprozesse Zellen für Post-Li-Ionen-Technologien) Prozesstechnologie für Produktionstechnologie massenfertigung • Sicherheitskonzepte und Testmethodik (Funktionale Sicherheit von Batteriesystemen, Crash-Verhalten, Transportsicherheit) Fahrzeugintegration 828 mio. E • Lebensdauer, Modellierung und Analytik (Lebensdauer-Erprobung, Batteriemodelle BEv2 rEEv3/PhEv4 family PhEv­Nutzfahrzeug elektrochemische Reaktionen) Ganzheitliches Energiemanagement • Prozesstechnologie für die Massenfertigung (Fertigungskonzepte, Innovation in Gesamtprojektvolumen 3,967 Mrd. E Verfahrenstechnik, Qualitätssicherung) In den Themenclustern hat bereits eine Konkretisierung des Engagements deutscher Unternehmen in technischer wie finanzieller Hinsicht stattgefunden; entsprechend sind Die NPE spricht sich dafür aus, bereits laufende Förderprogramme wie bspw. „LIB die Schritte zur Verankerung einer integrierten Zell- und Batteriefertigung in Deutsch­ 2015“, „STROM“, „IKT für Elektromobilität II“, „Serienflexible Technologien für elektrische land zu der gesamten Wirkkette der Batterie beschrieben. Antriebe von Fahrzeugen“ u. a. m. an dieser Stelle mit einzubinden, Roadmaps, wie sie bspw. vom „eNOVA-Strategiekreis Elektromobilität“ erarbeitet wurden, zu berücksich­ Lithium-Batterietechnologie ist Türöffner für batterieelektrische Fahrzeuge abbildung 03: tigen sowie die industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) und relevante Projektträger leuchtturm Batterie 1.250 einzubeziehen. Li-Ionen Verfügbare Batterietechnologien (Fahrzeuganwendungen) 1.000 Ni-MH 1) Post-Li-Ionen-Technologien: Fahrzeuganwendungen, Markt > 2025 Leistungsdichte, W/kg Leuchtturm Batterie 750 Li-S3) Der Leuchtturm Batterie beschäftigt sich mit einer der Schlüsselkomponenten im Elek­ Zebra2) 500 trofahrzeug. Der Wertschöpfungsanteil der Batterie am Gesamtfahrzeug liegt bei 30 bis Li/Luft 40 Prozent. Der Zwischenbericht der NPE hat festgestellt: „Deutschland braucht eine Blei Gen II–III 250 technologieführerschaft integrierte Zell- und Batteriesystemproduktion.“ (2015–2025) Gen IV Gen IV bei Zellen und Batterien erfordert umfassende Damit Deutschland im Bereich der Batterietechnologien für Elektrofahrzeuge eine füh­ 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 f & E entlang der gesam­ rende Position einnehmen kann, bedarf es des gezielten Zusammenwirkens von öffentli­ Energiedichte, Wh/kg die lithium­Ionen­technologie bietet zurzeit die beste Batterieoption zur Erzielung akzeptabler reichweiten für die applikationen Ev­, Plug­In­ ten Wertschöpfungskette cher Hand, Wissenschaft und Industrie. Denn die Auswertung der bereits in Deutschland und range­Extended­fahrzeuge. ausgedehnte forschung an Post­li­Ionen­technologien, wie li­S­ und li/luft­Systeme, bieten neue optionen für 2025+. laufenden Förderprogramme zeigt, dass wesentliche Teilaspekte der Batterietechnologie, 1) Ni­mh = Nickel­metallhydrid­Batterie, 2) Zebra = Natrium­Nickelchlorid­Zelle, 3) li­S = lithium­Schwefel­Batterie 2 BEV = Battery Electric Vehicle | 3 REEV = Range Extended Electric Vehicle | 4 PHEV = Plug-in Hybrid Electric Vehicle
  • 11. 20 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 21 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd Leuchtturm Antriebstechnologie gen für den Automobilstandort Deutschland die Möglichkeit, nicht nur technologisch mit der internationalen Konkurrenz gleichzuziehen, sondern einen Wettbewerbsvorsprung in Der Leuchtturm Antriebstechnologie für Elektrofahrzeuge adressiert die Lösung der der Elektromobilität zu erzielen. technischen Fragen, die zur Kostensenkung und Stückzahlerhöhung, zur Verbesserung von Leistungsdichte und Leistungsgewicht, von Wirkungsgrad auf Komponenten- und Grundsätzlich bieten sich zur Erreichung der Leichtbauziele sowohl metallische Werk­ Antriebssystemebene und von Qualität und Zuverlässigkeit beitragen. Dieser Leuchtturm stoffe, Faserverbundwerkstoffe als auch unverstärkte Kunststoffe an. Jedoch eröffnet besteht aus den Themenclustern Hochintegriertes Antriebssystem, E-Maschine, Leis­ gerade die Kombination verschiedener Materialien (Multi-Material-Design) ein hohes, tungselektronik/Inverter, On-Board-Ladetechnologie und Produktionstechnologie. bislang nur teilweise erschlossenes Potenzial für einen kosten- und ressourceneffizi­ enten Leichtbau. Dies setzt allerdings den Wechsel vom isolierten Werkstoffdenken hin Mit seinen Arbeiten liefert dieser Leuchtturm ein Portfolio von Lösungen für ein modu­ zum funktionsintegrativen Systemleichtbau in Multi-Material-Design voraus. lares und skalierbares Antriebssystem und eine flexible Basis für die Applikation der Ergebnisse in verschiedenen Anwendungen. Damit helfen die Leuchtturmvorhaben, Für ein geringeres Fahrzeuggewicht müssen neue Leichtbauwerkstoffe für den automo­ die Erfolgschancen für die Entwicklung zu steigern und schnell zu großen Stückzahlen bilen Serieneinsatz in Elektrofahrzeugen entwickelt sowie Einzelkomponenten von Elek­ Systemkompetenz der zu gelangen. Die Ergebnisse werden im wechselseitigen Austausch den Projekten zur trofahrzeugen hinsichtlich ihres Gewichts optimiert und in elektrofahrzeugspezifische deutschen automobilin­ Fahrzeugintegration zur Verfügung gestellt und darüber hinaus zur Identifizierung der Leichtbaustrukturen integriert werden. Großserientaugliche und ressourceneffiziente dustrie ist Schlüssel zum Inhalte im Themencluster Produktionstechnologie verwendet. Herstellungs- und Demontageprozesse sind wesentliche Bedingung für eine ganzheit­ Erreichen der kosten­, lich nachhaltige Elektromobilität. Stückzahl­, leistungs­ Der Schlüssel zum Erfolg auf dem Gebiet der Antriebstechnologie liegt in der System­ und Qualitätsziele kompetenz. Auf dieser Basis lassen sich Kosten reduzieren und Stückzahlen erhöhen, Materialien und Bauweisen bestimmen das Leichtbaupotenzial moderner Fahrzeugstrukturen abbildung 05: aber auch Leistungsgewicht, Wirkungsgrad, Qualität und Zuverlässigkeit von elektrifizier­ Materialportfolio im Fahrzeugbau leuchtturm ten Antriebssystemen verbessern. Multi-Material-Design leichtbau hybride Struktur Magnesium abbildung 04: Kostensenkung | Steigerung der Leistungsfähigkeit | Qualitätsverbesserung hybride Struktur leuchtturm monocoque „Body in hybride Struktur black“ (cfk) antriebstechnologie leistungselektronik/Inverter faserverstärkte kunststoff­ alu­frontstruktur Kunststoff/ karosserie Faserverbunde Stahl­Space­frame E­maschine alu­Space­frame Aluminium Schalenbauweise on­Board­ladetechnologie Stahl kosten­ und ressourceneffizienter leichtbau setzt den Wechsel vom isolierten Werkstoffdenken hin zum funktionsintegrativen Systemleichtbau in multi­material­design voraus Produktionstechnologie hochintegriertes antriebssystem Leuchtturm IKT (Informations- und Kommunikationstechnologie) und Infrastruktur Leuchtturm Leichtbau Im Leuchtturm IKT und Infrastruktur werden Projekte zur Optimierung der Interaktion funktionsintegrierter Der Leuchtturm (Konstruktions- und Werkstoff-) Leichtbau befasst sich mit der not­ des Elektroautos mit den umgebenden Systemen Verkehr und Energie zusammen­ Systemleichtbau ist wendigen Kompensierung der erheblichen batteriebedingten Massezunahme in Bezug gefasst. Schlüssel zur kompen­ auf Fahrdynamik und Kosten. Übergeordnete Zielsetzung des Leuchtturms ist daher die sation des mehrgewichts Reduzierung des Fahrzeuggewichts, um den Leistungs- und Energiespeicherbedarf im Der Themencluster Netzintegration beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit den netzsei­ durch die Batterie Zusammenspiel mit den Gesamtfahrzeugkosten zu optimieren. tigen Grundlagen für eine optimierte Systemintegration des Fahrzeugs. Kernthemen sind neben Handling, Größe, Gewicht und Kosten der Bauteile vor allem die Reduktion von Zusammen mit den zu erzielenden Fortschritten in der Batterietechnologie und Antriebs­ Komplexität und Energieverlusten. strangeffizienz bietet der Ausbau der Leichtbaukompetenz auf elektromobile Anwendun-
  • 12. 22 Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität Zweiter Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität 23 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd 4 dEr INduStrIEStaNdort dEutSchlaNd WIrd lEItaNBIEtEr für ElEktromoBIlItät | 4.2 forSchuNG uNd ENtWIckluNG IN dEutSchlaNd Der Themencluster Off-Board-Ladetechnologie bündelt Vorhaben, in denen die schnel­ Zur Sicherung der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit von Elektromobilität ist es da­ le Weiterentwicklung der Ladepunkte vorangetrieben wird und innovative Ladearten her nötig, frühzeitig die Abhängigkeit von Rohstoffimporten in strategisch bedeutsamen vor allem in Hinblick auf Ladegeschwindigkeit, Sicherheit, Komfort und Senkung der Materialgruppen unter Berücksichtigung von ökologischen und ökonomischen Aspekten Ikt liefert lösungen Technologiekosten marktreif entwickelt werden. In den beiden IKT-Clustern an den einzugrenzen. zur intelligenten Schnittstellen zu Energie- und Verkehrssystemen wird außerdem die Entwicklung fahrzeugeinbindung solcher Softwarelösungen vorangetrieben, die eine intelligente Einbindung des Fahr­ in das verkehrs­ und zeugs ins Netz und in die Verkehrssteuerung ermöglichen und neue Nutzungsvarianten Leuchtturm Fahrzeugintegration Energiesystem und Geschäftsmodelle erschließen helfen. Eine enge Anbindung an die bestehenden Leuchttürme Fahrzeugintegration und Batterie ist wichtig und muss in der Gestaltung Der Leuchtturm Fahrzeugintegration steht schließlich NPE-übergreifend für einen des Leuchtturmes angelegt werden. ganzheitlichen Entwicklungsansatz auf Fahrzeugebene. Die hier geförderten Projek­ te sollen einen direkten Bezug zu Projekten der anderen Leuchttürme ermöglichen. abbildung 06: Intelligentes Energiesystem Intelligentes Elektroauto Intelligentes Verkehrssystem Ein wichtiges Verbindungselement sind die Anforderungen, die aus dem Leuchtturm leuchtturm Fahrzeugintegration kommen und für zielgerichtete Arbeit in den anderen Leuchttür­ Ikt & Infrastruktur men unerlässlich sind. Umgekehrt können die innovativen Fortschritte aller Leuchttürme einen Einfluss auf die Systemtopologie in der Fahrzeugintegration haben und somit eine Anpassung der Anforderungen benötigen. Ein Beispiel: Durch den Leuchtturm wird eine neue Plattform für das Testen von Einzelsystemen und Komponenten im Gesamtsys­ tem Fahrzeug geschaffen. Der Transfer der Ergebnisse aus der Fahrzeugintegration der Einzelsysteme in die Fokusprojekte der anderen Leuchttürme und umgekehrt wird so gewährleistet. Referenzfahrzeuge der NPE: Nutzfahrzeuge abbildung 08: Familienfahrzeuge Stadtfahrzeuge leuchtturm fahrzeugintegration Leuchtturm Recycling Micro-, Mild- und Full-Hybrid PHEV REEV BEV FCEV (Plug-in Hybrid (Range Extended (Battery (Fuel Cell Electric Vehicle) Electric Vehicle) Electric Vehicle) Electric Vehicle) Der Leuchtturm Recycling stellt das wichtige Thema der Rohstoffverfügbarkeit elektro­ verbrennungsmotor ◊ ◊ recycling von mobilitätskritischer Materialien in den Fokus. Die Zahl der weltweit zu erwartenden Elektrisches fahren [◊] teilweise ◊ ◊ ◊ ◊ Schlüsselmaterialien Stückzahlen elektrifizierter Fahrzeuge wächst. Als Folge werden für die Elektromobili­ Stromerzeuger [◊] teilweise sorgt für nachhaltige tätsindustrie relevante Rohstoffe Einfluss auf die Preisbildung des Fahrzeugs haben und rekuperation [◊] teilweise ◊ ◊ ◊ ◊ rohstoffwirtschaft damit zu einem entscheidenden Faktor für die Marktakzeptanz des Gesamtproduktes. E­Boost­funktion [◊] teilweise ◊ Das Recycling von Antriebsstrangmaterialien und Batterien ist in diesem Zusammen­ Energiequellen + + + + + + ­ + ­ + + ­ + ­ + h2 + ­ hang eine wichtige strategische Säule für eine nachhaltige Rohstoffbewirtschaftung. in NPE betrachtet Elektrofahrzeug allgemein abbildung 07: Rohstoffsicherung und Recyclingkonzepte: Schließung offener Wertstoffkreisläufe strategischer Materialien leuchtturm für Batterie und Antriebsstrang recycling Die elektrifizierten Fahrzeuge werden daher im Leuchtturm Fahrzeugintegration kon­ + – Import Rohstoffe Import Rohstoffe zipiert, aufgebaut und getestet. Dieser umfasst vier Themencluster: drei elektromobile wie lithium und wie lithium und Nutzungskonzepte (BEV-Stadtfahrzeuge, Familienfahrzeuge mit REEV- und/oder Seltene Erden Seltene Erden PHEV-Antrieb sowie PHEV-Nutzfahrzeuge) und einen Themencluster, der das Gesamt­ energiemanagement im Fahrzeug adressiert. Der Forschungsbedarf ist vielfältig und umfasst Aspekte wie die Integration von Antriebsstrang, Batteriesystemen und Leicht­ bau in ein Gesamtfahrzeug, die Vernetzung des Fahrzeugs mit der neu aufzubauenden E­maschine Ladeinfrastruktur, die Verifizierung von Einzellösungen im Gesamtsystem, grundlegende