Zukunftsfeld Energiespeicher - Marktpotenzial ... - Roland Berger
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Dr. Thomas Schlick, Bernhard Hagemann,<br />
Michael Kramer, Jens Garrelfs, Alexander Rassmann<br />
Studie<br />
<strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong><br />
<strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme
Dr. Thomas Schlick, Bernhard Hagemann,<br />
Michael Kramer, Jens Garrelfs, Alexander Rassmann<br />
Studie<br />
<strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong><br />
<strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
Eine gemeinsame Marktstudie des VDMA und <strong>Roland</strong> <strong>Berger</strong> Strategy Consultants
2 | Studie<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
1. Executive Summary 3<br />
2. Hintergrund und Methodik 5<br />
2.1 Analyse-Fokus 5<br />
2.2 Ausgangslage Batterie-Standardisierung 7<br />
2.3 Methodik 9<br />
3. Markt- und Wachstumspotenziale in betrachteten Segmenten 13<br />
3.1 Mobile Maschinen 13<br />
3.1.1 Marktgröße, Kunden und technologische Anforderungen 13<br />
3.1.2 Potenzialanalyse für standardisierte Lithium-Ionen-Batterien 15<br />
3.2 Stationäre Speicher 17<br />
3.2.1 Marktgröße, Kunden und technologische Anforderungen 17<br />
3.2.2 Potenzialanalyse für standardisierte Lithium-Ionen-Batterien 19<br />
3.3 Freizeitfahrzeuge 20<br />
3.3.1 Marktgröße, Kunden und technologische Anforderungen 20<br />
3.3.2 Potenzialanalyse für standardisierte Lithium-Ionen-Batterien 22<br />
3.4 Zusammenfassung 23<br />
3.5 Neue Geschäftsfelder 24<br />
4. Implikationen und Handlungsempfehlungen 27<br />
Autoren und Ansprechpartner 28
3 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
1. Executive Summary<br />
Der Einführung neuer Technologien gehen in der Regel hohe Entwicklungskosten<br />
und kostspielige Anfangsinvestitionen voraus. Das Erreichen von<br />
kritischer Masse ist dabei eine wichtige Voraussetzung in Bezug auf die<br />
Geschwindigkeit, mit der neue Technologien in einer Industrie Einzug halten.<br />
Ob Marktteilnehmer diese kritische Masse Unternehmens-intern (z.B. durch<br />
Gleichteilstrategien), Branchen-intern (durch Allianzen oder Zusammenschlüsse)<br />
oder gar Industrie-übergreifend realisieren, hängt letztlich stark von<br />
der Gesamtgröße des jeweiligen Marktes ab. Sobald das maximal erreichbare<br />
Volumen auf einer Stufe (z.B. ein einzelnes Unternehmen) für den technologischen<br />
Durchbruch nicht ausreicht, muss das nächst höhere Level adressiert<br />
werden. Die Einführung moderner Hochleistungs-Traktions-Batterien (z.B.<br />
Lithium-Ionen-Technologie) steht aktuell vor eben dieser Herausforderung.<br />
Bisher fokussiert man sich dabei in erster Linie auf die Automobilindustrie<br />
und die 3C-Märkte 1) . Großes <strong>Marktpotenzial</strong> und Nutzenvorteile für Anwender<br />
existieren allerdings auch über diese Industrien hinaus. Allein für standardisierte<br />
Lithium-Ionen-Batterien für Mobile Maschinen, stationäre Speicher<br />
und Freizeitfahrzeuge wird sich bis 2020 ein Markt von ca. 4,0 Mrd. Euro<br />
entwickeln. Zwar ist das zu erzielende Volumen auch über diese drei Bereiche<br />
hinweg geringer als in der Automobilindustrie. Durch Schaffung gemeinsamer<br />
Standards können hier aber Industrie-übergreifend große Volumina erschlossen<br />
werden, die sich durch Skaleneffekte auch positiv auf automobile Anwendungen<br />
auswirken können.<br />
Vor diesem Hintergrund haben sich der VDMA und <strong>Roland</strong> <strong>Berger</strong> Strategy<br />
Consultants entschieden, in einer gemeinsamen Studie das Potenzial einer<br />
Durchdringung dieser vielfältigen Märkte durch standardisierte Lithium-<br />
Ionen-Batterien zu analysieren und finanziell zu bewerten.<br />
Als wichtigste Ergebnisse dieser gemeinsamen Studie lassen sich festhalten,<br />
dass…<br />
> … sich in den hier betrachteten Bereichen (Mobile Maschinen, stationäre<br />
Speicher und Freizeitfahrzeuge) das drittgrößte Absatzpotenzial für standardisierte<br />
Batterien bildet, mit einer Marktgröße von ca. 4,0 Mrd. EUR<br />
in 2020<br />
1) Computer, Communications und Consumer Electronics
4 | Studie<br />
> … standardisierte Lithium-Ionen-Batterien auch in diesen Bereichen<br />
und vielen weiteren Anwendungen wettbewerbsfähig angeboten werden<br />
können und einen erhöhten Kundennutzen im Vergleich zu bestehenden<br />
technischen Lösungen ermöglichen – Wirtschaftlichkeit für den Anwender<br />
wird trotz höherer Anfangsinvestitionen in vielen Fällen erreicht<br />
> … der Kostennachteil von Lithium-Ionen-Batterien vs. Blei-Säure-Technologie<br />
durch Standardisierung bis 2020 auf weniger als 1,5 : 1 verbessert<br />
werden kann (von 3 : 1 in 2011)<br />
> … sich durch standardisierte Lithium-Ionen-Batterien gleichzeitig<br />
neue Geschäftsfelder, z.B. für Energiedienstleister, ergeben können<br />
> … sich zusätzlich für den Maschinenbau interessante Potenziale<br />
für Mobile Maschinen und die Automatisierungstechnik bei Batterie-<br />
Handlingsystemen in verschiedenen Anwendungen ergeben<br />
> … vorwettbewerbliche Forschung und Entwicklung der verschiedenen<br />
Marktteilnehmer eines der Schlüsselelemente ist, um Industrie-übergreifende<br />
Standards zu entwickeln und First-Mover-Vorteile zu erzielen.
5 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
2. Hintergrund und Methodik<br />
2.1 Analyse-Fokus<br />
Einer der wichtigsten Trends der Automobilindustrie – die Elektrifizierung<br />
des Antriebsstrangs – wurde nicht zuletzt durch die rasante Entwicklung der<br />
Batterietechnologie im Bereich der Consumer Electronics mit ermöglicht. Die<br />
Diskussion zum Thema Lithium-Ionen-Batterien hat sich in den letzten Jahren<br />
dementsprechend auf Potenziale in der Automobilindustrie beschränkt. Doch<br />
nicht nur in der Automobilindustrie kommen batterieelektrische Antriebe und<br />
Systeme zum Einsatz. So werden batterieelektrische Antriebe und Speicher in<br />
Bereichen wie Mobilen Maschinen, stationären <strong>Energiespeicher</strong>systemen und<br />
vielen weiteren Anwendungen bereits seit Jahrzehnten verwendet. Neben<br />
der Automobilindustrie und den 3C-Märkten bilden sie zusammengenommen<br />
noch immer den drittgrößten Markt für Batterien weltweit mit einer jährlich<br />
verkauften Kapazität von 17,0 GWh, ca. 17% des Gesamtmarkts (siehe<br />
Abbildung 2).<br />
Die vorliegende Studie konzentriert sich gezielt auf Märkte und Anwendungen,<br />
in denen Hochleistungsbatterien im Schutzkleinspannungsbereich zum<br />
Einsatz kommen, also in einem Leistungsspektrum, welches technologisch<br />
zwischen den in der Automobilindustrie verwendeten Hochspannungs-<br />
Traktions-Batterien und Anwendungen in den 3C-Märkten einzuordnen ist.
6 | Studie<br />
Aus technischer Sicht identisch ist bei diesen Anwendungen, dass ausschließlich<br />
Mehrzellbatterien mit einer Nennspannung zwischen 24 V und 96 V<br />
bei 60 bis 800 Ah Kapazität (Energiegehalt zwischen 1,5 bis 80 kWh) zum<br />
Einsatz kommen.<br />
Im Rahmen dieser Studie betrachten wir ausgewählte Subsegmente der<br />
Bereiche Mobile Maschinen, stationäre <strong>Energiespeicher</strong> und Freizeitfahrzeuge<br />
(siehe Abbildung 3), um die wichtigsten Trends zu analysieren. Der Fokus<br />
der Auswahl lag dabei insbesondere auf den zu erwartenden Marktvolumina<br />
als auch bei der praktischen Nutzung standardisierter Batterien (z.B. wird für<br />
Pedelecs kein Einsatz von standardisierten Lithium-Ionen-Batterien erwartet,<br />
da die Abmessungen im Vergleich zu sonstigen Anwendungen zu klein sind).<br />
Ähnlich wie in der Automobilindustrie ist auch in den Bereichen Mobile<br />
Maschinen und Freizeitfahrzeuge der (lokal) emissionsfreie Betrieb ein<br />
Haupttreiber der 'Elektromobilität', da die Anwendung häufig innerhalb<br />
geschlossener Räume stattfindet (z.B. bei Reinigungsmaschinen) oder entsprechende<br />
regulatorische Anforderungen bestehen (z.B. bei Sportbooten).
7 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
Aktuell dominieren in den betrachteten Segmenten standardisierte Blei-Säure-<br />
Batterien als bekannte, zuverlässige und bisher weitgehend alternativlose Technologie<br />
den Markt. Durch die Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien<br />
und erwartete Kostenreduktionen werden sich hier aber signifikante Verschiebungen<br />
ergeben. Gerade in den betrachteten Anwendungen kann Lithium-<br />
Ionen-Technologie zusätzlichen Kundennutzen schaffen, insbesondere durch:<br />
> ... hohe Energiedichte: Eine höhere Batteriekapazität auf kleinerem Raum<br />
ermöglicht den Anwendungen längere Betriebszeiten bei gleichem Bauraum<br />
oder eine Reduzierung des Batterievolumen und -gewichtes bei gleichbleibender<br />
Kapazität<br />
> … höhere Energieeffizienz: Lithium-Ionen-Batterien sind z.B. bei der<br />
Rekuperation effizienter als Blei-Säure-Batterien und senken so insgesamt<br />
den Energiebedarf<br />
> ... kurze Lade- und Entladezeiten: Kurze Ladezeiten sowie die Zwischenoder<br />
Schnellladefähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen eine<br />
hohe Verfügbarkeit<br />
> … lange Lebensdauer/hohe Zyklenfestigkeit: Eine erhöhte Lebensdauer<br />
und Zyklenfestigkeit der Batterie senkt direkt die Kosten für Wartung<br />
und Austausch<br />
2.2 Ausgangslage Batterie-Standardisierung<br />
Die heute in den betrachteten Segmenten zum Einsatz kommenden Batterietypen<br />
und Größen sind in ihren Abmessungen und Leistungsklassen weitestgehend<br />
standardisiert. Dadurch erzeugen sie hohe Planungssicherheit,<br />
Einfachheit und geringe Kosten für den Fahrzeug- bzw. Anwendungshersteller<br />
und Endkunden. Eine solche Standardisierung gibt es bisher nicht für Lithium-<br />
Ionen-Batterien. Ähnlich wie bei Blei-Säure-Batterien könnten auch bei Lithium-<br />
Ionen-Batterien durch Erarbeiten eines Standards Synergien erzielt werden und<br />
die Rentabilität dieser Technologie für den Nutzer erhöht werden. Ein modular<br />
aufgebautes System könnte zusätzliche Potenziale zwischen gleichen Anwendungen<br />
unterschiedlicher Größe schaffen. Durch standardisierte äußere Abmessungen,<br />
Schnittstellen, intelligente Steuerung und modularen Aufbau könnte ein<br />
solches Batteriesystem für verschiedenste Anwendungen einen gemeinsamen<br />
Nenner bilden. Einzelne Module würden je nach Anwendung in unterschiedlicher<br />
Anzahl individuell und flexibel miteinander kombiniert (siehe<br />
Abbildung 4).
8 | Studie<br />
Ein mögliches Konzept, dass aktuell innerhalb des VDMA diskutiert wird,<br />
basiert auf einem in jeder Ausbaustufe identischen Grundmodul, innerhalb<br />
dessen verschiedene Ausstattungsvarianten angeboten werden. Damit wird<br />
eine flexible Nutzung in Systemen mit unterschiedlichen Ansprüchen<br />
ermöglicht (siehe Abbildung 5).<br />
Eine Standardisierung der Batterie-Zelle und -Chemie ist innerhalb dieses<br />
Systems hingegen nicht vorgesehen. Es können damit z.B. sowohl Power<br />
Tool-Zellen als auch standardisierte Automobilzellen zum Einsatz kommen.
9 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
Diese flexible Standardisierung garantiert die Offenheit des Systems gegenüber<br />
dem technischen Fortschritt. Der Wettbewerb um leistungsfähige Batterietechnologien,<br />
effiziente Produktionsprozesse und innovative Betreibermodelle<br />
würde dadurch weiter vorangetrieben. Gleichzeitig erlaubt diese Offenheit<br />
die Nutzung unterschiedlicher Zell-Chemien, um in jeder Anwendung das<br />
optimale Batteriesystem zu garantieren. Über ein standardisiertes Protokoll<br />
kommunizieren die Module mit der Anwendung oder dem Ladegerät. Das<br />
ermöglicht die Berücksichtigung der Anforderungen sowohl der Batterien als<br />
auch der Anwendung im Systemmanagement.<br />
2.3 Methodik<br />
Methodisch wurde in zwei Schritten vorgegangen. Im ersten Schritt wurde in<br />
einer 4-stufigen Analyse (siehe Abbildung 6) der Gesamtspeicherbedarf weltweit<br />
der ausgewählten Anwendungsfelder (in GWh) ermittelt. Dazu wurden<br />
wichtige Marktgrößen wie Absatzzahlen und andere historische Daten zu<br />
den einzelnen Märkten recherchiert und in einem Marktmodell zusammengeführt.<br />
Unter Einbeziehung relevanter Markttreiber und Trends wurden<br />
dann für die einzelnen Märkte und Segmente detaillierte Absatzprognosen<br />
entwickelt. Anschließend wurden Hypothesen zu wichtigen technologischen<br />
Trends in der Speicher- und Batterietechnologie formuliert, durch Experteninterviews<br />
validiert und dann auf die einzelnen Märkte angewendet. Zudem<br />
wurden mögliche Einsatzszenarien neuer Technologien unter Berücksichtigung<br />
Branchen-spezifischer Produktzyklen bewertet. In einem Modell wurden<br />
die Faktoren miteinander kombiniert und darin der Gesamtspeicherbedarf<br />
aller untersuchten Märkte als Ganzes ermittelt.
10 | Studie<br />
Im zweiten Schritt wurde das entstehende <strong>Marktpotenzial</strong> durch die Verwendung<br />
einer modularen Standardbatterie berechnet. Dazu wurde je nach Anwendung<br />
eine Total Cost of Ownership-Analyse (TCO) zugrunde gelegt. Als<br />
Basistechnologie wurde die Blei-Säure-Technologie ausgewählt und Potenziale<br />
hinsichtlich Kosten und Nutzen einer modularen Standardbatterie auf Grundlage<br />
der Lithium-Ionen-Technologie dazu ins Verhältnis gesetzt. Im Rahmen<br />
dieser Studie gehen wir für Lithium-Ionen-Batterien von einer sukzessiven<br />
Preisdegression von derzeit 530 EUR/kWh auf 220 EUR/kWh im Jahr 2020<br />
aus. Abbildung 7 zeigt die Entwicklung dieser Technologie gegenüber der<br />
als Basis herangezogenen Blei-Säure-Technologie auf.<br />
Die quantitative Bewertung der Potenziale geschieht entlang der gesamten<br />
Wertschöpfungskette, in Bezug auf die Batterieherstellung, das Einbringen<br />
der Batterie in eine bestimmte Anwendung und deren Nutzung durch den<br />
Endkunden. Es wird vorausgesetzt, dass Einsparpotenziale entlang der Wertschöpfungskette<br />
(zumindest teilweise) bis zum Endkunden durchgereicht<br />
werden. Abbildung 8 zeigt dieses exemplarisch auf.
11 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
In einer TCO-Analyse wurden dann die Kosten- und Nutzen-Vorteile der<br />
Lithium-Ionen-Batterie denen der Blei-Säure-Technologie gegenübergestellt.<br />
Die TCO-Analyse beruht auf der Annahme, dass sich Mehrkosten und Mehrnutzen<br />
einer modularen Standardbatterie gegenüber Blei-Säure systematisch<br />
zueinander ins Verhältnis setzen lassen.<br />
Es wurde daher ein Katalog der durch Einführung einer modularen Standardbatterie<br />
zu erwartenden Kosten- und Nutzen-Vorteile erstellt und jeweils für<br />
Batteriehersteller, OEMs und Endkunden in den einzelnen Segmenten quantitativ<br />
bewertet. Sämtliche Kosten-/Nutzentreiber wurden zudem hinsichtlich<br />
ihrer Relevanz für bestimmte Kundensegmente bewertet.<br />
Daraus wurden dann (1) für verschiedene Branchen und Anwendungen<br />
jeweils spezifische Kosten-/Nutzenkurven generiert und (2) statistisch die<br />
resultierende Marktdurchdringung als Größe der Nutzergruppe ermittelt,<br />
für die durch Verwendung einer modularen Lithium-Ionen-Standardbatterie<br />
mindestens Kosten-/Nutzenparität gegenüber Blei-Säure-Batterien entsteht<br />
(siehe Abbildung 9).
12 | Studie<br />
Das Anwendungspotenzial für eine modulare Standardbatterie ergibt sich aus<br />
der Summe aller Anwender, für die sich beide Technologien als kostenneutral<br />
darstellen.
13 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
3. Markt- und Wachstumspotenziale in betrachteten<br />
Segmenten<br />
Im Folgenden werden die Markt- und Wachstumspotenziale für standardisierte<br />
Lithium-Ionen-Batterien je Anwendung detailliert beschrieben. Der Fokus liegt<br />
dabei wie anfangs beschrieben auf Mobilen Maschinen, stationären Speichern<br />
und Freizeitfahrzeugen sowie den jeweiligen Subsegmenten. Für jedes Gebiet<br />
werden zunächst die Hintergründe (Nutzungsumfeld, Kundenprofile, technische<br />
Anforderungen) beschrieben, bevor im zweiten Teil die Potenziale für standardisierte<br />
Lithium-Ionen-Batterien analysiert werden.<br />
3.1 Mobile Maschinen<br />
3.1.1 Marktgröße, Kunden und technologische Anforderungen<br />
Wir betrachten im Segment "Mobile Maschinen" die Bereiche Flurförderfahrzeuge<br />
und Reinigungsmaschinen. Die weltweit verkauften Stückzahlen pro Jahr<br />
sind für beide Bereiche ähnlich, und liegen jeweils bei 800-900 tausend Stück.<br />
Flurförderzeuge stellen in vielen Unternehmen einen integralen Bestandteil der<br />
firmeninternen Liefer- und Wertschöpfungskette dar und werden vielfältig im<br />
produzierenden Gewerbe, dem Handel und der Logistikbranche zum Lagern,<br />
Transportieren und Kommissionieren von Gütern und Waren eingesetzt. Neben<br />
Gegengewichtsstaplern und Zugmaschinen kommen dabei auch handgeführte<br />
Maschinen und fahrerlose Transportsysteme zum Einsatz. Der Bereich der<br />
Reinigungsmaschinen erstreckt sich ebenfalls über eine große Bandbreite von<br />
Anwendungen und Systemen, welche von handgeführten, vielfach im Einzelhandel<br />
verwendeten Maschinen, bis zu in der Gebäude- und Anlagenpflege<br />
eingesetzten Aufsitzkehrmaschinen reichen.<br />
Da viele Unternehmen Neuinvestitionen in Anlagen und Fertigungseinrichtung<br />
von der Konjunkturlage abhängig machen, ist der Markt für Mobile Maschinen<br />
sehr volatil. So brach der weltweit erwirtschaftete Umsatz in diesem Markt im<br />
Zuge der Finanzkrise um über 20% ein und lag selbst 2011 mit 1,6 Millionen<br />
verkauften Einheiten noch unter Vorkrisenniveau. Mittelfristig ist jedoch eine<br />
sukzessive Erholung des Marktes zu erwarten, nicht zuletzt weil den durch<br />
Investitionsverschiebung kurzfristig gewonnenen Einsparungen langfristig höhere<br />
Wartungskosten entgegenwirken. Insbesondere aus Schwellenländern sind auch<br />
über 2015 hinaus positive Wachstumsimpulse zu erwarten. Hier werden sich<br />
steigende Personalkosten in einer über das Gesamtwirtschaftswachstum<br />
hinausgehenden Nachfrage nach Mobilen Maschinen niederschlagen.
14 | Studie<br />
Bis zum Jahr 2020 ist zu erwarten, dass sich das Gesamtmarktvolumen von<br />
1,6 Mio. Fahrzeugen in 2011 auf ca. 2,4 Mio. Fahrzeuge erhöht. Dabei bleibt<br />
der Anteil der beiden Segmente Flurförderfahrzeuge und Reinigungsmaschinen<br />
mit jeweils ca. 50% quasi unverändert.<br />
Die Nutzungsintensität ist bei Mobilen Maschinen sehr unterschiedlich:<br />
Reinigungsmaschinen werden teilweise nur wenige Stunden am Tag bewegt,<br />
Gabelstapler dagegen können im 3-Schicht-Betrieb genutzt werden. Ca. 80%<br />
der Abnehmer von Mobilen Maschinen sind gewerbliche Anwender, typischerweise<br />
Unternehmen des produzierenden Gewerbes, des Handels oder<br />
Logistikdienstleister. Diese Kunden sind in der Regel besonders fokussiert auf<br />
die Total Cost of Ownership (TCO) eines Systems, weniger auf die absoluten<br />
Anschaffungskosten. Wichtige Variablen im Einsatz von Leistungsbatterien<br />
sind dabei die Verwendung im Schichtbetrieb, die Notwendigkeit eines Batteriewechsels<br />
zur Reichweitenverlängerung und die Art der Beanspruchung<br />
hinsichtlich Entladezyklen.<br />
Sowohl Flurförderfahrzeuge als auch Reinigungsmaschinen sind schon heute<br />
zu ca. 70% elektrifiziert. Neben dem batterieelektrischen Antrieb kommen<br />
auch Diesel und Treibgas zum Einsatz, die verschiedenen Antriebssysteme<br />
bedienen aber größtenteils unterschiedliche, nicht miteinander in Konkurrenz<br />
stehende Segmente und Leistungsklassen.
15 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
So überwiegen die lokal emissionsfreien batterieelektrischen Systeme im internen<br />
Betrieb, während verbrennungsmotorische Antriebssysteme vor allem<br />
im Außenbetrieb mit hohen Anforderungen bezüglich Traglast und Reichweite<br />
zum Einsatz kommen. Eine Verschiebung dieser Segmente ist aufgrund der<br />
Nutzungsbedingungen nicht zu erwarten. Die Obergrenze des elektrifizierten<br />
Anwendungsbereichs liegt, je nach Hersteller, derzeit bei bis zu 6 Tonnen<br />
Eigengewicht, Tendenz steigend.<br />
Der Markt der Mobilen Maschinen ist in Bezug auf die zum Einsatz kommenden<br />
Batteriegrößen sehr breit gefächert. So kommen handgeführte<br />
Anwendungen teilweise mit Batterien in einer Größenordnung von 0,2 kWh<br />
aus, große elektrische Gegengewichtsstapler nutzen über 80 kWh-Batterien.<br />
Die zum Einsatz kommenden Spannungen liegen standardmäßig im Bereich<br />
zwischen 24–96 V. In der Dimensionierung des Batteriebauraums haben sich<br />
weitreichende Standards etabliert, und es findet in der Regel nur eine einfache<br />
Überwachung der Batterie hinsichtlich Ladezustand statt; aktive Kühlsysteme<br />
kommen gar nicht zum Einsatz.<br />
In der Regel sind die Systeme dabei so ausgelegt, dass ein Betrieb von bis<br />
zu 8 Stunden entsprechend einer Arbeitsschicht gewährleistet werden kann.<br />
Bei intensiverer Nutzung, z.B. im Mehrschichtbetrieb, muss eine zusätzliche<br />
Batterie zum Wechseln vorgehalten und in einer externen Ladeeinrichtung<br />
geladen werden, wobei die Zahl der im Mehrschichtbetrieb operierenden<br />
Anwender bei Flurförderzeugen im Durchschnitt deutlich höher ist als bei<br />
den Reinigungsmaschinen. Derzeit wird dieser Markt zu fast 97% durch<br />
nasse Blei-Säure-Batterien bedient.<br />
3.1.2 Potenzialanalyse für standardisierte Lithium-Ionen-Batterien<br />
Mobile Maschinen zeichnen sich – je nach spezifischer Anwendung – in<br />
Bezug auf die Verwendung von Leistungsbatterien durch eine hohe Nutzungsintensität<br />
aus. Entsprechend hoch ist in diesem Feld auch das durch Verwendung<br />
einer modularen Standardbatterie realisierbare Anwendungspotenzial<br />
von Lithium-Ionen-Batterien. Durch gezielte Standardisierung und Modularisierung<br />
lässt sich in diesem Bereich damit eine sehr hohe Verschiebungsrate<br />
von fast 30% zugunsten von Lithium-Ionen-Batterien durch Standardisierung<br />
realisieren, wie das Beispiel eines im 3-Schichtbetrieb arbeitenden Logistikdienstleisters<br />
zeigt.<br />
Trotz starker Preisdegression wird 2020 das Kostenverhältnis einer kWh<br />
Blei-Säure- zu Lithium-Ionen-Batterien noch immer bei ca. 1 : 1,5 liegen.<br />
Das heißt, dem Dienstleister steht bei gleichem Energiegehalt bei Verwendung<br />
von Lithium-Ionen-Batterien um 50% höheren Eingangsinvestitionen als bei<br />
Verwendung von Blei-Säure-Technologie.
16 | Studie<br />
Durch die Verwendung eines modularen Standardmoduls und Lithium-<br />
Ionen-Technologie können aber nicht nur die Eingangsinvestitionen gesenkt,<br />
sondern vor allem auch in der Fertigung und Entwicklung Einsparungen<br />
realisiert werden, die den anfänglichen Mehraufwand in der TCO-<br />
Betrachtung teilweise kompensieren.<br />
Wir gehen davon aus, dass durch Verwendung einer modularen Standardbatterie<br />
bei entsprechender Stückzahl alleine in der Batterieherstellung bis<br />
zu 8% Kosteneinsparungen erzielt werden können. Diese ergeben sich aus<br />
geringeren Materialkosten, welche sich insbesondere aus der Verwendung<br />
von Standardkomponenten in der Herstellung des Batteriegehäuses, der<br />
externen Kontaktierung und des Batteriemanagementsystem (BMS) ergeben.<br />
Gleichzeitig wird eine Optimierung der Takt- und Rüstzeiten erreicht sowie<br />
geringere Entwicklungskosten, welche neben indirekten Personal- insbesondere<br />
auch verminderte Werkzeugkosten umfassen. Die durch Verwendung eines<br />
Standardmoduls geschaffene Markttransparenz und höhere Vergleichbarkeit<br />
der Anbieter wurde in diesem Zusammenhang durch eine Preisreduktion zugunsten<br />
des Anwendungsherstellers bewertet. Der Anwendungshersteller ist<br />
darüber hinaus in der Lage, durch Neugestaltung des Bauraums und verminderte<br />
Qualitäts- und Entwicklungskosten, zusätzliche Kosteneinsparungen<br />
in Höhe von 2% zu erzielen.<br />
In der Intralogistik selbst können durch Verwendung einer modularen<br />
Standardbatterie auf Lithium-Ionen-Basis weitere signifikante Einsparungen<br />
realisiert werden. So muss ein Logistikdienstleister bei Verwenden von Blei-<br />
Säure-Technologie zusätzlich zu der im Fahrzeug installierten Batterie eine<br />
zweite Batterie vorhalten, welche parallel geladen wird. Der Wechselvorgang<br />
selbst reduziert die Nutzbarkeit der Maschine zusätzlich und wird von eigens<br />
für diese Tätigkeit designiertem Personal durchgeführt. Bei Verwendung von<br />
Lithium-Ionen-Batterien hingegen kann eine Schnelladestrategie genutzt<br />
werden, die eine Austauschbatterie vermeidet.<br />
Hinzu kommen Minderkosten bei Personal, Handling und in der Bereitstellung<br />
einer externen Ladeinfrastruktur. Durch das Schnellladen würde sich<br />
die Anzahl der täglichen Vollladezyklen verdoppeln (3 statt 1,5) und somit<br />
die Lebensdauer der Batterie verkürzen. Aufgrund der höheren kalendarischen<br />
Zyklenfestigkeit von Lithium-Ionen- gegenüber Blei-Säure-Batterien<br />
fällt die verkürzte Lebenszeit aber weniger deutlich ins Gewicht, als die dem<br />
Logistikdienstleiter durch Entfall der bei Verwendung von Blei-Säure-Batterien<br />
vorzuhaltenden Zweitbatterie entstehenden Minderkosten. In diesem Beispiel<br />
(Intralogistikdienstleister, 3-Schichtbetrieb) kehren alle Effekte gemeinsam<br />
den anfänglichen Kostennachteil der Lithium-Ionen-Batterie von ca. 50% in<br />
einen TCO-Kostenvorteil von 5% um. Die Lithium-Ionen-Batterie ist in diesem<br />
Beispiel also die wirtschaftlich sinnvollere Variante für den Endnutzer.
17 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
Ohne Verwendung eines Standardmoduls wäre 2020 in den betrachteten<br />
Segmenten bei "Mobile Maschinen" mit einer Marktdurchdringung seitens<br />
Lithium-Ionen-Batterien von ca. 4% zu rechnen. Durch Verwendung einer<br />
modularen Standardbatterie könnte dieser Wert 2020 auf bis zu 16%<br />
wachsen. Dadurch entsteht ein jährliches Absatzpotenzial von ca. 2,1 GWh<br />
Lithium-Ionen-Batterien weltweit.<br />
3.2 Stationäre Speicher<br />
3.2.1 Marktgröße, Kunden und technologische Anforderungen<br />
Im Segment "Stationäre Speicher" wurde speziell der Speicherbedarf durch<br />
regenerative Energien – mit Fokus auf Photovoltaik – betrachtet. Die durch<br />
regenerative Energien wie Photovoltaik und Windenergie in die Stromnetze<br />
eingebrachte zunehmende Volatilität erzeugt einen steigenden Bedarf für Lastenausgleichstechnologien,<br />
unter anderem auch für Batteriespeicher. Dieser<br />
Bedarf umfasst zum einen das Speichern im Kurzfristbereich (einige Minuten),<br />
zum anderen ein längerfristiges Speichern, z.B. über Nacht. Während das<br />
kurzfristige Speichern dem Ausgleich von wetterbedingten Leistungsschwankungen<br />
einer Photovoltaik-Großanlage dient, macht eine längere Speicherung<br />
über den Tag aus Photovoltaik gewonnene Energie in Zeiten größeren Bedarfs<br />
nutzbar und reduziert dadurch die Netzlast. Da je nach Anwendung in kurzer<br />
Zeit hohe Leistung oder eine geringe Leistung über einen längeren Zeitraum<br />
abgefragt wird, gliedert sich der Markt nach Leistungs-orientierten und<br />
Energie-orientierten Anwendungen.
18 | Studie<br />
Im Jahr 2011 wurden weltweit ca. 30 GW neue Kapazitäten in Photovoltaik<br />
in Betrieb genommen. Bis 2020 wird der Wert der jährlich neu installierten<br />
Kapazität auf rund 50 GW steigen. Die Größe und weitere Entwicklung<br />
des Marktes von Speichersystemen in Verbindung mit Photovoltaikanlagen<br />
steht im direkten Zusammenhang zur Kostenentwicklung von Photovoltaik<br />
gegenüber anderen Energieerzeugungsverfahren. Die Installation von Speichern<br />
in Verbindung mit Photovoltaiksystemen ist erst rentabel, wenn in dem<br />
betreffenden Markt Netzparität herrscht, das heißt die Selbsterzeugungskosten<br />
(oder eine gesetzlich garantierte Vergütung) den geltenden Strompreis<br />
unterschreiten. Dann bestehen kommerzielle Anreize, durch Speicherung den<br />
Eigenverbrauch des selbsterzeugten Stroms zu erhöhen. Das Energiesegment<br />
wird vor allem in entwickelten Märkten mit Netzparität und dort vor allem<br />
im Kleinanlagenbereich wachsen. Da in Schwellenländern tendenziell eher in<br />
Großanlagen investiert wird, wird starkes Wachstum in diesen Regionen die<br />
Entwicklung des Leistungssegments deutlich beschleunigen.<br />
Bis 2020 wird sich der weltweite Markt für stationäre Batteriespeicher für<br />
PV-Anlagen auf ca. 5,7 GWh entwickeln, knapp 200% über dem heutigen<br />
Niveau. Der Anteil von Energiesystemen zur langfristigen Speicherung<br />
wird sich dabei deutlich erhöhen.<br />
Kunden für stationäre Speicheranlagen sind zum einen private Betreiber von<br />
Photovoltaikanlagen, zum anderen Betreiber von Großanlagen.
19 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
Bei Energie-orientierten Anwendungen, also Photovoltaik-Kleinanlagen<br />
mit einem durchschnittlichen Leistungsbereich bis 100 kW, kommen Batterien<br />
mit zwischen 2 und 10 kWh zum Einsatz. Im Leistungs-orientierten Bereich,<br />
insbesondere bei Großanlagen mit einer installierten Kapazität von einem<br />
oder mehreren MW kommen bei gleichen Chemien Leistungsbatterien mit<br />
zwischen 300 und 1.000 kWh zum Einsatz.<br />
Die maximale Entladedauer dieser Leistungsbatterien liegt aber deutlich unter<br />
einer Stunde (in der Regel im Bereich von 15 Minuten). In noch größeren<br />
Installationen haben alternative Technologien, insbesondere Redox-Flow aufgrund<br />
ihrer besseren Skalierbarkeit gegenüber Blei-Säure- und Lithium-Ionen-<br />
Batterien deutliche Kostenvorteile. Da in stationären Installationen Gewicht<br />
und Energiedichte tendenziell untergeordnete Faktoren sind, sind unter den<br />
Lithium-Chemien vor allem solche mit sehr hoher Zyklenfestigkeit gegenüber<br />
Blei-Säure-Batterien wettbewerbsfähig.<br />
3.2.2 Potenzialanalyse für standardisierte Lithium-Ionen-Batterien<br />
Durch Verwendung eines standardisierten Batteriemoduls würden auch Hersteller<br />
und Betreiber von stationären Speichern profitieren. So ergeben sich,<br />
wie auch bei anderen Herstellern, Skalen-bedingte Einsparungen in Höhe<br />
von ca. 8% auf die Herstell- und Materialkosten des Batteriemoduls. Darüber<br />
hinaus lassen sich beim Anwendungshersteller weitere Einsparungen im<br />
Bereich der Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen und Qualitätskosten<br />
realisieren. Die größte Kosten-Nutzenverschiebung zugunsten Lithium-Ionen-<br />
Batterien entsteht in diesem Fall jedoch bei Endkunden. So ergibt sich durch<br />
Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien gegenüber Blei-Säure-Technologie<br />
ein Nutzenvorteil von 40%, der sich aus der höheren Zyklenfestigkeit ergibt.<br />
So hält eine Blei-Säure-Batterie 1.200 Vollzyklen bei 80% Entladetiefe (entsprechend<br />
1.500 IEC Zyklen bei 75% Entladetiefe), während Lithium-Ionen-<br />
Batterien in der Regel 2.000 Vollzyklen (100% Entladetiefe) leisten, hoch-zyklenfeste<br />
Chemien sogar mehr. Insgesamt besitzt die Lithium-Ionen-Batterie in<br />
dieser Anwendung damit einen TCO-Vorteil von 4% gegenüber herkömmlicher<br />
Blei-Säure-Technologie (siehe Abbildung 13).<br />
Generell erhöht sich durch Standardisierung der Anteil von Lithium-Ionen-<br />
Batterien im Segment "stationäre Speicher (PV)" 2020 von 33% auf fast 80%.<br />
Dadurch entsteht ein <strong>Marktpotenzial</strong> von insgesamt 4,6 GWh für Lithium-<br />
Ionen-Batterien.
20 | Studie<br />
3.3 Freizeitfahrzeuge<br />
3.3.1 Marktgröße, Kunden und technologische Anforderungen<br />
Der betrachtete Bereich der Freizeitfahrzeuge umfasst Bordnetzbatterien für<br />
Wohnmobile & Caravans, Sportboote sowie Antriebsbatterien für E-Scooter,<br />
elektrische Bootsantriebe und für Golfwagen. Die Bordnetzbatterie dient der<br />
Aufrechterhaltung der Bordstromversorgung bei Nicht-Inbetriebnahme oder<br />
Nicht-Vorhandensein eines Stromerzeugers, wie z.B. einem Verbrennungsmotor<br />
oder Generator.<br />
2011 wurden weltweit ca. 480.000 Wohnmobile und Caravans verkauft,<br />
wobei sich dieses Volumen zu über 90% auf die Märkte Europa, Nordamerika<br />
und Australien konzentriert. Dieses gilt in gleicher Art und Weise auch für<br />
Sportboote (ca. 600 tausend verkaufte Einheiten 2011), so dass vor 2020 in<br />
keinem der genannten Segmente Wachstum in Schwellenländern einen relevanten<br />
Einfluss auf die Gesamtentwicklung des Marktes nehmen wird. Anders<br />
verhält sich der Golfmarkt. Da sich Golf in vielen Schwellenländern bereits<br />
als Sport etabliert hat, wird der massive Ausbau von Golfplätzen in diesen<br />
Ländern stark steigende Nachfrage nach elektrischen Golfwagen mit sich<br />
bringen. Allein in 2011 wurden bereits ca. 230 tausend Golfwagen verkauft.<br />
E-Scooter profitieren von der starken Nachfrage in Asien und verzeichneten<br />
in 2011 ca. 80 tausend verkaufte Einheiten. Der weltweite Markt für Frei-
21 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
zeitfahrzeuge ist generell hochgradig zyklisch und konjunkturabhängig. So<br />
brach z.B. der Wohnmobil- und Caravanmarkt in Europa im Zuge der globalen<br />
Finanzkrise von 2008 um fast 50% ein.<br />
Das Verhältnis von Systemnutzungsdauer zu Batterielebensdauer liegt bei den<br />
Freizeitfahrzeugen bei 3:1, so dass z.B. bei Wohnmobilen zwei von drei Bordnetzbatterien<br />
im Service und nicht als Erstinstallation verkauft werden. Die<br />
wichtigste Einflussgröße auf die Absatzentwicklung von Bordnetzbatterien ist<br />
somit die Entwicklung des Fahrzeuggesamtbestandes, nicht der Neuverkäufe.<br />
Diese hohe Bedeutung des Servicemarktes bewirkt zudem, dass sich negative<br />
Entwicklungen im Neuverkauf erst versetzt auf den Gesamtabsatz von Bordnetzbatterien<br />
auswirken.<br />
Bis 2020 ist zu erwarten, dass der Markt für Batterien für Freizeitfahrzeuge<br />
nur moderat wachsen wird, auf ca. 8,7 GWh in 2020 (siehe Abbildung 14).<br />
Getrieben wird dieses Wachstum in erster Linie durch starken Absatz bei<br />
E-Scootern (vor allem in Asien und Golfwagen), die weiteren Segmente<br />
sind tendenziell rückläufig.<br />
Bei Endabnehmern dieser Systeme handelt es sich fast ausschließlich um<br />
Privatpersonen, deren Nutzungsintensität im Vergleich zu anderen Segmenten<br />
sehr gering ist. So werden Wohnmobile, Caravans und Sportboote zumeist<br />
nur saisonal, an Wochenenden oder Feiertagen betrieben (Golfwagen bilden<br />
hier üblicherweise eine Ausnahme).
22 | Studie<br />
Damit einher gehen lange Nutzungsintervalle und ein hohes Flottendurchschnittsalter.<br />
So lag z.B. das Durchschnittssalter von Wohnmobilen 2010 in<br />
Deutschland bei 16 Jahren.<br />
Die an Bordnetzbatterien gestellten technischen Anforderungen sind entsprechend<br />
der relativ geringen Leistungsanforderungen der Endkunden in diesem<br />
Segment verhältnismäßig gering, so dass – mit Ausnahme der elektrischen<br />
Antriebe – flächendeckend auf Blei-Säure-Technologie zurückgegriffen wird.<br />
In der Regel finden weder eine aktive Überwachung noch eine aktive<br />
Kühlung statt.<br />
3.3.2 Potenzialanalyse für standardisierte Lithium-Ionen-Batterien<br />
Auch das Beispiel Sportboote zeigt, dass durch die Verwendung eines<br />
standardisierten Batteriemoduls Hersteller, Abnehmer und Batteriehersteller<br />
trotz geringer Volumen von den durch Verwendung dieses Moduls entstehenden<br />
Einsparungen profitieren. Wie im Falle des Logistikdienstleisters (siehe<br />
Kapitel 3.1) belaufen sich diese auf gut 8% der Batteriekosten. Elektroboote<br />
mit Außenbordern verfügen nicht über ein eigens zur Unterbringung der<br />
Batterie vorgehaltenen Bauraum – die Batterie ist also kein in das Boot<br />
baulich integriertes Bauteil. Dadurch entstehen dem Bootshersteller<br />
(anders als dem Hersteller einer Mobilen Maschine) neben den geringeren<br />
Qualitäts- und Entwicklungskosten auch keine weiteren Einsparungen<br />
durch Standardisierung.<br />
Der Kunde aber erhält mit Verwendung von Lithium-Ionen- gegenüber<br />
Blei-Säure-Technologie eine ca. 1,5 mal so hohe Lebensdauer (bei Stand-by-<br />
Anwendung oder flachen Entladezyklen sogar deutlich mehr), welche in der<br />
TCO-Betrachtung einer Reduzierung des Kostennachteils von Lithium-Ionen-<br />
Batterien gegenüber Blei-Säure-Batterien von -25% entspricht. Zusätzlich<br />
erfährt der Kunde erhöhten Komfort, welcher als zusätzliche Zahlungsbereitschaft<br />
in Höhe von 5% auf die Batterie, also weniger als 2% auf den<br />
Gesamtanschaffungspreis des Bootes veranschlagt wurde. Zusätzlich kann<br />
der Käufer eines Elektrobootes Seen nutzen, auf denen die Verwendung von<br />
Booten mit Verbrennungsmotor untersagt oder gesetzlich eingeschränkt ist.<br />
Auch dieser Faktor wurde als höhere Zahlungsbereitschaft in der Gesamtbetrachtung<br />
berücksichtigt. Insgesamt erreicht die Lithium-Ionen-Batterie in<br />
diesem Beispiel bei Sportbooten einen TCO-Kostenvorteil von 6% gegenüber<br />
Blei-Säure-Batterien (siehe Abbildung 15).<br />
Die Marktdurchdringung von Lithium-Ionen-Batterien erhöht sich im Segment<br />
"Freizeitfahrzeuge" durch Einführen einer modularen Standardbatterie 2020<br />
von 26% auf 33%. Für Lithium-Ionen-Batterien entsteht dadurch ein Gesamtmarkt<br />
von ca. 2,9 GWh jährlich.
23 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
3.4 Zusammenfassung<br />
Die Analyse zeigt, dass durch standardisierte Lithium-Ionen-Batterien signifikante<br />
Volumina erschlossen werden können. Dabei helfen zum einen die<br />
Skaleneffekte auf Grund höherer Stückzahlen sowie geringere Entwicklungsund<br />
Qualitätskosten. Zum anderen sind die Nutzenvorteile der Lithium-Ionen-<br />
Batterie gegenüber herkömmlichen Batterien in vielen Bereichen so groß, dass<br />
sie verbliebene Kostennachteile überkompensieren können. Damit werden<br />
Lithium-Ionen-Batterien trotz höherer Anfangsinvestitionen in der TCO-Betrachtung<br />
in vielen Anwendungen wirtschaftlich konkurrenzfähig. Gerade<br />
in Fällen, in denen die Batterien Teil einer langfristigen Investition sind<br />
(z.B. bei Flurförderfahrzeugen oder bei stationären Speichern), kann sich<br />
die Nachfrage dadurch schnell weg von herkömmlichen Blei-Säure-Batterien<br />
und hin zur Lithium-Ionen-Technologie verändern.<br />
Das Gesamtpotenzial für Lithium-Ionen-Batterien in der Summe aller hier betrachteten<br />
Märkte kann durch Verwendung einer modularen Standardbatterie<br />
im Jahr 2020 bis zu 4,0 Mrd. Euro betragen. Das größte Potenzial ergibt sich<br />
dabei im Bereich "Mobile Maschinen" (siehe Abb. 16), da hier die Nutzenvorteile<br />
den größten Effekt erzielen.
24 | Studie<br />
Blei-Säure-Batterien behalten zwar ihre Vormachtstellung als dominante Batterietechnologie<br />
mit knapp 50% Marktanteil. Langfristig wird die Verschiebung<br />
zur Lithium-Ionen-Technologie aber kontinuierlich weitergehen, im gleichen<br />
Umfang, in dem zusätzliche Kostensenkungspotenziale realisiert werden.<br />
Stück für Stück werden so weitere Anwendungsfelder wirtschaftlich relevant.<br />
3.5 Neue Geschäftsfelder<br />
Parallel zu den im Rahmen dieser Studie aufzeigten Trends entwickeln sich in<br />
angrenzenden Märkten neue Geschäftsfelder, die durch Neuorganisation von<br />
Servicedienstleistungen oder das Bereitstellen von Technologien in Leasingähnlichen<br />
Kontrakten zusätzliche Potenziale schaffen. Im Energiebereich<br />
umfasst dies z.B. das Geschäftsmodell eines Streuspeicherbetreibers. "Streuspeicher"<br />
bezeichnen in diesem Zusammenhang die stationäre Speicherung<br />
von Energie, z.B. im Rahmen eines "Smart Grid". Streuspeicherbetreiber<br />
kaufen Energie bei Überangebot zu niedrigen Preisen ein und verkaufen sie<br />
zu Spitzenzeiten gewinnbringend. Diese neue Art der geschäftlichen Betätigung<br />
ergibt sich auf der einen Seite aus der fortschreitenden Liberalisierung<br />
des Energiemarktes und des durch Verwendung von regenerativen Energien<br />
im Stromnetz entstehenden Volatilitätseintrags, zum anderen aber auch durch<br />
die Verfügbarkeit stehen von kostengünstigen Speichertechnologien.
25 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
Darüberhinaus könnte ein Streuspeicherbetreiber zum Beispiel auch Dachflächen<br />
von Privatkunden pachten und darauf Photovoltaikanlagen betreiben.<br />
Basis dieses Geschäftsmodells wäre die Erzeugung und der Verkauf von Strom<br />
sowohl an private Verbraucher als auch durch die Einspeisung in öffentliche<br />
Stromnetze (siehe Abbildung 17).<br />
Durch die standardisierte Trennung von Batterie und Anwendung wird es<br />
denkbar, elektrische Energie auch jenseits der Netze über einen "Container"<br />
zu vertreiben. Tankstellen, Supermärkte etc. können damit über ein Pfandsystem<br />
Energie zur Verfügung stellen für die Anwendungen im privaten Bereich,<br />
wie z.B. E-Scooter, Leichtfahrzeuge, Camping, Rasenmäher etc. Diese Module<br />
können von dem Anwender auch über verschiedene Anwendungen hinweg<br />
eingesetzt werden. Beispiel: Von der Heimsolaranlage in den Caravan oder in<br />
das Boot, wenn auf Urlaubsreisen zuhause keine <strong>Energiespeicher</strong>ung benötigt<br />
wird.<br />
Im gewerblichen Bereich lässt sich über das Einbinden der für die betriebsinterne<br />
Nutzung von Flurförderzeugen verwendeten Ladeinfrastruktur so –<br />
zumindest teilweise – der interne Energieverbrauch eines Unternehmens abdecken.<br />
Im größeren, insbesondere produzierenden Gewerbe, können durch<br />
gezieltes Speichern zudem ein Lastausgleichsmanagement implementiert und<br />
somit durch betrieblich verursachte Bedarfs- und Leistungsschwankungen<br />
Mehrkosten vermieden oder minimiert werden.
26 | Studie<br />
Anbieter von Energiemanagementsystemen können auf einen Speicher zugreifen,<br />
der temporär für mobile Anwendungen bereitgestellt werden kann. Beispiel:<br />
In einer Fabrik kann ein Speicher, der für Spitzenlastmanagement und/<br />
oder zur Pufferung eigenerzeugter erneuerbarer Energien eingesetzt wird,<br />
auch für die Flurförderfahrzeuge verwendet werden. Durch die gemeinsame<br />
Nutzung kann die notwendige Investition in Speicher aufgeteilt werden.<br />
Eine Auslegung der Module für automatisierten Wechsel und das Modulmanagement<br />
erlaubt darüber hinaus, eine neue Generation von Batteriewechselsystemen<br />
aufzubauen. Durch die Modularität wäre eine weit<br />
größere Anwendungsbreite gegeben als bei bekannten Systemen.<br />
Damit sind Batteriewechselanlagen darstellbar, die bei geringeren Investitionskosten<br />
über das modulare System sehr unterschiedliche Anwendungen bedienen<br />
können. Zusätzlich würde die Option bestehen, auch nur eine Teilmenge<br />
der Kapazität der Anwendungen z.B. eines Fahrzeugs zu bestücken, falls<br />
vorübergehend geringere Ansprüche an die Leistungsfähigkeit/Reichweite<br />
bestehen.
27 | <strong>Zukunftsfeld</strong> <strong>Energiespeicher</strong> – <strong>Marktpotenzial</strong>e standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme<br />
4. Implikationen und Handlungsempfehlungen<br />
Die Studie zeigt, dass nur über gemeinsame, über Branchengrenzen hinweg<br />
definierte Standards die aufgezeigten Potenziale der Lithium-Ionen-Batterie<br />
nutzbar gemacht werden können. Es sind umfangreichere Recherchen,<br />
Analysen und Forschungsarbeiten erforderlich, um hierfür die optimalen<br />
Batterie-Parameter zu definieren. Die industrielle Gemeinschaftsforschung<br />
bietet die ideale Plattform für diese vorwettbewerbliche Arbeit. Sie ermöglicht<br />
allen Beteiligten, sich frühzeitig über die jeweiligen Anforderungen pro<br />
Anwendung auszutauschen und diese Informationen in die Definition des<br />
Standards einfließen zu lassen. Angesichts der Vielzahl der möglichen Anwendungen<br />
scheint dieser frühzeitige Austausch unumgänglich. Die Erarbeitung<br />
des Konzepts an neutralen Instituten erleichtert zusätzlich die Konsensfindung.<br />
Konkret ergeben sich daraus folgende Handlungsempfehlungen:<br />
> Nutzung übergeordneter, Branchen- und Industrie-übergreifender Plattformen<br />
zur Diskussion von Anwendungspotenzialen und Anforderungen<br />
> Gemeinschaftliche Erarbeitung eines Branchen- und Industrieübergreifenden<br />
Standards für Lithium-Ionen-Batterien<br />
> Generierung von zusätzlichem <strong>Marktpotenzial</strong> durch Adressierung<br />
neuer Geschäftsfelder im Energiehandel<br />
> Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen für die Einführung lastabhängiger<br />
Stromtarife, so dass Anreize zur Verschiebung des Verbrauchs<br />
entstehen<br />
Die flexible Standardisierung eröffnet Unternehmen einen leichten Zugang<br />
zu weiteren, hier nicht betrachteten Anwendungsfeldern, auch über Industrien<br />
hinweg. Auf der einen Seite steht für den Anwender eine breite Auswahl<br />
an Batterien (Hochleistung, Hochenergie, besonders kostengünstig) zur<br />
Verfügung, auf der anderen Seite ist für den Modulhersteller, Anwendungshersteller<br />
oder Betreiber ein deutlich vergrößertes <strong>Marktpotenzial</strong> adressierbar.<br />
Eine Standardisierung ermöglicht den Austausch bzw. die Anwendung<br />
über Industrien hinweg.<br />
Die frühzeitige Beteiligung an der gemeinsamen Entwicklung eines standardisierten<br />
Batteriesystems sichert Unternehmen die Nutzbarkeit der Vorteile in<br />
ihren Anwendungen, Produkten und Dienstleistungen.
28 | Studie<br />
Autoren und Ansprechpartner<br />
Dr. Thomas Schlick<br />
Partner, <strong>Roland</strong> <strong>Berger</strong> Strategy Consultants<br />
Automotive Competence Center, Frankfurt<br />
thomas.schlick@rolandberger.com<br />
Bernhard Hagemann<br />
Leiter VDMA Forum Elektromobilität E-MOTIVE<br />
FVA Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />
bernhard.hagemann@vdma.org<br />
Michael Kramer<br />
Senior Consultant, <strong>Roland</strong> <strong>Berger</strong> Strategy Consultants<br />
Automotive Competence Center, München<br />
michael.kramer@rolandberger.com<br />
Jens Garrelfs<br />
Senior Consultant, <strong>Roland</strong> <strong>Berger</strong> Strategy Consultants<br />
Automotive Competence Center, München<br />
jens.garrelfs@rolandberger.com<br />
Alexander Rassmann<br />
VDMA Forum Elektromobilität E-MOTIVE<br />
FVA Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />
Referent E-Mobility<br />
alexander.rassmann@vdma.org
Amsterdam<br />
Barcelona<br />
Beijing<br />
Beirut<br />
Berlin<br />
Boston<br />
Brussels<br />
Bucharest<br />
Budapest<br />
Casablanca<br />
Chicago<br />
Detroit<br />
Doha<br />
Dubai<br />
Düsseldorf<br />
Frankfurt<br />
Gothenburg<br />
Guangzhou<br />
Hamburg<br />
Hong Kong<br />
Istanbul<br />
Jakarta<br />
Kuala Lumpur<br />
Kyiv<br />
Lagos<br />
Lisbon<br />
London<br />
Madrid<br />
Manama<br />
Milan<br />
Montreal<br />
Moscow<br />
Mumbai<br />
Munich<br />
New York<br />
Paris<br />
Prague<br />
Riga<br />
Rome<br />
São Paulo<br />
Seoul<br />
Shanghai<br />
Singapore<br />
Stockholm<br />
Stuttgart<br />
Taipei<br />
Tokyo<br />
Vienna<br />
Warsaw<br />
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