Erfolgsaussichten der Elektromobilität in Deutschland

INHALTSVERZEICHNIS

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

TABELLENVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

1 Einleitung

2 Abgrenzung des Themas

3 Teilnehmer am Elektromobilitätsmarkt

4 Nutzwert-Kosten-Analyse von Energiespeichern
4.1 Problemstellung und Analyseziel
4.2 Definition eines Anforderungsprofils
4.2.1 Gewichtung der Zielkriterien
4.2.2 Ausprägungen der Zielkriterien
4.3 Alternativenauswahl
4.4 Nutzwertmatrix und Kostenvergleich
4.5 Auswertung

5 Ladeinfrastruktur
5.1 Aktueller Stand der Ladeinfrastruktur
5.2 Pkw-Fahrverhalten als Grundlage eines Ladeinfrastrukturausbaus
5.3 Möglichkeiten zum Ausbau einer Ladeinfrastruktur

6 Analyse der Umwelteinflüsse von Elektrofahrzeugen
6.1 Lokale Umweltwirkung
6.2 CO2-Bilanz
6.3 Auswertung

7 Staatliche Förderungsmaßnahmen

8 Fazit

LITERATURVERZEICHNIS

ANHANG A:
A.1: Unterschiedliche Hybridisierungsstufen
A.2: Funktionen und Leistung unterschiedlicher Hybridarten
A.3: Teilnehmer am Elektromobilitätsmarkt
A.4: Klassen und Technologien für die Speicherung elektrischer Energie
A.5: Aufbau eines galvanischen Elements (Zelle)
A.6: Wertetabellen der Zielkriterien
A.7: Elektrofahrzeuge und Energiespeicher am Markt
A.8: Ausgewählte und bewertete Alternativen (Intervallwerte)
A.9: Quellentabelle zur Alternativenauswahl
A.10: Nutzwertmatrix
A.11: Energieversorger und ihre Regelzonen in Deutschland
A.12: Ausbau einer Ladeinfrastruktur
A.13: Ausbau einer flächendeckenden,öffentlichen Ladeinfrastruktur
A.14: Vehicle to grid-Konzept
A.15: Strommix Deutschland 2008
A.16: Berechnungen für Abb. 1: CO2-Bilanzen unterschiedlicher Antriebskonzepte
A.17: Berechnungen für Abb.2: optimistisches Szenario 2020
A.18: Berechnungen für Abb.3: pessimistisches Szenario 2020
A.19: Staatliche Förderungsmaßnahmen im internationalen Vergleich

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abbildung 1: Nutzwert-Kosten-Diagramm

Abbildung 2: CO2-Bilanzen unterschiedlicher Antriebskonzepte

Abbildung 3: Optimistisches Szenario für 2020

Abbildung 4: Pessimistisches Szenario für 2020

TABELLENVERZEICHNIS

Tabelle 1: Anforderungsprofil potentieller Konsumenten an Energiespeicher

Tabelle 2: Gewichtung der Zielkriterien

Tabelle 3: Alternativenauswahl

Tabelle 4: Darstellung der Rangfolgen

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Elektrofahrzeuge (EF) existieren nunmehr seit über hundert Jahren. Doch seitdem der an- fängliche Wettbewerb gegen das Benzinfahrzeug (BF) zu Beginn des 20. Jahrhunderts ver- loren ging, fristen sie ein Nischendasein.¹ Nun aber, in Zeiten schwindender Rohstoffvor- räte und des voranschreitenden Klimawandels sind EF auf die wirtschaftliche und poli- tische Agenda zurückgekehrt. Erste Automobilhersteller präsentieren bereits Serienfahr- zeuge und kündigen weitere Modelle an.² Weltweit werden Ladestationen installiert und vielerorts überbieten sich Regierungen in der Höhe nationaler Förderprogramme, um die Entwicklung der einzelnen Komponenten der Elektromobilität voranzutreiben.³ Es stellt sich die Frage, ob sich diese „Euphoriewelle“ auf den Elektromobilitätsmarkt übertragen wird und EF den Ansprüchen der Konsumenten in naher Zukunft gerecht werden können. Die vorliegende Arbeit wird die Erfolgsaussichten der Elektromobilität in Deutschland betrachten. Um den Terminus „Erfolg“ zu konkretisieren, wird die von der Bundesregie- rung formulierte politische Zielsetzung als Erfolgsmaßstab zu Grunde gelegt, wonach bis 2020 eine Million EF auf Deutschlands Straßen fahren sollen.⁴ Die zentrale Forschungs- frage der Arbeit soll im Hinblick auf diese Bestrebung untersuchen, ob es möglich ist, den Erfolgsmaßstab von einer Mio. EF in Deutschland bis 2020 zu erreichen. Zur Beantwor- tung der Forschungsfrage werden die Anforderungen der Nachfrageseite an Elektromobili- tät und deren Komponenten dargestellt. Es wird analysiert, inwieweit diese mit dem heuti- gen Angebot des Elektromobilitätsmarktes zu befriedigen sind und wie der Einfluss auf die Erreichung des Erfolgsmaßstabs einzuschätzen ist. Ferner soll aufgezeigt werden, wie auf- tretende Diskrepanzen zwischen Nachfrageanforderungen und Marktstand lösbar wären und inwiefern diese Einfluss auf das Erreichen des Erfolgsmaßstabs haben könnten. Nach der Einleitung, einer inhaltlichen Abgrenzung des Themas und einem Überblick über die Teilnehmer am Elektromobilitätsmarkt werden die Komponenten der Elektromobilität ana- lysiert: Abschnitt 4 soll den Energiespeicher die zentrale Komponente eines EF, nach ei- nem definierten Anforderungsprofil analysieren. Abschnitt 5 liefert einen Überblick über Ausprägungsformen einer Ladeinfrastruktur (LIS). Abschnitt 6 untersucht daraufhin die Umwelteinflüsse von EF. Abschnitt 7 betrachtet staatliche Förderungsmaßnahmen für EF. Abschließend wird ein Fazit gezogen, in dem die Komponenten und deren Einflüsse auf den Erfolgsmaßstab im Gesamtzusammenhang betrachtet werden.

2 Abgrenzung des Themas

Im Folgenden soll das Thema inhaltlich eingegrenzt werden, um seine zielgerichtete wissenschaftliche Bearbeitung zu ermöglichen.

Die genaue Erläuterung des Terminus Elektromobilität ist für die Verständlichkeit des Themas von Bedeutung. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit umfasst Elektromobilität ein komplexes Gestaltungsfeld, welches die Komponenten Fahrzeuge, LIS und Umwelteinflüsse zusammenhängend betrachtet. Insofern definiert Elektromobilität ein Gesamtkonzept, welches über rein technische Aspekte hinaus das Fahrzeug samt seiner Schnittstellen zur Energiewirtschaft betrachtet.⁵

Innerhalb der Elektromobilität stellen EF eine Hauptkomponente dar. Diese bedürfen einer weiteren Abgrenzung. Generell sind als EF diejenigen Fahrzeuge in Betracht zu ziehen, welche nach dem Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität (NEPEM) dem motori- sierten Individualverkehr⁶ (MIV) zugeordnet werden können, wie etwa Personenkraftwa- gen (Pkw).⁷ Im Rahmen dieser Arbeit sollen unter EF jedoch ausschließlich Pkws (bzw. Elektroautos) verstanden werden. Dies begründet sich auf deren zahlenmäßige Dominanz im Vergleich zu anderen Fahrzeugen wie z.B. Motorräder.⁸ Es ist daher zu erwarten, dass hier das größte Potential zur Erreichung eines Marktanteils und des Erfolgsmaßstabs liegt.

Unter einem elektrischen Fahrzeug lässt sich aus technischer Sicht die Elektrifizierung des Antriebsstranges verstehen.⁹ Übertragen auf ein Fahrzeug bedeutet dies im Detail, dass anstelle eines Verbrennungsmotors ein Elektromotor, gespeist durch einen Energiespei- cher, für den Antrieb des Fahrzeugs sorgt. Hierbei gibt es diverse Abstufungen hinsichtlich der Distanz, die ein Fahrzeug allein elektrisch bewältigen kann. Man unterscheidet zwi- schen den Fahrzeugen: Hybridfahrzeug¹⁰, Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeug¹¹ (PHEF), EF (bzw. Batteriefahrzeug) und Brennstoffzellenfahrzeug¹². Für die vorliegende Arbeit sollen unter EF ausschließlich die Fahrzeuge verstanden werden, die 1. allein durch den internen Energiespeicher mit Energie¹³ versorgt, 2. durch einen Elektromotor angetrieben werden und 3. durch externe Stromquellen wiederaufladbar sind. Hierunter fallen EF und PHEF. Räumlich begrenzt sich die Arbeit auf die Bundesrepublik Deutschland (BRD). Dies er- folgt aus pragmatischen Gesichtspunkten, da eine Betrachtung mehrerer Länder die Kapa- zitäten dieser Arbeit übersteigen würde. Allerdings werden Entwicklungen im Ausland welche für das Thema von Relevanz sind, in die Betrachtungen mit einfließen.

3 Teilnehmer am Elektromobilitätsmarkt

Diese Arbeit betrachtet die Erfolgsaussichten der Elektromobilität in Deutschland, wobei eine Mio. EF bis zum Jahr 2020 als Erfolgsmaßstab definiert wurde. Die Existenz einer Nachfrage nach EF kann als notwendige Grundvoraussetzung zur Erreichung dieses Er- folgsmaßstabs angesehen werden und soll für die vorliegende Arbeit allgemein als gegeben vorausgesetzt werden. Zur Begründung dieser Annahme lassen sich z.B. Umfrageergebnis- se aus separaten Studien von Continental (2009a) und TÜV SÜD (2009) anführen. Dem- nach ist das Interesse von Konsumenten anökologisch nachhaltigen Mobilitätslösungen in den letzten Jahren gestiegen und eine zunehmende Zahl kann sich bereits heute einen Kauf vorstellen.¹⁴ Flankiert werden diese Ergebnisse von einer Studie von Prognos (2009), aus der hervorgeht, dass rund 80% der Befragten einen eigenen Beitrag für den Klimaschutz leisten wollen.¹⁵ Trotz des vorhandenen Interesses auf Verbraucherseite sind EF heutzuta- ge immer noch ein Nischenprodukt. Hauptsächlich lässt sich dies dadurch begründen, dass bisherige EF-Modelle in Sachen Komfort und Preis nicht mit vergleichbaren BF¹⁶ auf einer Stufe stehen.¹⁷ Um die Nachfrage nicht zu pauschalisieren, soll die allgemeine Annahme eines Interesses an EF dadurch ergänzt werden, dass zusätzlich spezielle Anforderung an das Produkt EF bestehen.¹⁸ Weitere Detailbetrachtungen zur Nachfrageseite wie z.B. Ak- der Reichweite flexibler zu verwenden als reine EF. Ihnen wird ein großes Potential als Zwischenschritt zum reinen EF beigemessen (vgl. Bundesregierung (2009), S. 51-52 i.V.m. Schürmann et al. (2009), S. 2-3).

zeptanzbetrachtungen oder die Struktur der Nachfrager werden vernachlässigt, da sie in Bezug auf die Forschungsfrage als nicht relevant eingestuft werden. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, Elektromobilität und ihre Komponenten (Fahrzeug, LIS, Umwelteinflüsse) nach den Aspekten Entwicklungsstand, Alltagstauglichkeit und Wirtschaftlichkeit zu analysieren. Dies ist notwendig, da davon auszugehen ist, dass nur ein funktionierendes, den Konsumentenanforderungen entsprechendes Gesamtkonzept eine nachhaltige Marktdurchdringung von EF ermöglichen kann. Je nachdem, inwieweit Istund Soll-Stand bereits übereinstimmen und Lösungsmöglichkeiten bestehen, wird eine Einschätzung zum Einfluss auf den Erfolgsmaßstab gegeben.

Die nachstehenden Erläuterungen sollen die einzelnen Teilnehmer am Elektromobilitätsmarkt in ihrer Bedeutung und Funktion für das Thema erläutern.

Nachfrageseite

Die Nachfrageseite setzt sich aus unterschiedlichen Nachfragergruppen zusammen. Diese können aus privaten, gewerblichen oderöffentlichen Marktteilnehmern bestehen, die nach Mobilität streben. Wie aus den oben erwähnten Studienergebnissen hervorgeht, orientieren sich private Pkw-Fahrer stärker an kostengünstigen, umweltfreundlichen Mobilitätslösungen, die ihren individuellen Nutzungspräferenzen entsprechen.

Gewerbliche undöffentliche Nachfrager lassen sich gewöhnlich auch als Flottenkunden oder Flottenbetreiber zusammenfassen.¹⁹ Es lässt sich annehmen, dass sie grundsätzlich identische Anforderungen wie private Konsumenten an Mobilität haben. Allerdings scheint es plausibel, dass kommerzielle Flottenbetreiber aufgrund ihrer meist innerstädtischen Ge- schäftsmodelle und gut prognostizierbaren Distanzen, geringere Anforderungen an die Leistungsanforderungen bzw. den Aktionsradius von EF haben. Da letztlich der Erfolg von Elektromobilität von der Anzahl der Konsumenten abhängt, wird der Fokus auf dem ver- meintlich anspruchsvolleren Anforderungsprofil privater Konsumenten liegen. Nichtsdes- totrotz ist die Bedeutung von Flottenbetreibern für Elektromobilität nicht zu unterschätzen. Möglicherweise können sie eine Vorreiterposition bei der Verbreitung von EF einnehmen. Angebotsseite Batteriehersteller produzieren die zentrale Komponente eines EF, den Energiespeicher. Aus Plausibilitätsgründen ist anzunehmen, dass sie als wichtigster Zulieferer am Markt agieren und ihnen somit eine Schlüsselstellung im Elektromobilitätsmarkt zu Teil wird. Als strategischer Kooperationspartner von Automobilherstellern avancieren sie mancherorts direkt zum Anbieter eigener EF.²⁰ Somit ist anzunehmen, dass Batteriehersteller maßgeblichen Einfluss auf die Erhöhung der Vorteilhaftigkeit von EF im Speziellen und den Erfolg von Elektromobilität im Allgemeinen ausüben werden. Insbesondere durch Innovationen bei Energiespeichern und einem vergrößerten Produktionsvolumen können sie zur Befriedigung der Nachfrageseite beitragen.

Ladeinfrastrukturanbieter fungieren als Betreiber kommerziell nutzbarer Ladestationen für EF. Hierbei haben sie die bedeutsame Aufgabe, eine flächendeckende LIS zu errichten, um Konsumenten weitreichende Mobilität zu ermöglichen. Allerdings besteht die Herausforderung, neben einer zugänglichen LIS eine sinnvolle Netzintegration von EF zu gewährleisten. D.h. vor allem die Koordination von Beladungsvorgängen in das Lastmanagement, sowie der Entwicklung fortgeschrittener Informations- und Kommunikationstechnologien, um Engpässe in der Stromversorgung zu umgehen.²¹

OEM²² haben durch ihre Funktion als Hersteller des Gesamtproduktes EF eine zentrale Stellung im Elektromobilitätsmarkt. Sie treffen die grundlegende Entscheidung, ob das Produkt EF angeboten wird und wenn ja zu welchem Zeitpunkt und Umfang. Sie bestim- men die wesentliche Gestaltung eines EF, wie z.B. Fahrzeugklasse, Design und Seriengrö- ße sowie den Preis. Aus Plausibilitätsgründen ist anzunehmen, dass OEMs für den Erfolg von Elektromobilität und folgerichtig für die Nachfragebefriedigung bedeutsam sind.

Regulatorisches Umfeld (Staat)

Das regulatorische Umfeld hat eine separate Stellung und verfolgt übergeordnete Ziele. Der Staat kann durch marktwirtschaftliche Instrumente Einfluss auf den Markt nehmen, um z.B. politische Ziele zu unterstützen und schneller umzusetzen.²³ Die Ziele der BRD sind im Kontext der Elektromobilität primär umwelt- und strukturpolitischer Natur.²⁴ Im NEPEM der Bundesregierung heißt es hierzu konkret: „Elektrische Antriebe (…) bieten große Potentiale zur Verringerung der Abhängigkeit von Erdöl als Energieträger sowie zur Reduzierung von CO2- und lokalen Schadstoffemissionen.“²⁵ Die Bedeutung des Staats und seiner unterstützenden Maßnahmen innerhalb des Elektromobilitätsmarktes kann somit z.B. durch Fördermaßnahmen als ein unterstützender Faktor für den Erfolg der Elektromo- bilität angesehen werden. Anhang A.3 fasst die beschriebenen Teilnehmer zusammen.

4 Nutzwert-Kosten-Analyse von Energiespeichern

Im Folgenden soll im Rahmen einer Nutzwert-Kosten-Analyse (NKA) der zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Arbeit optimale Energiespeicher für EF ermittelt werden. Im Rahmen der NKA werden monetär nicht vergleichbare Alternativen nach einer freien Skalierung bewertet und durch Nutzwerte in eine Rangfolge gebracht. Im Anschluss an die Nutzwertvergabe werden die ermittelten Nutzwerte den Kosten der jeweiligen Alternative gegenüber gestellt, um eine differenzierte Entscheidungsfindung zu ermöglichen.²⁶

4.1 Problemstellung und Analyseziel

Die Antriebstechniken von BF und EF lassen sich nur schwer vergleichen. Während beim BF der Verbrennungsmotor im Wesentlichen über die Leistungsfähigkeit²⁷ des Fahrzeugs bestimmt, ist der reine Motor bzw. Elektromotor²⁸ im EF hierbei zweitrangig. Die Leis- tungsfähigkeit eines EF wird im Wesentlichen durch den im Fahrzeug integrierten Ener- giespeicher²⁹ bestimmt.³⁰ Hier wird die elektrische Energie gespeichert und abgegeben, die zum Antrieb des Elektromotors und der Elektronik dient. Außerdem bestimmt der Energie- speicher neben der Leistungsfähigkeit auch Wirtschaftlichkeit und Kosten eines EF.³¹ Zu- sammengefasst stellt der Energiespeicher die Schlüsselkomponente eines EF dar, deren Analyse notwendig ist, um Rückschlüsse auf die Eigenschaften eines EF machen zu kön- nen.³² Im Folgenden werden daher nicht EF an sich betrachtet, sondern verschiedene Ty- pen von Energiespeicher, die für eine Verwendung in EF in Frage kommen. Im Rahmen der Analyse soll derjenige Energiespeicher ausgewählt werden, der die Anforderungen von Konsumenten vergleichsweise am besten zu befriedigen vermag. Um dies zu ermöglichen, wird im ersten Schritt ein Anforderungsprofil potentieller Konsumenten hergeleitet, wel- ches die wesentlichen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen an Energiespeicher definiert und somit aus Nachfragesicht bei einer Verwendung in EF den höchsten Nutzen³³ darstellt. Anhand der Ergebnisse wird daraufhin beurteilt, inwiefern der für optimal befun- dene Energiespeicher mit dem Anforderungsprofil der Nachfrageseite übereinstimmt und welchen Einfluss dies auf das Erreichen des zu Grunde gelegten Erfolgsmaßstabs haben kann.

4.2 Definition eines Anforderungsprofils

Im Folgenden soll anhand von Konsumentenpräferenzen ein Anforderungsprofil (SollStand) definiert werden, um dann die Ergebnisse der NKA im Soll-Ist-Vergleich auswerten zu können. Die technischen Parameter der Energiespeicher sollen im Sinne der NKA als Zielkriterien verstanden werden. Sie dienen zur Bewertung des Gesamtziels, welches die Auswahl des optimalen Energiespeichers beschreibt. Im Rahmen der NKA stellen die einzelnen Energiespeicher-Typen Alternativen dar.

Im Hinblick auf die Definition eines Anforderungsprofils ist zunächst anzunehmen, dass verschiedene Konsumenten unterschiedliche Präferenzen an Mobilität haben. Beispiels- weise präferieren manche große und schnelle Fahrzeuge sowie andere eine bestimmte Marke. Diese Art von Präferenzen ist jedoch für die vorliegende Arbeit nicht relevant. Es sollen vielmehr die wesentlichen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen an ein Fahrzeug betrachtet werden. Insbesondere sind darunter Leistungsfähigkeit und Kosten zu verstehen. Um diese Faktoren vergleichbar zu machen, werden die Anforderungen an EF mit den Anforderungen an aktuell marktbeherrschende Fahrzeugantriebe verglichen.³⁴ Die Anforderungen potentieller Konsumenten von EF sollen sich an den Leistungsdaten und Kosten eines BF der Kompaktklasse (untere Mittelklasse) orientieren, da diese anders als z.B. Kleinwagen, von einem breiteren Anwenderspektrum (Familien usw.) genutzt werden können.³⁵ Weitere Ausprägungen wie Sicherheit³⁶ und Ausstattung werden als vergleichbar zwischen modernen EF-Modellen und BF angenommen und gehören nicht zur Analyse.

Es gibt viele technische Parameter, die der Charakterisierung eines Energiespeichers dienen.³⁷ Diese im Detail darzustellen ist technisch sehr aufwendig und würde den Rahmen dieser Arbeit überschreiten. Der Fokus liegt daher auf den für den Konsumenten wichtigsten Kriterien. Im Folgenden werden sieben Parameter definiert und ins Anforderungsprofil aufgenommen (siehe Tab. 1).

Die Reichweite eines EF wird im Wesentlichen bestimmt durch die im Energiespeicher vorgehaltene Energiemenge und die Masse, welche als Widerstand auftritt. Aus diesem Grund wird ein möglichst großes Energiespeichervermögen bei geringem Gewicht angest- rebt.³⁸ Dies führt zur Definition des Parameters spezifische Energiedichte (Wh/kg), der angibt, wie viel Energie je Masse speicherbar ist und konstant zur Verfügung steht. Grund- sätzlich wird für ein EF eine spezifische Energiedichte von 160 Wh/kg (ca. 300 km) vorge- sehen.³⁹ Ein weiterer elementarer Faktor für Energiespeicher ist die Menge an Energie, welche in Leistungsspitzen pro Masse aufgenommen sowie abgegeben werden kann, was der Fahrdynamik dient. Der Parameter hierfür ist als spezifische Leistungsdichte (W/kg) bekannt. Grundsätzlich sollte die Leistung eines EF mit der eines BF im Stadtverkehr mi- thalten können, um eine ausreichende Fahrdynamik zu ermöglichen.⁴⁰ Daher gilt eine Leis- tungsdichte von 400 W/kg als erforderlich.⁴¹ Die Ladefähigkeit von Energiespeicher ist mit 2,5 bis 14 Stunden derzeit nicht mit der Tankzeit eines BF vergleichbar.⁴² Allerdings gibt es die Möglichkeit der Schnellladung mit höherer Stromrate. Zu beachten ist hierbei, dass eine Schnellladung zwar einen deutlichen Komfortgewinn beim Ladevorgang sowie eine größere Flexibilität hinsichtlich der Nutzung mit sich bringt, dies jedoch oft eine Verringe- rung der Lebensdauer des Energiespeichers mit sich führt.⁴³ Ein Energiespeicher wird mit dem Parameter Schnellladefähigkeit⁴⁴ beschrieben, wenn er in kurzer Zeit im Vergleich zur sonstigen Ladezeit ca. 80% der gesamten Lademenge laden kann. Grundsätzlich wäre eine Schnellladung in etwa 15 Minuten als optimal anzusehen.⁴⁵ Die Lebensdauer eines Ener- giespeichers lässt sich in zwei Größen beschreiben: Einerseits als kalendarische Lebens- dauer, also Lebensdauer in Jahren, und andererseits als zyklische Lebensdauer, also Le- bensdauer nach Anzahl der Ladevorgänge. Für eine gesamte Lebensdauer in Jahren wird ein Wert von zehn bis 15 Jahren und eine Anzahl von 1.500 Vollzyklen⁴⁶ gefordert.⁴⁷ Da die kalendarische von der zyklischen Lebensdauer abhängt, wird erstere nicht weiter be- trachtet.⁴⁸ Weiterhin von Bedeutung ist die Effizienz bzw. Sparsamkeit eines EF. Hierfür ist der Energiewirkungsgrad wichtig. Bei einem Energiespeicher gibt er das „Verhältnis der entnehmbaren Energie zu der zuvor beim Laden zugeführten Energie an“.⁴⁹ Dies ist für Konsumenten insofern belangvoll, als dass eine hohe Energieeffizienz höhere Wirtschaft- lichkeit in Form von weniger Ladungen mit elektrischem Strom bedeutet. Grundsätzlich wird ein Energiewirkungsgrad von 90% und mehr gefordert.⁵⁰ Weiterhin kann die Robus- theit eines Energiespeichers zu den Anforderungen gehören. Hiermit soll der Parameter Tieftemperaturverhalten gemeint sein. Er gibt an, für welche Extremtemperaturen über und unter 0°C der Energiespeicher uneingeschränkt funktionstauglich ist. Vor allem Minusgra- de schränken Akkus in ihrer Verwendung ein.⁵¹ Daher sind möglichst hohe Extremtempe- raturen zu fordern, die zwischen -40 bis 60°C liegen.⁵² Dem definierten Anforderungspro- fil liegt ein weiterer Faktor zu Grunde, die Kosten ⁵³. Dies ist ein besonders wesentlicher Faktor, der letztendlich die Anschaffungskosten von EF bedingt. Nach Umfrageergebnis- sen von Continental, TÜV SÜD und Accenture wird die Mehrheit der Konsumenten ein mit einem BF vergleichbares EF zu erheblichen Mehrkosten nicht akzeptiert.⁵⁴ Grundsätz- lich werden Kosten von ca. 110 €/kWh gefordert.⁵⁵ Da sie im Gegensatz zu den anderen Parametern monetär zu bewerten sind, haben die Kosten eine besondere Stellung im Rah- men der NKA und werden wie oben bereits beschrieben, im Anschluss an die Nutzwert- vergabe separat analysiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Anforderungsprofil potentieller Konsumenten an Energiespeicher

Quelle: eigene Darstellung.

4.2.1 Gewichtung der Zielkriterien

Im vorherigen Abschnitt wurden die wesentlichen technischen Parameter von Energiespeicher und deren wünschenswerte Größen definiert. Im folgenden zweiten Schritt der NKA werden diese Zielkriterien gewichtet.

Die Gewichtung der Zielkriterien ist im Rahmen der NKA unerlässlich, weil sich die letzt- endlichen Nutzwerte aus den miteinander multiplizierten Gewichtungsfaktoren und Erfül- lungsgraden berechnen.⁵⁶ Die vorgenommen Gewichtungen werden in Tab. 2 beschrieben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Gewichtung der Zielkriterien

Quelle: in Anlehnung an Utermarck (1996).

Spezifische Energie und spezifische Leistungsdichte sind als ä ußerst bedeutungsvoll ein- gestuft, da beide Parameter von enormer Bedeutung für die Verwendbarkeit eines Energie- speichers sind. Aus diesem Grund wurde mit 4,9 die maximale Gewichtung vergeben. Zyklische Lebensdauer und Schnellladefähigkeit sind als sehr bedeutungsvoll eingestuft. Dies ist dadurch zu begründen, dass diese Parameter vor allem für die Konsumentenanfor- derungen als sehr wichtig erscheinen, da sie auf Nachhaltigkeit und kontinuierliche Mobili- tät abzielen. Hierbei wurde die zyklische Lebensdauer mit 3,9 und damit 0,5 höher als Schnellladefähigkeit gewichtet, weil einer längeren Lebensdauer eine höhere relative Be- deutung zugemessen wird. Der Parameter Energiewirkungsgrad ist als bedeutungsvoll ein- gestuft, da eine hohe Effizienz bedeutsam erscheint und u.a. auch für Nachhaltigkeit steht, jedoch im Vergleich keine zentrale Einflussgröße darstellt. Tiefentemperatur ist dem Be- reich geringe Bedeutung zugeordnet, weil er grundsätzlich betrachtet werden sollte, jedoch für die Wahl eines optimalen Energiespeichers eine untergeordnete Rolle spielt.

4.2.2 Ausprägungen der Zielkriterien

Nachdem die Gewichtsfaktoren ermittelt wurden, werden im folgenden dritten Schritt der NKA die Erfüllungsgrade bestimmt.

Für die Ermittlung der Erfüllungsgrade werden Wertetabellen aufgestellt. „Mit ihnen wer- den die unterschiedlichen Dimensionen der zu bewertenden Eigenschaften in eine einheit- liche Dimension, den ‘Erfüllungsgrad‘ transformiert, einen Wert, mit dem das Maß der Zielerfüllung dargestellt werden soll“.⁵⁷ Erfüllungsgrade werden durch Punkte bewertet. Um diese sinnvoll einzugrenzen, bedarf es einer Skala. Unter den existierenden Skalierungsmethoden⁵⁸ wird die Kardinalskala (Intervallskala) ausgewählt, da hierdurch die Skalenwerte einzeln und miteinander vergleichbar darstellbar sind.⁵⁹ Die Erfüllungsgrade werden in Klassen von 1 bis 5 eingeteilt, wobei 5 den höchsten (optimalen) und 1 den niedrigsten (schlechtesten) Erfüllungsgrad darstellt. Der maximal erreichbare Erfüllungsgrad für das jeweilige Zielkriterium in jeder Wertetabelle ist identisch mit den Werten des Anforderungsprofils aus Tab. 1. Somit stellt ein Erfüllungsgrad dar, inwieweit der vergebene Wert die Anforderungen potentieller Konsumenten bezüglich des jeweiligen Zielkriteriums erfüllt.⁶⁰ Die Wertetabellen finden sich im Anhang A.6 wieder.

4.3 Alternativenauswahl

In diesem vierten Schritt der NKA werden die Alternativen samt ihrer Eigenschaftswerte ausgewählt. Zur Auswahl der Alternativen bedarf es eines zentralen Auswahlkriteriums, welches wie folgt hergeleitet wird: Wie bereits erklärt, symbolisieren Energiespeicher für die vorliegende Analyse die möglichen Alternativen. Die heute existierenden Energiespeicher, die für einen Einsatz in EF in Frage kommen, sind zahlreich. Ein Teil davon wird bereits in EF verwendet, die am Markt erwerbbar sind. Ein anderer Teil befindet sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase (F&E).⁶¹

Diese Arbeit hat u.a. zum Ziel, den heutigen Ist-Stand von Elektromobilität-Komponenten zu analysieren. Aus diesem Grund soll folgendes zentrales Auswahlkriterium gelten: Für die NKA werden diejenigen Energiespeicher als Alternativen ausgewählt, die innerhalb eines serienreifen EF bis zum Jahr 2010 am Markt⁶² erhältlich sind bzw. sein werden. Technologien, die sich in der F&E befinden für die nur wenig verlässliche Nutzungsdaten meist auf der Basis von Prototypen existieren werden nicht berücksichtigt. Durch die Mit- einbeziehung auch der im Jahr 2010 erscheinenden Modelle erweitert die vorliegende Ar- beit die auf dem aktuellen Stand der Technik und Wirtschaftlichkeit basierende Ver- gleichsgrundlage um neuartige Technologien. Tab. 3⁶³ bestimmt und bewertet die relevanten Energiespeicher, die aus dem Anhang A.7 hervorgegangen sind.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3: Alternativenauswahl

Quelle: eigene Darstellung.

*Vollzyklen bei 80% DOD.

Kurzbeschreibung der Alternativen: A1 und A2 sind technisch ausgereifte Systeme die in großen Serien gefertigt werden. Die Alternativen A3 bis A7 gehören zu den modernen, auf Lithium basierten Energiespeichern. A8 ist ebenfalls technisch weitestgehend ausgereift.⁶⁴

4.4 Nutzwertmatrix und Kostenvergleich

Mit Bestimmung und Bewertung der Alternativen, wurde der letzte vorbereitende Schritt für die NKA abgeschlossen. Nun stehen alle benötigten Werte für den fünften Schritt der NKA, die Berechnung der Nutzwerte, zur Verfügung.

Die Berechnung der Nutzwerte erfolgt in zwei Etappen. Zuerst werden die Teilnutzwerte berechnet. Diese berechnen sich durch Multiplikation des Gewichtungsfaktors mit dem Erfüllungsgrad aus derselben Zeile. Der normierte Gewichtungsfaktor ist je Zielkriterium aus Tab. 2 zu entnehmen. Der Erfüllungsgrad ermittelt sich durch Transformation der Wer- te aus Tab. 3 in die Punktwerte der Wertetabellen aus Anhang A.6. Hierfür wird der Wert dem entsprechenden Intervall der zugehörigen Wertetabelle zugeordnet und als Punktwert (Erfüllungsgrad) in die Nutzwertmatrix übernommen.⁶⁵ Wenn alle Teilnutzwerte berechnet sind, ermittelt sich der Nutzwert jeder Alternative durch die Summenbildung aller Teilnut- zenwerte in der jeweiligen Spalte.⁶⁶ Die berechneten Ergebnisse finden sich im Anhang A.10 wieder. Für die endgültige Entscheidungsfindung steht ein Vergleich der Nutzwerte mit den Kosten jeder Alternative aus. Die Gegenüberstellung der Nutzwerte und Kosten erfolgt anhand zweier Verfahren⁶⁷: die Bildung der Quotienten aus Nutzwerten zu Kosten (Tab. 4) sowie einer Gegenüberstellung der Nutzwerte und Kosten in Diagrammform (Abb. 1). Dies wird als sinnvoll erachtet, da der Nutzwert-Kosten-Quotient den Nutzen je Kosteneinheit angibt, jedoch die absolute Höhe der Kosten nicht mit den Nutzwerten in Verbindung bringt. Hierzu dient daher das Nutzwert-Kosten-Diagramm, welches zusätz- lich die Frage beantwortet, welche Nutzwertsteigerung je Kostenerhöhung möglich ist.⁶⁸ Tabelle 4: Darstellung der Rangfolgen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Nutzwert-Kosten-Diagramm

Quelle: eigene Darstellung.

4.5 Auswertung

Die Alternativen A7 und A3 erzielen mit deutlichem Abstand die höchsten Nutzwerte. Bei Betrachtung der Kosten ist auffällig, dass die neuartigen Akkus (A3 bis A7) aufgrund ge- ringer Produktionsvolumina teils erheblich über den Kosten ausgereifter und in Serie pro- duzierter Alternativen (A1, A2, A8) liegen. Für die Auswahl des Energiespeichers ist ein günstiges Verhältnis von Nutzwert und Kosten entscheidend. Die Analyse der Nutzwert- Kosten-Quotienten kann hierbei helfen. Unter Vernachlässigung von A2 und A1, deren Ergebnisse aufgrund der minimalen Nutzwerte ungeeignet erscheinen, weist A3 das vor- teilhafteste Nutzwert-Kosten-Verhältnis auf. Eine Steigerung des Nutzens ist bei A3 somit mit den geringsten Kosten verbunden.⁶⁹ Bei näherer Betrachtung kann A7 allerdings eine vergleichbare Alternative zu A3 bieten. A7 scheint aufgrund der mehr als doppelt so hohen Kosten zu A3 wirtschaftlich ungünstig. A7 weist jedoch die im Vergleich höchsten Aus- prägungen bei den die Wirtschaftlichkeit beeinflussenden Zielkriterien zyklische Lebens- dauer und Energiewirkungsgrad auf. Insbesondere die mehr als anderthalb mal so hohe zyklische Lebensdauer ist hier ausschlaggebend und kann auf längere Sicht auch den abso- luten Kostennachteil zu A3 relativieren.

[...]

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¹ Vgl. Abt. (1998), S. 70 ff.

² Vgl. Bähnisch (2009); Katzensteiner (2008); Pfeiffer (2009).

³ Vgl. Bundesregierung (2009), S. 14-15.

⁴ Vgl. Bundesregierung (2009), S. 2.

⁵ Vgl. Bundesregierung (2009), S. 5.

⁶ Nach Hölzer (2004) lässt sich dieser in Personen- und Güterverkehr untergliedern. Personenverkehr wiederum kann in Individualverkehr undöffentlichen Verkehr unterteilt werden Weitere Klassifikationen sind möglich, werden allerdings nicht weiter berücksichtigt (vgl. Hölzer (2004), S. 6-7).

⁷ Vgl. Bundesregierung (2009), S. 6.

⁸ Vgl. o.V. (2009a); Statistisches Bundesamt (2010).

⁹ Vgl. Klauke (o.J.).

¹⁰ Für die unterschiedlichen Hybridisierungsstufen siehe Anhang A.1. Hybridfahrzeugen lassen sich je nach Anteil des elektrischen Antriebs in drei Typen unterteilen: Micro-, Mild- und Voll-Hybrid. Lediglich der Voll-Hybrid kann über kurze Strecken auch komplett elektrisch betrieben werden und differenziert sich somit deutlich vom „normalen“ BF. Er wird daher im Laufe der Arbeit Erwähnung finden. Anhang A.2 fasst Funktionen und elektrische Leistungsniveaus der Hybride zusammen.

¹¹ PHEF ist ein Fahrzeug, welches Verbrennungsmotor mit einem elektrischen Antrieb kombiniert und per Stecker („plug-in“) aus dem Stromnetz aufgeladen wird. PHEF sind durch die Zweimotorenlösung bezüglich

¹² Neben EF stellen Brennstoffzellenfahrzeuge eine weitere Mobilitätsalternative zu BF dar. Jedoch sind sie für das Thema nicht relevant und werden daher nicht weiter betrachtet. Weiterführende Literatur findet sich z.B. in Jossen / Weydanz (2006), S. 256 ff.; Naunin (2007), S. 118-130.

¹³ Unter dem Terminus „Energie“ soll ausschließlich Elektrizität (Strom) verstanden werden.

¹⁴ Vgl. Continental (2009a); TÜV SÜD (2009). In einer weiteren Studie gaben 11% der über 1.000 Befragten an sich in 3-5 Jahren ein EF kaufen zu wollen (vgl. Accenture (2009), S. 6).

¹⁵ Vgl. Prognos (2009).

¹⁶ Im weiteren Verlauf sind Benzin- und Dieselfahrzeuge gemeint.

¹⁷ Etablierte Modelle wie z.B. CityEL und TWIKE zählen eher zu „Liebhabermodellen“ mit geringer Reich- weite, Komfort und vergleichsweise hohem Preis (vgl. CITYCOM (2008) i.V.m. FINE Mobile (2009)).

¹⁸ Die detaillierten Anforderungen potentieller Konsumenten werden Im Abschnitt 4.2 beschrieben.

¹⁹ Flottenkunden oder Flottenbetreiber zeichnen sich gewöhnlich durch einen eigenen Fuhrpark aus. Dieser wird z.B. Mitarbeitern zur Verfügung gestellt oder für den gewerblichen Geschäftszweck eingesetzt.

²⁰ Vgl. o.V. (2009b).

²¹ Vgl. Bundesregierung (2009), S. 11 ff.

²² OEM sind „Abnehmer von Hardwarekomponenten (Hardware), die ein anderer Hardwarehersteller (Zulie- ferer) gefertigt hat. Der OEM baut diese Hardwarekomponenten in seine Produkte ein und verkauft diese unter eigenem Namen.“ Gabler Wirtschaftslexikon (2010). Im Folgenden sind Automobilhersteller gemeint.

²³ Vgl. Hölzer (2004), S. 12-19.

²⁴ Vgl. Bundesregierung (2009), S. 17-19.

²⁵ Bundesregierung (2009), S. 3.

²⁶ Vgl. Rinza / Schmitz, S.11 ff.

²⁷ Hierunter ist im Folgenden auch der Aktionsradius bzw. die Reichweite von EF zu verstehen.

²⁸ Weiterführende Literatur zu Elektromotoren findet sich z.B. in Garbrecht (2008); Klement (2009).

²⁹ Eine Übersicht über die Optionen zur Speicherung elektrischer Energie findet sich im Anhang A.4. Für Erläuterungen bzgl. der verschiedenen Energiespeicher vgl. z.B. Mauch et al. (2009), S. 5 ff.; Sauer (2007), S. 9 ff. Für den Einsatz im EF kommen momentan nur chemische Energiespeicher in Frage. Grundbaustein eines chemischen Energiespeichers ist ein galvanisches Element (Zelle). Der Aufbau ist exemplarisch im Anhang A.5 aufgezeigt. Chemische Energiespeicher werden konkret als Akkus und Batterien bezeichnet. Batterien können elektrische Energie speichern und abgeben. Akkumulatoren hingegen können nach Abgabe erneut elektrische Energie aufnehmen. Anders als Batterien sind sie wiederaufladbar. Obwohl Akkus und Batterien heute oft als Synonyme gebraucht werden, sollen hier ausschließlich Akkus gemeint sein. Vgl. z.B. Hanus (2008), S. 11-12; Jossen / Weydanz (2006), S. 6 ff.

³⁰ Vgl. IFEU / WI (2007), S. 3 ff.; Klauke (o.J.).

³¹ Vgl. Tragner et al. (2009), S. 4; Ziebart (2009), S. 3.

³² Vgl. Hanselka / März (2009).

³³ Unter dem Terminus „Nutzen“ soll der Mehrwert aus Sicht des potentiellen Konsumenten verstanden wer- den, welcher durch den jeweiligen Energiespeicher erreicht wird. Je höher der Gesamtnutzen je Alternative ausfällt, desto höher wäre der relative Nutzen beim Kauf dieser Alternative. Dies erklärt sich dadurch, dass ein Anforderungsprofil potentieller Konsumenten als Bewertungsmaßstab (Soll-Stand) zu Grunde gelegt wird und der Gesamtnutzen je Alternative (Ist-Stand) beschreiben soll, zu welchem Ausmaß das Anforderungspro- fil erfüllt werden kann.

³⁴ Vgl. TAB (2008), S. 113.

³⁵ U.a. gehört der VW Golf dieser Kategorie an (vgl. ADAC (2009a)).

³⁶ Lithium-Ionen-Akkus weisen teilweise thermische Instabilität auf. Durch unterschiedliche Sicherheitsvorkehrungen wie z.B. ein Batteriemanagement, können sie jedoch sicher und störungsfrei betrieben werden (vgl. z.B. Jossen / Weydanz (2006), S. 133 ff.; Retzbach (2008a), S. 129).

³⁷ Eine Übersicht zahlreicher Parameter finde sich z.B. in Jossen / Weydanz (2006), S. 1-29; Retzbach (2008a), S. 21-32.

³⁸ Vgl. Köhler (2007), S. 34; TAB (2008), S. 114.

³⁹ Vgl. Kalhammer et al. (2007), S. 21; Köhler (2007), S. 34. Für die Reichweite in km vgl. Grotendorst (2008) in Schwingshackl (2009), S. 34 i.V.m. HWWI / Berenberg Bank (2009), S. 77.

⁴⁰ Vgl. Köhler (2007), S. 34.

⁴¹ Vgl. Kalhammer et al. (2007), S. 21; Köhler (2007), S. 34.

⁴² Vgl. Köhler (2007), S. 35; TÜV SÜD (2009), S. 2.

⁴³ Vgl. Retzbach (2008a), S. 54; Retzbach (2008b), S. 61.

⁴⁴ Eine Verwendung der Schnellladefähigkeit als technischer Parameter stellt eine Vereinfachung dar. In der Elektrotechnik setzt sich die Ladefähigkeit eines Akkus allgemein aus den Kenngrößen Spannung, Innenwiderstand und Leistung zusammen. Von einer Betrachtung im Einzelnen wird aufgrund der Komplexität jedoch abgesehen und vereinfacht angenommen, dass sich die übrigen Kenngrößen in dem Parameter Schnellladefähigkeit subsumieren (vgl. hierzu Retzbach (2008a), S. 38).

⁴⁵ Vgl. Kalhammer et al. (2007), S. 139.

⁴⁶ Man unterscheidet zwischen Voll- und Teilzyklen. Vollzyklen erfolgen i.d.R. bei einer Entladetiefe des Energiespeichers von 80%. Teilzyklen beanspruchen nicht die übliche Entladetiefe, was zu einer vergrößerten Lebensdauer führt (vgl. Enquete-Komission (1990), S. 408; Retzbach (2008b), S. 62).

⁴⁷ Vgl. Kalhammer et al. (2007), S. 22; Köhler (2007), S. 35.

⁴⁸ Zyklische Lebensdauer wird anstelle von kalendarischer Lebensdauer verwendet, da einer Bemessung nach Zyklen mehr Präzision als in Jahren beigemessen wird. Nach den grundsätzlichen Bedingungen der NKA dürfen zwei Zielkriterien nicht auf verschiedene Weise dieselben Eigenschaften beschreiben (vgl. hierzu und für weitere grundsätzliche Bedingungen Rinza / Schmitz (1992), S. 40-41).

⁴⁹ Retzbach (2008b), S. 50.

⁵⁰ Vgl. Köhler (2007), S. 35.

⁵¹ Vgl. Jossen / Weydanz (2006), S. 27; Retzbach (2008a), S. 112-113.

⁵² Vgl. z.B. Müller-Steinhagen et al. (2010), S. 1.

⁵³ Unter dem Terminus Kosten werden die reinen Investitionskosten in €/kWh verstanden. Die ist eine typische Größe um die Kosten von Energiespeichern darzustellen (vgl. z.B. Mauch et al. (2009)).

⁵⁴ Vgl. Accenture (2009), S. 8; Continental (2008), S. 2; TÜV SÜD (2009), S. 1. Nach den Umfrageergebnissen von Accenture wären 37% der über 1.000 Befragten bereit, für den Kauf eines EF einen Mehrbetrag von weniger als 10% zu zahlen.

⁵⁵ Vgl. Kalhammer et al. (2007), S. 24. (Wert mit dem Faktor 1,40 €/$ in €/kWh umgerechnet).

⁵⁶ Die Gewichtung der Zielkriterien ist notwendig, da nicht alle Kriterien die gleiche Wichtigkeit haben und um ihre relative Wichtigkeit zueinander zum Ausdruck zu bringen. Für die bevorstehende Analyse wird ein kombiniertes Gewichtungsverfahren aus absoluter und indirekter Gewichtung nach Utermarck (1996) auf- grund der feineren Abstufungen der Zielkriterien verwendet. Die Gewichtung erfolgt in zwei Schritten. Ers- tens, durch eine grobe Einteilung nach qualitativen Bewertungsbereichen. Zweitens, durch die direkte Verga- be einer Gewichtungsspanne je Bereich. Es gilt, je höher die Gewichtungsgröße, desto höher die Bedeutung. Um die relativen Gewichtungen aller Zielkriterien zu erhalten, erfolgt abschließend die Normierung (vgl. Hoffmeister (2000), S. 294-296 i.V.m. Rinza / Schmitz (1992), S. 49 ff. i.V.m. Utermarck (1996), S. 70 ff.).

⁵⁷ Rinza / Schmitz (1992), S. 65.

⁵⁸ Die verschiedenen Skalierungsmethoden finden sich z.B. in Hoffmeister (2000), S. 285 ff.; Rinza / Schmitz (1992), S. 193 ff.; Zangemeister (1976), S. 156 ff.

⁵⁹ Vgl. Hoffmeister (2000), S. 287; Rinza / Schmitz (1992), S. 195 ff.; Zangemeister (1976), S. 162 ff.

⁶⁰ Die restlichen Werte orientieren sich stets an dem durch das Anforderungsprofil vorgegebenen Wert und wurden nach eigenen Berechnungen festgelegt.

⁶¹ Hierzu zählen z.B. Kondensatoren und Redox-Flow Batterien. Bzgl. einer Verwendung in EF werden sie noch getestet (vgl. z.B. Jossen /Weydanz (2006); Mauch et al. (2009), S. 11 ff.; Sauer (2007), S. 11 ff.).

⁶² Gemeint sind die Energiespeicher von EF und PHEF. Die Auswahl erfolgt weltweit. Dies begründet sich dadurch, weil davon auszugehen ist, dass bei entsprechender Nachfrage, eine Technologie auch auf dem europäischen Markt angeboten wird. Es wird somit angenommen, dass diese für hiesige Konsumenten rele- vant ist.

⁶³ Wie in Anhang A.8 zu sehen ist, sind in der Literatur die Parameterwerte für Energiespeicher in teilweise großen Intervallen angegeben. Da dies eine ausgeglichene Bewertung der Alternativen nicht zulässt, wurden die unteren Intervallwerte mit aufgenommen und somit eine deutlich konservativere Variante ausgewählt. Es ist anzumerken, dass für die Bewertung der Alternativen nicht ausschließlich unabhängige wissenschaftliche Quellen verwendet wurden. Aufgrund der schwierigen Recherchesituation welche vor allem auf die Kosten zutraf, sind auch Angaben durch Dritte (Hersteller) integriert. Siehe hierzu Anhang A.9. Nickel-Cadmium (NiCd)-Akkus und offene Blei-Säure-Akkus wurden nicht mit aufgeführt. Für den NiCdAkku ist dies mit einem drohenden EU-weiten Verbots wegen des toxischen Cadmiums zu begründen (vgl. Europäisches Parlament (2006 / 2008) i.V.m. Retzbach (2008b), S. 89). Blei-Säure-Akkus werden heute fast ausschließlich geschlossen angeboten, da somit wesentliche Probleme der offenen Typen (Auslaufen der Säure usw.) behoben werden konnten (vgl. CITYCOM (2009)).

⁶⁴ Für nähere Informationen zu den Alternativen vgl. z.B. Jossen / Weydanz (2006); Mauch et al. (2009); Schuster (2009); TAB (2008).

⁶⁵ Dies erfolgt beispielhaft für die Alternative A1 und deren Wert für spezifische Energiedichte. Der Wert für die spezifische Energiedichte von A1 beträgt „35“. Innerhalb der Wertetabelle „Spezifische Energiedichte“ befindet sich dieser im Intervall „0-39“ und erhält damit den Punktwert bzw. Erfüllungsgrad „1“, welcher in die Nutzwertmatrix übertragen wird. Dies erfolgt analog für die weiteren Werte und Alternativen.

⁶⁶ Vgl. Rinza / Schmitz (1992), S. 94-102. Die Berechnungen der Nutzwerte finden sich im Anhang A.10.

⁶⁷ Vgl. Hoffmeister (2000), S. 297-298.

⁶⁸ Vgl. Rinza / Schmitz (1992), S. 145-158.

⁶⁹ A8 hat nach A3 das nächst-vorteilhafteste Nutzwert-Kosten-Verhältnis. Zudem hat A8 etwa 30% geringere Kosten als A3. Jedoch ist die Diskrepanz im Nutzwert mit mehr als 60% gegenüber A3 erheblich schlechter.