15.06.2014 Aufrufe

Zukunftsfeld Energiespeicher - Marktpotenzial ... - Roland Berger

Zukunftsfeld Energiespeicher - Marktpotenzial ... - Roland Berger

Zukunftsfeld Energiespeicher - Marktpotenzial ... - Roland Berger

MEHR ANZEIGEN
WENIGER ANZEIGEN

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.

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 />

Zagreb<br />

Zurich<br />

© <strong>Roland</strong> <strong>Berger</strong> Strategy Consultants<br />

10/2012, all rights reserved<br />

www.rolandberger.com

Hurra! Ihre Datei wurde hochgeladen und ist bereit für die Veröffentlichung.

Erfolgreich gespeichert!

Leider ist etwas schief gelaufen!