In Deutschland wurden und werden staatliche Anreize gesetzt, um den Absatz von E-Fahrzeugen zu verstärken. Von monetärer Seite existiert eine staatliche Kaufprämie von 2000 Euro für reine Batterieelektrofahrzeuge und von 1500 Euro für Plug-In-Hybridfahrzeuge. Darüber hinaus beschloss der Deutsche Bundestag jüngst eine Verdopplung der Kraftfahrzeug-Steuerbefreiung für E-Fahrzeuge von fünf auf zehn Jahre. Trotz dieser staatlichen Subventionen schwächelt der Absatz von Elektrofahrzeugen in Deutschland. Einer der Hauptgründe für den schleppend verlaufenden Verkauf von Elektrofahrzeugen ist der trotz staatlicher Förderungen nach wie vor hohe Anschaffungspreis dieser Fahrzeuge.
Bei einer genaueren Betrachtung der Kostenstruktur von E-Fahrzeugen kann als wichtigster Kostentreiber die Traktionsbatterie identifiziert werden. Hierbei sind wiederum zwei Faktoren für die hohen Batteriekosten verantwortlich. Zum einen werden aktuell für die Herstellung leistungsfähiger Zellen seltene und in der Regel somit teure Rohstoffe wie Lithium, Graphit oder Kobalt benötigt, zum anderen ist die Produktion, insbesondere großformatiger Lithium-Ionen-Zellen, aufgrund des fehlenden Massenmarktes noch nicht ausgereift. Skalen- und Lerneffekte haben sich noch nicht vollständig materialisiert. Aufgrund des aktuell noch nicht wettbewerbsfähigen Preises der Lithium-Ionen-Technologie ist daher die Beantwortung der Frage, ob nennenswerte Kosteneinsparungen im Bereich der Fertigung und der Materialkosten realisierbar sind, von zentraler Bedeutung, um das zukünftige Potential von Elektrofahrzeugen abschätzen zu können.
Ziel dieser Arbeit ist das Entwickeln eines neuen Modells durch die systematische inhaltliche Erweiterung und methodische Verbesserung bestehender Kostenmodelle. Dabei umfasst die inhaltliche Weiterentwicklung funktionale Erweiterungen des Kostenmodells wie das Modellieren neuer, alternativer Produktionsstandorte. Methodische Weiterentwicklungen auf der anderen Seite haben zum Ziel, die Produktionswirklichkeit möglichst realistisch und theoretisch fundiert im Kostenmodell abzubilden, und etwaige strukturelle Schwachstellen bestehender Modelle aufzudecken und zu beheben. Dabei liegt der Fokus dieser Arbeit auf einer fundierten Kostenmodellierung und somit primär auf betriebswirtschaftlichen Fragestellungen.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Problemstellung
- 1.2 Ziel und Vorgehensweise
- 2 Stand der Technik
- 2.1 Aufbau einer Lithium-Ionen-Zelle
- 2.2 Lithium-Ionen-Zellen als Zukunftstechnologie
- 2.3 Zellarten
- 2.4 Hintergrund Fertigung
- 2.4.1 Von der Elektrode zur Traktionsbatterie
- 2.4.2 Die Zukunft der Zellfertigung
- 2.5 Aktuelle Selbstkosten- und Investitionskostenstruktur
- 3 Überblick der bestehenden Kostenmodelle
- 4 Anforderung an das neue Modell
- 5 Analyse der Kostenmodelle BatPac & Obermayer
- 5.1 Produktion in Abhängigkeit des Zelldesigns
- 5.1.1 Darstellung des Produktionsprozesses
- 5.1.2 Produktionskosten in Abhängigkeit des Zelltyps
- 5.1.3 Produktionskosten in Abhängigkeit der Zellgröße
- 5.1.4 Modellierung der Zukaufteile
- 5.2 Prognosefähigkeit
- 5.2.1 Produktionsplanung auf Jahresbasis
- 5.2.2 Produktions- und Investitionskostenentwicklung
- 5.2.3 Materialkostenentwicklung
- 5.3 Einfluss des Produktionsvolumens
- 5.4 Einfluss der Produktionsqualität
- 5.5 Modellierung der Standortalternativen
- 5.6 Kosteneinfluss der Zellchemien
- 5.7 Zusammenfassung Anpassungsbedarf
- 5.1 Produktion in Abhängigkeit des Zelldesigns
- 6 Im neuen Modell durchgeführte Anpassungen
- 6.1 Produktion in Abhängigkeit des Zelldesigns
- 6.1.1 Darstellung des Produktionsprozesses
- 6.1.2 Produktionskosten in Abhängigkeit des Zelltyps
- 6.1.3 Produktionskosten in Abhängigkeit der Zellgröße
- 6.1.4 Modellierung der Zukaufteile
- 6.2 Prognosefähigkeit
- 6.2.1 Produktionsplanung auf Jahresbasis
- 6.2.2 Produktions- und Investitionskostenentwicklung
- 6.2.3 Materialkostenentwicklung
- 6.3 Einfluss des Produktionsvolumens
- 6.4 Einfluss der Produktionsqualität
- 6.4.1 Zellausschuss in Abhängigkeit des Zelltyps
- 6.4.2 Zellausschuss in Abhängigkeit der technologischen Entwicklung
- 6.5 Modellierung der Standortalternativen
- 6.5.1 Identifikation geeigneter Standorte
- 6.5.2 Identifikation relevanter Standortfaktoren
- 6.5.3 Modellierung der harten Standortfaktoren
- 6.1 Produktion in Abhängigkeit des Zelldesigns
- 7 Validierung des neuen Modells
- 7.1 Validierung der Investitionskosten
- 7.2 Validierung der Rohstoffpreise
- 7.3 Validierung der Materialkosten
- 7.4 Validierung der Packselbstkosten
- 8 Analyse
- 8.1 Einfluss der Produktionsvolumina auf die Packprognosekosten
- 8.2 Einfluss der Standortwahl auf die Packprognosekosten
- 8.3 Einfluss des technischen Fortschritts nach 2020
- 8.4 Einfluss moderner Zellchemien auf die Packprognosekosten
- 8.5 Einfluss des Zelltyps auf die Packprognosekosten
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines verbesserten Kostenmodells für Batteriepacks von Elektrofahrzeugen durch Erweiterung und Verbesserung bestehender Modelle. Die inhaltliche Erweiterung umfasst Aspekte wie die Modellierung alternativer Produktionsstandorte. Methodisch zielt die Verbesserung auf eine realistischere Abbildung der Produktionswirklichkeit ab. Der Fokus liegt auf betriebswirtschaftlichen Fragestellungen.
- Kostenmodellierung für Batteriepacks von Elektrofahrzeugen
- Analyse bestehender Kostenmodelle und deren Schwächen
- Entwicklung und Validierung eines verbesserten Modells
- Einflussfaktoren auf die Batteriepreise (Produktionsvolumen, Standort, Technologie)
- Prognose zukünftiger Batteriepreise
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel beschreibt die Problemstellung des hohen Anschaffungspreises von Elektrofahrzeugen aufgrund der hohen Batteriekosten. Es werden staatliche Fördermaßnahmen erwähnt und das Ziel der Arbeit, die Entwicklung eines verbesserten Kostenmodells, definiert. Die Notwendigkeit einer Kostenreduktion wird durch den schleppenden Absatz von Elektrofahrzeugen verdeutlicht und die Bedeutung der Batteriekosten hervorgehoben. Die Arbeit konzentriert sich auf betriebswirtschaftliche Aspekte, in Ergänzung zu einer parallel erstellten Arbeit, welche technische Fragen behandelt.
2 Stand der Technik: Dieses Kapitel liefert einen umfassenden Überblick über die Lithium-Ionen-Technologie. Es erläutert den Aufbau einer Lithium-Ionen-Zelle, ihre Bedeutung als Zukunftstechnologie und beschreibt verschiedene Zelltypen und Herstellungsprozesse. Es werden zukünftige Entwicklungen in der Zellfertigung beleuchtet und eine Analyse der aktuell anfallenden Kosten in der Zell- und Packproduktion durchgeführt. Dieses Kapitel legt die Grundlage für das Verständnis der Kostenstruktur von Batteriepacks.
3 Überblick der bestehenden Kostenmodelle: Dieses Kapitel analysiert existierende Kostenmodelle für Lithium-Ionen-Batterien aus der Fachliteratur. Es klassifiziert diese Modelle und identifiziert geeignete Modelle als Basis für die Weiterentwicklung eines verbesserten Modells. Die Klassifizierung dient als Grundlage für die Auswahl der für die Weiterentwicklung am besten geeigneten Modelle. Die Auswahlkriterien werden detailliert erläutert.
4 Anforderung an das neue Modell: Hier werden die spezifischen Anforderungen an das neue Kostenmodell definiert. Es werden sowohl inhaltliche als auch funktionale Anforderungen formuliert, um die Schwächen bestehender Modelle zu adressieren und ein umfassenderes und genaueres Modell zu schaffen. Die Anforderungen bilden den Rahmen für die Entwicklung und Validierung des neuen Modells.
5 Analyse der Kostenmodelle BatPac & Obermayer: Dieses Kapitel analysiert zwei ausgewählte Kostenmodelle (BatPac & Obermayer) im Detail. Der Fokus liegt auf der Identifizierung des Anpassungsbedarfs im Hinblick auf die im Kapitel 4 definierten Anforderungen. Die Analyse untersucht die betriebswirtschaftliche Fundierung und die Modellierungslogik der bestehenden Modelle und identifiziert deren Stärken und Schwächen.
6 Im neuen Modell durchgeführte Anpassungen: Dieses Kapitel beschreibt die konkreten Anpassungen, die am neuen Kostenmodell vorgenommen wurden. Es werden sowohl die gewählte Modellierungslogik als auch deren theoretische Fundierung detailliert dargestellt. Die Anpassungen adressieren die im Kapitel 5 identifizierten Schwächen der bestehenden Modelle und berücksichtigen die in Kapitel 4 definierten Anforderungen.
7 Validierung des neuen Modells: In diesem Kapitel wird die Validierung des neuen Modells beschrieben. Die Modellierungslogik und die getroffenen Annahmen werden anhand eines Vergleichs der Modellergebnisse mit aktuellen Zell- und Packpreisen überprüft. Die Validierung stellt sicher, dass das neue Modell zuverlässige Ergebnisse liefert und die Realität adäquat abbildet.
8 Analyse: Dieses Kapitel analysiert den Einfluss verschiedener Faktoren auf die zukünftigen Batteriepreise. Es werden die Auswirkungen von Produktionsvolumina, Standortalternativen und Zelldesigns untersucht. Die Analyse dient dazu, die Erkenntnisse des neuen Modells zu interpretieren und zukünftige Entwicklungen abzuschätzen.
Schlüsselwörter
Kostenmodellierung, Batteriepacks, Elektrofahrzeuge, Lithium-Ionen-Technologie, Produktionskosten, Investitionskosten, Materialkosten, Standortwahl, Prognose, Modellvalidierung, Zellchemien, Produktionsvolumen, Produktionsqualität.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Kostenmodell für Batteriepacks von Elektrofahrzeugen
Was ist der Gegenstand dieser Arbeit?
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines verbesserten Kostenmodells für Batteriepacks von Elektrofahrzeugen. Ziel ist die Erweiterung und Verbesserung bestehender Modelle, um eine realistischere Abbildung der Produktionswirklichkeit zu erreichen und betriebswirtschaftliche Fragestellungen zu beantworten.
Welche Aspekte werden im Kostenmodell berücksichtigt?
Das Kostenmodell berücksichtigt verschiedene Einflussfaktoren auf die Batteriepreise, darunter Produktionsvolumen, Standortwahl, Technologie, Zellchemie und Zelltyp. Es analysiert sowohl Investitions- als auch Produktionskosten und Materialkosten.
Welche bestehenden Kostenmodelle werden analysiert?
Die Arbeit analysiert detailliert die Kostenmodelle BatPac und Obermayer. Diese Modelle dienen als Grundlage für die Entwicklung des verbesserten Modells. Die Analyse identifiziert Stärken und Schwächen der bestehenden Modelle und legt die Basis für notwendige Anpassungen.
Wie wird das neue Kostenmodell validiert?
Die Validierung des neuen Modells erfolgt durch einen Vergleich der Modellergebnisse mit aktuellen Zell- und Packpreisen. Dies beinhaltet die Überprüfung der Modellierungslogik und der getroffenen Annahmen, um die Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.
Welche Anpassungen wurden am neuen Kostenmodell vorgenommen?
Das neue Modell umfasst Anpassungen in der Modellierung des Produktionsprozesses in Abhängigkeit von Zelldesign und -größe, eine verbesserte Prognosefähigkeit bezüglich Produktions- und Investitionskosten sowie der Materialkostenentwicklung, eine detailliertere Berücksichtigung des Einflusses von Produktionsvolumen und -qualität, die Modellierung alternativer Produktionsstandorte und die Berücksichtigung des Einflusses verschiedener Zellchemien.
Welche Faktoren beeinflussen die zukünftigen Batteriepreise laut der Analyse?
Die Analyse untersucht den Einfluss von Produktionsvolumina, Standortwahl, technischem Fortschritt (nach 2020), modernen Zellchemien und Zelltypen auf die zukünftigen Batteriepreise. Die Ergebnisse liefern Erkenntnisse über die zukünftige Kostenentwicklung von Batteriepacks.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in acht Kapitel: Einleitung, Stand der Technik, Überblick bestehender Kostenmodelle, Anforderungen an das neue Modell, Analyse der Kostenmodelle BatPac & Obermayer, Anpassungen im neuen Modell, Validierung des neuen Modells und abschließende Analyse der Einflussfaktoren.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Hauptzielsetzung ist die Entwicklung eines verbesserten Kostenmodells für Batteriepacks, welches die Schwächen bestehender Modelle behebt und eine genauere Prognose zukünftiger Batteriepreise ermöglicht. Dies trägt zur Kostenreduktion bei Elektrofahrzeugen bei und unterstützt die Verbreitung dieser Technologie.
Welche methodischen Ansätze werden verwendet?
Die Arbeit kombiniert die Analyse bestehender Kostenmodelle mit der Entwicklung und Validierung eines neuen, verbesserten Modells. Es werden betriebswirtschaftliche Methoden zur Kostenmodellierung und Prognose eingesetzt. Die Validierung erfolgt durch den Abgleich mit realen Marktpreisen.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt der Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Kostenmodellierung, Batteriepacks, Elektrofahrzeuge, Lithium-Ionen-Technologie, Produktionskosten, Investitionskosten, Materialkosten, Standortwahl, Prognose, Modellvalidierung, Zellchemien, Produktionsvolumen, Produktionsqualität.
- Quote paper
- Heinrich Stilling (Author), 2016, Ein Kostenmodell für Batteriepacks von Elektrofahrzeugen. Sind Kosteneinsparungen bei der Lithium-Ionen-Technologie möglich?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/500504
