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Professor Lutz Eckstein: „CO₂ – die Welt nach 2020“

Prof. Dr. Lutz Eckstein vom Institut für Kraftfahrzeuge (ika) an der RWTH Aachen sprach Ende Oktober 2015 vor rund 120 Audi-Mitarbeitern der Standorte Ingolstadt und Neckarsulm. Eckstein ist als Mitglied der Nationalen Plattform für Elektromobilität Berater der Bundesregierung in Sachen E-Mobilität und hat im Audi Forum Ingolstadt die wichtigsten Ergebnisse einer umfangreichen Studie zur CO2-Regulierung in Europa nach 2020 vorgestellt, die vom Bundeswirtschaftsministerium in Auftrag gegeben wurde.

Professor Lutz Eckstein: CO2 – die Welt nach 2020

Herr Professor Eckstein: Ende 2020 darf die europäische Neuwagenflotte im Durchschnitt nicht mehr als 95g CO₂/km ausstoßen. Sie haben in einer Studie untersucht, wie es nach 2020 mit den Grenzwerten weitergehen kann. Wie sind sie diese komplexe Aufgabenstellung angegangen?
Makroskopisch betrachtet sind wir in drei Schritten vorgegangen:
Grundlage jeder wissenschaftlichen Studie ist eine systematische Analyse der Ausgangssituation. In diesem Fall galt es zu analysieren, wie sich die europäische Fahrzeugflotte aktuell zusammensetzt, sowohl im Hinblick auf die Segmentverteilung, als auch hinsichtlich der Antriebskonzepte und Kraftstoffe. Vorbereitend für den zweiten Schritt der Prognose des technologisch möglichen CO2-Reduktionspotenzials haben wir ferner das Effizienzpotenzial, die Herstellkosten und den Gewichtseinfluss aller derzeit diskutierten Technologien literaturbasiert prognostiziert, die Einzeltechnologien zu Technologiepaketen synthetisiert und das Ergebnis in Expertengesprächen plausibilisiert. Um der Varianz der Randbedingungen wie z.B. hinsichtlich der Entwicklung der Kraftstoffkosten Rechnung zu tragen, haben wir drei Szenarien entworfen, ein konservatives, ein progressives und ein Trendszenario.

Auf Grundlage dieser Vorarbeiten galt es im zweiten Schritt, zunächst das technologisch machbare CO2-Reduktionspotenzial zu ermitteln, unabhängig von den damit verbundenen Kosten und den Präferenzen unterschiedlicher Kundengruppen. Das Ergebnis stellt damit eine Art Grenzwertbetrachtung dar, die davon ausgeht, dass das jeweilige Technologiepaket zu 100 % im jeweiligen Fahrzeugsegment eingeführt würde.

Die Betrachtung der wirtschaftlichen Dimension stand im Fokus des dritten Schrittes, in welchem wir das Kaufverhalten von privaten wie gewerblichen Kunden modelliert haben. Damit wurde es möglich, segmentbezogen diejenigen Technologiepakete zu identifizieren, die der jeweiligen Kundengruppe wirtschaftlich attraktiv erscheinen. Auf dieser Grundlage konnten wir für die drei Szenarien und die beiden Betrachtungszeiträume 2025 und 2030 den CO2-Ausstoß für die europäische Fahrzeugflotte prognostizieren.

Mit der damit erzeugten Datengrundlage ist es aber auch möglich zu berechnen, welche durchschnittlichen Herstellkosten erzeugt würden, wenn ein strikterer CO2-Grenzwert gefordert würde. Abschließend haben wir die Robustheit der erzielten Aussagen überprüft, indem wir eine umfangreiche Sensitivitätsanalyse durchgeführt haben.

Gehen wir vom wahrscheinlichsten der drei Zukunftsszenarien aus: Welche CO2-Grenzwerte sind 2025 oder 2030 realistisch?
Grundsätzlich zeigt die Analyse, dass die Wirtschaftlichkeit der Technologiepakete aus Kundensicht ausschlaggebend ist und diese wiederum sehr stark durch die Entwicklung der Kraftstoff- bzw. Energiekosten beeinflusst wird. Im Trendszenario haben wir eine Fortschreibung der jährliche Preissteigerung für Diesel und Benzin angenommen, wie sie in einem 10-Jahres-Zeitraum vor 2015 stattfand. Daraus resultieren für das Jahr 2025 Preise von 3,09 € und 3,01 € pro Liter Benzin bzw. Diesel, für 2030 gehen wir im Trendszenario von 3,80 € und 3,77 € pro Liter Benzin bzw. Diesel aus. Die Stromkosten haben wir mit 0,33 €/kWh im Jahr 2025 und 0,47 €/kWh angenommen. Bei einem Betrachtungszeitraum von vier Jahren werden im Jahr 2025 ohne weitere monetäre und/oder nicht-monetäre Anreize für besonders wirkungsvolle Technologien nur sehr wenige Kunden in besonders effizienzsteigernde Technologiepakete wie z.B. Plug-in Hybridantriebe investieren. Bis zum Jahr 2030 nimmt die wirtschaftliche Attraktivität selbst vergleichsweise teurer Technologien deutlich zu. Damit würden sich im Trendszenario erst im Jahr 2025 die schon für Ende 2020 gesetzlich verankerten Flottenemissionen von 95 g CO2/km marktwirtschaftlich einstellen, im Jahr 2030 wären es ca. 80 g CO2/km für die europäische Neufahrzeugflotte.

Das heißt, dass insbesondere vor dem Hintergrund der aktuell rückläufigen Kraftstoffpreisentwicklung, die im Widerspruch zu den Annahmen in allen untersuchten Szenarien steht, eine weitere Verschärfung des CO2-Emissionsziels für das Jahr 2025 nur durch eine signifikante Subventionierung besonders effizienzsteigernder Technologien – entweder seitens des Staates oder seitens der Fahrzeughersteller – erreichbar wäre. Natürlich werden alle Fahrzeughersteller in Europa CO2-Strafzahlungen an die Europäische Kommission vermeiden wollen und deshalb große technische und finanzielle Anstrengungen unternehmen, den Grenzwert von 95 g CO2/km für ihre Neuwagenflotte bereits Ende 2020 zu erreichen. Da aber kein Unternehmen dauerhaft die Markteinführung von Technologien subventionieren kann, halte ich eine weitere Verschärfung des CO2-Grenzwertes im Jahr 2025 für nicht sinnvoll. Was das Jahr 2030 anbelangt, zeigt die Varianz der Ergebnisse zwischen den betrachteten Szenarien in unserer Studie, dass es für eine Grenzwertdiskussion noch zu früh ist.

Welche technologischen Möglichkeiten haben Automobilhersteller, um diese Grenzwerte zu erreichen? Welche Antriebsformen oder -konzepte sehen Sie nach 2020 im Vordergrund?
Zunächst möchte in anmerken, dass Automobilhersteller neben technologischen Möglichkeiten auch ihr Produktportfolio konsequent weiterentwickeln und die Kostenstrukturen global optimieren müssen. Auch vor dem Hintergrund der Urbanisierung werden kleinere Fahrzeuge in Zukunft eine wichtigere Rolle spielen.

Was die technologischen Möglichkeiten anbelangt, wird die konsequente Reduktion der Fahrwiderstände eine ebenso große Rolle spielen wie die Optimierung des Antriebs. Nach 2020 wird die Elektrifizierung des Antriebs eine Notwendigkeit sein – vom Mild-Hybrid auf Basis von 48 Volt bis hin zu reinen Elektrofahrzeugen. Speziell Plug-in-Hybride, die rein elektrisch nennenswerte Strecken von 50 km und mehr zurücklegen und andererseits große Distanzen ohne nachzutanken überbrücken können, werden im kommenden Jahrzehnt eine signifikante Rolle spielen, spätestens mit der Einführung von emissionsfreien Zonen, in denen nur elektrisch gefahren werden darf. Reine Elektrofahrzeuge werden, sofern wir disruptive Technologie- und Marktentwicklungen außen vor lassen, bis zum Jahr 2030 primär in Städten Verbreitung finden – oft in Kombination mit neuen Mobilitätsangeboten und Geschäftsmodellen.

Was denken Sie: Wie können wir die Kunden von den neuen Produkten überzeugen? Was müssen die Hersteller tun, was vielleicht der Staat?
Als Wissenschaftler möchte ich nicht lange über Politik sprechen – allein durch das Ziel, den Wirtschaftsstandort Deutschland in einem global immer intensiver werdenden Wettbewerb zu stärken und neue Arbeitsplätze zu schaffen, ist der Staat hinreichend motiviert, geeignete Rahmenbedingungen zu setzen. Für besonders aussichtsreich halte ich eine Kombination aus steuerlichen Anreizen und Nutzungsvorteilen für Plug-in Hybride und Elektrofahrzeuge, mit welcher man in Ländern wie z.B. Norwegen und den Niederlanden signifikante Effekte erzeugt hat.

Die Automobilindustrie sollte – gerne gemeinsam mit der Wissenschaft – die Vorzüge elektrischer Antriebe viel stärker nutzen, um ein neues Produkterlebnis zu schaffen. Bessere Antriebstrang-Wirkungsgrade sind gut und notwendig, aber nicht hinreichend. Mit diesem Ziel haben wir beispielsweise an meinem Institut das innovatives Elektrofahrzeug SpeedE konzipiert und aufgebaut (siehe www.speede.de). Dank des elektrischen Antriebs der Hinterachse konnten wir die Lenkwinkel an der Vorderachse auf bis zu 90° erhöhen, so dass Sie auf jeder durchschnittlichen Straße in einem Zug wenden und im Parkhaus in bislang unbekannter Weise manövrieren können.

Die Package-Vorteile elektrischer Antriebe ermöglichen ferner eine Neugestaltung des Fahrzeuginnenraums, von der Sitzanordnung über die Gestaltung des Cockpits bis hin zum eigentlichen Bedienkonzepts. Auch hier gilt es, ein neues Erlebnis zu schaffen, das ohne lange Worte auf einen Blick sofort begeistert. Ich bin davon überzeugt, dass es solche revolutionären Konzepte geben wird – schließlich hat sich eine ganze Industrie im Silicon Valley auf den Weg gemacht, das Automobil neu zu erfinden.

Niedrigere Grenzwerte sind vermutlich mit höheren Kosten verbunden. Wer soll und kann diese Kosten tragen?
Mittelfristig muss es das Ziel sein, den Nutzer durch ein attraktives Produkterlebnis davon zu überzeugen, die Kosten CO2-mindernder Technologien zu tragen. Dies wird nicht über die Vermarktung von Einzeltechnologien möglich sein, sondern durch deren integrative Nutzung, um ein überzeugendes, schlüssiges Produkt zu schaffen. Kurzfristig erscheint es sinnvoll, die Mehrkosten auf alle marktwirtschaftlichen Akteure balanciert zu verteilen, um sowohl die Wettbewerbsfähigkeit der einzelnen Unternehmen, aber auch des Wirtschaftsstandorts Deutschland nicht nur zu erhalten, sondern nachhaltig zu verbessern.

Gibt es Ihrer Meinung nach einen Zusammenhang zwischen künftigen CO2-Regulierungen und dem Erhalt von Industriearbeitsplätzen in Europa?
Ich bin kein Wirtschaftswissenschaftler, aber aus meiner Sicht gibt es diesbezüglich durchaus einen Zusammenhang, der recht sensibel ist: Einerseits fordern ambitionierte Grenzwerte die Innovationskraft unserer Automobilindustrie und die Kreativität der Wissenschaft, was angesichts neuer, sehr finanzstarker Wettbewerber gut und notwendig ist. Andererseits können überambitionierte Ziele aufgrund der daraus resultierenden hohen Herstellkosten zu einer unzureichenden Nachfrage nach sehr effizienten Fahrzeugen und einer noch stärkeren Verlagerung der automobilen Wertschöpfung in Niedriglohnländer führen.

Die Grenzwerte gehen anscheinend linear nach unten. Wo ist die Grenze für die Hersteller? Müssen sie irgendwann komplett umdenken?
Eine lineare Fortschreibung der Reduktion der Grenzwerte ist aus den beschriebenen Gründen sicher nicht sinnvoll, die für Ende 2020 gesetzlich geforderten 95 g CO2/km sind vor dem Hintergrund der in der Studie aufgezeigten Technologiepotenziale, Kosten und Randbedingungen bereits sehr anspruchsvoll. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Hersteller ausschließlich den bekannten, durchaus bewährten Pfad der evolutionären Weiterentwicklung seines Produktportfolios beschreitet. Aus meiner Sicht ist es – nicht nur im Hinblick auf CO2-Grenzwerte – zwingend erforderlich, dass Fahrzeughersteller die evolutionäre Weiterentwicklung des Produktportfolios durch einen revolutionären Entwicklungspfad ergänzen. Dies haben natürlich die meisten Hersteller erkannt und bereits vor Jahren mehr oder weniger umfangreiche Programme initiiert, die ich als Außenstehender auch nur eingeschränkt bewerten kann. Gemessen an den sichtbaren Ergebnissen in Form von Produkten, Geschäftsmodellen und den Unternehmensstrukturen möchte ich Automobilindustrie ermuntern, noch revolutionärere Ansätze zu verfolgen und die dazu notwendigen Prozesse und Methoden gemeinsam mit der Wissenschaft zu erforschen.