In dieser Arbeit wird eine Analyse der Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit von Geschäftsmodellen mit Batterie-Wechselstationen vorgenommen. Neben einer Prognose der Entwicklung der wichtigsten mikroökonomischen Einflussfaktoren für die nächsten zehn Jahre werden ausgewählte Geschäftsmodelle mit einem starken Pra-xisbezug untersucht. Je ein Geschäftsmodell ist für den Öffentlichen Personen-Nahverkehr (ÖPNV), eines für Firmenflotten und eines für private Pkw. Der wirtschaftliche Betrieb einer Batterie-Wechselstation im Busverkehr des ÖPNV ist ab sofort möglich. Die Wirtschaftlichkeit dieser Investition ist robust gegenüber einer Ver-änderung der Umweltfaktoren. Um eine Batterie-Wechselstation für Firmenflotten oder private Pkw wirtschaftlich betreiben zu können, muss folgende Entwicklung der Einflussfaktoren eintreten: Die Nachfrage nach Wechseln muss unerwartet hoch sein, der Dieselpreis muss über das derzeitige Niveau von 1,30 € pro Liter ansteigen um eine Erhöhung des Wechselpreises zu ermöglichen, die Strompreise dürfen nur leicht ansteigen. Weitere wichtige Einflussfaktoren auf alle drei Geschäftsmodelle sind die Batteriekosten. Die Menge der benötigten Batterien wird maßgeblich vom Konzept der Wechselstation determiniert und kann durch eine Verkürzung der Ladedauer reduziert werden. Zusatzdienstleistungen wie z.B. Vehicle-to-grid haben erst bei Erlösen von mehr als 25 € pro kWh Batteriekapazität und Jahr nennenswerten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit von Geschäftsmodellen mit Batterie-Wechselstationen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Motivation
1.2 Zielsetzung
1.3 Vogenhen und Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Begriffe
2.2 Elektrofahrzeuge mit Batteriewechsel-Technologie
2.2.1 Beispiele für E-Fahrzeuge mit Wechseltechnologie
2.2.2 Obere Preisgrenze von Fahrzeugen mit Elektroantrieb
2.3 Batterien
2.3.1 Technologie der Zukunft
2.3.2 Kapazität der Batterie
2.3.3 Nutzungsdauer
2.3.4 Benötigte Batterien und Batteriekosten
2.3.5 Weitere Einflussparameter
2.4 Wechselstationen
2.4.1 Lithium Force der Firma EVida
2.4.2 Change it der Firma Wallner
2.4.3 Better Place
2.4.4 Tabellarische Übersicht über die Systeme
3 Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit
3.1 Allgemeine Einflussgrößen
3.1.1 Diesel- und Benzinpreis
3.1.2 Strompreis
3.1.3 Batteriepreis
3.1.4 Bodenpreis
3.1.5 Stromanschluss
3.1.6 Wartung und Instandhaltung
3.1.7 Informations- und Kommunikationstechnologie
3.1.8 Steuern
3.1.9 Versicherungen
3.1.10 Kapitalmarktzins
3.1.11 Personalkosten
3.1.12 Inflationsrate
3.1.13 Abschreibung
3.2 Preis pro eingewechselter Kilowattstunde
3.2.1 Busse im ÖPNV
3.2.2 Pkw und Kleintransporter
3.3 Drei ausgewählte Geschäftsmodelle
3.3.1 Wechselstationen für den Busverkehr im ÖPNV am Beispiel der Stadt Karlsruhe
3.3.2 Wechselstationen für eine Unternehmensflotte
3.3.3 Wechselstationen für private Pkw
3.3.4 Grundlegende Annahmen zu den Geschäftsmodellen
3.4 Nachfrage nach Wechseln in den beispielhaften Geschäftsmodellen
3.4.1 ÖPNV – Haltestelle Turmberg in Karlsruhe-Durlach
3.4.2 Unternehmensflotte – CitiCargo
3.4.3 Private Pkw – Autobahndreieck Mönchhof
3.5 Einnahmen und variable Kosten
3.5.1 Erzielbare Einnahmen durch Wechsel
3.5.2 Variable Kosten
3.6 Investitionen und Fixkosten
3.6.1 Wechselstation
3.6.2 Batterien
3.6.3 Fahrzeuge
3.6.4 Kapitalbedarf und Kapitalkosten
4 Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit
4.1 Break-Even Punkt
4.1.1 Wechselstationen von EVida und Wallner
4.1.2 Wechselstation von Better Place (Unternehmensflotte)
4.1.3 Wechselstation von Better Place (private Pkw)
4.2 Kapitalwert
4.2.1 ÖPNV
4.2.2 Unternehmensflotte CitiCargo
4.2.3 Private Pkw
4.3 Sensitivitätsanalyse
4.3.1 ÖPNV in Karlsruhe
4.3.2 Pkw – Unternehmensflotte CitiCargo
4.3.3 Private Pkw
4.3.4 Geschäftsmodellübergreifend Analysen
5 Ergebnis
5.1 Zusammenfassung und Fazit
5.2 Kritische Reflexion und weiterer Forschungsbedarf
6 Anhang
6.1 Zeitreihen
6.2 Erläuterungen zu den Wechselstationen
6.2.1 Lithium Force der Firma EVida
6.2.2 Change it der Firma Wallner
6.2.3 Better Place
6.3 Nachfrage nach Wechseln an der Haltestelle Turmberg
6.4 Wechselpreis im Vergleich zu Pkw mit Ottomotoren
6.5 Verbesserung der Wechselstrategie bei CitiCargo
6.6 Verbrauch durch Klimatisierung bei Pkw
6.7 Kostenstruktur beim System von Better Place beim Einsatz mit CitiCargo
6.8 Theoretisch erzielbare Erlöse durch V2G
6.9 Buslinien-Netzplan in Karlsruhe-Stadt
6.10 Investitionen für Batterien bei privaten Pkw
6.11 Kapitalbedarf/Kapitalkosten
6.12 Gewinn und Verlust
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Wirtschaftlichkeit von Geschäftsmodellen für Batterie-Wechselstationen in der Elektromobilität, wobei geprüft werden soll, ob solche Modelle unter gegebenen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen ab sofort in Deutschland profitabel betrieben werden können. Dabei liegt der Fokus auf der Identifikation der wesentlichen Einflussfaktoren und der Herleitung von Voraussetzungen für einen rentablen Betrieb.
- Analyse und Prognose mikroökonomischer Einflussfaktoren für einen Zeitraum von zehn Jahren.
- Untersuchung beispielhafter Geschäftsmodelle für den ÖPNV, Firmenflotten und Privat-Pkw.
- Ermittlung von Break-Even-Punkten und Kapitalwerten für die gewählten Konzepte.
- Sensitivitätsanalyse zur Bewertung der Robustheit der Geschäftsmodelle gegenüber veränderten Umweltfaktoren.
Auszug aus dem Buch
2.4.1 Lithium Force der Firma EVida
Dieser Abschnitt basiert auf der Quelle [Shin10], soweit nicht anders angegeben.
Die Wechselstation der Firma EVida Power, Inc. aus San Francisco, CA ist für 50 Elektrobusse (Solobusse) im Dauerbetrieb ausgelegt. Es wechselt die Batterien von der Seite. Dafür ist eine Umrüstung der Fahrzeuge in mittlerem Umfang erforderlich. Der bei der Olympiade 2008 in Peking in Betrieb genommene Prototyp wird nun für den regulären Busverkehr in Peking eingesetzt.
Es werden zwei Roboter mit Wechselvorrichtungen verwendet, die um die vertikale Achse rotieren, die Wechselvorrichtung in der Höhe variieren und sich parallel zu den Bussen bewegen können. Dabei entnehmen sie die leeren Batterien aus dem Bus und ersetzen sie durch volle Batterien aus den parallel zum Bus aufgestellten, regalartigen Ladestationen, siehe Abb. 2-5. Der Bus muss manuell für den Wechsel vorbereitet werden (es müssen z. B. die seitlich im hinteren Bereich angebrachten Batterieschächte geöffnet werden) und der Wechselvorgang muss teilweise manuell überwacht und gesteuert werden. Es handelt sich um eine relativ komplexe und personalintensive Lösung.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung thematisiert die strategische Bedeutung der Elektromobilität für Deutschland, die Herausforderungen (Reichweite, Ladezeit, Kosten) und das Ziel der Arbeit, die Wirtschaftlichkeit von Wechselstation-Geschäftsmodellen zu analysieren.
2 Grundlagen: In diesem Kapitel werden grundlegende Begrifflichkeiten, verschiedene Batterietechnologien sowie existierende Konzepte für Batterie-Wechselstationen (EVida, Wallner, Better Place) theoretisch eingeführt.
3 Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit: Dieses Kapitel identifiziert zentrale ökonomische Einflussgrößen wie Kraftstoffpreise, Strompreise und Batteriekosten und wendet diese auf drei spezifische Geschäftsmodelle im ÖPNV, bei Unternehmensflotten und privaten Pkw an.
4 Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit: Hier erfolgt die quantitative Bewertung der Modelle mittels Break-Even-Analyse und Kapitalwertrechnung, ergänzt durch eine umfassende Sensitivitätsanalyse hinsichtlich der wichtigsten Kosten- und Erlösparameter.
5 Ergebnis: Das Kapitel fasst die zentralen Erkenntnisse zusammen, beantwortet die Forschungsfragen, bietet eine kritische Reflexion und zeigt weiteren Forschungsbedarf auf.
Schlüsselwörter
Elektromobilität, Wechselstation, Geschäftsmodelle, Batterie, Einflussfaktoren, Wirtschaftlichkeit, Dieselpreis, Strompreis, Batteriepreis, V2G, switch station, swap station, profitability
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die Wirtschaftlichkeit von Geschäftsmodellen, die auf dem Austausch von Fahrzeugbatterien (Batterie-Wechselstationen) basieren, anstatt die Fahrzeuge stationär zu laden.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind technische Grundlagen der Wechseltechnologie, die ökonomischen Einflussfaktoren wie Energie- und Batteriepreise sowie die Modellierung der Wirtschaftlichkeit für unterschiedliche Anwendungsbereiche.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist die Prüfung, ob Geschäftsmodelle mit Batteriewechselkonzepten mit einem Planungshorizont von zehn Jahren unter aktuellen Marktbedingungen in Deutschland wirtschaftlich betrieben werden können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt eine ökonomische Analyse basierend auf Kennzahlen wie dem Break-Even-Punkt und dem Kapitalwert, ergänzt durch eine Sensitivitätsanalyse, um die Robustheit der Modelle zu prüfen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung technischer Grundlagen, die Definition allgemeiner Einflussgrößen, die Beschreibung von drei konkreten Geschäftsmodellen (ÖPNV, Flotten, Pkw) und die darauf aufbauende wirtschaftliche Berechnung und Bewertung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Elektromobilität, Batterie-Wechselstationen, Geschäftsmodelle, Wirtschaftlichkeit, Batteriekosten und Sensitivitätsanalyse.
Warum ist das System von EVida für Pkw-Kunden nicht geeignet?
Das System von EVida ist aufgrund seiner großen, personalintensiven Bauweise und des hohen Platzbedarfs auf den industriellen Einsatz bei Bussen in Großstädten spezialisiert und für die dezentrale private Nutzung nicht effizient.
Welchen Einfluss haben Zusatzdienstleistungen wie V2G auf die Wirtschaftlichkeit?
V2G-Dienste können die Wirtschaftlichkeit verbessern, sind jedoch derzeit aufgrund fehlender regulatorischer Rahmenbedingungen und nötiger technischer Steuerungssysteme noch nicht in nennenswertem Maße monetarisierbar.
- Arbeit zitieren
- Carsten Dickhut (Autor:in), 2011, Geschäftsmodelle für Batterie-Wechselstationen, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/175997
