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Elektromobilität Hochvolt-Batterien: Preissturz in fünf Jahren?

Autor / Redakteur: Wolfgang Pester / Thomas Günnel

Hybrid-und Elektroautos sind teurer als herkömmliche Pkw, die Hochvolt-Batterie treibt den Preis. In fünf Jahren dürften die Akku-Kosten je Kilowattstunde drastisch sinken. Der Grund: Ein kleiner Autohersteller will der Branche zeigen, wo es mit der E-Mobilität lang geht.

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Hochvolt-Batterien treiben den Preis von Elektro- und Hybridfahrzeugen. In fünf Jahren könnten die Akku-Kosten je Kilowattstunde aber drastisch sinken.
Hochvolt-Batterien treiben den Preis von Elektro- und Hybridfahrzeugen. In fünf Jahren könnten die Akku-Kosten je Kilowattstunde aber drastisch sinken.
(Foto: BASF)

Plug-in-Hybride mit 50 km elektrischer Reichweite haben die größten Absatzchancen. Diese Zukunft sieht Hans-Jakob Neußer, Entwicklungschef der Marke VW und Leiter der Motorenentwicklung im VW-Konzern. Mit seiner Meinung skizziert er den Branchentrend, zudem ebenso 48-Volt-Mild- und Hochvolt-Hybride gehören. Das Elektroauto fährt weltweit noch in einer sehr kleinen Nische. Es wird erst „in zehn Jahren wettbewerbsfähig sein“, erklärte jüngst Daimler-Chef Dieter Zetsche. Weltweit wächst der Markt für Elektroautos. „Wir rechnen 2020 damit, dass zehn Prozent bis zwölf Prozent aller Fahrzeuge elektrifiziert sind. Fünf Jahre später 15 Prozent", erklärte Joachim Fetzer, Mitglied des Bosch-Bereichsvorstands Gasoline Systems. 2020 wären dies 12,1 Millionen Neufahrzeuge, darunter 2,5 Millionen reine Elektroautos und Hybrid-Pkw mit der Kombination von Verbrennungs- und Elektromotor, die fast die Zehn-Millionen-Marke erreichen sollen.

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Großer Vorsprung asiatischer Firmen

Die deutsche Industrie holt bei Batterien auf. Bis Mitte der 1980er-Jahre war die Batterieproduktion ein Aushängeschild der deutschen Chemie-Industrie und der Elektrotechnik. Aber „30 Jahre ohne Forschung in Deutschland hat die Batterie zur einfachen Handelsware verkommen lassen“, sagte Otmar Frey, Geschäftsführer im Elektrotechnik-Verband ZVEI. Doch Deutschland hole auf, erklärte er dieser Tage anlässlich der ZVEI-Veranstaltung „Die Rolle der Batterie für die E-Mobilität“ in Reutlingen. Die Lücke in der Forschung schließe sich langsam wieder, so Frey mit Blick auf neue Hochvolt-Batterien für Autos. Der Milliarden-Markt Lithium-Ionen-Batterien. Bei der Industrialisierung der Lithium-Ionen-Batterien fahren große Hersteller wie Samsung, LG und Panasonic weit voraus. Bei Konsumartikel, etwa Handys und Laptops, sollen nach Schätzungen mehr als 90 Prozent der Akkuzellen aus Asien stammen. Der Vorsprung asiatischer Firmen ist sehr groß, doch die deutsche Industrie unternimmt seit einigen Jahren ernsthafte Anstrengungen, aufzuholen.

Gute Chancen für Deutschland

Das Rennen um die Wertschöpfung am Standort Deutschland läuft bereits. Bosch als Technologie-Konzern sieht das Rennen um die besten Akkus für Elektroautos noch nicht als entschieden an. „Ich glaube, wir können bald die besten Batterien aus Europa liefern, auch die Zellen“, sagte Fetzer. Doch die Entscheidung über eine Zellfertigung am Standort werde frühestens 2018 fallen. Die Experten sehen gute Chancen für Deutschland im Wettbewerb um die Schlüsseltechnologie Hochvolt-Batterie. „Wir verstehen das Zusammenspiel zwischen Chemie, Elektronik und Kühlung“, betonte Fetzer. Und Gerhard Hörpel, Direktor des MEET Batterieforschungszentrum der Uni Münster, pflichtete ihm bei: „Wir positionieren uns wettbewerbsfähig.“

Wirkungsgrad von 92 Prozent

Hochvolt-Batterien kommen bereits aus Deutschland. Etwa BMW, Bosch sowie Daimler und Volkswagen fertigen an ihren Standorten Akku-Systeme. Die werden mit Lithium-Ionen-Zellen aus Asien bestückt. Mit der Qualität der Energiespeicher steht oder fällt ein elektrischer Antriebsstrang. Ob Hybrid oder Elektroauto, die Batterie muss mindestens 150.000 Kilometer oder 15 Jahren exakt funktionieren. Bosch entwickelt und fertigt außer Li-Ionen-Zellen alle Komponenten für den elektrischen Antrieb. Dazu gehören Kernkomponenten wie Leistungselektronik und Hochvolt-Batterien. Die aktuellen Bosch-Antriebssysteme kommen dabei laut Konzern-Angaben auf einen Wirkungsgrad von 92 Prozent. Damit würde der Autobesitzer den Energieinhalt seiner Batterie bestmöglich ausnutzen können.

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Aktuell: 380 Euro pro kWh

Schlüsselbauteile von Bosch finden sich bisher in weltweit 29 elektrifizierten Autos. Sie stecken als einzelne Komponenten oder als ganzes Antriebspaket in Hybrid-Pkw, auch solche mit Plug-in-Technik sowie in reinen Elektroautos. Unter anderen im Fiat 500e, bei VW in Jetta Hybrid und E-Up, im Porsche Panamera Hybrid und in den Diesel-Hybrid-Pkw von Citroën und Peugeot. Speziell die Leistungselektronik für Spannungsbereiche von 150 Volt bis 480 Volt sei in kleinen Hybrid-Pkw als auch in Sportwagen einzusetzen. Sie passe in einem Antriebsstrang mit einem E-Motor bis 100 Kilowatt Leistung. Der Preis ist heiß: Schon jetzt liegen die Preise unter den Kosten. Und laut Hörpel sind „die Asiaten sehr aggressiv dabei, Marktanteile zu gewinnen". Die deutsche Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) beziffert für das Jahr 2014 die Kosten mit 380 Euro/kWh. Demnach würde beim VW Golf E die 24,2-kWh-Li-Ionen-Batterie heute rund 9.200 Euro kosten. Aber die Überkapazitäten in der Akku-Produktion drücken den Preis.

Ziel: 100 Euro pro kWh

Autozwerg Tesla mischt den Markt auf. Das erst 2006 mit Elektroautos auf dem Markt gestartete US-Unternehmen baut ein Werk für Li-Ionen-Batterien. Die Zellen kommen aus Japan. Es sollen Akkus mit insgesamt 35 GWh (35.000.000 kWh) Energieinhalt im Jahr gefertigt werden. Das reiche für rund 350.000 Tesla-Pkw, sagt Fetzer. „Tesla wird die Kosten bis 2020 auf etwa 100 Euro/kWh bringen. Da müssen alle Hochvolt-Batterie-Anbieter auch hin, selbst mit einer anderen Zell-Chemie in ihren Batterie-Systemen“, sagte der Bosch-Manager. Die Herstellkosten etwa für die Golf E-Batterie würden dann rund 2.500 Euro betragen. Insgesamt wäre der Kaufpreis des Elektroautos für den Kunden immer noch höher als ein herkömmlich angetriebener Pkw, sagt Fetzer. Aber gleichzeitig stiegen auch die Kosten für Verbrennungsmotoren durch Umweltschutzvorschriften.

Leistungsfähigkeit verdoppeln

Die Batterien werden besser und billiger. Bosch will bis zum Jahr 2020 die Leistungsfähigkeit der Hochvoltspeicher verdoppeln. „Heutige Akkus haben eine Energiedichte von circa 115 Wh/kg, bis zu 280 Wh/kg sind möglich“, hob Fetzer hervor. Die nächste Batterie-Generation in Lithium-Ionen-Technik entsteht bereits im Joint Venture „Lithium Energy and Power“. Boschs Partner sind die japanischen Konzerne GS Yuasa und Mitsubishi Corporation. Mit neuen Materialien der Elektrochemie in den Zellen wollen die Partner den Energieinhalt der Batterien deutlich erhöhen. Damit sinken Gewicht sowie Platzbedarf der Akkus und die Reichweite der Elektroautos steigt. „Wir brauchen einen langen Atem“, so Forscher Hörpel von der Uni Münster. Zwar werde bereits auf Basis von Lithium-Schwefel geforscht, doch diese Technik ist wohl frühestens 2025 serienreif.

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