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Das technologische Wettrennen um Elektrofahrzeuge

Der Klimawandel ist eine Thematik, die das Interesse der Öffentlichkeit und der Medien schon seit geraumer Zeit fesselt. Mit steigernder Zugkraft dieses Themas in der öffentlichen Debatte treten auch verwandte Themen in den Vordergrund und geraten in den Fokus der Mainstream-Medien.

18. Juni 2019

M. Bruno Azevedo

Analyst, Credit Suisse Asset Management

Das technologische Wettrennen um Elektrofahrzeuge

Die Popularität der Elektrofahrzeuge

Mit Google Trends als Näherungswert für Popularität können wir beobachten, dass das Thema Klimawandel den Höhepunkt seiner Popularität im Dezember 2009 erreichte. Dies ist aller Wahrscheinlichkeit nach der zu dieser Zeit stattfindenden UN-Klimakonferenz in Kopenhagen zuzuschreiben. Das Thema Elektrofahrzeuge hingegen erreichte Mitte 2008 seine Popularitätsspitze. Für diesen Ausschlag im Jahr 2008 sehen wir zwei mögliche Gründe: erstens der Medienrummel um den Tesla Roadster, das erste Serienelektrofahrzeug, das Lithium-Ionen-Akkus verwendete und eine Reichweite von mehr als 320 Kilometer erzielte1; zweitens das Aufgreifen der Elektrofahrzeuge-Debatte durch den US-Präsidentschafts-kandidaten Barack Obama.

Google Trends Popularity Score of EVs and Climate Change

Abb. 1: Popularität von «Elektrofahrzeug» und «Klimawandel» bei Google Trends

Quelle: Google Trends, 12.03.2019

Seitdem sind nun elf Jahre vergangen und das Thema Elektrofahrzeuge gewinnt seit längerer Zeit wieder an Popularität. Das sind gute Neuigkeiten für den Copenhagen Accord von 2009, den Ban Ki-moon als einen «wesentlichen Schritt auf dem Weg zu einem globalen Abkommen über die Verringerung und Begrenzung des Ausstosses von Treibhausgasen»2 beschrieben hat.

Man könnte annehmen, dass das Aufkommen der Elektrofahrzeuge eine Reaktion auf die Klimamassnahmenpläne darstellt, die von verschiedensten Regierungen in aller Welt vorangetrieben werden. Der Umstand, dass der Weg zur Dekarbonisierung des Strassenverkehrs über Elektrofahrzeuge führen wird, findet inzwischen breite Akzeptanz. Jedoch trifft es auch zu, dass unter Fachleuten nach wie vor heftigst darüber diskutiert wird, welche technologische Variante sich letztendlich durchsetzen und die Zukunft der Mobilität bestimmen wird.

"At Toyota, we are looking out 50 years and even more decades into the future. I do believe that the fuel-cell vehicle is the ultimate environmentally friendly car."

AkioToyoda, CEO Toyota
Quelle: https://www.boyden.com/media/toyotas-hydrogen-fuel-cell-hopes-170140/index.html

In diesem Thematic Insight werfen wir einen Blick auf das Potenzial einer aufstrebenden Zukunftstechnologie und ihrer Verwendung im Strassenverkehr: Die Wasserstoff-Brennstoffzelle. Anschliessend analysieren wir, wie sich diese Technologie im Vergleich zu den verbreiteteren Lithium-Ionen-Batterien schlägt.

Argumente für die Wasserstoff-Brennstoffzelle

Ohne jeden Zweifel: Der Marktanteil der Elektrofahrzeuge nimmt rasant zu. Nationale Regierungen haben zahlreiche Anreize für die Anschaffung von Elektrofahrzeugen geboten, während Stakeholder wie Autohersteller die Palette der verfügbaren Modelle erweitern und zudem hohe Summen in Forschung und Entwicklung investieren. Trotz der Fortschritte ist der Marktanteil der Elektrofahrzeuge noch relativ gering und wird im Wesentlichen von batteriegetriebenen Fahrzeugen (Battery Electric Vehicle, BEVs) beherrscht.

Eine wichtige Erkenntnis im Hinblick auf den derzeitigen Verbreitungsstand von Elektrofahrzeugen ist die Tatsache, dass die am häufigsten in Personenwagen verbaute Technologie, die Lithium-Ionen-Akkus, den Ansprüchen und Anforderungen einiger Marktsegmente nicht zu genügen scheinen. Im Transportsektor, wo hohe Nutzungsfrequenzen und lange Reichweiten gefordert sind, werden spezifische Anforderungen gestellt, die zumindest vom derzeitigen Stand der Lithium-Ionen-Technologie nicht erfüllt werden können.

Abb. 2: Absatz von Elektrofahrzeugen nach Technologie

Quelle: Frost & Sullivan, veröffentlicht 2017 BEV: Batteriebetriebenes Elektrofahrzeug; PHEV: Plug-in-Hybrid; FCEV: Elektrofahrzeug mit Brennstoffzelle

Es ist relativ leicht nachvollziehbar, warum die Akzeptanz in diesen Marktsegmenten so gering ist. Im Langstreckentransportbereich zeigt sich die möglicherweise bedeutendste Hürde für die allgemeine Annahme von Elektrofahrzeugen: Bedenken in Bezug auf die Reichweite3. Die Lösung für dieses Problem ist nicht einfach. Ein Hinzufügen von Akkus würde die Reichweite zwar erhöhen, doch sowohl den Preis als auch das Gewicht der Fahrzeuge beeinflussen. Bei der Abwägung zwischen Reichweite, Preis und Gewicht steht man vor einer schwierigen Aufgabe, deren mögliche Lösung in der Entwicklung effizienterer Akkus anstatt in der Erhöhung ihrer Anzahl liegt. Auch im Hochauslastungssegment des Transportwesens gibt es eine gewichtige Einschränkung: Aufgrund der eng getakteten Nutzungspläne sind kurze Ladezeiten erforderlich. Und obwohl Schnelllader für Lithium-Ionen-Akkus durchaus bereits zu haben sind, wirken sie sich negativ auf die Haltbarkeit der Akkus aus4. Was beide Segmente benötigen, ist daher eine Technologie, die ausreichend schnelle Ladezeiten und akzeptable Reichweiten ohne proportionale Gewichtszunahme verspricht. Und genau hierfür bieten Wasserstoff-Brennstoffzellen eine geeignete Alternative.

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Wie funktionieren Wasserstoff-Brennstoffzellen?

Wasserstofftreibstoff fliesst zur Anode auf der einen Seite der Brennstoffzelle. Auf der anderen Seite wird ein Oxidationsmittel (Sauerstoff oder Luft) zur Kathode geleitet. An der Anode spaltet ein Platinkatalysator den Wasserstoff in positive Wasserstoffionen (Protonen) und negativ geladene Elektronen auf. An der Kathode verbinden sich die Elektronen und positiv geladenen Ionen zu Wasser, das dann aus der Brennstoffzelle fliesst.

Abb. 3: Visuelle Darstellung der Funktionsweise

Quelle: www.intelligent-energy.com

Die Protonenaustauschmembran (Proton Exchange Membrane, PEM) lässt nur positiv geladene Ionen passieren, damit diese die Kathode erreichen. Die negativ geladenen Elektronen sind somit gezwungen, durch einen externen Kreislauf zu fliessen, und auf diese Weise entsteht elektrischer Strom.

Characteristics of rechargeable batteries and hydrogen fuel cells

Abb. 4: Merkmale von Akkus und Wasserstoff-Brennstoffzellen

Quelle: Cano, Zachary et al.: «Batteries and Fuel Cells for emerging electric vehicle markets», Nature Energy, Vol. 3, April 2018, 278–289 (2018)

Kohlefaser, Verdunster und Wärmetauscher verbaut sind5. Aufgrund dieser physikalischen Eigenschaften korrelieren die Kosten von Brennstoffzellenfahrzeugen relativ wenig mit der Reichweitenverlängerungsthematik, da eine solche nur eine Vergrösserung der Speichertanks, ihrer Anzahl oder des Speicherdrucks erfordern würde. Diese Tanks sind im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batteriepacks gemessen an der Energie in kWh, die darin gespeichert werden kann, die leichtere und günstigere Variante6. Wie es bei den Lithium-Ionen-Batterien der Fall war, wird davon ausgegangen, dass eine Steigerung des Produktionsvolumens einen Preisrückgang bei Wasserstoffspeichertanks und Brennstoffzellen zur Folge haben wird.

Themen

Ziel unserer themenbezogenen Strategie ist es, den Markt zu übertreffen durch die Identifikation starker Trends und Themen, die voraussichtlich die Investmentlandschaft beeinflussen werden.

Vielleicht stellen sich Leser an diesem Punkt die Frage, warum die Branche nicht bereits begierig an der Übernahme der Wasserstoff-Brennstoffzelle arbeitet, anstatt sich weiterhin auf Lithium-Ionen-Akkus zu konzentrieren. Die Antwort darauf ist nuanciert. Zunächst einmal muss man anmerken, dass es tatsächlich einige Automarken gibt, die einen erheblichen Anteil ihrer Forschungsbemühungen Brennstoffzellenfahrzeugen widmen. Zu diesen Herstellern gehören beispielsweise Daimler, Toyota, Honda und Hyundai. Allerdings gibt es für die Übernahme von Brennstoffzellentechnologie noch gewichtige Hürden, die hohe Investitionen erfordern. Dies gilt besonders für die Aspekte des Wasserstofftransports und der Vertriebsinfrastruktur.

Fazit

Die physikalischen Eigenschaften der Wasserstoff-Brennstoffzelle scheinen das Potenzial zu haben, die Bedürfnisse spezifischer Segmente des Straßenverkehrsmarktes zu erfüllen. Ohne jeden Zweifel stellen jedoch batteriegetriebene Elektrofahrzeuge mit Lithium-Ionen-Akkus die bislang unangefochtene Hegemonialmacht im Elektrofahrzeugbereich dar. Das technologische Wettrennen hat begonnen, doch es ist nicht zwingend ein Nullsummenspiel zwischen den verschiedenen Technologien. Ihre unterschiedlichen Vor- und Nachteile könnten unter Umständen schlichtweg dafür sorgen, dass jede Technologie für sich bestimmte Marktanforderungen erfüllen kann.

Ganz unabhängig davon, wie dieses «Wettrennen» am Ende ausgehen wird, scheint eines klar zu sein: Dass die Zukunft des Straßenverkehrs zwangsläufig aus einer weit verbreiteten Einführung von Elektrofahrzeugen bestehen wird. Entsprechend scheinen die noch in den Kinderschuhen steckenden Technologiefelder wie auch der Bedarf zur Entwicklung besserer Infrastruktur fruchtbaren Boden für Wachstums- und Anlagemöglichkeiten zu bieten.

Das Asset Management der Credit Suisse hat Strategien entwickelt, um Kunden ein «Pure Play»-Engagement in diesen überzeugenden und miteinander verknüpften langfristigen Wachstumsthemen zu bieten: Robotik und Automatisierung, Schutz und Sicherheit sowie digitales Gesundheitswesen und Infrastruktur. Weitere Informationen finden Sie hier.

Fonds Charakteristika
Credit Suisse (Lux) Infrastructure Equity Fund

Quelle: Credit Suisse, 31. März 2019
1 SSP ist ein Verfahren zur Berechnung des Nettoinventarwerts (NAV) eines Fonds. Ziel ist es, die bestehenden Anleger vor der Finanzierung indirekter Transaktionskosten zu schützen, die durch ein- und austretende Anleger verursacht werden. Bei Nettozuflüssen wird der NAV am jeweiligen Bewertungstag nach oben, bei Nettoabflüssen hingegen nach unten angepasst. Die Anpassung des NAV kann im Hinblick auf den Nettomittelfluss einem Schwellenwert unterliegen. Weitere Informationen entnehmen Sie bitte dem Verkaufsprospekt.
2 nur für instituonelle Anleger.

Fondsrisiken
Credit Suisse (Lux) Infrastructure Equity Fund

  • Aktienmarkt-Risiko: Der Fonds unterliegt Änderungen an den globalen Aktienmärkten
  • Regulatorisches und politisches Risiko: Die meisten Infrastrukturaktien sind reguliert, und Veränderungen der regulatorischen oder politischen Situation können die Bewertung der im Portfolio enthaltenen Aktien positiv oder negativ beeinflussen
  • Viele Infrastrukturunternehmen weisen einen hohen Verschuldungsgrad auf, was in Bezug auf die Hebelwirkung ein höheres Risiko als bei den meisten börsennotierten Unternehmen zur Folge hat
  • Bis zu 40 % des Fondsvermögens können in Schwellenländern angelegt werden. Die politischen, wirtschaftlichen und Wechselkursrisiken in diesen Ländern können sich auf den Fonds auswirken

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1 https://cleantechnica.com/2015/04/26/electric-car-history
2 http://enb.iisd.org/vol12/enb12459e.html
3 Li, W., Long, R., Chen, H. und Geng J.: «A Review of factors influencing consumer intentions to adopt battery electric vehicles». Renewable and Sustainable Energy Rev. 78, 318–328 (2017)
4 Gao, Y. et. al.: «Lithium-ion battery aging mechanisms and life model under different charging stresses». J. Power Sources 356, 103–114 (2017)
5 Wie, M., Smith, S. J. & Sohn, M.D.: «Experience curve development and cost reduction disaggregation for fuel cell markets in Japan and US». Appl. Energy 191, 346–357 (2017)
6 Cano, Zachary P., Banham, D., Ye, S., Hintennach, A., Lu, Jun, Fowler, M. und Chen, Z.: «Batteries and Fuel Cells for emerging electric vehicle markets», Nature Energy, Vol. 3, April 2018, 278–289 (2018)

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