Entscheidungen beim Übergang in die Elektromobilität

Die Notwendigkeit nachhaltiger Mobilität, die mit einer erheblichen Reduzierung des CO

2

-Ausstoßes verbunden ist, ist von Politik und Wirtschaft längst erkannt. Die Nutzung von Fahrzeugen macht einen erheblichen Anteil an CO

2

-Emissionen in Deutschland, aber auch anderen Ländern aus [6]. Die Endlichkeit fossiler Ressourcen sowie das wachsende Bedürfnis von Regierungen und Kunden nach nachhaltigen Lösungen [33] erfordert ein Umdenken von Politik, Wirtschaft und Kunden zur Deckung von Mobilitätsbedürfnissen.

Die Abhängigkeit von Rohstoffen wie Rohöl und die Notwendigkeit der Reduzierung von Klimagasen und Luftschadstoffen erhöht den Innovationsdruck in der Logistikbranche. [1], [2], [3], [4], [5] In diesem Zusammenhang wird insbesondere der Einsatz von Elektronutzfahrzeugen (ENF) im Kontext einer nachhaltigen Logistik diskutiert. Dies wirft auch die Frage nach den Einsatzmöglichkeiten von ENF in Industrieparks der Automobilbranche auf. Diese sind abnehmernahe Standortgemeinschaften von Fahrzeugherstellern und Lieferanten. [6] In Abhängigkeit des Lieferantenintegrationsgrades ergeben sich unterschiedliche Transportvolumina und Lieferfrequenzen.

Als radikale Produktinnovationen (vgl. [19], S. 12) müssten die ersten neu entwickelten Elektroautos Monopolgewinne aufgrund eines zeitlichen Vorsprungs am Markt gewinnen können [7], [42], [43]. Diese Annahme begründeten bereits Schumpeter 1912, Miles und Snow (1978) mit dem Unternehmenstyp des „prospector“. Heute steht sie im Zentrum des Kompetenzansatzes. Dies trifft für Elektroautos nicht zu, weil sich die tiefgreifenden technologischen Veränderungen zu neuen Antriebstechnologien nur langsam vollziehen und selbst Technologieführer die Gewinnschwelle („break even“-Punkt) erst zwischen 2019 und 2022 erreichen werden. Rein finanziell betrachtet ist deshalb derzeit nur eine Folgerstrategie sinnvoll (vgl. [43], Schritt 4).

Die weltweite Automobilindustrie steht vor dem größten Umbruch ihrer über 100-jährigen Geschichte: Der elektrifizierte Antrieb soll in den kommenden Jahren als wettbewerbsfähige Alternative zu den konventionellen Verbrennungsmotoren reifen, sodass der Verbrennungsmotor langfristig obsolet werden könnte. Für Automobilhersteller führt dies zwangsläufig zu der Frage, zu welchem Zeitpunkt und in welcher Technologie verstärkt Forschung betrieben werden soll. In der Literatur konnte der sogenannte Sailing-Ship-Effekt für die Automobilindustrie nachgewiesen werden [1]. Demnach reagieren Hersteller auf das Aufkommen der alternativen Antriebe mit zunehmenden Forschungsaktivitäten im Bereich der Verbrennungsmotoren. Insofern lassen sich letztlich unterschiedliche Innovationsstrategien aufzeigen, welche sich im Spannungsfeld zwischen der Fokussierung auf konventionelle und alternative Antriebsarten bewegen.

Die Frage, ob E-Cars aus Sicht der Automobilhersteller und Automobilzulieferer ein erfolgreiches Geschäftsfeld darstellen, ist nicht nur eine Frage der Antriebstechnologien, sondern v. a. auch eine Frage der Verknüpfung technologischer und betriebswirtschaftlicher Themenfelder. Es zeigt sich, dass die Betrachtung sowohl technischer als auch ökonomischer Aspekte ein besonderer Erfolgsfaktor für die Umsetzung von E-Cars darstellt. Der folgende Artikel in diesem Sammelwerk soll hier einen Beitrag zu dieser ganzheitlichen Analyse von E-Mobility leisten. Der Schwerpunkt liegt dabei in der Fragestellung, inwiefern sich die Wertschöpfungsstruktur bei der Entwicklung und Realisierung von E-Cars ändert und welche Herausforderungen sich hieraus für die Unternehmensführung vor allem aus Sicht der Automobilhersteller ergeben.

In dem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Projekt „Adaptive City Mobility“ (ACM) soll ein elektrisch betriebenes Leichtfahrzeug und eine zugehörige adaptive Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) entwickelt werden. Diese sollen für den flexiblen Einsatz im Stadtverkehr konzipiert und dabei insbesondere für ausgewählte Szenarien des gewerblichen Einsatzes optimiert werden.

Innovationen werden häufig einseitig technikgetrieben entwickelt. Da die frühzeitige Einbindung der Kunden in den Innovationsprozess fehlt, werden viele Innovationen an den Kunden vorbei entwickelt und von diesen nicht als relevant wahrgenommen oder abgelehnt, z.B. wegen ihres hohen Preises [6].

Im Zuge der Energiewende ergeben sich neue Herausforderungen für die Energieerzeugung und Speicherung sowie Chancen bei der zunehmen-den Verschmelzung von Energie- und Mobilitätsnetzwerken. Besonders die Erzeugung elektrischer Energie aus schwankenden regenerativen Primärquellen erfordert die Ausarbeitung und Realisierung geeigneter Ausgleichskonzepte wie z. B. Demand-Side-Management oder den Bau flexibler Kraftwerke und Stromspeicher, damit auch zukünftig das Angebot die Energienachfrage decken kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Speicherung elektrischer Energie im heutigen Elektrizitätssystem auf Pumpspeicherkraftwerke begrenzt ist. Indes können neue Energiespeichertechnologien durch die zeitliche Entkoppelung von Erzeugung und Verbrauch einen großen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leisten.

Climate change and finite natural resources are growing concerns that bear both global and local challenges to governments and societies. E-mobility is a considerable solution in order to reduce oil dependency and greenhouse gas emissions. The establishment of cost-sharing mobility concepts and efficient charging infrastructure is therefore essential for the customer’s acceptance and diffusion of e-mobility. Key players in the transition to future’s mobility are primary leading automotive companies who have the capabilities to capitalize on new business opportunities. Due to high upfront expenditures from supply and demand side, some mobility providers have emerged in order to overcome these adaption barriers by introducing flexible mobility solutions, mostly in terms of carsharing (e.g. car2go, Zipcar).

Die Konvergenz von Technologien führt zu neuen Innovationen in Produkten und Geschäftsmodellen. Folgend werden kurz die Entwicklungspfade von Automobilindustrie und Internetdienstleistern beschrieben und anschließend dargestellt, welche neuen Geschäftsmodelle aus der Konvergenz dieser Entwicklungen ableitbar sind. Dabei wird gezeigt, dass ein möglicher Paradigmenwechsel in der Konsumeigenschaften („Nutzen statt Besitzen“) mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht vor den etablierten Geschäftsmodellen der Automobilindustrie halt machen wird.

Das Ziel im Jahre 2020 eine Million zugelassene Elektrofahrzeuge in Deutschland vorzufinden, scheint in Anbetracht der aktuellen Zulassungszahlen nur noch schwer erreichbar. Für die vorherrschende Zurückhaltung sowohl seitens der Anbieter als auch seitens der Nachfrager gibt es vielfältige Gründe. Neben technologischen Hindernissen wie z. B. den geringen Reichweiten von Elektrofahrzeugen und der Unsicherheit in der langfristigen Nutzung, spielen vor allem infrastrukturelle Probleme eine entscheidende Rolle in der mangelnden Akzeptanz von Elektrofahrzeugen. Mit dem Ziel Leitmarkt und Leitanbieter im Bereich Elektromobilität zu werden, hat die Bundesregierung Deutschlands zahlreiche politische und wirtschaftliche Maßnahmen definiert, um diese Hemmnisse zu beseitigen.

Mit der steigenden Automatisierung von Fahrerassistenzsystemen wachsen auch die Anforderungen an die eingesetzten Verfahren zur Umfeldmodellierung. Soll sich ein Fahrzeug weitgehend selbstständig in einem vorab unbekannten und undefinierten Umfeld bewegen, so ist eine genaue Kenntnis der Aufenthaltsorte von statischen sowie dynamischen Objekten von hoher Relevanz, um Assistenzfunktionen, wie Kollisionsvermeidung oder Pfadplanung, durchführen zu können. Die Problematik der Umfeldmodellierung ist in der Robotik seit vielen Jahren ein bekanntes Problem und gut untersucht [7]. Demnach ist es bereits eine hochkomplexe Aufgabe, wenn ein autonomer Roboter in einem gut strukturierten Gebäude interagiert, die Zeit hat Messungen in ein Umfeldmodell zu integrieren und in der Lage ist, seine Bewegung einzustellen, um Messungen verwerten [5].

Dieser Beitrag beschreibt eine Untersuchung zu der Möglichkeit einen Spurwechsel abhängig von der vorliegenden (Verkehrs-)Situation vorherzusagen. Im Rahmen dieser Untersuchung werden verschiedene, in der Literatur gängige, Methoden der Prädiktion aus dem Bereich des „supervised learning“ anhand einer einheitlichen Datenbasis miteinander verglichen.

Die Zahl der Verkehrstoten in Deutschland weist in den letzten Jahren einen kontinuierlichen Abwärtstrend auf, trotz des steigenden Verkehrsaufkommens. Der städtische Bereich stellt hierbei einen Unfallschwerpunkt dar: In Deutschland ereignen sich 69% aller Unfälle mit Personenschaden innerorts [1]. Auch in anderen Verkehrsregionen ereignen sich Unfälle gehäuft an Kreuzungen, wie Untersuchungen der Unfallstatistik von Europa [4] oder den USA belegen [7].

Die Anforderungen zur Steuerung eines Fahrzeuges haben sich seit Beginn des automobilen Zeitalters stark geändert. Das frühere „Auto“ hat sich von der schwer zu bedienenden Maschine hin zu einem von selbst laufenden und von Jedermann nutzbaren Alltagsgegenstand gewandelt. Die Herausforderung beim Steuern eines Fahrzeugs besteht heutzutage vorrangig darin, alle notwendigen Informationen für die umgebende, durch die Vielzahl der beteiligten Objekte sehr komplexe Verkehrssituation zu erfassen und daraus die richtigen Entscheidungen zur Steuerung des Fahrzeugs abzuleiten. Zukünftig wird daher die zur Verfügung stehende Informationsmenge der aktuellen Verkehrssituation und deren Verarbeitung bzw. Weiterleitung an den Fahrer entscheidend sein für sicheres oder unsicheres Beherrschen einer Fahrsituation.

Die gesellschaftliche Diskussion um die Gestaltung kommender Generationen von Kraftfahrzeugen rückt häufig, vor dem Hintergrund von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission, die Frage nach dem Antriebskonzept der Zukunft in den Fokus. Ergänzend zu effizienteren Verbrennungsmotoren wird die Forschung an alternativen Antriebssystemen, wie Elektroantrieben oder Hybridsystemen, vorangetrieben. Ausgehend von der Wahl des Antriebskonzeptes lässt sich jedoch erst durch die Einbeziehung zentraler Fahrzeugkomponenten und -baugruppen ein ganzheitliches Bild einer modernen Fahrzeugarchitektur gewinnen. Eine zentrale Rolle spielt dabei das Fahrwerk, welches in Kombination mit dem Antrieb das Fahrverhalten maßgebend bestimmt und bei dessen Auslegung vielfältige Einflüsse, etwa aus dem Bereich der Elektronik, der Karosserie oder der Fahrzeugsicherheit, zu berücksichtigen sind.

Für die Erprobung von neuen Assistenzsystemen in einem Fahrzeug ist eine flexible und hochdynamische Simulation erforderlich. In Kombination mit einer immersiven Umgebung ist es möglich das Verhalten der Anwender ausreichend zu erfassen um diese Systeme zu validieren.

Passive Sicherheitssysteme sind Schutzmaßnahmen im Fahrzeug, die greifen, wenn es unweigerlich zur Kollision kommt. Ihre Aufgabe ist es, die Verletzungen der Insassen zu verringern oder im besten Fall sogar zu vermeiden. Zu den passiven Sicherheitssystemen zählen konstruktive Maßnahmen in der Rohkarosserie sowie Rückhaltesysteme, z. B. Gurtautomaten oder Airbags.

Obwohl elektromechanische Lenksysteme (EPS) nunmehr zum Stand der Technik gehören, ist die Evolution dieses Systembauteils noch in vollem Gange. Entwicklungsherausforderung bleibt die feinfühlige subjektive Abstimmung des Systems und weiterführend das virtuelle Design des Lenkgefühls. Die vorliegende Arbeit stellt dafür einen weiteren Baustein zur Verfügung, indem ein Verfahren für die Simulation des menschlichen Lenkverhaltens beim Ausregeln von Störgrößen und dessen Bewertung vorgestellt wird.

Thermoelektrische Generatoren sind in der Lage Temperaturdifferenzen in elektrischen Strom zu wandeln. Überall, wo thermisch ungenutzte Energie auf zwei unterschiedlichen Temperaturniveaus vorliegt, kann zusätzliche elektrische Energie generiert werden. Bei Pkws ist bekannt, dass etwa ein Drittel der im Verbrennungsmotor erzeugten Leistung als Abwärme ins Abgas geführt wird. Diese ungenutzte thermische Energie kann mit Hilfe von TEGs teilweise rekuperiert werden. Da Hybridfahrzeuge zunehmend an Bedeutung gewinnen, ist eine umweltfreundliche und energieoptimierte Gestaltung der verbrennungsmotorischen Phase beim Betrieb eines Hybrids entscheidend.

Durch gesetzliche Vorgaben und ökonomische Aspekte hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen gewinnen alternative Antriebskonzepte in der Fahrzeugentwicklung immer mehr an Bedeutung. Neben diesen, durch äußere Umstände auferlegten Vorgaben, gibt es zusätzlich Anreize aus fahrdynamischer Sicht auf alternative Antriebskonzepte zurückzugreifen. Fahrzeuge, deren Achsen neben einem Verbrennungsmotor zusätzlich elektrisch angetrieben werden, haben Traktionsvorteile. Solche Fahrzeuge können demnach Verbrauchsvorteil und gesteigerte Fahrdynamik kombinieren und damit den Kundennutzen erhöhen.

Die Lebensdauer von Lithium-Ionen Batterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen nimmt einen immer größeren Stellenwert ein. Batteriehersteller müssen eine lange Haltbarkeit der Batterien garantieren, um die Attraktivität der Elektrofahrzeuge zu steigern.

Große Anstrengungen werden unternommen, um den Ausstoß klimaschädlicher Treibhausgase zu vermindern. Ein nicht unerheblicher Teil der emittierten Treibhausgase ist auf den Kraftfahrzeugverkehr zurückzuführen. Die Politik hat zur Senkung der CO

2

Emissionen Gesetze geplant und teilweise umgesetzt, was in der Automobilindustrie zu deutlichen Anstrengungen zur Kraftstoffverbrauchssenkung führt. Um Fahrzeuge verbrauchsärmer zu machen gibt es viele Möglichkeiten, an denen zum Teil seit Jahren gearbeitet wird. Hierzu zählen z.B. die Elektrifizierung des Antriebstranges, Leichtbau, Aerodynamik und Reibungsreduktion.

Die aktuellen Entwicklungs- und Forschungsaktivitäten im Bereich der Fahrzeugantriebe von Personenkraftwagen (PKW) werden im Wesentlichen durch die Forderungen nach energieeffizienten Antriebslösungen getrieben. Dies begründet sich dabei nicht ausschließlich auf politische sondern vielmehr auch auf gesellschaftliche Diskussionen und weitere Treiber (vgl. [1]). Neben der Optimierung von Verbrennungsmotoren bieten hierbei insbesondere elektrifizierte oder teilelektrifizierte Fahrzeugantriebe ein großes Potential zur Reduzierung von Betriebskosten und Schadstoffausstoß.

Bei der Weiterentwicklung moderner energieeffizienter Antriebskonzepte spielt die Elektrifizierung des Antriebsstrangs eine zentrale Rolle, sodass neben dem Verbrennungsmotor eine oder mehrere elektrische Maschinen (kurz E-Maschinen) für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung stehen. Die zusätzlichen Antriebe erhöhen die Freiheitsgrade, sodass sich neue Herausforderungen im Bereich der Steuerung und Regelung ergeben. Im speziellen Fall des Fahrkomforts führen die Strukturveränderung des Antriebsstrangs (z. B. Abkoppeln des Verbrennungsmotors) und die Aufteilung des Drehmoments zu neuen Fragestellungen für die aktive Dämpfung der Torsionsschwingungen.

The German Federal Government claimed the goal to have one million electric cars on German roads by 2020 to foster the public acceptance of electric cars and electromobility (cf. [25]). Moreover, the amount and the variety of electric cars are steadily increasing as well as the public awareness for sustainability is rising. Along with the rising proliferation of electric cars, new application possibilities for electric vehicles arise, for instance in warehouses or natural reserve areas (cf. [60]). To ensure an impeccable provision of electric cars in alignment with all stakeholder requirements, a flawless supply chain (SC) must be installed in the background to avoid process inefficiencies. For example, during the production launch of the new BMW i3, bottlenecks related to the provision of carbon fiber were noticed which led to discrepancies in the production and sales process (cf. [29]).

Die Wertschöpfungskette der Energieversorgung im Verkehr spiegelt heute noch unzweifelhaft die seit ca. 100 Jahren vorherrschende Ära der Verbrennungsmotoren wider, mit denen über 99 % aller Autos angetrieben werden. Weltweit liefert Erdöl über 95 % der für den Verkehr insgesamt aufgewendeten Energie (vgl. dazu [13], S. 325). Damit wird dieser Zweig der Energiewirtschaft gänzlich von der

Mineralölindustrie

dominiert. Diese wiederum wird beherrscht von einem Oligopol aus wenigen (in Deutschland fünf) vertikal integrierten Mineralölkonzernen (vgl. dazu [3], S. 19), welche auf sämtlichen Stufen der Wertschöpfung tätig sind – beginnend bei der Exploration und Förderung des Rohöls (upstream) über den Großhandel, die Raffination und diverse Logistikprozesse bis hin zum

Einzelhandelsvertrieb

(

down-stream

).

Der Kombinierte Verkehr mit dem Einsatz von relativ umweltfreundlichen Güterzügen oder Binnenschiffen im Hauptlauf sowie von wesentlich flexibleren Lastkraftwagen (Lkw) im Vor- und Nachlauf für die regionalen Güterverteilerverkehre gilt weithin als das leistungsfähigste Verkehrskonzept zur Realisierung von „Green Logistics“. Allerdings leidet der Kombinierte Verkehr u. a. darunter, dass die ökologischen Vorteile von Gütertransporten per Eisenbahn oder Schiff durch die Umweltbelastungen von Lkw mit Dieselantrieb im Vor- und Nachlauf erheblich beeinträchtigt werden. Daher wird oftmals der Einsatz von Lkw mit Elektroantrieb (Elektro-Lkw) für die regionalen Güterverteilerverkehre des Kombinierten Verkehrs empfohlen. Dennoch wird der Einsatz von Elektro-Lkw für regionale Güterverteilerverkehre derzeit in der Regel als „zu teuer“ abgelehnt.

Das Auto ist das Alltagsverkehrsmittel, das hinsichtlich seiner subjektiven und objektiven Qualitäten [21], [12], [29], seiner negativen Umweltwirkungen [33], [19] sowie des Zusammenhangs mit raumstrukturellen Entwicklungen [25] wohl die größte Beachtung in der wissenschaftlichen Auseinandersetzung findet. Als Verkehrsmittel des Alltags hat das Auto in den vergangenen Jahrzehnten deutlich an Verbreitung und Bedeutung gewonnen [27].

Nachhaltige Logistikkonzepte gewinnen zunehmend an Bedeutung. [1] Elektromobilität gilt dabei als zentrale Schlüsseltechnologie für nachhaltige Mobilitätskonzepte. Im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen verursachen Elektrofahrzeuge auf lokaler Ebene keine Schadstoffe und sind geräuschärmer. [2] Nach Zielen der Bundesregierung sowie der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) sollen bis zum Jahre 2020 eine Million Elektrofahrzeuge in Deutschland zugelassen sein. [3], [4] Der Personen- und Güterverkehr würde dadurch einen relevanten Anteil zur Reduzierung der Treibhausgase beitragen und der Forderung nach nachhaltigen Mobilitätskonzepten entsprechen.

Elektrofahrräder sind ein beliebtes und mittlerweile weit verbreitetes Fortbewegungsmittel mit dem Charme sportlicher Betätigung. Dabei hat die Zweiradindustrie offenbar die Wende hin zur Elektromobilität bereits erfolgreich vollzogen. Schon Ende des Jahres 2013 zählte der Zweirad-Industrie-Verband e.V. ca. 1,6 Millionen Elektrofahrräder [1], die allein auf Deutschlands Straßen unterwegs waren. Der Anteil der 2013 verkauften Elektrofahrräder am deutschen Fahrradmarkt betrug bereits 11 % [1]. Im Vergleich dazu führt das Kraftfahrt-Bundesamt in einer aktuellen Statistik lediglich 12.156 zugelassene Elektroautos von über 43 Millionen insgesamt zugelassenen Personenkraftwagen zum 1. Januar 2014 auf [3]. Niedrigere Anforderungen an die Ladeinfrastruktur und moderate Anschaffungskosten sind begünstigende Faktoren für die relativ weite Verbreitung der Elektrofahrräder. Der Einsatzbereich von elektrisch angetriebenen Fahrrädern reicht dabei von der Nutzung als Sportgerät bis hin zur Nutzung für den täglichen Arbeitsweg als Alternative zu Auto und öffentlichen Verkehrsmitteln.

Öffentliche Fahrradverleihsysteme rücken seit einigen Jahren zunehmend in den Fokus von Politkern, Fachleuten und der Öffentlichkeit. Die dritte Generation (seit 2005) hat durch technologische Entwicklungen in der Fahrzeugsicherung und -ortung sowie in der Betriebslogistik einen Quantensprung in Wirksamkeit und öffentlicher Beachtung gebracht. Durch verschiedene ökonomische Entwicklungen mit der Bereitschaft zu großvolumigen Investitionen in der Werbewirtschaft konnte der Durchbruch geschafft werden [14].

Der Verkehr in urbanen Regionen sieht sich aktuell mit erheblich veränderten Rahmenbedingungen und Anforderungen konfrontiert. Dazu zählt insbesondere die Erneuerung und Umgestaltung von Verkehrsinfrastrukturen, Klimaschutz und Klimaanpassung sowie Handlungsnotwendigkeiten aus der Energiewende. Hinzu kommen gesamtgesellschaftliche Entwicklungen, wie der demografische Wandel und die prekäre Lage der öffentlichen Haushalte in den Kommunen und Ländern. Dem Gegenüber stehen Entwicklungstrends, die seit einiger Zeit insbesondere die Mobilitätskultur vieler Stadtbewohner revolutionieren: Das Prinzip „Teilen statt Besitzen“ einer neuen Sharing-Economy-Generation zählt ebenso wie sich ändernde Ansichten zu Umweltschutz, Konsumverhalten und sozialer Teilhabe.

In der Umweltpolitik nimmt die Bundesrepublik Deutschland in der Europäischen Union eine Vorreiterrolle ein; ihr Ziel ist es, den Ausstoß von Treibhausgasen bis zum Jahr 2020 um 40% im Vergleich zum Jahr 1990 zu verringern. Langfristig wird sogar eine Reduzierung von mindestens 80% angestrebt; neuere Szenarien prognostizieren eine Reduzierung von 95% im Jahre 2050 [1]. Um eine nachhaltige Klimaschutzpolitik umzusetzen und die gesteckten Ziele auch wirklich zu erreichen, sind vielfältige Maßnahmen notwendig. Klimaerwärmung und globale Umweltprobleme sind zu einem wesentlichen Teil auf den Verkehrssektor zurückzuführen; ist er doch mit ca. 28% der größte Energieendverbraucher und für knapp 20% der CO

2

-Emissionen verantwortlich [2]. Während der CO

2

-Ausstoß seit dem Jahr 1990 bundesweit insgesamt um ca. 20% gesunken ist, beträgt der Rückgang im Verkehrssektor aufgrund steigender Verkehrsleistungen jedoch nur knapp 6,5% [3].

Bis 2020 sollen nach dem Willen der Europäischen Union sichtbare Fortschritte bei der Bekämpfung des Klimawandels sowie der Energie- und Ressourcenknappheit erzielt werden. Das Handlungsfeld Elektromobilität ist dabei ein wichtiger Baustein zur Erreichung der europäischen Klimaschutzziele [5]. In Deutschland sind zum heutigen Zeitpunkt nur rund 1.500 Ladestationen für Elektroautos für die Öffentlichkeit zugänglich, obwohl bis Ende dieses Jahrzehnts rund 86.000 funktionsfähige öffentliche Ladesäulen in Betrieb sein sollen [7]. Es wird angenommen, dass der Aufbau von Ladeinfrastruktur einen positiven Einfluss auf das Kaufverhalten von Elektrofahrzeugen hat [1], sofern er bedarfsgerecht erfolgt. Deshalb soll die öffentliche Ladeinfrastruktur bedarfsgerecht ausgebaut werden. Das hier vorgestellte Konzept wurde im Rahmen des EMiS-Projektes [4] an den Mittelstädten Göppingen und Schwäbisch-Gmünd mit jeweils ca. 55.000 Einwohnern erprobt.

Studien belegen [1],[2], dass sich Personen zunehmend multi- und intermodal im Verkehrssystem bewegen. So nimmt nicht nur die Varianz der Verkehrsmittelnutzung auf unterschiedlichen Wegen zu (Multimodalität) [3], sondern es werden auch zunehmend mehrere Verkehrsmittel innerhalb eines Weges genutzt (Intermodalität). Das Mobilitätsverhalten unterliegt einem ständigen Wandel. Im Zuge der zunehmenden I+K-Technologie (Information- und Kommunikations-Technologie) und auch der Einführung der Elektromobilität drängen neue Mobilitätsangebote und -dienste auf den Markt. Diese breitere Angebotsstruktur führt bereits heute zu einer veränderten Verkehrsmittelnutzung – Personen sind nicht mehr nur auf ein Verkehrsmittel fixiert, sie weisen zunehmend sowohl ein multimodales als auch ein intermodales Verkehrsverhalten auf [4].

Die Förderung der individuellen Elektromobilität steht seit einigen Jahren im Fokus der bundesdeutschen Politik. Eine Million Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen im Jahr 2020 ist das erklärte Ziel der Bundesregierung. Demgegenüber weist die Statistik des Kraftfahrtbundesamtes zum 01. Januar 2014 12.156 zugelassene Elektroautos in der gesamten Bundesrepublik aus [1]. Damit wird deutlich, dass das ausgegebene Ziel auch bei einer extrem hohen Zuwachsrate von 70 Prozent im Vergleich zum Vorjahr sehr ambitioniert ist, da sich die Veränderung auf einem relativ niedrigen absoluten Niveau bewegt. Dies ist unter anderem daran zu erkennen, dass der Anteil am Gesamtfahrzeugbestand in der Statistik noch immer mit 0,0 Prozent angegeben ist.

Aufgrund der Verknappung von Ressourcen, des immerwährenden technologischen Fortschritts und der durch den Menschen ausgelösten klimatischen Veränderungen gewinnen im Bereich der urbanen Wirtschaftsverkehre, die oftmals auch als Last-Mile-Logistik thematisiert werden, alternative Antriebsformen wie Elektroantriebe immer mehr an Bedeutung (vgl. [6], S. 17 f und [7], S. 5). So stellen Nutzfahrzeuge mit Elektromotor eine interessante Alternative zu Nutzfahrzeugen mit herkömmlichem Antrieb wie einem Dieselmotor dar. Dies gilt vor allem, da Elektronutzfahrzeuge unabhängig von fossilen Brennstoffen betrieben werden können und keinerlei CO

2

-Emissionen produzieren, wenn sie Strom aus einer nachhaltigen Stromerzeugung beziehen. Allerdings bedarf es noch einer umfangreichen Analyse hinsichtlich der betriebswirtschaftlichen Vorteilhaftigkeit von Elektronutzfahrzeugen gegenüber Dieselnutzfahrzeugen.

Noch vor wenigen Jahren wurden Fahrzeuge, die selbständig und ohne menschlichen Eingriff am normalen Straßenverkehr teilnehmen können als Visionen einer fernen Zukunft angesehen. Inzwischen reißen die Erfolgsmeldungen und Ankündigungen nicht ab: Google ist mit seinen autonomen Fahrzeugen bereits mehr als eine Millionen Kilometer im Testbetrieb gefahren und will die Einsatzreife dieser Fahrzeuge bis spätestens 2018 erreichen. Nissan plant, die ersten voll-autonomen Fahrzeugmodell ab 2020 anzubieten. Für Continental ist autonomes Fahren ein Kernelement seiner strategischen Ausrichtung; ab 2020 sollen die ersten Systeme autonomes Fahren ermöglichen; bis 2025 sollen sie ohne jede Aufsicht durch den Fahrer fahren können. Auch Mercedes erwartet die ersten autonomen Fahrzeuge ab 2020. Volvo plant für 2017 einen Flottenversuch mit autonomen Fahrzeugen in Göteborg. In Milton Keynes (Großbritannien) sollen bis 2017 100 autonome Elektrofahrzeuge Personen zwischen Hauptbahnhof und Innenstadt befördern.

Der öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) ist einer der wichtigsten Grundpfeiler für die Mobilität in urbanen Ballungsräumen und sichert die gesellschaftliche Teilhabe aller Bevölkerungsschichten an der Fortbewegung sowie die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit. Um dieses für alle Nutzergruppen zu gewährleisten, muss die Implementierung spezifischer Anforderungsprofile, wie sie etwa bei Personen mit körperlichen Behinderungen vorhanden sind, besondere Berücksichtigung finden. Die gewählten Reiseziele sollen für diese mitunter mobilitätseingeschränkten Fahrgäste erreichbar sein und somit ein barrierefreier Transport gewährleistet werden.

Die heutige Konkurrenzsituation am Markt sowie die enorme Schnelllebigkeit durch immer modernere Technologien führen zu einer stetigen Transformation der Produktentwicklungszyklen und Kundenbedürfnisse (Füller et al. 2013). Unternehmen sehen sich dadurch zusehends der Herausforderung ausgesetzt, innovative und dem Kundenwünschen entsprechende Produkte zu entwickeln, um schließlich konkurrenzfähig zu bleiben (Piller & Walcher 2006). Folglich spielt die aktive Integration von Endkunden in den Produktentwicklungsprozess durch unterschiedliche Open Innovation-Initiativen eine immer größere Rolle, bedenkt man, dass Produkte wie die Babywindel, das Surfbrett oder das Mountainbike nicht durch die F&E-Abteilungen großer Unternehmen, sondern vielmehr durch sogenannte „Lead User“ entwickelt wurden.

Betrachtet man in einem Lärmaktionsplan Belastungsachsen, also Straßenzüge mit einer Überschreitung der Auslösewerte von z. B. 65 dB(A) ganztags und 55 dB(A) nachts bei Gebäuden mit einer empfindlichen Nutzung (Wohnen, Schulen, Krankenhäuser) im Zusammenhang mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, zeigt sich in den meisten Fällen, dass auf diesen Straßen eine zulässige Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h (oder höher) gilt, in einer Reduzierung zum Beispiel von 50 auf 30 km/h nicht nur straßenabschnittsweise, sondern auch in ganzen Netzbereichen Lärmminderungspotenziale bestehen können (

Abbildung 10.1

).