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2030

Clean Disruption

Vortrag von Tony Seba (Stanford University) auf der AltCar Expo 2014.

Seba erläutert, wie die drei „disruptiven” Technologien Elektromobilität, Autonome Fahrzeuge und Solarenergie im Zusammenspiel die Transport- und Energiemärkte bis 2030 weltweit dramatisch verändern werden.

Ein optimistischer Blick in die nahe Zukunft.

(Unterhalb des Videos folgt eine deutschsprachige Zusammenfassung seines Vortrags.)

Der saubere Bruch

100% Elektromobilität und 100% Energieversorgung mit Solarenergie ab 2030 – das ist die These von Tony Seba. Er sagt nicht etwa, dass das unter idealen Rahmenbedingungen möglich sei, sondern dass es so oder so kommen wird, und er untermauert seine These mit aktuellen Daten und Trends der technologischen und wirtschaftlichen Entwicklung.

In 15 Jahren, so Seba, wird der Transport- und Energiesektor dem, was wir heute kennen, nicht mehr ähneln.

Kurzer Rückblick in die Geschichte – vom Pferd zum Auto in nur 13 Jahren

 

New York City 1900 - Wo ist das Auto?

New York City 1900 – Wo ist das Auto?

New York City 1913 - Wo ist das Pferd?

New York City 1913 – Wo ist das Pferd?

Die fast vollständige Umstellung des Transportwesens von Pferdekutschen auf Autos zu Beginn des 20. Jahrhunderts brauchte nur 13 Jahre. Das ist „Disruption”.

„Disruption” – Begriffsbestimmung

Der englische Begriff „Disruption” (ausgesprochen Dis-rap-tschen) bedeutet soviel wie „Bruch”, „Störung”.

Was heißt das im Kontext technologischer und wirtschaftlicher Entwicklung?

Ein disruptives Produkt oder eine disruptive Dienstleistung

  • erschafft einen neuen Markt / eine neue Wertschöpfungskette

und gleichzeitig

  • schwächt, verändert oder zerstört es/sie ein existierendes Produkt / einen existierenden Industriezweig

Beispiele: Digitalfotos vs. analoge Fotografie, Automobil vs. Pferd, MP3 vs. CD vs. Schallplatte…

Üblicherweise sind es etablierte Experten und Insider, die disruptive Gelegenheiten nicht erkennen und abwerten („Es gibt keinen Grund für Privatpersonen, einen Computer zu Hause zu haben.” Ken Olsen, CEO, Digital Equipment Corp, 1977)

Aktuelle disruptive Entwicklungen

Es gibt drei Hauptfelder der technologischen Entwicklung, in denen sich Disruptionen gerade abzeichnen oder schon vollziehen:

  1. Elektroautos
  2. Autonome Fahrzeuge
  3. Solarenergie

1.  Elektroautos

Teslas Model S war 2013 in den USA „Auto des Jahres”. Nicht „Elektroauto des Jahres” oder „Alternatives Auto des Jahres” – sondern allgemein „Auto des Jahres”.

„Consumer Reports” schrieb, das Tesla Model S sei das beste Auto, das sie jemals getestet hätten – jemals, in ihrer gesamten Geschichte.

In den USA ist es inzwischen das meistverkaufte Luxusauto. Ein Auto, das es vor 10 Jahren noch nicht gab, schlägt in dieser Klasse bereits so etablierte Autobauer wie BMW, Mercedes, Audi usw. bei den Verkaufszahlen.

Fünf Gründe, warum ein Elektroauto disruptiv ist:

Elektromotoren sind 5 x energieeffizienter als Verbrennungsmotoren

Elektromotoren sind 5 x energieeffizienter als Verbrennungsmotoren

Verbrennungsmotoren wandeln nur rund 20% der eingesetzten Energiemenge in mechanische Bewegung um. Aus thermodynamischen Gründen kann das auch nicht besser werden. Herkömmliche Autobauer können daran nichts Wesentliches ändern.

Elektromotoren hingegen wandeln über 90% der eingesetzten Energiemenge in Bewegung um.

Elektroautos sind 10x billiger zu betanken

Die Verbrauchskosten von Elektroautos sind 10 x geringer als die von Verbrennern (in den USA)

Strom ist viel billiger als Benzin.

Wartungskosten von Elektroautos

Die Wartungskosten von Elektroautos sind 5-10 x geringer als die von Verbrennern

Elektroautos haben viel weniger Verschleißteile. Ein Elektromotor hat eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer. Tesla gibt auf sein Model S innerhalb von 8 Jahren unbegrenzte Laufleistungs-Garantie. Man könnte damit in diesen 8  Jahren viele Male zum Mond und wieder zurück fahren und hat immer noch Garantie. (Seba: „Try that, Detroit!” an die Adresse der etablierten Autobauer.)

Kabelloses Laden

Induktionsladung ermöglicht kabelloses Aufladen

Es gibt bereits Städte, die elektrische Busse betreiben, die kabellos aufgeladen werden. Bei jeder Haltestelle lädt ein solcher Bus Antriebsenergie nach. Dies verdoppelt die Reichweite dieser Busse.

Elektroautos sind viel kraftvoller als Verbrenner

Elektromotoren sind viel kraftvoller als Verbrennungsmotoren

Jeder, der schon einmal ein Elektroauto gefahren ist, kennt die Kraft, die das sofort verfügbare volle Drehmoment entfaltet. Solche Beschleunigungskräfte entwickeln sonst nur sehr teure Verbrenner-Sportwagen, wenn überhaupt.

Elon Musk (Tesla Motors) sagt: Unser nächstes Elektro-SUV wird so performant wie ein Porsche 911 Carrera sein. Dieser SUV wird aber nur 40.000 Dollar kosten.

Das wird die herkömmliche Wettbewerbsbasis zerstören. In den letzten 100 Jahren hat uns die Autoindustrie daran gewöhnt, dass mehr Kraft und mehr Performance auch mehr Geld kosten.

Elektroautos ändern nun das Preis-Leistungsverhältnis:

Elektroautos liefern mehr Leistung für weniger Geld.

Die Preis-Leistungskurve wird durch Elektroautos verschoben. Man bekommt künftig die Leistung eines Porsche Carrera in einem 40.000-Dollar-SUV, einer ganz anderen Fahrzeugkategorie.

Sind Elektroautos disruptiv?

Immer, wenn sich an einem Produkt eine wichtige Eigenschaft dramatisch verbessert, hat das eine disruptive Wirkung. Hier haben wir bei einem Produkt (Auto) mehrere dieser Eigenschaften gleichzeitig.

Fazit: Ja, Elektroautos sind disruptiv!

Wie lange wird der Übergang vom Verbrennungsmotor zum Elektroantrieb dauern?

Das hängt vor allem von zwei wichtigen Faktoren ab: Infrastruktur und Batteriekosten.

Damit Elektroautos Mainstream werden, benötigen Sie eine Reichweite von mindestens 200 Meilen (ca. 320 km). Davon ausgehend betrachten wir die aktuelle Entwicklung der Batteriekosten.

In den Jahren 1995-2010 reduzierte sich der Preis von Li-Ion-Batterien um ca. 14% pro Jahr. Der Preisverfall wird aber künftig noch viel schneller gehen, denn in der Vergangenheit war es im Wesentlichen nur die Elektronik-Industrie, die diese Batterien benötigte. Künftig aber werden es mindestens drei Multi-Milliarden-Industriezweige sein, die in Batterietechnologie investieren:

  • IT / Elektronik
  • Automobilindustrie (Elektroautos)
  • Energiesektor (Pufferspeicher)

Seit 2010 haben sich die Batteriekosten bereits um ca. 16% pro Jahr reduziert. Der Preisverfall ist also exponentiell.

Tesla errichtet zur Zeit in Nevada die sog. GigaFactory, ein Produktionswerk für Batterien, das allein die Weltbatterieproduktion verdoppeln wird. Die Kosten für ein Elektroauto-Batteriepack werden sich dadurch um mehr als 30% reduzieren. (Dies schließt noch keine Technologiedurchbrüche ein, sondern basiert auf aktueller Li-Ion Batterietechnologie.)

Tesla's GigaFactory

Hier die prognostizierte Kostenentwicklung für Elektroautos der 320 km Klasse bis 2030:

Kostenentwicklung Elektroautos

2017/2018 wird die Industrie in der Lage sein, Elektroautos mit 320 km Reichweite zu bauen, die nicht mehr als 40.000 Dollar kosten (nicht nur Tesla, sondern die Automobilindustrie insgesamt). Zur Erinnerung: Diese Elektroautos haben die Performance eines Porsche 911 Carrera.

Wenn diese Fahrzeuge im Markt auftauchen, wird es unmöglich sein, noch Verbrenner dieser Preisklasse zu verkaufen.

Zwei Jahre später, 2020, wird die Industrie solche Elektroautos für 31.000 Dollar verkaufen können. Das ist der Durchschnittspreis eines Verbrenners in Amerika.

Nochmal 2-3 Jahre später, 2023, wird man in der Lage sein, Elektroautos mit dieser Performance und Reichweite für nur noch 22.000 Dollar anzubieten. Das ist der Einstiegspreis von Verbrennern in den USA.

Das heißt: In den nächsten 8-10 Jahren wird die Elektroautoindustrie den Verbrennermarkt verdrängen.

Üblicherweise werden Verbrenner 10 Jahre lang gefahren. Unter Berücksichtigung dieser Ablösezeit können wir folgendes prognostizieren:

  • Die massenhafte Migration von Verbrennern zu Elektroautos wird 2017/2018 beginnen.
  • Ab 2030 werden neue Autos ausschließlich Elektroautos sein.
  • Öl als Treibstoff für Fahrzeuge wird ab 2030 obsolet sein.

2. Autonome Fahrzeuge

Self-driving cars by 2018

Renault-Nissan kündigte Mitte 2014 autonome Fahrzeuge für 2018 an.

Wie kann das so bald sein und was werden die Auswirkungen autonomer Fahrzeuge im Mobilitätssektor sein?

Es existieren bereits Technologien für autonomes und halb-autonomes Fahren; diese sind in Oberklassefahrzeugen schon längst im Einsatz und dringen gerade in das mittlere und untere Preissegment vor: intelligente Fahrassistenzsysteme wie Parkassistenten, adaptiver Tempomat, Spur- und Bremsassistenten etc. Dieser Entwicklungsprozess ist schon eine ganze Weile im Gange.

Selbstfahrende fahrerlose Shuttles sollen z.B. bald auf dem Stanford-Campus zum Einsatz kommen.

Google entwickelt ein autonomes Auto.

Googles Autonomes Auto

Diese Dinge geschehen jetzt, in diesem Moment, nicht irgendwann in der Zukunft.

Jetzt könnte man denken: So etwas muss ja unglaublich teuer sein.

Lidar Kosten

Aber auch hier ist ein dramatischer Preisverfall der benötigten Technologiekomponenten zu verzeichnen: Der Preis für das von Google genutzte LiDAR fiel innerhalb von 2 Jahren von 70.000 Dollar im Jahr 2012 auf 10.000 Dollar im Jahr 2014.

(Tony Seba fügt hinzu, er kenne einen Unternehmer in Silicon Valley, der behauptet, er könne ein solches System mit gleichem Funktionsumfang inzwischen für 1.000 Dollar bauen.)

Dieser exponentielle Preisverfall ähnelt dem für die Batterien von Elektroautos.

Selbstfahrende Elektrofahrzeuge muss man sich im Wesentlichen als Computer auf Rädern vorstellen. Sie machen rasante Fortschritte und werden sehr schnell immer billiger – mit der Geschwindigkeit des Mooreschen Gesetzes.

Kein Wunder, dass Firmen wie Tesla, die diesen Bereich im Moment dominieren, aus Silicon Valley hervorgegangen sind. Sie sehen sich selbst eher wie Apple statt wie General Motors oder Ford. Das ist ein völlig anderer Technologiebereich.

Die traditionellen Automobilhersteller, die diesen Technologiewechsel überleben wollen, müssen sich jetzt damit befassen, oder sie gehen unter.

Wie bereit sind die Konsumenten für autonome Autos?

Cisco-Umfrage:

Konsumentenbereitschaft für autonome Autos

Blau: Konsumenten wünschen sich mehr automatische Fahrzeuge.
Grün: Konsumenten vertrauen fahrerlosen Fahrzeugen.

Global vertrauen durchschnittlich 57% der befragten Konsumenten fahrerlosen Fahrzeugen – in Schwellenländern deutlich mehr. Bereits jetzt, wo autonome Fahrzeuge noch nicht einmal verfügbar sind.

Brasilien, Indien, China, USA: 60% des Weltmarktes sind bereit für selbstfahrende Autos.

Platz- und Zeitverschwendung: Autobahnen und Staus

Zu beliebigem Zeitpunkt werden bestenfalls 5% der Straßenfläche vom fahrenden Verkehr genutzt – 95% liegten praktisch brach, weil wir keine guten Fahrer/innen sind. Unsere Geschwindigkeit und unsere Abstände sind unangepasst und suboptimal.

Die aktuellen autonomen Testfahrzeuge sind bereits bessere Fahrer als wir. Stanford z.B. arbeitet an einem selbstfahrenden Auto, das von Formel-1-Piloten lernt.

Allein durch den Einsatz adaptiver Tempomaten (Adaptive Cruise Control – ACC) ließe sich die Autobahnkapazität um 40% verbessern. (Dies ist nur eine von vielen Technologien, die autonome Fahrzeuge einsetzen.) Es könnten also fast doppelt so viele Autos zur gleichen Zeit unterwegs sein, ohne Stau.

Durch ACC und Fahrzeugkommunikation (Autos teilen ihren Status anderen Autos in der Nähe mit) wäre sogar eine Steigerung der Autobahnkapazität um 273% möglich.

Also, wenn jetzt noch jemand plant, die Autobahnkapazität zu vergrößern, indem mehr Autobahnen gebaut werden – all diese neuen Autobahnen werden dann leer sein. Sie werden gar nicht mehr gebraucht.

Autonome Fahrzeuge steigern die Autobahnkapazität

Autonome Fahrzeuge verhindern Staus durch eine Vervielfachung der Autobahnkapazität: Zur gleichen Zeit können fast 4 x mehr Fahrzeuge auf gleicher Fläche fahren.

Autos – teure Rumsteher

Autos sind unser zweitgrößter Ausgabenposten. Die durchschnittlichen Anschaffungskosten betragen 31.000 Dollar, hinzu kommen Treibstoffkosten, Versicherungen, Wartung etc.

Diese Autos stehen 96% der Zeit nur herum! Was für eine Verschwendung.

Jeder öffentliche Parkplatz kostet den Steuerzahler zwischen 20.000 und 70.000 Dollar (Bau und Instandhaltung). „Freies Parken” ist in Wirklichkeit also sehr teuer.

Autos als Dienstleistung – Das Ende des Autobesitzes

Die Kombination von Carsharing und selbstfahrenden Autos wird den Besitz von Autos überflüssig machen.

Wenn ich jederzeit bei Bedarf kurzfristig ein Auto anfordern kann, das mich selbstständig überall hinbringt, brauche ich kein eigenes Auto mehr zu besitzen.

Solche Autos sind dann auch viel besser ausgelastet, weil sie nicht herumstehen, sondern ständig im Einsatz sind. Sie stehen also nicht 90% ihrer Zeit herum, sondern fahren 90% ihrer Zeit.

Eigentlich brauchen wir auch keine Autos als solche. Was wir brauchen ist „Mobilität bei Bedarf”, zu einem fairen Preis. Und wenn wir diese Mobilität auf km-Basis abrechnen, kostet sie uns 10 x weniger als der Besitz eines Autos.

Denken wir kurz 15 Jahre zurück, als die ersten Ideen aufkamen, Software als Dienstleistung zu nutzen (statt sie zu kaufen), da haben wir gedacht, was, Software mieten? Inzwischen ist das zum Standardmodell in der Industrie geworden.

Schlussfolgerung: Wenn wir ein Teilen-zu-Besitzen-Verhältnis von nur 5:1 annehmen (auf je 5 geteilte Autos kommt ein Besitzauto), würden wir 80% weniger Autos brauchen. Die Autoindustrie würde also statt 100 Millionen Autos jährlich nur noch 20 Millionen verkaufen. Das ist massive Disruption, die zu einem Schrumpfen der Autoindustrie führen wird.

Übrigens werden dann auch 80% der heute existierenden Parkplätze nicht mehr benötigt. Stellen wir uns nur mal vor, was wir mit all dem Platz in unseren Städten anfangen könnten! Parks statt Parken…

Die Stadt Helsinki hat bereits angekündigt, das Konzept „Mobilität bei Bedarf” auf Basis autonomer Fahrzeuge bis 2025 umzusetzen und damit den privaten Autobesitz überflüssig zu machen.

Auswirkungen autonomer Fahrzeuge auf den Transportsektor:

  • Mobilität als Service wird das Konzept des individuellen Fahrzeugbesitzes verändern.
  • Der Markt für Neufahrzeuge schrumpft um 80% und das bedeutet:
    – Disruption der Automobilindustrie
    – Disruption der Autoversicherungsbranche
    – Disruption der Ölindustrie

Schon wieder die Ölindustrie! Das sind nun schon zwei Faktoren, die hier zu einer dramatischen Veränderung führen werden. Und selbst wenn man nicht an den Durchbruch von Elektrofahrzeugen glauben will – allein die Autonomisierung des Verkehrs wird für einen Zusammenbruch dieses Industriezweiges sorgen.

  • 80% der Parkflächen und Fahrbahnflächen werden nicht mehr benötigt – Städte können neu gestaltet werden.

3. Solarenergie

Photovoltaik Kosten

Auch im Bereich der Photovoltaik (PV) sehen wir eine disruptive Entwicklung: Seit 1970 hat sich der Preis für Solarpanels um das 154fache verringert!

Gleichzeitig ist zwischen 2000 und 2013 der solare PV Markt weltweit um 43% pro Jahr gewachsen. Die installierte Kapazität hat sich in diesem Zeitraum verhundertfacht!

PV-Markt weltweit

Wenn man also auf der einen Seite exponentiell fallende Kosten und auf der anderen Seite einen exponentiell wachsenden Markt hat, bewirkt das mit ziemlicher Sicherheit eine Disruption.

Wenn diese Wachstumsrate (43% pro Jahr) anhält, bedeutet das, dass wir im Jahr 2030 die gesamte weltweit benötigte Energie – nicht nur Elektroenergie – solar erzeugen werden, zu 100%.

Solarenergie 2030

Die entscheidende Frage ist natürlich: Kann diese Wachstumsrate beibehalten werden?

Seit 1970 haben sich die Preise für konventionelle Energieträger um Faktor 6 bis 35 vervielfacht:

Preisentwicklung konventioneller Energieträger

Die Kosten für Photovoltaik haben sich zwischen 1970 und  2013 gegenüber denen konventioneller Energieträger relativ wie folgt verbessert:

  • gegenüber Öl um das 5.355fache (fünftausenddreihundertfünfundfünfzig)
  • gegenüber Nuklearenergie um das 1.540fache (eintausendfünfhundertvierzig)
  • gegenüber Erdgas um das 2.275fache (zweitausendzweihundertfünfundsiebzig)
  • gegenüber Kohle um das 900fache

Dies geschieht also, und es geschieht überall auf der Welt.

Kostenvergleich Solar

Es gibt verschiedene Märkte mit unterschiedlichen Preisen (die USA allein haben 3.000 Elektrizitätsmärkte mitsamt verschiedenen Steuersätzen, Monopolen usw.), aber die abgebildete Kurve zeigt, was so oder ähnlich gerade auf der ganzen Welt geschieht: Solarkosten werden geringer, alle anderen Energiekosten steigen.

Und die Solarkosten werden weiter fallen, um weitere zwei Drittel bis 2020:

Solarkosten werden weiter fallen

Bis 2020 werden die Kosten für Solartechnologie seit 1970 um Faktor 400 gesunken sein. 2020 werden die Kosten häuslicher PV-Anlagen rund 1,12 Dollar je Watt betragen. In Australien sind es bereits jetzt nur noch 1,5 Dollar/W.

Die solare „Lernkurve” beträgt 22%. Das heißt, jedes Mal, wenn sich die Infrastruktur verdoppelt, sinken die Kosten um 22%, und das seit 1970. Und wir wissen, dass das so weiter gehen wird.

Solartechnologie ist bereits jetzt so billig, dass die Installationskosten für die Panels höher sind als die Kosten für die Panels.

Selbst wenn wir annehmen, dass die Kosten für konventionelle Energieträger nicht steigen werden (was sie aber tun), ergibt sich für 2020 folgende Prognose:

Solarkosten 2020

Kostenverbesserung Solar relativ zu:

  • Öl: 16.065fach (sechzehntausendfünfundsechzig)
  • Nuklearenergie: 4.620fach (viertausendsechshundertzwanzig)
  • Erdgas: 6.825fach (sechstausendachthundertfünfundzwanzig)
  • Kohle: 2.700fach (zweitausendsiebenhundert)

Also wenn Sie Versprechungen eines Erdgasjahrtausends hören, schauen Sie sich einfach diese Zahlen an.

Und die Wachstumsrate im Solarmarkt kann sich noch beschleunigen. 43% jährlich ist erst der Anfang!

Das Internet hat auch so begonnen: auf kleiner Basis. Alles beginnt auf kleiner Basis.

Der saubere Bruch:

Die Solarenergie wird alles andere vereinnahmen. 2030 fahren wir zu 100% elektrisch und erzeugen die Energie zu 100% solar. Vielleicht schon eher.

– Ende des Vortrags –


Tony Seba behandelt dieses Thema ausführlich in seinem Buch
„Clean Disruption of Energy and Transportation”.

Dieser Vortrag und seine Thesen werden u.a. im GoingElectric-Forum diskutiert.