Marktführend, technologisch aber zurückliegend! Wann wird das Engpassproblem bei Fahrzeugen mit alternativer Energie gelöst?

Die mit alternativen Antrieben betriebenen Fahrzeuge meines Landes haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Sowohl die jährliche Produktion und der Absatz von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnologie als auch das Montagevolumen von Lithium-Ionen-Batterien sind die höchsten der Welt. Fahrzeuge mit neuartiger Antriebstechnologie dürften einen Durchbruch darstellen, um zur westlichen Automobilindustrie aufzuschließen. Allerdings beherrscht mein Land im Vergleich zum fortgeschrittenen Technologieniveau der Welt einige Schlüsseltechnologien noch nicht. Viele Branchenkenner sind der Ansicht, dass dies zu einem hemmenden Faktor für die qualitativ hochwertige Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Energie in meinem Land werden wird. Der kürzlich von Roland Berger veröffentlichte „Global Electric Vehicle Development Index 2018“ zeigt, dass China auf Marktebene den ersten Platz einnimmt, auf technischer Ebene jedoch weit hinter Japan, Frankreich, den Vereinigten Staaten und anderen Ländern zurückliegt und nur den sechsten Platz belegt.

Beim Anfang September abgehaltenen Internationalen Forum zur Entwicklung der chinesischen Automobilindustrie (TEDA) 2018 wies Xu Chaoqian, stellvertretender Direktor der Abteilung für Hochtechnologieentwicklung und Industrialisierung des chinesischen Ministeriums für Wissenschaft und Technologie, darauf hin, dass die Branche für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben in China zwar durch abteilungs- und branchenübergreifende Zusammenarbeit und Vernetzung gewisse Erfolge erzielt habe, ihre Entwicklung jedoch noch immer mit zahlreichen schwerwiegenden Herausforderungen behaftet sei. Der nächste Forschungsschwerpunkt im Bereich der Fahrzeuge mit neuer Energie lässt sich in neun Worten zusammenfassen: Mängel ausgleichen, Vorteile schaffen und Fähigkeiten stärken. Unter anderem bedeutet das Schließen von Lücken, die Mängel strategischer Produkte zu ermitteln. Die Regierung wird sich auf die technischen Mängel bei strategischen Produkten konzentrieren, die die nationale, wirtschaftliche und industrielle Sicherheit betreffen.

Welche technischen Mängel gibt es also bei der Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Energie in meinem Land? Wie wirken sich diese technischen Mängel auf die Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Energie in meinem Land aus?

In diesem Zusammenhang erklärte Sun Fengchun, Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften und Professor am Beijing Institute of Technology, gegenüber Reportern, dass es bei der Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben einige Engpässe in Schlüsseltechnologien gebe, wie etwa bei den „drei großen Elektrotechnologien“ (Motor, Batterie und elektronische Steuerung), den „drei kleinen Elektrotechnologien“ (elektrisches Bremsen, elektrische Lenkung und elektrische Klimaanlage), dem geringen Gewicht und der Stabilität bei jedem Wetter. Diese Technologien müssen dringend überwunden werden, sonst werden sie die spätere qualitativ hochwertige Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Energie in meinem Land einschränken und die derzeit angesammelten Vorteile meines Landes bei der Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Energie schwächen.

Kernmaterialien für Power-Batterien sind stark von Importen abhängig

Wang Binggang, Leiter der Expertengruppe des Nationalen Innovationsprojekts für Fahrzeuge mit neuer Antriebsenergie, erklärte dem Reporter von China Automobile News, dass bei der Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Antriebsenergie die erste Antriebsbatterie die größte Herausforderung darstelle. Derzeit entwickelt sich die Akkumulatorenindustrie meines Landes rasant, weist große Produktions- und Verkaufsmengen auf und es gibt auch einige hervorragende Akkumulatorunternehmen. Allerdings sind derzeit einige Materialien für die hochwertigen Akkumulatoren meines Landes noch immer auf Importe angewiesen, und auch einige Kerngeräte für die Herstellung von Akkumulatoren müssen importiert werden. Dies sind Schwierigkeiten, die weiterhin überwunden werden müssen. Darüber hinaus sind japanische und koreanische Hersteller von Akkumulatoren zwar stark, konnten in den letzten Jahren jedoch aus verschiedenen Gründen nicht reibungslos in den chinesischen Markt eintreten. Mit zunehmender Öffnung werden diese Unternehmen ihre Expansion in China beschleunigen, was wiederum gewisse Herausforderungen für die einheimischen Batteriehersteller mit sich bringt.

Was die Strombatterien meines Landes betrifft, hat die Industrie klare Entwicklungsziele, nämlich hohe Energie, hohe Effizienz, hohe Sicherheit, lange Lebensdauer, Allwettertauglichkeit, Vollfestkörper und niedrige Kosten. „Feststoffbatterien und Batteriemanagementsysteme sind zwei Kerntechnologien. Die technischen Ziele des 13. Fünfjahresplans meines Landes für Elektrofahrzeuge sind eine Batteriezelldichte von ≥ 300 Wh/kg, eine Lebensdauer von ≥ 1500 Mal und Kosten von ≤ 0,8 Yuan/Wh; eine Energiedichte des Batteriesystems von ≥ 210 Wh/kg, eine Lebensdauer von ≥ 1200 Mal und Kosten von ≤ 1,2 Yuan/Wh.“ Sun Fengchun sagte, dass wir solche erwarteten Ziele erreichen können. Er betonte aber auch, dass mein Land entscheidende Durchbrüche bei Materialien für positive und negative Batterieelektroden, Membranen, Elektrolyten, Herstellungsprozessen und High-End-Produktionsanlagen erzielen müsse. Insbesondere müssen Membranen und High-End-Fertigungsanlagen noch immer importiert werden, was eine Engpasstechnologie für Power-Batterien darstellt.

„Aus Branchensicht verfügen die Vereinigten Staaten über relativ starke Forschungs- und Entwicklungskapazitäten sowie Designkapazitäten und sind nach wie vor führend bei der ursprünglichen Innovation von Lithiumbatterien sowie der Forschung und Entwicklung von Kernmaterialien. Japan hat als bedeutendes Land zur Herstellung von Batteriematerialien strenge Produktionsstandards und kann als erstes Land neue fertige Batterien herstellen. Mein Land und Südkorea liegen in der zweiten Liga.“ Zhou Zhen, Direktor des Instituts für Chemie neuer Energiematerialien an der Nankai-Universität, wies einmal darauf hin, dass in meinem Land die Membranindustrie unter den vier Kernmaterialien für High-End-Batterien immer noch einen Mangel aufweist und immer noch stark von Importen abhängig ist. „Der Mangel an Kerntechnologie und schwache Schlüsselmaterialien wie Membranen sind für inländische Lithiumbatterien zu einem unerträglichen Problem geworden“, sagte Zhou Zhen.

Mangel an Hochgeschwindigkeits-, Hocheffizienz- und Hochleistungsmotoren

Bei der Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Energie darf neben den Antriebsbatterien auch die technologische Weiterentwicklung und Verbesserung von Motoren und elektronischen Steuerungen, die Bestandteile der „großen drei Elektrofahrzeuge“ sind, nicht außer Acht gelassen werden.

Statistiken zeigen, dass die Produktionskapazität meines Landes für Antriebsmotoren im Jahr 2017 2,2 Millionen Einheiten überstieg und einige Unternehmen in das internationale Fahrzeugunterstützungssystem eingestiegen sind. Derzeit gibt es in meinem Land Unternehmen wie BYD, Shanghai Electric Drive und Jingjin Electric, die Antriebsmotoren und Motorsteuerungen mit hoher Leistung anbieten, sowie Unternehmen wie Shandong Deyang, Hangzhou Jieneng und Yongkang Scano, die Antriebsmotoren und Steuerungen mit geringer Leistung anbieten. Experten der China Society of Automotive Engineers sind der Ansicht, dass die unabhängige Forschung und Entwicklung von Motoren und elektronischen Steuerungssystemen in meinem Land im Bereich reiner Elektrofahrzeuge relativ gut vorangekommen ist und dass einige Unternehmen multinationalen Unternehmen auch F&E-Prototypen oder Serienunterstützung bieten. Dennoch besteht zwischen China und dem fortgeschrittenen Niveau im Ausland noch immer eine gewisse Lücke. Laut Statistik lag mein Land in den letzten zehn Jahren bei der Gesamtzahl der Patentanmeldungen für Motoren und Antriebssteuerungssysteme für Fahrzeuge mit alternativer Energie weltweit an erster Stelle. Auf Erfindungspatente, die das technologische Niveau am besten widerspiegeln, entfielen jedoch nur 50 %, während die Gesamtzahl der ausländischen Erfindungspatentanmeldungen im gleichen Zeitraum 90 % betrug.

Darüber hinaus haben auch ausländische Marken den chinesischen Markt im Visier. Derzeit haben Fahrzeughersteller wie Toyota und Honda in China Automobilmotorenfabriken gegründet, um ihre eigenen Industrieketten zu beliefern. Automobilzulieferer wie Bosch und ZF haben Joint Ventures mit inländischen Unternehmen gegründet, um Antriebsmotoren für Fahrzeuge mit alternativer Antriebstechnik zu entwickeln und zu produzieren. Auch unabhängige Motorenzulieferer wie Remy Motor haben Fabriken in China gegründet. Angesichts „starker Feinde“ wird auch die technologisch schwache Automobilindustrie meines Landes vor vielen Herausforderungen stehen.

In diesem Zusammenhang sagte Sun Fengchun, dass es in meinem Land derzeit noch viele Defizite in der Motorenforschung und -entwicklung gebe. Hohe Geschwindigkeit, hohe Leistungsdichte, Hochleistungsmotoren, hohe Leistung, Hochgeschwindigkeitslager usw. sind allesamt Technologien, die noch nicht weit verbreitet sind, und einige Schlüsselkomponenten und Hochgeschwindigkeitslager werden immer noch importiert. „Wenn wir den Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen senken wollen, müssen wir dafür sorgen, dass die Motoren der Elektrofahrzeuge hocheffizient arbeiten und uns weiterhin mit wichtigen Basiskomponenten wie Hochgeschwindigkeitsmotoren und Motoren mit hoher Leistungsdichte, elektronischen Chips, High-End-Computerchips der dritten Generation und Hochgeschwindigkeitslagern befassen. Gleichzeitig wird der elektrische Hub auch der nächste Schwerpunkt technologischer Forschung und Entwicklung sowie bahnbrechender Entwicklungen sein.“ Sagte Sun Fengchun.

Darüber hinaus erklärte Sun Fengchun gegenüber Reportern, dass es in meinem Land auch Defizite in der Forschung und Entwicklung von elektronischen Steuerungssystemen, groß angelegter Computersoftware und Simulationstechnologie sowie Betriebssystemen gebe und dass diese Technologien praktisch nicht vorhanden seien.

Die Mängel der "drei kleinen Elektriker" haben die Leistung von Elektrofahrzeugen stark reduziert

Elektrofahrzeuge werden Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ersetzen. Dabei wird nicht nur das Antriebssystem von herkömmlichen Verbrennungsmotoren auf Elektroantrieb umgestellt, sondern es wird auch eine vollständige Elektrifizierung erreicht. Wang Binggang sagte, dass Elektrofahrzeuge neben den „drei großen Elektrofahrzeugen“ auch effiziente elektrische Brems-, Lenk- und Klimaanlagensysteme benötigen und dass der technischen Forschung und Entwicklung der sogenannten „drei kleinen Elektrofahrzeuge“ besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden müsse. Beispielsweise ist der Teil der Bremsenergierückgewinnung des elektrischen Bremssystems eng mit der Sicherheit, der Fahrstabilität und dem Energieverbrauch verbunden. Derzeit wird in diesen Bereichen von inländischen Unternehmen geforscht, die Ergebnisse sind jedoch nicht optimal und haben noch nicht das internationale Spitzenniveau erreicht.

Sun Fengchun erklärte Reportern, dass die aktuelle Nennreichweite von Elektrofahrzeugen keine Klimaanlage einschließt, bei der tatsächlichen Nutzung jedoch die Reichweite erheblich sinkt, sobald die Klimaanlage eingeschaltet wird. Da die Klimaanlage zu viel Energie verbraucht, trauen sich viele Nutzer nicht, sie zu benutzen, was den Fahrkomfort von Elektrofahrzeugen beeinträchtigt. Ihm zufolge würde sich die Reichweite durch die Kühlung und Heizung der Klimaanlage um ein Drittel oder sogar mehr verringern. „Das nächste Ziel ist die Entwicklung hocheffizienter Klimaanlagen zum Heizen und Kühlen. Das Forschungs- und Entwicklungsziel besteht darin, den Energieverbrauch im Vergleich zu bestehenden Produkten um 30 bis 45 Prozent zu senken“, sagte Sun Fengchun. Wang Binggang betonte zudem, dass elektrische Klimaanlagen eine schwache Technologie bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen seien. Derzeit entwickeln einige inländische Unternehmen hocheffiziente Klimaanlagen mit niedrigem Energieverbrauch, aber es gibt noch keine besseren Produkte und die Branche muss diesem Thema mehr Aufmerksamkeit schenken.

Neben den „großen drei Elektroautos“ und den „kleinen drei Elektroautos“ sind auch technische Mängel wie das geringe Gewicht und die Allwetterstabilität von Elektrofahrzeugen wichtige Themen für die Branche.

Relevante Untersuchungen zeigen, dass sich die Reichweite eines Elektrofahrzeugs mit jeder Gewichtsreduzierung um 10 % um 6 % erhöht. Durch die „Gewichtsreduzierung“ von Elektrofahrzeugen kann der Energieverbrauch effektiv gesenkt werden. Es wird davon ausgegangen, dass es derzeit drei wichtige technische Entwicklungsrichtungen für leichte Elektrofahrzeuge gibt: Leichtbaumaterialien, Leichtbaustrukturen und Leichtbauverbindungen. Sun Fengchun ist davon überzeugt, dass die Bedeutung des strukturellen Leichtbaus weit größer ist als die des Materialleichtbaus. Die strukturellen Veränderungen bei Elektrofahrzeugen sowie die Reduzierung des Gewichts von Materialien und Verbindungen können in Kombination mit neuen Verfahren in der Automobilproduktion zu Gewichtseinsparungen führen, die alle Erwartungen übertreffen. Dies sollte zum Hauptschwerpunkt der industriellen Forschung werden.

Zudem ist bekannt, dass Elektroautos „Angst vor Kälte“ haben. Derzeit sind der Nordosten, Nordwesten und kalte Höhenregionen für Elektrofahrzeuge nahezu „verbotene Zonen“. „Das Starten und der Betrieb der Batterie sind in kalten Regionen große Probleme. Bei einer Umgebungstemperatur von -25 °C verringert sich die Reichweite von Elektrofahrzeugen um mehr als die Hälfte oder sogar noch mehr.“ Sun Fengchun sagte, der nächste Schritt meines Landes sei die Entwicklung von Allwetterfahrzeugen und Batterien, die bei jedem Wetter funktionieren. Der von ihm erwähnte Allwetterbetrieb bedeutet, dass Elektrofahrzeuge bei -40 °C normal funktionieren können.

Es ist auch notwendig, die Unterstützung für die Teileindustrie zu erhöhen

Wang Binggang ist der Ansicht, dass mein Land im Vergleich zu herkömmlichen Autos im Bereich der Elektrofahrzeuge klare Vorteile hat und dass Batterien, Motoren und elektronische Steuerungen gut entwickelt sind, es aber auch viele Defizite gibt. Wenn diese Technologien nicht ernst genommen werden, behindern sie die qualitativ hochwertige Entwicklung der mit neuer Energie betriebenen Fahrzeuge meines Landes. Er betonte, dass die Schlüsseltechnologien, die derzeit die weitere Entwicklung von Elektrofahrzeugen behindern, mit der insgesamt schwachen technologischen Grundlage der Automobilindustrie zusammenhängen. Im Vergleich zur herkömmlichen Automobiltechnologie gibt es bei Elektrofahrzeugen einige Überschneidungen, sie verfügen jedoch auch über ihre eigenen, einzigartigen Technologien. Derzeit weisen diese Technologien im Vergleich zum fortschrittlichen Niveau der Welt noch Probleme auf, wie etwa eine mangelhafte Verarbeitungsgenauigkeit und ein niedriges Entwicklungsniveau der Rohstoffe. „Das ist nicht nur ein Problem der Elektrofahrzeuge selbst. Tatsächlich spiegelt sich die Lücke in der industriellen Basis auch in den Autos wider“, sagte Wang Binggang.

Einem aktuellen Bericht des China News Service zufolge ergab eine Untersuchung des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie unter mehr als 130 wichtigen Grundmaterialien bei über 30 großen Unternehmen im ganzen Land, dass 32 % der Schlüsselmaterialien in China noch immer unbearbeitet sind und 52 % auf Importe angewiesen sind. Im Bereich der Geräteherstellung sind mehr als 95 % der Fertigungs- und Prüfgeräte in den Endfertigungslinien für wichtige Teile wie hochwertige CNC-Werkzeugmaschinen, hochwertige Geräte und Instrumente, Trägerraketen, große Flugzeuge, Flugzeugtriebwerke und Autos auf Importe angewiesen.

Vor diesem Hintergrund betonte Wang Binggang: „Mein Land muss die Unterstützung für die Basisteileindustrie wirklich verstärken. Der Schwerpunkt der nationalen Unterstützung darf nicht nur auf kompletten Fahrzeugen liegen. Viele Kerntechnologien stecken in Teilen.“

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