Innovationen für die Mobilität der Zukunft: intelligent, hochautomatisiert und elektrisch

Keynote von Herrn Dr. Georg Schütte, Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung, anlässlich des 6. eMobility Summits des Berliner Tagesspiegels in Berlin

Es gilt das gesprochene Wort!

Sehr geehrte Frau Dr. Hendricks,

sehr geehrter Herr Oettinger,

sehr geehrter Herr Dr. Damasky,

sehr geehrter Herr Casdorff,

meine sehr geehrten Damen und Herren!

Unsere Mobilität und daher auch die Automobilwirtschaft stehen derzeit vor einem tiefgreifenden Wandel. Elektromobilität und Digitalisierung sind die beiden Megatrends die unsere zukünftige Mobilität bestimmen werden. Innovation und Wertschöpfung werden heute schon immer weniger von Verbrennungsmotoren und Getrieben, sondern immer stärker von Elektronik und Software bestimmt. Spätestens seit dem Autosalon in Paris bestreitet niemand, dass die Autos der Zukunft elektrisch, vernetzt und autonom – oder zumindest teilautonom – fahren werden. Hierauf stellt sich die Automobilbranche weltweit ein. Da reicht es nicht, bestehende Autos inkrementell weiterzuentwickeln. Erforderlich ist ein komplettes – ja disruptives – Umdenken beim Auto der Zukunft und den neuen Mobilitätskonzepten. Wenn wir unsere Position als „Autoland“ halten wollen, dann müssen wir das Auto ganz neu denken!

Meine Damen und Herren,

schon heute sind rund 80 % der Innovationen im Automobil elektronikgetrieben. Dieser Trend wird sich in Zukunft eher noch verstärken. Vor allem das autonome Fahren wird diese Entwicklung prägen und es wird – so die Prognosen - eines der weltweit einträglichsten Innovationsfelder sein: Nach aktuellen Schätzungen der Boston Consulting Group wird es bis zum Jahr 2025 hier einen Markt von 42 Milliarden US-Dollar geben. Am Ende befindet sich wahrscheinlich das smarteste Internet-Device, das es gibt[5], auf der Straße.

Diese Aussichten rufen aber auch ganz neue Konkurrenz für die klassische Automobilindustrie auf den Plan. IT-Unternehmen zum Beispiel, vornehmlich US-amerikanische Firmen wie Google oder Apple, haben hier bereits eigene Ideen entwickelt – nie war es so leicht, auf diesem vielversprechenden Markt einzusteigen. Als eigentlich branchenfremde Quereinsteiger setzen sie auf die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle, wollen so neue Bedürfnisse kreieren und einen neuen Markt schaffen. Um Wertschöpfung und Arbeitsplätze in Deutschland zu halten müssen wir handeln und schnell neue Fähigkeiten aufbauen. Es sind Ideen jenseits ausgetretener Pfade gefragt.

Ja, die Automobilwirtschaft ist eine starke Branche. Sie erwirtschaftet aktuell einen Umsatz von etwa 371 Milliarden Euro und beschäftigt etwa 785.000 Personen. Fahrzeuge und Fahrzeugteile haben mit rund 18 Prozent den größten Anteil an all unseren Exportgütern.

Zum Glück, denn so kann Sie im Wettbewerb um die Digitalisierung und Elektrifizierung des Fahrens aus der Position der Stärke agieren.

Was kann nun der Staat, was kann die Bundesregierung tun, um den Erfolg der deutschen Automobilindustrie zu flankieren? Brauchen wir noch mehr Kaufprämien, weil wir annehmen, dass vorwiegend wirtschaftliche Gründe den Durchbruch der Elektrofahrzeuge bestimmen?

Nein. Dies kann nur eine einmalige Maßnahme mit kurzfristiger Wirkung sein. Um nachhaltig erfolgreich zu sein, muss die Technologie noch deutlich besser werden. Wir brauchen innovative Lösungen aus Forschung und Entwicklung. Deshalb setzt das Bundesministerium für Bildung und Forschung dort Schwerpunkte, wo der Durchbruch gelingen muss, damit Elektrofahrzeuge gegenüber konventionell angetriebenen Fahrzeugen Vorteile bieten können:

Das sind erstens vor allem leistungsfähige Batterien, das ist zweitens intelligente Mikroelektronik und schließlich drittens müssen wir die Elektrifizierung mit der Digitalisierung des Fahrens verknüpfen, wir müssen die IKT-Branche mit der Autobranche in einen noch intensiveren Diskurs bringen, damit neue Geschäftsmodelle entstehen.

Die Batterie entscheidet über Leistungsfähigkeit und Reichweite von Elektrofahrzeugen. Gleichzeitig beträgt der Anteil der Wertschöpfung der Batterie am Gesamtfahrzeug bis zu 40 %.

Mit dem Panel „Mehr Saft – Batterien als Turbo der eMobility“ gereift auch dieser eMobility Summit das Thema auf.

Das BMBF hat mit der Förderung von Maßnahmen zur Batterieforschung konsequent den Wiederaufbau der Kompetenz für Elektrochemie vorangetrieben, sodass deutsche Hochschulen und Forschungsinstitute in diesem Bereich heute wieder exzellent aufgestellt sind, auch im internationalen Vergleich.

Beispielsweise haben hiesige Forscher in dem von meinem Haus geförderten Projekt „Strom aus Luft und Lithium“ gezeigt, dass Lithium-Luft-Batterien einen fünffach höheren Energiegehalt als die heutigen Lithium-Ionen-Batterien haben können. Auf Grundlage dieser vielversprechenden Ergebnisse arbeitet das Konsortium im Rahmen der Maßnahme Batterie 2020 weiter daran, Strategien zur zukünftigen Realisierung der Lithium-Luft-Batterien zu entwickeln. Gelingt die Kommerzialisierung dieser Hochenergiespeichertechnologie, könnte sich dadurch die Reichweite für Elektrofahrzeuge auf mehr als 500 km erhöhen, ohne unverhältnismäßig große Batterien im Auto „mitschleppen“ zu müssen.

Meine Damen und Herren,

die Leistungsfähigkeit künftiger Batteriegenerationen ist jedoch nur ein Aspekt des Themas Batterie. Mindestens genauso wichtig ist es, dass wir gerade bei diesem Schlüsselelement der Elektrofahrzeuge alle Teile der industriellen Wertschöpfungskette vom Material über die Batteriezelle bis zur Produktion des Batteriesystems in Deutschland beherrschen. Nur Know-how und Fertigungskompetenz am Standort schützt uns davor, uns in Abhängigkeit zu begeben!

Aktuell fördert das BMBF mit insgesamt 16,4 Millionen Euro den Kompetenzcluster zur Batteriezellproduktion „ProZell“. Ziel dieses Clusters ist es, den Produktionsprozess von Batteriezellen zu erforschen und dessen Einfluss auf die Zelleigenschaften sowie die Produktentstehungskosten im Detail zu verstehen. Weil die Produktion von Batteriezellen so extrem komplex ist, bringt das Cluster gezielt die in Deutschland vorhandenen Kompetenzen auf dem Gebiet der Zellproduktion zusammen. Im August dieses Jahres sind dazu elf Forschungsverbünde mit insgesamt 30 Teilvorhaben gestartet. Beteiligt sind unter anderem die TU Braunschweig, mehrere Fraunhofer-Institute, die Helmholtz Institute Ulm und Münster sowie das ZSW in Ulm. Gemeinsam werden sie wesentliches Know-how im Hinblick auf Batteriezellfertigung erarbeiten.

Damit sind die Ziele der Forschungsförderung des BMBF umrissen: Wir wollen die Voraussetzungen dafür schaffen, dass neues Wissen generiert wird und dass junge Leute gut ausgebildet werden. Und am Ende geht es natürlich auch darum, einen gesellschaftlichen Nutzen zu erzielen. Daher würde ich mir wünschen, dass das hier entstandene Knowhow auch ganz praktisch bei der Herstellung von Batteriezellen genutzt und so die Wertschöpfungskette bei der Batterie möglichst vollständig auch hier in Deutschland abgebildet wird.

Dazu bedarf es entsprechender unternehmerischer Entscheidungen. Ich kann daher nur an die Industrie appellieren, das Potenzial zu nutzen, das es in Deutschland im Bereich der Batterietechnologie gibt, nötigenfalls Allianzen zu schließen und dieses zukunftsträchtige Geschäftsfeld zu erschließen.

Auf der einen Seite wird es uns schwerfallen, ohne entsprechende Pläne der Industrie die Förderung der Batterieforschung für die Elektromobilität auf dem bisherigen Niveau zu halten. Auf der anderen Seite stehen wir als Bundesregierung bereit, im Rahmen unserer Möglichkeiten Unterstützung beim Aufbau einer Zellproduktion zu leisten.

Neben der bereits ausführlich dargelegten Forschungsförderung setzen wir uns derzeit in Brüssel für die Einrichtung eines sogenannten IPCEI (Integrated Project of Common European Interest) ein, um so den Rahmen für eine entsprechende Unterstützung auch auf europäischer Ebene zu schaffen.

Dabei haben wir übrigens im Blick, dass es auch außerhalb des automobilen Marktes eine Vielzahl von Anwendungen und damit ein großes Marktpotential für Lithium-Ionen-Batterien gibt.

Ich nenne hier als Beispiele nur den Garten- und Heimwerkerbereich, die Medizintechnik oder den Logistikbereich, hier vor allem bei Gabelstaplern und Bussen, oder den großen Bereich der stationären Energiespeicher. Eine Batteriezellproduktion in Deutschland könnte auch diese Bereiche adressieren und so eine volkswirtschaftlich sinnvolle Nutzung des hier vorhandenen Wissens ermöglichen. Wir müssen jetzt die Zukunft für die Batterie aktiv gestalten. Und natürlich ist es auch ein internationaler Wettlauf. Wie sie wissen, befindet sich aktuell eine Batteriefertigung (inklusive Batteriezellproduktion) durch die Firma LG in Polen im Aufbau. Bei den angeblichen Überkapazitäten schon ein mutiger Schritt.

Wollen wir hier den Anschluss verlieren?

Meine Damen und Herren,

neben der Energiespeicherung im Fahrzeug ist natürlich zweitens der effiziente Umgang mit der knappen Energie ein Thema, bei dem intelligente Elektronik und ein optimiertes Gesamtfahrzeug erhebliches Potenzial bieten:

Mit Förderung des BMBF ist beispielsweise im Projekt
Visio.M ein Forschungsfahrzeug entstanden, dessen elektrischer Energiebedarf einem Kraftstoffverbrauch von nur 0,6 Litern pro 100 km entspricht. Wenn die Ergebnisse dieser Effizienzsteigerungen in Fahrzeugen der nächsten Generation auf die Straße kommen, ist das ein schöner Erfolg, aber auch nur ein wichtiges Teilergebnis.

Weitere Herausforderungen stehen an. Beispielsweise versprechen Komponenten und Schaltungen aus dem Halbleitermaterial Siliziumcarbid (SiC) höhere Wirkungsgrade und kompaktere Bauformen, die die Energieeffizienz des Antriebs und damit die verfügbare Reichweite der Fahrzeuge weiter steigern können.

Andererseits sind Erhöhungen der Leistungs- und Funktionsdichte nur ein Entwicklungsziel. Damit auch hohe Kosteneffizienz möglich wird, ist eine Verbindung der beiden Paradigmen – Hochintegration und Modularität, d.h. Baukästen die Variantenvielfalt ermöglichen – und damit die Auflösung des bestehenden Zielkonflikts erforderlich. Diese Themen adressiert das BMBF aktuell in der Förderrichtlinie "Zuverlässige, intelligente und effiziente Elektronik für die Elektromobilität (ZIEL-eMobil)" vom 04. Oktober.

Mit 83 Millionen Euro pro Jahr fördern wir die Forschung auf den Gebieten Batterie und intelligenter Elektronik.

Meine Damen und Herren,

in intelligente Elektronik und Sensorik für zukünftige Mobilität investiert mein Haus schon lange: Seit den 90er Jahren wird Forschung zu Fahrerassistenzsystemen, Radartechnologie und Sensorik unterstützt.

Unsere neue Forschungsagenda zum hochautomatisierten, vernetzten Fahren stellt derzeit Fördermittel in Höhe von insgesamt rund 50 Millionen Euro für die Forschung hin zu Systeminnovationen, zu ganz neuen Technologien und Verfahren, jenseits ausgetretener Wege zur Verfügung.

Beim autonomen Fahren entfallen 58 % aller weltweiten Patente auf Deutschland, wie das Institut der deutschen Wirtschaft herausgefunden hat. Unsere Basis ist also gut. Wir sollten uns auf diesen Lorbeeren allerdings nicht ausruhen. Wenn wir beim autonomen Fahren die Rolle des Innovationstreibers anstreben und nicht der internationalen Entwicklung als „Fast Follower“ nachlaufen möchten, erfordert dies noch erhebliche Anstrenungen in Forschung und Entwicklung.

Eine kluge Innovationspolitik muss dazu parallel zwei in enger Beziehung stehende Pfade in den Blick nehmen. Das sind einerseits konkrete Anwendungen, bei denen schon heute hochautomatisiertes Fahren Nutzen zeigt und den Weg zum autonomen Fahren ebnet.

Ein Beispiel für die konkreten Anwendungen ist das Projekt Automatisiertes Parken & Laden von Elektrofahrzeug-Systemen (AUTOPLES) in dem beispielsweise gezeigt werden konnte, wie ein E-Smart in einem Stuttgarter Parkhaus selbstständig vom Eingang bis an die Ladesäule im sechsten Stock fährt, sich an der Ladesäule andockt und anschließend den Fahrer per Smartphone informiert, dass er aufgeladen ist. Der Fahrer kann dann den Wagen bequem an der Garageneinfahrt abholen, neudeutsch: Valet-Parking – und eben genau solche Anwendungsszenarien brauchen wir!

In Kürze werden auch hochautomatisierte Fahrerassistenzsysteme für die Autobahn verfügbar sein, bei der Fahrer in kritischen Situationen, die das System nicht bewältigen kann, noch sehr kurzfristig eingreifen muß. Hier wird der Fahrer nur scheinbar entlastet, er bleibt vielmehr ständiger Diener eines Systems, für dessen Leistungsgrenzen er einstehen muss. Verbraucherverbände monieren dies bereits, weil sie Konsumenten bei der Haftung überfordert sehen.

Wir denken daher konsequent über den zweiten Entwicklungspfad nach - hin zum vollautomatisierten fahrerlosen Fahrzeug. Es muss auch im urbanen Umfeld vollständig ohne Fahrereingriffe auskommen, was an die Fahrzeugelektronik höchste Anforderungen stellt, die weit über existierende Sensorik hinausgehen. Dies erfordert intensive Forschung, die entlang der Wertschöpfungskette von den mikroelektronischen Bauteilen über die Elektroniksysteme hin zum vollautomatisierten, fahrerlosen autonomen Fahrzeug führt. Solche Fahrzeuge entsprechen Automatisierungsstufe 5, der höchsten Automatisierungsstufe nach VDA-Definition. Sie werden die Basis für neue, „disruptive“ Geschäftsmodelle bilden.

Deshalb plant das BMBF ein strategisches Pilotprojekt auf den Weg zu bringen, in dem eine fahrerlose elektrische Fahrzeugplattform entwickelt und erforscht wird, die sich auf verschiedene Anwendungsszenarien im individuellen, öffentlichen und auch im Güterverkehr anpassen lässt. Dies wird nur mit einer hoch innovativen Elektrik- und Elektronik-Architektur und leistungsfähigster Sensorik gelingen.

Solche fahrerlosen Fahrzeuge ermöglichen – gerade wenn sie als Vehikel („Plattform“) für Dienstleistungen genutzt werden – potentiell „disruptive“ Innovationen mit neuen Lösungen und Geschäftsmodellen in Mobilität und Logistik. Dafür müssen wir Technologie und neue Geschäftsmodelle zusammendenken, wir müssen die Elektrifizierung mit der Digitalisierung des Fahrens verknüpfen, wir müssen die IKT-Branche mit der Autobranche in einen noch intensiveren Diskurs bringen.

Oberstes Gebot ist dabei: hochautomatisierte Funktionen und autonomes Fahren müssen sicher sein! An den
Youtube-Videos mit Tesla-Fans nur auf der Rückbank ihres Wagens können Sie sehen, dass es hier noch ein großes Missverständnis gibt, über den Unterschied zwischen Autos mit Fahrerassistenzsystemen und völlig selbständig, also autonom fahrenden Autos. Dahin ist es tatsächlich noch ein langer Weg, insbesondere auch im Hinblick auf neue Test- und Validierungsmethoden.

Aktuelle Schätzungen der TU Darmstadt erwarten über 13 Milliarden Testkilometer für den Nachweis der Sicherheit eines solchen Fahrzeugs. Diese Strecke kann natürlich niemand fahren. Das unterstreicht den Bedarf für neue Test- und Validierungsmethoden. Denn Beta-Versionen von Elektroniksystemen in Kundenhand – wie wir es bei der Konsumelektronik hinnehmen - sind jedenfalls keine Alternative.

Forschung, die das BMBF finanziert, setzt deshalb bei der Entwicklung von höchstzuverlässiger Qualitätselektronik einschließlich neuer Test- und Validierungsmethoden für das Auto an.

Das Autonome Fahren und Geschäftsmodelle, die es nutzen, haben das Potential, zur Verkehrssicherheit insgesamt beizutragen: Bereits in den vergangenen 30 Jahren ist die Zahl der im deutschen Straßenverkehr tödlich Verunglückten um mehr als 65 % gesunken und das bei steigendem Verkehrsaufkommen. Grund dafür sind nicht zuletzt Fahrerassistenzsysteme wie ABS und ESP. Laut statistischem Bundesamt sind jedoch nach wie vor 88 % der Verkehrsunfälle mit Personenschaden auf das Fehlverhalten von Fahrerinnen und Fahrern zurückzuführen. Diesen Anteil zu senken ist eines der Versprechen, das leistungsfähige Elektronik in zukünftigen Fahrzeugen soweit wie möglich einlösen soll. Darauf setzen wir!

Jedoch: dies ist natürlich keinesfalls garantiert. Selbst auf den Autobahnen sind die Verkehrssituationen nicht selten sehr komplex – geschweige denn im urbanen Umfeld. Es wird zunächst zum Mischbetrieb von teilautonomen und konventionellen Fahrzeugen kommen. Nicht alle Fahrzeuge werden mit allen anderen vernetzt sein.

Visionen, die das autonome Fahren schon heute als fast verwirklicht ansehen und dabei das Google-Auto im Blick haben und dieses als Allheilmittel vieler Mobilitätsprobleme – Unfälle, Staus und Emissionen – sehen, könnten sich rasch als überzogen erweisen.

Das autonome Fahren ist ein zu wichtiges Innovationsfeld, als dass wir es mit naiven Versprechungen einer Glaubwürdigkeitskrise aussetzen dürfen.

In der Strategie zum automatisierten und vernetzten Fahren arbeitet die Bundesregierung unter Federführung des Bundesverkehrsministeriums verzahnt und umfassend an den Rahmenbedingungen einschließlich der notwenigen Haftungsfragen, der Infrastruktur und der ethischen Problematik. Mein Haus koordiniert hierbei die Forschungsthemen.

Meine Damen und Herren,

Was wollen die Menschen eigentlich genau? Ich meine: das autonome Fahren wird für viele kein Selbstzweck sein. Vielmehr wird es auch morgen darum gehen, sicher und bezahlbar von A nach B zu kommen.

Die Herausforderungen für diese Mobilität der Zukunft sind enorm. Was kann nun der Staat mit seiner Forschungspolitik übernehmen, was erwarten wir von der Industrie?

Das autonome Fahren ist noch ein gutes Stück entfernt. Von Seiten des Staates müssen wir es verstärkt mit grundlagenorientierter Forschung im Dialog mit Wissenschaft und Wirtschaft angehen. Hier müssen wir Räume für Neues öffnen und Innovationen schaffen, statt allein auf Produktentwicklung mit kleinen, inkrementellen Schritten in bestehenden Geschäftsmodellen zu setzen.

Von der Industrie erwarten wir, dass Sie Ihren aktuellen, zahlreichen Ankündigungen auf dem Pariser Automobilsalon nun Taten folgen lässt – damit daraus Wertschöpfung und Arbeitsplätze in Deutschland werden.

Wenn uns so gemeinsam gelingt, das Auto neu zu denken ist mir um die Zukunft nicht bange.

Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit und wünsche Ihnen einen spannenden Tag!