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Wirtschaftlichkeitsanalyse des Einsatzes von Elektrofahrzeugen in der Transportlogistik

Krämer, Johannes (2014):
Wirtschaftlichkeitsanalyse des Einsatzes von Elektrofahrzeugen in der Transportlogistik.
TU Darmstadt,
[Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Ausgelöst durch das Bewusstwerden über die Folgen des Klimawandels und die Bedrohung durch den Treibhauseffekt, gewinnt das ressourcenschonende Handeln in der Gesellschaft immer mehr an Gewicht. Vor diesem Hintergrund richten auch viele Unternehmen ihre Pro-dukte und Dienstleistungen neu aus, um den steigenden ökologischen Forderungen der Kunden gerecht zu werden. Von diesem Wandel ist die Logistikbranche als Emittent von Treibhausgasen in einem erheblichen Maß betroffen. Eine Möglichkeit, das Thema Nachhal-tigkeit in Unternehmen zu integrieren, ist der Einsatz von Elektronutzfahrzeugen (ENF) in-nerhalb der Transportlogistik. So setzen bereits heute einige Transportdienstleister wie bspw. die Deutsche Post DHL vereinzelt ENFs ein. Dabei stellt der Einsatz von ENFs die Unternehmen vor eine Vielzahl von Herausforderungen, die bisher einen breiten Einsatz von ENFs verhinderten. Diese Hindernisse wurden bisher meist aus einer technischen Perspekti-ve erforscht, so dass wirtschaftliche Aspekte nur am Rande in die Betrachtung mit einflos-sen. Bis auf wenige Ausnahmen, wie die Forschungsprojekte „E-Route“ der Fachhochschule Essen oder „ELMO“ vom Frauenhofer Institut für Materialfluss und Logistik, fand eine be-triebswirtschaftliche Analyse der Einsatzfähigkeit von ENFs nur in einem begrenztem Um-fang statt. Für eine fundierte Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Transportfahrzeugen in der Trans-portlogistik sind die Rahmenbedingungen, unter denen diese eingesetzt werden, entschei-dend. Vor diesem Hintergrund wurde der Wirtschaftszweig (WZ) Handel als ein heraus-ragendes Distributionssystem im Straßengüterverkehr identifiziert und analysiert. Auf Basis der Erhebung Kraftfahrzeugverkehr in Deutschland 2010 (KiD 2010) wurde ein charakteristi-sches Bewegungsprofil für Transportfahrzeuge im WZ Handel erstellt. Im WZ Handel finden Transportfahrten vor allem innerhalb des gleichen Ortstyps statt, ohne dass dieser während der Fahrt verlassen wird. Dieser Zusammenhang ist vor allem bei der Fahrzeugklasse Lkw mit einer maximalen Nutzlast von 3,5 t (Lkw < 3,5 t) anzutreffen, die mit einem Anteil von 22% im WZ Handel Einsatz findet. Die tägliche Fahrleistung dieser Fahr-zeugklasse in Höhe von 110 km setzt sich aus der durchschnittlichen Strecke pro Fahrt (25 km) und der Fahrtenhäufigkeit pro Tag (4,5 Fahrten) zusammen. So ergibt sich, unter der Annahme, dass die Fahrzeuge an 245 Tagen pro Jahr eingesetzt werden, eine Jahreslauf-leistung in Höhe von rund 27.000 km. Die geringere Nutzlast der ENFs wird oft als Argument gegen den Einsatz von ENFs angeführt, jedoch ergab die Berechnung der Kapazitätsauslas-tung von Lkws < 3,5 t, dass lediglich 15-30% der Nutzlast auf den Fahrten benötigt werden. Daher ist ein Einsatz von ENFs vor diesem Hintergrund potenziell möglich. Um die Wirtschaftlichkeit von ENF abschätzen zu können, wurde der Kastenwagen Iveco Daily Electric (Anschaffungspreis 100.000 €) ausgewählt und mit seinem dieselbetriebenen Pendant Iveco Daily (42.350 €) verglichen. Auf Basis dieser beiden Fahrzeuge wurden die Transportkostenkalkulation und ein Vergleich der Kostenstrukturen durchgeführt. Im Rahmen dieser Berechnung wurden für beide Fahr-zeuge die Gesamtkosten pro Jahr ermittelt und miteinander verglichen. Das ENF verursacht Jahresgesamtkosten in Höhe von rund 65.000 €, dem gegenüber fallen bei dem Dieselfahr-zeug nur ca. 58.000 € im Jahr an. Diese Gesamtkosten setzen sich aus leistungs-, zeitab-hängigen Kosten, Gemein- und Personalkosten zusammen. Dabei berücksichtigen die leis-tungsabhängigen Fahrzeugkosten vor allem die Kostenarten wie Kraftstoff-, Reifen- und Wartungskosten, wohingegen die zeitabhängigen Kosten Versicherungen sowie kalkulatori-sche Zinsen betrachten. Bei der Kalkulation der Transportkosten wurden die Personalkosten in die zeitabhängigen Fahrzeugkosten mit eingerechnet, darüber hinaus wurde die Abschrei-bung des Anschaffungspreises der Fahrzeuge in einen leistungs- und einen zeitabhängigen Anteil untergliedert. Der Vergleich der Gesamtkosten beider Fahrzeuge ergab, dass das ENF einen deutlich höheren Anteil an zeitabhängigen Kosten besitzt, als das Dieselfahrzeug. Für eine genauere Betrachtung wurden für beide Fahrzeuge ein Tages- und ein Kilometersatz ermittelt. Der Kilometersatz beinhaltet, neben dem Abschreibungsanteil, alle leistungsabhän-gigen Kostenarten und ergab beim ENF einen Betrag von 31,19 Cent pro km. Der Tagessatz repräsentiert alle zeitabhängigen Kosten und beträgt beim Daily Electric 232 € pro Tag. Hin-gegen verursacht der gefahrene Kilometer beim Dieselfahrzeug 35,14 Cent und ein Einsatz-tag rund 197 €. Diese Unterschiede ergeben sich zum einen durch die geringeren Kraftstoff-kosten beim ENF und zum anderen durch die höheren Anschaffungskosten des ENFs, die einen erheblichen Anteil am Tagessatz der Fahrzeuge ausmachen. Zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit des Iveco Daily Electrics wurden darüber hinaus die Kosten einer fiktiven Tour berechnet, die es ermöglicht, die unterschiedlichen Nutzlasten der beiden Fahrzeuge zu berücksichtigen. Hierzu wurde der Kilometersatz mit der täglichen Fahrleistung von 110 km multipliziert. Die daraus entstandenen Kosten pro Tour wurden mit dem Verhältnis einer fiktiven Ladung von 100 kg zu der maximalen Nutzlast verrechnet. Auch der Tagessatz wurde in das Verhältnis 100 kg zu maximaler Nutzlast gesetzt. Unter der Berücksichtigung einer max. Nutzlast des ENFs von 800 kg ergab sich ein Betrag von 33,31 € pro Tour und 100 kg. Das Dieselfahrzeug verursacht bei einer max. Nutzlast von 1.300 kg hingegen Kosten in Höhe von nur 18,11 € pro Tour und 100 km. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass ein Betrieb von ENFs unter den gegebenen Rahmenbedingungen aus betriebswirtschaftlicher Sicht nicht effizient ist. Um den Iveco Daily Electric kostengünstiger als das Dieselfahrzeug betreiben zu können, müsste die Fahrleistung von aktuell 27.000 km auf rund 76.000 km pro Jahr erhöht werden. Alternativ müsste die Nutzungsdauer der Fahr-zeuge von 7 auf über 25 Jahre steigen. Dies ist jedoch aus technischer Sicht nicht umsetz-bar. Darüber hinaus können auch dadurch die höheren Tourkosten des ENFs nicht kompen-siert werden. Um eine umfassende Aussage über die Wirtschaftlichkeit von ENFs treffen zu können, reicht eine reine Betrachtung der Kostenstrukturen nicht aus. Daher wurden ausgewählte Kosten-einflussfaktoren im Rahmen einer Kostensensitivitätsanalyse in verschiedenen Szenarien untersucht, um abschätzen zu können, welche Änderungen einen Einsatz von ENF begüns-tigen oder verschlechtern. Die Anschaffungskosten des Iveco Daily Electric bestehen zu über 60% aus Batteriekosten, die aktuell bei ca. 1.000 € pro kWh liegen. Daher wurde in einem Szenario der Preis für die Batterie um bis zu 70% reduziert. Ein Rückgang der Batteriekosten um 10% wirkt sich in den jährlichen Gesamtkosten mit einer Reduktion von ca. 2% aus. Somit liegen die Gesamtkos-ten des ENFs ab einer Verringerung der Batteriekosten um 60% unter denen des Dieselfahr-zeuges, so dass ein kostengünstigerer Betrieb des Daily Electrics möglich wäre. Werden die Kosten pro Tour und 100 km jedoch herangezogen, zeigt sich, dass dieser Kostenrückgang nicht ausreicht, um die Nachteile durch die geringere maximale Nutzlast auszugleichen. Da-her kann das ENF auch hier unter diesen Annahmen nicht mit dem Dieselfahrzeug konkur-rieren. Neben der Veränderung der Batteriekosten wurden auch Variationen des Diesel- und Strompreises untersucht. Diese beeinflussen die Gesamtkosten der Fahrzeuge jedoch deut-lich geringer. So führt eine Erhöhung des Dieselpreises um 10% zum einem Gesamtkosten-anstieg von 0,85%. Mit einem Anstieg von 0,34% fällt die Veränderung der Gesamtkosten bei einem Anstieg des Strompreises um 10% deutlich niedriger aus. Anhand dieser Szenari-en ist es möglich, Rückschlüsse auf weitere Fälle zu ziehen, die aus einer Kombination der Szenarien bestehen. Die Analyse der Kostenstrukturen und die Sensitivitätsanalyse machen deutlich, dass ENFs vor allem durch die höheren Anschaffungskosten einen erheblichen Nachteil gegenüber kon-ventionellen Fahrzeugen besitzen. Unter den betrachteten Rahmenbedingungen ist ein kos-tengünstigerer Betrieb nicht möglich. Jedoch wurde gezeigt, dass insbesondere durch Re-duktion der Batteriekosten die negativen Effekte der ENFs abgemildert werden können, so dass die Kostendifferenz zwischen den beiden Fahrzeugen deutlich kleiner wird. Perspekti-visch bedeutet dies, dass Technischer Fortschritt mit einhergehender günstiger Preisentwick-lung insbesondere bei den Batteriekosten zu einer Konkurrenzfähigkeit der ENFs führend kann.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 2014
Creators: Krämer, Johannes
Title: Wirtschaftlichkeitsanalyse des Einsatzes von Elektrofahrzeugen in der Transportlogistik
Language: German
Abstract:

Ausgelöst durch das Bewusstwerden über die Folgen des Klimawandels und die Bedrohung durch den Treibhauseffekt, gewinnt das ressourcenschonende Handeln in der Gesellschaft immer mehr an Gewicht. Vor diesem Hintergrund richten auch viele Unternehmen ihre Pro-dukte und Dienstleistungen neu aus, um den steigenden ökologischen Forderungen der Kunden gerecht zu werden. Von diesem Wandel ist die Logistikbranche als Emittent von Treibhausgasen in einem erheblichen Maß betroffen. Eine Möglichkeit, das Thema Nachhal-tigkeit in Unternehmen zu integrieren, ist der Einsatz von Elektronutzfahrzeugen (ENF) in-nerhalb der Transportlogistik. So setzen bereits heute einige Transportdienstleister wie bspw. die Deutsche Post DHL vereinzelt ENFs ein. Dabei stellt der Einsatz von ENFs die Unternehmen vor eine Vielzahl von Herausforderungen, die bisher einen breiten Einsatz von ENFs verhinderten. Diese Hindernisse wurden bisher meist aus einer technischen Perspekti-ve erforscht, so dass wirtschaftliche Aspekte nur am Rande in die Betrachtung mit einflos-sen. Bis auf wenige Ausnahmen, wie die Forschungsprojekte „E-Route“ der Fachhochschule Essen oder „ELMO“ vom Frauenhofer Institut für Materialfluss und Logistik, fand eine be-triebswirtschaftliche Analyse der Einsatzfähigkeit von ENFs nur in einem begrenztem Um-fang statt. Für eine fundierte Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Transportfahrzeugen in der Trans-portlogistik sind die Rahmenbedingungen, unter denen diese eingesetzt werden, entschei-dend. Vor diesem Hintergrund wurde der Wirtschaftszweig (WZ) Handel als ein heraus-ragendes Distributionssystem im Straßengüterverkehr identifiziert und analysiert. Auf Basis der Erhebung Kraftfahrzeugverkehr in Deutschland 2010 (KiD 2010) wurde ein charakteristi-sches Bewegungsprofil für Transportfahrzeuge im WZ Handel erstellt. Im WZ Handel finden Transportfahrten vor allem innerhalb des gleichen Ortstyps statt, ohne dass dieser während der Fahrt verlassen wird. Dieser Zusammenhang ist vor allem bei der Fahrzeugklasse Lkw mit einer maximalen Nutzlast von 3,5 t (Lkw < 3,5 t) anzutreffen, die mit einem Anteil von 22% im WZ Handel Einsatz findet. Die tägliche Fahrleistung dieser Fahr-zeugklasse in Höhe von 110 km setzt sich aus der durchschnittlichen Strecke pro Fahrt (25 km) und der Fahrtenhäufigkeit pro Tag (4,5 Fahrten) zusammen. So ergibt sich, unter der Annahme, dass die Fahrzeuge an 245 Tagen pro Jahr eingesetzt werden, eine Jahreslauf-leistung in Höhe von rund 27.000 km. Die geringere Nutzlast der ENFs wird oft als Argument gegen den Einsatz von ENFs angeführt, jedoch ergab die Berechnung der Kapazitätsauslas-tung von Lkws < 3,5 t, dass lediglich 15-30% der Nutzlast auf den Fahrten benötigt werden. Daher ist ein Einsatz von ENFs vor diesem Hintergrund potenziell möglich. Um die Wirtschaftlichkeit von ENF abschätzen zu können, wurde der Kastenwagen Iveco Daily Electric (Anschaffungspreis 100.000 €) ausgewählt und mit seinem dieselbetriebenen Pendant Iveco Daily (42.350 €) verglichen. Auf Basis dieser beiden Fahrzeuge wurden die Transportkostenkalkulation und ein Vergleich der Kostenstrukturen durchgeführt. Im Rahmen dieser Berechnung wurden für beide Fahr-zeuge die Gesamtkosten pro Jahr ermittelt und miteinander verglichen. Das ENF verursacht Jahresgesamtkosten in Höhe von rund 65.000 €, dem gegenüber fallen bei dem Dieselfahr-zeug nur ca. 58.000 € im Jahr an. Diese Gesamtkosten setzen sich aus leistungs-, zeitab-hängigen Kosten, Gemein- und Personalkosten zusammen. Dabei berücksichtigen die leis-tungsabhängigen Fahrzeugkosten vor allem die Kostenarten wie Kraftstoff-, Reifen- und Wartungskosten, wohingegen die zeitabhängigen Kosten Versicherungen sowie kalkulatori-sche Zinsen betrachten. Bei der Kalkulation der Transportkosten wurden die Personalkosten in die zeitabhängigen Fahrzeugkosten mit eingerechnet, darüber hinaus wurde die Abschrei-bung des Anschaffungspreises der Fahrzeuge in einen leistungs- und einen zeitabhängigen Anteil untergliedert. Der Vergleich der Gesamtkosten beider Fahrzeuge ergab, dass das ENF einen deutlich höheren Anteil an zeitabhängigen Kosten besitzt, als das Dieselfahrzeug. Für eine genauere Betrachtung wurden für beide Fahrzeuge ein Tages- und ein Kilometersatz ermittelt. Der Kilometersatz beinhaltet, neben dem Abschreibungsanteil, alle leistungsabhän-gigen Kostenarten und ergab beim ENF einen Betrag von 31,19 Cent pro km. Der Tagessatz repräsentiert alle zeitabhängigen Kosten und beträgt beim Daily Electric 232 € pro Tag. Hin-gegen verursacht der gefahrene Kilometer beim Dieselfahrzeug 35,14 Cent und ein Einsatz-tag rund 197 €. Diese Unterschiede ergeben sich zum einen durch die geringeren Kraftstoff-kosten beim ENF und zum anderen durch die höheren Anschaffungskosten des ENFs, die einen erheblichen Anteil am Tagessatz der Fahrzeuge ausmachen. Zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit des Iveco Daily Electrics wurden darüber hinaus die Kosten einer fiktiven Tour berechnet, die es ermöglicht, die unterschiedlichen Nutzlasten der beiden Fahrzeuge zu berücksichtigen. Hierzu wurde der Kilometersatz mit der täglichen Fahrleistung von 110 km multipliziert. Die daraus entstandenen Kosten pro Tour wurden mit dem Verhältnis einer fiktiven Ladung von 100 kg zu der maximalen Nutzlast verrechnet. Auch der Tagessatz wurde in das Verhältnis 100 kg zu maximaler Nutzlast gesetzt. Unter der Berücksichtigung einer max. Nutzlast des ENFs von 800 kg ergab sich ein Betrag von 33,31 € pro Tour und 100 kg. Das Dieselfahrzeug verursacht bei einer max. Nutzlast von 1.300 kg hingegen Kosten in Höhe von nur 18,11 € pro Tour und 100 km. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass ein Betrieb von ENFs unter den gegebenen Rahmenbedingungen aus betriebswirtschaftlicher Sicht nicht effizient ist. Um den Iveco Daily Electric kostengünstiger als das Dieselfahrzeug betreiben zu können, müsste die Fahrleistung von aktuell 27.000 km auf rund 76.000 km pro Jahr erhöht werden. Alternativ müsste die Nutzungsdauer der Fahr-zeuge von 7 auf über 25 Jahre steigen. Dies ist jedoch aus technischer Sicht nicht umsetz-bar. Darüber hinaus können auch dadurch die höheren Tourkosten des ENFs nicht kompen-siert werden. Um eine umfassende Aussage über die Wirtschaftlichkeit von ENFs treffen zu können, reicht eine reine Betrachtung der Kostenstrukturen nicht aus. Daher wurden ausgewählte Kosten-einflussfaktoren im Rahmen einer Kostensensitivitätsanalyse in verschiedenen Szenarien untersucht, um abschätzen zu können, welche Änderungen einen Einsatz von ENF begüns-tigen oder verschlechtern. Die Anschaffungskosten des Iveco Daily Electric bestehen zu über 60% aus Batteriekosten, die aktuell bei ca. 1.000 € pro kWh liegen. Daher wurde in einem Szenario der Preis für die Batterie um bis zu 70% reduziert. Ein Rückgang der Batteriekosten um 10% wirkt sich in den jährlichen Gesamtkosten mit einer Reduktion von ca. 2% aus. Somit liegen die Gesamtkos-ten des ENFs ab einer Verringerung der Batteriekosten um 60% unter denen des Dieselfahr-zeuges, so dass ein kostengünstigerer Betrieb des Daily Electrics möglich wäre. Werden die Kosten pro Tour und 100 km jedoch herangezogen, zeigt sich, dass dieser Kostenrückgang nicht ausreicht, um die Nachteile durch die geringere maximale Nutzlast auszugleichen. Da-her kann das ENF auch hier unter diesen Annahmen nicht mit dem Dieselfahrzeug konkur-rieren. Neben der Veränderung der Batteriekosten wurden auch Variationen des Diesel- und Strompreises untersucht. Diese beeinflussen die Gesamtkosten der Fahrzeuge jedoch deut-lich geringer. So führt eine Erhöhung des Dieselpreises um 10% zum einem Gesamtkosten-anstieg von 0,85%. Mit einem Anstieg von 0,34% fällt die Veränderung der Gesamtkosten bei einem Anstieg des Strompreises um 10% deutlich niedriger aus. Anhand dieser Szenari-en ist es möglich, Rückschlüsse auf weitere Fälle zu ziehen, die aus einer Kombination der Szenarien bestehen. Die Analyse der Kostenstrukturen und die Sensitivitätsanalyse machen deutlich, dass ENFs vor allem durch die höheren Anschaffungskosten einen erheblichen Nachteil gegenüber kon-ventionellen Fahrzeugen besitzen. Unter den betrachteten Rahmenbedingungen ist ein kos-tengünstigerer Betrieb nicht möglich. Jedoch wurde gezeigt, dass insbesondere durch Re-duktion der Batteriekosten die negativen Effekte der ENFs abgemildert werden können, so dass die Kostendifferenz zwischen den beiden Fahrzeugen deutlich kleiner wird. Perspekti-visch bedeutet dies, dass Technischer Fortschritt mit einhergehender günstiger Preisentwick-lung insbesondere bei den Batteriekosten zu einer Konkurrenzfähigkeit der ENFs führend kann.

Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institutes of Transportation
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institutes of Transportation > Institute for Transport Planning and Traffic Engineering
Date Deposited: 21 Jan 2018 13:10
Official URL: https://www.verkehr.tu-darmstadt.de/media/verkehr/fgvv/beruf...
Referees: Friedrich, Jun.-Prof. Hanno and Rolko, M. Sc. Kevin
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