FEATURE: Wie aus

Jamie Fox, Principal Analyst bei einer führenden AgenturInteraktionsanalyse , verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung in der Marktforschung für Komponenten für Nutzfahrzeuge, einschließlich Elektrofahrzeuge. Hier betrachtet er die entscheidenden elektrischen Antriebsdifferenziale für den Off-Highway-Bereich

***

Nachdem ich mehrere Berichte sowohl über Off-Road- als auch On-Road-Antriebsstränge geschrieben habe, bin ich jetzt, da wir unseren neuesten Off-Highway-Antriebsstrangbericht veröffentlichen, in einer guten Position, über die Unterschiede nachzudenken. Auf einer sehr breiten Ebene gibt es viele Ähnlichkeiten. Beispielsweise wird der Markt im Laufe der Zeit Diesel immer mehr durch alternative Antriebe ersetzen, der Trend bei neuen Technologien geht weder im Gelände noch auf der Straße zu Hybridfahrzeugen und die Lade-/Betankungsinfrastruktur bleibt ein erhebliches Problem, das schwer zu lösen ist. Ähnliche Wettbewerber wie Dana, Bosch und Ballard sind in beiden Märkten tätig, und Nickel-Mangan-Kobalt-Batterien (NMC) und Lithium-Ionen-Phosphat-Batterien (LFP) dominieren in beiden Bereichen.

Wenn Sie jedoch etwas tiefer gehen, werden Sie einige wesentliche Unterschiede zwischen Offroad- und On-Road-Antriebssträngen erkennen, die Komponentenlieferanten, OEMs und andere beachten müssen.

Vielfalt des Offroad-Marktes

Wenn Sie über ein Produkt verfügen, das in einem mittelschweren Lkw verwendet werden kann, ist es nicht schwierig, es für einen schweren Lkw anzupassen (oder ein neues Produkt zu entwickeln). Der Antriebsstrang eines Verteiler-Lkw ähnelt stark dem eines Fernverkehrs-Lkw einer bestimmten Größe. Bei Bedarf könnte man für beide Zwecke den exakt gleichen oder einen sehr ähnlichen Antriebsstrang nutzen. Überlandbusse/Reisebusse haben ein anderes Design als Stadtbusse, unterscheiden sich jedoch nicht wesentlich, und das grundlegende Design des Antriebsstrangs und die ausgewählten Komponenten können ähnlich sein.

Der Offroad-Bereich ist mit etwa 6 Millionen verkauften Fahrzeugen im Jahr 2022 ähnlich groß wie der Markt für Lkw und Busse (wenn wir Pickup-Trucks und Transporter mit einbeziehen, sind Lkw viel größer), aber die Vielfalt ist viel größer. Der Offroad-Bereich umfasst Traktoren, Radlader, Baggerlader, Kompakt-/Raupenlader, Bulldozer, Hubarbeitsbühnen, Traktoren, Mähdrescher, Teleskoplader, Muldenkipper und andere, jeweils mit sehr unterschiedlichen Einsatzanforderungen und Antriebsstrangkonstruktionen. Keine der Antriebsstrangkomponenten, die in einem kleinen handbetriebenen Gabelstapler verwendet werden, könnte in einem großen Bagger wiederverwendet werden.

Es handelt sich sicherlich nicht um ein Produkt, das für alle passt. Wenn Sie auf den Offroad-Markt abzielen, müssen Sie wahrscheinlich Ihre Nische finden. Eine umfassendere Strategie erfordert eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte und eine enge Zusammenarbeit mit den Kunden bei der Gestaltung. Dies wird Zeit, Energie und Geld kosten.

Härtere Umgebung

Zu den Off-Road-Umgebungen gehören Bergwerke, Baustellen und Bauernhöfe, in denen tendenziell viel mehr Staub, Schmutz und anderes Material in der Luft ist. Die Umgebung kann manchmal laut sein, das Gelände ist weniger eben und die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsanforderungen können höher sein. All dies muss bei der Auslegung eines Antriebsstrangs und der Auswahl der Komponenten berücksichtigt werden. Manchmal bedeutet dies eine kleine Änderung an einem bestehenden Straßenprodukt oder einfach nur eine Schutzhülle. Häufiger ist ein völlig anderes Design oder sogar vollständig kundenspezifische Produkte erforderlich.

Staub und Schmutz sind bei Brennstoffzellensystemen ein besonderes Problem, was ihre Einführung etwas schwieriger macht. Die Brennstoffzelle muss zwar nicht grundlegend anders sein, sie benötigt jedoch einen besseren Schutz vor der Umwelt als auf der Straße und einen regelmäßigeren Filterwechsel. JCB hat erklärt, dass Brennstoffzellen für den Einsatz im Gelände möglicherweise nicht geeignet sind. Unserer Ansicht nach sind jedoch weitere Tests verschiedener Hersteller erforderlich.

Die Elektrifizierung im Gelände ist langsamer (bei schweren Fahrzeugen)

Es wäre seltsam, eine Lkw- oder Busmesse zu besuchen und dort nur wenige Elektrofahrzeuge ausgestellt zu sehen, wenig Diskussionen zum Thema Elektrifizierung oder geringes Interesse daran, aber auf der Baumesse ConExpo im März 2023 in Las Vegas beispielsweise nur sehr wenige neue Elektrofahrzeuge wurden angekündigt.

Das langsame Tempo der Elektrifizierung bedeutet jedoch nicht, dass Anbieter diesen Markt meiden sollten. Das Volumen wird später kommen und tendenziell von denen gewonnen werden, die früh investieren. Die Zeit, in neue Produkte zu investieren oder bestehende Angebote erheblich zu erweitern, hängt vom Bedarf des Unternehmens, der vorhandenen Technologie, der Zielregion und dem Segment ab. In der Praxis wird 2023 oder 2024 in vielen Fällen ein guter Zeitpunkt für Investitionen sein, damit die Produktverfügbarkeit und die Kundenbeziehungen eines Unternehmens in der Mitte und in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts der Nachfrage gerecht werden und der Konkurrenz einen Schritt voraus sein können.

Zur Verdeutlichung: Gabelstapler waren im Jahr 2022 bereits zu 64 % elektrisch (einschließlich eines kleinen Anteils mit Brennstoffzellen), Scherenarbeitsbühnen lagen bei 89 % und Teleskoparbeitsbühnen bei 25 %. Vor allem aufgrund dieser Kategorien waren im Jahr 2022 bereits 1,5 Millionen (oder 27 %) der in diesem Bericht behandelten Off-Highway-Fahrzeuge/-Maschinen elektrisch. Wenn wir diese Kategorien jedoch ausschließen, erreichten die vollelektrischen Fahrzeuge im Jahr 2022 nicht einmal 0,1 %. Für 2027 wird ein Anteil von knapp 1 % und bis 2030 von rund 5 % prognostiziert. Das ist ein deutlich langsameres Tempo als die Elektrifizierung im Lkw- und Busmarkt.

Die folgende Grafik vergleicht den Straßenverkehr (Lastkraftwagen über 6 Tonnen und Busse) mit dem Geländeverkehr (alle in unserer Untersuchung berücksichtigten Kategorien mit Ausnahme von Gabelstaplern, Scheren und Auslegern). Die Marktdurchdringung der On-Road-Elektrifizierung von 3 % im Jahr 2021 wird voraussichtlich im Jahr 2029 im Off-Road-Bereich erreicht.

Es wird erwartet, dass das Wachstum der Offroad-Elektrifizierung im Laufe des Jahrzehnts langsam sein wird

Teure Komponenten

Das Erfassen der Preise sowohl für den Offroad- als auch den Onroad-Bereich hat mir dabei geholfen, die Daten zu verfeinern, indem ich sie miteinander abgeglichen habe. Dabei ergeben erhebliche Preisunterschiede zwischen den Sektoren in vielen Fällen durchaus Sinn.

Anders als auf dem Lkw-Markt kann man aufgrund der sehr unterschiedlichen Arbeitszyklen und Leistungs- und Drehmomentanforderungen sowie der sehr unterschiedlichen Maschinengrößen nicht einen einzigen Motor herstellen und ihn dann in vielen verschiedenen Arten von Off-Highway-Geräten verwenden. Zusammen mit den geringeren Volumina im Off-Highway-Bereich bedeutet dies, dass Motoren und Wechselrichter laut den Daten in unseren Berichten im Off-Road-Bereich pro kW durchschnittlich 46 % teurer sind.

Unsere Untersuchungen haben außerdem ergeben, dass Batteriepakete im Off-Highway-Bereich pro kWh 41 % teurer sind als im On-Road-Bereich (mittelschwere und schwere Lkw und Busse). Bei leichten Nutzfahrzeugen ist der Unterschied sogar noch größer. Die Zellenkosten bleiben ähnlich, aber die Verpackung erfordert aufgrund der unterschiedlichen Robustheit, des Platzbedarfs und der Zuverlässigkeit mehr Aufwand. Dieselben Module können nicht in mehreren Fällen wiederverwendet werden.

Dies variiert erheblich je nach Anwendung. Gabelstapler, die in einigen Fällen Blei-Säure-Batterien verwenden können und ein höheres Volumen und eine größere Kommerzialisierung aufweisen als die meisten Geländefahrzeuge, haben einen sogar niedrigeren Batteriepreis als Lkw. Im Extremfall, beispielsweise bei einer sehr großen Spezialmaschine für den Bergbau, bei der möglicherweise nur 5 oder 10 elektrische Einheiten produziert werden, könnte der Batteriepaketpreis pro kWh mehr als doppelt so hoch sein wie im Straßenfall.

Fast der gesamte Mehraufwand bei einem elektrifizierten Offroad-Antriebsstrang entsteht durch das Batteriepaket. Die Kosten für Brennstoffzellen sind (volumenbedingt) nur geringfügig höher, die Kosten für Onboard-Ladegeräte sind ebenfalls nur geringfügig höher. DC-DC-Wandler sind im Off-Highway-Bereich aufgrund des kleineren Spannungsbereichs oft kostengünstiger.

Im Gelände gibt es vorerst weniger Konkurrenz

Es ist selten, dass sich ein Unternehmen nur auf den Offroad-Bereich spezialisiert. Die meisten Unternehmen konzentrieren sich auf beides oder (vorerst) nur auf der Straße. Im Straßenverkehr hören wir in den letzten Jahren immer wieder Kommentare wie „Roter Ozean“, „Blutbad“ oder „20 Unternehmen bieten auf das gleiche Angebot“. Im Gelände kommt dies seltener vor. Wenn überhaupt, scheint es einen klaren Bedarf zu geben, dass mehr Anbieter in den Markt eintreten, um Innovationen und Preissenkungen voranzutreiben.

Bei den meisten Lkw und Bussen (zumindest im städtischen Bereich und nicht auf Fernstrecken) gewinnt BEV eindeutig bereits den Kampf um die Zukunft. Aber im Gelände gibt es Situationen, die mit BEV grundsätzlich schwierig zu bewältigen sind (z. B. extrem schwere Maschinen oder solche, die mehr als 15 Stunden am Tag im Einsatz sind). Wasserstofffahrzeuge, sowohl Brennstoffzellen- als auch Verbrennungsmotorfahrzeuge, haben theoretisch eher Chancen, Nischen zu erobern. Allerdings gehen wir derzeit davon aus, dass aufgrund der aktuellen Schwerpunkte der Hersteller mehr Wasserstofffahrzeuge in Lkw als im Geländewagen verkauft werden. Und wir prognostizieren auch viel mehr BEV als Wasserstoff im Gelände. Aber es ist noch keine beschlossene Sache. Es gibt viel zu spielen.

Im Jahr 2022 machte das Batteriepaket mehr als die Hälfte der On-Road-Dollars aus. Im Gelände sind es nur 38 %. Basierend auf diesen empirischen Erkenntnissen gehen wir davon aus, dass der Grund in einigen Fällen der Bedarf an höherer Spitzenleistung (was teurere Motoren und Wechselrichter bedeutet) und fehlende Reichweitenangst sein könnte (im Gelände ist man oft in der Nähe des Firmengeländes, sodass weniger vorhanden ist). Fehlertoleranz im Akkupack erforderlich).

Im Straßenverkehr wird viel über E-Achsen gesprochen. Zumindest seit ein paar Jahren ist es ein heißes Thema. Im Offroad-Bereich ist dies jedoch nicht das, worauf sich die Hersteller konzentrieren. Dies ist wahrscheinlich auf die unterschiedliche Form und die damit verbundene erforderliche Architektur von Off-Highway-Fahrzeugen zurückzuführen. Ein geringerer Bedarf an aerodynamischen Formen kann auch ein Faktor bei der Verpackung von Komponenten sein.

Im Straßenverkehr dominieren Permanentmagnetmotoren mit etwas mehr als 90 % der Einheiten und des Umsatzes. Aber im Gelände zeigen unsere Daten, dass Induktion und synchrone Reluktanz eine viel größere Rolle spielen.

Abschließend

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im Gelände ein raueres, vielfältigeres Umfeld mit langsamerer Elektrifizierung herrscht, während es auf der Straße ein höheres Volumen, mehr Anbieter und niedrigere Preise gibt. Beide Märkte bieten gute Chancen für Zulieferer.

Unser neuer Off-Road Powertrain-Bericht, der gerade veröffentlicht wurde, ist jetzt verfügbar.