Total Cost of Ownership bzw. Gesamtbetriebskosten einer Lithium-Batterie für Industriemaschinen: der Unterschied zwischen Anschaffungspreis und langfristigen Betriebskosten

Wenn Sie sich dazu entscheiden, ein Produkt zu kaufen, kann der auf dem Etikett angegebene Preis das erste große Hindernis sein, das Sie davon abhält, den Kauf zu tätigen.

Es ist jedoch wichtig, sich zu fragen: Was kostet mich das Gut denn tatsächlich? Wenn wir den Kauf unterschiedlicher Güter in Erwägung ziehen, zeigt sich deutlich, dass die Bewertung des jeweiligen Gutes durchaus Schwankungen unterliegt. Es wäre jedoch äußerst limitierend, sich ausschließlich auf den Kaufpreis zu konzentrieren.

Und genau hier kommt ein wichtiger Parameter zur Bewertung der Kosten ins Spiel, der sich nicht auf die Anschaffungskosten beschränkt, sondern ein Indikator für den wirtschaftlichen Gesamtwert einer Investition ist. Es handelt sich um die so genannten TCO, die Total Cost of Ownership bzw. die Gesamtbetriebskosten.

Eine Total Cost of Ownership-Analyse gibt einen klaren und umfassenden Überblick über die wirtschaftlichen Auswirkungen, die der Kauf eines bestimmten Gutes im Laufe der Zeit für den Käufer hat. Dabei handelt es sich um eine Berechnung, die nicht nur den ursprünglichen Kaufpreis berücksichtigt, sondern ein umfassendes Gesamtbild der Gesamtkosten für den Besitz eines Gutes vermittelt.

Schauen wir uns gemeinsam an, inwiefern die Berechnung der Gesamtbetriebskosten (TCO) ein wichtiges Instrument sein kann, das dabei hilft bewusstere Entscheidungen zu treffen und Lösungen zu vermeiden, die nur scheinbar wirtschaftlich vorteilhaft sind, insbesondere wenn es um die Elektrifizierung der eigenen Industriefahrzeuge geht.

Der Übergang zu nachhaltigeren Technologien ist eine dringende Forderung der europäischen Politik, und die Hersteller von Maschinen und Industriefahrzeugen sehen sich zunehmend mit zwei Hauptszenarien konfrontiert, um sich an die neuen Umweltvorschriften anzupassen.

Auf der einen Seite haben wir die Unternehmen, die sich für eine Umstellung von Verbrennungsmotoren auf elektrische Fahrzeuge entscheiden und eine effizientere und emissionsärmere Lösung einsetzen. In der Tat werden Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor zunehmend obsolet, vor allem was die Gesetzgebung betrifft. Die immer stärkere Forderung nach mehr ökologischer Nachhaltigkeit, die auch in den durch den europäischen Green Deal eingeführten Zielen für eine Klimaneutralität im Jahr 2050 festgelegt wurden, zielt daher auf eine allmähliche Abkehr von diesen traditionellen Technologien ab, was eine Umstellung der Industriefahrzeuge auf umweltfreundlichere und modernere Lösungen erfordert.

Unter den Herstellern, die der Elektrifizierung bereits mit traditionellen Bleibatterien begegnet waren, gibt es hingegen viele, die Lithium als die effizienteste und am besten geeignete Technik für ihre Fahrzeuge erkannt haben und bereits seit längerem einen Weg des technologischen Wandels eingeschlagen haben.

Doch wie stark wirken sich die Kosten auf diese Übergänge aus? In beiden Fällen ist es wichtig, strategische Kaufentscheidungen zu treffen, bei denen die langfristigen wirtschaftlichen Vorteile der Lithium-Elektrifizierung bereits in der ersten Bewertungsphase berücksichtigt werden. Aus diesem Grund ist das Konzept der Gesamtbetriebskosten sehr wichtig.

Eine umfassende wirtschaftliche Bewertung, die die gesamte Lebensdauer der Batterie umfasst

Wenn man sich für die Elektrifizierung seines Fahrzeugs mit Lithium entscheidet, ist es unbestreitbar, dass der Preisfaktor dazu führen kann, dass man die Investition für unvorteilhaft hält. Gegenwärtig sind die Kosten der Batterie hauptsächlich für den Hauptpreisunterschied zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor (ICE) oder einem mit Blei elektrifizierten Fahrzeug verantwortlich.

Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, über eine einfache Betrachtung der Anschaffungskosten hinauszugehen und einen umfassenderen Ansatz zu verfolgen, der die gesamte Lebensdauer der Batterie einbezieht: Nur anhand eines verifizierten Vergleichs der Gesamtbetriebskosten lässt sich der tatsächliche wirtschaftliche Vorteil einer Lithium-Ionen-Batterie beurteilen.

Um den wirtschaftlichen Vorteil solcher Umstellungen zu beurteilen, müssen mehrere Schlüsselparameter berücksichtigt werden. Bei der Berechnung der Gesamtbetriebskosten (TCO) eines Industriefahrzeugs müssen mehrere feste und variable Kosten, die während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs entstehen, berücksichtigt werden, unter anderem:

• die Anschaffungskosten
• die Wartung
• das Tanken von Kraftstoff
• die Auswirkungen von Förderungen und Finanzierungen für die Umstellung auf elektrische Fahrzeuge

Mit unserem Know-how, das wir in mehr als 12 Jahren als Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien für die Industrie erworben haben, können wird einer Vielzahl von Herstellern aus verschiedenen Branchen bei der Umstellung auf Lithium zur Seite stehen.

Wir möchten hier auf einen konkreten Fall eingehen, bei dem wir einen Kunden aus dem Bereich „Elektrofahrzeuge für die Industrie“ bei einer doppelten Herausforderung begleitet haben: Wir haben ihn bei der Elektrifizierung neuer Maschinen mit Lithiumbatterien von Flash Battery begleitet und ihn bei der Umrüstung seiner Fahrzeuge, die mit Bleibatterien betrieben wurden, begleitet.

Die folgende Grafik zeigt die TCO-Analyse für einen Zeitraum von 10 Jahren unter Berücksichtigung der Anschaffungskosten, der Wartungskosten und der Energiebilanz bzw. des Kraftstoffpreises desselben Fahrzeugs mitDieselantrieb, Bleibatterie und Lithiumbatterie.

Unsere Analyse stützt sich auf drei Hauptfaktoren, die beim Vergleich der Gesamtbetriebskosten (TCO) des Fahrzeugs in einem bestimmten Zeitraum berücksichtigt werden: Anschaffungskosten, Kraftstoffkosten/Energiebilanz und Wartungskosten.

Anschaffungskosten

Die Anschaffungskosten entsprechen der Anfangsinvestition, d. h. dem Betrag, den der Hersteller aufwenden muss, wenn er sich für den Kauf eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einer Bleibatterie bzw. einer Lithiumbatterie entscheidet. Wie bereits erwähnt, ist die Anfangsinvestition bei einer Lithium-Ionen-Batterie höher als die bei einem Verbrennungsmotor oder einer Blei-Säure-Batterie.

Aus dem obigen Grafik geht jedoch hervor, dass sich die Anfangsinvestition innerhalb des angegebenen Zeitraums amortisiert, wenn die folgenden Faktoren berücksichtigt werden: Wartung und Brennstoffkosten oder Energiebilanz.

Wartung

Es ist leicht zu erkennen, dass die Wartung eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Gesamtbetriebskosten (TCO) spielt. Fahrzeuge mit einer Lithium-Batterie bieten in der Tat den Vorteil von deutlich niedrigeren Betriebskosten. Die Wartung wird durch die geringere technische Komplexität des elektrischen Antriebsstrangs vereinfacht. Der Grund hierfür ist das Fehlen eines Verbrennungsmotors, bei dem häufig eine Reihe von verschleißanfälligen Komponenten und beweglichen Teilen ausgewechselt werden muss.

Bei Blei-Säure-Batterien hingegen ist die routinemäßige Wartung einer der größten Kostenfaktoren für den Hersteller. Sie besteht im Nachfüllen von Wasser, der Wartung des Füllkreislaufs und dem Entfernen von Oxid an den Elementen und den Polen.

Und hierzu gehören noch weitere zusätzliche Ausgaben, die beim Umgang mit Bleibatterien entstehen:

• Kosten für spezielle Strukturen zum Aufladen von Bleibatterien bei einer Verwendung in Innenräumen. Aufgrund der beim Aufladen entstehenden Gase ist für diesen Vorgang ein eigener Raum erforderlich.
• Kosten für die Absaugung der Gase, die von aus Bleibatterien freigesetzt werden, denn diese Gase müssen aus dem Ladebereich entfernt und mit Absaug- und Belüftungssystemen speziell entsorgt werden.
• Kosten für die Anlage zum Demineralisieren des Wassers, das zum Auffüllen der Batterien gebraucht wird.

Eine Lithium-Ionen-Batterie hingegen benötigt keine Laderäume, erzeugt keine Emissionen und erfordert keine der oben genannten Wartungsarbeiten, so dass alle diese zusätzlichen Kosten entfallen.

Energie-/Kraftstoffbilanz

Derzeit wird Strom aus mehreren Gründen allgemein als kostengünstiger betrachtet als Diesel. Erstens ist die Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen viel höher als die von Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor (80 % gegenüber 30 %).

Außerdem sind die Strompreise in der Regel stabiler und ändern sich weniger schnell als die Preise für Öl und Ölabkömmlinge. Diese Energiequellen sind auch weniger anfällig was die Schwankungen der Rohstoffpreise angeht als fossile Brennstoffe.

BLEI-SÄURE- UND LITHIUM-BATTERIEN IM VERGLEICH

Die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien ist etwa viermal kürzer als die von Lithium-Batterien (1.000 Ladezyklen gegenüber > 3.500 Zyklen), d. h. ihre Fähigkeit, Energie zu liefern, nimmt mit der Zeit ab, so dass sie häufiger ersetzt werden müssen. Das Laden von Blei-Säure-Batterien erfolgt auch mit einem geringen Wirkungsgrad, etwa 75 %, im Vergleich zu 96 % bei Lithium-Batterien.

Darüber dauert es länger, bis eine Blei-Säure-Batterien geladen ist, der Ladevorgang kann durchaus 6 bis 8 Stunden dauern, während bei Lithium-Batterien Teilladungen und Schnellladungen möglich sind, so dass Lithium-Batterien mehrmals am Tag und in kürzerer Zeit aufgeladen werden können. Bei Blei-Säure-Batterien hingegen muss nach etwa 8 Betriebsstunden die entladene Batterie ausgetauscht, im dafür vorgesehenen Batterie-Laderaum geladen und eine zweite Batterie im Fahrzeug installiert werden.

Und das, obwohl Blei-Säure-Batterien schwerer und unhandlicher sind als Lithium-Batterien. Dies kann sich auf das Logistikmanagement auswirken, da der Austausch zeitaufwändig ist und ein Sicherheitsrisiko für die Mitarbeiter darstellt.

Es versteht sich von selbst, dass diese Variablen die Betriebskosten von Blei-Säure-Batterien zusätzlich erhöhen.

Dieses Beispiel zeigt, dass die Elektrifizierung eines Industriefahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs  mit Lithiumbatterien eine finanziell vorteilhafte Entscheidung ist. Obwohl der Einsatz von Lithiumbatterien anstelle von Blei-Säure-Batterien oder eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor eine höhere Anfangsinvestition erfordert, zeigt eine Analyse der Gesamtbetriebskosten (TCO) eine mit fortschreitender Zeit günstigere finanzielle Perspektive.

Die Gesamtkosten- oder TCO-Analyse ist daher ein äußerst wertvolles Instrument, mit dem vor der Investition die Entscheidung bereits beurteilt werden kann. Einsparungen durch geringere Wartungskosten, eine höhere Betriebseffizienz und die Einhaltung der strengen Umweltvorschriften machen deutlich, dass die Umstellung auf einen Elektroantrieb für Industriefahrzeuge ein wichtiger Schritt in Richtung langfristiger Nachhaltigkeit ist, und zwar nicht nur in ökologischer, sondern auch in wirtschaftlicher Hinsicht.