Die Elektrifizierung von mittelschweren und schweren Nutzfahrzeugen gewinnt mit neuen Richtlinienaktualisierungen an Dynamik, wie in der Studie „Reinventing the Truck“ von IHS Markit 2021 prognostiziert

Greg Genette: IHS Markit

Advanced Clean Trucks, bewegen Sie sich über Kalifornien hinaus

Am 17. November 2021 verabschiedete der Bundesstaat Oregon als zweiter Bundesstaat die Advanced Clean Trucks (ACT)-Richtlinie, die Hersteller von mittelschweren und schweren Lkw (MHCV) verpflichtet, einen steigenden Prozentsatz emissionsfreier Lkw in ihrem Bundesstaat zu verkaufen. Nur zwölf Tage später und einige hundert Meilen nördlich trat am 29. November der Bundesstaat Washington als dritter Staat Kalifornien bei und festigte damit die Westküste als führendes Unternehmen auf dem US-amerikanischen MHCV-Elektrifizierungsmarkt. Ende 2021 zogen Massachusetts, New Jersey und New York nach Osten und gaben ebenfalls bekannt, dass sie die Regel offiziell angenommen haben. In den letzten drei Monaten haben sich fünf Bundesstaaten mit der Annahme der kalifornischen „Advanced Clean Trucks“-Vorschrift offiziell zu einer Zukunft mit emissionsfreien MHCV verpflichtet. Auf diese Bundesstaaten, einschließlich Kalifornien, entfallen etwa 17 % aller MHCV-Neuzulassungen in den USA. Um die Bedeutung dieser Entwicklungen zu verstehen, werfen wir einen Blick zurück, um zu sehen, wie die Branche an diesen Punkt gekommen ist.

Im Juni 2020 verabschiedete Kalifornien eine branchenweit erste Regel, die Lkw-Hersteller dazu verpflichtete, in ihrem Bundesstaat eine zunehmende Anzahl emissionsfreier Lkw mit dem Namen „Advanced Clean Trucks“ zu verkaufen. Einen Monat später, im Juli 2020, kündigten 15 weitere Bundesstaaten und der District of Columbia eine gemeinsame Absichtserklärung (MOU) an, um den Markt für emissionsfreie MHCVs zu beschleunigen. Die Staaten, die dem MOU beigetreten sind, stellen fast ein Drittel der Neuzulassungen in den Vereinigten Staaten dar, darunter Kalifornien, Connecticut, Colorado, Hawaii, Maine, Maryland, Massachusetts, New Jersey, New York, North Carolina, Oregon, Pennsylvania, Rhode Island , Vermont und Washington. Zu Beginn eines neuen Jahres ist nun der Hintergrund für eine anhaltende Dynamik in Richtung Elektrifizierung geschaffen; Die Biden-Administration trat ihr Amt Anfang 2021 mit einem erneuten Fokus auf den Klimawandel an, eine Vielzahl von Zielen und Ankündigungen wurde von Branchenakteuren gemacht, darunter Lkw-Hersteller, die die emissionsfreie Technologie vorantreiben, und jetzt nehmen einzelne Staaten die Angelegenheit auf sich Hände, indem es erfordert, dass die Elektrifizierungsaufnahme auftritt.

Die IHS Markit-Perspektive: was diese Entwicklungen für die Zukunft bedeuten könnten

Die Erwartung, dass alle MOU-Staaten offiziell eine Form von California's Advanced Clean Trucks übernehmen werden, ist eine Prognoseannahme, die fest in IHS Markits verankert war 2021 Studie Reinventing the Truck (RTT).. RTT ist ein szenariobasierter Langzeitbericht, der Verkaufsprognosen für batterieelektrische und brennstoffzellenelektrische mittelschwere und schwere Lkw enthält. Die unterzeichnete Absichtserklärung der einzelnen Staaten war ein Hinweis darauf, dass die derzeitigen Regierungen wahrscheinlich Regeln zur Reduzierung des CO2020-Fußabdrucks des Transportsektors umsetzen werden. Darüber hinaus hat der Wiederbeitritt der Vereinigten Staaten zum Pariser Klimaabkommen den Grundstein gelegt, um einzelne Sektoren wie den Lkw-Transport dazu zu bringen, Maßnahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen umzusetzen. Laut einer Analyse von IHS Markit machte der Lkw-Transport im Jahr 42.2 XNUMX % der gesamten COXNUMX-Emissionen des Straßensektors in den Vereinigten Staaten aus, was die Bedeutung der Dekarbonisierung dieses Sektors unterstreicht, um die Pariser Klimaziele zu erreichen. Vorschriften und Richtlinien mit klaren Zielvorgaben für emissionsfreie MHCV sind eine wichtige Entwicklung, die nicht übersehen werden darf. In der Vergangenheit haben Richtlinien in der LKW-Branche Emissionsstandards einschließlich CO reguliert₂ sowie Kraftstoffeffizienz. Da die Verkaufsziele jetzt emissionsfrei sind, wird die Einführung dieser neuen Technologie jedoch nicht nur durch Kostensenkungen und technologische Fortschritte vorangetrieben, sondern auch durch einen starken Druck aus dem regulatorischen Umfeld. Infolgedessen stehen Lkw-OEMs sowie alle Branchenakteure unter dem Druck, neue batterieelektrische und brennstoffzellenelektrische Produkte einzuführen, wenn sie in der neuen Zukunft dieses Marktes wettbewerbsfähig sein wollen. Die Industrie reagiert bereits. Beispielsweise erklärte der Marktführer Daimler Trucks während eines Strategietages 2021, dass er die Ausgaben für Forschung und Entwicklung (F&E) für Verbrennungsmotoren deutlich reduzieren werde, um bis 2025 einen Großteil der F&E-Ressourcen auf emissionsfreie Technologien umzustellen. Insgesamt diese Branche wird im Laufe des nächsten Jahrzehnts erhebliche Veränderungen erfahren, da die Anforderung, emissionsfreie MHCVs zu verkaufen, einzusetzen und zu verwenden, jetzt vorhanden ist und für Staaten über Kalifornien hinaus attraktiv zu sein scheint. Es tauchen jedoch immer noch Fragen auf, da sich die Marktbedingungen ständig ändern und die Zukunft gestört wird. Weitere Einzelheiten zur Ansicht von IHS 'Markit finden Sie in der aktualisierten Studie 2021 Reinventing the Truck, die darauf abzielt, die völlig neue Zukunft des Lkw zu verstehen.

Über die Studie 2021 „Reinventing the Truck“ von IHS Markit

Wie in diesem Blog beschrieben, finden wichtige Entwicklungen statt, die zukünftige Auswirkungen auf die MHCV-Industrie haben werden, nicht nur in den Vereinigten Staaten, sondern auf der ganzen Welt in wichtigen Märkten wie Festlandchina, Europa und Japan. Ein verstärkter Fokus auf den Klimawandel, aggressive Vorschriften und technologische Innovationen werden die Lkw-Branche grundlegend verändern. In RTT hat IHS Markit Experten aus den Bereichen Lieferkette, Automobil und Energie zusammengebracht, um die wichtigsten Fragen der Branche zu identifizieren und anzugehen. Die Studie IHS Markit 2021 Reinventing the Truck bietet einen Einblick in die wichtigsten bevorstehenden Veränderungen in der LKW-Branche. Diese Studie, die sich nun im vierten Jahr befindet, bietet völlig neue Szenario-Handlungsstränge mit aktualisierten politischen, sozialen und wirtschaftlichen Annahmen. Die Studie Reinventing the Truck wird Excel-Datensätze für Lkw-Verkäufe und Flottenprognosen bis 2050 in zwei Szenarien enthalten. Der PowerPoint-Zusammenfassungsbericht enthält Einzelheiten zu den Richtlinien, Technologien und Kostenannahmen, die bei der Verkaufs- und Flottenmodellierung und bei der Analyse der Gesamtbetriebskosten verwendet werden.

Während große Stahlhersteller Millionen investieren, um die Produktionskapazität für Elektrostahl zu erhöhen, könnte das schnelle Wachstum des Hybrid- und Elektrofahrzeugsegments möglicherweise dazu führen, dass die Materialnachfrage ab 2025 das Angebot übersteigt.

Während die Automobilindustrie gegen die Halbleiterknappheit kämpft, die bisher die Produktion von 9.3 Millionen Einheiten verhindert hat, wirft das rasche Wachstum des Absatzes von Elektrofahrzeugen Fragen über die zukünftige Verfügbarkeit von ausreichend Elektroband auf, das für die Herstellung von Elektromotoren benötigt wird, um die gesetzten Elektrifizierungsziele zu erreichen von Regulierungsbehörden und OEMs auf der ganzen Welt.

Mehrere große Stahlhersteller haben für die nächsten drei bis fünf Jahre Investitionen in neue xEV-Stahlkapazitäten angekündigt, aber wird dies ausreichen, um die spezifischen Qualitäts- und regionalen Anforderungen des xEV-Marktes zu erfüllen?

Was ist Elektroband? Warum ist es wichtig für die Automobilindustrie?

Elektrostahl oder Siliziumstahl ist eine Eisen-Silizium-Legierung, die gegenüber anderen Arten von Stahllegierungen überlegene magnetische Eigenschaften besitzt, wodurch sie für eine Vielzahl von elektrischen Maschinen optimiert ist, die von Leistungs- und Verteilungstransformatoren bis hin zu Elektromotoren reichen.

Während Elektroband nach Schätzungen von IHS Markit nur 1 % des globalen Stahlmarktes von 2 Milliarden Tonnen im Jahr 2020 ausmacht, wird seine Versorgung als zunehmend kritischer Faktor für die Elektrifizierungspläne der OEMs sowie für verschiedene Initiativen zur Energiewende angesehen. Eine wichtige Automobilanwendung von Elektrostahl in der Automobilindustrie sind Elektromotoren. Diese Systeme wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um, indem sie Kupferwicklungen in einem Stator erregen, die ein Magnetfeld erzeugen und dann den Rotor zum Drehen bringen.

Der Markt für kommerzielles Elektroband ist in zwei Hauptkategorien unterteilt: der Markt für kornorientiertes Elektroband (GOES) und der Markt für nicht kornorientiertes Elektroband (NOES).

Diese Unterscheidung ist von grundlegender Bedeutung, um zu verstehen, welcher Art von Elektroband die Automobilindustrie ausgesetzt ist und welche Minderungsstrategien erforderlich sein könnten. GOES wird in statischen Maschinen wie Transformatoren verwendet, die eine unidirektionale Magnetisierung erfordern, während NOES in rotierenden Maschinen wie Motoren und Generatoren verwendet wird, die eine multidirektionale Magnetisierung erfordern.

Die Anwendungen für NOES sind umfangreich und umfassen Verbrauchergeräte (Waschmaschinen, Geschirrspüler usw.), Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC) (einschließlich Haushaltskühlung), Automobilanwendungen, kleine, mittlere und große Industriemotoren, Stromgeneratoren, Pumpen usw. Aufgrund der deutlich höheren Nachfrage nach rotierenden Maschinen überstieg die weltweite NOES-Produktion im Jahr 2019 die in diesem Jahr produzierte Menge an GOES erheblich.

Autohersteller sind NOES direkt ausgesetzt, indirekt aber auch GOES.

• NOES ist ein direkter Materialeinsatz, der bei der Herstellung von Elektromotoren für Hybrid- und Elektrofahrzeuge sowie in vielen Motoranwendungen mit geringer Leistung verwendet wird, die von Motoren mit hohem Arbeitszyklus reichen, wie sie in elektrischen Servolenkungen, Öl- und Kraftstoffpumpen verwendet werden, bis hin zu Kurzmotoren Zeitschaltmotoren, wie sie für Komfort und Bequemlichkeit wie elektrische Sitzverstellung oder Schiebedach verwendet werden. Etwa 35 bis 45 Low-Power-Motoren werden durchschnittlich pro Auto eingebaut, davon etwa 20 im B-Segment und 80 im E-Segment (mit einigen Extremen wie der Mercedes S-Klasse, die mehr als 100 Motoren hat).
  
  
• Der entscheidende Unterschied zwischen den verschiedenen Motortypen liegt in der verwendeten NOES-Klasse. Als Referenz verbrauchen Mild-Hybrid-Motoren weniger als 10 USD an hochwertigen NOES, während batterieelektrische Fahrzeuge zwischen 60 und 150 USD pro Motor einer Erweiterung von hochwertigen NOES, die als xEV-Klasse bezeichnet werden, verbrauchen, was in einigen Konfigurationen möglich ist stellen sogar mehr als 300 USD NOES-Gehalt pro Fahrzeug dar, wenn beispielsweise einzelne Traktionsmotoren an Vorder- und Hinterachse vorhanden sind, um die vier Räder unabhängig anzutreiben, wie im Rivian R1T. Bei dieser xEV-Klasse tauchen Bedenken hinsichtlich Kapazitätsbeschränkungen auf.

Während sich dieser Artikel auf spezifische Bedenken in Bezug auf NOES der xEV-Klasse konzentriert, sollte beachtet werden, dass GOES von entscheidender Bedeutung ist, um die Einführung der dringend benötigten Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge zu unterstützen. OEMs sind daher indirekt auch diesem Teilsegment von Elektrostahl ausgesetzt, was bedeutet, dass es für die Automobilindustrie von entscheidender Bedeutung ist, ihre Exposition gegenüber beiden Kategorien von Stahllegierungen zu verstehen und zu steuern. Viele Stahlwerke verwenden auch gemeinsame Produktionsanlagen für GOES und NOES. Dies erhöht das Risiko weiter aufgrund der zunehmenden Schwierigkeit, die Strategien zur Kapazitätszuweisung von Erzeugern zu verstehen.

Droht ein Mangel an xEV NOES für den Autosektor? Wieso den?

Die NOES-Kapazität war in den letzten Jahren ausreichend, um den Bedarf der verschiedenen Industriesektoren zu decken, jedoch dürfte die gestiegene Nachfrage aus dem Automobilsektor, insbesondere mit der Beschleunigung der Elektrifizierungsoffensive der OEMs, zu einem erheblichen Druck auf die Stahlhersteller führen, beide zu bedienen ab 2023 die Automobilbranche und die anderen Branchen, die diese Stahllegierung verwenden.

Während wir im Jahr 2022 mit einiger Besorgnis und unter der Annahme, dass keine weiteren vor- und nachgelagerten Störungen auftreten, davon ausgehen, dass die Bestellungen der OEMs erfüllt werden. Wir sehen ein strukturelles Kapazitätsdefizit, um die Anforderungen des Automobilsektors zu erfüllen, was in den kommenden Jahren erhebliche Investitionen erfordern wird.

Von den über 11 Millionen Tonnen NOES, die im Jahr 2020 produziert wurden, entfielen insgesamt 456,000 Tonnen auf NOES der xEV-Qualität, aber für den Automobilsektor ist dies bei weitem das kritischste.

Es gibt verschiedene Gründe, warum eine Kapazitätskrise für NOES der xEV-Klasse auftreten könnte.

• Für Neueinsteiger ist nur begrenzt Platz: Nur 14 Unternehmen sind derzeit in der Lage, NOES in xEV-Qualität herzustellen, die die globalen OEM-Anforderungen erfüllen. In Zukunft könnten sich mehr Hersteller für den Einstieg in diesen Sektor entscheiden, es bestehen jedoch große Eintrittsbarrieren, die durch Investitionen in Verbindung mit Kaltwalz-, Glüh- und Beschichtungsanlagen, Fertigungs-Know-how, OEM-Lieferantenbeziehungen und Patentschutz verursacht werden. OEMs sind jetzt in der Lage, qualitativ hochwertige NOES von einer größeren (wenn auch immer noch begrenzten) Anzahl von Elektrobandlieferanten mit hohem Volumen zu beziehen.
  
  
• Konzentrierte Produktionsfläche: Etwa 88 % der Fertigung konzentriert sich auf Greater China, Japan und Südkorea und wird dann normalerweise in Form von Stahlcoils in andere Regionen exportiert. Das Angebot ist in Nordamerika äußerst begrenzt. Es gibt weltweit nur fünf Werke, die über ein breites Produktangebot verfügen, das das gesamte Produktspektrum sinnvoll abdeckt, und nur eines davon befindet sich außerhalb Asiens.
  
  
• Die Möglichkeit, Material- oder Stahllieferanten zu wechseln, ist begrenzt: Aufgrund der Korrelation zwischen der Effizienz eines Motors und dem Betriebsbereich eines Elektrofahrzeugs können Unterschiede im Kernverlust (ein kritisches Maß für die elektrische Eingangsenergie, die während der Magnetisierung als Wärme verschwendet wird) zwischen konkurrierenden NOES-Produktanbietern erhebliche Auswirkungen auf die Kaufentscheidungen der OEMs haben. insbesondere für OEMs, die Elektrobandbleche in großen Mengen kaufen.
  
  Während OEMs und Tier-1-Traktionsmotorenhersteller möglicherweise mehrere Werke auf ihrer genehmigten Beschaffungsliste haben, haben die meisten Programme nur ein PPAP-zugelassenes Stahlwerk. Materialeigenschaften sind auch Gegenstand von Rechtsstreitigkeiten zwischen Lieferanten.
  
  Beispielsweise verklagte Nippon Steel im Oktober 2021 Toyota und Baoshan Iron and Steel (Baosteel), eine Tochtergesellschaft der staatlichen China Baowu Steel Group, dem größten Stahlhersteller der Welt. Nippon Steel behauptet, dass der von Baowu an Toyota gelieferte Stahl für seine Hybridmotorkerne seine Patente auf Zusammensetzung, Dicke, Kristallkorndurchmesser und magnetische Eigenschaften verletzt.
  
  
• Auch nachgelagerte Prozesse sind mit Engpässen konfrontiert: Abgesehen von der begrenzten Anzahl von Stahlherstellern, die in der Lage sind, xEV NOES herzustellen, können Engpässe in der gesamten nachgelagerten Motorlieferkette auftreten. Es gibt nicht nur nur 20 Motorkern-Laminierungsstanzen, die die Anforderungen der OEMs erfüllen können, sondern es gibt auch nur fünf Unternehmen, die diese einzigartigen Stanzpressen herstellen können, und weniger als 10 unabhängige Werkzeugbaubetriebe mit der Kompetenz, die einzigartigen Stanzwerkzeuge herzustellen, die dies können unterstützen modernste Motordesigns.
  
  Die Lieferzeiten für bestimmte wichtige Produktionsanlagen haben sich in den letzten vier Jahren verdoppelt. Darüber hinaus sind viele dieser Unternehmen nicht nur kleine Unternehmen in Familienbesitz, deren Skalierbarkeit durch Kapitalbeschränkungen eingeschränkt wird, sondern ein Großteil von ihnen ist traditionell nicht wesentlich in der Automobilindustrie tätig.

Wie viel NOES in xEV-Qualität benötigen OEMs mittelfristig? Wie groß ist der Mangel?

Die weltweite Bruttonachfrage nach NOES in xEV-Qualität, die für die Herstellung von Traktionsmotoren in Hybrid- und elektrischen Leichtfahrzeugen benötigt werden, wird voraussichtlich von 320,000 Tonnen im Jahr 2020 auf knapp über 2.5 Millionen Tonnen bis 2027 und auf über 4.0 Millionen Tonnen bis 2033 steigen.

Basierend auf Kapazitätsdaten von Metals Technology Consulting entstehen erhebliche Bedenken hinsichtlich Kapazitätsengpässen im Jahr 2023. Es ist höchst unwahrscheinlich, dass Werke die Marktnachfrage ab 2025 ohne erhebliche zusätzliche Investitionen decken können. Das Hinzufügen von Kapazitäten im Jahr 2025 erfordert jedoch, dass die Werke unmittelbar Entscheidungen treffen. Die Situation sieht noch schlimmer aus, wenn man berücksichtigt, dass die meisten NOES-Mühlen der xEV-Klasse über längere Zeiträume nur eine Kapazitätsauslastung von 90 % aufrechterhalten können.

Aufgrund des exponentiellen Wachstums von elektrifizierten Fahrzeugen in den kommenden Jahren besteht weiterhin das Risiko, dass das Elektrobandangebot zwischen 2023 und 2025 die Nachfrage nicht deckt. Trotz prognostizierter Kapazitätssteigerungen wird es 61,000 voraussichtlich zu einer strukturellen Knappheit von 2026 Tonnen kommen. Ohne weitere größere Investitionen könnte diese Knappheit dramatisch auf 357,000 Tonnen im Jahr 2027 ansteigen und bis 927,000 auf 2030 Tonnen kulminieren.

Welche OEMs sind stärker exponiert?

Es wird erwartet, dass sich der Mangel besonders auf OEMs auswirkt, die einen hohen Anteil an Hybrid- und Elektromodellen als Teil ihrer zukünftigen Produktverkäufe anstreben. Obwohl Hersteller von batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs), insbesondere reine OEMs wie Tesla, stärker exponiert sind, gibt es auch ein Engagement für OEMs, die ihre Elektrifizierungswetten mit einem höheren Hybridisierungsanteil in ihrem Mix absichern wollen, wie zum Beispiel Toyota. Darüber hinaus Unternehmen wie Jaguar, Mini, Volvo, Mercedes-Benz und Alfa Romeo, die beabsichtigen, ab 2025-30 nur Plug-Ins oder Elektrofahrzeuge zu verkaufen, neben größeren OEMs wie Renault-Nissan-Mitsubishi und Volkswagen.

OEMs mit einem großen Anteil an Fahrzeugbauten in Europa sehen sich ebenfalls mit ernsthaftem Gegenwind konfrontiert, da das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage in dieser Region am ausgeprägtesten zu sein scheint, insbesondere wenn man die Herausforderungen der Kostenwettbewerbsfähigkeit berücksichtigt, die sich aus Zöllen auf importiertes Material ergeben.

Welche Region hat die größte Lücke?

Regionsspezifische Auswirkungen auf OEMs werden wahrscheinlich direkt von den Produktionskapazitäten der inländischen Stahllieferanten und den in der Region geltenden Einfuhrzöllen bestimmt. In Regionen, die voraussichtlich deutlich höhere Mengen im Vergleich zum Inlandsangebot nachfragen werden, können Importzölle die Betriebskosten für OEMs stark beeinflussen, die Motorkerne in großen Mengen kaufen. Beispielsweise gelten in den Vereinigten Staaten gemäß Abschnitt 232 hohe Zölle von fast 200 % auf NOES, die aus sieben Nicht-EU-Ländern importiert werden, und quotenbasierte Zölle auf NOES, die aus der EU importiert werden.

Europa ist die Region mit dem größten Angebotsungleichgewicht, aber bis heute hat Nordamerika noch einen großen blinden Fleck für die NOES-Elektrobandproduktion. Cleveland Cliffs (ehemals AK Steel) ist der einzige lokale Hersteller von NOES. Die NOES- und GOES-Fertigung von Cleveland Cliffs nutzt gemeinsame Produktionsanlagen. Cleveland Cliffs konzentriert sich deutlich mehr auf die kornorientierte Stahlproduktion, um der steigenden regionalen Nachfrage nach elektrischen Transformatoren gerecht zu werden, wodurch die verfügbare NOES-Kapazität der xEV-Klasse reduziert wird.

Das zu US Steel gehörende Werk Big River Steel in Osceola, Arkansas, USA, nimmt die NOES-Produktion im dritten Quartal 2023 auf. Dadurch werden 180,000 Tonnen NOES-Kapazität pro Jahr in Betrieb genommen, von denen 45,000 voraussichtlich der xEV-Güteklasse zugeteilt werden NEIN.

In Anbetracht der aggressiven Ziele für die Elektrifizierung von Fahrzeugen, die im Infrastrukturgesetz der Biden-Regierung festgelegt sind, der Zeit, die Big River Steel benötigt, um die xEV NOES-Produktion aufzunehmen, und der weiteren Zeit, die erforderlich ist, um die Produktion auf volle Kapazität hochzufahren, werden OEMs in der Region dies wahrscheinlich weiterhin tun sind mit begrenzten lokalen Versorgungsmöglichkeiten konfrontiert, was die Kfz-Kosten kurzfristig in die Höhe treibt und ihre internationale Wettbewerbsfähigkeit beeinträchtigt.

Investieren die Stahlhersteller, um diese Kapazitätslücke zu schließen? Können neue Spieler die Situation lösen?

Stahllieferanten haben Investitionen in Höhe von mehreren Millionen Dollar angekündigt, um die Produktion von NOES in hoher Qualität und xEV-Qualität anzukurbeln. Aber selbst wenn diese berücksichtigt werden, wird es immer noch eine Investitionslücke geben. Zum Vergleich: Die Knappheit von 650,000 Tonnen bis 2028 könnte etwa 6 bis 12 neue Fabriken (je nach Größe und Standort) erfordern, um die gestiegene Nachfrage aus dem Automobilsektor zu befriedigen.

Das Hinzufügen einer neuen Anlage dauert für einen bestehenden Spieler in der Regel etwa drei Jahre, davon etwa ein Jahr für die Technik und zwei Jahre für den Bau. Für einen neuen Spieler kann es zusätzlich zu den ersten drei Jahren zwischen zwei und acht Jahren dauern, um hochwertige NOES oder NOES in xEV-Qualität herzustellen und die Anlage zu konstruieren und zu bauen.

Was könnten Stahlhersteller sonst noch tun, um die Kapazitätsengpässe für Autos zu bewältigen?

Der Automobilsektor ist ein strategischer Wachstumsbereich für Stahlhersteller, insbesondere für Spezialstahllegierungen, und ist im Allgemeinen eine wichtige Einnahmequelle. Dies könnte kein anderes Bild zeichnen als das, was sich in der Verknappung von Halbleiterchips zeigt. Bei dieser potenziellen Elektrobandknappheit sitzt der Autosektor mehr denn je im Chipknappheit auf dem Fahrersitz. Der Automobilsektor könnte von der eingebauten Flexibilität der Stahlwerke profitieren. Die meisten Werke, die Elektrostahl herstellen, haben Kaltwalzkonstruktionen. Dadurch können kritische Ausrüstungsteile von Low-grade-NOES, High-grade-NOES und xEV-grade-NOES gemeinsam genutzt werden. In mehreren Fällen teilen sich Fabriken auch Ausrüstung zwischen NOES und GOES der xEV-Klasse.

Mühlen wurden gezielt so konstruiert, dass sie eine kostengünstige Herstellung gemischter Produkte ermöglichen, um das Risiko bei Änderungen des Produktmixes zu mindern. Dies führt zu einer Struktur, in der Fabriken Kapazität basierend auf der Marktnachfrage nach Produkt, Produktrentabilität und vertraglichen Verpflichtungen mit Kunden zuordnen können. Umstellungen zur Optimierung des Produktmixes könnten jedoch zu einer Kapazitätsreduzierung von bis zu 20 % führen. Die xEV-NOES-Qualitäten, die der Autosektor benötigt, sind mit höheren Gewinnmargen verbunden.

Daher werden die Stahlhersteller bei der Zuweisung bestehender „Swing-Kapazitäten“ wahrscheinlich die Nachfrage des Automobilsektors priorisieren. Dies bedeutet, dass sie NOES mit xEV-Grad gegenüber NOES mit niedrigem Grad priorisieren werden. Es besteht jedoch ein potenzielles Risiko, dass die Decke einfach zu kurz ist, was bedeutet, dass das Abschneiden hochwertiger NOES zugunsten von NOES der xEV-Klasse zu einem späteren Mangel an hochwertigen NOES führen könnte. Dies wird wahrscheinlich nachgelagerte Auswirkungen auf die Kosten der Vielzahl von Motoren mit geringer Leistung haben, die für Hilfssysteme in einem Fahrzeug sowie in anderen Industriezweigen verwendet werden.

Neben der Umstellung einiger Kapazitäten von anderen Sorten auf xEV-Kapazität könnten Stahlhersteller auch die Produktion steigern, indem sie der Herstellung von Blechen mit etwas dickerer Dicke Priorität einräumen. Entgegen der Intuition trägt die Verwendung dünnerer Stahlbleche nicht zur Erweiterung der Produktionskapazität bei. Techniken, die entwickelt wurden, um magnetische Eigenschaften bei gleicher Dicke zu verbessern, verbrauchen Walzkapazität, was eine wesentliche Einschränkung in der Produktion darstellt. Als Referenz: 1 metrische Tonne doppelt kaltgepresstes NOES der 0.25 mm xEV-Güte hat die gleiche Kapazität wie 2.5 metrische Tonnen 0.35 mm xEV-Güte NOES. Es gibt jedoch eine große Grenze für die Verwendung dickerer Bleche, da es eine schmerzhafte Neugestaltung der Motorkerne erfordert, um die Abnahme der Motoreffizienz und die daraus resultierende Auswirkung auf die Fahrzeugreichweite zu berücksichtigen.

Können die OEMs oder Autozulieferer Motoren ohne NOES nicht herstellen?

Kurz gesagt, Axialflussmotoren sind ein Design, das GOES anstelle von NOES verwendet, aber derzeit nur in Nischensegmenten angewendet wird, insbesondere bei Hochleistungs-EVs, zum Beispiel war Ferrari LaFerrari das erste Fahrzeug mit einem Axialflussmotor. Auch Mercedes AMG wird ab 2025 mit dieser Technologie ausgestattet sein.

Wie sieht eine Minderungsstrategie für OEMs aus?

Grundsätzlich kann das NOES-Verknappungsrisiko für die Automobilindustrie nur durch eine allgemeine Steigerung der NOES-Produktion in xEV-Qualität durch die Stahlhersteller gelöst werden. OEMs können jedoch häufig in Zusammenarbeit mit großen Tier-1-Zulieferern von Traktionsmotoren mehrere Minderungsstrategien verfolgen, darunter die Verwendung alternativer Motorkonfigurationen und -materialien und eine stärkere vertikale Integration in der Motorlieferkette.

• Alternative Motorkonfigurationen: Das Risiko einer Verknappung von nicht kornorientiertem Elektroband könnte eine Gelegenheit sein, die Innovation von Fahrmotoren potenziell voranzutreiben. Zum Beispiel können OEMs und Tier-1-Zulieferer versuchen, die planare Geometrie der Rotoren und Statoren zu ändern, um den geplanten Konstruktionsabfall im Herstellungsprozess zu reduzieren, der normalerweise zwischen 30 % und 45 % liegt, bei bestimmten Konstruktionen jedoch genauso hoch sein kann als 75%.
  
  
• Stärkere vertikale Integration: OEMs können versuchen, ihre Motorlieferketten vertikal zu integrieren und direkt mit Stahlherstellern zusammenarbeiten, um ihre Inputs besser zu kontrollieren. OEMs sind aus verschiedenen Gründen bestrebt, ihre Abhängigkeit von Tier-1-Lieferanten für Elektromotoren zu verringern, einschließlich der Möglichkeit, jetzt von Skaleneffekten mit den höheren Volumina pro Plattform zu profitieren, wichtige technische Fähigkeiten im eigenen Haus zu behalten und einen Teil umzuwandeln seiner Belegschaft in diese neue Wertschöpfungskette, während die Fertigung von Verbrennungsmotoren (ICE) ausläuft.
  
  Beispielsweise hat General Motors (GM) kürzlich eine Allianz mit GE angekündigt, um eine regionale Lieferkette für Materialien wie Elektroband aufzubauen. Durch die Partnerschaft mit Stahlherstellern werden Autohersteller in der Lage sein, den Betriebsbereich ihrer Fahrzeuge mit optimierten NOES-Güten für ihre Bedürfnisse kontinuierlich zu erweitern.
  
  
• Durchdachte Materialentwicklung und Entwicklung von Druckspezifikationen: OEMs, die sich gegen eine Partnerschaft mit Stahlwerken entscheiden, müssen möglicherweise überdenken, wie Materialspezifikationen entwickelt werden. Heute liegt dieser Fokus hauptsächlich auf der Optimierung der Motorleistung und nicht auf der Minderung von Risiken in der Lieferkette. Dies führt zu Situationen, in denen OEMs Stahl nur von einem Werk auf der Welt kaufen können, weil es der einzige Lieferant ist, der dazu in der Lage ist.

Könnte dieser potenzielle Kapazitätsengpass die Elektrifizierungsoffensive der OEMs beeinträchtigen?

Dieser potenzielle Mangel könnte die Elektrifizierungspläne der OEMs ernsthaft beeinträchtigen, wenn dem nicht durch zusätzliche Kapazitäten und Investitionen in neue Kapazitäten begegnet wird. Während Maßnahmen wie die Zuweisung von „Swing-Kapazität“ (Fertigungskapazität, die einen breiteren Produktmix ohne größere Eingriffe in die Konfiguration oder den Prozess der Produktionslinie aufnehmen kann), die Modifizierung von Motorkerndesigns zur Reduzierung des Materialverbrauchs, die Verwendung anderer Materialien und die Integration von Lieferketten NOES verringern können Supply-Chain-Risiken für OEMs Kurzfristig ist die Erhöhung zusätzlicher Produktionskapazitäten die einzige Maßnahme, um das strukturelle Ungleichgewicht zwischen Kapazität und dem starken Anstieg der Nachfrage nach Elektroband zu beheben.

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Prateek Biswas, Senior Analyst, Lieferkette und Technologie, IHS Markit

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Automotive Monthly Newsletter und Podcast
Das Thema dieses Monats: Kann die Elektrifizierung für Nutzfahrzeuge liefern?

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Auch angesichts der globalen Pandemie und der Halbleiterknappheit entwickeln sich die Produktsegmente der Nutzfahrzeuge weiter nach vorne. Leichte Nutzfahrzeuge (LCVs) sowie mittelschwere und schwere Nutzfahrzeuge erleben Wachstums- und Übergangsphasen.

IHS Markit hat kürzlich eine Studie und Prognose zu leichten Nutzfahrzeugen abgeschlossen, die Trends im leichten Nutzfahrzeugsektor aufzeigt, einschließlich des Wachstumspfads der Elektrifizierung bei leichten Nutzfahrzeugen, und detailliert beschreibt, wie Neueinsteiger in der Branche dieses Wachstum beeinflussen. Wachstum und Wandel in diesem Sektor werden durch eine Zunahme des E-Commerce in Kombination mit anderen Faktoren beeinflusst, die die Einführung von elektrischen Nutzfahrzeugen begünstigen.

Ein Großteil des Wachstums der Elektrifizierung im Segment der leichten Nutzfahrzeuge kommt von Unternehmen, die neu in der Branche sind. Diese Neuankömmlinge kommen ohne das Dilemma, den Zeitpunkt und das Volumen der Einführung von Elektrofahrzeugen (EV) mit dem Rückgang des Volumens älterer Produkte auf Verbrennungsmotorbasis (ICE) in Einklang zu bringen. Sie müssen die Rentabilität ihrer Altprodukte nicht schützen. Im Gegensatz dazu müssen traditionelle OEMs das Wachstum von EV-Produkten ausgleichen und in einigen Fällen dämpfen, da sie Gewinne aus ICE-Produkten ziehen müssen.

Die Elektrifizierung von leichten Nutzfahrzeugen wird über alle eingeschlossenen Karosserietypen hinweg erfolgen, jedoch in unterschiedlichem Ausmaß. Pickups und Lieferwagen sind führend, aber Busse, insbesondere Schulbusse, zeigen ein beeindruckendes Wachstum der Elektrifizierung. Dies sind die Karosserietypen, die von Neueinsteigern auf dem Markt eindeutig bevorzugt werden.

Mittelschwere und schwere Nutzfahrzeuge, allgemein definiert als Klasse 3 sowie Klasse 4-8, erfahren ebenfalls Wachstum und Wandel. Die Zahl der in Betrieb befindlichen Fahrzeuge (VIO) für die Gesamtgewichtsklassen 3 bis 8 ist seit 9 um 2018 % gestiegen. Die Neuzulassungen für dieselben Gewichtsklassen sind im gleichen Zeitraum um 10 % gestiegen. Dieses Wachstum des Fahrzeugparks wird zu einem Anstieg des Bedarfs an Ersatzteilen für Service und Wartung führen, um diese Fahrzeuge auf der Straße zu halten. In einigen Fällen übersteigt die Wachstumsrate der wartungsfähigen Teile die Wachstumsrate der in Betrieb befindlichen Fahrzeuge. Seit 2018 ist der Bedarf an Aftermarket-Teilen für kritische Fahrzeugsysteme wie folgt gestiegen:

• Bremssysteme - 16 %
• Elektrische Systeme - 15 %
• Lenkung, Aufhängung und Radende - 12 %

Dies ist ein Indikator dafür, dass die Fahrzeugnutzung zunimmt, was den Bedarf an zusätzlicher Wartung erhöht.

IHS Markit hat auf der Grundlage des Truck Industry Profile Network (TIPNet) eine Bedarfsprognose für Aftermarket-Teile entwickelt, die Expertenanalysen für 12 Aftermarket-Teilekategorien für Fahrzeuge der GVW-Klassen 3–8 bereitstellen kann.

Neben der Zunahme von VIO für mittelschwere und schwere Nutzfahrzeuge und den daraus resultierenden Verschiebungen bei den Aftermarket-Möglichkeiten verfolgt IHS Markit auch zunehmende Aussichten in den schwereren Segmenten für emissionsfreie Fahrzeuge (ZEV), einschließlich batterieelektrischer (BEV) und Brennstoffzellen-Lkw (FCEV). Die in Kürze erscheinende Aktualisierung 2021 der IHS Markit-Studie „Reinventing the Truck“ enthält Prognosen nach Kraftstoffart bis 2050 und völlig neue Szenarien, die auf den neuesten Ankündigungen von Herstellern und politischen Entscheidungsträgern auf der ganzen Welt aufbauen. Angespornt durch eine Flut neuer Produkteinführungen und die Aussicht auf ZEV-Aufträge in vielen US-Bundesstaaten werden BEV-Lkw die FCEV-Lkw wahrscheinlich schon früh überflügeln. Bei den mittelschweren Fahrzeugen der Klasse 4–7 wird die BEV-Nutzungsrate in der Basisprognose bis 13 voraussichtlich auf fast 2028 % steigen. Bei den schweren Lkw der Klasse 8 wird der Prozentsatz etwas niedriger gesehen, knapp darunter 6 %, aber immer noch deutlich über dem aktuellen Niveau. Mit der Zeit und immer mehr Flotten, die sich mit der Technologie vertraut machen, insbesondere bei Langstreckenanwendungen, wird erwartet, dass FCEV-Lkw die Lücke schließen werden. IHS Markit verfolgt die Einführung von OE-angebotenen ZEV-Nutzfahrzeugmodellen und stellt fest, dass sich die verfügbaren Modelle weltweit von 2020 bis Mitte des Jahrzehnts mehr als verdoppeln werden. Parallel zum Anstieg der ZEV-Lkw werden auch Hybridmodelle einen Aufschwung erfahren, wie die neue Datenbank für alternative Antriebe für mittelschwere und schwere Nutzfahrzeuge zeigt.

Von leichten Nutzfahrzeugen bis hin zu schweren Nutzfahrzeugen, von Aftermarket-Serviceteilen bis hin zu brandneuen Antriebssystemen – IHS Markit konzentriert sich darauf, die Änderungsgeschwindigkeit und die zugrunde liegenden Faktoren zu verstehen, die den Wandel vorantreiben.

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Die Finanzierung des EV-Ladegeräts von Infrastructure Bill ist ein guter Anfang, aber es werden wahrscheinlich weitere Mittel benötigt, um die wachsende Nachfrage zu befriedigen

IHS Markit geht davon aus, dass die US-Infrastrukturrechnung bis 66 nur 2026 Prozent des erforderlichen US-Ladegerätewachstums für Elektrofahrzeuge ergänzen wird

Heute hat Präsident Joe Biden das Infrastrukturgesetz in Höhe von 1.2 Billionen US-Dollar unterzeichnet. Es wird erwartet, dass der Gesetzentwurf die Automobilindustrie in vielerlei Hinsicht unterstützen wird, von verbesserten Straßenbedingungen, saubereren Nutzfahrzeugen, Batteriefabriken für Elektrofahrzeuge, Batterierecycling sowie Lithiumabbau und -raffination. Eine der größten Mittel für Elektrofahrzeuge wird jedoch für das Aufladen von Fahrzeugen verwendet. Etwa 7.5 Milliarden US-Dollar wurden für das Aufladen alternativer Kraftstoffe bereitgestellt, hauptsächlich für Ladegeräte für Elektrofahrzeuge und die unterstützende Infrastruktur im ganzen Land.

IHS Markit schätzt, dass die US-Bundesinvestition zwischen 400,000 und 2 direkt zum Bau, zur Wartung und zum Betrieb von etwa 3 neu installierten Level-2022-AC- und Level-2026-DC-Schnellladegeräten in den USA beitragen wird muss Open-Source sein, was bedeutet, dass die Finanzierung nicht an Teslas proprietäres Supercharger-Netzwerk gehen kann, es sei denn, es öffnet es für Nicht-Tesla-Fahrzeuge.

IHS Markit ist jedoch der Ansicht, dass diese Investition die wachsende Nachfrage der US-Plug-in-EV-Flotte wahrscheinlich nicht decken wird. Neben der landesweiten Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge mit mehr als 100,000 Ladegeräten an 50,000 öffentlich zugänglichen Standorten müssen nach Schätzungen von IHS Markit bis 600,000 etwa 100,000 zusätzliche Ladegeräte an weiteren 2026 öffentlichen Standorten installiert werden.

Die Zahl beinhaltet nicht die 3.2 Millionen heimischen, privaten Level-2-Ladegeräte, die voraussichtlich während des Investitionszeitraums in Wohnhäusern – hauptsächlich in Garagen – installiert werden.

Dieser Gesetzentwurf stellt die erste groß angelegte nationale Investition in die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge dar. „Die Investition der Biden-Administration ist keine Übertreibung und wird erhebliche Auswirkungen auf die Versorgung mit Elektrofahrzeugen in den USA haben“, sagte Mark Boyadjis, Global Automotive Technology Lead von IHS Markit. „Allerdings wird selbst eine Investition in dieser Größenordnung angesichts des schnellen Wachstums von Elektroautos, die bald auf die Straße kommen, zu kurz kommen, was darauf hindeutet, dass zusätzliche Unterstützung durch kommunale, Versorgungsunternehmen und private Investitionen erforderlich ist, um die Lücke zu schließen.“

IHS Markit erwartet, dass die Zahl der in Betrieb befindlichen Elektrofahrzeuge (EV Vehicles in Operation, VIO) auf den Straßen der Vereinigten Staaten von 1.5 Millionen im Jahr 2020 auf etwa 9.3 Millionen Einheiten im Jahr 2026 steigen wird. IHS Markit schätzt, dass die Nation bis 700,000 insgesamt etwa 2026 Ladegeräte benötigt, um diesen Bedarf zu decken Nachfrage, und die 400,000, die das US-Gesetz unterstützt, reichen nicht aus, um uns ganz dorthin zu bringen. Während des 5-jährigen Investitionszeitraums werden Bundessubventionen voraussichtlich nur zwei Drittel dessen decken, was für die Energieversorgung der zukünftigen EV-Flotte in den USA erforderlich ist.

Darüber hinaus prognostiziert IHS Markit, dass die Batteriekapazität von Elektrofahrzeugen in den kommenden Jahren stetig zunehmen wird. „Dies wird es dem durchschnittlichen Elektrofahrzeug ermöglichen, mit einer einzigen Ladung weiter zu fahren, was im Prinzip den Bedarf an einer so reichhaltigen Infrastruktur verringert“, sagte Graham Evans, Director, Automotive Supply Chain & Technology, IHS Markit. „Allerdings aus Sicht der Verbraucher reichlich vorhanden Das Aufladen von Elektrofahrzeugen ist erforderlich, um skeptische Verbraucher davon zu überzeugen, dass ein BEV für sie praktikabel ist."

75 Prozent der Besitzer von Elektrofahrzeugen in den USA ziehen es vor, zu Hause aufzuladen, aber ein erfolgreicher Übergang zu einer nationalen Elektrofahrzeugflotte erfordert eine Möglichkeit für diejenigen, die nicht über diese Fähigkeit verfügen, in öffentlichen Einrichtungen bequem aufzuladen. Insgesamt haben nur 63 Prozent der US-Haushalte Zugang zu einer Garage, und diese Zahl ist in städtischen Gebieten, in denen mehr als 50 Prozent des Elektrofahrzeugverkaufs getätigt werden, geringer. „Wenn Elektrofahrzeuge für Bewohner von Wohnungen, Eigentumswohnungen und historischen Häusern unpraktisch bleiben, können wir die von der Regierung festgelegten Ziele für Elektrofahrzeuge nicht angemessen erreichen“, sagte Colin Bird-Martinez, Automotive Consulting Principal Analyst bei IHS Markit.

Der Gesetzentwurf sieht 5 Milliarden US-Dollar vor, die Staaten für die Einrichtung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge in den USA gewährt werden sollen; und 2.5 Milliarden US-Dollar an Zuschüssen an öffentliche Einrichtungen, um zwischen 2022 und 26 öffentlich zugängliche Infrastrukturen für das Aufladen von Elektrofahrzeugen, Wasserstoff- und Propangas sowie Erdgas bereitzustellen.

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