Macht die Gigafactory von Musk Sinn?

Lithium-Ionen-Akkus sind fast überall zu finden – sie versorgen fast alle Smartphones, Tablets und Laptops mit Strom. Doch Elon Musk, CEO von Tesla Motors, will in drei Jahren eine Fabrik in den USA bauen, die die weltweite Gesamtproduktion von Lithium-Ionen-Batterien mehr als verdoppeln wird. Der Plan steckt noch in den Kinderschuhen, aber bereits vier Bundesstaaten verhandeln mit Tesla in der Hoffnung, die Heimat der Fabrik zu werden.

Traummacher : Elon Musk, CEO von Tesla Motors, hofft, dass eine riesige Fabrik zu billigen Elektroautos führen wird.

Die Leute erwarten von Musk kühne Pläne. Neben der Gründung von Tesla gründete er seine eigene Raketenfirma SpaceX, die nun die Internationale Raumstation ISS versorgt. Doch selbst für ihn wirkt die Gigafactory, wie er sie nennt, kühn.

Erstens hat Tesla im vergangenen Jahr 23.000 Autos verkauft. Die Gigafactory, die 2017 die Produktion aufnehmen würde, würde bis 2020 genug Batterien für 500.000 Elektroautos produzieren. (Es würde jährlich genug Batterien produzieren, um 35 Gigawattstunden Strom zu speichern, daher der Name). Zweitens kündigen Batterieunternehmen normalerweise Fabriken erst an, nachdem sie finanziert wurden und ein Standort ausgewählt wurde. Und sie skalieren in der Regel nach und nach. Warum Pläne für den Bau einer so riesigen Fabrik ankündigen – vor allem, wenn die Verkäufe von Elektroautos dies bisher bei weitem nicht rechtfertigen?

Das Projekt erscheint angesichts der harten Zeiten in anderen Fabriken für Elektroautobatterien in den Vereinigten Staaten rätselhafter. Im Jahr 2009 kündigte Präsident Obama ein ehrgeiziges Zuschussprogramm in Höhe von 2,4 Mrd. Diese Bemühungen sind bisher gescheitert – Fabriken wurden gebaut, aber die Verkäufe waren schlecht, weil der Verkauf von Elektroautos langsam war. Alle beteiligten Batteriehersteller hatten zu kämpfen (siehe Zu viele Batteriefabriken, zu wenige Elektroautos), und einer, A123 Systems, ging in Konkurs.

Musk setzt darauf, dass Tesla einen viel größeren Markt für Elektroautos generieren kann. Um die Fabrik am Laufen zu halten, muss er in einem Jahr mehr als zehnmal so viele Elektroautos verkaufen wie Nissan letztes Jahr (und Nissan hat mehr Elektroautos verkauft als jeder andere Autohersteller). Musk hat Grund zur Zuversicht: Im vergangenen Jahr hat Tesla in den USA so viele Elektroautos verkauft wie Nissan, obwohl Teslas Model S zwei- bis dreimal so viel kostet wie Nissans Elektroauto Leaf. Er scheint darauf zu wetten, dass eine riesige Fabrik die Kosten für die Herstellung von Batterien, die nach wie vor der teuerste Teil von Elektroautos sind, deutlich senken wird. Im Idealfall würde diese Kostensenkung Tesla dabei helfen, ein Auto für den Massenmarkt herzustellen, dessen Kosten dem Nissan Leaf oder Chevrolet Volt ähnlich sind, das aber vor allem mit einer Gebühr mehr als doppelt so weit fahren kann (das Auto würde auch schneller beschleunigen als der Leaf).

Es ist jedoch nicht klar, ob eine riesige Fabrik die erforderlichen Kostensenkungen bewirken würde. Laut einer Präsentation vor Investoren würden die Kosten um 30 Prozent gesenkt. Tesla hat eine gute Erfolgsbilanz bei der Senkung der Batteriekosten (siehe Driving Innovation), und selbst inkrementelle Verbesserungen in konventionellen Fabriken könnten die Kosten bis 2020 um 15 Prozent senken, sagt Menahem Anderman , Präsident von Fortschrittliche Autobatterien . Aber es ist unklar, woher die restlichen 15 Prozent kommen könnten.

Skaleneffekte könnten dazu beitragen, die Produktionskosten bis zu einem gewissen Grad zu senken, aber Tesla sagt, dass auch das ungewöhnliche Design der Gigafactory, bei dem Batterien aus Rohstoffen gebaut und nicht zusammengebaut werden, dazu beitragen wird.

Normalerweise werden die Komponenten von Batterien an vielen verschiedenen Orten hergestellt. Elektrolyte werden oft in einem großen Chemiewerk und Graphitelektroden in einem Werk hergestellt, das auch Graphit für Reifen und andere Anwendungen herstellt. Die Elektrolyte und Elektroden werden dann in einer Fabrik für die Zellherstellung zu Zellen verpackt, und die Zellen werden in einer weiteren Fabrik zu kompletten Batteriepaketen zusammengebaut – mit Kühlsystemen und elektronischer Steuerung.

Musk plant, fast all dies unter einen Hut zu bringen. Rohstoffe, die zu Elektroden, Elektrolyten, Behältern und anderen Teilen verarbeitet werden, gehen in ein Ende; komplette Akkupacks kommen aus dem anderen heraus. Die Fabrik wird auch in der Lage sein, alte Batterien zu zerlegen, um die Materialien zu recyceln, und Musk plant sogar, Sonnen- und Windkraft zu nutzen, um die Fabrik mit Strom zu versorgen.

Brett Smith , Co-Direktor für Fertigung, Technik und Technologie am Center for Automotive Research, sagt, dass die Kontrolle über jeden Teil des Prozesses tatsächlich zur Kostensenkung beitragen könnte.

Tesla müsste viel Know-how einbringen, damit dies funktioniert. Darüber hinaus bietet es Vorteile, unterschiedliche Teile an verschiedenen Orten herzustellen. Zum Beispiel kann es billiger sein, Elektrolyte in einer großen Chemiefabrik herzustellen, die auch andere Chemikalien herstellt. Panasonic, Teslas aktueller Batteriezellenlieferant, profitiert vom Know-how der Arbeiter in Japan, von denen viele über jahrzehntelange Fertigungserfahrung verfügen.

Die Hersteller haben beide Ansätze ausprobiert. Beide Ansätze können funktionieren, sagt Jack Hue , Professor für Industriebetrieb und Ingenieurwesen an der University of Michigan.

Aber Hu sagt, eine solche Anlage müsste flexibel sein. Es sei möglich, eine Gigafactory zu bauen, sagt er. Der Schlüssel liegt im Wie. Die Batterieherstellung ist ein komplexer Prozess mit vielen Schritten. Wenn diese Schritte alle voneinander abhängig sind, wäre die Gigafactory eine schlechte Idee: Schwieriger Betrieb, viele Ausfallzeiten; Qualitätsprobleme schwer zu erkennen.

Abgesehen von den technischen Herausforderungen könnte Tesla Schwierigkeiten haben, Partner davon zu überzeugen, sich an dem Programm zu beteiligen. Die Fabrik würde 5 Milliarden US-Dollar kosten, wobei 2 Milliarden US-Dollar von Tesla kommen würden. Wenn Tesla nicht so viele Autos wie erhofft verkaufen kann, gäbe es wahrscheinlich keinen alternativen Markt für diese Batterien, was es zu einer riskanten Investition macht. (Ein potenzieller Markt, der Batterien zur Speicherung von Strom im Netz verwendet, befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium.)

Ob die Gigafactory tatsächlich gebaut wird und wie auch immer die endgültige Fabrik aussehen mag, die Art und Weise, wie Musk sie beworben hat, kann sich als kluger Geschäftsschritt erweisen. Eine frühzeitige Ankündigung der Fabrik mit einer ehrgeizigen Größe könnte für Verhandlungen mit Staaten gut sein, insbesondere angesichts der geplanten Größe der Fabrik. Einige Bundesstaaten überdenken sogar Gesetze, die den Verkauf von Autos durch Tesla in ihrem Bundesstaat einschränken, was dazu beitragen könnte, neue Märkte für den Autohersteller zu erschließen.

Der Vorschlag eines so großen Vorhabens könnte auch die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass Panasonic oder ein anderer Partner später einen weniger ehrgeizigen Plan verfolgt – etwa eine Fabrik für die Lieferung von 100.000 Autos. Panasonic kann es sich nicht leisten, das Geschäft zu verlieren, sagt Anderman.

Und doch, so großartig Musks Plan auch ist, es ist erwähnenswert, dass 500.000 Autos immer noch ein winziger Bruchteil der weltweiten Autoindustrie sind. GM hat im vergangenen Jahr fast 10 Millionen Autos verkauft. Wenn Elektrofahrzeuge den Weltautomarkt jemals durchdringen sollen, müssen Gigafactories Realität werden.

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