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Strategische Gestaltung von Photovoltaik-Supply Chains

Masterarbeit 2013 98 Seiten

BWL - Industriebetriebslehre

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Ausgangslage und Problemstellung
1.2 Fragestellung und Zielsetzung der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit und Vorgehensweise

2 Theoretische Rahmenbedingungen
2.1 Relevante Begriffserläuterungen des Supply Chain Managements
2.2 Strategische Gestaltung von Supply Chains
2.3 Erneuerbare Energien Gesetz
2.4 Grundlagen von Solarzellen

3 Die Gesamtbetrachtung der Prozesse von PV-Supply Chains
3.1 Die kristalline PV-Supply Chain
3.2 Analyse der Wertschöpfungsstufen der kristallinen PV-Supply Chain
3.2.1 Wertschöpfungsstufe: Siliziumproduktion
3.2.2 Wertschöpfungsstufe: Herstellung von Wafern
3.2.3 Wertschöpfungsstufe: Zellproduktion
3.2.4 Wertschöpfungsstufe: Modulproduktion
3.3 Die Dünnschicht PV-Supply Chain und ihre Prozesse
3.4 Kostenstrukturen von kristalline Solarmodule und PV-Anlagen

4 Entwicklungen in der PV-Industrie
4.1 Technologische Entwicklungen der PV
4.2 Preisentwicklungen in den Wertschöpfungsstufen der PV-Industrie
4.2.1 Preisentwicklungen von Silizium, Wafern und Solarzellen
4.2.2 Preisentwicklungen von kristalline und Dünnschicht PV-Module und Komplettsysteme
4.3 Marktentwicklungen der PV
4.4 Wettbewerb in der PV-Branche
4.4.1 Wettbewerb der PV aus Sicht von Deutschland
4.4.2 Wettbewerb der PV aus Sicht von USA
4.4.3 Wettbewerb der PV aus Sicht von China

5 Unternehmensanalyse von global agierenden Unternehmen der kristallinen Si-PV-Hersteller
5.1 Methodische Vorgehensweise der Analyse
5.2 Analyse der SolarWorld AG (Deutschland)
5.3 Analyse von SunPower Corporation (USA)
5.4 Analyse von Suntech Power Holdings Co. Ltd. (China)

6 Zukünftige PV-Supply Chains
6.1 Kostensenkungspotenzial zukünftiger kristalline Si-PV Supply Chains
6.2 Iterativer Prozess zur strategischen Gestaltung einer PV-Supply Chain
6.3 Strategische Gestaltung einer PV-Supply Chain

7 Fazit und Ausblick
7.1 Ausblick der PV-Branche
7.2 Zusammenfassung und Ergebnisse

Anhang
I Erläuterungen zur Unternehmenslage von SolarWorld AG
II Erläuterungen zur Unternehmenslage von SunPower Corporation
III Erläuterungen zur Unternehmenslage von Suntech Power Holdings Co. Ltd.

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 2-1: Supply Chain Planning-Matrix.

Abbildung 3-1: Die klassische kristalline PV-Supply Chain.

Abbildung 0-2: Die Wertschöpfungskette von Solarworld AG.

Abbildung 0-3: Die Wertschöpfungsstufen von Siliziumkristallinen Module.

Abbildung 3-4: Geplanter Ausbau der Kapazitäten führender Solar-Siliziumhersteller 2011-2014+.

Abbildung 3-5: Globale Produktionskapazitäten vs. tatsächlichen poly-Si Produktion in 2012.

Abbildung 3-6: Globalen Produktionskapazitäten vs. tatsächlichen Waferproduktion in 2012.

Abbildung 3-7: Globale Produktionskapazitäten vs. tatsächlichen Zellenproduktion in 2012.

Abbildung 3-8: Marktanteile der weltweit größten Modulhersteller in 2011

Abbildung 3-9: Globale Produktionskapazitäten vs. tatsächlichen Modulproduktion in 2012.

Abbildung 3-10: Die Dünnschicht PV-Supply Chain.

Abbildung 3-11: Die regionale Verteilung der Dünnschichtproduktion in 2012.

Abbildung 4-1: Kostenanteile der PV-Generationen.

Abbildung 4-2: Entwicklung der Solarzellenproduktion nach Zelltechnologien von 1999 bis 2011.

Abbildung 4-3: Spotmarktpreisentwicklung für Polysilizium.

Abbildung 4-4: Die Spotmarktpreisentwicklung für Wafer.

Abbildung 4-5: Die Preisentwicklung der Solarzelle.

Abbildung 4-6: Preisentwicklungen deutscher, chinesischer und japanischer kristalline Module.

Abbildung 4-7: Spotmarktpreisentwicklung der Dünnschichttechnologien.

Abbildung 4-8: Durchschnittlicher System-Endkundenpreis für fertig installierte Aufdachanlagen bis 10 kWp.

Abbildung 4-9: Entwicklung der neu installierten und gesamten PV-Kapazität in Deutschland.

Abbildung 4-10: Weltweite Entwicklung der neu installierten und gesamten PV-Kapazität.

Abbildung 4-11: Globale kumulierte installierte PV-Kapazitäts Aufteilung in 2012.

Abbildung 4-12: Die weltweite Solarzellenproduktion von 1999 bis 2011 in MWp.

Abbildung 4-13: Die weltweiten Marktanteile der PV-Produzenten in 2010 und 2011.

Abbildung 6-1: Kostensenkungspotenziale zukünftiger kristalline Silizium PV-Technologie

Abbildung 6-2: Kostenanteile der kristalline PV-Fertigungsprozesse.

Abbildung 6-3: Iterativer Prozess zur strategischen Gestaltung einer PV-Supply Chain.

Abbildung 6-4: Strategische Gestaltung einer zukünftigen PV-Supply Chain.

Tabellenverzeichnis

Tabelle 2-1: Wirkungsgrad von Solarzellen der verschiedenen PV-Materialarten.

Tabelle 2-2: Wirkungsgrad von Solarzellen der verschiedenen PV-Materialarten - Stand 2013.

Tabelle 3-1: Die fünf größten Polysiliziumhersteller 2012.

Tabelle 3-2: Die fünf weltweit führenden Waferhersteller 2012.

Tabelle 3-3: Die Weltweit Top 7 führende Solarzellenproduzenten im Jahr 2011.

Tabelle 3-4: Die weltweit größten Modulhersteller bei Produktionskapazitäten 2009.

Tabelle 3-5: Die größten Dünnschichthersteller von 2011.

Tabelle 3-6: Kostenstruktur bei den Herstellungsprozess von kristalline Si-Module für 2008.

Tabelle 3-7: Kostenstruktur der modellierten Gesamtkosten von kristalline Si-Module für 2013.

Tabelle 3-8: Durchschnittliche Kostenanteile einer netzgekoppelte PV-Anlage.

Tabelle 4-1: Statistische Zahlen der PV in Deutschland von 2011 und 2012.

Tabelle 4-2: Herkunftsländer und -regionen von Solarzellenproduzenten in 2010 und 2011.

Tabelle 4-3: Marktanteile der PV-Kapazität im Verhältnis zum Weltmarkt.

Tabelle 5-1: Unternehmensanalyse SolarWorld AG.

Tabelle 5-2: Unternehmensanalyse SunPower Corporation.

Tabelle 5-3: Unternehmensanalyse Suntech Power Holdings Co. Ltd..

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Die Sonne scheint mit einer Leistung von ca. 1.000 Watt pro Quadratmeter auf die Erde. Diese Energiequelle ist im Vergleich zu den fossilen Energieträgern unbegrenzt verfügbar, und genau dieses Potenzial wird in der Solarbranche aufgegriffen und ausgenutzt. Da die Solarzellen auf dem Rohstoff Silizium basieren, welches als zweithäufigstes Element mit ca. 24 Prozent in der Erdkruste auftritt, könnte die Erdbevölkerung theoretisch durch flächendeckende Anwendung dieser Technologie mit praktisch unversiegbarer Energie versorgt werden. Daher konnte sich die Photovoltaik-Branche in den vergangenen Jahrzehnten erheblich entwickeln (vgl. Kausch et al. (2011) S. 73).

Zuerst werden die Ausgangslage und die Problemstellung der Arbeit aufgezeigt und erläutert. Im nächsten Abschnitt der Einleitung wird die Kernaufgabe formuliert und die darin implizierten Teilfragen der Arbeit werden festgelegt. Danach wird der Strukturaufbau und die Vorgehensweise der Arbeit beschrieben.

1.1 Ausgangslage und Problemstellung

Der Hauptanwendungsbereich von Solarzellen hat sich in den letzten 30 Jahren erheblich erweitert. Anfangs wurden die Solarzellen bei kleinen bis mittleren Anwendungen genutzt, wie die Energieversorgung von Satelliten oder elektrischen Kleinverbrauchern. Heutzutage finden Solarzellen mittlerweile ihren Einsatz in netzgekoppelten Solarkraftwerken mit Nennleistungen in mehreren Megawattbereichen und leisten einen wichtigen Beitrag zur öffentlichen Energieversorgung. Diese positive Entwicklung in der Photovoltaik (PV)-Branche ist auf die technologischen Fortschritte in der Solarzellen- und Modulproduktion zurückzuführen. Des Weiteren werden – teils durch diverse staatliche Markteinführungsprogramme für die PV-Technologien subventioniert – stetig leistungsfähigere Netzeinspeisegeräte entwickelt, was sich ebenfalls positiv auf die PV-Branche auswirkt. Auch die Sparten Forschung und Entwicklung in der PV-Industrie werden in vielen Ländern ebenfalls gefördert (vgl. Wesselak & Voswinckel (2012) S. 2). So betrugen im Jahr 2011 die bewilligten Mittel für unterschiedliche PV-Förderschwerpunkte in Deutschland ca. 74 Mio. Euro. Förderschwerpunkte waren Siliziumwafer-Technologie, Silizium-Dünnschicht, Verbindungshalbleiter überwiegend bei Dünnschicht-Technologien, konzentrierende PV, Systemtechnik sowie Integration, technologieübergreifende Vorhaben und Alternativkonzepte (vgl. BMU (2012b) S. 116ff).

Die PV verzeichnete in den letzten Jahrzehnten weltweit und in Deutschland eine hohe Wachstumsdynamik. Die PV-Branche in Deutschland musste sich wegen der neu angepassten Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) mit neuen Herausforderungen auseinandersetzen. Um erfolgreich im Wettbewerb mitzuwirken, sind Kostensenkungen und Effizienzsteigerungen in allen Wertschöpfungsstufen erforderlich, um den Preissenkungen im Wettbewerb gerecht zu werden. Die Potenziale von Innovationen und Qualität werden genutzt, um einen hohen Marktstellenwert zu erhalten. Das Erschließen ausländischer Märkte für die deutschen Unternehmen führt zu einem Massenmarkt und zur Sicherung der Vorreiterrolle in der PV-Industrie. Der Markt ist groß und es existieren weltweit viele Konkurrenten, wie z.B. aus Asien (China) und den USA (vgl. Claudy et al. (2010) S. 14f). Seit der Novellierung des EEG 2004 entstand in Deutschland ein bedeutender globaler Markt für die PV-Industrie, wobei Deutschland eine führende Position in der Branche einnehmen konnte (vgl. Claudy et al. (2010) S. 23f).

Die neu installierte Leistung von PV-Anlagen in Deutschland betrug im Jahr 2012 ca. 7.600 MWp und verzeichnet somit eine Gesamtleistung von ca. 32.400 MWp. Die Bundesrepublik Deutschland bleibt international gesehen ein wichtiger Standort für die PV-Branche, auch wenn die Sonneneinstrahlung in Deutschland mittelmäßig ist, vergleicht man sie mit derjenigen der südlicheren Länder mit höherem Sonneneinstrahlungspotenzial (vgl. Statista (2012) S. 13f). Allerdings sehen Analysten im Jahr 2013 im Vergleich zum Vorjahr für die Branche eine Verringerung von ca. 50 Prozent der neu installierten PV-Leistung in Deutschland auf ca. 3.900 MWp (vgl. Seemann (2013); vgl. Kuhn (2013)). Außerdem erwarten Analysten weitere Kostensenkungen von Modulen und Systemen in der PV, während der starke Wettbewerb in der Branche weiter zunehmen wird. Die PV-Unternehmen müssen sich strategisch darauf vorbereiten, um im enormen Wettbewerb standhalten zu können. Weitere Gründe für den Rückgang des Zubaus von PV-Anlagen liegen in den angekündigten weiteren Kürzungen der Subventionen und Vergütungen für die PV-Energie (vgl. Seemann (2013); vgl. Kuhn (2013)). Seit der Novellierung des EEG 2004 entstand in Deutschland ein bedeutender globaler Markt für die PV-Industrie, wobei Deutschland eine führende Position in der Branche einnehmen konnte (vgl. Claudy et al. (2010) S. 23f).

Spielen hier Subventionen und die immer kürzer werdenden EEG-Vergütungssätze in Deutschland noch eine entscheidende Rolle für den internationalen Wettbewerb in der PV-Branche? Oder verliert Deutschland den Status als PV-Pioniers und droht ein Markteinbruch und eine Verschiebung der Marktanteile nach China oder in die USA?

1.2 Fragestellung und Zielsetzung der Arbeit

Die PV-Branche entwickelt sich derzeit im Zuge der Globalisierung und der technologischen Entwicklung rasant. Der PV-Markt durchläuft gerade eine schwierige Phase für viele Marktteilnehmer und in vielen Regionen. Viele Unternehmen leiden an einem intensiven Kostendruck und einem Verlust an Marktanteilen. Der PV-Markt in Europa, vor allem in Deutschland, hat sich positiv entwickelt und ist zu einem PV-Vorreiter geworden. Länder in anderen Regionen, insbesondere in Asien, besitzen die technologischen Voraussetzungen und haben die Potenziale der PV-Branche erkannt. Sie entwickelten sich in den letzten Jahren in dieser Branche erheblich und erlangten mittlerweile viele Marktanteile. Erfolgt in den nächsten Jahren eine Wende in der PV-Branche und verliert die deutsche PV-Industrie die Marktanteile an die Asiaten? In Asien, insbesondere in China, werden qualitative Solarzellen und -module viel günstiger produziert als bspw. in Europa. Wie können die deutschen Hersteller den Asiaten entgegenwirken und eine effiziente und flexible PV-Supply Chain gestalten, die Solarzellen und Module ebenfalls kostengünstig produziert, um keine Marktanteile zu verlieren? Somit lautet die Kernaufgabe dieser Arbeit:

Die zukünftige Entwicklung von PV-Supply Chain Strategien

Aus der Kernaufgabe lassen sich somit einige Fragen ableiten, die in dieser Thesis zu bearbeiten sind und im Fazit beantwortet werden. Die Fragen lauten:

1. Inwieweit spielen hier Subventionen heute und in der Zukunft eine Rolle?
2. Wie sollten sich die Hersteller strategisch darauf vorbereiten?
3. Wie sieht die derzeitige Supply Chain für die PV-Technologien aus?
4. Wie sieht es in den Wertschöpfungsstufen aus?
5. Wie sehen die Kostenstrukturen von kristallinen Solarmodulen und PV-Anlagen aus?
6. Wie steht es um die Entwicklungen in der PV-Industrie bezüglich Technologie, Preise, Markt?
7. Wie sieht es bei großen PV-Herstellern aus Deutschland, USA und China im Unternehmen aus?
8. Welche zukünftigen technologischen Potenziale wird es geben?
9. Wie wird strategisch eine PV-Supply Chain gestaltet und wie kann sie aussehen und modelliert werden?

Ziel der Master-Thesis ist es, eine PV-Supply Chain zu entwickeln, mit der die Herausforderungen, Risiken und Chancen strategisch bearbeitet werden, um eine optimale und effiziente PV-Supply Chain zu gestalten.

1.3 Aufbau der Arbeit und Vorgehensweise

In der Einleitung erfolgt die Einführung in die Thematik der strategischen Gestaltung von Photovoltaik-Supply Chains. Hier wird die Ausgangslage erläutert und die Problemstellung aufgezeigt. Im zweiten Kapitel entstehen zunächst die theoretischen Rahmenbedingungen dieser Arbeit, die als erstes die relevanten Begriffserläuterungen des Supply Chain Management (SCM) aufzeigt. In der Folge wird die strategische Gestaltung von Supply Chains behandelt. Anschließend wird das Erneuerbare Energien Gesetz im Zusammenhang mit möglichst aktuellen Informationen aus der Politik erläutert. Am Ende des zweiten Kapitels werden die Grundlagen von Solarzellen erklärt.

Im dritten Kapitel erfolgt die Gesamtbetrachtung der Prozesse einer PV-Supply Chain. Hier werden die zwei gängigsten Solartechnologien und die Prozessstrukturen dieser Supply Chains beider Technologien beschrieben. Darüber hinaus werden die Wertschöpfungsstufen analysiert und am Ende die Kostenstrukturen der kristallinen Silizium Photovoltaik aufgezeigt. Die Entwicklungen in der PV-Industrie werden im vierten Kapitel dieser Arbeit vorgestellt. Hierbei werden die technologischen, Preis-, Markt- und Wettbewerbsentwicklungen aufgezeigt. Beim Wettbewerb werden die Sichtweisen von Deutschland, USA und China erörtert.

Im fünften Kapitel wird die methodische Vorgehensweise bei der Unternehmensanalyse festgelegt. Anschließend werden die Unternehmen von drei großen und vollintegrierten PV-Herstellern aus den Regionen Deutschland (SolarWorld AG), USA (SunPower Corporation) und China (Suntech Power Holding Co. Ltd.) analysiert und die Ergebnisse werden vorgestellt.

Im sechsten Kapitel werden zuerst Kostensenkungspotenziale von zukünftigen Technologien der kristallinen Silizium PV-Supply Chains gezeigt. Anschließend wird ein iterativer Prozess zur Gestaltung einer PV-Supply Chain konstruiert und präsentiert. Demzufolge werden strategische Kriterien von PV-Supply Chains festgelegt und die Ergebnisse im gesamten Unternehmen und in den Bereichen Beschaffung, Produktion und Distribution/Absatz beleuchtet. Eine strategisch gestaltende Supply Chain eines vollintegrierten PV-Herstellers wird demonstriert. Im letzten Kapitel dieser Arbeit wird ein Ausblick auf die PV-Branche gegeben und anschließend werden die Eingangsfragen der Einleitung möglichst präzise beantwortet.

2 Theoretische Rahmenbedingungen

Bevor auf die Gesamtbetrachtung der PV-Supply Chain, den Entwicklungen in der Branche, die Unternehmensanalyse ausgewählter PV-Produzenten und anschließend auf die Gestaltung zukünftiger PV-Supply Chains näher eingegangen wird, werden hier zunächst die Grundlagen und Rahmenbedingungen dieser Arbeit erläutert. Dabei wird mit relevanten Begriffserläuterungen des Supply Chain Managements begonnen. Im Anschluss daran werden die theoretische Bedeutung und die Struktur bei der Gestaltung von Supply Chains aufgezeigt. Im weiteren Verlauf werden wichtige Informationen zu dem Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) mit Bezug auf bedeutende aktuelle Diskussionsthemen vermittelt. Später werden die weiteren Grundlagen von Solarzellen dargestellt, bevor schließlich die Supply Chains der zwei untersuchten PV-Technologien vorgestellt werden.

2.1 Relevante Begriffserläuterungen des Supply Chain Managements

Das Supply Chain Management (SCM) spielt für jedes global ausgerichtete und produzierende Unternehmen eine bedeutende Rolle. Durch die Globalisierung sind heutzutage viele große Konzerne international aufgestellt und weisen zumeist vernetzte Strukturen in ihren Supply Chains (SC) oder Wertschöpfungsketten auf, sodass man hier sogar von Supply Chain Network Management (SCNM) oder auch von vernetzten Wertschöpfungsketten sprechen kann. Die Wissenschaft ermöglicht ein klares Verständnis und die Einordnung der Begriffe des SCM, auch wenn mittlerweile viele unterschiedliche Definitionen des SCM existieren. Begrifflichkeiten des „Value Chain Management“ werden in dieser Arbeit als synonym zu dem Begriff SCM verwendet (vgl. Fandel, Giese & Raubenheimer (2009) S. 1).

Die PV-Industrie hat sich in den letzten Jahrzehnten positiv entwickelt und ist weltweit zu einer wirtschaftlichen Großindustrie geworden. Eine Analyse der SC-Strukturen von weltweit agierenden PV-Unternehmen ist notwendig, um einen gesamtwirtschaftlichen Einblick in diese interessante und hart umkämpfte Branche zu gewinnen. Bevor auf die strategischen Aspekte des SCM eingegangen wird, werden wichtige Definitionen des SCM aus der Wissenschaft vorgestellt, die mit den PV-Herstellern und der PV-Branche in Verbindung gebracht werden können (vgl. BMWi (2012) S. 1ff).

Bei der ersten Definition wird von Sennheiser et al. (2008) und Ellram (1991) SCM im Anglo-Amerikanischen erklärt als: „Supply Chain Management is an integrative approach to using information to manage the materials flow from suppliers to end-users to achieve improved customer service at reduced overall costs. SCM represents a network of firms interacting to deliver a product or service to the end customer.” (Sennheiser & Schnetzler (2008) S. 4; Ellram (1991) S. 13ff). Die zweite Definition nach Arndt (2008) beinhaltet sämtliche SC-Prozesse mit dem Fokus auf den SC-Netzwerken und lautet: „Supply Chain Management ist die unternehmensübergreifende Koordination und Optimierung der Material-, Informations- und Finanzflüsse über den gesamten Wertschöpfungsprozess von der Rohstoffgewinnung über die einzelnen Veredelungsstufen bis hin zum Endkunden mit dem Ziel, den Gesamtprozess sowohl zeit- als auch kostenoptimal zu gestalten.“ (Fandel, Giese & Raubenheimer (2009) S. 3; Arndt (2008) S. 47). Eine geeignete Bezeichnung von Supply Chain wird nach Chopra und Meindl (2010) verstanden als: „A supply chain consists of all parties involved, directly or indirectly, in fulfilling a customer request. The supply chain not only includes the manufacturer and suppliers, but also transporters, warehouses, retailers, and customers themselves. Within each organization, such as a manufacturer, the supply chain includes all functions involved in receiving and filling a customer request. These functions include, but are not limited to, new product development, marketing, operations, distribution, finance, and customer service.” (Chopra & Meindl (2010) S. 20). Die Integration der Managementkomponente umfasst neben den Supply Chain Ressourcen zusätzlich den Güter-, Informations- und Kapitalfluss, um einen Überschuss in der Wertschöpfungskette zu maximieren (vgl. Chopra & Meindl (2010) S. 23).

Die wichtigsten Zielkategorien im SCM sind zum einen die Schaffung von Transparenz innerhalb der Prozesse einer SC und zum anderen der Abbau von Informationsasymmetrien zwischen den unternehmensübergreifenden beteiligten Partnern der Wertschöpfungskette. Weitere bedeutende Ziele des SCM sind die gesamte Optimierung der Wertschöpfungskette und die stetige Verbesserung der Material-, Informations- und Geldflüsse. Hierbei können Kosten-, Zeit- und Qualitätsvorteile im SCM erreicht werden (vgl. Fandel, Giese & Raubenheimer (2009) S. 7ff; vgl. Busch & Dangelmaier (2004b) S. 1ff).

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch eine ganzheitliche Optimierung der SC mithilfe eines effizienten SCM eine Steigerung des Kundenutzens und Kostensenkungen erreicht werden. Daneben können auch Zeitvorteile sowie eine Steigerung der Qualität erzielt werden (vgl. Kohler (2008) S.10).

Im nächsten Unterkapitel wird auf die strategischen Aspekte der Gestaltung von Supply Chains eingegangen, damit die Ziele und Strategien von PV-Herstellern in den nächsten Kapiteln besser verstanden werden und damit die Strategien für zukünftige PV-Supply Chains identifiziert und entwickelt werden können.

2.2 Strategische Gestaltung von Supply Chains

Eine strategische Gestaltung von Supply Chains oder Supply Chain Design (SCD) ist entscheidend für den Erfolg im Unternehmen und sichert langfristig die Existenz sowie Wettbewerbsvorteile der gesamten Supply Chain (vgl. Fandel, Giese & Raubenheimer (2009) S. 7). Der wissenschaftliche Beitrag von Meixell und Gargeya (2005) dient als Literaturüberblick in der Forschung zur Gestaltung von globalen Supply Chains. Diese theoretischen Aspekte des globalen SCM motivieren die praktischen sowie akademischen Interessen des globalen SCM. Im Zuge der Globalisierung ist es unausweichlich, dass Supply Chains grenzüberschreitend gestaltet werden müssen, wobei für die Manager immer wieder neue Herausforderungen betreffend der Gestaltung von SC für bestehende und neue Produkte, die auf dem Markt vertrieben werden, auftreten. Auch muss die Logistikfunktion in den Supply Chains berücksichtigt werden, was auch in diesem Literaturreview erforscht wurde (vgl. Meixell & Gargeya (2005) S. 531ff). Beim Literaturüberblick für die Gestaltung von globalen Supply Chains wurden vier Dimensionen berücksichtigt, die für eine strategische Gestaltung von globalen SC wichtig sind. Die erste Dimension des Modells beinhaltet die Entscheidungsvariablen Standort- und Anlagenauswahl, Produktions- und Liefermengen sowie die Lieferantenauswahl. Bei der zweiten Dimension geht es um die Gestaltung und Analyse der Leistungsmessung. Die dritte Dimension beinhaltet Aspekte der Supply Chain Integration. Die vierte Dimension befasst sich mit der Betrachtung von Globalisierungsaspekten, wie bspw. Zolltarifen, nichttarifären Handelshemmnissen, Währungswechselkursen, der Körperschaftssteuer, Transportzeiten, Bestandskosten, der Verfügbarkeit von Arbeitern und ihren Fähigkeiten und zuletzt mit dem industriellen Kontext (vgl. Meixell & Gargeya (2005) S. 536ff). Bei einer genaueren Gestaltung von globalen PV-Supply Chains müssen diese vier Dimensionen berücksichtigt werden, wobei mithilfe einer zielgerichteten Analyse Probleme bei der Gestaltung vermieden werden können.

Bei der Gestaltung von Supply Chains in dem gesamtbetrieblichen Ablauf sind entscheidende kurz- bzw. langfristige Planungsaufgaben über den gesamten Wertschöpfungsprozess erforderlich, von der Beschaffung, Produktion und Distribution bis hin zum Absatz. Die Aufgabeneinteilung richtet sich nach der Länge des Planungshorizonts und nach betrieblichen Funktionsbereichen. Die langfristige Sichtweise wird als Strategic Network Planning oder SCD verstanden, wohingegen die kurzfristige Planung detaillierter in den einzelnen Funktionsbereichen des Unternehmens durchgeführt wird. Im Ganzen existieren somit strategische, taktische und operative Planungsaufgaben beim SCD, die über den betrieblichen Ablauf miteinander zu verbinden sind. Die Struktur der Planungsaufgaben und die Bereiche in der SC lassen sich in einer Supply Chain Planning-Matrix visualisieren, welche auch die Programmmodulstruktur von Advanced Planning Systemen (APS) aufweist (vgl. Kohler (2008) S. 10ff; vgl. Rohde, Meyr & Wagner (2000) S. 10ff). Der Modulaufbau ist in der SC-Planungsmatrix in der Abbildung 2-1 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-1: Supply Chain Planning-Matrix.

Quelle: (vgl. Rohde, Meyr & Wagner (2000) S. 10; vgl. Kohler (2008) S. 11, eigene Darstellung).

Bei der Planung und Gestaltung der SC ist es wichtig, die Lieferanten, Produktionsstandorte, vorhandenen Distributionszentren und schließlich den Kunden mit einzubeziehen, um die Effizienz zu maximieren (vgl. Kohler (2008) S. 13). Wettbewerbsstrategische Maßnahmen sind ebenfalls für den Unternehmenserfolg ausschlaggebend und daher ebenfalls beim SCD zu berücksichtigen. Mit der individuellen Betrachtung der vier Wettbewerbsfaktoren Kosten, Zeit, Flexibilität und Qualität können je nach Marktposition Vorteile gegenüber der Konkurrenz aufgebaut und somit neue Marktanteile erschlossen werden. Hierzu können zwei verschiedene strategische Ausrichtungen existieren. Zum einen ist dies die Differenzierungsstrategie, die bspw. ein bestimmtes Produkt anbietet. Zum anderen gibt es die Kostenführerschaftsstrategie, bei der man sich durch einen günstigen Preis von der Konkurrenz abheben will. Beide Strategien können gemäß der Unvereinbarkeitshypothese nach Porter (1999) langfristig nicht gleichzeitig erreicht werden. (vgl. Kohler (2008) S. 21ff; vgl. Porter (1999) S. 70ff). International agierende Unternehmen können jedoch durch Skalen- oder Verbundvorteile Kostensenkungen realisieren und durch Erschließung neuer Märkte im globalen Wettbewerb langfristig gesetzte Unternehmensziele erreichen (vgl. Kohler (2008) S. 36f; vgl. Bogaschewsky & Rollberg (1998) S. 9f; vgl. Corsten (1998) S. 112ff).

Der Kernpunkt bei der Gestaltung von Supply Chains lässt sich in drei Entscheidungsphasen einteilen. Die erste Phase beinhaltet die gesamte Supply Chain Strategie eines Unternehmens mit dem Fokus auf dem Strukturaufbau der Wertschöpfungskette, der Zuteilung der Ressourcen sowie der gesamten Prozessgestaltung über die nächsten Jahre. Das Unternehmen muss sicherstellen, dass die Gestaltung der SC seine Unternehmensziele verfolgt und einen Supply Chain-Überschuss oder Mehrertrag (supply chain surplus) in dieser Phase generiert. In der zweiten Phase geht es um die zeitlich kürzeren Planungsaufgaben der SC, die einen Zeithorizont von ca. drei bis zwölf Monaten aufweisen. Ziel in dieser Phase ist es, mittels der Bedarfsprognose für das kommende Jahr in verschiedenen Märkten ebenfalls einen Supply Chain-Überschuss oder Mehrertrag zu erreichen. Die Planung beinhaltet die Entscheidungsfindung bezüglich der Lieferantenmärkte, der Vergabe von eventuellen Produktionsaufträgen, die Erarbeitung von Bestandsstrategien sowie Marketing und Preisaktionen. In dieser Phase müssen Unternehmen auch die gesamte Nachfrage, die Wechselkurse und den gesamten Wettbewerb in die Entscheidung integrieren. Die dritte und letzte Phase bei der Entscheidungsgestaltung ist die Supply Chain Operation oder SC-Betriebsphase. Sie weist immer einen kurzen Zeithorizont auf und umfasst je nach Unternehmen einen Zeitraum von nur einer Woche oder nur einem Tag. Die Entscheidungen konzentrieren sich hier auf einzelne Kundenaufträge und die einzelnen Bestell-, Fertigungs-, Abwicklungs-, Lager- und Logistikaktivitäten. Ziel dieser Phase ist die Reduzierung von Unsicherheiten und die Optimierung der Leistung im Unternehmen. Die Gestaltung, Planung und der Betriebsablauf einer Supply Chain haben einen starken Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und damit auf den gesamten Unternehmenserfolg (vgl. Chopra & Meindl (2010) S. 25f).

2.3 Erneuerbare Energien Gesetz

Die Förderung von erneuerbaren Energien wird derzeit von vielen wichtigen Politikern in Frage gestellt, man ist gegen Subventionen in dem Bereich der erneuerbaren Energien. So erfahren Subventionsgegner wie Wirtschaftsminister Philipp Rösler und Umweltminister Peter Altmaier Unterstützung durch den Bundespräsidenten Joachim Gauck. Letzterer warnt vor der milliardenschweren Förderung der erneuerbaren Energien (vgl. Enkhardt (2012a)). Gauck will vielmehr die Energiewende mit Innovationen auf dem Sektor erneuerbarer Energien in einem fairen Wettbewerb mit markwirtschaftlichen Mechanismen erreichen, so wie auch die PV-Branche Kostensenkungen bei Solaranlagen erreichen konnte (vgl. Fuhs (2012)). Am 11. Mai 2012 stimmte die Mehrheit des Bundesrates gegen die vorgesehenen Kürzungen und Änderungen bei der Solarförderung. Vorschlag der SPD war es, eine Local-Content-Klausel in das EEG zu integrieren und dadurch die Vergütung für deutsche PV-Anlagen weniger zu senken (vgl. Enkhardt (2012b)). Eine endgültige Einigung gab es bis zum 13. Juni 2012 nicht, wobei die Bundesregierung weiterhin Kürzungen der PV-Förderung rückwirkend zum April 2012 sowie für das Jahr 2013 verfolgt. Ab da sollten die Subventionen für PV-Anlagen vollends aussetzen. Thüringens Wirtschaftsminister Machnig dagegen ist gegen die Kürzungen und Änderungen der Förderung, da er der Meinung ist, dass die Deutschen ihre Führungsrolle in der Solarindustrie einbüßen könnten, sollte die Branche durch Kürzungen gebeutelt werden (vgl. Hannen (2012)).

Im November 2011 veröffentlichte das Bundesumweltministerium (BMU) Daten und Fakten zur PV-Förderung. Bei kleinen Dach- und Freiflächenanlagen wurden die Vergütungssätze von 2008 bis Anfang 2012 insgesamt um ca. 50 Prozent gekürzt. Dies deutet auf ein enormes Entwicklungs- und Kostensenkungspotenzial in der Photovoltaik-Branche hin. Derartige Subventionskürzungen wurden bisher in keiner anderen Branche umgesetzt. Des Weiteren wurde der PV-Zubau durch die Regelungen begrenzt, worauf sich die Zahl der Neuinstallationen im Jahre 2011, verglichen mit dem Vorjahr, um ca. 46 Prozent reduzierte. Das neue EEG in der Fassung ab dem 01.01.2012 bewirkte wieder eine Senkung der Vergütung um weitere 15 Prozent und eine weitere Degression von ca. 6 bis 9 Prozent zum 01.07.2012, in Abhängigkeit des Zubaus vom Oktober 2011 bis April 2012. Unternehmer in der PV-Branche mussten daher weiter Kosten senken, wodurch viele von ihnen Verluste verzeichnen mussten. Die Begünstigung der PV-Industrien betrug 2011 0,9 ct/kWh und sollte 2012 auf 1 ct steigen. Während mit dem „atmenden Deckel“ die Förderung im kommenden Jahr volumenabhängig sinkt, soll sie sodann mit dem „absoluten Deckel“ langfristig komplett eingestellt werden. Somit hätten Industrie und Verbraucher keine zukünftige Planungs- und Investitionssicherheit in der PV-Branche. Mit der neuen EEG-Novelle sollen Marktanpassungen durchgeführt und die Kosteneffizienz gesteigert werden. Laut dem BMU sind Auswirkungen der neuen Bestimmungen bereits deutlich sichtbar, in Zusammenarbeit mit der Branche sei es gelungen, durch Kostensenkungen marktwirtschaftlich Anreize zu erhöhen, womit sich auch in gewissem Maße die Planungssicherheit erhöht habe (vgl. BMU (2011)).

Der Beitrag von erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung in Deutschland zeigt eine positive Entwicklung. Während im Jahre 1990 noch 1GWh Photovoltaikstrom in das Energienetz eingespeist wurde, beträgt die Einspeisung des Photovoltaikstroms 2011 19.000 GWh, wobei dieser Wert jedoch gerade einmal einen Anteil von 3,1 Prozent am gesamten Stromverbrauch ausmacht (vgl. BMU (2012a) S. 16f). Die Investitionen in PV-Anlagen betrugen 2011 ca. 15 Mrd. Euro, das waren insgesamt ca. 65,5 Prozent der Gesamtinvestitionen in Erneuerbare-Energien-Anlagen in Deutschland. Die Umsätze aus dem Anlagenbetrieb betrugen ca. 1 Mrd. Euro, was 7,7 Prozent vom Gesamtumsatz der Anlagenbetriebe in Deutschland ausmacht (vgl. BMU (2012a) S.19).

Das EEG war in den vergangenen Jahren ein wichtiges Diskussionsthema in der Politik und den Medien. Der Zweck des Gesetzes ist im ersten Paragraphen definiert, der besagt, dass im Interesse des Klima- und Umweltschutzes folgende Ziele der Energiereform erreicht werden sollen:

- nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung,
- langfristige Kostenreduktion der Energieversorgung,
- Schonung der fossilen Energieressourcen sowie
- die Weiterentwicklung der Technologien nachhaltiger Energiekonzepte.

Hierbei soll die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien staatlich gefördert werden. Bis zum Jahr 2020 soll so der Anteil von erneuerbaren Energien an der Stromversorgung 35 Prozent betragen, die 50-Prozentmarke soll bis spätestens 2030 erreicht sein, im Jahr 2040 sollen 65 Prozent und schließlich bis 2050 insgesamt sogar 80 Prozent der Strommenge aus erneuerbaren Energien in das Elektrizitätsnetzwerk eingespeist werden. Der Anwendungsbereich für den Zweck des Gesetzes wird im zweiten Paragraphen definiert (vgl. Salje (2012) §1 und §2). Für den erzeugten Strom sind die Betreiber zur vorrangigen Abnahme verpflichtet, während Anlagenbetreiber eine Einspeisevergütung für einen bestimmten Zeitraum erhalten (vgl. Salje (2012) §8; vgl. Konstantin (2009) S. 102).

Positive Entwicklungen des EEG und in der Politik sehen eine Förderung im Bereich der Speicherlösungen für PV vor, womit vermutlich ein neuer Geschäftsbereich für die PV-Branche begründet würde, was wiederum einen Fortschritt für die Entwicklung von Markt und Technologie der PV-Branche bedeutet (vgl. Kuhn (2013)). Es hat sich auch erwiesen, dass die Novellierung des EEG erfolgversprechend für die zukünftige Entwicklung und den Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE) ist. Für die Errichtung eines intensiven Wettbewerbs liegt der Fokus der Novellierung des EEG 2012 auf dem Anstieg der ökonomischen Effizienz von EE sowie der Einführung einer Marktprämie. Somit wird den Anlagenbetreibern ein Anreiz verschafft, bspw. ihren PV-Strom direkt zu vermarkten (vgl. Möhrlen, Pahlow & Jørgensen (2012) S. 9f).

Auf die Frage, inwieweit Subventionen heute und in der Zukunft eine Rolle spielen und welche strategischen Auswirkungen sie auf die Supply Chain der PV-Industrie haben, kann zunächst gesagt werden, dass Subventionen eine entscheidende Rolle spielen. Deutschland kann sich global als Vorreiter in der PV-Branche behaupten, was die Bereiche der Forschung und Entwicklung in dem Industriesektor betrifft. Zwar können chinesische Hersteller Module günstiger herstellen, wohingegen sich die deutsche Industrie mit effizientem Materialeinsatz und hoher Qualität unter dem Label „Made in Germany“ behauptet. Durch Fortschritte in der Forschung können stetig Kostensenkungen bei der Produktion erreicht werden. Um sich das Potential von PV vorstellen zu können, sollte die gesamte Supply Chain von PV betrachtet werden, ausgehend von der Gewinnung der Rohstoffe bis hin zur Modulfertigung und schließlich zum Endabnehmer inklusive der Dienstleistungen. Der Bereich F&E sollte ebenfalls in alle Wertschöpfungsstufen integriert werden. Im nächsten Kapitel erfolgt die nähere Betrachtung der Gestaltung von PV-Supply Chains mit einigen Darstellungen aus der Praxis.

2.4 Grundlagen von Solarzellen

Der Begriff Photovoltaik wird aus zwei verschiedenen Worten gebildet. Photo kommt aus dem Griechischen und steht für Licht, Voltaik stammt aus dem Nachnamen des italienischen Physikers Alessandro Volta und steht für die Einheit der elektrischen Spannung. Bei dem Vorgang der Photovoltaik wird die direkte Sonneneinstrahlung mittels einer Solarzelle in elektrische Energie umgewandelt. Bei diesem Photoeffekt werden Ladungsträger in einer Solarzelle durch die Sonnenlichtstrahlen freigesetzt und so wird elektrische Energie erzeugt (vgl. Crastan (2012) S. 18; vgl. Terhoeven (2008) S. 156; vgl. Wesselak & Voswinckel (2012) S. 1; vgl. Konstantin (2009) S. 312). Vorteil von Solarzellen ist, dass praktisch keine Wartung benötigt wird, da sie keine beweglichen Einzelteile beinhalten. Die Lebensdauer von Solarzellen ist enorm hoch, sodass eine Vielzahl von Herstellern eine Garantie von mindestens 20 Jahren verspricht. Nachteile von Solarzellen sind die bislang hohen Anschaffungskosten sowie der noch energieintensive Herstellungsprozess (vgl. Wesselak & Voswinckel (2012) S. 1f).

In der Photovoltaik-Industrie unterscheiden wir mehrere Typen von Solarzellen. Der Unterschied liegt bei der Herstellung, dem Verwendungszweck und der Art der Materialbeschichtung der Solarzellen. Die Haupttypen der Solarzellen sind monokristalline und polykristalline Silizium-Zellen, Dünnschichtzellen sowie amorphe Silizium-Zellen (vgl. Konstantin (2009) S. 313f; vgl. Wesselak & Voswinckel (2012) S. 43). Der globale PV-Markt besteht mit einem Anteil von ca. 85 Prozent aus kristallinen Solarzellen, womit diese Technologie den Markt anführt. Mittlerweile existieren neue Technologien, wie bspw. organische Solarzellen oder auch kristalline Solarzellen, die mehrere Bandabstände beinhalten. Diese befinden sich jedoch in unterschiedlichen Entwicklungsstadien und sind für eine Markteinführung noch nicht bereit (vgl. Wesselak & Voswinckel (2012) S. 44; vgl. Behrendt (2010) S. 18f).

Die amorphe Silizium-Solarzelle findet beispielsweise bei Taschenrechnern und Uhren Anwendung. Für industrielle PV-Anlagen ist diese Art ineffizient, da der Wirkungsgrad im Vergleich zu den anderen Typen am niedrigsten ausfällt. Polykristalline Silizium-Zellen sind am weitesten verbreitet, da Energieaufwand und Produktionskosten signifikant niedrig sind, was den geringeren Wirkungsgrad – verglichen mit monokristallinen Zellen – aus betriebswirtschaftlicher Sicht kompensiert. Dünnschicht-Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial amorphes (aSi) oder mikrokristallines (µSi) Silizium und einer Kupfer-Indium-Selen-Anordnung oder auch Cadmium-Tellurid (CdTe). Als Trägermaterial dieser Dünnschicht-Technologien werden Metalle, Glas oder Kunststofffolien genutzt. Diese sind technisch weiterentwickelt und wesentlich dünner als gewöhnliche Siliziumzellen. Der Materialaufwand ist ebenfalls geringer, was sich begünstigend auf die Herstellung auswirkt. Der Wirkungsgrad ist immer noch geringer als bei den anderen Technologien, weshalb sich diese Technologie nur bei großflächigem Einsatz rentiert (vgl. Konstantin (2009) S. 313f; vgl. Wesselak & Voswinckel (2012) S. 43ff).

Der Wirkungsgrad wird durch das Verhältnis zwischen abgegebener elektrischer Leistung und der Sonneneinstrahlung bestimmt. Die Leistung eines Solarmoduls wird in der Einheit Watt Peak (Wp) oder auch in Kilowatt Peak (kWp) angezeigt. Gemessen wird diese bei genormten Standard-Testbedingungen mit einer Einstrahlung von 1000 W/m2, einer Modultemperatur von 25 °C und einer Luftmasse von 1,5 AM (vgl. Konstantin (2009) S. 314f). In der nachfolgenden Tabelle 2-1 sind die Richtwerte für Wirkungsgrade der verschiedenen Solarzellen bzw. Module aufgelistet (gl. Konstantin (2009) S. 315).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2-1: Wirkungsgrad von Solarzellen der verschiedenen PV-Materialarten.

Quelle: (vgl. Konstantin (2009) S. 315, eigene Darstellung).

In den letzten Jahrzehnten konzentrierten sich die Entwickler von Solarzellen immer mehr auf die Erhöhung der Wirkungsgrade der Zellen. Weitere Erfolge können bei den kristallinen Solarzellen nur noch in geringem Maße erreicht werden, da diese mittlerweile schon zu ihrer physikalischer Grenzen hin tendieren (vgl. Wesselak & Voswinckel (2012) S. 6). In der Tabelle 2-2 werden die Wirkungsgrade von Solarzellen der beiden Technologien nach dem möglichst aktuellen Stand der technischen Entwicklung dargestellt (vgl. Green et al. (2013) S. 2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2-2: Wirkungsgrad von Solarzellen der verschiedenen PV-Materialarten - Stand 2013.

Quelle: (vgl. Green et al. (2013) S. 2, eigene Darstellung).

3 Die Gesamtbetrachtung der Prozesse von PV-Supply Chains

Bei der Gesamtbetrachtung der PV-Industrie wurde im vorigen Kapitel 2.4 zum besseren Verständnis der Materie Grundlegendes über Solarzellen vermittelt. In diesem Kapitel werden die PV-Supply Chains der beiden betrachteten Technologien, kristallines Silizium (c-Si) und Dünnschicht, aus Theorie und Praxissicht vorgestellt und ihre einzelnen Wertschöpfungsstufen in der Wertschöpfungskette verdeutlicht. Die einzelnen Prozessschritte bei der Herstellung werden ebenfalls ausführlich beleuchtet. Es wird jeweils ein Bezug zu internationalen Marktteilnehmern und ihren Marktanteilen in der Supply Chain demonstriert.

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Details

Seiten
98
Jahr
2013
ISBN (eBook)
9783656730736
ISBN (Buch)
9783656730729
Dateigröße
1.9 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v279837
Institution / Hochschule
Bayerische Julius-Maximilians-Universität Würzburg – Lehrstuhl für Logistik und Quantitative Methoden in der Betriebswirtschaftslehre
Note
1,7
Schlagworte
Supply Chain Management Produktion und Logistik Beschaffungsmanagment Erneuerbare Energien Solarwirtschaft Photovoltaik PV Solar Solarsystem Solarmodul Energie Energiekonzepte Umweltmanagement Module

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Titel: Strategische Gestaltung von Photovoltaik-Supply Chains