Hersteller arbeiten am Elektroantrieb für Nutzfahrzeuge

Veröffentlicht am: 07.05.2020 | Autor: Die Transportbotschafter | Kategorie(n): Nachhaltigkeit

Symbolbild zur Darstellung des Elektroantriebs. Ein Zug, ein Transporter und eine Fähre steuern auf eine E-Tankstelle zu.

Der gerade beschlossene „Green Deal“ der Europäischen Union sieht vor, dass die EU bis 2050 klimaneutral wird. Um die Klimaschutzziele zu erreichen, muss auch der Straßengüterverkehr klimafreundlicher werden. „Im Auftrag der Bundesregierung beschäftigen wir uns vorrangig damit, welchen Beitrag alternative Kraftstoffe und Antriebe und die Nutzung erneuerbarer Energien leisten können. Die Elektromobilität auf Basis von Batterie und Brennstoffzelle spielt hierbei eine zentrale Rolle“, sagt Oliver Braune, Teamleiter Batterie und Programmleiter Elektromobilität bei der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW). Die Organisation ist ein Tochterunternehmen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI).

Welche Nutzfahrzeuge sind batterieelektrisch zu haben?

Die europäischen Hersteller bieten mittlerweile alle Elektrofahrzeuge in den relevanten Segmenten an. Bei den mittelschweren und schweren Nutzfahrzeugen sei die Produktpalette allerdings noch nicht sehr groß, so Braune von NOW, und längst ist nicht in jeder Fahrzeugklasse ein entsprechendes E-Fahrzeug verfügbar. „Auch in der Schifffahrt sind rein elektrisch betriebene Fahrzeuge noch nicht wirklich verfügbar“, sagt Braune. Hier werde eher an Hybrid- und LNG-Lösungen gearbeitet. „Im Bereich kleinerer Personenfähren sind Elektrofähren verfügbar“, erläutert der Experte.

Und auf der Schiene? Das deutsche Schienennetz ist laut einer Studie der NOW zu etwa 55 Prozent elektrifiziert. „Für die verbleibenden 40 bis 45 Prozent bietet sich die nachträgliche Elektrifizierung an. Da dies nur mit hohem Investitionsaufwand und zeitintensiven Genehmigungsprozessen zu realisieren ist, kommen für den Schienen-Personennahverkehr (SPNV) bereits verfügbare batterieelektrische sowie hybridisierte Fahrzeuge oder Brennstoffzellen-Loks in Frage“, erläutert Braune. Hersteller wie Siemens, Stadler (Schweiz), Bombardier (Kanada) oder Alstom (Frankreich) haben E-Triebwagen im Portfolio.

Elektro-Lkw europäischer Hersteller im Praxiseinsatz

Vollelektrisch betriebene Straßennutzfahrzeuge finden aufgrund nur langsam Einzug in die Fuhrparks. Allen voran setzen Kurier-, Express- und Paket-Dienste (KEP) bereits E-Transporter und Lastenräder erfolgreich bei der innerstädtischen Belieferung ein. Indes wird die Auswahl an Fahrzeugen für den schweren Güterverkehr immer größer. Etablierte Hersteller arbeiten mit Hochdruck an serienreifen Lösungen.

So hat das niederländische Unternehmen DAF bereits 2018 mit der Produktion einer Kleinserie elektrischer Lkw begonnen. Das Modell LF Electric, ein 19-Tonner, kann laut DAF voll beladen rund 220 Kilometer zurücklegen. Für den schweren innerstädtischen Verteilerverkehr hat der Hersteller zudem den CF Electric mit 37 Tonnen Gesamtzuggewicht und 100 Kilometer Reichweite aufgelegt.

Der Mercedes-Benz eActros ist seit Herbst 2018 im Praxiseinsatz bei Kunden wie Dachser, Edeka und pfenning logistics. Die Serienproduktion ist für 2021 geplant. Für den innerstädtischen Verteilerverkehr hat Daimler Trucks bereits 2017 eine Kleinserie des Fuso eCanter auf den Markt gebracht. Der vollelektrische Leicht-Lkw kann drei Tonnen Nutzlast aufnehmen. Die Transporter Vito und Sprinter gibt es inzwischen ebenfalls als E-Variante.

MAN bietet einen batterieelektrischen 26-Tonner an, Volvo hat mit dem FL-Electric einen 16-Tonner und mit dem FE-Electric ein 27-Tonnen-Müllfahrzeug im Programm. Renault Trucks hat die Serienproduktion der Elektro-Lkw D Z.E. (16-Tonner) und D Wide Z.E (26-Tonner) gestartet und vertreibt seinen Transporter Master ebenfalls mit Batterieantrieb. Bei VW sind ab sofort neben e-Crafter die Transporter ABT e-Transporter 6.1 und ABT e-Caddy bestellbar. Hinzu kommen eine Reihe von Radmanufakturen, die ihre elektrisch angetriebenen Lastenräder vor allem an Lieferdienste verkaufen, die auf der letzten Meile tätig sind.

Was bedeutet vollelektrisch?

Vollelektrisch heißt, dass sich ein Lithium-Ionen-Akku an Bord des Fahrzeugs befindet, der die elektrische Energie speichert und einen Elektromotor antreibt. Der Elektromotor wiederum ist ein elektromechanischer Wandler, der elektrische in mechanische Leistung konvertiert. Batteriefahrzeuge müssen ihren Speicher von Zeit zu Zeit auffüllen und tanken Strom an entsprechender Ladeinfrastruktur.

Alternative: Bestandsfahrzeuge auf Elektroantrieb umrüsten

Anstatt Fahrzeuge mit völlig neuem Antriebsstrang zu entwickeln, lassen sich auch Bestandsfahrzeuge umrüsten. So beliefert etwa der Discounter Aldi Süd mit einem von den Framo-Werken umgerüsteten elektrisch angetriebenen 40-Tonner 53 Filialen im Ruhrgebiet. Der Paketdienstleister UPS lässt seine alten Zustellfahrzeuge von ElektroFahrzeuge Schwaben (EFA-S) umrüsten und hat bereits 100 dieser Elektrotransporter in seine europäische Flotte integriert. Der P45E mit zulässigem Gesamtgewicht von 3,5 Tonnen basiert auf einem Mercedes-Sprinter.

Und warum das alles? Ein Vorteil des batterieelektrischen Antriebs ist der hohe Gesamtwirkungsgrad des elektrischen Antriebsstrangs. „Es gibt nichts Effizienteres als den Strom direkt aus der Erzeugung mit relativ geringen Übertragungs- und Ladeverlusten ins Fahrzeug zu überführen oder sogar lokal erzeugten Strom direkt zu verwenden“, sagt NOW-Teamleiter Braune. Ein weiteres Plus stellt die Effizienzsteigerung durch Rekuperation dar. Das heißt, beim Bremsen wird Strom erzeugt und in die Batterie zurückgeführt

E-Antrieb für Nutzfahrzeuge: Investitions- und Betriebskosten

Zudem verursacht der Elektromotor geringere Lärmemissionen als klassische Verbrennungsmotoren. Beim An- und Abfahren sind lediglich ein leises Surren und ab bestimmten Geschwindigkeiten durch Reifen und Wind verursachte Geräusche zu hören. In der Gesamtkostenbetrachtung sind E-Fahrzeugen günstiger als herkömmlich angetriebene Kraftwagen, da die Betriebskosten geringer sind.

Allerdings sind die Investitionskosten noch sehr hoch, weil die Fahrzeuge an sich teurer sind und die Ladeinfrastruktur noch aufgebaut werden muss. Laut einer Erhebung des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) gibt es derzeit in Deutschland knapp 24.000 (teil-)öffentlich zugängliche Ladepunkt. Allerdings sind sie fast ausschließlich dafür gedacht, dass Pkw Strom tanken können. Auf schwerere Nutzfahrzeuge ist die Ladeinfrastruktur noch nicht ausgelegt.

Auf der rein technologischen Seite besteht der Nachteil, dass die Fahrzeuge derzeit über eine geringere Reichweite als konventionelle Fahrzeuge verfügen. Beim Heizen und Kühlen entsteht ein zusätzlicher Leistungsbedarf, der ebenfalls mit Strom aus der Batterie gedeckt wird. Damit reduziert sich die Reichweite. Allerdings lasse sich durch ein Zusammenspiel von Fahrzeugnutzung und Ladeverhalten die begrenzte Reichweite kompensieren, „in dem auf langen Strecken an Schnellladesäulen die Batterie während einer kleinen Pause einfach aufgeladen wird“, erläutert Braune.

Nachteil des E-Antriebs für Nutzfahrzeuge

Dies wird erleichtert durch Plattformen wie Hubject oder Ladenetz.de, die eine anbieterübergreifende Nutzung öffentlicher Ladeinfrastruktur ermöglichen. Über Websites und Apps lassen sich Ladesäulen auf der Fahrstrecke finden und das Stromtanken planen. Dennoch geht der Trend zu größeren Batterien, um längere Strecken zurücklegen zu können. Die weisen allerdings ein hohes Gewicht auf mit der Folge, dass die Effizienz leidet und insbesondere der Güterverkehr möglicherweise Zuladung einbüßt.

Ein weiterer Nachteil de Antriebstechnologie: Für die Elektromotoren werden seltene Erden benötigt, deren Bedarf steigt, je mehr elektrisch angetriebene Fahrzeuge in den Verkehr kommen. Das gleiche gilt für die Rohstoffe, die für die Batterie benötigt werden: Lithium, Kobalt und Nickel, die zum Teil unter fragwürdigen Bedingungen gewonnen werden. In diesem Zusammenhang seien laut Braune die Hersteller und Zulieferer in der Pflicht, soziale Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit in ihren Lieferketten abzubilden und abzusichern sowie entsprechend des Batteriegesetzes (BattG) die Rücknahme und umweltverträgliche Entsorgung von Batterien und Akkumulatoren zu gewährleisten.

Wer stellt eigentlich Fahrzeugbatterien her?

Die deutsche Akasol AG mit Sitz in Darmstadt stellt Batteriesysteme für Busse, Industrie- und Nutzfahrzeuge, Schiffe und Schienenfahrzeuge her. Auch die Accumulatorenwerke Hoppecke Carl Zoellner & Sohn mit Sitz in der nordrhein-westfälischen Stadt Brilon stellt Fahrzeugbatterien her. Die Batteriezellen allerdings beziehen die deutschen Systemhersteller fast ausschließlich aus Asien. Die bekanntesten Produzenten sind CATL und BYD aus China sowie LG Chem, Panasonic und Samsung aus Südkorea. Langsam denken die europäischen Hersteller jedoch um: VW plant, in Salzgitter ein Batteriewerk zu bauen. Die Politik unterstützt den Aufbau einer europäischen Batteriezellfertigung.

Wie viele Nutzfahrzeuge mit E-Antrieb gibt es in Deutschland?

Laut Kraftfahrt-Bundesamt sind auf deutschen Straßen zum Jahresbeginn 2020 rund 136.600 reinelektrische Pkw und rund 17.830 elektrische Nutzfahrzeuge (Stand 2019) unterwegs, darunter rund 7.000 Streetscooter der Deutschen Post. Allerdings wird diese die Produktion ihrer E-Autos im Laufe des Jahres einstellen. Dennoch gehen die KEP-Dienste bei der Elektromobilität voran: Hermes stellt derzeit mit 56 Elektrofahrzeugen Pakete zu. Die Zahl soll laut einem Vertrag mit Mercedes-Benz Vans sukzessive auf 1.500 steigen. Die GLS-Flotte umfasst derzeit 70 e-Vans und mehr als 30 e-Bikes und bei DPD sind 43 Elektrofahrzeuge und 40 Lastenräder (darunter 8 sogenannte TRIPL) im Einsatz, beziehungsweise kurz vor der Auslieferung.

Aktuell fahren in Deutschland laut Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) insgesamt 400 Elektrobusse. Bis Ende des Jahres soll die Zahl auf etwa 1.000 steigen.

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