Geteiltes Laden zur Kostensenkung, so Fraunhofer zu Elektro-Lkw-Flotten
Als das Projekt „Transportation in Charge“ im April 2023 gestartet wurde, sah die Situation bei der Elektrifizierung des Güterverkehrs völlig anders aus: Zu dieser Zeit waren weder der Mercedes-Benz eActros 600 noch der MAN eTGX auf dem Markt erhältlich – und folglich wurden auch keine batterieelektrischen Schwerlast-Langstreckentrucks von deutschen Herstellern produziert. Infolgedessen gab es nur geringes Verlangen nach Ladeinfrastruktur, die auf Lastwagen mit riesigen Batterien einer Kapazität von rund 600 kWh zugeschnitten war.
Von dem deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz finanziert, konzentrierte sich „Transportation in Charge“ (TiC) ursprünglich auf Grundlagenforschung, um herauszufinden, wie Konzepte zur Planung von Ladeinfrastrukturen für kommerzielle batterieelektrische Fahrzeuge in Industriegebieten und Güterverkehrszentren entwickelt werden könnten. Das zugrundeliegende Prinzip war, dass Transportunternehmen nicht isoliert arbeiten sollten, sondern stattdessen kooperative Ansätze verfolgen sollten, was in diesem Kontext durchaus sinnvoll ist.
Drei Jahre später ist TiC nun abgeschlossen. Das Projekt konnte den Ausbau der ersten schweren E-Lkw aus Deutschland sowie der dazugehörigen Ladeinfrastruktur eng begleiten, wobei praktische Partner wie die Behrens Group und Rhenus Home Delivery, die beide elektrische Geschäftsfahrzeuge einsetzen, beteiligt waren. Nun haben der Projektleiter Sönke Stührmann und sein Kollege Karl Glökler vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) die wichtigsten Erkenntnisse des Projekts mit electrive geteilt.
Eine zentrale Annahme der Studie ist, dass Industriegebiete und Güterverkehrsknotenpunkte eine Art Antriebskraft für die Elektrifizierung des Güterverkehrs darstellen. Schließlich beherbergen diese Gebiete die Depots von Logistikunternehmen sowie die Vertriebszentren und Produktionsstätten von Unternehmen. Die Ausstattung solcher Standorte mit Ladeinfrastruktur ermöglicht es batterieelektrischen Nutzfahrzeugen, über Nacht oder während des Beladens und Entladens aufzuladen, wodurch die Abhängigkeit von öffentlichen Ladestationen verringert wird.
Netzanschlüsse: Das Engpassproblem für Ladestationen für Lastkraftwagen
Doch Industriegebiete stellen ebenfalls erhebliche Herausforderungen für den Aufbau von Ladeinfrastruktur dar – insbesondere was die Netzanschlüsse betrifft. Ohne einen geeigneten Mittelspannungsanschluss können Ultraschnellladegeräte nur mit speziellen PV-Systemen und Batteriespeichern eingesetzt werden. Daher legen die am Projektende veröffentlichten Handlungsempfehlungen – die hier heruntergeladen werden können – die Verantwortung bei den Netzbetreibern: Diese „spielen eine zentrale Rolle, da die Elektrifizierung von Logistikflotten nur dann skaliert werden kann, wenn in gewerblichen und logistischen Gebieten ausreichende Netzanschlusskapazitäten vorhanden sind.“
Daher können Logistikunternehmen und Transportzentren keine Elektro-Lkw einfach beschaffen, ohne gleichzeitig die notwendigen Ladeoptionen sicherzustellen – und sie sind dabei auf die Netzbetreiber angewiesen. „Die Elektrifizierung großer Lkw-Flotten gelingt nur, wenn wir Industriegebiete als ein ganzheitliches System betrachten. Entscheidend ist eine frühzeitige und koordinierte Zusammenarbeit zwischen Unternehmen, Netzbetreibern und Gemeinden – allein technische Lösungen reichen nicht aus“, erklärt Stührmann.
Gleichzeitig müssen Unternehmen, die E-Lkw in ihre Flotten integrieren möchten, erkennen, dass es keine universelle Lösung für die Ladeinfrastruktur gibt; jeder Fall muss individuell bewertet werden. Die erforderliche Ladeleistung muss anhand der Fahrzeugnutzung und der Stillstandzeiten bestimmt werden: Während eine standardmäßige Übernachtungsladung im Depot oft 50 bis 100 kW erfordert, können streng geplante Shuttle-Operationen 200 bis 350 kW benötigen. Auch die Netzanschlussmöglichkeiten und die Standortbedingungen müssen frühzeitig berücksichtigt werden. In den untersuchten Praxisbeispielen mussten Mittelspannungsanschlüsse sowie flexibel erweiterbare Gleichstrom-Ladestationen eingesetzt werden.
Das TiC-Projekt befasste sich außerdem damit, wie die erheblichen Kapitalausgaben (CAPEX) für den Netzausbau und Ladehardware auf mehrere Interessengruppen verteilt werden können. Die im Projekt untersuchte gemeinsame Nutzung von Ladeinfrastruktur – also die gemeinsame Verwendung von Ladestationen in Industriegebieten – erwies sich als echter Game-Changer. Dieser Ansatz wird in einem speziellen Leitfaden sowie einer Rechtsauskunft ausführlicher erläutert, die beide von der TiC-Website heruntergeladen werden können.
Gemeinsame Ladeinfrastruktur als Hebel zur Kostensenkung
„Gemeinsame Ladeinfrastruktur ist kein rein theoretisches Konzept, sondern ein wichtiger Hebel zur Kostensenkung, zur Entlastung des Stromnetzes und zur Beschleunigung der Elektrifizierung von Fuhrparks. Voraussetzungen sind klare rechtliche Rahmenbedingungen, transparente Rollenverteilung sowie Vertrauen unter allen Beteiligten“, betont Stührmann.
Eine Fallstudie aus dem TiC-Projekt zeigt, dass der Verkauf von Ladeelektrizität an Dritte die Gesamtkosten für Fuhrparkbetreiber senken kann: Während ein Fuhrpark aus zehn E-Lkw im Basisszenario – mit einer Haltezeit von fünf Jahren und jährlich 60.000 km Fahrleistung pro Fahrzeug – etwa 352.859 Euro kostet (im Vergleich zu 367.974 Euro für Diesel-Fahrzeuge), sinken diese Kosten auf 336.903 Euro, wenn zusätzlich der Verkauf von Elektrizität an Dritte berücksichtigt wird. Dadurch wird der Break-Even-Punkt beschleunigt, erfordert jedoch eine sorgfältige Koordination der Zugriffsrechte und vertraglichen Rahmenbedingungen. Übrigens geht das Fraunhofer IFAM in der Regel davon aus, dass ein Ladeelektrizitätspreis von etwa 30 Cent/kWh ausreicht, um den Break-Even-Punkt mit Diesel-Lkw zu erreichen – auch ohne gemeinsame Ladeinfrastruktur.
„Unsere Analysen tatsächlicher Betriebsdaten zeigen eindeutig: Elektro-Lkw sind heute zuverlässig und können wirtschaftlich rentabel sein. Wer Ladeinfrastruktur, Energiemanagement und Flottenstrategie ganzheitlich integriert, schafft die Grundlage für eine nachhaltige Transformation“, fasst Stührmann zusammen.