Zakończenie projektu SPIRIT-E: Jak ciężarówki elektryczne mogą być użyte jako baterie zasilające

Elektro-Lkw können Strom nicht nur laden, sondern auch speichern und gezielt wieder abgeben – wie eine Powerbank auf Rädern. Das zeigt das Projekt SPIRIT-E nach drei Jahren Laufzeit. Das Konsortium hat die Ergebnisse der gemeinsamen Arbeit jetzt bei einem öffentlichen Online-Abschlussevent vorgestellt.

Bild: MAN

SPIRIT-E lief von August 2023 bis Oktober 2026. Das von der Bundesregierung geförderte und vom DLR getragene Forschungsprojekt wurde ins Leben gerufen, um bestehende Hürden in der Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs zu identifizieren und praxisnahe Lösungen zu erarbeiten. Zum einen verfolgte das Projektteam den Ansatz, private Ladeinfrastruktur an Logistikstandorten gegenüber Dritten zu öffnen und dafür Reservierungsmöglichkeiten zu schaffen (was heute schon vielfach praktiziert wird), zum anderen wurde in SPIRIT-E erprobt, wie bidirektionales Laden und eine reservierbare private Ladeinfrastruktur in bestehende Energiesysteme integriert werden kann, um so die Sektorenkopplung von Energie- und Transportsektor zu forcieren.

Die Shell Business Recharge Solutions (SBRS), ein Unternehmen der Shell-Gruppe, entwickelte in dem Projekt die entsprechende bidirektionale DC-Ladeinfrastruktur und schuf damit die technische Grundlage für sämtliche Vehicle-to-X-Anwendungen. Zum Konsortium gehörten zudem die TU München als Konsortialführerin, das Fraunhofer IEE, die Forschungsstelle für Energiewirtschaft, TenneT, Hubject, Consolinno Energy und MAN Truck & Bus.

Erprobt wurden die Lösungen im Reallabor bei der Spedition Schmid in Obertraublingen bei Regensburg. Dort vollführte das Projektteam im Frühjahr auch den weltweit ersten Bidi-Ladevorgang eines E-Lkw per Live-Demo. Auch für uns war das eine große Sache: electrive übertrug die Demonstration am 24. April in einer Live-Schalte. Die Aufzeichnung davon können Sie sich hier ansehen. Der Hauptakteur: ein MAN eTGX mit 480 Kilowattstunden nutzbarer Batteriekapazität. Über die bidirektionale Gleichstrom-Ladestation von SBRS speiste dieser Lkw Strom mit einer Leistung von bis zu 350 Kilowatt zurück.

Bild: Peter Schwierz

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Die TU München resümiert nun nach drei Jahren Projektlaufzeit, dass Elektro-Lkw Möglichkeiten eröffnen könnten, Energiekosten zu senken und den Kostendruck für Speditionen zu lindern: „Ihre Batterien lassen sich auch als Stromspeicher für den Betriebshof oder das öffentliche Netz nutzen.“ Die Universität leistete in dem Projekt allen voran die Begleitforschung.

Teil von SPIRIT-E war dabei auch die Integration der rollenden Batterien in den Stromhandel: In einer eigens geschaffenen Testumgebung spielten die Projektpartner durch, wie die Fahrzeuge bei niedrigen Strompreisen Energie aufnehmen und diese bei höheren Preisen wieder verkaufen können. „So könnten Speditionen künftig zusätzliche Einnahmen erzielen“, vergegenwärtigt die TUM.

Damit das funktioniert, entwickelte und erprobte das Konsortium die nötigen Schnittstellen zwischen Lkw, Ladesäule, Energiemanagement, Stromvermarkter und Netzbetreiber, darunter auch ein Reservierungssystem für Ladestationen.

Grundsätzlich testeten die Projektteilnehmer drei unterschiedliche Bidi-Anwendungen: Der Lkw versorgte andere Fahrzeuge mit Strom (Vehicle-to-Vehicle), unterstützte die Stromversorgung des Betriebsgeländes (Vehicle-to-Site) und speiste Energie ins öffentliche Netz ein (Vehicle-to-Grid). Die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur erfolgte dabei auf Grundlage des internationalen Standards ISO 15118-20.

Der Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik der TUM untersuchte in seiner Begleitforschung allen voran, ob und wie Speditionen ihre Flotten zuverlässig elektrisch betreiben können und wie sich der Umstieg wirtschaftlich gestalten lässt. Grundlage waren laut der Universität unter anderem reale Fahrdaten von sechs deutschen Schwerlastflotten mit insgesamt 2,15 Millionen aufgezeichneten Kilometern. Die zentralen Ergebnisse hier kurz zusammengefasst:

• Ladepunkte reservieren: Können E-Lkw auf der Langstrecke öffentliche Ladepunkte im Voraus reservieren, steigt die Planungssicherheit. Der Zeitverlust gegenüber Diesel-Lkw sinkt im Median je nach Szenario auf rund 1 bis 4 Prozent.
• Flotte und Depot gemeinsam planen: Mit eigener Ladeinfrastruktur im Depot lässt sich ein deutlich größerer Teil der Flotte zuverlässig elektrisch betreiben als mit öffentlichem Laden allein. Wer zusätzlich Photovoltaik und Batteriespeicher mitplant, spart 25 bis 44 Prozent mehr als bei einer reinen Umstellung der Lkw.
• Disposition neu denken: Bezieht die Tourenplanung die Flexibilität beim Laden mit ein, lassen sich Ladevorgänge gezielt auf günstige Zeiten legen. Je nach Auftragsstruktur sinken so die Gesamtkosten der Flotte.
• Depot intelligent ins Energiesystem einbinden: Eine intelligente Einbindung in Stromnetz und Strommarkt senkte die Gesamtkosten der untersuchten Flotten im Mittel um 1,7 Cent pro Kilometer. Mit bidirektionalem Laden waren es sogar 6,1 Cent pro Kilometer.

Besonders vielversprechend ist laut der TUM die Nutzung des gespeicherten Stroms am eigenen Standort. „Beispielsweise können Elektro-Lkw tagsüber überschüssigen Strom aus einer Photovoltaikanlage aufnehmen und ihn später wieder abgeben. Dadurch lässt sich die Eigenversorgung erhöhen. Auch können die Fahrzeuge kurzfristig einen hohen Strombedarf abdecken und so teure Lastspitzen vermeiden“, betonen die Wissenschaftler.

Das Projektteam hält dadurch Einsparpotenziale von rund zehn Prozent bei den Energiekosten für realistisch. „Bei 100.000 Kilometern Jahresfahrleistung entspricht das rechnerisch den Energiekosten für 10.000 Kilometer Fahrt“, heißt es. Wie stark eine Spedition profitiert, hänge vor allem von Fahrleistung, Standzeiten und Strompreisen ab. Besonders geeignet seien Fahrzeuge im Regionalverkehr, die regelmäßig zum Betriebshof zurückkehren.

Bei der Abschlussveranstaltung betonte das Projektteam, dass die größten Hürden inzwischen weniger bei der technischen Umsetzung liegen als bei der Einbindung in das Stromnetz und den wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. So reicht die vorhandene Netzanschlussleistung vieler Betriebshöfe für das Laden größerer Elektro-Lkw-Flotten nicht aus. „Flexible Netzanschlussverträge, Batteriespeicher oder gemeinsam genutzte Ladeinfrastruktur können helfen, diese Einschränkungen zu überwinden“, so die einhellige Meinung.

Allerdings fehlen auch für die Vermarktung des gespeicherten Stroms bislang einheitliche Standards. Viele Anbieter nutzen eigene technische Lösungen, die nicht miteinander kompatibel sind. Zudem muss in den Augen der Projektteilnehmer geklärt werden, wie Aufgaben und Erlöse zwischen Speditionen, Fahrzeugherstellern und Stromvermarktern verteilt werden.

„SPIRIT-E hat gezeigt, dass schwere Elektro-Lkw weit mehr sein können als nur neue Stromverbraucher. Sie lassen sich technisch als flexible Speicher in das Energiesystem integrieren. Jetzt gilt es, die erprobten Lösungen zu standardisieren, zu skalieren und in tragfähige Geschäftsmodelle zu überführen – dafür braucht es Forschung, Netzbetreiber, Industrie, Logistik und Politik gemeinsam“, fasst Prof. Markus Lienkamp, Inhaber des Lehrstuhls für Fahrzeugtechnik an der TUM School of Engineering and Design, zusammen.