Elektro-Lastwagen erinnern an die frühen Jahre der Republik. Zahlreiche Pilotvorhaben auf der ganzen Welt untersuchen das wirtschaftliche und ökologische Potential von Oberleitungs-Lkw. Damit erlebt eine Idee, die in der Vergangenheit eher im öffentlichen Nahverkehr zu finden war, eine Renaissance. Daher hat das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) zusammen mit weiteren Forschungspartnern analysiert, wo Herausforderungen und Chancen dieser auf Elektro-Lastwagen basierenden Logistik-Lösung liegen. Diese „Machbarkeitsstudie zur Ermittlung der Potentiale des Hybrid-Oberleitungs-Lkw“ entstand im Auftrag des Bundesverkehrsministeriums.
Elektro-Lastwagen: Das Potential
Tatsächlich können Oberleitungs-Lkw dazu beitragen, die Treibhausgasemissionen des straßengebundenen Gütefernverkehrs zu senken. Rund ein Drittel des durch den Straßenverkehr freigesetzten CO2s stammt aus Lkw-Motoren, die im Güterfernverkehr unterwegs sind. Und der Güterfernverkehr auf der Straße wächst weiterhin, weil die Politik den adäquaten Ausbau des Güterverkehrs auf der Schiene unterlässt. Eine Alternative wäre daher der Ausbau einer Infrastruktur für Oberleitungs-Lkw. Die würden auf den Hauptstrecken ihre Energie aus Oberleitung beziehen und abseits dieser Strecken entweder mit herkömmlichen Motoren oder mit Hybrid-Antrieb fahren.
Die Fraunhofer-Studie kommt zu dem Ergebnis, dass Elektro-Lastwagen / Oberleitungs-Lkw die Treibhausgasemissionen wesentlich senken können – vorausgesetzt, ihr Fahrstrom kommt überwiegend aus erneuerbaren Energiequellen. „Hierfür müssten lediglich die 4.000 bis 5.000 am stärksten von schweren Lkw frequentierten Autobahnkilometer mit Oberleitungen ausgestattet werden. Die dafür notwendigen Investitionen in Höhe von acht bis zwölf Milliarden Euro sind im Vergleich zum Aufbau anderer Infrastrukturen nicht besonders hoch“ , lautet das Fazit von Projektleiter Professor Martin Wietschel.
Die Studie verglich außerdem die Oberleitungs-Lkw mit anderen neuen Antriebstechnologien. Brennstoffzellen-Lkw, die Wasserstoff verbrennen, sind wegen ihres gegenüber anderen alternativen Kraftstoffen wie Methanol durch ihren höheren Wirkungsgrad im Vorteil.
Siemens und Saab betreiben Teststrecke in Schweden
Test- und Messfahrzeuge, wie sie zur Entwicklung des intelligenten Stromabnehmers genutzt wurden. (#3)
Dass Straßen mit Oberleitungen in Kombination mit innovativen Antriebslösungen machbar sind, zeigen Siemens und Scania seit einem Jahr in Schweden. Dort ging im Juni 2016 der weltweit erste so genannte eHighway in Betrieb. Auf einem zwei Kilometer langen Abschnitt der E16 nördlich von Stockholm hat Siemens ein Oberleitungssystem für Lkw mit Hybridantrieb installiert. Beim Testbetrieb werden zwei Diesel-Hybrid-Lkw von Scania genutzt, die der schwedische Fahrzeughersteller zusammen mit Siemens für den Betrieb unter der Oberleitung umgerüstet hat.
Der modifizierte Antrieb der Elektro-Lastwagen besteht aus einem intelligenten Stromabnehmer und einem Diesel-Hybrid-Motor. Durch ein Sensorsystem können die Stromabnehmer bei Geschwindigkeiten bis zu 90 km/h Strom aus der Oberleitung ziehen und die Verbindung jederzeit automatisch unterbrechen. Durch den Hybridmotor können die Lkw auch ohne Oberleitung fahren und so jederzeit auf normale Straßen wechseln und ein Ziel ansteuern, das nicht von Oberleitungen erreicht wird. Dabei verfügt das System über eine offene Architektur. Alternativ zum Diesel-Hybrid-Motor ist auch der Einbau von Erdgasmotoren oder Batterielösungen möglich.
„Der Siemens-eHighway ist im Vergleich zu Verbrennungsmotoren doppelt so effizient. Die Siemens-Innovation versorgt Lkw über eine Oberleitung mit Strom. Das bedeutet nicht nur eine Halbierung des Energieverbrauchs, sondern auch eine Verringerung der lokalen Luftverschmutzung“, sagt Roland Edel, Chefentwickler bei der Siemens-Division Mobility.
Infografik: Die Eckdaten der eHighway-Demonstrationsstrecke in Schweden (#1)
Elektro-Lastwagen in Schweden: Logistik ohne fossile Brennstoffe bis 2030
In Schweden verursacht der Straßenverkehr mehr als ein Drittel des CO2-Ausstosses. Fast die Hälfte dieses Drittels entfällt auf den Güterverkehr. Deswegen hat sich das skandinavische Land ehrgeizige Klimaziele gesetzt. Bis 2030 soll der Transportsektor des Landes unabhängig von fossilen Brennstoffen sein. Jedoch erwarten die Verantwortlichen so viel Wachstum im Güterverkehr, dass sie einen Ausbau des Schienennetzes nicht für ausreichend halten. Mit dem eHighway testet Schweden eine Lösung, die den CO2-Ausstoss des Strassenverkehrs zügig senken könnte. Die schwedische Transportbehörde Trafikverket und der Regierungsbezirk Gävleborg, in dem die Versuchsstrecke liegt, sammelt nun Erkenntnisse darüber, ob sich Siemens‘ eHighway für eine dauerhafte Nutzung eignet.
„In Schweden wird der mit Abstand größte Teil der Güter auf der Straße transportiert. Nur ein begrenzter Teil kann auf andere Verkehrsmittel verlagert werden. Um Lkw auch weiterhin für den Güterverkehr einsetzen zu können, müssen wir die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen aufheben. Elektrifizierte Straßen sind deshalb eine perfekte Ergänzung zum Transportwesen“, sagt Anders Berndtsson, Chefstratege der schwedischen Transportbehörde Trafikverket.
Fraunhofer-Studie sieht weiteren Forschungsbedarf
Zwei Oberleitungs-Lkw unterwegs. (#2)
Allerdings nennt die Fraunhofer-Studie auch eine Reihe von Hindernissen auf dem Weg zum emissionsfreien Strassenverkehr. So wäre die nötige Oberleitungsinfrastruktur anfangs defizitär und müsste deswegen vom Staat vorfinanziert werden. Ausserdem müsste dieses Oberleitungsnetz Teil einer gesamteuropäischen Lösung sein, weil eine große Zahl ausländischer Lkw Deutschland und sein Autobahnnetz im Transit etwa von Ost nach West oder in der Gegenrichtung nutzt.
Hinzu kommt, dass die Lkw-Hersteller den Oberleitungs-Lkw bisher skeptisch gegenüber stehen. Sie müssten nicht nur ihre Produktpalette umstellen, sondern auch für eine Übergangszeit Verluste hinnehmen. Ähnliches gilt für Logistik-Unternehmen, die befürchten müssten, einen Teil ihrer planerischen Flexibilität zu verlieren. Außerdem sieht Martin Wietschel noch weiteren Forschungsbedarf, bevor Oberleitungs-Lkw in größerem Maßstab eingesetzt werden können: Bei den neuen Antrieben für Elektro-Lastwagen, vor allem mit Oberleitungen, stellt sich die Frage nach der Integration in das Energiesystem: Sie benötigen sehr große Strommengen, und diese Stromnachfrage kann kaum nach energiewirtschaftlichen Gesichtspunkten verlagert werden, zum Beispiel in Zeiten mit hohen erneuerbaren Anteilen im Energiesystem.“ Außerdem sollen auch die anderen Optionen, etwa Antriebslösungen mit Brennstoffzellen, weiter untersucht werden.
eHighway-Demonstration in Kalifornien
Zur Zeit errichtet Siemens auch im US-Bundesstaat Kalifornien eine eHighway-Demonstrationsstrecke. Die Strecke ist eine Meile lang und bildet ein Teilstück der Verbindung zwischen den Häfen von Los Angeles und Long Beach mit den küstennahen Güterbahnhöfen. Den Auftrag dazu erhielt Siemens von der regionalen Behörde zur Überwachung der Luftqualität (South Coast Air Quality Management District oder SCAQMD). Die Elektro-Lastwagen liefern Volvo und andere Hersteller. Im Laufe dieses Jahres wollen die Verantwortlichen dann verschiedene Elektro-Lastwagen-Varianten erproben und untersuchen, ob sich der eHighway für den regulären Verkehr auf der nahegelegenen Interstate 710 eignet. Anlass ist auch für diesen Versuch die hohe Belastung durch Partikelstaub, CO2 und Stickoxid, die der Lkw-Verkehr verursacht.
Bildnachweis: © Siemens
