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Mobilität

Umweltfreundliche Schwergewichte

© Alamy

27. Januar 2022

2021 ist die Elektromobilität endgültig in der Breite angekommen. Mehr als jeder achte Neuwagen fuhr vollelektrisch. Aber auch beim Güterverkehr auf der Straße beginnt der Strom zu fließen: Immer mehr Hersteller bauen batteriebetriebene Lkw – mittlerweile auch für den Schwerlastbereich und mit wachsender Reichweite. Auch erste Brennstoffzellen-Lkw sind in der Schweiz bereits auf der Straße und an anderer Stelle in der Entwicklung.

In Ulm wird an der Zukunft des Schwerlastverkehrs geschraubt. Im September 2021 hat der italienische Lkw-Bauer Iveco dort sein neues Werk eröffnet, in einem Joint Venture mit dem US-amerikanischen Start-up Nikola. Seit dem Jahreswechsel läuft hier der vollelektrische Nikola Tre vom Band. Der strombetriebene Schwerlaster soll mit einer Batterieladung bis zu 560 Kilometer weit fahren. Zunächst für Abnehmer in den USA, danach auch in Europa. Ende 2021 hat Nikola die ersten E-Trucks in sein Heimatland ausgeliefert. Sie werden im Hafen von Los Angeles und Long Beach ihren Dienst versehen. Pilotkunde in Europa will der Hamburger Hafen werden. Noch für dieses Jahr ist hier eine Erprobung mit 25 der Stromlastwagen geplant.

Mittelfristig sollen jährlich 3.000 Lastwagen das Iveco-Band in Ulm verlassen. Und nicht nur reine Batteriefahrzeuge: Ab Mitte 2023 soll die Wasserstoffvariante des Nikola Tre in Serie gehen, dessen elektrische Achse aus einem Brennstoffzellensystem mit Strom versorgt wird. Als Vorteil gegenüber der Batterievariante führt der Hersteller die schnelleren Tankzeiten und eine höhere kombinierte Reichweite an – bis zu 800 Kilometer mit einer Füllung. In Sachen Reichweite ist für Nikola damit nach wie vor Luft nach oben: Für Ende 2024 ist der Serienstart des Brennstoffzellen-Lkw Nikola Two FCEV geplant, der mit einer Reichweite von rund 1.450 Kilometern die Langstrecke bedienen soll.

Der Druck wächst

Der politische Druck auf die Truck-Industrie wächst: Laster und Busse waren  in Europa für mehr als ein Viertel der Emissionen im Verkehrssektor verantwortlich, stellen dabei aber nur einen kleinen Teil des gesamten Fahrzeugbestands. Neufahrzeuge sollen daher ab 2025 durchschnittlich 15 Prozent weniger Kohlendioxid emittieren als noch 2019. Bis zum Jahr 2030 sollen es 30 Prozent weniger sein – das legen die EU-Richtlinien fest. Es wird noch im Jahr 2022 eine für schwere Nutzfahrzeuge erwartet. Das deutsche Klimaschutzgesetz sieht seinerseits vor, dass bis 2030 ein Drittel aller Strecken im schweren Straßengüterverkehr vollelektrisch oder mit strombasierten Kraftstoffen wie Wasserstoff oder E-Fuels abgewickelt werden.

 

Wer aktuell mit Batterien baut

Kaum überraschend also, dass mittlerweile alle etablierten Hersteller Alternativen zur Verbrennung fossiler Kraftstoffe für sich entdeckt haben: Im Stadt-, Zuliefer- und Regionalverkehr stehen aktuell die meisten Zeichen auf Strom. Volvo hat für diese Einsatzgebiete bereits fünf Modelle im Angebot. Im Laufe dieses Jahres kommt ein elektrischer 44-Tonner mit einer Reichweite von 300 Kilometern dazu. Bis 2030 soll die Hälfte aller verkauften Volvo-Lkw elektrisch fahren, so das erklärte Ziel der Schweden. Renault Trucks, die mit Volvo bei der Entwicklung von Batteriesystemen zusammenarbeiten, bauen aktuell elektrische Laster von 3,1 bis 26 Tonnen für den Stadt-, Liefer- und Verteilerverkehr sowie für die Müllabholung. 2023 soll dann eine elektrische Sattelzugmaschine auf den Markt kommen, um auch den regionalen und überregionalen Verkehr abzudecken. Daimler Trucks produziert seit Oktober vergangenen Jahres seinen ersten E-Brummi: den Mercedes E-Actros, der mit einer Reichweite von bis zu 400 Kilometern für den Verteilerverkehr vorgesehen ist.

Wann sich E-Lkw rechnen können

Gerade im städtischen Lieferverkehr haben die E-Laster gegenüber dem Diesel einen Vorteil: Durch ihre leisen Motoren können sie auch für nächtliche Lieferungen verwendet werden. Und tatsächlich lassen sich mit ihren heutigen Reichweiten schon sämtliche Strecken im Stadtverkehr und die Hälfte aller Touren im Regionalverkehr bewältigen, so das Ergebnis einer Studie des Fraunhofer-Instituts im Auftrag des Umweltverbands Transport & Environment (T&E). Ihre Anschaffungskosten liegen aktuell zwar noch deutlich höher; so ist etwa ein elektrischer Actros rund dreimal so teuer wie sein Diesel-Pendant. Trotzdem können sie aufgrund ihrer niedrigen Betriebskosten für Transportunternehmen teils bereits günstiger sein als der Diesel – zumindest wenn sie am Tag genug Kilometer zurücklegen, so die Fraunhofer-Studie. Der Stadtverkehr mit seinen kleinen Tourenlängen von unter 200 Kilometern reiche dafür zurzeit noch nicht aus. Aber im Regionalverkehr mit täglichen Strecken unter 500 Kilometern könnten viele Fahrzeuge schon heute einen deutlichen Kostenvorteil gegenüber dem Diesel erzielen, so die Studienautoren und -autorinnen.

Voraussetzung dafür sei allerdings die aktuelle Förderung. So erstattet der Bund 80 Prozent der Mehrkosten für Fahrzeuge und Ladeinfrastruktur. Außerdem sind die E-Brummis von der Lkw-Maut befreit. In der Zukunft sei mit sinkenden Preisen für E-Lkw zu rechnen. Durch die steigenden Kosten für Dieselkraftstoff könnten sie mittelfristig auch ohne Förderung mit den Verbrennern mithalten, stellen die Fraunhofer-Forschenden in Aussicht.

 

Was fährt im Fernverkehr?

Beim umweltfreundlichen Fernverkehr gehen die Strategien der Hersteller auseinander: Hyundai etwa setzt hier ausschließlich auf Wasserstoff. Eine Testflotte ihres ersten H2-Brummis für Reichweiten von 400 Kilometern ist seit 2020 in der Schweiz unterwegs. Parallel entwickelt das koreanische Unternehmen ein Brennstoffzellen-Zugfahrzeug mit einer Reichweite von 1.000 Kilometern für den Fernverkehr. Auch Renault will zur Mitte des Jahrzehnts einen Wasserstoff-Lkw für die Langdistanz auf den Markt bringen. Daimler plant zunächst für 2024 einen elektrischen 40-Tonner für den Fernverkehr mit 500 Kilometern Reichweite. Für viele planbare Touren sei das bereits ausreichend – eine leistungsfähige Ladeinfrastruktur auf den Strecken vorausgesetzt. Mehrtägige und schwer planbare Langstreckentransporte will Daimler dann seinerseits ab 2027 mit einem Brennstoffzellen-Schwerlaster abdecken, der bei Leistung wie Zuladung mit einem herkömmlichen Diesel mithalten soll.

„Das hohe Gewicht der Batterien zehrt an der Nutzlast – und die ist neben der Verfügbarkeit für Transportunternehmen ein entscheidender Faktor.“

Manuel Hagemann, technischer Experte und Leiter des Arbeitskreises Elektromobilität bei TÜV NORD

Vorteile auf der Langstrecke

Auf der Langstrecke bieten Brennstoffzellen-Lkw nach aktuellem Stand der Technik einen entscheidenden Vorteil gegenüber dem reinen batteriebetriebenen Antrieb, erklärt Manuel Hagemann, E-Mobilitätsexperte von TÜV NORD: „Das hohe Gewicht der Batterien zehrt an der Nutzlast – und die ist neben der Verfügbarkeit für Transportunternehmen ein entscheidender Faktor.“ Zwar dürfen E-Lkw zwei Tonnen schwerer sein als Diesel-Lkw, als Ausgleich für die schweren Batterien. Akkupakete für E-Lkw für den Stadt- und Regionalverkehr wie beim Mercedes E-Actros bleiben unter dieser Schwelle, wie Untersuchungen belegen. Doch bei größeren Akkus für hohe Reichweiten ist dieses Gewicht schnell überschritten. „Hier muss sich noch zeigen, ob sich dieser Gewichtsnachteil und der erforderliche Bauraum durch Fortschritte in der Batterietechnologie künftig ausgleichen lässt“, so Hagemann.

 

Tesla und Traton planen batterieelektrisch

E-Autopionier Tesla gibt sich in diesem Punkt optimistisch und setzt auch auf der Langstrecke voll auf Strom. Nach mehrmaliger Verzögerung soll nun 2023 der elektrische Schwerlaster Semi vom Band laufen und eine Reichweite von über 1.000 Kilometern bieten. Auch Traton, die Nutzfahrzeugtochter von VW, hat sich mittlerweile nahezu komplett auf die Batterie verlegt. Das entscheidende Argument von Traton-Chef Matthias Gründler: die höhere Effizienz und die dadurch niedrigeren Betriebskosten eines E-Lkw im Vergleich zu Diesel und Brennstoffzelle, die gerade bei wachsenden Fahrstrecken immer stärker zum Tragen käme. Denn während der Strom aus der Batterie direkt in den elektrischen Antrieb fließt, muss grüner Wasserstoff erst durch den Einsatz von erneuerbarem Strom produziert und dann in einer Brennstoffzelle wieder in Elektrizität verwandelt zu werden. „Ein Brennstoffzellenfahrzeug benötigt daher rund 2,5-mal so viel Primärenergie für dieselbe Fahrstrecke wie ein rein batterieelektrisches Fahrzeug“, erklärt TÜV-NORD-Experte Manuel Hagemann. Das bedeutet natürlich in Abhängigkeit von der jeweiligen Infrastruktur größere Tankkosten pro Kilometer – auch dann, wenn grüner Wasserstoff in Zukunft in großem Stil produziert wird.

Traton-Tochter MAN will ab 2024 mit der Serienproduktion von schweren E-Lkw beginnen. Zunächst mit einer Reichweite von 500 Kilometern, später sollen die E-Brummis 700 bis 1.000 Kilometer mit einer Ladung fahren können. Bei den Gesamtkosten könne ein schwerer E-Lkw in Europa bereits ab der Mitte dieses Jahrzehnts am Diesel vorbeiziehen, zeigt sich Traton-Chef Matthias Gründler überzeugt. Voraussetzung sei allerdings eine flächendeckende Schnellladeinfrastruktur, mit der die Traktionsbatterien der E-Brummis innerhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Pausenzeiten von 45 Minuten nach 4,5 Stunden Fahrzeit aufgeladen werden können.

Nachbessern beim Nachladen

Die gibt es bislang allerdings nur auf dem Papier. Zwar ist das Schnellladenetz für Elektrofahrzeuge in den vergangenen Jahren deutlich dichter geworden. „Aber herkömmliche Ladepunkte sind auf Pkw ausgelegt. Lkw finden in den Parkbuchten meist schlicht keinen Platz“, stellt TÜV-NORD-Experte Hagemann fest. Traton, Volvo und Daimler Trucks wollen daher ab diesem Jahr ein öffentliches Netz mit 1.700 Ladestellen für Lkw und Fernbusse aufbauen. Die Hersteller verstehen ihre Initiative als ersten Schritt. Nun sei die Politik gefragt, um ein flächendeckendes Ladenetz in der EU auf den Weg zu bringen.

Laut dem europäischen Autoverband ACEA werden bis 2025 für elektrische Nutzfahrzeuge 15.000 Hochleistungsladepunkte benötigt, bis 2030 dann 50.000. Darunter eine große Zahl an Megawattchargern, um die riesigen Akkus von Schwerlastern schnell wieder aufzufüllen. „Für den elektrischen Fernverkehr führt am Megawattladen kein Schritt vorbei“, bekräftigt auch Manuel Hagemann. Mit einem Megawatt wären die Stromtankstellen rund dreimal so schnell wie die leistungsfähigsten Ladepunkte für E-Autos zurzeit. Um die neue Technologie voranzutreiben, ist im September vergangenen Jahres ein Pilotprojekt in Deutschland gestartet. Bis 2024 sollen an der A2 und an Logistikzentren in Berlin und Dortmund erste Megawattlader für E-Lkw installiert und in der Praxis erprobt werden, um die Blaupause für ein flächendeckendes Hochleistungsladenetz zu schaffen.

 

Wasserstoff marsch

Bei den öffentlichen Wasserstofftankstellen besteht ebenfalls noch Aufholbedarf. „Auch hier können Nutzfahrzeuge oft noch nicht betankt werden“, sagt TÜV-NORD-Experte Hagemann. Das ist auch eine Frage des Drucks. „Ein Großteil der aktuellen Tankstellen arbeitet mit einem Druck von 700 bar, den Pkw benötigen. Die meisten Nutzfahrzeuge fahren aber heute mit 350 bar“, umreißt Hagemann das Problem. Nicht zuletzt können die bestehenden Tankstellen die erforderlichen Wasserstoffmengen nicht bereitstellen, um die großen Tanks schwerer Lkw in kurzer Zeit zu füllen, so Forschende des Fraunhofer-Instituts. Daher müsse eine eigene Tankstelleninfrastruktur für Lkw installiert werden. Wenn alle schweren Lkw in Deutschland mit Wasserstoff fahren würden, bräuchte es bis 2050 bundesweit 140 Tankstellen, überschlagen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Jährliche Kosten laut ihren Kalkulationen: rund neun Milliarden Euro. Der umweltfreundliche Verkehr ist eben auch eine große Investition in die Zukunft.

 

ZUR PERSON

Manuel Hagemann ist technischer Experte für E-Mobilität bei TÜV NORD. Im TÜV-Verband leitet der studierte Maschinenbauingenieur den Arbeitskreis Elektromobilität.

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