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Elektro-Lkw: Warum lange laden, statt schnell zu wechseln?

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Im BMWi-Technologieprogramm „IKT für Elektromobilität: Einbindung von gewerblichen Elektrofahrzeugen in Logistik-, Energie und Mobilitätsinfrastrukturen“ erprobt das Projekt „RouteCharge“ die Möglichkeiten des Batteriewechsels bei schweren Lkw.

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Der Elektro-Lkw von Framo in der Batteriewechselstation der Spedition Meyer & Meyer. Ein Gabelstapler wechselt die beiden Batterien des Lkw innerhalb von 15 Minuten.
Der Elektro-Lkw von Framo in der Batteriewechselstation der Spedition Meyer & Meyer. Ein Gabelstapler wechselt die beiden Batterien des Lkw innerhalb von 15 Minuten.
(Bild: Hornischer)

In nur 15 Minuten sind die Batterien des Elektro-Lkw der Spedition Meyer & Meyer gewechselt und der 19-Tonner kann im 24/7-Betrieb wieder Fahrt aufnehmen. Ab dem Frühjahr möchte das Konsortium RouteCharge den Beweis antreten, dass auch auf der mittleren Strecke der Einsatz von Elektro-Lkw wirtschaftlich und umweltfreundlich sein kann.

An Batteriewechselsystemen haben sich schon einige Projekte versucht, denn zu bestechend ist die einfache Idee, lange Ladezeiten durch einen schnellen Batteriewechsel zu vermeiden. Der Batteriewechsel funktioniert nun auch bei Elektro-Lkw. Das Projekt RouteCharge geht in diesem Frühjahr in die Testphase.

Während andere Experten noch über Vor- und Nachteile von rein elektrisch oder Wasserstoff-betriebenen Systemen bei schweren Lkw diskutieren, haben sich die Projektpartner von RouteCharge schon auf den Weg gemacht und sämtliche Hürden, die ein Batteriewechselsystem mit sich bringt, hinter sich gelassen. Zunächst musste ein Elektro-Lkw konzipiert und gebaut werden, der sowohl ein AC-, ein DC- als auch ein Laden mit Wechselbatterien ermöglicht. Die Thüringer Lkw-Werkstatt Framo hat diesen Lkw mit allen Spezifikationen als Prototyp gebaut – und den 19-Tonner samt Anhänger bei der DEKRA zugelassen. Die zweiteilige Batterie wiegt insgesamt 4000 kg, die Reichweite beträgt mehr als 200 km.

Ebenfalls startbereit sind die drei Batteriewechselstationen an der Route von Peine über Burg nach Berlin, in denen die Batterien schonend aufgeladen werden und – mittels Dispositionssoftware – jeweils rechtzeitig zum Wechsel vollgeladen sind. Die beiden je 2000 kg schweren Batterien werden mit einem Gabelstapler in weniger als 15 Minuten vom Laderegal zum Lkw befördert und sicher an den Lkw-Flanken angebracht. Die Batteriewechselstationen sind zudem in ein Virtuelles Kraftwerk integriert und dienen damit als Energiespeichersystem – können also Strom bereitstellen, um das Stromnetz zu stabilisieren. Betreiber dieses Virtuellen Kraftwerks ist der Energieversorger Wemag in Schwerin.

Erreicht der Elektro-Lkw im Verteilzentrum des Berliner Westhafens sein Ziel, so werden von dort die Kunden beliefert. Dies geschieht schon seit geraumer Zeit – ebenfalls mit Elektro-Lkw. Der Mittelstrecken-Elektro-Lkw erhält dort frische Batterien und geht sogleich wieder auf die Rückfahrt. So ist ein 24/7-Betrieb gewährleistet, der für das Speditionsgeschäft dringend erforderlich ist.

Das Osnabrücker Familienunternehmen Meyer & Meyer ist ein Spezialist für Modelogistik in Europa. Das Unternehmen unterstützt seine Kunden von der Rohwaren- und Produktionslogistik über die Lagerung, Aufbereitung und Qualitätssicherung bis zur verkaufsfertigen Distribution der Waren in den Einzelhandel oder an den Endkunden. Meyer & Meyer steuert und verknüpft Wertschöpfungsketten mit modernen IT-Technologien. Im In- und Ausland hat Meyer & Meyer 1800 Beschäftigte.

Kein Spielraum für Experimente

„Hersteller von Nutzfahrzeugen müssen den Anfang machen“, so Rolf Meyer, einer der Teilhaber von Meyer & Meyer, „indem sie zuverlässige und günstigere E-Lkws anbieten. Wenn die Hersteller zusätzlich eine funktionierende Batteriewechselinfrastruktur aufbauen würden, werden Speditionen das Angebot sicherlich annehmen. Kleine und mittelständische Logistikdienstleister werden den Schritt zur Elektromobilität erst wagen, wenn sich Elektro-Lkw als wirtschaftliche und zuverlässige Alternative zum Diesel bewiesen haben. Im wettbewerbsintensiven Transportmarkt gibt es keinen Spielraum für Experimente!“

Skizze eines Elektro-Lkw mit Batteriewechselsystem. An der Batteriewechselstation tauscht ein Gabestapler die beiden 2000 kg schweren Batterien aus. Die Reichweite der Batterien beträgt mehr als 200 km. Mit dem Batteriewechselsystem sind Elektro-Lkw nun auch für mittlere Strecken geeignet.
Skizze eines Elektro-Lkw mit Batteriewechselsystem. An der Batteriewechselstation tauscht ein Gabestapler die beiden 2000 kg schweren Batterien aus. Die Reichweite der Batterien beträgt mehr als 200 km. Mit dem Batteriewechselsystem sind Elektro-Lkw nun auch für mittlere Strecken geeignet.
(Bild: Meyer & Meyer)

Zum Konsortium von RouteCharge gehören neben der Spedition Meyer & Meyer außerdem das Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik, die TU Berlin mit dem Fachbereich Logistik, das DAI-Labor Berlin und Wemag aus Schwerin. Konsortialführer ist das Meyer & Meyer-Unternehmen MC Management.

„Mit unserem innovativen Tauschsystem überwinden wir eine der großen Schwächen herkömmlicher E-Lkw: Mit dem Akkuwechsel sind Touren von bis zu 500 km möglich. Die Spedition Meyer & Meyer kann so erstmals mit einem elektrisch betriebenen Fahrzeug mittlere Distanzen in der Filialbelieferung realisieren – und zwar im 24/7-Betrieb rund um die Uhr“, sagt Bijan Abdolrahimi von MC Management.

Neue Logistik-Lösungen mit Dual Use-Betrieb

Die größten Herausforderungen bei der Elektrifizierung schwerer Nutzfahrzeuge im Wirtschaftsverkehr bestehen – im Vergleich zum Verbrennungsmotor – in der eingeschränkten Reichweite, in den langen Ladezeiten und in deutlich höheren Kosten bei Fahrzeugen und in der Ladeinfrastruktur. Daher hat das RouteCharge-Konsortium das Batteriewechselkonzept für Nutzfahrzeuge in Verbindung mit einem Zweitnutzen konzipiert.

„Logistik-Unternehmen müssen ihre Geschäftsmodelle flexibel gestalten, um wettbewerbsfähig zu bleiben“,erklärt Dr. Clemens Haskamp, der als Geschäftsführer der MC Management GmbH das Projekt RouteCharge leitet. „Welche praktikablen Geschäftsmodelle sich durchsetzen, um Transportdienstleister zum Kauf von Elektro-Lkw zu bewegen wird die Zukunft zeigen. Derzeit sind diese einfach zu teuer in der Anschaffung, noch nicht als echtes Serienmodell verfügbar und nur in einem eingeschränkten Radius mobil. Damit Elektro-Lkw tatsächlich wettbewerbsfähig gegenüber Diesel-Lkw werden können, müssen die Anschaffungskosten reduziert und die Einsatzradien und Einsatzzeiten verlängert werden.“

Der Prototyp eines Elektro-Lkw mit Batteriewechselsystem. Die beiden je 2000 kg schweren Batterien lassen sich mit einem Gabelstapler innerhalb von 15 Minuten austauschen.
Der Prototyp eines Elektro-Lkw mit Batteriewechselsystem. Die beiden je 2000 kg schweren Batterien lassen sich mit einem Gabelstapler innerhalb von 15 Minuten austauschen.
(Bild: Hornischer)

Bei Elektro-Lkw mit Wechselbatteriesystemen wären Leasingmodelle vorstellbar, um hohe Anfangsinvestitionskosten zu vermeiden. Im Hinblick auf die Lebensdauer und die Reichweite von fest eingebauten Batterien spricht ebenfalls Einiges für ein Wechselbatteriesystem. Der Betreiber einer Wechselbatteriestation könnte den Transportdienstleistern beispielsweise die Batterien variabel zu Kilometersätzen zur Verfügung stellen und während der Ladezeiten für weitere Zwecke – wie etwa Regelenergie – vermarkten.

Über das Technologieprogramm „IKT für Elektromobilität“

Im Technologieprogramm „IKT für Elektromobilität: Einbindung von gewerblichen Elektrofahrzeugen in Logistik-, Energie und Mobilitätsinfrastrukturen“ fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) von 2016 bis 2022 derzeit 21 Pilotprojekte mit ganzheitlichen Lösungskonzepten und beispielhaften Systemlösungen, die Technologien, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle integrativ berücksichtigen. Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten stehen auf Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) basierende Innovationen bei Fahrzeugtechnik, wirtschaftlichen Flotten- und Logistikkonzepten, Lade-, Kommunikations- und Plattformtechnologien sowie die Einbindung von Elektrofahrzeugen in intelligente Energie- und Verkehrsnetze.

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