Antriebswende im Straßengüterverkehr: Zukunftstechnologie E-Lkw

Veröffentlichung

Im Projekt „enERSyn“ an der Professur für Elektrische Bahnen werden Antriebstechnologien für den klimafreundlichen Straßengüterverkehr analysiert. Forschende des Verbundprojekts sehen in stationär geladenen Batteriefahrzeugen das größte Potential zur Antriebswende im Lkw-Verkehr, Komplementärtechnologien wie Electric Road Systems (ERS) können zudem Lücken bei der Etablierung von Batterie-Lkw schließen.

Batterietechnologie, Wasserstoff im Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle, dynamisches Laden, Batteriewechsel oder E-Trailer - welche Antriebstechnologie wird den Straßengüterverkehr in Zukunft bestimmen? Forschende der Professur für Elektrische Bahnen untersuchen im Projekt "enERSyn" Lkw-Antriebstechnologien unter technischen, ökonomischen, ökologischen und energiewirtschaftlichen Kriterien. Ziel des Verbundprojekts ist es, verschiedene Systeme der Energiezuführung für elektrische Antriebe zu evaluieren und Synergiepotentiale von Electric Road Systems (ERS) mit stationären Technologien der Energieübertragung zu erheben. Das Forschungsprojekt wird gemeinsam mit dem Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu) und dem Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung Berlin (DIW) umgesetzt.

Die Zukunft des Straßengüterverkehrs ist elektrisch

In einer ersten Veröffentlichung konstatieren die Forschenden zunächst, dass stationär geladene Batteriefahrzeuge trotz vorhandener Herausforderungen die Zukunftstechnologie für den Straßengüterverkehr darstellen. Zu den größten Nachteilen zählen dabei der Flächenbedarf für die notwendige Ladeinfrastruktur, der zusätzlichre Bedarf an kritischen Rohstoffen sowie Herausforderungen im Bereich der Netzintegration und der Stabilität der Energiesysteme. Mehrkosten zur Etablierung batterieelektrischer Lkw würden laut der Autor:innen voraussichtlich im Jahr 2030 ausgeglichen. Alternative Technologien wie dynamisches Laden über Electric Road Systems (ERS), Batteriewechselsysteme (BWS), H2-Nutzung in Brennstoffzelle (H2-FCEV) oder Verbrennungsmotor (H2-ICEV) sowie E-Trailer bringen jeweils eigene Herausforderungen mit sich, könnten allerdings als sogenannte "Komplementärtechnologien" vorhandene Lücken im stationären Energiebezug ausgleichen.

Visualisierung von Potentialen verschiedener Antriebstechnologien im Straßengüterverkehr im Vergleich zum Batterieantrieb mit stationärer Ladeinfrastruktur

Dynamische Ladevorgänge mittels Electric Road Systems (ERS)

In einem Schwerpunktpapier betrachten die Forschenden darüber hinaus dynamische Ladevorgänge während der Fahrt über Electric Road Systems (ERS), welche das Fahrzeug via Oberleitung oder Stromspulen im Straßenbelag induktiv mit Strom versorgen, sowie mit mit Batteriewechselstationen. Die Autor:innen schlussfolgern:

ERS haben als Komplementärtechnologie das Potenzial, zentrale Herausforderungen des alleinigen stationären Ladens (v.a. hinsichtlich Flächenbedarf, Batteriegrößen, operationellem Anpassungsbedarf) zu adressieren. Sie können mit Blick auf technische Entwicklung, Zuverlässigkeit und Standardisierung / Normung als weit fortgeschritten gelten (insbesondere Oberleitungs-Technologie).

Jöhrens, J.; Werner, M.; Schill, W.; Allekotte, M.; Ruscher, M.; Heining, F. (2024)

Ausblick

Noch bis Juli 2025 läuft das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Projekt "enERSyn". Die Forschenden sehen in der Untersuchung von Komplementärtechnologien wie dynamischen Ladevorgängen, insgesamt große Potentiale:

Ein zeitnaher Ausbau der Energieversorgungsnetze entlang der Hauptverkehrsachsen ist für die Versorgung des elektrischen Schwerlastverkehrs technologieunabhängig unbedingt erforderlich, wird nach heutigem Kenntnisstand aber einen Flaschenhals für die erzielbare Hochlaufgeschwindigkeit darstellen.

Jöhrens, J.; Werner, M.; Schill, W.; Allekotte, M.; Ruscher, M.; Heining, F. (2024)