22.03.2020 - 22:35

Studie: O-Lkw können ab 2030 wirtschaftlich sein

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Auf stark befahrenen Autobahnabschnitten in Deutschland könnten Oberleitungs-Lkw schon 2030 wirtschaftlich attraktiv sein, rechnet das Heidelberger Institut für Energie- und Umweltforschung (Ifeu) in einer neuen Studie vor. Wenn die Bedingungen stimmen, sollen die O-Lkw günstiger als der Umstieg auf synthetische Kraftstoffe sein.

Für die Studie „Roadmap OH-Lkw“ haben die Forscher um Studienleiter Julius Jöhrens verschiedene Szenarien für die Einführung der Oberleitungs-Lkw zwischen 2020 und 2030 simuliert. Ein zentrales Ergebnis: Sofern eine entsprechende Infrastruktur aufgebaut wird, können massive Einsparungen bei den CO2-Emissionen erreicht werden – und das ohne Änderungen der regulatorischen Rahmenbedingungen.

Konkret haben die Forscher einen Bedarf von 3.200 Kilometern entlang der „besonders intensiv befahrenen Autobahnabschnitte“ ermittelt. Dann könnten – alleine durch deutsche Lkw – jährlich bis zu 9,2 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden, was rund 20 Prozent der Gesamtemission des deutschen Straßengüterverkehrs entspräche. Wenn auch internationale Lkw die Oberleitungen auf ihren Fahrten nutzen, könnten die Einsparungen sogar noch höher ausfallen.

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Laut Studienleiter Jöhrens wurde dabei von dem Forscherverbund aus dem Ifeu, PTV Transport Consult, Fraunhofer IEE sowie dem Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität eine konservative Abschätzung getroffen: Für die Berechnung der möglichen Markthochläufe habe man nur diejenigen Transporte betrachtet, die als Pendelverkehr organisiert seien. Da sie oft dieselbe Strecke fahren, können sie eine vorhandene Infrastruktur besser nutzen und sind somit für den Einsatz als O-Lkw besser geeignet.

Der Vorteil von Oberleitungs-Lkw: Sie können elektrisch fahren und erreichen damit die gewohnt hohe Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen. Dafür benötigen sie aber keine große Batterie mit entsprechendem „CO2-Rucksack“ aus der Produktion. Aber um diese Vorteile auszuspielen, sind sie eben auf eine streckengebundene Infrastruktur angewiesen.

Neben den möglichen Effekten auf die Umweltbelastung ging es den Forschern auch um die Kosten. „Eine wichtige Voraussetzung für den Erfolg der Oberleitungstechnologie ist ihre Wirtschaftlichkeit“, heißt es in der Studie. Am Ende sind Kosten und Umweltschutz miteinander verbunden – ein neuer, umweltfreundlicherer Lkw wird eben in der Regel nur dann angeschafft, wenn er sich am Ende unter Berücksichtigung aller Kosten (Anschaffung, Energie, Wartung, Maut, CO2-Preis, etc.) für das Unternehmen rechnet. Hierzu haben die Ifeu-Forscher für ihre Berechnungen drei Annahmen getroffen, die in der Realität wohl aber (noch) nicht uneingeschränkt zutreffen: Zum einen sind entsprechende O-Lkw am Markt erhältlich, zum anderen handeln die Lkw-Betreiber wirtschaftlich rational. Und die Grundvoraussetzung ist, dass eine politische Entscheidung pro Oberleitung getroffen wurde.

Oberleitungstechnologie kann sich rechnen

„Unsere Rechnungen zeigen, dass nach etwa 10 bis 15 Jahren eine Gegenfinanzierung des Systems durch die eingesparten Betriebskosten der Nutzer möglich ist“, so Julius Jöhrens. „Das System kann sich dann finanziell selbst tragen.“ Die Kosten für den Aufbau der Infrastruktur – also des 3.200 Kilometer langen Basisnetzes – schätzt Jöhrens auf rund sieben Milliarden Euro, die über etwa zehn Jahre investiert werden müssten. Sieben Milliarden Euro sind viel Geld, dieses könnte aber aus der Branche selbst stammen: Laut den Ifeu-Forschern entspricht das in etwa den jährlichen Einnahmen aus der Lkw-Maut.

Steht die Infrastruktur, rechnet sich ein Hybrid-Lkw mit Stromabnehmer im Jahr 2030 bereits, wenn nur ein Drittel der Strecke an der Oberleitung zurückgelegt wird. Ein Grund: Da der Materialaufwand in der Fertigung geringer sei als bei einem Batterie-elektrischen Lkw, falle auch die Kostenbilanz besser aus. Der Mix aus Kosten und CO2-Vorteil mache den O-Lkw somit auch gegenüber anderen derzeit diskutierten Technologien attraktiv. „Gegenüber dem Einsatz von synthetischen Kraftstoffen (Power-to-liquids) kann ein O-Lkw-System bereits dann etwa zehn Prozent Systemkosten einsparen, wenn die Oberleitungen allein durch besonders geeignete inländische Verkehre genutzt werden“, sagt Jöhrens. „Das hat uns selbst überrascht.“

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Seine Folgerung: Der Aufbau eines Oberleitungsnetzes auf den deutschen Hauptstrecken kann damit unabhängig von einem möglichen späteren internationalen Systemausbau sinnvoll sein. Dennoch muss am Anfang natürlich auf eine bestmögliche Auslastung der Infrastruktur geachtet werden. Darum sind die hoch frequentierten Strecken zwischen den Ballungszentren wie Hamburg, Berlin, Rhein-Main-Gebiet und Ruhrgebiet der beste Ausgangspunkt“, sagt Julius Jöhrens. Konkret seien Strecken im Nordwesten entlang der A1 und der A7 als zentrale Nord-Süd-Achse für den Anfang geeignet, da sie „bereits bei geringem Oberleitungsausbau eine vergleichsweise hohe elektrische Fahrleistung“ ermöglichen würden.

Heißt aber auch: Oberleitungen sind nicht das Allheilmittel. Für wenig frequentierte Strecken seien voraussichtlich Antriebe günstiger, die nicht auf eine streckengebundene Energieinfrastruktur angewiesen seien. Jöhrens verweist hier etwa auf die Brennstoffzelle. Da nach dem Bau der Infrastruktur nur relativ geringe Kosten anfallen, seien aber auch Synergien zwischen verschiedenen alternativen Antrieben möglich. So wäre es etwa eine Option, auch Batterie-elektrische oder Brennstoffzellen-Lkw mit einem Stromabnehmer auszustatten, damit sie auf diesen Strecken nicht auf die mitgeführte Energie zurückgreifen müssen. Einen vollständigen Kostenvergleich zu den Alternativen BEV und FCEV – etwa auch im Hinblick auf Schnellladeparks oder Wasserstoff-Tankinfrastruktur – bietet die Studie nicht.

Die benötigte Strommenge selbst ist offenbar kein Hemmnis für die O-Lkw: In den Szenarien gehen die Forscher von einem Energiebedarf von sechs TWh pro Jahr aus. Im Vergleich zum gesamten deutschen Strombedarf von 2018 (596 TWh) sei das ein Mehrbedarf von gerade einmal einem Prozent. Als relevanter werden jedoch die zeitliche und örtliche Verteilung des Strombedarfs eingeschätzt. Hier verweist die Ifeu-Studie jedoch auf eine andere Studie des Öko-Instituts, die im Februar 2020 veröffentlicht wurde. In dieser Studie gehen die Forscher genauer auf mögliche elektrische Fahrleistungen und die Entwicklung des Strombedarfs ein. Eine offene Frage, die in Expertenkreisen immer wieder diskutiert wird, ist derzeit noch die technisch mögliche Fahrzeugdichte pro Streckenabschnitt insbesondere an Steigungen. Aufgrund des hohen Energiebedarfs müssten etwa in den Mittelgebirgen die Trafos in vergleichsweise dichtem Abstand stehen, um das heutige Verkehrsgeschehen auf den Autobahnen abdecken zu können.

Neben der verlässlichen Infrastruktur seien für die Betreiber aber auch „gezielte finanzielle Anreize in der Startphase“ zentral. „Finanzielle Entlastungen wie eine Kaufprämie oder eine Befreiung von der Lkw-Maut helfen zum Start, werden aber mit einer steigenden Anzahl von Fahrzeugen sehr teuer und sollten daher nur befristet eingesetzt werden“, sagt Jöhrens nach einer Analyse verschiedener Förderinstrumente. Eine Reduktion oder Befreiung von der Lkw-Maut für elektrische Betriebsanteile stelle das effektivste Instrument dar, um hohe elektrische Fahrleistungen zu erreichen. Eine Kaufprämie hingegen führe zu hohen O-Lkw-Beständen, aber durchschnittlich geringen elektrischen Fahrleistungen pro Fahrzeug. „Eine ambitionierte CO2-Bepreisung ist das sinnvollste Instrument für eine nachhaltige und für den Staat kostenneutrale Antriebswende.“
ifeu.de (Studie im Detail)

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11 Kommentare zu “Studie: O-Lkw können ab 2030 wirtschaftlich sein

  1. Martin Leitner

    Das Problem an Steigungen relativiert sich, wenn in beide Richtungen ähnlich viele LKW fahren und die bergab fahrenden LKW ins Oberleitungsnetz zurückspeisen.

  2. Christian Zechmann

    …und kein Kommentar zum Thema induktives Laden? Wäre das nicht sinnvoller? Damit könnte man sowohl LKW, als auch PKW laden. Und die Straßen werden doch ohnehin alle paar Jahre aufgerissen.

    • Roger Hobbs

      Und wieder wird das Schwein durch die Straßen getrieben…Induktion ist am Herd und für Ihr Handy toll. Bei den paar Watt spielt die Verlustleistung ja auch kein Thema. Laden Sie mal hunderttausende Fahrzeuge im Jahr und lassen dabei 10 – 15% (Realverlust) im Nichts verschwinden. Zahlen Sie das?!

    • Torsten Cymanek

      Beim kabellosen Laden bekommen Sie aktuell durch einen niedrigen Gleichzeitigkeitsfaktor, physikalische Realitäten die nötige Leistungsdichte nicht in mehrere Fahrzeuge.
      Ein Kombination beider Denkweisen, in der jeweils fürs System passenden Umgebung würde schon eher passen.

  3. Michael

    Ausserdem sind Oberleitungen nur bergauf nötig, bergab kann die Batterie durch Rekuperation geladen werden. Das reduziert die Oberleitungen besonders im Süden enorm.

  4. K.Oberst

    Mir entzieht sich der Sinn des ganzen Es gibt entlang der BAB bereits gut funktionierende elektrifizierte Strecken. Dort dürfen Güter mit einer Gespannlänge von bis zu 450m befördert werden. Das ganze nennt sich Deutsche Bahn…..
    Wenn der ganze Fernverkehr auf die Schiene geht und der Regionalverkehr batterieelektrisch abgewickelt wird ist doch das meiste getan.

    • Michael

      Leider befördert die Deutsche Bahn fast nur Personen. Langsame Güterzüge sind da nicht mehr vorgesehen. Die Bahn hat einen Anteil am Güterverkehr von etwa 2 Prozent. Eine Verdoppelung würde sie nicht schaffen. Das wären dann erst 4 Prozent.

      • K.Oberst

        Nicht korrekt!
        Zitat:
        “. In Deutschland umfasste der Anteil der Eisenbahn an der gesamten Transportleistung im Güterverkehr im Jahr 2018 rund 18,5 Prozent. Der Umsatz im Schienengüterverkehr in Deutschland ist in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. ”
        Quelle:
        https://de.statista.com/themen/4307/schienengueterverkehr/

  5. Frank

    Was alle Studien überhaupt nicht berücksichtigen, ist die fehlende Praktikabilität: wo landen noch Rettungshubschrauber, was passiert mit den LKW im Falle eines Oberleitungsschadens (siehe Probleme der Bahn bei den letzten Winterstürmen), wie fahren die OL-LKW außerhalb dieses “Kernnetzes”? Sollen die Fracht dann umgeladen werden? Gleiche Frage stellt sich an den Grenzen, wenn im Ausland keine OL installiert werden. Dieser “Kernnetz”-Ansatz ist nur ein Weg, das Ganze schön zu rechnen. Unser Autobahnnetzt ist nämlich 14.000 km lang. Selbst die vielbefahrenen Routen NAch Dänemrak und Holland sind in de Studie nicht berücksichtigt worden. Die alleinige Argumentation über die hohe elektrische Effizienz ist (anders als z.B. bei der City-Logistik) im Fernverkehr überhaupt nicht zielführend.

  6. Mathias H.

    Da Oberleitungs-Lkw eine deutlich bessere THG-Bilanz aufweisen als der Status quo, finde ich den Ansatz schonmal interessant im Hinblick auf die Dekarbonisierung des Straßengüterverkehrs (StGV).
    Da die THG-Minderung bei Elektrifizierung der dafür am besten geeigneten 3.200 km Autobahn laut Studie jedoch weniger als 2 Prozent des erwarteten Gesamtausstoßes des schweren StGVs in Deutschland im Zeitraum 2020-30 ausmachte, bekomme ich doch Zweifel an der Sinnhaftigkeit des Vorhabens.
    Das Problem der Studie ist m. E., dass nur Antriebsoptionen im Straßengüterverkehr miteinander verglichen werden. Die aktuell interessanteste Frage scheint mir aber, ob die 7 Mrd. EUR Investition für die Oberleitung an anderer Stelle nicht besser angelegt wären.
    Was, wenn man dieses Geld alternativ in die weitere Elektrifizierung des Eisenbahnnetzes und die gezielte verbesserung von Schnittstellen und Infrastrukturkapazitäten dort steckte?

  7. alupo

    Warten wir doch einfach mal ab bis Ende 2020. Bis dahin will Tesla seinen Semi schon in Kleinserie produzieren (Corona?).

    Die Spezifikationen des Semis sind jedenfalls beeindruckend: über 800 km Reichweite bei 80.000 lbs und 60 mph (96 km/h!!! ). Dazu ein Verbrauch von 2 kWh/Meile.

    Wenn man seine Physikkenntnisse aus der Oberstufe herauskramt kann man unter den ebenfalls veröffentlichten Daten für den cw Wert und der Stirnfläche ziemlich genau die Teslaankündigung nachvollziehen. Und in Folge die Akkukapazität, dessen Gewicht. Und damit kann man auch ausrechnen, ob und wenn ja wieviel diese vollelektrische Transportlösung wiegt bzw. transportieren kann.

    Was kostet denn diese Elektrifizierung der Autobahnen den Steuerzahler? Eine rein deutsche Lösung ist was die Kosten und Funktionalität betrifft sicher suboptimal. Solche international unabgestimmten Alleingänge gehen meistens schief, siehe z. B. Transrapid. Und was kostet die LKW-Umrüstung? Wer zahlt diese? Ich hatte von bisher nur 10% Energieeinsparung gelesen. Sicher viel zu wenig um daraus eine Wirtschaftlichkeit ohne Einsatz des Steuerzahlers zu generieren.

    Es wird ein spannendes Jahr und ich bin überzeugt, dass sich damit alle anderen LKW-Antriebskonzepte erledigt haben. Die Geschichte vom ePKW wiederholt sich nun dank dem technischen Fortschritt beim eLKW aufs Neue.

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Gefunden bei electrive.net
https://www.electrive.net/2020/03/22/studie-o-lkw-koennen-ab-2030-wirtschaftlich-sein/
22.03.2020 22:46