E-Lkw: Was uns das „HoLa“-Projekt für den Aufbau eines Megawatt-Ladenetzes lehrt

„HoLa“ steht für Hochleistungsladen Lkw-Fernverkehr – einem Förderprojekt in der Bundesrepublik zur Versorgung von E-Lkw im Ferneinsatz. Im Rahmen von HoLa werden an fünf Standorten entlang der A2 zwischen Berlin und dem Ruhrgebiet Hochleistungsladepunkte für Lkw aufgebaut, betrieben und im realen Logistikbetrieb angewandt. Zunächst sollen CCS-Ladepunkte entstehen und mit etwas Verzug auch das Megawatt Charging System (MCS) unterstützt werden.

Die fünf Ladestandorte verteilen sich auf drei Autobahn-Locations und zwei Depots. Nach einer konzeptionellen Phase des „HoLa“-Projekts ab September 2021 begannen dort im dritten Quartal 2023 die Aufbauarbeiten. Die Pilot-Inbetriebnahme der CCS-Ladepunkte (je zwei an allen fünf Locations) mit bis zu 350 kW erfolgt laut Gesamtprojektleiter Patrick Plötz in diesem Quartal, der Pilotbetrieb der insgesamt acht MCS-Lader (je zwei an vier Locations) mit bis zu einem Megawatt soll im dritten Quartal 2024 folgen. Angefahren werden die fünf Standorte von insgesamt zwölf Elektro-Trucks, von denen acht CCS- und vier MCS-basiert laden werden. Das Dutzend kommt dabei im realen Logistikbetrieb zum Einsatz, um möglichst praxistaugliche Daten zu sammeln.

Kurz zur Einordnung, warum MCS relevant wird: Vor dem Hintergrund des gerade in der Logistikbranche herrschenden großen Wettbewerbsdrucks wollen Unternehmen die Stillstandzeiten zum Laden von E-Lkw möglichst vermeiden. Für Ladeprozesse genutzt werden soll deshalb (auch) die gesetzlich vorgeschriebene 45-minütige Pause, die jeder Lkw-Fahrer nach viereinhalb Stunden Fahrzeit einlegen muss. Um Akkus mit Kapazitäten von 400 bis 700 Kilowattstunden in einer Dreiviertelstunde vollständig laden zu können, ist eine Ladeleistung von 550 bis 1.000 Kilowatt erforderlich: Der heutige Steckerstandard für Schnelladen – Combined Charging System (CCS) – kann aber nur eine maximale Leistung von 500 kW übertragen. So wurde bereits 2018 mit der Definition eines neuen Hochleistungs-Ladestandards begonnen, der Ladeleistungen von mehr als 3 MW vorsieht.

Bild: Fraunhofer ISI

Eine EU-Verordnung legt bereits konkrete Mindestziele hinsichtlich einer öffentlichen Lkw-Ladeinfrastruktur für alle EU-Mitgliedsstaaten fest: So müssen etwa mit Blick auf Deutschland bis 2025 insgesamt 32 Lkw-Ladeorte entstehen, bis 2027 sind es 104 und bis 2030 schließlich 314 Lkw-Ladestandorte. Die damit einhergehende Ladeleistung für Lkw steigt von etwa 66 Megawatt im Jahr 2025 auf 918 Megawatt im Jahr 2030 an. In der EU-Verordnung ist ebenfalls geregelt, dass Schnellladeinfrastruktur für BEV-Lkw alle 60 bis 100 Kilometer entlang der wichtigsten deutschen Autobahnen zur Verfügung stehen muss.

Daraus ergibt sich die Frage nach geeigneten Standorten, ihrer Konzeption und nach der Anzahl an Standorten und Ladepunkten über die vorgegebene Mindestmenge hinaus. Plötz und sein Team haben errechnet, dass ein Startnetzwerk für Deutschland etwa 142 Ladestandorte umfassen sollte. Das zugrundeliegende Szenario sieht dabei vor, dass Lkw 2030 in der erwähnten 45-Minuten-Pause nachgeladen und etwa 15 Prozent aller schweren Lkw Batterie-elektrisch betrieben werden – wobei maximal die Hälfte der Ladevorgänge an öffentlicher Ladeinfrastruktur stattfindet.

90 Prozent der fiktiven Lkw-Flotte lässt sich elektrifizieren

Im Projekt wurden außerdem Simulationen einer zukünftigen Batterie-Lkw-Flotte auf Basis vorliegender Fahrprofile von 2.400 Diesel-Fahrzeugen absolviert. Dabei zeigte sich, dass sich bei einer Batteriegröße von maximal 700 Kilowattstunden im Jahr 2030 und 900 Kilowattstunden im Jahr 2050 durchgängig deutlich mehr als 90 Prozent dieser fiktiven Lkw-Fahrzeugflotte elektrifizieren ließen und für die Mehrheit der Ladevorgänge eine Langsam-Ladeinfrastruktur ausreicht, in der Regel auf privatem Gelände mit maximal 44 Kilowatt. Laden mit mehr als 350 Kilowatt, also voraussichtlich mit dem neuen Megawatt-Ladestandard MCS, wird insbesondere für Langstreckenfahrzeuge zum Zwischenladen genutzt und findet überwiegend an öffentlichen Ladestationen statt.

Aus diesen und weiteren Forschungsergebnissen des „HoLa“-Projekts hat die Begleitforschungs-Mannschaft auch Handlungsempfehlungen abgeleitet, die wichtige Erkenntnisse für einen flächendeckenden Ladeinfrastruktur-Ausbau beinhalten. Die Ergebnisse aus dem Projektzeitraum September 2021 – Dezember 2023 wurden diese Woche auf einer Europäischen „HoLa“-Konferenz in Berlin vorgestellt und sind auch in einem frisch gedruckten 20-seitigen Bericht nachzulesen. Konkret enthält das Dokument 17 Empfehlungen, die wir hier kurz zusammenfassen.

1. MCS-Laden sollte entlang der wichtigen Langstreckenachsen ausgebaut werden. Damit verweisen die Forscher darauf, dass sich in Europa viele Langstreckentransporte auf mehrere Hauptrouten und Raststätten konzentrieren („10% der Raststätten in Deutschland vereinen 50% aller Lkw-Stopps auf sich“). Beim Aufbau eines Ladenetzes mit MCS sollten diese besonders in den Fokus genommen werden.

2. In Depots und auf privaten Stellflächen sollte primär Langsamladen mit deutlich weniger als 350 kW je Ladepunkt und Lastmanagement implementiert werden, um einen zügigen Ausbau zu ermöglichen. Laut Plötz werden viele E-Lkw das Megawattladen für ihre Einsatzzwecke nicht brauchen. Das MCS-Laden wird ausschließlich im Fernverkehr unterwegs gebraucht, der regionale Verteilverkehr kommt beispielsweise fast ausschließlich mit CCS aus.

3. Bis 2030 sollte ein initiales, öffentliches Schnellladenetzwerk mit mindestens 1.000 MCS-Ladepunkten aufgebaut werden. Bei schneller Marktdurchdringung von E-Lkw im Fernverkehr und längeren Standzeiten von 45 Minuten werden eher 2.000 MCS-Ladepunkte bis 2030 benötigt.

4. Große Ladestandorte (>4 Schnellladepunkte) sollten insbesondere an wichtigen Fernverkehrsachsen platziert werden. Gleichzeitig ist eine flächendeckende Infrastruktur mit kleinen Ladestandorten (2-4
Schnellladepunkte) sicherzustellen.

5. Der Aufbau einer weiterführenden Schnellladeinfrastruktur sollte bereits heute hinsichtlich des benötigten Stromnetzausbaus sowie der benötigten Parkflächen geplant werden.

6. Der Infrastrukturbedarf sollte kontinuierlich anhand aktueller Daten zum (erwarteten) Markthochlauf sowie zum Nutzungsverhalten abgeschätzt und evaluiert werden.

Bei diesen sechs Empfehlungen handelt es sich um die zentralen Voraussetzungen, um E-Lkw im Güterverkehr künftig mit Strom versorgen zu können. Die Punkte 7. – 11. befassen sich näher mit dem Themenfeldern Netzanschluss, Eichrecht und Planung, die Punkte 12. – 15. mit den Themen Standardlayout und Flächenverfügbarkeit sowie die Empfehlungen 16. und 17. mit der Datenverfügbarkeit.

7. Die Einbindung aller relevanten Akteure (Flächeneigentümer, Netzbetreiber, ggf. Konzessionsnehmer, ggf. Gemeinde) sollte frühzeitig erfolgen.

8. Eine Veröffentlichung von lokalen Kapazitätsdaten durch die Netzbetreiber auf Mittelspannungsebene sollte angestrebt werden.

9. Die Anschlussbedingungen und –Verfahren sollten vereinfacht und vereinheitlicht werden.

10. Aussetzung des Eichrechts für MW-Ladesysteme, bis eichrechtskonforme Messsysteme in ausreichender Menge verfügbar sind.

11. Eine vorausschauende Bereitstellung von mehr Leistung durch die Netzbetreiber entlang der Autobahn oder anderen neuralgischen Punkten mit zukünftig zu erwartendem Ladebedarf sollte zur Beschleunigung des Ladeinfrastrukturausbaus im Rahmen der gesetzten Regulierungsgrenzen ermöglicht werden.

Im Prinzip dienen alle diese letztgenannten Punkte dazu, den Aufbau zu beschleunigen. Denn eine Erfahrung aus dem „HoLa“-Projekt ist, dass die Bauphase extrem lange dauert. Die Rede war auf der Konferenz von einer Konstruktionszeit von rund 50 Monaten – viel zu lange, um die Ladestandorte rechtzeitig parat zu haben. In den weiteren vier Punkten liegt der Fokus auf der künftigen Ausgestaltung der Locations an sich:

12. Autobahn-Ladestationen sollten möglichst platzsparend errichtet werden, damit so wenig Parkflächen wie möglich verloren gehen.

13. Flächen entlang der Autobahn sind sehr begrenzt, es müssen auf jeden Fall auch Flächen neben der Autobahn genutzt werden.

Die größere Ansicht der Bilder finden Sie hier (Bild 1) und hier (Bild 2).

14.Die Integration von Langsam- und Schnellladen von Lkw sollte im Standortlayout mitgedacht werden. Damit adressieren die Forscher den Fakt, dass beide Ladearten gebraucht werden. Das Langsamladen eher nachts und das MCS-Laden eher tagsüber während der 45-minütigen Pause der Fahrer.

15. Eine gemeinsame Nutzung von Lkw-Ladeorten für MCS-Laden, Übernachtladen oder das Laden von Pkw mit Anhängern kann die Auslastung der Ladeorte erhöhen und den Flächendruck mildern.

Dabei macht Plötz darauf aufmerksam, dass es grundsätzlich weniger MCS-Lader als Langsam-Lader bedarf, denn erstere können am Tag acht bis zehn E-Lkw bedienen, während letztere auf lange Standzeiten ausgelegt sind. Die Forscher gehen davon aus, dass Ladestandorte künftig etwa von einem Drittel der E-Lkw zur Ladung an MCS angefahren werden, aber dazu nur 10 Prozent aller vorhandenen Lader MCS-fähig sein müssen.

Weiter geht es mit den letzten beiden Handlungsempfehlungen, die sich um die Datenverfügbarkeit drehen:

16. Eine umfangreiche Erhebung zum zeitlich und räumlich aufgelösten Fahrverhalten von Lkw würde Bedarfsabschätzungen für Ladeinfrastruktur vereinfachen und sollte daher geprüft werden.

17. Daten zum Stromnetz und zur verfügbaren Anschlussleistung sollten vereinheitlicht und zentral für legitimierte Nutzer*innen zur Verfügung gestellt werden, um den Aufbau elektrischer Infrastruktur zu beschleunigen.

So viel zu den aktuellen Forschungsstand. Im weiteren Verlauf von „HoLa“ erfolgt wie erwähnt die reale Nutzung der Projekt-Ladepunkte im Betrieb – einschließ-
lich der weiteren Begleitforschung und Umfeldanalyse. Das Projektende ist für September 2025 vorgesehen. Koordiniert wird das Großvorhaben vom Fraunhofer ISI, wobei Gesamtprojektleiter Plötz an dem Institut die Funktion als Leiter des Geschäftsfelds Energiewirtschaft innehat.

Am „HoLa“ sind insgesamt zwölf Konsortial- und zehn assoziierte Partner aus Industrie und Forschung beteiligt – darunter die Lkw-Hersteller Daimler Truck, MAN, Scania, Traton und Volvo. Sonstige Bewerber kooperieren also in dem Projekt. Das gilt sowohl für die Hersteller von Lkw als auch für die Hersteller von Ladeinfrastruktur. Gefördert wird „HoLa“ vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr mit 12 Millionen Euro.

„MCS ist irrelevant und extrem relevant zugleich!“

Plötz betonte in der Keynote auf der „HoLa“-Konferenz diese Woche, dass das Depotladen im Straßengüterverkehr künftig dominieren werde – etwa nachts mit 44 kW AC oder tagsüber zum Zwischenladen mit 350 kW. Nur ein kleiner Anteil wird mehr – sprich MCS – brauchen. „MCS ist irrelevant und extrem relevant zugleich“, so der Fachmann. „Stellen Sie sich vor, Sie fahren mit dem Elektroauto in den Urlaub: An diesen fünf Tagen im Jahr sind die Schnelllader an Autobahnen für Sie essenziell, den Rest des Jahres brauchen sie sie nicht. Die meisten Lkw werden MCS wahrscheinlich nicht brauchen. Aber Fernverkehrs-Trucks werden unterwegs auf sie angewiesen sein!“

Deshalb plädiert der „HoLa“-Gesamtleiter dafür, MCS-Ladestationen entlang von wichtigen Langstreckenachsen zu errichten und mit Langsam-Ladestationen auf öffentlichen und privaten Stellflächen zu kombinieren. Dabei spricht Plötz explizit von „Langsam-Ladern“ und nicht von AC-Laden, da in seinen Augen die Art des Langsam-Ladens noch offen ist. Denkbar in seinen Augen, dass auch mit MCS langsam geladen werden kann.

Übigens: Bereits vor knapp einem Jahr veröffentlichte das Fraunhofer ISI eine Analyse zu attraktiven Ladestandorten in Deutschland . Als Ausgangspunkt für die Studie dienten öffentlich zugängliche Daten zu gegenwärtigen Lkw-Parkflächen sowie eine vorherige Studie zu Lkw-Halteorten in Europa. Diese Daten wurden mit Informationen zu Standortmerkmalen kombiniert. Die Auswertung von gut 1.700 öffentlichen Standorten verdeutlicht, dass weniger einzelne, sondern die Kombination mehrerer Merkmale entscheidend für die Attraktivität eines Standorts ist.

„Über 70 Prozent aller Stopps liegen an einem von drei Clustern bestehend aus einer Kombination von Gewerbe- und Industriegebieten, Parkplätzen mit Service-Arealen sowie Rastanlagen“, heißt es in dem Papier. Folglich lautet eine Empfehlung der Studienmacher, sich beim Aufbau von öffentlicher Ladeinfrastruktur für E-Lkw an Orten zu orientieren, die genau diese Merkmale aufweisen: „Hier verweilen schon heute viele Lkw für eine gewisse Zeit und die Fahrer künftiger E-Lkw könnten während ihres Ladevorganges vorhandene Serviceangebote nutzen und danach ihre Fahrt zügig fortsetzen“, so das Fraunhofer ISI.

Quelle: Livestream „HoLa“-Konferenz, isi.fraunhofer.de