Die Chancen und Herausforderungen der E-Trucks

E-Auto-Pionier Tesla hat sie als erster angekündigt, eine Reihe weitere Hersteller wie MAN, Volvo und Daimler ziehen in Sachen elektrisch angetriebener Zugmaschine nach. Doch es gibt noch viele Fragen – Eric Sax, Leiter des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) versucht diese zu klären.

Soll der Saft aus Batterie, Brennstoffzelle oder doch aus der Oberleitung kommten? Ist der E-Lkw überhaupt eine gute Idee?

„Auf jeden Fall“, meint Elektrotechniker und KIT-Forscher Eric Sax. „Dabei sollte man aber nicht auf eine einzige Lösung setzen, sondern für jede Anwendung individuelle Antworten geben“. Schließlich reiche die Bandbreite im Lastverkehr von Kurierdiensten, die vornehmlich mit 3,5-Tonnen-Transportern unterwegs seien und verhältnismäßig kurze Strecken zurücklegten, über 40-Tonnen-Sattelschlepper im Fernverkehr, bis zu Monster-Maschinen wie Minenfahrzeuge.

Individuelle Antworten gefragt

„Bei Zusteller-Fahrzeugen oder auch der Müllabfuhr, die ständig stoppen und wieder anfahren, gibt es beispielsweise ein gewaltiges Potenzial für Energierückgewinnung aus dem Bremsvorgang“, so der Experte. Zusätzlich führen solche Fahrzeuge in der Regel abends zurück ins Depot, wo sie aufgeladen werden könnten. „Dazu bräuchten wir also keine öffentliche Infrastruktur.“

Gewaltige Möglichkeiten und Chancen sieht Sax in der Elektrifizierung von Lkw, „da sie noch eine zentrale Welle haben, von der die jeweils nötigen Nebenaggregate für Bremsdruck, Klimatisierung und Lenkunterstützung mittels Riemen angetrieben werden. Das ist wie in der Frühzeit der Industrialisierung“, kommentiert Sax.

Sonderfahrzeuge mit besonderen Pontenzial

Das gilt im Besonderen für Nutzfahrzeuge wie sie in Land- und Forstwirtschaft, für kommunale Aufgaben oder in der Katastrophenhilfe eingesetzt werden, gerade wegen der vielen Zusatzmaschinen, etwa zum Mähen oder Schleppen. Würde hier auf dezentrale Elektromotoren umgestellt, entfielen die Infrastrukturen für Hydraulik und Druckluft sowie die Kardanwelle.

„Wenn wir diese Fahrzeuge auch noch vernetzten, ergäbe sich ein völlig neues Feld, bislang unbekannte Türen gingen auf. Wir könnten Daten einer gesamten Flotte in einer Cloud sammeln und wertvolles Wissen generieren, um zentral über eine ‚Luftschnittstelle‘ bestimmte Funktionen zu steuern.

Stadtbus fährt von Geisterhand

Die Klimaanlage eines Stadtbusses, die nicht mehr vom Fahrer bedient werden muss, ist dafür ein wunderbares Beispiel. So würde Energie gespart, Reichweite und Lebensdauer würden optimiert. Auch könnten wir Fahrfunktionen sehr elegant beeinflussen und automatisiertes Fahren umsetzen.“

Hybrid im typischen Lieferverkehr unterwegs

Beim Lieferverkehr für den Einzelhandel, der vornehmlich mit mittelschweren Lkw von 18 bis 20 Tonnen abgewickelt werde, böten sich hingegen Hybridfahrzeuge an. „Wegen der geringen Lagerkapazitäten in den Märkten werden diese im Schnitt dreimal am Tag beliefert. Das bedeutet jedes Mal 20 Kilometer rein in die Stadt, wo vielleicht zehn Kilometer gefahren werden, und dann wieder 20 Kilometer raus aus der Stadt.

Hier könnte innerstädtisch im Batteriebetrieb gefahren werden, meint Sax. „Das wird spätestens passieren, wenn die Diesel-Fahrverbote kommen.“ Die Mehrkosten in der Anschaffung amortisierten sich hier binnen vier bis sechs Jahren. Denn kleinere Verbrennungsmotoren reichten aus, was Gewicht und Sprit spare, speziell beim Einsatz eines seriellen Hybriden.

Fernverkehr per Brennstoffzelle oder Oberleitung

Im Fern- und Schwerlastverkehr hält Sax die Brennstoffzelle und mit Einschränkungen Oberleitungen für die vielversprechendsten Varianten. Hier sei es schon aus Umweltgründen unerlässlich, vom Diesel wegzukommen. „Alle Effizienzgewinne der vergangenen 30 Jahre wurden von der Gewichtszunahme der Fahrzeuge und der Zunahme des Verkehrs insgesamt aufgefressen“, so Sax.

Dazu werde der Lastverkehr auf der Straße künftig weiter zunehmen. „Selbst wenn es gelänge, das Volumen des Güterverkehrs auf der Schiene zu verdoppeln, hätten wir nur acht Prozent weniger Verkehr auf der Straße.“ Laster mit Batterie hält der Experte dabei für keine gute Lösung: „Bei einem 40-Tonner würden wir zehn Tonnen Batterie durch die Gegend fahren.“ Wenn Laster stets die gleiche Strecke in einem Pendelverkehr führen wie in Kieswerken, Steinbrüchen oder Bergwerken, also zu einer zentralen Stelle wie einem Terminal oder Hafen, könne man über Oberleitungen nachdenken, empfiehlt Sax.

Allerdings gebe es hier noch zahlreiche ungelöste Probleme, wie den im Gegensatz zum Zugverkehr unregelmäßigen Verschleiß der Stromabnehmer und deren großen Platzbedarf, der Ladefläche koste. „Vielleicht ist hier doch die Brennstoffzelle der Stein der Weisen“, sagt Sax. Diese sei noch zu wenig erforscht. „Wir wissen, wie lange ein Dieselmotor und ein Kraftstofftank halten – nämlich sozusagen ewig –, über die Lebensdauer der Brennstoffzelle in unterschiedlichen Einsatzszenarien wissen wir im Vergleich dazu fast nichts.“

Offenheit im Denken und Handeln

Sax plädiert deshalb für eine Offenheit gegenüber einer Vielfalt möglicher Mobilitätslösungen. „Jetzt müssen wir vor allem praktische Erfahrungen sammeln, und das heißt raus auf die Straße“, fordert er. Auch mache es wenig Sinn, die Wirtschaft wegen des vielen Lastverkehrs zu verteufeln. „Stattdessen müssen wir praktikable Lösungen anbieten. Schließlich wollen wir alle jeden Tag frisches Obst im Supermarkt kaufen.“

Am kommenden Dienstag, 3. Juli, 19 Uhr, diskutiert Eric Sax im Unimog-Museum in Gaggenau mit dem Diesel-Experten Thomas Koch, Leiter des Instituts für Kolbenmaschinen am KIT und Vertretern der Wirtschaft über „Diesel, Elektro, Brennstoffzelle – wie fahren wir in die Zukunft?“.