Status quo und Perspektiven alternativer Antriebstechnologien für den schweren Straßengüterverkehr
Im Klimaschutzprogramm hat die Bundesregierung das Ziel gesetzt, ein Drittel der Fahrleistung im schweren Straßengüterverkehr bis 2030 zu elektrifizieren. In den letzten 30 Jahren konnten durch eine steigende Nachfrage im Straßengüterverkehr trotz Effizienzfortschritten in Summe bisher keine THG-Einsparungen erzielt werden. In Anbetracht der nahezu vollständig durch Diesel-Verbrennungsmotoren angetriebenen Nutzfahrzeugflotten, ist der Handlungsdruck für die kommenden Jahre enorm.
Im Rahmen des Forschungs- und Dialogvorhabens „StratES“ wurde unterstützt durch Expertenge-spräche mit namhaften Nutzfahrzeugherstellern der Entwicklungsstand und die Perspektiven der alternativen Antriebsoptionen für schwere Lastkraftwagen und Sattelzugmaschinen auf Basis von (1) alternativen Kraftstoffen, (2) Batteriesystemen, (3) Oberleitungen und (4) Wasserstoff-Brennstoffzellen diskutiert.
Aufgrund des hohen Gesamtwirkungsgrades wird herstellerübergreifend ein Wechsel zu elektrischen Antrieben favorisiert und zunächst ein Markthochlauf von Batterie-Lkw verfolgt. Vor-Serienmodelle diverser OEM-Hersteller mit bis zu 26 Tonnen Gesamtgewicht und Reichweiten von 200-300 km befinden sich seit 2018 im praktischen Einsatz im Nah- und Regionalverkehr. Für einen Einsatz im Fernverkehr reicht die mit heutigen Batteriesystemen ohne signifikante Nutzlastverluste erzielbare Reichweite noch nicht aus. Forschung und Entwicklung zielen auf eine weitere Erhöhung der Energiedichte und Zyklenfestigkeit der Batterien.
Ebenfalls in der praktischen Erprobung befinden sich Oberleitungs-Lkw, welche die Antriebsenergie dynamisch aus einer über Oberleitungen elektrifizierten Fahrbahn beziehen. Abseits der Oberleitung kann die Antriebsenergie aus einem Batteriesystem gewonnen werden, für welches heutige Batteriekapazitäten ausreichen, oder über andere Energieumwandlungsverfahren wie einen zusätzlich verbauten Verbrennungsmotor. Die Entwicklung der Technologie ist bislang auf wenige Akteure fokussiert.
Schwere Brennstoffzellen-Lkw erzielen bereits Reichweiten von 400 km. Bei einer nachhaltigen Produktion von Wasserstoff auf Basis erneuerbaren Stroms wird der Gesamtwirkungsgrad gegenüber den rein elektrischen Antrieben allerdings halbiert. Bisher werden in Deutschland keine Praxistests mit Brennstoffzellen-Lkw durchgeführt, einige wenige Fahrzeugprototypen werden in der Schweiz und Norwegen eingesetzt. Mit einem Markthochlauf rechnen die Interviewpartner in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts.
Neben dem fahrzeugseitigen Angebot analysiert die Studie die Nutzeranforderungen des Transport- und Logistikmarkts. Um die Vielfalt des Straßengüterverkehrs insgesamt abbilden zu können, werden insgesamt 17 charakteristische Einsatzprofile im Nah-/Regional- und Fernverkehr entwickelt. Von den regulatorischen Rahmenbedingungen werden die EU-weiten CO2-Emissionsstandards für schwere Nutzfahrzeuge als zentraler Treiber für einen Wechsel zu elektrischen Antrieben identifiziert und Szenarien zur Zielerfüllung abgeleitet.