E-Lkw: Zuverlässig im Einsatz und gewinnbringend als Stromspeicher
Elektro-Lkw könnten Möglichkeiten eröffnen, Energiekosten zu senken und den Kostendruck für Speditionen zu lindern: Ihre Batterien lassen sich auch als Stromspeicher für den Betriebshof oder das öffentliche Netz nutzen. Zum Abschluss des Forschungsprojekts SPIRIT-E zeigt ein Konsortium unter Leitung der Technischen Universität München (TUM), wie sich die Fahrzeuge in das Energiesystem einbinden lassen und welche Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Einsatz erfüllt sein müssen.
In einer Testumgebung spielten die Projektpartner durch, wie die Fahrzeuge bei niedrigen Strompreisen Energie aufnehmen und diese bei höheren Preisen wieder verkaufen können. So könnten Speditionen künftig zusätzliche Einnahmen erzielen.
Damit das funktioniert, entwickelte und erprobte das Konsortium die nötigen Schnittstellen zwischen Lkw, Ladesäule, Energiemanagement, Stromvermarkter und Netzbetreiber, darunter auch ein Reservierungssystem für Ladestationen.
Elektro-Lkw versorgen Gebäude und andere Fahrzeuge mit Strom
Die technischen Grundlagen erprobten die Forschenden bei einer Spedition in Regensburg. Dort kam ein Elektro-Lkw mit einer nutzbaren Batteriekapazität von 480 Kilowattstunden zum Einsatz. Über eine bidirektionale Gleichstrom-Ladestation speiste der Lkw Strom mit einer Leistung von bis zu 350 Kilowatt zurück.
Drei Anwendungen wurden getestet: Der Lkw versorgte andere Fahrzeuge mit Strom (Vehicle-to-Vehicle), unterstützte die Stromversorgung des Betriebsgeländes (Vehicle-to-Site) und speiste Energie ins öffentliche Netz ein (Vehicle-to-Grid). Die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur erfolgte auf Grundlage des internationalen Standards ISO 15118-20.
Begleitforschung: Erst zuverlässig, dann wirtschaftlich
Ergänzend zu den gemeinsamen Projektergebnissen hat der Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik der TUM in der Begleitforschung untersucht, ob und wie Speditionen ihre Flotten zuverlässig elektrisch betreiben können und wie sich der Umstieg wirtschaftlich gestalten lässt. Grundlage waren unter anderem reale Fahrdaten von sechs deutschen Schwerlastflotten mit insgesamt 2,15 Millionen aufgezeichneten Kilometern. Die zentralen Ergebnisse:
- Ladepunkte reservieren: Können E-Lkw auf der Langstrecke öffentliche Ladepunkte im Voraus reservieren, steigt die Planungssicherheit. Der Zeitverlust gegenüber Diesel-Lkw sinkt im Median je nach Szenario auf rund 1 bis 4 Prozent.
- Flotte und Depot gemeinsam planen: Mit eigener Ladeinfrastruktur im Depot lässt sich ein deutlich größerer Teil der Flotte zuverlässig elektrisch betreiben als mit öffentlichem Laden allein. Wer zusätzlich Photovoltaik und Batteriespeicher mitplant, spart 25 bis 44 Prozent mehr als bei einer reinen Umstellung der Lkw.
- Disposition neu denken: Bezieht die Tourenplanung die Flexibilität beim Laden mit ein, lassen sich Ladevorgänge gezielt auf günstige Zeiten legen. Je nach Auftragsstruktur sinken so die Gesamtkosten der Flotte.
- Depot intelligent ins Energiesystem einbinden: Eine intelligente Einbindung in Stromnetz und Strommarkt senkte die Gesamtkosten der untersuchten Flotten im Mittel um 1,7 Cent pro Kilometer. Mit bidirektionalem Laden waren es sogar 6,1 Cent pro Kilometer.
Wie Speditionen ihre Stromkosten senken können
Besonders vielversprechend ist die Nutzung des gespeicherten Stroms am eigenen Standort. Beispielsweise können Elektro-Lkw tagsüber überschüssigen Strom aus einer Photovoltaikanlage aufnehmen und ihn später wieder abgeben. Dadurch lässt sich die Eigenversorgung erhöhen. Auch können die Fahrzeuge kurzfristig einen hohen Strombedarf abdecken und so teure Lastspitzen vermeiden.
Das Projektteam sieht dadurch Einsparpotenziale von rund zehn Prozent bei den Energiekosten. Bei 100.000 Kilometern Jahresfahrleistung entspricht das rechnerisch den Energiekosten für 10.000 Kilometer Fahrt. Wie stark eine Spedition profitiert, hängt vor allem von Fahrleistung, Standzeiten und Strompreisen ab. Besonders geeignet sind Fahrzeuge im Regionalverkehr, die regelmäßig zum Betriebshof zurückkehren.
Hürden in der Umsetzung
Die Projektergebnisse zeigen, dass die größten Hürden inzwischen weniger bei der technischen Umsetzung liegen als bei der Einbindung in das Stromnetz und den wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. So reicht die vorhandene Netzanschlussleistung vieler Betriebshöfe für das Laden größerer Elektro-Lkw-Flotten nicht aus. Flexible Netzanschlussverträge, Batteriespeicher oder gemeinsam genutzte Ladeinfrastruktur können helfen, diese Einschränkungen zu überwinden.
Auch für die Vermarktung des gespeicherten Stroms fehlen bislang einheitliche Standards. Viele Anbieter nutzen eigene technische Lösungen, die nicht miteinander kompatibel sind. Zudem muss geklärt werden, wie Aufgaben und Erlöse zwischen Speditionen, Fahrzeugherstellern und Stromvermarktern verteilt werden.
„SPIRIT-E hat gezeigt, dass schwere Elektro-Lkw weit mehr sein können als nur neue Stromverbraucher. Sie lassen sich technisch als flexible Speicher in das Energiesystem integrieren. Jetzt gilt es, die erprobten Lösungen zu standardisieren, zu skalieren und in tragfähige Geschäftsmodelle zu überführen – dafür braucht es Forschung, Netzbetreiber, Industrie, Logistik und Politik gemeinsam“, sagt Prof. Markus Lienkamp, Inhaber des Lehrstuhls für Fahrzeugtechnik an der TUM School of Engineering and Design.
Weitere Informationen:
SPIRIT-E lief von August 2023 bis Oktober 2026. Zum Konsortium gehörten neben der TUM als Konsortialführerin das Fraunhofer IEE, die Forschungsstelle für Energiewirtschaft, SBRS (Shell), TenneT, Hubject, Consolinno Energy und MAN Truck & Bus. Erprobt wurden die Lösungen im Reallabor bei der Spedition Schmid im Raum Regensburg. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie förderte das Projekt aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages; betreut wurde es vom DLR Projektträger.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Markus Lienkamp
Technische Universität München (TUM)
TUM School of Engineering and Design
Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik
Tel. +49 (89) 289 - 15344
lienkamp@tum.de
https://www.mos.ed.tum.de/ftm/startseite/
Weitere Informationen:
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