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Verkehr & Smart Mobility

Standpunkt

Wie das autonome Fahren den Vorsprung des E-Lkw weiter vergrößern wird

Andreas Kammel, Stratege für alternative Antriebe und autonomes Fahren bei Traton
Andreas Kammel, Stratege für alternative Antriebe und autonomes Fahren bei Traton Foto: Traton Group

Wie die Pkw-Branche befindet sich auch die Lkw-Welt in einem massiven Umbruch – weg vom Verbrenner, hin zur Elektromobilität. Die Zeit drängt, die Emissionen der Industrie sind enorm: Schon ein einzelner, intensiv genutzter E-Lkw kann pro Jahr so viel CO2 einsparen wie 50 Elektroautos. Zugleich ist der E-Lkw bereits Mitte der 2020er-Jahre günstiger als sein Diesel-Pendant. Und der Wasserstoff-Lkw ist ökonomisch fast chancenlos.

von Andreas Kammel

veröffentlicht am 09.02.2022

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Ausgerechnet im Schwerlastfernverkehr hat der rein batterieelektrische E-Lkw die größten Kostenvorteile. Nirgends sonst wird so intensiv und regelmäßig gefahren. Entsprechend dominant sind die Energiekosten, bei denen der E-Lkw gegenüber Diesel und Wasserstoff aufgrund unschlagbarer Effizienz selbst bei hohen Stromkosten stets im Vorteil ist. Entsprechend gut lässt sich der Energiespeicher dimensionieren und amortisieren.

Auch bislang häufig thematisierte wirtschaftliche Einbußen durch Zuladungsverluste – der E-Lkw wird selbst im Fernverkehr Nutzlastparität erreichen – oder längere Ladezeiten gehören damit typischerweise bereits in zwei, drei Jahren der Vergangenheit an. So verschwinden Jahr für Jahr die Komfort- und Reichweitennachteile, die die ersten E-Lkw noch mit sich bringen, während die Vorteile auf der Kostenseite durch bessere Batterien, Synergien mit dem Pkw-Verkehr und höhere Auslastung der Ladeinfrastruktur immer erdrückender werden.

Belastung der Stromnetze keine massive Hürde

Auch die Stromnetze sind keine massive Hürde, wie oft noch unterstellt. Zwar ist der Bedarf an Energie tatsächlich signifikant, nicht aber der an (Spitzen-)Leistung. Die meisten E-Lkw werden schlicht in der Mittagspause oder über Nacht geladen, wenn die Nachfrage nach Strom relativ gering ist – sie nutzen die Leitungen gerade dann, wenn diese besonders viele Reserven aufweisen. Künftig können E-Lkw sogar dazu beitragen, die Angebotsspitze aus Solarstrom zur Mittagszeit effizient zu nutzen, und so die Netze zu stabilisieren und Stromspeicher zu entlasten.

Damit sollte die Stoßrichtung für den Antrieb der Zukunft klar sein, wäre da nicht noch die zweite große, auf die Elektrifizierung folgende Transformation des Straßengüterverkehrs: das autonome Fahren.

Im Vergleich zum Pkw in einer Innenstadt sieht sich ein Lkw auf der Fernstrecke wenig komplexen Situationen ausgesetzt. Gleichzeitig fallen angesichts der intensiven Langstreckennutzung die Lohnkosten und die unattraktiven Arbeitsbedingungen – Stichwort Fahrermangel – besonders ins Gewicht.

Langstreckenverkehr lässt sich daher prompt wirtschaftlich automatisieren, sobald es rechtlich erlaubt und technisch skalierbar ist. Im Laufe der Zeit kommen immer komplexere Rahmenbedingungen hinzu – von Zubringerstraßen bis zum Fahren unter widrigen Wetterbedingungen. Am Ende dieses Prozesses dominiert autonomes Fahren in einem großen Teil des Marktes.

Naiv betrachtet lässt sich autonomes Fahren mit Nonstop-Betrieb gleichsetzen. Und zumindest in den nächsten Jahren weist ein Wasserstoff-Lkw höhere Reichweiten und kürzere Tankzeiten auf als ein reiner E-Lkw. Heißt das also, dass sich langfristig – trotz hoher Energiekosten von mehreren Euro pro Kilogramm Wasserstoff – doch der Wasserstoff-Lkw in der breiten Masse durchsetzen wird? 

Nein. 

Brennstoffzellensysteme sind wartungsintensiver

Ein autonomes Fahrzeug wird intensiver eingesetzt und daher auch auf eine lange Lebensdauer optimiert. Dies ist mit E-Antrieben leichter zu erreichen als mit verschleißanfälligeren Verbrennungsmotoren – und mit auf Langstreckenbedarf zugeschnittenen Batteriechemien leichter als mit einem wartungsintensiveren Brennstoffzellensystem. Entsprechend gering fallen beim E-Lkw die Abnutzung und die damit verbundenen Kosten aus, während die Energiekosten nochmals dominanter werden.

Zudem fahren auch autonome Lkw nicht nonstop. Sie müssen immer noch be- und entladen werden, was zum Nachladen oft schon ausreicht. Mehr als 20 Stunden Fahrbetrieb pro Tag sind schwer zu erreichen, außer in einem System, in dem Anhänger getauscht würden – was logistische Herausforderungen und weitere Kosten mit sich brächte.

Doch selbst in solch einem Fall würde der batterieelektrische Fall relativ immer noch am stärksten von der Automatisierung profitieren, da die Kosten jeglichen Stillstands – die vermeintliche Achillesferse des E-Lkw – gegen Null gehen: Es gibt schlicht keinen Fahrer mehr, den man während der Ladepause bezahlen müsste. Auch weitere Kosten – die Steuerungszentrale, der Verschleiß des Fahrzeugs – fallen vorwiegend während der Fahrzeiten an.

Übrig bleiben Parkgebühren sowie gewisse Fixkosten, da im Vergleich zu Diesel oder Wasserstoff in solch einem Nonstop-Szenario durch erhöhte Standzeiten des E-Lkw minimal mehr Fahrzeuge eingesetzt werden müssten, um die gleiche Transportmenge pro Tag zu erreichen.

Noch in den 2020er-Jahren, vor breiter Marktdurchdringung des autonomen Fahrens, sind Nachladezeiten von etwa einer halben Stunde und durchschnittliche Nonstop-Fahrzeiten von acht Stunden mit einem autonomen Lkw höchst realistisch*. Das entspräche 22,5 Stunden Betriebszeit pro Tag, nur eine Stunde weniger als im besten Wasserstoffszenario.

Dieser Unterschied würde nur in wenigen Szenarien überhaupt eine Rolle spielen – und selbst dann in keinem Verhältnis zu den Mehrkosten der Wasserstoff-Lkw stehen, die ein Vielfaches der kleinen Margen im Lkw-Speditionsgeschäft betragen. Verschärfend kommt hinzu, dass E-Lkw aufgrund der etwas geringeren Nutzung im Vergleich zu Wasserstoff-Lkw nochmals langsamer verschleißen. Die minimal größere Flotte würde entsprechend langsamer abgeschrieben werden. 

Im Falle des großflächigen Einsatzes entsprechender Festkörperbatterien ließe sich die Ladezeit eines E-Lkw sogar unter die Tankdauer eines Wasserstoff-Lkw drücken.

E-Lkw viel wirtschaftlicher als Wasserstoff-Lkw

Dass die effektiven Kosten des Stillstands eines selbstfahrenden E-Lkw in jedem dieser Szenarien nahezu bei Null liegen, egalisiert den verbliebenen Flexibilitätsvorteil des Wasserstoff-Lkw. Derzeit orientiert man sich beim E-Lkw für das Nachladen an der gesetzlich vorgeschriebenen Ruhepause von 45 Minuten nach 4,5 Stunden Fahrzeit. Mit autonom fahrenden Lkw können Nachladestopps hingegen flexibler geplant und ganzheitlich optimiert werden, nach Route, Fahrzeugzustand, Verfügbarkeit der Infrastruktur und Energiepreisen.

Die Wirtschaftlichkeitslücke zwischen E-Lkw und Wasserstoff-Lkw ist bereits ohne autonomes Fahren weit signifikanter als zwischen Elektroauto und Wasserstoffauto, getrieben durch die erheblich intensivere Nutzung. Wenn beim Pkw bereits klar ist, wohin die Reise der Antriebsformen geht, sollte dies beim Lkw umso deutlicher der Fall sein – insbesondere auf der Langstrecke.

Das autonome Fahren treibt die Vorteile des E-Lkw vollends auf die Spitze. Damit ist der E-Lkw die mit Abstand kostengünstigste und sauberste Lösung für den Schwerlastfernverkehr, nicht nur kurz-, sondern gerade auch langfristig. Alles, was wir dafür tun müssen, ist vorauszuplanen und den Hochlauf des E-Lkw bereits jetzt bei der Ladeinfrastruktur für den Pkw mitzudenken.

*Vereinfachtes Beispiel mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 75 km/h, einem Durchschnittsverbrauch von ca. 1 kWh/km, sowie einer relativ kleinen, nicht nutzlastreduzierenden Batterie mit 600 kWh verwendbarem Energieinhalt (plus diversen Puffern) und Ladeinfrastruktur mit einer Leistung von 1,2 MW.

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