Der Elektromotor ist einer der Antriegsalternativen der Zukunft

Wie der Güterverkehr sauberer werden kann

Der Güterverkehr auf der Straße wächst und wächst. Und wird so zur Gefahr für die Klimaziele in Deutschland und der EU. Neue Antriebe könnten die Situation entschärfen.

Im Zentrum der Emissionsdebatte steht zwar der Pkw, doch auch der Lkw muss sauberer werden. Der Güterverkehr auf der Straße ist in Deutschland für gut ein Drittel des verkehrsbedingten CO2-Ausstoßes zuständig – entsprechen groß ist das Potenzial für Verbesserungen. Im Moment aber sieht es so aus, als ob es eine allgemeingültige Lösung für das Emissionsproblem im Güterverkehr nicht geben wird. Eine Übersicht der wichtigsten Ansätze.

Die Akkus sind zu schwer

Batterie: Spätestens seit E-Auto-Pionier Tesla die Studie seines E-Trucks Semi vorgestellt hat, ist die Idee des batteriebasierten Elektroantriebs für Lkw auch in der Öffentlichkeit populär geworden. Dabei gibt es ihn in einigen Nischen schon länger, allerdings hat er mit den gleichen prinzipiellen Problemen zu kämpfen wie das E-Auto: hohen Akkukosten und geringer Reichweite.

Zudem spielt das Gewicht der Akkus eine noch größere Rolle, schlägt es sich doch in geringerer Zuladung nieder. Langstrecken-Lkw dürften daher mittelfristig kaum mit Strom aus Batterien fahren.

Geeignet für Verteilerverkehr

Für den städtischen Liefer- oder den Verteilerverkehr zwischen Containerterminals und Warenlager ist die Technik hingegen besser geeignet: Die Distanzen sind nicht zu groß, so dass kleinere, leichtere und günstigere Akkus zum Einsatz kommen können. Das Aufladen der Batterien ließe sich zudem relativ gut in den oft von Warte- und Beladungspausen geprägten Arbeitsablauf einbinden.

Allerdings fehlt bislang die Infrastruktur: Einer Untersuchung des Industrieverbands ACEA zufolge bräuchten die E-Trucks im kommenden Jahrzehnt in Europa rund 20.000 Schnellladestationen (bis 500 kW) an Schnellstraßen sowie 6.000 zusätzliche ultraschnelle Ladesäulen (mehr als 500 kW). Aktuell gibt es weder die einen noch die anderen. Auch ein technischer Standard für Ladestecker existiert bislang nicht.

Problem: Fehlende Infrastruktur

H2-Brennstoffzelle: Elektro-Lkw benötigen nicht unbedingt eine große Batterie. Mit einer Brennstoffzelle ließe sich die Stromversorgung auch ohne extremes Gewicht und Reichweitenprobleme darstellen. Die Brennstoffzelle produziert die elektrische Energie vor Ort aus dem mitgeführten Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft, aus dem Auspuff kommt nur destilliertes Wasser.

Gemein hat die Brennstoffzelle mit der Batterie jedoch die hohen Kosten und die fehlende Infrastruktur. Bei beidem muss die Transportbranche auf Unterstützung von Seiten des Pkws hoffen. Nur wenn auch dort die Wasserstofftechnik in größerer Breite einzieht, sinken die Produktionskosten, während die Gasversorgung ausgebaut wird. In Deutschland gibt es dafür aktuell nur wenig Anzeichen, Länder wie Südkorea, Japan oder China hingegen setzen im Güterverkehr und bei Langstrecken-Pkw immer stärker auf die Alternative zur Batterie.

Strom aus der Oberleitung

Oberleitung: Weder eine große Batterie noch eine Brennstoffzelle brauchen Oberleitungs-Lkw. Auf speziell ausgerüsteten Autobahnabschnitten – sogenannten E-Highways – ziehen sie sich ihren Fahrstrom wie die Bahn über einen ausfahrbaren Stromabnehmer aus dem Netz, abseits davon springt der Dieselmotor ein. Denkbar ist auch, dass eine kleine Batterie an Bord ist, die während der Oberleitungsfahrt geladen wird.

Bei Frankfurt wurde jüngst eine Oberleitungs-Teststrecke eingeweiht. Foto: dpa

Die Lkw selbst wären zumindest im Vergleich zu vollwertigen E-Modellen mit großer Batterie oder Brennstoffzelle relativ günstig – auch, weil sich die Kosten in die Infrastruktur verlagern. Knapp 50 Millionen Euro gibt allein der Bund nun für verschiedene Teststrecken aus, allein 15 Millionen davon für den gerade eröffneten, 10 Kilometer langen E-Highway-Abschnitt auf der A 5.

30 Prozent würden reichen

Allerdings müsste nicht annähernd das komplette Autobahnnetz elektrifiziert werden: Laut einer Studie des Bundesverkehrsministeriums würden bei einer Ausstattung von rund 30 Prozent des deutschen Autobahnnetzes mit Oberleitungen rund 80 Prozent der in Deutschland zugelassenen schweren Lkw mit dieser Technologie elektrifiziert fahren können.

Erdgas: Wenig sinnvoll

Erdgas/Bio-Erdgas: Im Pkw hat sich Erdgas in Europa bislang nicht durchgesetzt. Beim Lkw soll das anders kommen. Nutzfahrzeug-Hersteller wie Iveco und Scania bieten immer mehr entsprechende Modelle an, die Politik unterstützt den Alternativ-Kraftstoff unter anderem mit einem geplanten Flüssig-Erdgas-Terminal für US-Importe. Der fossile Brennstoff könnte, als gasförmiges CNG oder flüssiges LNG, den CO2-Ausstoß im Güterverkehr um knapp 5 Millionen Tonnen pro Jahr senken, rechnet beispielsweise eine Studie des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Auftrag des Mineralölkonzerns Shell vor.

Überschaubare Kosten

Andere Experten sind allerdings weniger optimistisch – laut der Umweltorganisation T&E etwa hat Erdgas im Lkw höchstens ein minimales Potenzial zur CO2-Minderung. Auch bei anderen Schadstoffen sei es modernen Dieselmotoren kaum überlegen. Unstrittig positiver fällt die Bilanz bei der Verwendung von Bio-Methan aus – allerdings dürfte das aus nachwachsenden Rohstoffen oder mit Hilfe erneuerbarer Energien hergestellte Gas in absehbarer Zeit nicht in ausreichendem Maß zur Verfügung stehen.

Auf der positiven Seite stehen die überschaubaren Kosten von Erdgasmotoren: Die Technik ist günstig und lange bewährt, das Gas lässt sich relativ gut lagern und transportieren. Praktikabler und sinnvoller dürfte der Einsatz von Erdgas als Kraftstoff trotzdem wohl eher in der Schifffahrt sein. Denn dort könnte LNG schnell starke Verbesserungen erzielen: Gegenüber dem bislang verwendeten Schweröl verbrennt es deutlich sauberer.

Schön in Reihe fahren

Platooning: Nicht nur beim Antrieb gibt es Verbesserungspotenzial. Auch beim Transportsystem selbst lässt sich CO2 sparen, wie das sogenannte Platooning zeigt, bei dem Lkw in einem möglichst eng geschlossenen Konvoi fahren. Das Prinzip kennt man von der Tour de France und anderen Radrennen – wer im Windschatten fährt, spart Energie. Oder im Fall eines Lkw eben Sprit. Das Steuern übernimmt dabei der Computer, der die Abstände konstant geringhält und den komplett vernetzten Zug im Notfall ohne Kollisionen stoppt.

Feldtest: 4 Prozent Einsparungen

Dass die Lkw-Verbünde Sprit sparen und sicher sind, hat unlängst ein Feldtest von Nutzfahrzeughersteller MAN, dem Logistikunternehmen DB Schenker und der Hochschule Fresenius ergeben. Bei dem Fahrzeug im Windschatten sank der Verbrauch um rund vier Prozent, noch mehr Reduzierungen wären mit einer weiteren Verringerung des Abstands möglich.

Ob das Platooning ein Modell für die viel befahrenen deutschen Autobahnen ist, bleibt aber abzuwarten. Einscherende Pkw würden den Konvoi regelmäßig sprengen und den Effizienzvorteil verringern. Auf den langen und leeren Highways Nordamerikas oder Asiens wäre ein gleichmäßigeres Kolonnefahren sicherlich eher möglich. Holger Holzer/SP-X/Foto: Tesla

E-Autos 2020

Der Elektroantrieb und die Alternativen – ein Überblick

Der Elektroantrieb steht derzeit zwar im Fokus, doch das Angebot an alternativen Antrieben ist breit: Ein Überblick über die Stärken und Schwächen der Konzepte.

Derzeit dreht sich die lebhafte Diskussion bei der individuellen Mobilität allein um das Elektroauto. Viele Hersteller, allen voran Marktführer VW, werden in den kommenden Monaten und Jahren mit vielen neuen Modellen auf den Markt kommen und für eine Belebung sorgen. In wie fern das den Antriebsmix auf den Straßen verändern wird, ist offen.

Doch es gibt auch noch andere Alternativen zum Diesel oder Benziner, die ein wenig in Vergessenheit geraten sind, obwohl sie einige Vorteile gegenüber dem reinen Elektroantrieb bieten:

Hybridantrieb: Weltweit gesehen ist der Hybridantrieb wohl die Spritspartechnik Nummer eins. Er stand in Deutschland lange Zeit im Schatten des Diesels. Nun profitiert der klassische Hybridantrieb von der Vertrauenskrise beim Selbstzünder – und mit ihm fast nur asiatische Hersteller. Die Kombination von Benziner und E-Motor ermöglicht ähnliche Verbrauchswerte, leidet jedoch nicht unter den Schadstoffproblemen des Diesels.

Mittlerweile sind Hybride in vielen Klassen – vom Kleinwagen bis zum Kompakt-SUV – zu haben und preislich in etwa auf Selbstzünder-Niveau. Zunehmende Verbreitung findet zudem eine abgespeckte Variante: der 48-Volt-Hybrid. Er arbeitet mit geringerer Spannung, ist daher günstiger und wartungsfreundlicher, bietet aber auch deutlich weniger Einsparpotenzial. Das rein elektrische Fahren auf kurzen Strecken beherrscht er ebenfalls nicht.

Hybrid mit Steckdose

Plug-in-Hybridantrieb: Der an der Steckdose aufladbare Hybrid, eine Mischung aus dem konventionellen Hybrid und einem echten E-Auto, ist ein Steuersparmodell – vor allem seit die 0,5-Prozentregelung für elektrifizierte Dienstwagen gilt. Der Stromverbrauch im meist auf die ersten 50 Kilometer begrenzten E-Modus ist höher als in einem reinen E-Modell, der Benzin- oder Dieseldurst auf der folgenden Etappe ebenfalls, schon auf Grund der jeweils mitgeschleppten Alternativtechnik.

Der Plug-in-Hybrid lohnt sich finanziell in erster Linie für Firmenwagennutzer, die ihre Steuerlast reduzieren wollen, oder Privatpersonen mit Zugriff auf billigen oder kostengünstigen Strom. Preislich ist der PHEV meist oberhalb des Diesels angesiedelt, dabei aber günstiger als ein vergleichbares reines E-Auto. Bei der Wartung allerdings gibt es aufgrund des weiterhin vorhandenen Verbrenners keine Kostenvorteile.

Elektro: Das Angebot wächst

Elektroantrieb: Auf mittelfristige Sicht ist der Stromer in Deutschland schon beim aktuellen Strommix allen Verbrennerautos in Sachen Klimabilanz überlegen. Finanziell aber nicht immer eindeutig günstiger. Die Kostenbilanz für die in der Anschaffung weiterhin sehr teuren Modelle hängt maßgeblich von den individuell erzielbaren Strompreisen ab – diese differieren je nach Anbieter und Ladeort stark.

Das Angebot wächst stetig und dürfte in den kommenden Monaten geradezu explodieren. Problematisch ist aktuell aber noch die Ladeinfrastruktur – nicht nur, weil es in vielen Gegenden zu wenige (zuverlässig funktionierende) Ladesäulen gibt, sondern auch, weil Preisstruktur und Zahlungsmodalitäten unnötig kompliziert sind.

CNG: Lange am Markt, kein Erfolg

Erdgas: Das auch als CNG abgekürzte Gas verbrennt umweltfreundlicher als Benzin oder Diesel und kostet an der Tankstelle weniger. Durchsetzen konnte es sich in Deutschland in den vergangenen zwei Jahrzehnten jedoch nicht. An den Motoren, die dank Turbo längst auch Kraft und Fahrspaß liefern, und dem Neuwagenangebot, das zumindest zwischenzeitlich groß war, hat es nicht gelegen.

Eher schon an dem immer noch sehr weitmaschigen Tankstellennetz, das lange Fahrten erschwert. Beliebt ist der Kraftstoff daher vor allem bei Autos, die meist in der Näher ihrer Heimattankstelle bleiben – also etwa Taxis oder Kommunalfahrzeugen. Diesen Vielfahrer fällt es auch leichter, den Aufpreis von einigen Tausend Euro gegenüber einem Benziner wieder herauszufahren.

LPG: Vor dem Aus?

Flüssiggas: Auch Flüssiggas, LPG abgekürzt, kostet an der Tankstelle weniger als Erdgas, wird aber in Liter abgegeben und in einem Tank bei unter 10 bar gespeichert. Der Tank befindet sich oftmals bei Nachrüstlösungen in der Mulde des Reserverads, nimmt also wenig Platz weg. Flüssiggas eignet sich vergleichsweise unkompliziert zum Nachrüsten und verbrennt sauberer als Benzin oder Diesel.

Auch LPG ist schon seit Jahrzehnten am Markt, konnte sich in der Breite aber ebenso wenig durchsetzen wie CNG, obwohl beide steuerlich gefördert werden: CNG bis mindestens 2026, LPG wohl nur noch bis 2022. Die auslaufende Förderung dürfte wohl das Aus für die Technologie bedeuten.

Das Kraftwerk an Bord

Brennstoffzelle: Der Akku ist das größte Problem des Elektroautos – er ist schwer, teuer, ermöglicht nur geringe Reichweiten und muss ewig geladen werden. Die Brennstoffzelle bietet zumindest in den zwei letztgenannten Punkten deutliche Erleichterung. Das kleine Wasserstoffkraftwerk produziert den Strom vor Ort, tut das ohne weiteres mehrere Hundert Kilometer lang und lässt sich bei knapp werdendem Gasvorrat flott an relativ konventionellen Zapfsäulen betanken. Die Anschaffungskosten sind für Privatnutzer immer noch hoch, aber nicht auf astronomische Art und Weise.

Allerdings lassen sie sich nicht über niedrige Tankosten amortisieren – Wasserstoff ist als Kraftstoff nicht günstiger als Diesel. Dafür sauberer: Bei der Verbrennung entsteht lediglich destilliertes Wasser. Die reale CO2-Bilanz hängt vom Energieeinsatz bei der Gasherstellung ab, lässt sich theoretische aber auf Null drücken. Das Modellangebot ist jedoch aktuell klein, mit dem Hyundai Nexo, dem Toyota Mirai und dem Mercedes GLC F-Cell Hybrid gibt es gerade einmal drei Modelle in Deutschland. HM/SP-X/ Foto: Hyundai

E-Autos sind ungelichmäßig über Deutschland verteilt

Elektroautos: Hamburg hat die meisten

Bei der Verteilung von Elektroautos in Deutschland gibt es ein Ost-West-Gefälle. Viele gibt es vor allem in Bayern und Baden-Württemberg. Der Elektro-Primus ist aber ein anderer.

Hamburg ist das Bundesland mit der höchsten Dichte von Elektroautos. Auf 1.000 Einwohner der Hansestadt kommen nach Daten der Agentur für Erneuerbare Energie (AEE) 2,81 batteriegetriebene Pkw. Damit liegt die norddeutsche Metropole vor dem Automobilstandort Bayern mit einer Quote von 2,52 E-Autos pro 1.000 Einwohner. Bei den absoluten Zulassungszahlen liegt die Heimat von Audi und BMW mit 20.063 Einheiten bundesweit an der Spitze.

Sachsen-Anhalt Schlusslicht

E-Mobilitäts-Schlusslicht ist Sachsen-Anhalt, wo auf 1.000 Einwohner nur 0,71 E-Mobile kommen. Wenig besser ist die Bilanz in Mecklenburg-Vorpommern (0,73) und Thüringen (1,0). In absoluten Zahlen liegt der Stadtstaat Bremen mit 446 zugelassenen Stromern auf dem hintersten Platz. Insgesamt sind in Deutschland 83.175 reine E-Autos zugelassen, der Anteil pro 1.000 Einwohner liegt bei 1,77. SP-X/Foto: Nissan