Der Straßengüterverkehr verursacht einen erheblichen Anteil der verkehrsbedingten Emissionen – und steht zugleich vor einem tiefgreifenden Wandel. Eine Studie des Fraunhofer ISE zeigt, wie Logistikunternehmen den Umstieg auf E‑LKW wirtschaftlich gestalten können: durch die gezielte Kombination von Photovoltaik, Batteriespeichern und intelligentem Energiemanagement.
Der Straßengüterverkehr zählt zu den größten CO₂-Emittenten im deutschen Transportsektor; etwa ein Drittel der verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen entsteht im Schwerlastverkehr. Voraussetzung für den Wechsel zu batterieelektrischen LKW ist jedoch eine entsprechende Ladeinfrastruktur. Häufig reicht die vorhandene Netzanschlussleistung dafür nicht aus.
Vor diesem Hintergrund hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE im Auftrag der Streck Transportgesellschaft eine umfassende Analyse zur Elektrifizierung einer E-LKW-Flotte am Logistikstandort durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine Kombination aus Photovoltaikanlage, Batteriespeicher und Energiemanagement nicht nur die Energieversorgung gewährleistet, sondern zugleich die wirtschaftlichste Lösung für Logistikzentren darstellt. Dies berichtet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in einer Mitteilung.
Ladeinfrastruktur als zentrale Herausforderung
Moderne E-LKW verfügen inzwischen über Reichweiten, die für nationale Transporte ausreichen, und sind auch wirtschaftlich konkurrenzfähig. Unsicherheiten bestehen jedoch weiterhin bei der erforderlichen Ladeinfrastruktur. Daher bietet sich für Speditionsunternehmen das Laden im Depot an. Bestehende Betriebsabläufe bleiben weitgehend unverändert, und ein flächendeckendes öffentliches Ladenetz ist dafür nicht notwendig.
Die Studie widmete sich daher zentralen Fragestellungen, die derzeit viele Logistikunternehmen in Deutschland beschäftigen. Lässt sich die benötigte Ladeleistung mit dem vorhandenen Netzanschluss realisieren? Welche Dimensionierung ist für Photovoltaikanlage und Batteriespeicher sinnvoll? Wie viele Ladepunkte werden benötigt und welche Ladeleistungen sind erforderlich? Zudem wurde betrachtet, wie viele E-LKW mit dem bestehenden Energiesystem versorgt werden können und ob der Einsatz eines Energiemanagementsystems notwendig ist.
Für die Analyse führte das Forschungsteam 140 Jahressimulationen in sechs unterschiedlichen Szenarien durch – vom Einstieg mit zwei E-LKW bis hin zur vollständigen Elektrifizierung von 60 Nah- und 80 Fernverkehrsfahrzeugen. Zum Einsatz kamen die Fraunhofer-eigenen Tools NRGISE zur Energiesystemsimulation und OptiCharge zur modellprädiktiven Ladesteuerung, ergänzt durch eine technoökonomische Bewertung. Berücksichtigt wurden dabei verschiedene Ausbaustufen, Netzanschlussvarianten und Ladeinfrastrukturkonzepte.
Ziel der Studie war es, einen kostenoptimalen Entwicklungspfad für den Standort zu erarbeiten, der eine schrittweise Elektrifizierung der Flotte ermöglicht. Auch den bestehenden Netzanschluss von 2 MW sollte er einhalten. Eine zentrale Herausforderung bestand darin, dass die Ladezeitfenster aufgrund der getakteten Systemverkehre stark eingeschränkt und damit nur begrenzt flexibel sind.
Photovoltaik und Batteriespeicher reduzieren Stromkosten um bis zu 62,5 Prozent
Die Studie empfiehlt als ersten Schritt die Installation eines stationären Batteriespeichers mit einer Kapazität von 1 bis 2 MWh in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage. Diese sollte etwa ein Viertel der verfügbaren Dachfläche (rund 2.275 kWp) nutzen.
Auf diese Weise lassen sich etwa 60 Prozent der Gebäudelast und 77 Prozent der Lademenge aus dem eigenen PV-Speichersystem decken. Gegenüber einem ungesteuerten Betrieb können die jährlichen Stromkosten um bis zu 62,5 Prozent reduziert werden. Mit zunehmendem Elektrifizierungsgrad wird eine Erweiterung des Speichers auf eine Leistung von 2 MW und eine Kapazität von 4 MWh empfohlen, die sich in allen betrachteten Szenarien als wirtschaftlich robust erweist.
Ein zentrales Ergebnis der Studie ist der hohe Nutzen eines integrierten Energiemanagementsystems (EMS). Dieses koordiniert den Einsatz von Batteriespeicher und Ladeprozessen so, dass der Netzanschluss nicht überlastet wird und gleichzeitig eine zuverlässige Versorgung aller Fahrzeuge sichergestellt ist.
Für die Ladeinfrastruktur wird empfohlen, pro Fahrzeug einen Ladepunkt vorzusehen – mit einer Leistung von 150 kW für Fahrzeuge im Nahverkehr und 350 kW für den Fernverkehr. Für den Einstieg wird dabei eine AC-gekoppelte Niederspannungslösung als praktikabel und kosteneffizient bewertet.
Potenziale für zusätzliche Erlöse
Abschließend zeigt die Studie zusätzliche Wertschöpfungspotenziale auf. Dazu zählen die Öffnung der Ladeinfrastruktur für externe Partner, die Nutzung des Speichers für Regelleistung und Bilanzkreisoptimierung sowie die Möglichkeit des Energy Sharings nach §42c EEG.
Darüber hinaus kann der Batteriespeicher als Notfallreserve eingesetzt werden. Mit einer Kapazität von 4 MWh ist es möglich, den Depotbetrieb bei einem Netzausfall an mehr als der Hälfte der Tage im Jahr für mindestens zwei Stunden aufrechtzuerhalten.
„Mittels der Empfehlungen aus der vorliegenden Simulationsstudie sind wir nun in der Lage, fundierte Investitionsentscheidungen zu treffen, und gehen im nächsten Schritt in die konkrete Umsetzung“, erklärt Gerald Penner, Geschäftsführer der Streck Transportgesellschaft.
Red.
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