Elektrifizierte Anhänger sollen die Effizienz des Lkw-Verkehrs steigern

Ein elektrifizierter Anhänger von Range Energy. (Foto: Range Energy)

Bei der Elektrifizierung schwerer Lkw geht es üblicherweise um die Elektrifizierung von Sattelzugmaschinen der Klasse 8. Ali Javidan konzentriert sich jedoch auf die Elektrifizierung der von diesen Sattelzugmaschinen gezogenen Anhänger. Die Idee ist einfach: Elektrische Energie wird in jeden Anhänger eingebaut, um dessen Räder anzutreiben und die Zugmaschine beim Vortrieb zu unterstützen und den Luftwiderstand so gering wie möglich zu halten. Für Diesel-Traktoren ergibt sich daraus eine Hybrid-Elektrolösung, die den Kraftstoffverbrauch deutlich senken kann.

Javidan – Gründer, Präsident und Chief Technology Officer (CTO) des kalifornischen Anbieters von Elektrifizierungslösungen Range Energy – scheint da etwas auf der Spur zu sein. Power Progress meldete kürzlich, dass das Unternehmen zusätzliche 23,5 Millionen US-Dollar an Finanzmitteln gesichert hat , um Pilotprogramme für Kunden zu unterstützen und die Serienproduktion von batteriebetriebenen Anhängern zu fördern. Javidan erklärte außerdem, dass eine große Flotte spezieller Lkw, mit denen das Unternehmen arbeitet, fast sofort erhebliche Kraftstoffeinsparungen erzielen konnte.

„Ich glaube, der Durchschnittsverbrauch der Fahrzeuge auf dieser Strecke liegt bei 8,1 Meilen pro Gallone mit dem Standard-Diesel-Tagestaxi“, sagte Javidan. „Als wir ankamen … haben wir uns angeschlossen. Keine Datenverbindungen – all die üblichen Flugverbindungen und so, aber keine neuen Datenverbindungen und keine neue Schulung. Wir konnten den Verbrauch sofort auf 14,6 Meilen pro Gallone steigern.“

Die Entstehungsgeschichte

Laut Javidan ist es keine Überraschung, dass er innovative Technologien für Anhänger entwickelt.

„Der Wohnwagen ist seit ich denken kann ein fester Bestandteil meines Lebens“, sagte Javidan.

Er erzählte, er sei mit 14 Jahren zum ersten Mal ein Fahrzeug mit Anhänger gefahren. Zu Beginn seiner Karriere baute Javidan individuelle Anhänger für Freunde. Später, als er bei Tesla arbeitete, war er einer der wenigen Teammitglieder, die einen Lkw mit Anhänger fahren konnten, um die Prototypen des Model S und des Roadsters zu testen. Hinzu kam Javidans Ausbildung als Ingenieur, und schon bald fragte er sich, warum Anhänger nicht angetrieben und besser gesteuert werden konnten.

„Es begann um 2008 oder 2009, als ein paar unserer frühen Tesla-Ingenieure hinter einem Tesla Roadster saßen und sich fragten: ‚Könnten wir diesen Roadster mit einer Ladung von der San Francisco Bay Area nach Los Angeles bringen?‘“, sagte Javidan. „Und die Idee war: Was wäre, wenn wir einen Akku in einen Anhänger packen und ihn mit einem Kabel hinter dem Anhänger herziehen würden?“

Diese Idee ruhte bis zur Pandemie, als Javidan, wie so viele andere weltweit, plötzlich mehr Zeit hatte. Er wollte außerdem etwas entwickeln, das sich deutlich positiv auf Nutzfahrzeuge auswirken würde. Während viele Startups die Antriebsmaschine – den Traktor – elektrifizierten, kam die Idee eines elektrifizierten Anhängers zu Javidan zurück.

„Mein Fokus lag darauf, möglichst viele CO2-freie Kilometer mit Profis auf der Straße zurückzulegen“, sagte er. „Und da wir in den USA 3,5 Millionen Anhänger der Klasse 8 haben, ist das ein Bereich mit großer Wirkung.“

Javidan fügte hinzu: „Wir haben es speziell für die bestehende Diesel-Traktorenflotte entwickelt, stellen aber auch eine große Verbesserung gegenüber den kommenden Elektro-Brennstoffzellenfahrzeugen mit Wasserstoffantrieb dar – wie auch immer die Zukunft der Mobilität aussehen mag.“

Einfache Installation

Jedes Elektrifizierungskit von Range Energy enthält eine Hochvoltbatterie, eine elektrifizierte Achse (E-Achse) und eine Reihe von Sensoren, die die Bewegung des Traktors erfassen. Da Javidan bereits über eine Automotive Service Excellence (ASE)-Zertifizierung verfügte und Erfahrung in der Leitung von Servicetechnikern bei Tesla gesammelt hatte, wurde diese Technologie so konzipiert, dass sie einfach und schnell auf jeden Anhänger angewendet werden kann.

„Einer unserer Elektrifizierungssätze wird Ihnen beispielsweise um 8:00 Uhr morgens auf Ihrem Hof geliefert“, sagte Javidan, „und um 13:00 Uhr ist er bereits auf Ihrem Anhänger installiert und auf der Straße, wodurch Ihr Traktor 70 Prozent weniger Kraftstoff verbraucht.“

Javidan erklärte: „Das Antriebsmodul, in dem die E-Achse sitzt, lässt sich direkt mit dem vorhandenen Fahrwerk austauschen. Das Tandem wird herausgezogen und das elektrifizierte Tandem hineingeschoben. Es ist ganz einfach. Der Schieber funktioniert weiterhin. Alle Anschlüsse sind gleich.“

Der Einbau des Hochvolt-Batteriekastens erfolgt mittels Gabelstapler.

„Im Grunde genommen, hinter der Stelle, wo sich bei einem 16-Meter-Anhänger die Luftschürzen befinden, fahren wir mit dem Gabelstapler heran, heben die Kiste von außen in den Anhängerboden und legen dort eine Reihe von Befestigungspunkten an“, erklärte er. „Wir setzen den Schlagschrauber ein, ziehen alles fest und lösen es wieder. Anschließend werden noch einige Verbindungen zwischen dem Schieber und dem Batteriemodul hergestellt, und schon kann es losgehen.“

Javidan fügte hinzu, dass für die Installation keine interne Verkabelung im Anhänger und kein Schweißen oder Schleifen erforderlich sei.

„Man muss nicht einmal die Säge auspacken, um irgendwo ein Loch zu schneiden“, sagte er. „Das meine ich mit schneller und einfacher Installation.“

Er sagte, dass das Kit bei Bedarf auch in etwa acht Stunden von einem vorhandenen Anhänger entfernt und auf einen anderen übertragen werden könne.

„Normalerweise nutzen wir Ihr Händlernetzwerk oder Ihre bestehenden Ausrüster“, sagte Javidan zur Installation des Systems. „Die Leute, die beispielsweise Ihre Kühleinheiten installieren, übernehmen auch die Installation.“

Zusätzlich zum Traktorantrieb kann das Range-System auch zum Antrieb von Kühlanlagen und Hebebühnen verwendet werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz weiter verbessert und die Emissionen reduziert werden.

Flexibles Laden

Zum Aufladen, sagte Javidan, zielt das System auf zwei Stromquellen ab.

„Eine Möglichkeit wäre, wenn Sie bereits mit der Installation von Gleichstrom-Schnellladestationen in Ihrem Garten begonnen haben, das sollten wir nutzen“, sagte er. Javidan fügte jedoch hinzu, dass dies eher die Ausnahme als die Regel sei.

„Am häufigsten kommt es beispielsweise bei Kühlfahrzeugflotten vor, die über ausreichend Landstrom (480 V, dreiphasig, 30 A) an der Laderampe verfügen, aber keine andere Möglichkeit zum Laden haben“, sagte er. „Sie fahren täglich und parken nachts. Das ist die Mehrheit der Flotten, mit denen wir derzeit zusammenarbeiten.“

Daher nutzt die Range-Lösung in erster Linie die vorhandene AC-Infrastruktur an der Laderampe zum Aufladen über Nacht oder bei Bedarf. Regeneratives Bremsen trägt zum Aufladen während des Lkw-Betriebs bei.

Verbesserung der Stabilität

Die motorisierten Anhänger von Range tragen zudem zur Fahrstabilität bei. Das Unternehmen gab kürzlich den Abschluss der Wintertests für sein System bekannt. Laut Range bestätigten die Tests die Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit seiner Technologie bei Straßenbedingungen mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt.

Range gab an, dass seine Ingenieure in Nord-Michigan Tests durchgeführt haben, um die Funktionsfähigkeit des Systems auf Eis und Schnee zu testen. Dabei wurden Verbesserungen beim Bremsweg sowie eine verbesserte Stabilität gegen Ausbrechen des Fahrzeugs festgestellt.

Range erklärte, dass die Zusammenarbeit mit ZF die nahtlose Integration seines Systems in bestehende Brems- und Stabilitätskontrollsysteme sicherstellt. Die Tests bestätigten, dass die Systeme zusammenarbeiten und so die kombinierte Zugmaschine sicherer und leichter steuerbar machen.

„Wir können den Traktor sowohl beim Beschleunigen als auch beim Bremsen unterstützen, wenn die Traktion eingeschränkt ist, und die Kombination vorhersehbarer steuern als einen herkömmlichen Anhänger“, sagte Javidan.

Ein Schwerpunkt der Tests lag auf Ranges hauseigenem Traktionskontrollsystem, das den Anhänger bei eingeschränkter Traktion unterstützt, so das Unternehmen. Die Bremsleistung wurde getestet, um Störungen des ABS-Systems zu verhindern und den Bremsweg über die übliche Anhängerleistung hinaus zu verkürzen.