Stand der Elektrifizierung von Autobahnen: Weitere Wachstumshemmnisse

Fortschritte in der Batterietechnologie werden batteriebetriebene Schwerfahrzeuge erschwinglicher machen. Die Akzeptanz hängt jedoch davon ab, ob die Flotten wissen, wo und zu welchen Kosten sie aufgeladen werden können. (Foto: Danfoss Editron)

(Anmerkung des Herausgebers: In diesem letzten Teil einer Serie zum Stand der Elektrifizierung von Autobahnen betrachten wir Ladekapazität und -kosten, die Lieferkette für Batterien und Komponenten und die Aussicht auf Effizienzsteigerungen in der Batterietechnologie.)

Die Zurückhaltung bei Investitionen in elektrisch betriebene Schwerlastfahrzeuge für den Straßenverkehr ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, insbesondere auf die Frage, ob die Fahrzeuge über lange Strecken geladen und betriebsbereit bleiben können. Die Ladeinfrastruktur ist derzeit noch weit von dem erforderlichen Stand entfernt, um den Einsatz im Fernverkehr für die meisten Anwendungen praktikabel zu machen.

Eric Azeroual

„Roland Berger veröffentlichte kürzlich einen Bericht, in dem es heißt, die vollständige Elektrifizierung der US-Lkw-Branche würde etwa eine Billion Dollar kosten. Und dabei sind nur die Ladeinfrastruktur und die Modernisierung der Versorgungsinfrastruktur berücksichtigt“, sagte Shaun Twomey vom ZF-Geschäftsbereich Commercial Vehicle Solutions. „Das ist eine enorme Summe, und natürlich hat die Lkw-Branche keine Billion Dollar übrig, die sie einfach so in die Hand nehmen könnte.“

„Das ist heute der limitierende Faktor, selbst bei Pkw“, sagte Eric Azeroual, Vice President On Highway bei Danfoss Editron. „Das ist ein neuer Markt. Wir brauchen eine bessere Ladeinfrastruktur. Das muss praktisch schon vor dem Kauf der Lkw geschehen, damit die Kunden wissen, wo sie laden können.“

Ladeleistung und Kosten

Fortschritte in der Batterietechnologie werden batteriebetriebene Schwerfahrzeuge schrittweise erschwinglicher machen. Azeroual merkte jedoch an: „Es wird nicht unbedingt etwas bewirken, bis wir [Eigentümern/Betreibern] und Flottenbetreibern zeigen können, wo sie Lkw aufladen können und wie viel das Aufladen kosten wird.“

Elektrische Schulbusse, die nach jeder Schicht in der Regel zu einem Bahnhof oder Depot zurückkehren, sind derzeit die Vorreiter beim Übergang zu kommerziellen batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs). Die Ladesysteme für diese Fahrzeuge sind jedoch in der Regel relativ einfach: Sie bestehen typischerweise aus einem integrierten AC-Ladegerät mit bis zu 19 kW Leistung, das eine 200-kWh-Batterie über Nacht relativ kostengünstig aufladen kann.

Die für ein Straßenfahrzeug der Klasse 8 benötigten Batterien sind offensichtlich größer, schwerer und benötigen in deutlich kürzerer Zeit mehr Leistung. „Wenn man einen Lkw mit 300 kW Leistung auflädt, wird für diese Spitzenleistung ein Aufpreis berechnet, da das Netz dadurch in kürzester Zeit belastet wird“, sagte Azeroual. „Wir müssen die Strompreise anpassen, damit das Laden des Lkws nicht teurer ist als das Tanken.“

Um solch große Fahrzeuge schnellstmöglich wieder voll aufladen und fahrbereit zu machen, sind Gleichstrom-Schnellladestationen erforderlich. Die Installation solcher Systeme – die je nach Anwendung umfangreiche Änderungen am elektrischen System in einem Werk, einer Anlage oder einem Depot erfordern kann – verursacht einen Großteil der zusätzlichen Infrastrukturkosten.

Shaun Twomey, Global Market & Sales, Nutzfahrzeugvertrieb, ZF Group

Eine Studie des International Council on Clean Transportation schätzte die Installationskosten für Gleichstrom-Schnellladegeräte auf etwa 28.000 bis 140.000 US-Dollar, verglichen mit den geschätzten Installationskosten von etwa 6.000 US-Dollar für ein Wechselstrom-Ladegerät.

In staatliche Gesetze integrierte Subventionen können einen Teil der Kosten für die Ladeinfrastruktur decken. „Das überparteiliche Infrastrukturgesetz und andere Programme … sind alle zumindest teilweise darauf ausgelegt, nicht nur die Kosten der Lkw für die Flotte zu decken, sondern ganzheitlich die Infrastruktur auszubauen“, bemerkte Twomey.

Zwar müssen mehr Subventionen bereitgestellt und an die jeweilige Anwendung angepasst werden, aber es handelt sich um einen Ausgangspunkt.

„Heute ist es eine echte Herausforderung, mit einem Elektroauto der Klasse 8 von Dallas nach Los Angeles zu fahren, so wie es mit einem Verbrennungsmotor möglich ist“, sagte Twomey. „Aber der Ausbau der Infrastruktur, wie er bei all den Investitionen auch erfolgen sollte, ist ein gutes Zeichen für eine Verbesserung der zukünftigen Infrastrukturkapazitäten.“

Lokale Versorgung

Eine weitere Herausforderung für die kommerzielle Nutzung von Elektrofahrzeugen ist das Fehlen einer lokalen oder regionalen Lieferkette für Batterien und die dafür benötigten kritischen Materialien. Dies erhöht die Kosten und schafft Unsicherheit sowohl für Flotten als auch für die OEMs, die sie beliefern.

„China kontrolliert die Lieferkette. Das Land verfügt über die weltweit höchste Batterieproduktionskapazität und ein riesiges Rohstoffangebot“, sagte Azeroual. „Daher sind die US-Politik und die Gespräche zwischen den USA und China für den Elektrofahrzeugsektor von großer Bedeutung.“

Thomas Heck, Key Account Manager für Schwerlastkunden in der Region Amerika, Schaeffler

Thomas Heck, Key Account Manager für Schwerlastkunden in der Region Amerika bei Schaeffler, sagte, die USA seien derzeit bei der Beschaffung von Batterien und anderen für die Elektrifizierung wesentlichen Elementen von anderen Ländern abhängig, doch Unternehmen wie Schaeffler wollten dies ändern.

„Systemlieferanten wie wir betrachten unsere regionale Präsenz und fragen sich: ‚Wie können wir hier expandieren, um eine lokale Lieferkette für die kritischen Komponenten und Rohstoffe sicherzustellen, die wir benötigen?‘ – sei es für Batterien, Elektromotoren, Magnete in Elektromotoren, Spezialstahl für Elektromotoren und so weiter“, sagte Heck. „Der Aufbau einer lokalen oder regionalen Lieferkette zur Verringerung unserer Abhängigkeit von anderen Ländern ist meiner Meinung nach ein sehr wichtiger Faktor, um den OEMs die Gewissheit zu geben, dass dies der richtige Weg ist.“

Azeroual ist überzeugt, dass der Vorstoß hin zu batterieelektrischen Fahrzeugen in der Pkw-Industrie dazu beitragen wird, die Batterieproduktion schneller zu regionalisieren. Er wies darauf hin, dass große Unternehmen wie Ford und GM bereits den Beginn der Batterieproduktion in Nordamerika angekündigt hätten.

„Das wird definitiv helfen, denn die Lkw-Branche wird davon profitieren“, erklärte er. „Sie werden alles kaufen, was verfügbar ist. Das wird dazu beitragen, die Kosten zu senken und die Verfügbarkeit von Batterien zu verbessern.“

Effizienzgewinne

Fortschritte in der Batterietechnologie dürften zudem die Kosten senken und die Betriebseffizienz von BEV-Flotten verbessern. Ein Beispiel hierfür sind Festkörperbatterien.

Derzeit bedeutet die Steigerung von Leistung und Reichweite eines Elektro-Lkw den Einbau von mehr und schwereren Batteriepaketen, was zu entsprechenden Platzbeschränkungen im Fahrzeug, einer geringeren Ladekapazität und höheren Gesamtbetriebskosten für den Endverbraucher führt.

Die USA sind derzeit bei der Beschaffung von Batterien und anderen für die Elektrifizierung wichtigen Elementen auf andere Länder angewiesen. Unternehmen wie Schaeffler wollen das ändern. (Foto: Schaeffler)

„Feststoffbatterien bieten eine höhere Leistungsdichte, sind deutlich leichter und sicherer im Hinblick auf Brandrisiken und Ähnliches“, betonte Heck. „Wir gehen davon aus, dass viele Batteriehersteller diese Entwicklung weiter vorantreiben werden, was natürlich ein großer Vorteil für die Nutzfahrzeugbranche sein wird.“

ZF ist ermutigt durch die Entwicklungen nicht nur in der Festkörperentwicklung, sondern in der Batterietechnologie insgesamt. „Wir wissen beispielsweise, dass Festkörperbatterien – und auch nachfolgende Technologien, die wahrscheinlich in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts in großer Zahl auf den Markt kommen werden – dazu beitragen werden, die Reichweitenangst teilweise zu lindern“, sagte Twomey, „weil man aus einem Akkupack gleicher Größe mehr Wattstunden herausholen und ihn schneller laden kann, wenn er geladen werden muss. Das sind entscheidende Verbesserungen.“

„Parallel dazu erwarten wir sicherlich eine Verbesserung der Infrastruktur aufgrund der verschiedenen Anreize und Programme, die die Regierung für die Branche bereitstellt“, fuhr er fort. „All diese Faktoren werden dazu führen, dass selbst schwere elektrifizierte Anwendungen künftig deutlich wettbewerbsfähiger werden.“

Zugegebenermaßen bleibt noch viel zu tun – und die vorhandene Technologie bietet noch viel Potenzial, bevor es zu einer breiteren Verbreitung von BEVs kommt.

„Wir sind mit Verbrennungsmotoren noch nicht am Ende; es gibt noch weiteres Optimierungspotenzial zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen“, sagte Heck. „Der Übergang zum batterieelektrischen Antrieb kann nicht über Nacht erfolgen. Er wird sich über viele Jahre erstrecken. Ich denke, die Optimierung der aktuellen Technologie ist genauso wichtig wie die Bereitstellung neuer Technologien für batterieelektrische Fahrzeuge.“