Die Umstellung auch des Schwerlastverkehrs von Diesel auf elektrisch in Europa ist machbar und im Hinblick auf die Klimakrise geboten. Ein Baustein dazu können Wechselstationen für standardisierte Batterien von E-Lkw sein, strategisch platziert an Orten an Autobahnen und Logistikzentren. Dies ist das zentrale Ergebnis des Forschungsprojekts „eHaul“ an der TU Berlin, dessen verlängerte Praxisphase nun zu Ende gegangen ist.
„Wir haben eigentlich etwas gemacht, was in der Industrie nicht üblich ist. Dort wird ein Prototyp erstmal im Labor dauerbelastet, um seine Praxistauglichkeit zu testen. Wir sind gleich damit in die Praxis gegangen“, erklärt Stefanie Marker, Hochschuldozentin für Mobile Energiespeicher am Fachgebiet Elektrische Energiespeichertechnik der TU Berlin.
Dafür seien ihre Ergebnisse jetzt auch besonders aussagekräftig. Das Wichtigste: Der vollautomatisierte Wechsel der Batterien von in Europa zugelassenen, schweren E-Nutzfahrzeugen ist im Praxisbetrieb innerhalb von wenigen Minuten möglich. Damit stelle der Batteriewechsel eine relevante Ergänzung zum Schnelladen dar, das bei Lkw deutlich länger dauere und sehr große Ladeleistungen erfordere. Zudem stocke der Netzausbau und somit sei die für das Schnelladen nötige Leistung nicht überall verfügbar.
Verlängerung um ein Jahr für zusätzliche Daten
Der Praxisbetrieb der europaweit ersten automatisierten Batteriewechselstation für Lkw wurde Ende November 2023 aufgenommen. Er war so erfolgreich, dass die TU Berlin zusammen mit den beiden beteiligten Speditionsunternehmen, Unitax Pharmalogistik und Reinert Logistic, nach dem ursprünglich geplanten Jahr eine Verlängerung um ein weiteres Jahr beschloss.
„Wir haben sehr viel gelernt. Das Konzept wurde für den Serienbetrieb in unserem Nachfolgeprojekt ‚UniSwapHD‘ nochmals weiterentwickelt, auch gemeinsam mit europäischen Lkw-Herstellern. Ein Weiterbetrieb der ersten Station mit öffentlichen Mitteln sehen wir daher als nicht mehr gerechtfertigt an. Vielmehr sollte nun der Fokus auf der Kommerzialisierung des skalierungsfähigen Systems liegen“, sagt Marker. Trotzdem werde die Wechselstation nicht entsorgt, sondern in Teilen von ihrem jetzigen Standort in Lübbenau im Spreewald zum einem Gelände der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) transportiert, um dort in einer Forschungskooperation Verwendung zu finden.
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Die Erkenntnisse aus Projektarbeit, Testphase und Weiterentwicklung fließen nun in ein Wechselsystem 2.0 ein, das von der ins Leben gerufenen E▪HAUL GmbH – einer Ausgründung der TU Berlin – im Jahr 2026 vorgestellt werden soll. „Wir favorisieren in der neuen Station einen Wechsel der Batterien von unten statt wie jetzt von der Seite. Dies bringt Vorteile in den Bereichen Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Kompatibilität mit sich“, so Marker.
Batteriewechsel in unter fünf Minuten
Viele der Verbesserungen, die sich aus den Erkenntnissen der Testphase ergeben haben, betreffen wichtige Details: zu Stellen, die besonders verschleißanfällig sind und deshalb verstärkt werden sollten, zur Kommunikation der Batterien mit der Software der Station oder zum gegenseitigen Auf- beziehungsweise Entladen von Batterien im Lager. „Das geht schnell und ist unabhängig vom verfügbaren Netzanschluss, wenn zum Beispiel außerplanmäßig zusätzliche, volle Batterien zur Verfügung stehen müssen“, erklärt Marker.
Mit dem neuen Konzept mit einer noch stärkeren Automatisierung soll der Batteriewechsel statt in zehn Minuten wie jetzt in unter fünf Minuten möglich sein – und zwar so, dass der Fahrer sitzen bleiben kann. „Damit wäre die Prozedur bequemer als ein normaler Tankvorgang und die Wechselstation könnte noch effektiver und damit kostengünstiger betrieben werden“, so die Forscher.
Das Bundeswirtschaftsministerium (BMWE) hatte das eHaul-Projekt mit fünf Millionen Euro gefördert. Die E▪HAUL GmbH mit ihrem Geschäftsführer Jens Jerratsch, bisher wissenschaftlicher Mitarbeiter in den Projekten, sucht nun Kapitalgeber, um ein ganzes Netz von Wechselstationen realisieren zu können – mit einem typenoffenen Ansatz, so dass künftig eine große Palette an elektrischen Lkw mit dem System fahren kann.
Normierung für Lkw-Wechselbatterien
Jens Jerratsch ist auch federführend beim Projekt UniSwapHD, das ebenfalls vom BMWE gefördert wird und Vertreter der Automobil- und Logistikindustrie an einen Tisch gebracht hat, um einen einheitlichen Standard für Wechselbatterien von Lkw zu definieren. Eine daraus resultierende DIN-Spezifikation „DIN SPEC 91533“ als Vorläuferin für eine Norm wird voraussichtlich im ersten Quartal 2026 veröffentlicht werden.
„Solche Normungsverfahren sind für die deutsche und europäische Industrie sehr wichtig, auch im Hinblick darauf, dass in China bereits Batteriewechselsysteme flächendeckend existieren und ein Drittel aller seit 2023 neu zugelassenen E-Lkw diese nutzt“, sagt Jerratsch. Auch wenn die Marktbedingungen nicht eins zu eins vergleichbar seien, zeige China hier einmal mehr Innovationskraft und Pragmatismus bei der Skalierung der Elektromobilität.
„Schwerlaster sind für knapp ein Drittel der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors in Deutschland verantwortlich obwohl sie weniger als drei Prozent der Fahrzeuge ausmachen. Der Batteriewechsel ist die Methode, um klimafreundliche E-Lkw schnell in großer Zahl auf die Straße zu bringen. Europa sollte in der Lage sein, diese Schlüsseltechnologie selbst zu gestalten“, so Marker.
Jörg2 meint
Da es wohl eher keine (freiwillige) Normung gibt, bleiben solche Lösungen wohl eher geschlossenen Systemen vorbehalten.
Da wird der Markt dann klein.
M. meint
Schön, dass du das erkennst.
Normung gibt es, wenn sich Akteure auf einem Bereich zusammensetzen und darüber sprechen, was es auch ihrer Sicht für diese Normung braucht.
Wenn man die Hürden für alle senkt, kann man da schon was erreichen.
Und das ist eben der Unterschied zu „einer machts und erwartet, es an andere verkaufen zu können, die ihre Anforderungen dort nicht berücksichtigt sehen“.
Mary Schmitt meint
Das ist eine Nische für die Zeit bis die Zell- und Ladetechnik jede nutzbare Reichweite möglich macht. Im Grundsatz hat man viel Verschleiß an einem relevanten Funktionsteil und dort ausgerechnet an der Archillesferse, den Kontakten. Zudem muss man Zusatzakkus und Wechseltechnik sowie deren Nutzung und Wartung einpreisen.
M. meint
Im Vergleich zum PKW ist das beim LKW schon sinnvoller.
LKW-Fahrer haben ihre Ruhezeiten – aber können sie die immer für die Ladezeit nutzen? So, wie und wo die aktuell parken – nein. Oft gibt es dort nicht mal Strom, von Ladeparks ganz zu schweigen.
Und LKWs sind weitaus näher an praktischen Anforderungen konstruiert als PKWs. So haben auch Diesel-LKWs die Tanks meist an der gleichen Stelle, nur die Größe variiert. Das ist einfacher zu standardisieren als beim PKW, wo die Formen, Größen und Zellchemien viel mehr unterscheiden.
Die Batterie fällt auch aus der Anfangsinvestition raus und macht den LKW deutlich günstiger. Die Monatskosten werden dann über die günstigeren Unterhaltskosten gedeckt.
Aber man kann das natürlich nicht wie Nio anfangen: 9 Stationen in Deutschland, now have fun! Fährst du halt mal ne Stunde zur nächsten Wechselstation…
Diese Wechselstationen müssen ähnlich wie Autobahntankstellen mit maximalen Abständen bereitstehen, und das durch ganz Europa. Die Batterie könnte sich der Fahrer (oder sein Dispatcher) vorab reservieren, damit sie geladen bereit steht, und auch ein Platz für den Tausch vorgehalten wird.
Und natürlich muss das ein Gemeinschaftsprojekt aller Hersteller werden. Wie Nio so eine Batterie entwickeln und dann sagen „könnt ihr bei uns lizensieren“, so wird das nicht laufen.
MichaelEV meint
„So, wie und wo die aktuell parken – nein.“
Das könnte man als Anlass zur Bewertung nehmen, ob weiterhin der Fokus so auf LKWs liegen soll. Und wenn ja, sollte man die aktuell häufig interessanten (=nicht konformen, aber da kann man den Fahrern keinen Vorwurf machen) Lösungsansätze, um die Ruhezeiten einhalten zu können, durch richtige Lösungen ersetzen (=genug Plätze für die Ruhezeiten, die langfristig mit Ladepunkten ausgestattet werden können).
M. meint
Klar – das wäre der 2nd best case. (der best case wäre die Verlagerung auf die Schiene)
Aber für wie wahrscheinlich ist das denn? Wird der Transfer auf die Schiene noch kommen?
Wenn nein, wird es in absehbarer Zeit (nächste 10 Jahre meinetwegen) ausreichend Stellplätze geben, die entsprechende Infrastruktur (Megawattladen) inklusive?
Ich sehe da schon Ansätze, aber viel zu wenig. Vielleicht sehe ich das ja falsch.
Aber falls ich das nicht so falsch sehe, braucht man eben andere Lösungen. Und die Wechselbatterie KÖNNTE (wenn man es richtig macht) ein Teil davon sein.
Andi EE meint
Die wichtigste Frage ist was es kostet. Ob man das überhaupt zu konkurrenzfähigen Preisen verbreiten könnte? Wie man eine Marktdurchdringung erreichen könnte? Am Beispiel NIO und PKW sieht man ja eindrücklich, dass es nicht funktioniert. Nicht weil es technisch nicht funktionieren würde, nein weil man jede Menge Wechselstation selber bezahlen und dieses System auf eigene Kosten pushen muss. Wenn da kein anderer Hersteller mitmacht, ist das der sichere Weg in die Insolvenz, meine Meinung.
Stefan meint
Es geht hier nicht um Wechselstationen unterwegs. Es geht um eine Wechselstation im Betriebshof der Spedition, wenn deren Stromanschluss keine Anzahl x Schnelladesäulen zulässt. Unterwegs können diese LKW an normalen Ladesäulen oder Schnelladern laden.
Die Akkus sind dann auch lokaler Pufferspeicher im Betriebshof.
eBikerin meint
Doch hier geht es auch um Wechselstationen unterwegs – steht doch im Artikel.
Futureman meint
Müssen LKW-Fahrer nicht sowieso nach einer gewissen Zeit Pause machen (und dabei das Fahrerhaus verlassen)? In dieser Pause könnten sie ganz gemütlich einige hundert Kilometer Reichweite nachladen. Es bräuchte allerdings nur so viele Kilometer, wie zur nächsten Pause notwendig sind. Wozu dann ein System, welches von dem angeblich teuersten Teil eines E-LKW noch mehrere weitere benötigt? Ach Moment, es geht um Fördergelder. Und schon ist das Konzept genauso wichtig wie Oberleitungen, Wasserstoff und andere geförderte Projekte, die es nie in die Wirklichkeit schaffen.
eBikerin meint
Ja nach 4,5 Stunden muss der LKW Fahrer Pause machen – und zwar egal wo er gerade ist. Wenn da keine Ladestation ist, oder die nicht frei ist – tja Pech gehabt.
Und nein der Fahrer muss nicht den LKW verlassen.
„ Es bräuchte allerdings nur so viele Kilometer, wie zur nächsten Pause notwendig sind“
genau – und da ist dann auch wieder eine Ladestation – und es wird garantiert nicht passieren, dass der LKW im Stau steht und dann seine Pause vor ziehen muss – zB verbotener Weise auf dem Standstreifen.
Aber ja – Wechselakkus sind meiner Meinung nach auch sinnlos. Aber das Problem erledigt sich eh von alleine.
R2D2 meint
„Es bräuchte allerdings nur so viele Kilometer, wie zur nächsten Pause notwendig sind.“
…….
Was soll man mit solchen Mitmenschen sprechen, liebe eBikerin? Völlig in einer anderen Welt leben manche… und dann erzählt der liebe Tobi immer das man noch zusätzlich mit den Hundi Gassi gehen kann und Konferenzen führen kann, während der E-Actros lädt… die Welt kann sooo schön sein. Franz Meersdonk und Günther Willers reiben sich die Augen was heute alles möglich ist.
Futureman meint
Es gibt allerdings stand heute ca. 1000mal so viele Schnelllader wie Wechselstationen. Ob sich das Verhältnis mal umdreht wage ich zu bezweifeln. Im Übrigen sind die meisten LKW-Fahrten in Deutschland unter 200km und damit ohne weiteres ein Laden im Logistikcenter möglich.
Viele Firmen haben leider noch nicht erkannt, dass sie mit ihren Dächern zusammen mit den passenden Ladesäulen und Speichern eine lukrative Mehreinnahme generieren können.
Jörg2 meint
In der Pause (es wird immer von den 45 Minuten nach 4,5 Stunden geschrieben, die 45 Minuten dürfen aber auch gesplittet werden in 1x min. 15 Minuten und 1x min. 30 Minuten) darf der Fahrer nichts machen, was nicht der Erholung dient. Der Diesel-Fahrer darf also in der Pausenzeit auch nicht tanken, da er hierbei aktiv handeln muss.
Als die Regeln geschrieben wurden, hat natürlich keiner an die (noch nicht vorhandene) Laderei gedacht.
Nach den aktuellen Regeln kann der eLkw-Fahrer natürlich in seiner Lenkzeit laden wie er will. Da wird ihm sein Dispatcher aber gehörig was erzählen… Machbar ist, an die Ladesäule fahren, anstecken und dann auf „Pause“ drücken. Er könnte nun nach min. 15 Minuten umparken. Also „Pause“ beenden, die paar Meter fahren und dann den zweiten Teil der Pause durchführen. Einfach so umparken klappt rechtlich nicht, da der Fahrtenschreiber die Fahrzeugbewegung feststellt und bei einer Kontrolle dies auffliegen würde.
(Wenn die Regelungen denn noch so sind, wie ich sie mal kennengelernt habe.)
Und ja, die eBikerin hat recht. Ob sich die verfügbaren Ladestandorte mit den Lenkzeitregelungen decken…. schwierig.
Etwas einfacher ist dies sicherlich für täglich feste Touren, die nach Lenkzeitregelungen geplant sind. Wenn also der Entladeort der Ort der Pause ist, der Fahrer wirklich Pause machen kann UND er an der Rampe laden kann… dann ist da viel möglich.
Matthias meint
So wie ich es beim Elektrotrucker verstanden habe hat der Fahrtenschreiber eine Art Karenzzeit die kurze Fahrten unterhalb einer Minute nicht registriert. Ist ja auch auf zugeparkten Autohöfen sinnvoll mal eben ausweichen oder aufrücken zu können, und nützliche Arbeit „für die Kapitalisten“ wird damit nicht herausspringen.
Mäx meint
Nicht ganz.
Der Fahrtenschreiber schreibt jeder Minute eine Tätigkeit zu.
Der Trick ist, dass da quasi gerundet wird:
Steht der Schreiber 35 Sekunden auf Pause und 25 Sekunden auf Fahrtzeit/Arbeit, wird der ganzen Minute Pause zugewiesen.
So kann man trotz Pause z.B. umparken.
Ganz legal ist das ganze nicht.
Auflösen könnte man das ganze in dem man einfach ein Umparken erlaubt:
Max. 2-3 Minuten, max. 30km/h, nur bei vorherigem Ladevorgang.