Der automatisierte Austausch entladener gegen vollgeladene Antriebsbatterien bei schweren E-Lkw („Battery Swapping“) kann unter definierten Voraussetzungen eine schnelle zusätzlich Option zum Aufladen an einer Ladesäule sein – besonders bei infrastrukturellen Netz- oder Flächenrestriktionen. Mit dem gezielten Aufbau automatisierter Wechselstationen kann die Elektrifizierung des Straßengüterverkehrs beschleunigt werden. Zu diesen Ergebnissen kommt das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML.
Ein operativer Mehrwert kann demnach vor allem bei besonders zeitkritischen Prozessen und standardisierten Korridorverkehren – Hub-to-Hub-Verkehren im Mehrschichtbetrieb oder 24/7-Werk- und Shuttleverkehren – entstehen. Neben der Optimierung von Rundläufen gibt es systemische Vorteile: Wechselstationen können durch große Speicherkapazitäten und eine steuerbare Energieabnahme zur Entlastung der Stromnetze beitragen. Zudem ist der Flächenbedarf für automatisierte Wechselstationen deutlich geringer als für Ladeparks für schwere Lkw.
Die Forscher identifizieren aber auch Hürden: Noch fehlt es an Standardisierung, die eine herstellerübergreifende mechanische Interoperabilität verschiedener Fahrzeug- und Batterietypen zulässt. Offen sind auch Fragen unter anderem zu Eigentum und Haftung sowie zu Höhe des Investitionsbedarfs für automatisierte Wechselstationen und Batteriepools.
Die Erkenntnisse stützen aus Sicht von Fraunhofer IML die im „Masterplan Ladeinfrastruktur 2030“ des Bundesverkehrsministeriums verankerte Maßnahme, die Erprobung von Battery Swapping gezielt zu fördern. Hierfür müssten Fahrzeughersteller und Batterieproduzenten unter Einbeziehung der Nutzerperspektive aus Speditionshäusern und Logistikunternehmen gemeinsame Standards für Fahrzeuge und Batterien entwickeln.
Für die Umsetzung der Piloten kommen laut den Wissenschaftlern unterschiedliche Betreiber- und Geschäftsmodelle in Betracht, analog zur Ladeinfrastruktur. Besonders effizient ist es nach ihrer Einschätzung, wenn Batteriehersteller selbst in Wechselstationen investieren und diese an Logistikunternehmen vermieten. Dadurch sinke die Kapitalbindung bei den Logistikern und Battery Swapping werde wirtschaftlich attraktiver. Der von der EU-Kommission angekündigte „Battery Booster“ mit einem Volumen von 1,5 Milliarden Euro könne dazu beitragen, Investitionen in Wechselinfrastruktur und Batteriepools anzustoßen und Pilotkorridore zu skalieren.
„Die Elektrifizierung des Straßengüterverkehrs wird ein wichtiges Element für mehr Nachhaltigkeit im Verkehr sein. Neben einer Verbesserung der Ladeinfrastruktur für kabelgebundenes Laden vor allem an logistischen Standorten braucht es weitere pragmatische Lösungen“, sagt Uwe Clausen, Institutsleiter am Fraunhofer IML. „Battery Swapping kann dazu beitragen, Fahrzeugverfügbarkeiten zu erhöhen. Gerade in planbaren, zeitkritischen Verkehren kann ein Batterietausch operative Engpässe entschärfen. Die internationalen Entwicklungen, vor allem in Asien, erhöhen dabei den Handlungsdruck, europäische Anforderungen frühzeitig in Forschung, Pilotierung und Standardisierung einzubringen und zu überführen.“
South meint
Ich bin da eher skeptisch. An sich hört sich die Idee mit dem Accutausch immer gut an, aber es gibt auch enorme Nachteile. Der Gravierendste. Dafür müsste es eine Standardisierung beim Accu geben und das ist ne ganz andere Liga, als etwa beim Ladestecker. Unterschiedliche Größen, Kühlsysteme und es würde irgendwann Innovationen behindern oder im Falle von neuen Accussystemen, die alten LKW’s schnell zu Schrott werden lassen.
Zum Zweiten muss man natürlich ein vielfaches an Accu Kapazitäten bereithalten, denn man muss ja auch Nachfragespitzen abfangen können. Und Drittens. Im Verkehr müssen die Accus natürlich so gut möglich leicht sein. Diese sind natürlich teuer und liegen dann meistens nur rum. Viertens. Der Platz und auch das Gewicht. So ein LKW Accus für ne ganze Flotte, da reden wir jetzt nicht von nem kleinem Schuppen neben der Autobahn.
Die Technik geht da eher in eine andere Richtung. Besser mehr Schnelllader und die Spitzen mit günstigen stationären Accus wie Natriumaccus abfangen.
Es wäre schon vorstellbar, dass es mal für ne ganz kleine Nische auch mal Tauschaccus geben könnte, aber Flächendeckend ist das zu teuer. Da würde ich eher noch dem Induktiven Laden auf der LKW Spur ne Chance geben….
Future meint
Der E-Lkw-Korridor mit Akku-Tauschstationen zwischen Marokko und Frankreich soll ja in diesem Jahr schon fertig werden. Es ist ein Logistik-Korridor für schwere Elektro-Lkw zwischen Agadir in Südmarokko und Perpignan in Südfrankreich geplant. An diesem Projekt sind Gotion (Batterietechnologie), Green Power Morocco und Chery Heavy Trucks beteiligt. Ab 2027 plant Baleària zudem den Einsatz von Elektroschnellfähren zwischen Tarifa und Tanger. Damit wäre die Logistik auf dieser wichtigen Strecke komplett elektrisch.
CJuser meint
Für LKWs durchaus eine Überlegung wert. Auf Rastplätzen ist jetzt schon zu wenig Platz für LKWs um die Ruhezeiten einhalten zu können.
ALLERDINGS bin ich weiterhin der Meinung, dass man grundsätzlich daran arbeiten sollte, klassische LKWs für Langstrecke mindestens in Zentraleuropa überflüssig zu machen. Sei es über autonome Trägerfahrzeuge oder (ambitioniertere, aber ältere Idee) eine Verteilung von ganzen Containern per Röhre. Für Kerosin hat man auch ein eigenes Verteilnetz unter der Erde angelegt.
MK meint
Was dem Artikel leider ein bisschen fehlt, ist leider die Einordnung der Studie, die ja aber immerhin verlinkt ist.
Schaut man sich diese an, stellt man zwei Dinge fest:
1. Direkt auf dem Titel springen einen diverse Konzernlogos an. es ist also keine neutrale Prüfung von Forschern, sondern eine Auftragsarbeit einer Hand voll Großkonzerne
2. Daraus ergibt sich dann auch die Aufgabenstellung: Die Aufgabenstellung lautete offensichtlich, die Vorteile des Batteriewechsels darzulegen und nicht, eine neutrale Abwägung zwischen verschiedenen Methoden vorzunehmen…so geht es dann in den „Handlungsempfehlungen“ nicht um die Frage, welche Variante (Batteriewechsel oder z.B. MW-Charging) man vorantreiben sollte, sondern es handelt sich laut Einleitungstext einzig um „Handlungsempfehlungen zur Weiterentwicklung des Battery Swappings“.
Im letzten Satz der mehr als 30seitigen Studie heißt es dann auch:
„Sinnvoll ist, Battery Swapping ausdrücklich als Ergänzung zum MCS-Hochlauf zu begreifen“
Anders gesagt: Selbst diese Studie unter den oben genannten Bedingungen sieht Swapping nur als Nische….mit dem klaren Hinweis: „Fahrzeuge müssen jederzeit kabelgebunden laden können“ (S. 31)
Jörg2 meint
MK
Danke für Deine Zusammenfassung und Klarstellung!
ME meint
Zu Ihrem Vermerk auf den Passus: „Mit dem klaren Hinweis: „Fahrzeuge müssen jederzeit kabelgebunden laden können““ Das ist doch genau der Vorteil von Battery Swapping. Die serienreifen Fahrzeuge, die in China genutzt können immer beides und nur so ergibt das Konzept überhaupt Sinn. Tauschen wenn wenig Zeit (wie im Whitepaper dargestellt in bestimmten Use Cases), kabelgebundenes Laden wenn Ladeinfrastruktur vorhanden (anderes Thema…) UND ausreichend Zeit vorhanden ist. Also ja, Nischenthema. Aber aktuell werden die „einfachen“ Strecken elektrifiziert, Wenn man ein paar Jahre weiter denkt wie in der Studie ist doch eigentlich klar, dass nicht alles mit DC-/und MCS-Charging gelöst werden kann. Und da setzt die Studie an.
Und nur weil Unternehmen ein White Paper in Auftrag geben heißt das nicht, dass vorgefertigte Meinungen bestehen. Sondern vielmehr, dass nach Lösungen gesucht wird, die Elektrifizierung weiter und schneller voran zu treiben. Das sind doch alles Unternehmen, die aus der reinen Anwenderperspektive kommen und alle schon eTrucks im Einsatz haben…
MK meint
@ME:
Wieso ist „klar“, dass „nicht alle“ mit DC und MCS-Charging abgewickelt werden kann? Noch vor 3 Jahren gab es 12m-Solobusse in Deutschland mit maximal 200 km Reichweite und meine Heimatstadt Marburg plante ein Oberleitungssystem. Mittlerweile sind 400 km Reichweite gar kein Problem und die Oberleitungsplanung in der Schublade verschwunden.
Akkus entwickeln sich so rasant weiter und schon jetzt LKW auf dem Markt sind, bei denen ein Fahrer die Tageslenkzeit voll ausschöpfen kann…und danach sind mindestens 11 Stunden Ruhezeit vorgeschrieben, es braucht also keinen ultraschnellen Lader um den Akku wieder voll zu bekommen. Und selbst wenn es die vereinzelt bräuchte (z.B. durch autonomes Fahren): Dank DE-CIX können wir hier kommunizieren. Das ist der Internetknotenpunkt in Frankfurt bestehend aus dutzenden Rechenzentren, die zusammen mit den Rechenzentren, die möglichst nah dran sein wollen, alleine deutlich mehr Strom brauchen als die Stadtteile, in denen sie liegen, vorher insgesamt gebraucht haben. Dafür mussten zwar für Milliarden die Netze ausgebaut werden, mitbekommen hat das aber kaum jemand. Es ist doch so: In jeder verkauften kWh ist ein Anteil für die Netzkosten. Wird plötzlich doppelt so viel Strom verbraucht (trotz besagter Rechenzentren, Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen sinkt der deutsche Stromverbrauch aber seit 2007…LED und andere Sparmaßnahmen machen es möglich…), haben die Netzbetreiber auch doppelt so viel Geld zum Netzausbau zur Verfügung. Wenn also irgendwo ein MW-Charger gebraucht wird und eine entsprechende Auslastung erreichbar ist, wird der auch gebaut…einfach weil es Firmen gibt, die genau davon leben.
David meint
Das kann schon sein, wird aber nur für eine Übergangszeit interessant. Ladeleistungen erhöhen sich permanent, Akkukosten werden geringer und die Energiedichte höher. Irgendwann ist der Zeitpunkt erreicht, wo so eine Swap Station und der Verschleiß die Kostenfaktoren sind. Das ist absehbar.
Kasch meint
Guggst mal nach China: https://www.youtube.com/shorts/IMMA2EDGBXg – so geht das in Sekundenschnelle mit 100-200kWh-Akkus ohne Verschraubung. Ob dir ein Blick über deinen Tellerrand hilft ? Dürften wohl Viele auf diesem Forum bezweifeln !
David meint
Von Verschraubung war ja auch gar nicht die Rede. Trotzdem tritt überall da Verschleiß auf, wo man etwas regelmäßig entnimmt und wieder einsetzt. Das dürfte selbst dir verständlich sein. Aber so eine Wechselstation hat nicht nur einen hohen Service Bedarf, Sie kostet ja auch perse, und zudem muss man eine zusätzliche Anzahl Akkus vorhalten. Das alles sind Zusatzkosten. Und du hast zwei Entwicklungen, die gegen dieses System laufen: die steigenden Energiedichten und die höheren Ladegeschwindigkeiten. Daher ist das nur eine temporäre Lösung.