Projekt eHaul: Lkw-Batteriewechsel mittels Roboter

In einem auf drei Jahre angelegten Projekt namens eHaul widmet sich ein deutsches Konsortium aus Wirtschaft und Wissenschaft der Entwicklung einer automatisierten Batteriewechselstation für schwere Elektro-Lkw. An dem Projekt beteiligt sind unter anderem die TU Berlin, das Fraunhofer IVI und Bosch.

Ermittelt werden soll in eHaul, ob große Wechselbatterie-Lkw mit bis zu 40 Tonnen eine sinnvolle Alternative im Transportbereich mit Tagestouren über 300 Kilometer sind. Dazu wollen die Initiatoren ihr Konzept einer automatisierten Batteriewechselstation auch in der Praxis testen. Geplant ist daher die Errichtung einer Batteriewechselstation im Süden Berlins. Parallel hat das Konsortium gerade zwei elektrifizierte Lkw in Auftrag gegeben, die anschließend von zwei Logistikunternehmen im Regelbetrieb genutzt werden.

Über ein Jahr lang soll das Lkw-Duo die Wechselstation im Rahmen eines realen Lieferbetriebs anfahren. Vor Ort übernimmt künftig ein eigens entwickelter Roboter den nur wenige Minuten dauernden Batteriewechsel. „Die beiden Fahrzeuge werden mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet, die im Rahmen des regulären Betriebes Daten aufnehmen, die den Energieverbrauch der Fahrzeuge beeinflussen: Energieverbrauch des Antriebs, die Beladung, das Wetter, das Höhenprofil der Route, den Nebenverbrauch wie Klimatisierung der Fahrer*innenkabine, aber auch die Energie, die verbraucht wird, um Laderaumtemperaturen sicher zu stellen“, sagt Stefanie Marker, Leiterin des Fachgebiets Fahrerverhaltensbeobachtung für energetische Optimierung und Unfallvermeidung an der TU Berlin.

Wir erinnern uns: Einen Batteriewechsel-Ansatz für Lkw verfolgt auch das Projekt RouteCharge aus dem Technologieprogramm „IKT für Elektromobilität“. Der Schwerpunkt variiert aber zwischen beiden Projekten: Bei RouteCharge geht es um mittelgroße Lkw im Bereich von 18 Tonnen und mittlere Distanzen von bis zu 300 Kilometern. Darüber hinaus strebt RouteCharge nicht unbedingt einen vollautomatisierten Batteriewechsel an, dafür legen die Projektbeteiligten wert darauf, dass die in der Wechselstation verbleibenden Akkus Primärenergieleistungen liefern.

Das aber nur am Rande. Das Investitionsvolumen des Projekts eHaul beläuft sich auf rund 6,5 Millionen Euro, die über eine Förderung des BMWi sowie aus Eigenmitteln der Partner abgedeckt werden. Das Konsortium will in den kommenden Monaten nicht nur die technische Machbarkeit und die Energieverbrauchsdaten ihres Ansatzes prüfen, sondern auch die Wirtschaftlichkeit. Die zentrale Frage lautet demnach: Wie muss ein System gestaltet werden, damit es wirtschaftlich ist und eine echte Alternative für die Logistikbranche?

Dass eine Elektrifizierung des Straßen-Güterfernverkehrs grundsätzlich Sinn macht, liegt für Marker auf der Hand: „Wenn es gelänge, hier bereits wenige Fahrzeuge zu elektrifizieren, hätte das durch die hohen Fahrleistungen einzelner Fahrzeuge bereits eine große absolute Wirkung.“ Leider seien im Lkw-Segment mit bis zu 40 Tonnen noch nicht sehr viele elektrische Fahrzeuge im Einsatz, da diese in der Regel nur auf direkte Nachfrage angefertigt werden, führt sie aus. Das Problem: Die meisten dieser großen Lkw werden auf Distanzen eingesetzt, die nicht mit einer Batterieladung zu bewältigen sind. „Aber die Speditionen haben auch keine Zeit, stundenlang auf das Aufladen einer Batterie zu warten.“ Ein Netzwerk aus Batterieladestationen ist aus ihrer Sicht deshalb eine potenzielle Lösung.

Jens-Olav Jerratsch, an der TU Berlin Teamleiter unter Professorin Marker und Projektleiter des Verbundvorhabens, ergänzt, dass bei Lkw Batterie-elektrische Ansätze unter anderem in Konkurrenz zur Wasserstofftechnologie stünden. „Da man die Batterie nicht endlos vergrößern kann, ohne gleichzeitig andere Verbrauchsfaktoren negativ zu beeinflussen, schauen wir uns die Option des Batteriewechsels an. Eine weitere Möglichkeit wäre eine Schnellladefunktion, wie sie auch von Pkw genutzt wird. Für Lkw würde das aber zum einen eine sehr hohe Ladeleistung bedeuten – also eigentlich ein Kraftwerk neben der Ladestation – wenn man bedenkt, dass im Regelbetrieb mehrere Lkw gleichzeitig geladen werden müssten. Zum anderen wirkt sich das Schnellladen negativ auf die Lebensdauer der Batterien aus.“

Natürlich gibt es aber auch bei einem Netz von Batterieladestationen einige Herausforderungen. Laut Jerratsch muss beispielsweise eine Lösung zur Befestigung und Kontaktierung der Batterien am Lkw gefunden werden, damit diese schnell und unkompliziert gewechselt werden können. Und: „Langfristig stellt eine Standardisierung der Wechselbatterien eine weitere Herausforderung dar, damit der modulare Austausch auch in größerem Maßstab wirtschaftlich umgesetzt werden kann. Das ist allerdings bei Lkw aufgrund der eingeschränkten Modellvielfalt ein geringeres Problem als beim Pkw.“
tu.berlin