Mobilitätswende : Ist die Antriebsfrage im Schwerlastverkehr schon entschieden?

Im Schwerlastverkehr gehört die Zukunft den E-Antrieben, sagen Studien. Doch ist die Lage in der Praxis so klar, wie es in der Theorie scheint?

Elektro-Lkw auf der IAA 2022 in Hannover.

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4.436 Kilometer nur mit Batterie von Frankfurt am Main bis zum Nordkap in Norwegen. Zwölf Tage haben zwei Elektro-Lkw-Prototypen von Daimler Trucks dafür gebraucht. Der Hersteller will den Beweis antreten: Elektromobilität ist auch in der Logistik auf dem Vormarsch – dank großer Batterien und effizientem Verbrauch. Viele Studien aus der Wirtschaftsforschung sind ähnlich optimistisch – auch was die Preise angeht.

Ein Blick auf die Ladeinfrastruktur-Landkarte des europäischen Automobilverbandes ACEA lässt allerdings Zweifel aufkommen, inwieweit die Antriebsfrage bereits gelöst ist. 61 Prozent der Ladepunkte im wichtigen EU-Binnenmarkt konzentrieren sich auf nur drei Länder: die Niederlande, Deutschland und Frankreich.

„Der Ausbau der Ladeinfrastruktur schreitet in der Region des Balkans hingegen unterdurchschnittlich voran“, sagt Philipp Müller, Experte des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik. Gleiches gilt den Angaben zufolge für ganz Osteuropa. Wie offen oder entschieden ist das Rennen um den Lkw-Antrieb der Zukunft also wirklich? Und wie steht es um Wasserstoffantriebe und E-Fuels?

Die Energiefrage

Die Zeit der fossilen Energieträger Diesel, Benzin und Gas neigt sich dem Ende zu – auch beim Lkw. Die Gründe reichen vom Klimaschutz über die Versorgungssicherheit bis hin zum perspektivischen Angebotsrückgang. Doch was soll an ihre Stelle treten? Die drei derzeit vielversprechendsten Alternativen sind die direkte Nutzung von elektrischem Strom, die Nutzung von Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe, die aus erneuerbaren Energien hergestellt werden – so genannte E-Fuels. Alle diese Alternativen benötigen große Mengen an Strom.

Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung DIW hat untersucht, welche Antriebsart mit Blick auf den benötigten Ausbau der Stromproduktion am sinnvollsten ist. Die schnelle Antwort: Mit einem Anstieg des Stromverbrauchs in Deutschland um gut 40 Terrawattstunden – das wären rund acht Prozent mehr als aktuell – würde die Nutzung von batterieelektrischen Lkws oder solchen mit einer Versorgung über Oberleitungen am effektivsten abschneiden.

Wasserstoff und E-Fuels sind der Studie zufolge dagegen deutlich ineffizienter, da beide Energieträger erst aus Strom hergestellt werden müssen. Die Wandlungsverluste bei der Herstellung von Wasserstoff sind geringer als bei E-Fuels. Umgekehrt verhält es sich bei der Speicherung: Da E-Fuels den fossilen Kraftstoffen chemisch ähnlich sind, benötigen sie keine neue Infrastruktur wie Wasserstoff.

Für die Grundsatzfrage spielt diese Abwägung aus Sicht der Autoren jedoch keine Rolle. Der „positive Flexibilitätseffekt von Wasserstoff- beziehungsweise E-Fuel-Speichern für den Stromsektor (werde) durch ihre schlechte Energieeffizienz mehr als aufgewogen.“ Eine „Elektro-only“-Strategie würde die Kosten der Stromversorgung hierzulande je nach Ladestrategie um 2,3 bis 3,8 Milliarden Euro pro Jahr verteuern. Umgerechnet auf die Fahrzeuge wären das zwischen 7.200 und 11.900 Euro.

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Die Praxisfrage

Für den Logistikverband DSLV ist der Dreiklang aus Umweltvorteilen, Gesamtbetriebskosten der Flotten und einer länderübergreifenden Ladeinfrastruktur entscheidend für den Umstieg von Verbrennern auf alternative Antriebe. Zwar sieht auch der Verband den E-Antrieb als „unbestritten energieeffizienteste Antriebsform im Straßengüterverkehr“, doch die Beantragung von Stromanschlüssen und LKW-Ladesäulen werde durch bürokratische Hürden erschwert.

Auch das DIW sieht darin einen entscheidenden Faktor. Ein wesentlicher Schlüssel für den Markthochlauf von elektrisch betriebenen Lkw und Sattelzugmaschinen sei die Bereitstellung von Ladeinfrastruktur und entsprechenden Netzanschlüssen, sowohl für Schnellladepunkte als auch für Lademöglichkeiten auf Betriebshöfen. Geschieht dies nur langsam, bleibt der Wandel stecken.

Fraunhofer-Experte Müller weißt zudem noch auf einen weiteren Bremsklotz für einen schnellen Umstieg hin: „Das durchschnittliche Alter von Nutzfahrzeugen in Süd- und Osteuropa (ist) signifikant höher als auf dem deutschen Markt“, sagt er. Die Fahrzeuge würden also länger genutzt, was den Umstieg verlangsame.

Die Absatzfrage

Für die Lkw-Hersteller stellt sich die entscheidende Frage: Was kaufen meine Kunden? Die Strategien und Annahmen der Unternehmen gehen dabei durchaus auseinander, haben aber eine entscheidende Gemeinsamkeit: Keiner setzt allein auf Elektro-Lkws.

Daimler rechnet bei E-Lkw damit, dass 60 Prozent der Langstreckenfahrten kürzer als 500 Kilometer sind, dementsprechend hält der Hersteller hier eine Ladeinfrastruktur auf den Betriebshöfen für ausreichend. Für längere Fahrten ist dagegen der Aufbau einer öffentlichen Ladeinfrastruktur Voraussetzung, erst dann ist diese Antriebsart im europaweiten Fernverkehr praktikabel. Da dies noch nicht der Fall ist, setzt das Unternehmen auf die Wasserstoff-Brennstoffzelle. Ein Prototyp sei bei einer Testfahrt mit einer Tankfüllung 1047 Kilometer weit gekommen.

Volvo hingegen sieht sich als globaler Hersteller, der sich nicht auf die Entwicklung in einer Weltregion konzentrieren will. Von Biosprit, Gas und Biogas über Elektro- und Wasserstoffantriebe wollen die Schweden so ziemlich alle möglichen Antriebsarten bedienen. Es gebe nicht die eine Antriebslösung, heißt es. Aber auch Volvo sieht die E-Lkw zunächst im Mittelstreckenbereich bis 450 Kilometer, der schon heute einen Großteil der Gesamtfahrleistung abdeckt.

Verbrenner, Elektro, Brennstoffzelle: Antriebstechniken im Vergleich

Verbrenner I: Der Dieselmotor

Der vor allem in Deutschland populär gewordene Antrieb, 1892 von Rudolf Diesel zum Patent angemeldet, gilt als Jahrhundert-Erfindung. Er schuf eine Grundlage für den modernen Auto-, Schiffs- und Schienenverkehr. Der Diesel heißt auch Selbstzünder, weil sich der unter hohem Druck in den Zylinder eingespritzte Kraftstoff von allein entflammt. Viele solcher Motoren sind daher im Vergleich zu Benzinern mit ähnlicher Leistung effizienter. Und ihr Verbrauch ist tendenziell geringer. Deshalb stoßen Diesel oft geringere Mengen des Klimagases Kohlendioxid (CO2) aus. Dafür sind die Emissionen von Luftschadstoffen wie Stickoxiden (NOx) höher - ein Problem, das die Industrie durch moderne Katalysatoren-Technik eindämmen will. So verringert etwa die Beimischung des harnstoffhaltigen AdBlue den NOx-Anteil, es entstehen harmloser Stickstoff und Wasser.

Verbrenner II: Der Ottomotor

Dies ist der klassische Benziner, der seinen Namen dem Co-Erfinder Nicolaus August Otto verdankt. Im Gegensatz zum Diesel benötigt er gesonderte Zündkerzen, durch die das zerstäubte Treibstoffgemisch zur Explosion gebracht wird. Bei vergleichbarer Stärke haben insbesondere ältere Benziner einen geringeren Wirkungsgrad als der selbstzündende Diesel – also ein ungünstigeres Verhältnis zwischen am Ende nutzbarer und zuvor eingesetzter Energie. Moderne Varianten sind aber deutlich effizienter. Der Trend zum „downsizing“ brachte kleinere Hubräume in den Zylindern bei zugleich höherer Leistung. Die (Super-)Kraftstoffe sind wie beim Diesel Gemische aus mehreren Kohlenwasserstoffen, die aus Erdöl durch Verarbeitung gewonnen werden. Ihre Zusammensetzung ist jedoch anders. Benziner-Typen, in denen die Verbrennung nicht so effizient läuft, haben tendenziell einen höheren CO2-Ausstoß.

Verbrenner III: Der Gasmotor

Das Funktionsprinzip ist dasjenige der übrigen Verbrennungsmotoren, nur dass hier Luft und Erdgas – anstelle von Luft und flüssigem Sprit – im Zylinder gezündet werden. Die Gase reagieren dabei oft „sauberer“ und effizienter, so dass viele Gasmotoren eine gute Umweltbilanz aufweisen. Einige Fahrzeuge laufen auch mit Autogas (LPG), manche können wahlweise mit Gas oder mit herkömmlichem Sprit fahren.

Der Elektromotor

Er braucht keine flüssigen oder gasförmigen Treibstoffe, sondern erzeugt seine Antriebskraft aus einer mitgeführten Batterie. Die muss regelmäßig neu aufgeladen werden. Elektrische Energie wird hier also direkt in Bewegungsenergie umgewandelt. Das Problem: Günstigere Batterien bringen heute noch keine großen Reichweiten. Und generell sind E-Autos bisher relativ teuer. Manche Hersteller wollen nun auch Modelle unterhalb der Oberklasse anbieten, die schon einige hundert Kilometer schaffen. Während es in Großstädten dichte Ladenetze gibt, ist die Abdeckung auf dem Land noch dünn. Beim Elektromotor entstehen keine Emissionen, weil er keine Treibstoffe verbrennt. In der Ökobilanz ist aber zu beachten, dass auch die Art der Erzeugung des eingespeisten Stroms (erneuerbare oder fossile Quellen) sowie die Rohstoffe für Batterie und Motor (etwa Seltene Erden) berücksichtigt werden müssen.

Der Hybridmotor

Er kombiniert einen E-Antrieb, der meist im unteren Leistungsbereich läuft, mit einem Verbrenner, der sich zuschaltet. Es gibt auch hier mehrere Formen. Manche Hybride gewinnen den Strom für den Elektromotor während des Fahrens – etwa durch die Nutzung der Energie, die beim Bremsen entsteht (Rekuperation). Beim Plug-in-Hybrid wird die Batterie wie bei einem reinen E-Fahrzeug per Stecker aufgeladen.

Der Brennstoffzellen-Motor

Er ist eine besonders einfache und zugleich umweltfreundliche Antriebsart. Grundprinzip ist meist die Verbrennung von Wasserstoff (H) mit Sauerstoff (O) zu Wasser – also das, was der Chemielehrer „Knallgas-Reaktion“ nennt. Im Brennstoffzellen-Auto läuft dies aber kontrolliert ab. Die erzeugte Energie treibt einen Elektromotor an.Der Vorteil: Außer Wasserdampf, der ein natürliches Treibhausgas ist, kommt nichts aus dem Auspuff. Nachteile: Die Technik ist bisher recht teuer. Und wie beim E-Auto muss man sich die gesamte Energiebilanz ansehen. Reinen Wasserstoff gibt es auf der Erde wenig, man muss ihn erst – oft durch starke Energiezufuhr von außen – aus Verbindungen lösen. Dabei kann dann CO2 entstehen. Es gibt jedoch auch Brennstoffzellen-Fahrzeuge, die mit dem einfachen Alkohol Methanol fahren. Ein Problem ist das noch dünne Tankstellen-Netz.

Damit entspricht die Strategie der Hersteller den Erwartungen der Logistiker. „Es wird eine längere Zeit aber wohl auf einen Dreiklang aus batterieelektrischem, wasserstoffbetriebenem und klassischem Verbrennermotor hinauslaufen“, glaubt der DSLV. In der Energiewirtschaft werden aus Sicht des Verbandes derzeit die Märkte neu verteilt – weltweit, die eigene Branche habe darauf wenig Einfluss.

Statt diesem aktuell aus Sicht der beteiligten Wirtschaftsakteure viel zu langsamen Prozess weiter zuzuschauen, plädieren die Hersteller für eine stärkere Nutzung der CO2-Bepreisung als Hebel. „Wir vertreten den Standpunkt, nicht eine Antriebsart oder einen Kraftstoff zu verbieten, sondern im Umkehrschluss CO2 zu verbieten“, heißt es bei Volvo.

Ähnlich äußerte sich der Vorstandschef von Daimler Truck Martin Daum auf der diesjährigen Hauptversammlung: Die Politik müsse den Betrieb von Diesel-Fahrzeugen verteuern. „Das lässt sich am besten mit einer Bepreisung von CO2 erreichen, also mit einem Instrument wie der CO2-basierten Maut“, sagte Daum. Deutschland habe diesen Schritt bereits getan und müsse sich dafür einsetzen, dass dieses Modell auf ganz Europa ausgeweitet werde.

Ob schlussendlich die Hersteller mit ihrer offenen Antriebsstrategie oder die Ökonomen mit ihren Modellrechnungen Recht behalten, hängt sich beiden Seiten zufolge vor allem an einer Frage auf: Wird in Zukunft genügend günstiger Wasserstoff (oder E-Fuels) aus anderen Weltregionen importiert, oder wird das Angebot bereits durch andere Sektoren wie die Stahlindustrie abgeschöpft? Mit Blick auf die aktuelle Weltlage und die zusehend freihandelsfeindlichen Bedingungen dürfte das schwer vorherzusehen sein. Das DIW zeigt sich hier skeptisch, die Hersteller setzen dagegen auf ausreichend günstige Energieimporte in der Zukunft.

Ist die Antriebsfrage also bereits ausgemacht, nein. Daimler will derweil weiter testen, wie sich seine Elektro-Lkw auf der Langstrecke schlagen, der südlichste Punkt Europas - Tarifa in Spanien - ist eines der Ziele. Ob sich die Stuttgarter auch trauen, ihre Schützlinge von Deutschland bis nach Athen durch die Ladesäulenwüste des Kontinents zu schicken, verrät der Hersteller nicht. Wird der Beweis geführt, dass auch diese Strecke rein elektrisch und wirtschaftlich zu befahren ist, könnte das eine Entscheidung aber stark beschleunigen.

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