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Identifikation geeigneter Kombinationen aus Antriebstechnologie und Tank-/ Ladeinfrastruktur zur Lösung praktischer Transportaufgaben (sog. „Use Cases“) als ein Element der Vorbereitung des bundesweiten Roll-outs des klimafreundlichen Straßengüterverkehrs

 

Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) hat mit dem Gesamtkonzept klimafreundliche Nutzfahrzeuge einen zentralen Fahrplan für die Umsetzung der Klimaschutzmaßnahmen im Straßengüterverkehr bis 2030 vorgelegt. Im Rahmen der Umsetzung des Gesamtkonzeptes hat das BMDV das wissenschaftliche Begleitkonsortium der Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS) beauftragt, geeignete „Use Cases“ für den Straßengüterverkehr als eine Basis für den Infrastrukturaufbau zu identifizieren. Die Analyse soll Erkenntnisse darüber generieren, in welchem Umfang, in welcher Form und an welchen Standorten Infrastruktur aufgebaut werden soll. Gleichzeitig soll diese Untersuchung Anwendern von Nutzfahrzeugen bei der Beantwortung der Frage behilflich sein, welche klimafreundlichen Technologien zu ihrem betrieblichen Fahrzeugeinsatz passen.

Die Untersuchung erfolgt in drei Schritten. Zunächst werden der Wirtschaftsbereich Logistik und insbesondere seine Transportleistungen analysiert und typische Nutzungsszenarien identifiziert. Im zweiten Schritt wird untersucht, wie sich das stationäre (Ladesäule) und dynamische (Oberleitung) Laden von batterieelektrischen bzw. hybriden Lkws sowie das Betanken von Wasserstoff-Lkws in die Betriebsabläufe integrieren lässt. Auf dieser Basis werden Tank- und Ladeszenarien herausgearbeitet. Im dritten und abschließenden Schritt werden Nutzungsszenarien und Tank- oder Ladeszenarien zusammengeführt und die eigentlichen „Use Cases“ identifiziert. Ein „Use Case“ wird hierbei verstanden als eine geeignete Kombination aus Antriebstechnologie und Infrastruktur zur Lösung einer praktischen Transportaufgabe.

Wie werden Nutzfahrzeuge im betrieblichen Alltag eingesetzt?

Zunächst wurden alle wesentlichen Einsatzoptionen von Nutzfahrzeugen in der Praxis abgebildet und diese in Nutzungsszenarien zusammengefasst. Eine Differenzierung erfolgt insbesondere nach Einsatzzweck und Größe der Nutzfahrzeuge. Die somit identifizierten insgesamt 22 Nutzungsszenarien, die in Abbildung 1 dargestellt werden, spiegeln die vielfältigen Anforderungen aus dem täglichen Betrieb wider. So sind die Anforderungen an ein Nutzfahrzeug auf der Letzten Meile des Paketversands gänzlich andere als bei einem Einsatz im Fernverkehr. In der Entsorgung liegen andere Tourencharakteristika vor als in der Bauwirtschaft. Auch die Rahmenbedingungen für die Bereitstellung von Ladeinfrastrukturen gestalten sich bei den kommunalen Servicebetrieben anders als bei Speditionen des Ladungsverkehrs. Die Unternehmensstrukturen unterscheiden sich bei Gebietsspeditionen deutlich von denen in der Distribution im Lebensmitteleinzelhandel. Diese Anforderungen wurden in Gesprächen mit Vertretern aus der Praxis identifiziert. Ziel war es, die Anforderungen aller Unternehmen unabhängig von Größe, Unternehmensorganisation, Geschäftsmodell und lokalen Gegebenheiten zu berücksichtigen. Die identifizierten Nutzungsszenarien repräsentieren wesentliche Einsatzmöglichkeiten aller Größenklassen (N1 (<3,5 t zGG), N2 (3,5 t – 12 t zGG), N3 (12 t – 44 t zGG)) von Nutzfahrzeugen in Deutschland.

Abbildung 1- Die 22 Nutzungsszenarien differenziert nach Einsatzzweck und Fahrzeugklasse

Wie können klimafreundliche Nutzfahrzeuge betankt oder geladen werden

Die Analyse der Nutzungsszenarien hat gezeigt, dass die vielfältigen Anforderungen des Fahrzeugeinsatzes einer für jeden individuellen Fall maßgeschneiderten Infrastrukturverfügbarkeit bedürfen. Je nach betrieblichem Anforderungsprofil sind diesbezüglich unterschiedliche Tank- oder Ladeoptionen denkbar. Um geeignete Infrastrukturen für jeden Anwendungsfall identifizieren zu können, wurde zunächst die Vielzahl der bestehenden Tank- und Ladeoptionen in 43 Tank- oder Ladeszenarien zusammengefasst. Diese wurden anhand von vier Dimensionen gegliedert, wie in Abbildung 2 zu erkennen ist. Die Ausprägung der Szenarien wird von der Antriebstechnologie, den Tourencharakteristika und der Verfügbarkeit von öffentlich oder privat zugänglicher Tank- und Ladeinfrastruktur bestimmt. Zudem spielt die zeitliche Integration des Tank- oder Ladevorgangs eine wichtige Rolle: Werden die Fahrzeuge etwa während der Betriebszeit zwischengeladen bzw. -betankt oder erfolgt der Ladevorgang über Nacht?

       

Abbildung 2: Vier Dimensionen zur Ausgestaltung der Tank- oder Ladeszenarien


Für jeden betrieblichen Einsatz können mehrere geeignete Elektrifizierungslösungen gefunden werden

 Die Analyse der Nutzungsszenarien sowie der Tank- oder Ladeszenarien hat gezeigt, dass für jeden betrieblichen Einsatzfall mehrere geeignete Elektrifizierungslösungen („Use Cases“, siehe oben) bestehen. Mit dieser Analyse kann somit dazu beigetragen werden, dass jedes Unternehmen eine individuell passende Lösung für den Einsatz von Nutzfahrzeugen mit alternativen, klimaschonenden Antrieben identifizieren kann. Dies kann eine Ausgangsbasis für weitere Umsetzungsschritte bilden: Denkbar ist zum Beispiel die Beantragung der Förderung einer Machbarkeitsstudie im Rahmen der geplanten Förderrichtlinie für Nutzfahrzeuge mit alternativen Antrieben. Eine solche Machbarkeitsstudie kann einen Beitrag dazu leisten, die in der hiesigen Untersuchung identifizierten „Use Cases“ auf den individuellen betrieblichen Einsatz zu übertragen und damit konkrete Beschaffungsoptionen zu bestimmen.

Identifikation von „Use Cases“ für die Steuerung des bundesweiten Tank- und Ladeinfrastrukturaufbaus

Ein wichtiger Schritt im Rahmen der Umsetzung des Gesamtkonzepts klimafreundliche Nutzfahrzeuge ist die Vorbereitung des bundesweiten Infrastrukturaufbaus in der Roll-out-Phase ab ca. 2023/2024. Dieser Infrastrukturaufbau soll erfolgen, wenn die offenen technologiespezifischen und -übergreifenden Fragestellungen in der „Skalierungsphase“ geklärt werden konnten. Dabei ist es wichtig, dass die Anforderungen der Fahrzeugnutzer im Mittelpunkt der Planungen zum Aufbau der Tank- und Ladeinfrastruktur stehen. Die Identifikation der „Use Cases“ kann hier einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, die nutzerseitigen Anforderungen in die politischen Planungsprozesse zu überführen. Damit werden die nutzerseitigen Anforderungen in die zu treffenden (Pfad-) Entscheidungen hinsichtlich der Standorte, Mengen und Dimensionierungen der Tank- und Ladeinfrastrukturen eingebunden. Weitere Elemente dieser Planungsprozesse werden hierbei ebenfalls berücksichtigt, zum Beispiel die Analyse von Lkw-Mautdaten.

Die Ergebnisse dieser Studie werden in einer geeigneten Übersicht zusammengefasst und anhand von interaktiven Grafiken visualisiert. Eine Veröffentlichung erfolgt in Kürze auf dieser Webseite.