Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs
Batteriewechsel für E-Lkw innerhalb weniger Minuten möglich
Zwei Jahre lang wurde die erste automatisierte Batteriewechselstation für E-Lkw in Europa erprobt – mit Erfolg: Der vollautomatisierte Wechsel der Batterien von schweren E-Nutzfahrzeugen ließ sich innerhalb weniger Minuten durchführen.
Die Umstellung des Schwerlastverkehrs von Diesel auf elektrisch in Europa stellt eine Herausforderung dar. Ein Baustein hierzu könnten neben Schnellladesäulen auch Wechselstationen für standardisierte Batterien von E-Lkw sein – platziert an strategisch ausgewählten 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. Das Nachfolgeprojekt UniSwapHD hat bereits eine DIN-Norm für Batteriewechselsysteme auf den Weg gebracht.
»Wir haben 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«, sagt Prof. Dr. 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 stellt der Batteriewechsel eine relevante Ergänzung zum Schnelladen dar, das bei Lkw deutlich länger dauert und sehr große Ladeleistungen erfordert. Zudem stockt der Netzausbau und somit ist die für das Schnelladen nötige Leistung nicht überall verfügbar.
Projektverlängerung 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«, betont Marker.
Trotzdem werde die Wechselstation nicht entsorgt, sondern in Teilen von ihrem jetzigen Standort in Lübbenau im Spreewald zu einem Gelände der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) transportiert, um dort in einer Forschungskooperation Verwendung zu finden.
eHaul konzipiert die Wechselstation 2.0
Die Erkenntnisse aus Projektarbeit, Testphase und Weiterentwicklung fließen nun in ein Wechselsystem 2.0 ein, das von der eHaul GmbH – einer Ausgründung der TU Berlin – im Jahr 2026 vorgestellt werden soll. »Wir favorisieren in der neuen Station einen Wechsel der Batterien von unten anstatt 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«, betont 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.
TU-Start-up eHaul braucht Millioneninvestitionen
Das Bundeswirtschaftsministerium (BMWE) hatte das eHaul-Projekt mit fünf Millionen Euro gefördert. eHaul mit seinem Geschäftsführer Dr.-Ing. 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. Das Start-up hat bereits mehrere Preise gewonnen, unter anderem den des Elektromobilitätsfestivals E4testival am Hockenheimring. Im Jahr 2026 steht die erste Finanzierungsrunde an.
Normierung für Wechselbatterien ist essentiell
Jens Jerratsch ist auch federführend beim Projekt UniSwapHD, das ebenfalls vom BMWE gefördert wird und Vetreter 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 soll 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.«
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