Definition des Technologiefeldes

Für den schweren Straßengüterverkehr stellt der Hybrid-Oberleitungs-Lkw (HOLkw) eine wichtige Dekarbonisierungsoption dar. Dieser nutzt die elektrische Energie aus Oberleitungen mit sehr geringen Energietransport- und Energieumwandlungsverlusten. Ist keine Oberleitung verfügbar, so kann ein Dieselaggregat (voraussichtlich mittelfristig aus Kosten- und Reichweitengründen die beste Lösung) oder eine Fahrzeugbatterie für die Strecken abseits der Oberleitung eingesetzt werden. Langfristig kann auch der Dieselkraftstoff bei Hybrid-Oberleitungs-Lkws durch PtG oder PtL-Lösungen abgelöst werden, gerade wenn sehr ambitionierte Klimaschutzziele erreicht werden müssen. Gegenüber anderen Alternativen wie Gas-Lkws, Brennstoffzellen-Lkws oder anderen strombasierten Kraftstoffen mit Verbrennungsmotoren- Lkws hat der HO-Lkw deutlich höhere Wirkungsgrade, was langfristig aufgrund von (Flächen-)Nutzungskonkurrenzen von Erneuerbaren Energien ein entscheidendes Kriterium sein könnte.

Aktueller Stand der Technologie

Die HO-Lkw-Technologie ist stark vom Aufbau einer geeigneten Infrastruktur abhängig. Derzeit sind neben Oberleitungen auch alternative Infrastrukturkonzepte in Erprobung: Die Stromzufuhr könnte auch über sogenannte Stromschienen in der Straße oder über induktive Systeme erfolgen. Bei beiden Systemen wären auch Synergieeffekte mit dem Pkw denkbar; aktuelle Studien schätzen die Kosten der beiden Alternativen jedoch als deutlich höher ein (insbesondere aufgrund des Eingriffs in den Straßenbelag). Es kommen zusätzliche Schwierigkeiten bei der Sicherheit hinzu (Rutschgefahr bei Vereisung oder möglicher Stromschlag für Fußgänger) und die Synergieeffekte durch Pkw bei einer Nutzung der rechten Fahrstreifen der Autobahn zwischen zahlreichen Lkws mit geringerer Geschwindigkeit sind als eher gering einzuschätzen. Daher werden diese beiden Konzepte in diesem Bericht nicht weiter berücksichtigt. Zur Ausgestaltung der Oberleitungsinfrastruktur liegen bereits detaillierte Analysen vor. Das derzeit attraktivste Konzept ist ein Anschluss am Mittelspannungsnetz zur Hinführung an die Autobahn. In Ballungsräumen ist dabei von einer Länge von durchschnittlich 500 Metern, in ländlichen Räumen von etwa drei Kilometern auszugehen. Die Kabel können in der Erde oder oberirdisch mit Oberleitungen verlegt werden. Am Autobahnrand sind im Abstand von etwa drei Kilometern Umspannstationen zur Transformation von 20-60 kV auf 1,0-1,5 kV für die Oberleitungen zu installieren. Die Oberleitung hängt an Beton- oder Stahlmasten mit Auslegern von sechs Metern Länge beidseitig am rechten Fahrbahnrand, welche im Abstand von 50 Metern aufgestellt werden sollen. Die Oberleitung selbst ist als Kettenwerk gestaltet, das aus dem Straßenbahnbereich bekannt ist. Hierfür werden zweipolige Rillenfahrdrähte 150 mm² Querschnittsfläche, Tragseile mit 120 mm² Querschnittsfläche und Querkupplungen zwischen den beiden Fahrbahnseiten verwendet. Die Kosten der Infrastruktur belaufen sich auf ca. 1,7-2,2 Mio. Euro pro Autobahnkilometer und werden maßgeblich durch die Kosten der Stromleitung zur Autobahn und die Kosten für die Umspannstation beeinflusst, welche auch die Kostenunterschiede bewirken. Für die Abschätzung der Stromnachfrage durch HO-Lkws ist der Ausbau der Oberleitungsinfrastruktur eine zentrale Größe. Sie bestimmt in den ersten Jahren den elektrischen Fahranteil und später bei den Batterievarianten die Größe der Batterie. Aktuelle Studien gehen von einem Infrastrukturausbau von 2.000 – 4.000 km bis 2030 und 4.000 – 8.000 km bis 2050 aus. Bislang gibt es weltweit noch wenig F&E-Projekte zu Hybrid-Oberleitungs-Lkws, u. a. in den USA und in skandinavischen Ländern. Siemens ist Marktführer für diese Technologie in Deutschland und spielt auch international eine bedeutende Rolle, u. a. bei Technologien, die zum Bau von Oberleitungsinfrastrukturen benötigt werden, sowie bei der Umrüstung von Fahrzeugen für Pilotanwendungen. Große deutsche Lkw-Hersteller sind derzeit eher etwas zurückhaltend bei der F&E von Fahrzeugen für Oberleitung-Lkws. Mit einer Teststrecke in der Nähe von Berlin (Groß Dölln), die von Siemens betrieben wird, und drei laufenden Projekten (in Schleswig-Holstein, Hessen und Baden-Württemberg) sind bereits mehrere Demonstratoren in Deutschland in der Umsetzung.

Quellen