Wasserstoff und Batteriestrom als alternative Energieträger für den Schwerlastverkehr der Straße - SYSTÖK - Policy Brief

Abstract

Die Transformation der Antriebstechnologie leistet einen integralen Beitrag für eine zukunftssichere und klimaverträgliche Wirtschaft. Das DLR-Projekt SYSTÖK analysiert diese Transformation aus techno-ökonomischer Sicht. Das DLR gibt in acht Policy Briefs einen kompakten Überblick über die aktuelle und zukünftige Rolle von wasserstoff-basierten Antrieben und geeigneter Substitute im Straßen-, Schienen-, Luft- und Schiffsverkehr. Die Policy Briefs führen die Erkenntnisse aus zahlreichen DLR-Forschungsprojekten und weiteren wissenschaftlichen Quellen zusammen. Die Policy Briefs richten sich an die Politik, Verbände und Unternehmen. Auch der interessierten Öffentlichkeit geben sie in aller Kürze Orientierung zu aktuellen techno-ökonomischen Fragen der klimaverträglichen Mobilität von morgen. > > > Angesichts des derzeitigen Anteils von Dieselantrieben von nahezu 100 Prozent und des Weiteren Anstiegs des Güterverkehrsaufkommens ist die Umstellung der Lkw-Flotte auf emissionsfreie Antriebe unumgänglich. Zwei geeignete Technologien sind dafür am Markt verfügbar: Elektroantriebe, deren Stromzufuhr direkt aus Batterien oder indirekt aus Wasserstoff-Brennstoffzellen erfolgt. Beide Technologien erfordern den Aufbau einer entsprechenden Lade- beziehungsweise Betankungsinfrastruktur. > Den Erfolg dieser alternativen Antriebe im Schwer-lastverkehr beeinflussen die politischen Rahmenbedingungen und die Marktakteure. Die Fahrzeughalter entscheiden über die Anschaffung der Lkw mit betriebswirtschaftlichem Kalkül – abhängig vom Marktangebot und Einsatzzweck. Aktuell sind deren Anschaffungskosten zwei bis drei Mal so hoch wie für Diesel-Lkw. Das weitaus teuerste Element bei batterieelektrischen Lkw sind die Batteriepakete. Bei Brennstoffzellen-Lkw sind es die Brennstoffzelle und der Wasserstofftank. In Zukunft werden Skaleneffekte und technologische Innovationen diese Kosten senken. > Für die Gesamtkosten eines Lkw mit alternativem Antrieb und damit für die Kaufentscheidung spielen der Wirkungsgrad und die künftigen Preise von Wasserstoff und Ladestrom eine entscheiden-de Rolle. Brennstoffzellen-Lkw sind zehn bis zwölf Prozent, batterieelektrische Lkw sogar etwa 60 Prozent energieeffizienter als vergleichbare Diesel-Lkw. > Mit derzeit bis zu 1.000 Kilometern Reichweite bieten Brennstoffzellenfahrzeuge eine höhere Reichweite als batterieelektrische Lkw mit circa 760 Kilometern. Die maximale Reichweite eines Fahrzeugs verliert aber an Bedeutung, je kürzer Stopps zum Betanken oder Laden ausfallen. Das Betanken eines Brennstoffzellen-Lkw dauert mit 15 Minuten ähnlich lange wie bei einem Diesel-Lkw. Batterieelektrische Lkw benötigen längere Ladezeiten. Diese können jedoch durch geplante Fahrtunterbrechungen in den Betriebsablauf integriert werden. Insgesamt sind batteriebetriebene Lkw im Betrieb kostengünstiger, während Brennstoffzellen-Lkw bei längeren Strecken Vorteile haben. > Europäische Hersteller setzen in unterschiedlichem Ausmaß auf batterieelektrische und brennstoffzellenbetriebene Lkw. Diese Strategien spiegeln deutlich die unterschiedlichen regionalen Marktpositionen der Unternehmen sowie die Marktanforderungen und regulatorische Rahmenbedingungen wider. Neue Regulierungen in der EU und den USA erfordern künftig einen hohen Anteil CO2-neutraler Lkw. In Märkten mit langen Transportdistanzen wie etwa den USA wird mittelfristig (bis 2030/2035) eine Koexistenz beider Antriebssysteme erwartet. > Der Markt für schwere Lkw ist aktuell ein Experimentierfeld für alternative Antriebstechnologien. Der Fahrzeugmarkt bietet Nutzern dieselbetriebener Lkw die Möglichkeit, alternative Antriebe für ihre spezifischen Einsatzzwecke zu testen. Kurze Erneuerungszyklen der Schwerlast-Lkw von circa vier Jahren erleichtern dies. Bestandsfahrzeuge können auf beide alternativen Technologien umgerüstet werden.