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Studie: Batterieantrieb bei LKWs deutlich effizienter als Brennstoffszelle

Copyright Abbildung(en): Daimler

Batterie für die PKWs, Brennstoffzelle für die LKWs. Das war bisher eine gängige Vorstellung für die Dekarbonisierung des Verkehrs, die breite Zustimmung erhielt. Aber ist die Brennstoffzelle für den Schwerverkehr tatsächlich die bessere Alternative? Dieser Frage sind Forscher des in Berlin ansässigen International Council on Clean Transportation (ICCT) nachgegangen. Das Ergebnis: batterielektrische LKW scheinen doch deutlich effizienter zu sein als jene mit Brennstoffzelle, vor allem im Regional- und Nahverkehr.

Limitierender Faktor für die Brennstoffzellen-LKWs ist das vorhandene Platzangebot für die Wasserstofftanks. Wegen der maximalen Fahrzeuglänge könnten hinter der Kabine nur etwa 2.000 Liter Wasserstoff gelagert werden. Bei 350 bar ergibt das eine Reichweite von lediglich 370 Kilometer, bei 700 bar zumindest 600 Kilometer. Die Betankung mit 700 bar würde in etwa 30 bis 50 Minuten dauern, wäre also innerhalb der vorgeschriebenen Pause des Fahrers möglich. Wird Flüssig- oder kryo-komprimierter Wasserstoff verwendet, sind sogar Reichweiten von 800 bis 900 Kilometer denkbar. Hierzu wären aber eine Reihe weiterer Komponenten am Fahrzeug erforderlich, wird Wasserstoff doch erst bei minus 253 Grad flüssig. Am effizientesten arbeitet ein Brennstoffzellen-Stack zudem nur bei etwa 17 Prozent der Maximalleistung. Größere Stacks wären daher effizienter, führen jedoch zu mehr Platzverbrauch und höheren Anschaffungskosten. Die durchschnittliche Energieeffizienz des Stacks liegt laut Studie nur bei etwa 45 Prozent.

Hinzu kommt, dass sich durch die Wasserstofftanks die Geometrie des Sattelzugs ungünstig verändert. Wegen der Tanks muss die Sattelkupplung weiter nach hinten rutschen. Dadurch lastet das Gewicht des Aufliegers stärker auf der (zweiten) Antriebsachse. Folglich sinkt die Nutzlast, eines der wesentlichsten Kriterien für Frächter. Das gilt zwar wegen der schwereren Batterien auch für batterieelektrisch angetriebene LKWs, dieser Nachteil macht sich aber erst bei Langdistanzen wirklich bemerkbar. Fortschritte in der Batterietechnologie sollen das Gewicht zudem in Zukunft deutlich verringern.

Überraschendes Ergebnis auch beim Thema Verbrauch: durch Simulationen haben die Forscher errechnet, dass eine Zugmaschine mit heutiger Brennstoffzellentechnik mindestens 9 Kilogramm Wasserstoff auf 100 Kilometer benötigt. Das entspricht in etwa 297 Kilowattstunden Energie. Zukünftig könnte sich der Verbrauch dank Leichtbau und höherem Wirkungsgrad auf etwa 6,6 Kilogramm pro 100 Kilometer einpendeln. Ist der LKW voll beladen, kann der Verbrauch um bis zu 20 Prozent steigen, die Außentemperatur hat hingegen nur einen minimalen Einfluss.

Im direkten Vergleich mit Diesel- und batterieelektrisch angetriebenen Zugmaschinen schneidet der Brennstoffzellenantrieb nur geringfügig besser ab als der Dieselantrieb. Der Energieverbrauch liegt im Fernverkehr um etwa 11 Prozent niedriger als beim Dieselantrieb, im Regionalverkehr um etwa 20 Prozent. Der batterieelektrische Antrieb schlägt die beiden jedoch um Längen: sein Verbrauch liegt der Studie zufolge um 55 Prozent (Fernverkehr) bzw. 61 Prozent (Regionalverkehr) unter dem Dieselantrieb. Grund hierfür sind die deutlich geringeren Effizienzwerte des Verbrennerantriebs und der Brennstoffzellen-Stacks, die bei maximal 60, im Schnitt bei nur etwa 45 Prozent liegen.

Auch angesichts der noch deutlich höheren Anschaffungskosten eines Brennstoffzellen-LKWs gegenüber einem batterielektrisch angetriebenen gerät der Brennstoffzellenantrieb daher etwas ins Hintertreffen. Für die batterielektrischen Antriebe ist jedoch ein deutlich umfangreicheres Infrastrukturnetzwerk nötig als für die Wasserstoff-Betankung.

Link zur Studie

Quelle: insideevs.de – Batterieelektrische Laster 50 % effizienter als Wasserstoff-Lkws

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Ja das wussten wir alles schon aber das macht nix .. die h2-Fraktion ist sowas von lern- und merkbefreit, dass ihr das alles sch..egal ist.

Wie war das? Tankzeiten von 30 bis 50 Minuten? Das könnte dann ein Elektro-Laster genauso schnell oder schneller in der Pause und die Reichweiten eines E-Lkw sind bei 80km/h auch nicht so übel.

Aber wie gesagt: egal – h2 rules

„Limitierender Faktor für die Brennstoffzellen-LKWs ist das vorhandene Platzangebot für die Wasserstofftanks.“
Aha. Bleibt die Frage: Wie wollen die das mit Batterien hinkriegen? Auch Akkus kann man nicht beliebig platzieren.

Alles gut und schön. H2 kann ein Abfallprodukt aus Wind- und Solarkraft sein. H2 ist sinnvoll speicherbar. Wie aber speichert man die erforderliche Menge an Strom, bis er in die LKW-Batt. fliesst?

No news – vor allem der Titel.
Niemand hat je behauptet, dass ein FCEV-Antrieb effizienter ist als ein BEV-Antrieb.
Es ist einfach die einzige Art, wie man einen vernünftigen Langstrecken-LKW ausrüsten kann, da die Batterie mit steigender Energiemenge irgend wo zu schwer und zu teuer wird.
(Die Studie selbst ist trotzdem interessant)

Um der Vorstellungskraft auf die Sprünge zu helfen, zwei Beispiele und ein Schluss:

-Für ca. 2-stündigen Betrieb oder ca. 200 km ist die Batterie optimal, nicht zu schwer, nicht zu gross und bezahlbar.

-Für ein Containerschiff, dass von Shanghai nach Rotterdam fährt, geht Batterie gar nicht. Habe es anderswo mal vorgerechnet, es könnte mit der ganzen Nutzlast gerade etwa die notwendigen Batterien transportieren.

-Ein Langstrecken-LKW liegt da irgendwo dazwischen. Ab einer bestimmten Anforderung, aktuell so um die 200-300 km, wird die Batterie zu schwer und zu teuer.
Trotzdem geht man mit Batterien heute über dieses Limit, weil es die einfachere und bisher die technisch weiter perfektionierte Lösung ist. Ein BEV-LKW ist ein No-Brainer. Grob gesagt kann jede Hinterhofgarage einen elektrischen Antriebsstrang und Batterien einkaufen und sie in einen LKW reinmechen. Das wird bei H2-Systemen erst etwa in 4 Jahren so weit sein, bisher ist es eher ein Gebiet für hochkompetente Firmen mit Entwicklungsabteilung.

Last edited 3 Monate zuvor by Jakob Sperling

Neueste Studien renommierter Wissenschaftler haben ergeben, dass ununterbrochen atmen das Leben deutlich verlängert.

@ Jakob Sperling:

„Ein BEV-LKW ist ein No-Brainer. Grob gesagt, kann jede Hinterhofgarage einen elektrischen Antriebsstrang und Batterien einkaufen und sie in einen LKW reinmachen. Das wird bei H2-Systemen erst etwa in 4 Jahren so weit sein, …“

Jaja, nur wird H2 dann auch mit wieder weiterentwickelten BEV-Systemen konkurrieren!
Der physikalisch bedingte H2-Effizienz-Nachteil greift übrigens auch dann noch.

„-Für ein Containerschiff, dass von Shanghai nach Rotterdam fährt, geht Batterie gar nicht.“

<lach> Du ziehst Dich auf Deine letzte Verteidigungs-Bastion zurück? :P
Hier in EA-N beziehen sich doch die negativen H2-Aussagen sehr konsequent auf den landgestützten Verkehr, und ebenda wird für H2 – außer Nischenanwendungen – kein Raum sein! Über die Großschifffahrt mache ich ja keine Aussagen. Seh’n mer scho‘!

Dann muss ich wohl nicht mehr viel dazu schreiben – die Studie bestätigt meine Aussagen.

Für 400 km im Lkw (bis zur gesetzliche Pause ca. 360 km) reichen ca. 4.000 kg an Akkupacks, abzüglich der H2-Komponenten des FCEV derzeit noch rund 2.600 kg Mehrgewicht beim BEV und das wird mit den neuen Batteriegenerationen laufend geringer. Für H2 gibt es viele sinnvolle Anwendungen, aber nicht im Straßenverkehr.

….und warum nur wird nicht einmal ansatzweise vergleichend über die gesamten Kosten gesprochen ?! Der Spediteur wird am Ende nur jenes Antriebskonzept erwerben, welches auf die Fahrzeuglebenszeit die geringsten Kosten verursacht und ihm einen Wettbewerbsvorteil sichert. Welches das sein wird, mag ein Jeder selber entscheiden. Außerdem sollte man sich die Frage stellen, wieviel echte regenerative Energie wird uns zukünftig zur Verfügung stehen und wie setzen wir sie mit den geringsten Verlusten ein.
Vielleicht dämmert es erst, wenn beide Konzepte vergleichbar sich im realen Einsatz bewähren müssen / haben, wobei wir noch mit grauen oder blauen H² laborieren, interessant wird es erst wenn H² wirklich grün ist.
Sicherlich wird sich hüben wie drüben noch einiges tun, wobei „drüben“ schon länger als 30 Jahre den Durchbruch verspricht und „hüben“ der Fortschrittsrenner hinsichtlich Entwicklung ist.
Wenigstens habe beide Konzepte einen quasi abgasfreien E-Motor, das eine Eine kleine und das Andere ein große Batterie.

Wer sagt denn dann BEV nur auf den Strassen fahren müssen, es gibt auch einen E-Traktor fürs Feld.

Foxconn baut E-Traktoren für Monarch in US-Werk

Mit einer Batterieladung … bis zu zehn Stunden … Mit … Batteriewechselwagen … 24-Stunden-Betrieb

Bei der Arbeit soll der etwas über 50 kW starke MK-V mit seinem hohen Drehmoment … punkten.

… über einen Anschluss Strom …elektrische Geräte betrieben werden können.

Der MK-V verfügt auch über eine Zapfwelle und hydraulische Ober- und Seitenlenker.

(Quelle: electrive.net – 12.08.2022)

Hierbei würden H2-Tanks und BZ-Anlage zu viel Platz beanspruchen.

Der letzte Satz ist kreuzfalsch und längst wiederlegt. Die Infrastruktur für Wasserstoff ist um Faktoren teurer als diejenige für Ladeinfrastruktur. Man kann eben nur bedingt die bestehende Infrastruktur des Erdölnetzwerks benutzen. Thema versprödung der bestehenden Materialien von Pipelines, Tankstellen etc. Alles müsste erneuert und die Sicherheits und Pumpanlagen neu gebaut werden. In einem unterirdischen Tank kann man nicht einfach H2 lagern etc. etc.

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