Fraunhofer IPK

Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik

Verkehrstechnik

NANU!

Mehrschichtbetrieb und Nachtbelieferung mit elektrischen Nutzfahrzeugen


 

Laufzeit: 1.1.2013 – 31.12.2015

Das Hauptziel des Vorhabens ist die Erprobung des Mehrschichtbetriebs mittelschwerer e-Nutzfahrzeuge (e-NFZ) mit rein elektrischem Antrieb, um verkehrsarme Nachtzeiten besser zu nutzen und damit die Gesamtwirtschaftlichkeit der e-NFZ zu verbessern. Dies soll durch ein Batteriewechselsystem erreicht werden, welches die Fahrzeugverfügbarkeit auf 24 Stunden am Tag erhöht und die Fahrzeugauslastung damit verdoppelt. Damit verbunden ist eine bessere Nutzung der Straßeninfrastruktur für die Umlegung der innerstädtischen Güterverkehrsleistung, ohne die Wirkungen nächtlicher Lärmschutzmaßnahmen negativ zu beeinflussen.

Im Einzelnen sollen erreicht werden:

  • Zeitliche Verlagerung der Belieferungs- und Transportprozesse in die Nachtstunden (leise LKW)
  • Mehrschichtbetrieb durch dispositionsgerechte 24h Verfügbarkeit der LKW (Nutzengenerierung mit e-NFZ)
  • Nutzung fluktuierender Quellen für die Bereitstellung der Wechselbatterien (Flottenladen mit Netzausgleich) im zeitlichen Dispositionsrahmen des Fahrzeugeinsatzes
  • Verbesserung des Nutzlastverhältnisses
  • Kostenreduktion der e-NFZ durch verlängerten Fahrzeugeinsatz

Zum anderen wird eine Optimierung der Energiekosten für das Aufladen der Fahrzeugbatterien durch so genanntes „gesteuertes Laden“ angestrebt, welches einerseits durch Laden nach ausgewählten Tarifen und andererseits ausgerichtet an den „Bedürfnissen“ des Energieversorgers nach Ausgleich von Energieangebot und Energieverbrauch erfolgen kann. Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem wachsenden Anteil unregelmäßig verfügbarer regenerativer Energie von Windparks und Solaranlagen, welche die Energieversorgungsunternehmen bisher mit hohem Aufwand ausregeln müssen.

Zielgruppen dieses Projektes sind Logistikunternehmen in der Stadtbelieferung sowie deren Flottenmanagement und Filialhäuser als Kunden der Logistikunternehmen. Gleichzeitig richtet sich dieses Projekt an die Energieversorger der Regionen.

Nanu!-Elektrolaster vor dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
© BMVBS
Hauptarbeitsbereiche: Ladetechnik, Fahrzeug- und Batterietechnik, 3-Schicht-Logistik
© Fraunhofer IPK
Nanu!-Ladestrategie
© Fraunhofer IPK

Zur Umsetzung eines 24/7-Betriebes mit elektrischen LKW sollen im Rahmen dieses Schaufensterprojektes daher drei inhaltliche Arbeitsfelder adressiert und die Ergebnisse demonstriert werden:

  1. Organisation des 24h-Betriebes aus Sicht der Logistik, der Kunden und des Ordnungsrechts
  2. Einführung eines Wechselakkusystems mit entsprechender Lade- und Wechselinfrastruktur für e-NFZ
  3. Aufbau des Dispositionsgesteuerten Ladens im Zusammenspiel von Logistikdienstleister und Energieversorgungsunternehmen.   

Thema des Vorhabens ist der Mehrschichtbetrieb und die Nachtbelieferung mit vollelektrischen Nutzfahrzeugen.

Das Vorhaben leistet einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung der Elektromobilität in einem umfassenden und integrierten Ansatz. Der innerstädtische Belieferungsverkehr ist eine wesentliche Ursache für temporäre lokale Engpässe im Straßennetz und er dominiert die lokalen Belastungsspitzen bei den relevanten Schadstoffkonzentrationen.

Mit dem Vorhaben wird der Einsatz von Elektrofahrzeugen unter Alltagsbedingungen, d.h. in realen logistischen Betriebskonzepten, im Feldversuch innerhalb eines regionalen Clusters erprobt. Das Vorhaben ist dem Bereich Wirtschaftsverkehr und City-Logistik zuzuordnen. Durch den Einsatz innovativer Technologien soll ein Beitrag zu tragfähigen Geschäfts- und Mobilitätsmodellen für den Gesamtmarkt Elektromobilität geleistet werden. Im Mittelpunkt steht dabei der Dreiklang aus Energiesystem, Elektrofahrzeug und Verkehrssystem. Bei der Entwicklung und Erprobung eines Wechselakkusystems im Zusammenspiel mit Nutzfahrzeugen, die eine Containerisierung der Warensendungen erlauben, wird die technische Grundlage für die Ausdehnung der Geschäftszeiten und damit für die bessere Nutzung der Fahrzeuge geschaffen. Ein solches System existiert im Nutzfahrzeugsegment bislang noch nicht. Durch eine innovative Neuentwicklung in diesem Segment wird eine Leitanbieterschaft angestrebt, die über das Schaufenster international herausgestellt werden soll.

Gerade beim Betrieb von Nutzfahrzeugen im Wirtschaftsverkehr ist durch die hohen Anschaffungskosten eine möglichst intensive Fahrzeugnutzung anzustreben. Durch die Ausdehnung der Betriebszeiten wird zudem die Systemeffizienz insgesamt gesteigert, d.h. das Nutzlastverhältnis kann verbessert und die begrenzte Energie der Fahrzeuge effizienter genutzt werden. Durch die zeitliche Ausdehnung können absehbar positive Effekte für die Fahrzeit und damit Produktivität erwirkt und die Effizienz erhöht werden.

Verstärkende ordnungsrechtliche Maßnahmen sollen erprobt und hinsichtlich ihrer Wirkung bewertet werden. Diese Maßnahmen können ein nicht monetäres Anreizsystem darstellen, um den vermehrten Einsatz von elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugen weiter zu befördern und für Unternehmen attraktiver zu machen.

Im Rahmen der Konzeption werden Kundenerwartungen ebenso berücksichtigt wie Infrastrukturanforderungen. Bei der Evaluierung werden neben Umwelt- und Klimawirkungen auch die Akzeptanz bei den beteiligten Akteuren eingehend untersucht.

Das Vorhaben leistet damit einen wichtigen Beitrag zur nutzer- und anwendungsbezogenen industriellen Forschung und in Folge zur Erfüllung der energie- und klimapolitischen Ziele der Bundesregierung. Die technologische Entwicklung trägt zur Entwicklung eines Leitmarktes bei und ermöglicht eine technologische Leitanbieterschaft. Die vertikale Vernetzung der Partner ermöglicht das Erzielen von Lerneffekten, eine Verbesserung von Prozessen und zukünftig eine Kostensenkung entsprechender Produkte. 

Einer Verlagerung der Lieferzeiten in verkehrslastarme Tages- und Nachtstunden stehen Lärm- und Immissionsschutzverordnungen entgegen, welche von Jahr zu Jahr verschärft werden. Das Einhalten der Verordnungen senkt auch die ursprünglich angedachte Nutzungsdauer konventioneller Lieferfahrzeuge, welche für das Befahren von Umweltzonen entweder umgerüstet oder ausgetauscht werden müssen. Der Einsatz (fast) emissionsloser vollelektrischer Nutzfahrzeuge ist noch immer eher die Ausnahme. Die entsprechenden Fahrzeuge sind im Vergleich zu konventionellen Lieferfahrzeugen teuer in der Anschaffung oder müssen aufwändig von Verbrennungs- auf Elektromotor umgerüstet werden. Entscheidende Kriterien der Logistikunternehmen bei der „Abwahl“ des Einsatzes elektrischer Fahrzeuge zur Belieferung sind sowohl durch die schweren Traktionsbatterien verringerte Nutzlast als auch zum Teil die schlechte Auslastung der Fahrzeuge durch die eingeschränkte Reichweite oder die langen Ladezeiten. „Klassische“ vollelektrische Nutzfahrzeuge verfügen meist über fest in den Fahrzeugrahmen integrierte Batterien, welche beim Aufladen lange und kostenintensive Standzeiten verursachen. Mit einem Wechselsystem für Traktionsbatterien elektrischer Nutzfahrzeuge können die notwendigen Standzeiten minimiert werden. Spezielle Wechselsysteme für große Traktionsbatterien sind bisher meist vollautomatisch ausgeführt und auch auf einen bestimmten Fahrzeugtyp beschränkt (z.B. Busverkehr Qingdao, Better Place). Für kleine und mittelständische Logistikunternehmen ist es wirtschaftlich nicht vertretbar, zusätzlich zu den e-NFZ auch teure Wechselsysteme anzuschaffen oder bei Dritten zu nutzen (Leasing von Traktionsbatterien). 

Projektpartner sind:

  • Fraunhofer IPK (Projektkoordinator)
  • Meyer & Meyer Transport Services GmbH
  • Hüffermann Transportsysteme GmbH
  • Castellan AG
  • TU Berlin - DAI Labor
  • LNC LogisticNetwork Consultants GmbH
  • DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
  • Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin

Das Projekt wird im Rahmen der Initiative „Schaufenster Elektromobilität“ gefördert vom Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) und Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU).