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Die wichtigsten alternativen Lkw-Antriebe im Überblick

Kommt das Ende des Verbrennungsmotors sogar beim Lkw? Damit der Verkehrssektor einen größeren Beitrag zu den Klimazielen leisten kann, müssen auch Nutzfahrzeuge weniger Schadstoffe ausstoßen. Angesichts der Dominanz des Diesels erscheint dies aus heutiger Sicht sehr herausfordernd. Doch der Markt kommt in Bewegung und auch DHL Freight testet bereits verschiedene Antriebskonzepte im Praxiseinsatz. Wir geben einen Überblick über die wichtigsten alternativen Lkw-Antriebe.

Alternative Lkw-Antriebe für die Logistik der Zukunft

Angesichts des weltweit wachsenden Güteraustauschs liegen in den Lieferketten und im Güterverkehr bedeutende Potenziale für den Klimaschutz, sind doch Logistik und Transport mit erheblichen Treibhausgasemissionen verbunden. Nutzfahrzeuge sind derzeit für rund ein Drittel der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors verantwortlich. Insbesondere der Lkw-Fernverkehr, der noch ganz überwiegend mit Dieselkraftstoff unterwegs ist, ist ein wesentlicher Verursacher von CO2-Emissionen.

Es besteht weitgehend Einigkeit darin, dass der Straßengüterverkehr der Zukunft umweltfreundlich sein muss. Konkret heißt das: Er soll mit möglichst wenig direkten und indirekten Emissionen verbunden sein. In der EU sehen Richtlinien vor, dass der Ausstoß von Treibhausgasen durch Lkw bis 2025 um 15 Prozent und bis 2030 um 30 Prozent gesenkt werden soll. In Deutschland sollen nach politischem Wunsch bis 2030 rund ein Drittel der Lkw mit alternativen Antrieben fahren.

Alternative Lkw-Antriebe im Überblick

Um welche konkreten Antriebe geht es eigentlich? Sie lassen sich in emissionsarme Technologien und -kraftstoffe sowie emissionsfreie Technologien unterscheiden. Die emissionsarmen Technologien verwenden durchweg Verbrennungsmotoren. Sie emittieren zwar weniger CO2 und Schadstoffe als Dieselantriebe, sind aber nicht frei von schädlichen direkten Abgasen.

Emissionsarme Technologien und -kraftstoffe für Lkw sind im Wesentlichen HVO (erneuerbares Diesel, Hydrotreated Vegetable Oil) und Biogas (komprimiertes Biomethan (Bio-CNG – Compressed Natural Gas) sowie verflüssigtes Biogas (Bio-LNG – Liquefied Natural Gas), daneben Biodiesel (FAME), synthetischer Kraftstoff (GTL – Gas-to-liquid) und Ethanol.

Die emissionsfreien Technologien E-Mobilität und Wasserstoff können ohne den Ausstoß von Klimagasen betrieben werden, wenn die Energieträger aus erneuerbaren Quellen stammen.

HVO ist mit Wasserstoff behandeltes Pflanzenöl z. B. auch aus Rest- und Abfallstoffen wie Fetten aus der Gastronomie. Nach einer Reaktion mit Wasserstoff ähneln die Eigenschaften des Öls sehr stark denen von Diesel. Wie Biodiesel kann HVO herkömmlichem Diesel beigemischt werden oder ihn ganz ersetzen. Die Nachhaltigkeit hängt bei HVO von verschiedenen Faktoren ab. Die Hydrierung mit Wasserstoff benötigt Energie und der Wasserstoff selbst sollte möglichst mit grüner Energie erzeugt worden sein. Ein weiteres Augenmerk erfordern die Rohstoffe – die Verwendung von Palmöl ist z. B. aus Umweltschutz-Sicht zu vermeiden, da dieses in der Regel dort angebaut wurde, wo bis vor einigen Jahren oder Jahrzehnten noch tropischer Regenwald stand.

Für CNG wird Erdgas auf weniger als ein Prozent seines ursprünglichen Volumens komprimiert. CNG kann als Kraftstoff Diesel ersetzen. CNG-Fahrzeuge sind schadstoffärmer und Gasantriebe haben generell eine bessere Energieeffizienz als Dieselmotoren. Wenn statt Erdgas Biogas aus erneuerbaren Quellen verwendet wird, sind Einsparungen bei der CO2-Emission von über 80 Prozent möglich. Trotz der Komprimierung benötigen CNG-Fahrzeuge mehr Platz für die Kraftstofflagerung als dieselbetriebene. Deshalb ist CNG in der Regel nur für kürzere Lieferdistanzen geeignet. Außerdem stellt entweichendes Methan – der Hauptbestandteil von Erdgas – ein potenzielles Problem für Umwelt und Klima dar.

LNG hat eine hohe Energiedichte und ein viel geringeres Volumen als CNG. Zur Herstellung von LNG wird Erdgas unter -161 °C abgekühlt und verflüssigt sich somit. Dadurch verringert sich das Volumen des Erdgases um den Faktor 600 gegenüber der gleichen Menge im gasförmigen Zustand. LNG eignet sich besonders für den Langstreckentransport im Straßengüterverkehr. LNG-Lkw können die Emissionsgrenzwerte bestehender und künftiger EU-Normen kostengünstig einhalten. Wie bei CNG sollte auch zur Herstellung von LNG Biogas verwendet werden, sodass ebenfalls Emissionseinsparungen von um die 80% möglich werden.

Biodiesel wird in der EU z. B. aus Pflanzenölen oder wiederverwerteten Fetten aus der Gastronomie hergestellt. Biodiesel für Lkw wird auch als Fettsäuremethylester (Fatty Acid Methyl Ester – FAME) bezeichnet. Er kann direkt oder als Beimischung zu herkömmlichem fossilem Diesel verwendet werden. In der EU ist eine Beimischung mit bis zu 7 Prozent FAME-Biodiesel üblich. Höhere Beimischungen können Anpassungen des Antriebs erfordern. Wenn Fette oder Öle nachhaltigen Ursprungs, etwa Abfallstoffe, Verwendung finden, ist auch Biodiesel nachhaltig.

Methan kann in einen flüssigen Kraftstoff umgewandelt werden, indem es zunächst zerlegt und anschließend zu einem synthetischen flüssigen Kraftstoff raffiniert wird. Dieser hat die gleichen technischen Eigenschaften wie fossile Kraftstoffe. Synthetische Kraftstoffe können auch aus anderen Rohstoffen hergestellt werden. GTL-Diesel reduziert zwar die Schadstoffemissionen herkömmlicher Fahrzeuge, die Herstellung benötigt aber viel Energie. Die Umweltbilanz von GTL hängt deshalb vor allem von der Erzeugung ab.

E-Lkw mit einem hocheffizienten Elektromotor werden mit Strom betrieben, der zunehmend aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Elektrofahrzeuge verursachen weder direkte Schadstoffe noch Lärm. Bei Einsatz von grünem Strom ist ein reiner E-Antrieb CO2-neutral. Auch Hybridfahrzeuge, die Verbrennungs- und Elektromotoren kombinieren, können Energie sparen und CO2-Emissionen reduzieren.

Eine Herausforderung bei E-Lkw ist neben den hohen Kosten die geringe Energiedichte von Strom. Dies begrenzt die Reichweite der Fahrzeuge. Daneben dauert das Laden je nach Ladeleistung sehr lange, schnelles Laden ist durch Gleichstrom mit hohen Leistungen möglich.

Ständige Verbesserungen in der Batterietechnologie sind entscheidend für die breite Markteinführung von E-Trucks. Denn auch wenn immer mehr E-Lkw auf den Markt kommen, schränkt deren Reichweite heute die Anwendungsfälle noch ein. Außerdem verringert das hohe Gewicht der Akkus die zulässige Nutzlast etwas. Deshalb werden E-Lkw bisher vor allem für Transporte in Städten und für regionale Lieferverkehre eingesetzt.

Bisher war nur von batterieelektrischen Lkw die Rede. In Schweden und Deutschland laufen aber auch Tests mit Oberleitungs-Lkw, auch DHL testet diese Technologie. Fest steht: Grundsätzlich funktionieren Oberleitungen für Lkw. Fragen zu Ausbau und Standardisierung, auch im internationalen Rahmen, sowie zur Wirtschaftlichkeit (hohe Vorabkosten für den Aufbau der Infrastruktur) haben das Konzept jedoch ausgebremst. Ob Oberleitungen für E-Lkw irgendwann in den Regelbetrieb übergehen, ist daher fraglich.

Mit Wasserstoff betriebene Lkw-Motoren nutzen Brennstoffzellen, um Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft in Wärme, Wasser und Strom umzuwandeln. Die Wärme und das Wasser gehen durch den Auspuff, während der Strom über einen Akku, der den Strom zwischenspeichern kann, den Motor antreibt.

Wasserstoff-Brennstoffzellen sind neben den batterieelektrischen Fahrzeugen eine wichtige Technologiealternative für den Straßengüterfernverkehr. Dazu wird die Brennstoffzellentechnologie unter Hochdruck weiterentwickelt, um bessere Wirkungsgrade und höhere Kosteneffizienz zu erreichen. Für die Umweltbilanz ist es wiederum entscheidend, dass für die energieintensive Erzeugung und Umwandlung des Wasserstoffs erneuerbarer Strom genutzt wird.

Wasserstoff hat eine relativ hohe Energiedichte, wodurch Wasserstoff-Lkw eine große Reichweite erreichen können. Für den Langstreckenbetrieb könnte Wasserstoff daher eine hervorragende Alternative zu Diesel werden – zumal Brennstoffzellen-Lkw fast so schnell betankt werden können wie Diesel-Lkw.

Dazu muss sich die Marktreife der Wasserstofftechnologie noch weiterentwickeln. Daneben wird der – noch wenig verfügbare – grüne Wasserstoff auch in anderen Bereichen der Industrie dringend benötigt, z.B. bei der Stahlproduktion.

Nachhaltige Lkw: Status quo und bestehende Infrastruktur

Emissionsarmer Verkehr ist ein übergeordnetes politisches Ziel der EU. Dem steht eine EU-weite Neuzulassungsquote von Lkw und Sattelzugmaschinen mit alternativen Antrieben von fünf Prozent im Jahr 2023 gegenüber (elektrisch, hybrid, CNG, LNG). Rund 95 Prozent der Lkw sind in der EU nach wie vor mit Diesel unterwegs. In Deutschland sind es 98 Prozent.

Die jeweilige Infrastruktur entwickelt sich je nach Antriebsart unterschiedlich (und mit erheblichen nationalen Unterschieden). Vor allem die E-Mobilität kann in Europa punkten: Hier ist die Zahl der öffentlichen Ladepunkte bis 2023 auf über 600.000 gestiegen (inkl. Pkw; Gleich- und Wechselstrom; alle Ladegeschwindigkeiten). Das ist fast eine Versechsfachung gegenüber 2020. Im Vergleich dazu sind die 248 Wasserstofftankstellen in der EU (2023) eine vernachlässigbare Größe.

Förderung für Lkw mit alternativen Antrieben

Eines der Haupthindernisse bei der Durchsetzung von alternativen Antrieben im Straßengüterverkehr ist also nach wie vor die unzureichende Lade- und Tankinfrastruktur. Im Rahmen des europäischen Green Deals haben sich 2023 die EU-Gremien auf national verbindliche Ziele beim Ausbau von Ladestationen und Tankstellen für alternative Kraftstoffe geeinigt. So soll es zum Beispiel für Lkw und Busse bis 2028 alle 120 Kilometer Ladestationen an den wichtigsten transeuropäischen Straßen geben und bis Ende 2030 muss jeder gesicherte Lkw-Parkplatz mit einer Ladestation ausgestattet sein. Nationale Förderprogramme ergänzen die EU-Vorgaben.

Was die direkte Förderung von Lkw mit alternativen Antrieben betrifft, so profitieren diese in einigen Ländern von reduzierten Straßenmautgebühren. Außerdem genehmigt die EU ihren Mitgliedsländern nationale Förderprogramme zur Unterstützung von Betrieben und Unternehmen, die nachhaltige Lkw erwerben. Solche Förderungen gibt es aber nicht überall und sie fallen von Land zu Land unterschiedlich hoch aus.

Alternative Antriebe bei DHL Freight

Für uns bei DHL Freight sind alternative Antriebe entscheidend für das Erreichen der Nachhaltigkeitsziele der gesamten DHL Group: bis 2030 den CO2-Fußabdruck um 30 Prozent im Vergleich zu 2019 zu verringern und bis 2050 alle logistikbezogenen Emissionen auf Netto-Null zu senken.

DHL Freight ist technologieoffen und setzt etwa allein in Deutschland schon über 200 Fahrzeuge ohne direkte oder mit deutlich reduzierten Treibhausgasemissionen im Regelbetrieb ein: batterieelektrische, Bio-CNG- und Bio-LNG-Fahrzeuge. Bis 2025 will DHL Freight mindestens 1.000 HVO-, Bio-LNG-, Bio-CNG- und Elektrofahrzeuge in Europa auf die Straße bringen und bis 2030 den Anteil nachhaltiger Kraftstoffe auf über 30 Prozent steigern.

Um die Entwicklung direkt voranzubringen, sind wir an Wasserstoff-Forschungsprojekte wie HyCET beteiligt und testen Wasserstoff-Lkw im Pilotbetrieb. Ständig kommen weitere Pilotprojekte für den Nah- und Fernverkehr hinzu, sowohl mit batterieelektrischen als auch mit wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen – vom kleinen Transporter bis zum Sattelzug.

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