Wie wird der Güterfernverkehr klimafreundlich? Wenn wirklich große Distanzen zu überwinden sind, ist Flüssigkraftstoff beinahe unschlagbar. Es gibt es eine perfekt ausgebaute Infrastruktur, das Verhältnis von Volumen zu Energieinhalt ist optimal, und er funktioniert zu Lande, zu Wasser und in der Luft, mit E-Fuels sogar klimaneutral. Das hat mittlerweile auch die Politik erkannt und fördert synthetische Kraftstoffe für Lkw, zeigt sich technologieoffen. Denn auch die Konkurrenten Wasserstoff- und batterieelektrischer Truck sind im Rennen. Es bleibt spannend.

Der Transportsektor steht heute vor der größten Veränderung seit der Diesel-Lkw die Pferdekutsche abgelöst hat. Das Ende fossiler Mobilität rückt in greifbare Nähe, der Klimawandel erfordert sehr schnelles Handeln. Um die globale Erwärmung auf unter zwei Grad Celsius zu begrenzen – wie im Pariser Abkommen gefordert – müssen die Treibhausgasemissionen deutlich reduziert werden. Was die Situation noch herausfordernder macht: Sie müssen ab sofort vermindert werden, um zu verhindern, dass das Weltklima den potenziell gefährlichen Tipping Point erreicht, von dem es kein Zurück mehr gibt.

Eurostat, das statistische Amt der Europäischen Union, geht von einem Beitrag der CO2-Emissionen in Europa Straßenverkehrs von mehr als einem Viertel aus. Im Jahr 2018 wurden rund 888 Millionen Tonnen durch Pkw, Transporter, Lkw und Busse verursacht. Laut Eurostat können 26 Prozent dieser Emissionen schweren Nutzfahrzeugen, vor allem Lkw, zugeordnet werden. Im Gegensatz zu anderen Sektoren stoßen diese schweren Nutzfahrzeuge heute insgesamt 24 Prozent mehr CO2 aus als 1990.Um die Klimaziele zu erreichen ist eine Trendwende geboten.

Der richtige Weg zum Ziel ist noch offen

Als weitreichende Gegenmaßnahme hat die Europäische Union anspruchsvolle Ziele zur Reduzierung der CO2-Emissionen von Lkw festgelegt: minus 15 Prozent bis 2025 und minus 30 Prozent bis 2030. Für die Lkw-Hersteller ändern diese Ziele viel, denn der bisher erfolgreiche Ansatz der schrittweisen Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs wird dafür nicht annähernd ausreichen. Tatsächlich ist selbst die 15-Prozent-Vorgabe ohne einen gewissen Anteil an klimaneutralen und Null-Emissions-Fahrzeugen nicht zu schaffen.

Da die CO2-Emissionsverordnung nur der Anfang einer umfassenden Wende ist und später noch sehr wahrscheinlich strengere Ziele folgen werden, steht die Lkw-Branche vor ihrem tiefgreifendsten Wandel. Innerhalb von maximal drei Jahrzehnten wird das fossile Zeitalter zu Ende gehen und zur überwiegenden Anwendung klimaneutraler Technologie zwingen. Welche Technologie das sein wird, ist offen. Nicht zuletzt, weil das Bundesverfassungsgericht es so anordnet. Deutschlands oberste Richter in Karlsruhe lehnen zu enge technische Vorgaben ab. Sie sind sich sicher, dass eine „zu frühe Festlegung der Entwicklungspfade Entwicklungspotenzial verschenken könne“. Mehr Technologieoffenheit ist kaum denkbar.

Fossilem Diesel geht es an den Kragen

In Zukunft werden viele neue Lkw in Europa einen alternativen Antriebsstrang haben – entweder batterieelektrisch (BEV) oder brennstoffzellenelektrisch (FCEV). Laut der von Berylls Strategy Advisors im vierten Quartal 2020 durchgeführten Expertenstudie Trucking 2030 werden in zehn Jahren bereits 35 Prozent der neu verkauften mittleren und schweren Lkw Fahrzeuge mit alternativem Antriebsstrang sein.

Die Bedeutung des klassischen Hubkolbenmotors schwindet – aber sie verschwindet nicht. Auch wenn wohl immer mehr Fahrverbote für Lkw mit fossil betriebenen Verbrennungsmotoren in europäischen Städten dazu führen werden, dass zumindest der städtische Verteilverkehr auf batterieelektrische Fahrzeuge setzt.

Vorbild Kalifornien?

Expertenmeinungen zufolge sind nach 2030 sogar landesweite Fahrverbote für fossilen Diesel denkbar, nach dem Vorbild Kaliforniens sowie 15 weiterer US-Bundesstaaten. Sie haben eine Absichtserklärung unterzeichnet, wonach spätestens 2045 bzw. 2050 ausnahmslos nur noch emissionsfreie Lkw verkauft werden sollen.

Den Weg zu diesem Ziel beschreibt Kalifornien im 2017 veröffentlichten Climate Change Scoping Plan (Rahmenplan für den Klimawandel), der den sukzessiven Einsatz von klimaneutralen Kraftstoffen für den Transportsektor vorschreibt. Interessanterweise teilen die europäischen Lkw-Hersteller diese Denkweise und haben im Dezember 2020 eine Erklärung unterzeichnet, in der sie sich verpflichten, ab 2040 nur noch Lkw frei von fossilen Brennstoffen anzubieten, um bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen.

Die Lkw-Hersteller drücken aufs Gas

Die Geschwindigkeit der Transformation ist beachtlich und erfordert nicht nur ein Umdenken, sondern auch hohe Investitionen. Und hier beginnen die Schwierigkeiten für die Hersteller, denn der Fahrplan zum emissionsfreien Lkw-Verkehr ist bisher alles andere als klar. Mehrere Optionen sind in der Diskussion, viele sind bereits in Prototypen im Einsatz. Bereits heute verfügbare Technologien – z.B. Hybrid- oder gasbetriebene Lkw – können helfen, den CO2-Ausstoß zu reduzieren.

Viele Experten plädieren vor allem für zwei Technologien im schweren Nutzfahrzeugverkehr: Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) für kurze und mittlere Strecken und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV) für Langstrecken sowie nutzlastsensible Anwendungen. Aber auch E-Fuels sind hier sicherlich eine sehr gut geeignete und effiziente Lösung.

Weniger Reichweite mit Brennstoffzelle als mit E-Fuels

Eine Studie des BMVI (Bundesministerium Verkehr und digitale Infrastruktur) zeigt allerdings, dass die Brennstoffzellen-Lkw aktuell noch einen gravierenden Nachteil gegenüber Trucks mit klimaneutralen alternativen flüssigen Kraftstoffen aufweisen: Während ein 40-Tonner mit synthetischem Kraftstoff eine Reichweite von ca. 2.500 Kilometern hat, müsste ein heutiger Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Lkw mit gleichem Tankvolumen bereits nach 300 bis 400 Kilometern nachtanken.

Dieses Problem löst selbst die Sonderregelung für Brennstoffzellenfahrzeuge (EU-Richtlinie 2015/719) nicht. Sie gesteht Brennstoffzellen-Lkw ein höheres Gewicht und mehr Länge zu, sofern das dazu beiträgt, die Schadstoffemissionen zu verringern. Die Reichweite pro Tankfüllung ließe sich so auf 800 bis 1.000 Kilometer erhöhen – dieser Aktionsradius liegt immer noch signifikant unter dem eines Diesel-E-Fuels-Lkw.

Keine Transformation ohne Technologieoffenheit

Synthetische Kraftstoffe sind bei der stark fokussierten Tank-to-wheel-Betrachtung zwar vermeintlich weniger energieeffizient als die direkte Nutzung von Strom, weil sie einen Teil des Stroms zur Umwandlung benötigen. Aber sie erlauben es, bestehende Infrastrukturen wie Tankstellen, Tanklager und Aufbereitung, aber auch Produktions-Know-how bei Herstellern und Zulieferern weiter zu nutzen. Langfristig sind sie außerdem auch dort geeignet, wo der Umstieg auf die E-Mobilität zum Beispiel aus Kostengründen nicht bewältigt werden kann.

Das gilt etwa für Regionen und Segmenten, in denen Ladestationen unerreichbar sind und die Preiselastizität eher gering ist. Synthetische Flüssigkraftstoffe haben das Potenzial, nicht nur die bestehende Lkw-Flotte schnell zu dekarbonisieren. Sie stellen auch aus diesem Grund eine ideale Technologie in die CO2-neutrale Zukunft dar.

Nach einer Studie der europäischen Energieagentur trägt der Pkw-Verkehr in Europa rund 60 Prozent zu den verkehrsbedingten Kohlendioxid-Emissionen bei. Der private Flugverkehr und die Schifffahrt emittieren jeweils etwa 13,5 Prozent, der Lkw-Verkehr verursacht mit rund 38 Prozent mehr als ein Drittel aller CO2-Emissionen in Europa, die aus dem Mobilitätssektor stammen. Sie ließen sich mit dem flächendeckenden Einsatz von E-Fuels vermeiden.

E-Fuels sind eine langfristige Zukunftsinvestition

E-Fuels garantieren der Logistik-Wirtschaft, den Spediteuren und den Lkw-Herstellern einen langsamen und geordneten Ausstieg aus dieser Technologie. Selbst nach deren Ende bleiben die synthetischen Kraftstoffe weiter nutzbar, im Flug- und Seeverkehr werden sie noch für viele Jahrzehnte dringend benötigt. Ihre Bedeutung ist daher auch langfristig gesichert und der Aufbau in Produktionskapazitäten eine gute Investition in die Zukunft.

Für die Transportwirtschaft ist TCO-Parität (Total Cost of Ownership/Kostengleichheit während der kompletten Nutzungsphase) entscheidend. Neue Antriebskonzepte müssen hier mit den aktuellen, dieselbetriebenen Lkw mithalten können. Die Begründung: Erst wenn die Lkw-Betreiber einen nachhaltigen wirtschaftlichen Nutzen erzielen, gewinnt der Absatz von emissionsfreien Lkw an Fahrt.

Sind Oberleitungs-Lkw eine Sackgasse?

Grundsätzlich soll die Dekarbonisierung des LKW zwar technologieoffen erfolgen und neben den BEV-, FCEV- sind Oberleitungs-Lkw sowie E-Fuels in der Erprobung. Dennoch erscheinen nicht alle Konzepte gleich vielversprechend. Oberleitungs-Lkw haben in der Tank-to-Wheel-Betrachtung zwar eine sehr hohe Energieeffizienz, allerdings ist der Aufwand zum Bau und Unterhalt der Oberleitungs-Infrastruktur exorbitant. Darüber hinaus schränken spurgeführte Systeme die Flexibilität stark ein.

Hier haben die synthetischen Kraftstoffe den bereits angesprochenen Vorteil, dass die bestehende Infrastruktur nahtlos und über die gesamte Wertschöpfungskette im Sinne von LCA weiter effizient genutzt werden kann.

Gemeinsame Anstrengungen von Politik und Wirtschaft sind nötig

Mit dem Fahrplan für einen klimafreundlichen Straßengüterverkehr wurde im Austausch zwischen Politik, Wissenschaft und Industrie eine Basis für die Weiterentwicklung und Markteinführung beziehungsweise den Markthochlauf CO2-neutraler Technologien im Straßengüterverkehr in Deutschland geschaffen, gibt sich das BMVI optimistisch. Eine Betrachtung des Ministeriums der einzelnen Technologien zeigt, dass sich BEV, Gasantrieb, FCEV und strombasierte Kraftstoffe derzeit in unterschiedlichen Technologiereifegraden befinden.

Für alle betrachteten Ansätze wird von deutlichen Fortschritten aufgrund der gemeinsamen Anstrengungen von Politik und Wirtschaft bis zum Jahr 2030 ausgegangen, ein Drittel der Fahrleistung soll dann „grün“ sein. Um die gesetzten Ziele zur Treibhausgasminderung für 2050 zu erreichen, geht das BMVI ab 2030 von einer steigenden Marktdurchdringung insbesondere von FCEV sowie zu einem etwas späteren Zeitpunkt von E-Fuels im Lkw-Verkehr aus. Dennoch bestehen Unsicherheiten hinsichtlich Umsetzung und Marktdurchdringung.

Förderprogramme treiben das Thema voran

Um die Klimaziele zu erreichen, stellt die öffentliche Hand verschiedene Förderprogramme zur Verfügung, etwa die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung (MKS), ein Fahrplan für einen klimafreundlichen Straßengüterverkehr, das Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP), die BMVI-Förderinitiative „Energiewende im Verkehr“ und weitere Förderprogramme sind angekündigt. Anbetrachts der ambitionierten europäischen und deutschen Klimaziele erwarten viele Akteure auch ambitionierte Maßnahmen in diesem Bereich.

Flaschenhals Ladestationen für E-Lkw

Mancher Branchenkenner zeigt sich in einer Umfrage in Bezug auf die Batterielade-Infrastruktur überraschend optimistisch. So sollen sich die Gesamtkosten (TCO) von BEV gegenüber Diesel bereits im Jahr 2026 amortisieren. Die flächendeckende Verfügbarkeit von Ladestationen ist schon für ein Jahr später (2027) prognostiziert. Beides sind Voraussetzungen für den Masseneinsatz von batteriebetriebenen Fahrzeugen. Tatsächlich gehen die Meinungen und Einschätzungen in diesem Punkt stark auseinander. So bewertet beispielsweise der Bundesrechnungshof in einem kürzlich erschienenen Bericht zur Umsetzung der Energiewende die Annahmen des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWi) zur Versorgungssicherheit bei Elektrizität als teils zu optimistisch und unplausibel.

Und nicht nur der Rechnungshof rügt die Steuerung der Energiewende als „mangelhaft“, auch der VDA (Verband der Automobilhersteller) fordert hier deutlich mehr Tempo. Wegen des zögerlichen Ladestationen-Ausbaus werden Batterie-Lkw auf Depot-Ladestationen angewiesen sein, also Stromzapfsäulen auf dem Betriebshof der Spediteure. Immerhin gibt es mittlerweile Bekenntnisse, beispielsweise von den MAN- und Scania-CEO, dass sich ihre Unternehmen am Aufbau der Infrastruktur beteiligen wollen. Die Firmenlenker fordern aber parallel eine bessere Verfügbarkeit von Biokraftstoffen für ihre Lkw.

Mehr als 14.000 Tankstellen für E-Fuels verfügbar

Für synthetische Kraftstoffe kann die bestehende Infrastruktur in der Fläche genutzt werden. Investitionen fallen daher gering aus. Vor allem beim Umstieg auf den heute noch so exotischen Wasserstoff stellt sich die Situation dagegen völlig anders dar: Um bis 2030 flächendeckend H2-Tankstellen für FCEV-Lkw zu errichten sind enorme Anstrengungen nötig, schließlich existieren heute in Deutschland laut dem Statistikportal Statista nicht einmal 100 Wasserstofftankstellen, aber mehr als 14.000, an denen Diesel oder zukünftig E-Fuels gezapft werden kann. Mit Blick auf das europäische Ausland, ist die Situation für die FCEV sogar noch trostloser.

Und es gibt eine weitere Aufgabe herkulischen Ausmaßes, vorzugsweise für die Energieversorger. Sie betrifft E-Fuels wie Strom, aber natürlich auch den Wasserstoff: Kohlenstofffreier Transport ist nur möglich, wenn er auf erneuerbarer Energie basiert. Dass dies bereits 2030 komplett möglich ist, darf bezweifelt werden.

Das Handling von flüssigen Kraftstoffen ist seit über hundert Jahren erprobt

Die Berylls-Umfrage geht davon aus, dass die Mehrheit der neu zugelassenen emissionsfreien Lkw im Jahr 2030 batterieelektrisch fahren. Die befragten Fachleute aus der Truck-Branche erwarten einen BEV-Anteil bei den Neuzulassungen von durchschnittlich 25 Prozent, während FCEV bis zu zehn Prozent der Verkäufe mittlerer und schwerer Lkw in Europa ausmachen werden. Es werden also nur ein Drittel aller neuen Lkw mit alternativem Antriebsstrang auf die Straßen rollen, der Verbrennungsmotor behält nach Einschätzung wichtiger Branchenkenner mittelfristig einen hohen Stellenwert.

Synthetische Kraftstoffe sind für Lkw durchaus konkurrenzfähig: Betrachtet man nämlich die Energiedichte bezogen auf das Volumen, wird die Überlegenheit von E-Fuels deutlich. Ein Liter synthetischer Kraftstoff speichert 10 kWh, ein Liter Druckwasserstoff dagegen magere 0,9 kWh. Bei tiefkaltem Flüssigwasserstoff (- 253 Grad Celsius) sind es zwar 2,3 kWh pro Liter, aber extreme Temperaturen oder hoher Druck machen Lagerung, Bereitstellung und Transport aufwändig. Das Handling von Flüssigkraftstoffen dagegen ist seit mehr als 100 Jahren erprobt und benötigt keine zusätzlichen Aufwendungen innerhalb einer bestehenden Infrastruktur.

Spediteure nehmen ihr Verantwortung für den Mobilitätswandel ernst

Eine entsprechende Infrastruktur zu schaffen ist tatsächlich auch nur eine Herausforderung auf dem Weg in eine Wasserstoffgesellschaft. Wasserstoff kann zum wichtigsten Energieträger der Zukunft reifen. Sein Hauptvorteil liegt darin, die eher unregelmäßig anfallende erneuerbare Energie aus Wind und Sonne in großem Maßstab zu Grenzkosten von Null zu speichern, ganze Industriezweige wie Chemie und Stahl sind auf ihn angewiesen. Sein komplexes Handling, die nicht existente Verteilstruktur und der Umstand, dass es kaum Fahrzeuge gibt, die ihn als Treibstoff nutzen können, machen ihn gleichwohl nicht zur idealen Lösung für den Transportsektor. Als Vorprodukt für E-Fuels ist er aber die ideale Basis für einen klimaneutralen Lastverkehr.

Das Rennen um den Lkw-Antrieb der Zukunft, der das Klima nicht mehr belastet, ist eröffnet. Transportunternehmen und Spediteure haben mittlerweile sehr wohl verstanden, dass ihr Einfluss auf die Klimaneutralität ganz erheblich ist. Der Mobilitätswandel, dem sie gegenüberstehen, hängt bei den Profis aber ganz stark von einer Frage ab: Wo sind die geringsten Kosten zu erwarten. Zieht man alle Randbedingungen in Betracht, sind E-Fuels auch in diesem Punkt eine Alternative mit Zukunft – in der Luft, auf dem Wasser und auch auf der Straße.

Titelbild: © Pexels / lê-minh

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