Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst Grundlagen von Nutzfahrzeugen, alternative Antriebsformen, Marktzahlen- und angebote sowie potenzielle Kostenkomponenten vorgestellt.
Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird ein Gesamtkostenmodell auf Basis entsprechender Parameter entwickelt und angewendet. Durch die Erkenntnisse aus dem theoretischen und dem praktischen Teil lässt sich abschließend eine ökonomische Bewertung des batterieelektrischen Antriebskonzepts vornehmen und aufzeigen, wo mögliche Restriktionen oder Potenziale vorhanden sind.
Themen rund um die Elektromobilität rücken bereits seit einigen Jahren insbesondere im Bereich der Automobilbranche in den Fokus. Darüber hinaus zeigen jüngste Entwicklungen in der Nutzfahrzeugbranche, dass jene Themen auch dort bereits angekommen sind. Ein Teil dieses Segments werden durch schwere Nutzfahrzeuge abgedeckt, die unter anderem im Fernverkehr eingesetzt werden.
Im Zusammenhang mit der E-Mobilität fallen jedoch oft die hohen Anschaffungspreise sowie begrenzte Reichweiten. Folgende Forschungsfrage gilt es in diesem Zusammenhang zu beantworten:
Kann ein batterieelektrischer Lkw im Fernverkehr prinzipiell eine Kostenparität oder gar Kostenvorteil gegenüber einem herkömmlichen Lkw erlangen und sich damit nachhaltig im Markt etablieren?
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
1.1 Motivation und Einordnung in den wissenschaftlichen Kontext
1.2 Zielsetzung
1.3 Überblick über das methodische Vorgehen
2 Elektromobilität im Nutzfahrzeugsegment
2.1 Nutzfahrzeugsegment im Überblick
2.1.1 Definition und Abgrenzung
2.1.2 Nutzfahrzeugklassen und Einsatzgebiete
2.1.3 Transportformen
2.1.4 Überblick zum Straßengüterverkehr in Deutschland
2.1.5 Motive für den Umstieg auf alternative Antriebsformen
2.2 Ergänzungen zum konventionellen Triebstrang und alternative Antriebskonzepte
2.2.1 Alternative Kraftstoffe
2.2.2 Elektromobile Antriebskonzepte
2.2.3 Wesentliche Komponenten eines batterieelektrischen Nutzfahrzeugs
2.2.3.1 Motor und Getriebe
2.2.3.2 Batterie
2.3 Marktübersicht über batterieelektrische Lkws
2.3.1 Leichte Nutzfahrzeuge
2.3.2 Schwere Nutzfahrzeuge
2.3.3 Lademöglichkeiten und Ladeinfrastruktur
3 Wirtschaftlichkeit von batterieelektrischen Lkws
3.1 Ansätze zur Wirtschaftlichkeitsoptimierung und Kundenkaufkriterien
3.2 Gesamtkostenrechnung
3.2.1 Ziele und Bestandteile der klassischen Kostenkalkulation
3.2.2 Gesamtkosten nach dem TCO-Konzept
3.2.2.1 Ursprung, Definition und Einordnung
3.2.2.2 Integration der Leistungsfähigkeit von Investitionsalternativen
3.3 Herausforderungen für E-Lkws im Fernverkehr
3.4 Bisherige Studienergebnisse zur TCO
4 Gesamtkostenrechnung als Instrument einer ökonomischen Evaluierung
4.1 Anforderungen an das Modell
4.2 Grundsätzliche Annahmen der Modellierung
4.3 Vorstellung eines konventionellen Referenznutzfahrzeuges
4.4 Relevante Kostenbestandteile
4.4.1 Betrachtung der zeitabhängigen Kosten
4.4.1.1 Neupreis des Fahrzeuges
4.4.1.2 Finanzierungskosten
4.4.1.3 Restwert
4.4.1.4 Versicherung und Steuern
4.4.1.5 Ladeinfrastruktur
4.4.2 Betrachtung der leistungsabhängigen Kosten
4.4.2.1 Dieselkosten und AdBlue
4.4.2.2 Stromkosten
4.4.2.3 Stromkosten an externen Ladesäulen
4.4.2.4 Mautkosten
4.4.2.5 Wartungs-, Instandhaltungs- und Schmierstoffkosten
4.4.2.6 Ersatzbatterie
4.5 Ergebnisse des Gesamtkostenmodells
4.5.1 Darstellung und Auswertung
4.5.2 Diskussion und Einordnung der Ergebnisse
5 Nutzenbewertung anhand eines Praxisfalls
5.1 Vorstellung der Bewertungskriterien
5.2 Vorstellung des Anwendungsfalls im gewerblichen Verkehr
5.3 Bewertung
6 Fazit
6.1 Zusammenfassung und Beantwortung der Forschungsfragen
6.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Masterarbeit verfolgt das Ziel, das wirtschaftliche Potenzial batterieelektrischer Nutzfahrzeuge im Fernverkehr zu evaluieren. Im Zentrum steht die Untersuchung, ob ein batterieelektrischer Lkw unter ökonomischen Gesichtspunkten eine Kostenparität oder einen Wettbewerbsvorteil gegenüber einem konventionellen Dieselfahrzeug erreichen kann, um sich langfristig am Markt zu etablieren.
- Marktanalyse zur Elektromobilität im Nutzfahrzeugsegment
- Entwicklung eines umfassenden Gesamtkostenmodells (Total Cost of Ownership)
- Analyse relevanter Kostenfaktoren wie Anschaffung, Energie, Wartung und Maut bis 2030
- Praxisnahe Anwendung und Nutzenbewertung anhand eines konkreten Anwendungsfalls
Auszug aus dem Buch
3.3 Herausforderungen für E-Lkws im Fernverkehr
Die Herausforderungen im Kontext der Wirtschaftlichkeit für batterieelektrisch betriebene Lkws im Fernverkehrseinsatz lassen sich aus dem spezifischen Anforderungsprofil ableiten. Zum Fernbereich zählen laut Statistiken des KBA Fahrten ab einer Strecke von 151 Kilometern. Allerdings macht Abbildung 10 deutlich, dass auch weitaus höhere Distanzen zurückgelegt werden können. Danach sind zurückzulegende Strecken von 1.000 Kilometern und mehr möglich, die damit auch Grenzüberschreitungen beinhalten und somit zum internationalen Fernverkehr zählen. Insgesamt beziffert M. Hilgers die Jahresfahrleistung mit 150.000 Kilometern bei einer Gesamtfahrleistung von 1,2 Millionen Kilometern im Fahrzeugleben. Dabei beträgt die Durchschnittsgeschwindigkeit 60 km/h. Zum Vergleich: Ein Lkw im Verteilerverkehr legt lediglich 500.000 Kilometer bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 33 km/h zurück.
Um die Tankintervalle trotz der hohen Fahrleistungen möglichst gering zu halten, werden heutzutage vielfach Dieseltanks mit 1.200 Litern verbaut. Übertragen auf das batterieelektrische Pendant bedeutet das ein entsprechendes Mehrgewicht aufgrund der vielen Batteriezellen, die zusätzlich untergebracht werden müssten. Hohe Batteriekapazitäten gehen demzufolge mit eingeschränkter Nutzlast einher. Aus diesen Gründen sind schnelle Lademöglichkeiten intern als auch extern essenziell für den Einsatz von E-Lkws. Erschwerend kommt hinzu, dass bei kälteren Tagen die Reichweite sinkt. Aus einem Test des norwegischen Automobilverbandes (NAF) mit 20 bekannten Elektrofahrzeugen geht hervor, dass mit Reichenweitenverlusten von durchschnittlich 18,5 Prozent unter norwegischen Winterbedingungen zu rechnen ist.
Um wiederrum dem bereits erwähnten Problem des Nutzlastverlustes entgegenzuwirken, wurde eine Verordnung zur Änderung straßenverkehrsrechtlicher Vorschriften erlassen, mithilfe derer es gestattet ist, das zGG bei batterieelektrischen Lkws um bis zu 2 Tonnen zu überschreiten. Ob damit die Nutzlast-Anforderungen im täglichen Einsatz bereits erfüllt werden, unterliegt in Kapitel 5 einer genaueren Betrachtung.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einführung: Hinführung zur Thematik der Elektrifizierung im Fernverkehr, Darlegung der Zielsetzung und Erläuterung des methodischen Vorgehens anhand eines Gesamtkostenmodells.
2 Elektromobilität im Nutzfahrzeugsegment: Überblick über das Nutzfahrzeugsegment, Definitionen, Fahrzeugklassen sowie eine Marktübersicht über bestehende und zukünftige Antriebs- und Ladetechnologien.
3 Wirtschaftlichkeit von batterieelektrischen Lkws: Analyse der Faktoren zur Wirtschaftlichkeitsoptimierung sowie eine detaillierte Auseinandersetzung mit dem Total Cost of Ownership (TCO) Konzept.
4 Gesamtkostenrechnung als Instrument einer ökonomischen Evaluierung: Durchführung der praktischen Gesamtkostenrechnung inklusive der Definition von Referenzfahrzeugen und Annahmen zu Kostenbestandteilen bis 2030.
5 Nutzenbewertung anhand eines Praxisfalls: Qualitative Bewertung der Wirtschaftlichkeit und technischen Machbarkeit durch Übertragung des Modells auf einen realen Transportauftrag.
6 Fazit: Zusammenfassende Beantwortung der zentralen Forschungsfragen und Ausblick auf zukünftige Entwicklungen sowie den weiteren Forschungsbedarf.
Schlüsselwörter
Elektromobilität, Nutzfahrzeuge, Fernverkehr, Gesamtkostenrechnung, TCO, Batterieelektrischer Antrieb, Wirtschaftlichkeit, Ladeinfrastruktur, CO2-Emissionsnorm, Dieselkraftstoff, Nutzlast, Transportlogistik, Gesamtkostenmodell, Automobilbranche, Nachhaltigkeit
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, ob der Einsatz von batterieelektrischen Lkws im Fernverkehr unter ökonomischen Aspekten wettbewerbsfähig gegenüber herkömmlichen Dieselfahrzeugen gestaltet werden kann.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit fokussiert sich auf die Bereiche Elektromobilität im Nutzfahrzeugsegment, Wirtschaftlichkeitsanalysen auf TCO-Basis, Ladeinfrastruktur sowie die technologischen Herausforderungen und politischen Rahmenbedingungen im Güterfernverkehr.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist die Beantwortung der Frage, ob ein batterieelektrischer Lkw im Fernverkehr prinzipiell eine Kostenparität oder einen Kostenvorteil erlangen und sich damit nachhaltig im Markt etablieren kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit kombiniert eine systematische Literatur- und Internetrecherche mit der Erstellung einer quantitativen Gesamtkostenrechnung (TCO-Modell) sowie einer abschließenden Nutzenbewertung anhand eines konkreten Praxisfalls.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der detaillierten Modellierung der Gesamtkosten unter Berücksichtigung verschiedener Parameter wie Strompreisentwicklungen, Mautbefreiungen, Batteriekosten und technologischer Restriktionen, um die Wettbewerbsfähigkeit in verschiedenen Zeiträumen und Szenarien zu prüfen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den Kernbegriffen zählen E-Mobilität, Nutzfahrzeuge, Fernverkehr, Total Cost of Ownership, Wirtschaftlichkeit und Ladeinfrastruktur.
Wie groß ist der Einfluss der Ladeinfrastruktur auf die Wirtschaftlichkeit?
Die Arbeit stellt fest, dass die unzureichende öffentliche Ladeinfrastruktur ein Haupthindernis darstellt. Der Aufbau privater Ladelösungen ist kostenintensiv und beeinflusst die Gesamtwirtschaftlichkeit des Lkw-Einsatzes maßgeblich.
Welche Rolle spielt die Nutzlast bei batterieelektrischen Lkws im Fernverkehr?
Da Batterien ein hohes Eigengewicht besitzen, führt der Einsatz bei batterieelektrischen Lkws oft zu einem Nutzlastverlust. Die Arbeit untersucht, inwieweit regulatorische Maßnahmen wie die Erhöhung des zulässigen Gesamtgewichts diesen Effekt abmildern können.
- Arbeit zitieren
- Dennis Klingbeil (Autor:in), 2021, Die ökonomische Evaluierung von batterieelektrischen Lkws im Fernverkehr bis 2030. Ein Ansatz auf Gesamtkostenbasis, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1037341
