HELGE SPINDL ER MAR TIN FELDWI ESER - muse.iao.fraunhofer.de · fraunhofe r-ins tit ut fÜr arbeitswirtschaf t und organi sation i ao abschlussbericht elekt rischer schw erlas tverkehr

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R A R B E I T S W I R T S C H A F T U N D O R G A N I S AT I O N I A O

A B S C H L U S S B E R I C H T

ELEKTRISCHER SCHWERLASTVERKEHR IM URBANEN RAUMS T E F F E N R A I B E R | H E L G E S P I N D L E R | M A R T I N F E L D W I E S E R

ELEKTRISCHER SCHWERLASTVERKEHR IM URBANEN RAUM

Potenzialanalyse am Fallbeispiel des Wirtschaftsraums Mannheim

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR ARBEITSWIRTSCHAFT UND ORGANISATION IAO

ELEKTRISCHER SCHWERLASTVERKEHR IM URBANEN RAUM Potenzialanalyse am Fallbeispiel des Wirtschaftsraums Mannheim

Dipl.-Ing. Steffen Raiber

Dipl.-Ing Helge Spindler

M.A. Martin Feldwieser

Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart. Projektpartner: Prof. Dr. Tobias Bernecker Hochschule Heilbronn – Institut für Nachhaltigkeit in Verkehr und Logistik INVL

Inhalt

1 Ausgangssituation ............................................................................................ 6 1.1 Prämissen ............................................................................................................. 6 1.1.1 Zentrale Hypothesen ............................................................................................ 6 1.1.2 Elektrifizierung von Schwerlastverkehren über ein Hub-Konzept .......................... 7 1.1.3 Untersuchung anhand eines konkreten Fallbeispiels: Wirtschaftsraum Mannheim .......................................................................................................................... 7

2 Zielsetzung ........................................................................................................ 9

3 Vorgehen ........................................................................................................... 10 3.1 Ursprüngliches Vorgehen auf Basis der Ausgangssituation ................................... 10 3.2 Anpassung des Untersuchungsrahmens und Entwicklung der übergeordneten Vorgehensweise ................................................................................................................. 12

4 Elektrifizierungspotenzial im urbanen Schwerlastverkehr ........................... 15 4.1 Elektrifizierung des urbanen Wirtschaftsverkehrs als Potenzial für Städte und Kommunen ........................................................................................................................ 15 4.1.1 Eignung des urbanen Wirtschaftsverkehrs für batterieelektrische Fahrzeuge ........ 15 4.1.2 Potenzial für Städte und Kommunen.................................................................... 16 4.2 Bestehende Ansätze zur Bestimmung des Elektrifizierungspotenzials in gewerblichen Flotten .......................................................................................................... 17 4.3 Elektrifizierungspotenzial im Kontext des Projekts „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ ................................................................................ 20

5 Elektromobilität im Schwerlastverkehr .......................................................... 22 5.1 Übersicht der Fahrzeugklassen im Nutzfahrzeugbereich ....................................... 22 5.2 Übersicht alternativer Antriebskonzepte ............................................................... 24 5.2.1 Biokraftstoffe ....................................................................................................... 24 5.2.2 Komprimiertes Erdgas .......................................................................................... 24 5.2.3 Flüssiggas ............................................................................................................. 25 5.2.4 Wasserstoff- und Brennstoffzelle .......................................................................... 25 5.2.5 Elektromobile Antriebskonzepte ........................................................................... 26 5.3 Komponenten eines batterieelektrischen Lkw ...................................................... 27 5.3.1 Batterie ................................................................................................................ 28 5.3.2 Motor und Getriebe ............................................................................................. 28 5.4 Aktuelle Marktübersicht ....................................................................................... 29 5.4.1 Leichte Lkw bis 7,5 Tonnen .................................................................................. 29 5.4.2 Schwerere Lkw bis 12 Tonnen .............................................................................. 31 5.4.3 Solo-Lkw Gesamtgewicht 12 bis 18 Tonnen ......................................................... 31 5.4.4 Sattelzugmaschinen ............................................................................................. 32 5.5 Ökologisches Potenzial ......................................................................................... 33 5.5.1 Well-to-Wheel Analyse ......................................................................................... 33 5.5.2 Fahrzeugherstellung ............................................................................................. 35 5.5.3 Lärmemissionen ................................................................................................... 36 5.6 Wirtschaftlichkeit ................................................................................................. 37 5.6.1 Kraftstoffverbrauch .............................................................................................. 37 5.6.2 Wartung und Reparatur ....................................................................................... 40 5.6.3 Investitionskosten................................................................................................. 40 5.6.4 Zusätzliche Einsparpotenziale ............................................................................... 41 5.7 Fazit ..................................................................................................................... 42

6 Ansatz „Umspann-Konzept“ ............................................................................ 43 6.1 Transportanalyse im Wirtschaftsraum Mannheim ................................................. 43

Fraunhofer IAO Elektrischer Schwerlastverkehr Hochschule Heilbronn

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6.1.1 Analyse der Schwerlastverkehre - Modellbasierte Abschätzung ............................ 44 6.1.1.1 Methodik ......................................................................................................... 44 6.1.1.2 Verkehrsaufkommen ........................................................................................ 46 6.1.1.3 Potenzialrechnung – Verkehrliche und ökologische Effekte .............................. 50 6.1.2 Befragung von Unternehmen ............................................................................... 55 6.1.2.1 Verladende Unternehmen ................................................................................ 55 6.1.2.2 Logistikunternehmen ........................................................................................ 55 6.2 Fazit und Anpassung des Projektrahmens ............................................................ 58

7 Neuer Ansatz „E-Logistik-Anwendungsfälle“................................................. 59 7.1 Beschreibung der E-Logistik-Anwendungsfälle ..................................................... 59 7.2 Analysepfad I: Elektrifizierungspotenzial im Wirtschaftsraum Mannheim auf Basis der E-Logistik-Anwendungsfälle ................................................................................. 60 7.2.1 Verladende Unternehmen .................................................................................... 61 7.2.2 Logistikunternehmen ........................................................................................... 66 7.2.3 Zwischenfazit ....................................................................................................... 68 7.3 Analysepfad II: Elektrifizierungspotenzial von einzelnen Unternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim ............................................................................................... 69 7.3.1 Nutzungsmodelle – ein Ansatz zur Integration von Elektrifizierungspotenzialen und Standortentwicklung in Logistikunternehmen .............................................................. 70 7.3.2 Unternehmensindividuelle Analyse der Elektrifizierungspotenziale ........................ 71 7.3.2.1 Fallstudie I: Unternehmen X .............................................................................. 74 7.3.2.2 Fallstudie II: Unternehmen Y ............................................................................. 81 7.3.2.3 Fallstudie III: Unternehmen Z ............................................................................ 89 7.3.2.4 Fazit zu den unternehmensindividuellen Analysen der Elektrifizierungspotenziale .................................................................................................. 97 7.3.3 Rolle von Neuflächen für Logistikunternehmen im Kontext der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren .................................................................................................... 98 7.3.3.1 Fallstudie I (Unternehmen X) ............................................................................. 103 7.3.3.2 Fallstudie II (Unternehmen Y) ............................................................................ 104 7.3.3.3 Fallstudie III (Unternehmen Z) ........................................................................... 106 7.3.4 Analysefazit - Nutzungskategorien zu Fläche und Elektrifizierung ......................... 108 7.3.4.1 Entwicklung und Anwendung einer Bewertungssystematik zu den Parametern „Elektrifizierungspotenzial“ und „Fläche“ ....................................................... 109 7.3.4.2 Integrierende (Gesamt-)Bewertung von Elektrifizierungs- und Flächenattraktivität ......................................................................................................... 112 7.3.4.3 Zur Interpretation der zusammengefassten Ergebnisse: .................................... 114 7.4 Übertragbarkeit der Projektvorgehensweise ......................................................... 116

8 Fazit und weiterer Forschungsbedarf ............................................................. 119

9 Anhang .............................................................................................................. 121 9.1 Integration der Erkenntnisse zu Elektrifizierungspotenzialen und Flächennutzen .................................................................................................................... 121 9.2 Bewertung des unternehmensspezifischen (technisch machbaren) Elektrifizierungspotenzials................................................................................................... 123 9.3 Bewertung des unternehmensspezifischen Gesamt-Elektrifizierungspotenzials ..... 124 9.4 Bewertung des Nutzenbeitrags und der Attraktivität einer Erweiterungsfläche (aus Sicht eines Logistikunternehmens) ............................................................................... 125 9.5 Integrierende (Gesamt-)Bewertung von Elektrifizierungs- und Flächenattraktivität ............................................................................................................. 127 9.6 Abschließende Anmerkungen zur Konzeption einer zukünftigen Bewertungssystematik ........................................................................................................ 129


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Ausgangssituation

1 Ausgangssituation

Die Diskussion über eine Elektrifizierung des urbanen Straßenverkehrs ist bis heute von einer starken Fokussierung auf den motorisierten Individualverkehr geprägt. Im Mittelpunkt stehen vor allem kleinere Fahrzeuge von Rollern bis hin zu Kleinwagen. Inzwischen gibt es aber auch einige Projekte, die sich mit der Eignung vornehmlich kleinerer elektrischer Nutzfahrzeuge für den innerstädtischen Güterverkehr auseinandersetzen. Hier ist zum Beispiel das vom Fraunhofer IAO geleitete Schaufenster-Projekt „Urbaner Logistischer Wirtschaftsverkehr“ zu nennen, bei dem der Einsatz elektrischer Lieferfahrzeuge in der innerstädtischen Paketzustellung bei drei großen Kurier-, Express- und Paketdienstleistern – Deutsche Post DHL, DPD und UPS – erprobt und evaluiert wird. Bisher beschränken sich im Wirtschaftsverkehr die meisten Projekte allerdings auf kleinere Nutzfahrzeuge, die sogenannten leichten Nutzfahrzeuge unter 3,5t zGG und die leichten Lkw bis unter 7,5t zGG (Nutzfahrzeugklasse N1). Vereinzelt finden sich auch noch Projekte mit schwereren Elektro-Lkw bis unter 12t zGG (Nutzfahrzeugklasse N2), die häufig im regionalen Verteilerverkehr eingesetzt werden. Im Bereich der schweren Nutzfahrzeuge N3 (Lkw ab 12t zGG) beschränken sich die Aktivitäten bisher auf oberleitungsbasierte Systeme oder hybridisierte Lkw. Diese Schwerpunktsetzung resultiert dabei aus der generellen Annahme, dass schwere Lkw überwiegend auf der Langstrecke zum Einsatz kommen und dass für dieses Anwendungsfeld kurz- und mittelfristig keine rein batteriebasierten tragfähigen Elektro-Lkw-Konzepte verfügbar sind bzw. sein werden. An dieser Stelle setzt das Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ an: Auch wenn das Haupteinsatzgebiet schwerer Lkw die Langstrecke ist, findet sich dieser Nutzfahrzeugtyp auch auf den innerstädtischen Straßenverkehrsnetzen wieder, so auch in den Großstädten Baden-Württembergs. Die negativen Auswirkungen dieser Fahrzeuge auf die Lebensqualität der Stadtbewohner sind im Vergleich zu kleineren Fahrzeugen überproportional groß. Dies gilt vor allem für die lokalen Lärm- und Schadstoffemissionen. Aus diesem Grund wurden das Fraunhofer IAO und die Hochschule Heilbronn vom Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden Württemberg damit beauftragt, im Zuge des Projekts „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ diese innerstädtischen Schwerlastverkehre näher zu untersuchen, um sie hinsichtlich ihres Elektrifizierungspotenzials bewerten zu können. Das Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ wurde durch die Wirtschaftsförderung der Stadt Mannheim sowie die Industrie- und Handelskammer Rhein-Neckar unterstützt.

1.1 Prämissen

Für die Konzeption und Durchführung des Projekts „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ wurden in enger Zusammenarbeit mit den Auftraggebern der Studie zunächst unterschiedliche Annahmen getroffen und Arbeitshypothesen entwickelt, die den beteiligten Forschungspartnern auftragsgemäß als Ausgangspunkt dienten. Diese Prämissen werden im Folgenden näher erläutert.

1.1.1 Zentrale Hypothesen


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Ausgangssituation

Die Basis für das zu untersuchende Konzept bilden die folgenden Hypothesen. Sie dienten dem Projekt als Ausgangspunkt, waren aber gleichzeitig im gesamten Projektverlauf kritisch zu prüfen und ggf. zu modifizieren:

Beim innerstädtischen Schwerlastverkehr handelt es sich größtenteils um Quelle-Ziel-Verkehr, d.h. entweder der Herkunfts- oder der Bestimmungsort der Fahrt liegt außerhalb des Stadtgebiets. Da für die Elektrifizierung von Langstrecken-Lkw aktuell noch keine tragfähigen Konzepte verfügbar sind, war ein Konzept zu prüfen, bei dem Trailer, Wechselbrücken oder Container auf einem Logistik-Hub am Stadtrand von konventionellen auf elektrisch angetriebene Lkw umgeladen oder umgesattelt werden können bzw. Teilladungspartien von einem konventionell angetriebenen auf ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug umgeladen werden, welches dann die Ladung zu ihrem finalen Bestimmungsort im Stadtgebiet bringt bzw. von einem Versender im Stadtgebiet abholt.

Auch wenn sich rein elektrisch angetriebene batteriegespeiste schwere Lkw aus heutiger Sicht nicht für die Langstrecke eignen, so gibt es doch genügend weitere Einsatzmöglichkeiten im Nah- und Regionalbereich („letzte Meile“), die vor allem in Ballungsräumen interessant erscheinen. Dort machen diese Verkehre, bei denen die Reichweite der Fahrzeuge eine weitaus geringere Rolle spielt als im Fernverkehr, einen nicht unwesentlichen Teil an der Gesamtfahrleistung aus.

Der Einsatz von elektrischen Lkw (nur) auf der letzten Meile macht die Verfügbarkeit und Entwicklung von stadtnahen Logistikflächen erforderlich, an denen der Umschlag von Gütern bzw. Behältern von konventionellen auf elektrisch angetriebene Lkw erfolgen kann.

Die Anschaffung und der Betrieb von elektrisch angetriebenen Lkw sind kurz- und

mittelfristig unter rein betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten für die Frachtführer noch nicht attraktiv. Möglicherweise bietet aber die Kombination mit dem Konzept eines stadtnahen Logistik-Hubs die Chance, durch Vorteile wie das Angebot einer zeitlichen Pufferung zur Einhaltung von Lieferfenstern , Mehrwertdienstleistungen sowie durch nternehmensübergreifende Synergieeffekte den beim Einsatz von elektrischen Lkw derzeit noch zu erwartenden wirtschaftlichen Nachteil kompensieren oder sogar überkompensieren zu können.

1.1.2 Elektrifizierung von Schwerlastverkehren über ein Hub-Konzept

Im Projekt war zunächst ein Hub-Konzept vorgesehen, welches im Wesentlichen auf den oben aufgeführten Hypothesen beruhen sollte. Das Hub-Konzept sollte dabei zwei Ziele erfüllen: Der Hub sollte einerseits als Umschlagpunkt die grundsätzliche Möglichkeit der Entkopplung des Langstrecken-Schwerlastverkehrs vom urbanen Schwerlastverkehr ermöglichen, mit dem Ziel den urbanen Teil elektrisch zurücklegen zu können. Andererseits war es das Ziel des Hub-Konzepts, über eine direkte Autobahnanbindung und eine günstige Lage die zu erwartenden wirtschaftlichen Nachteile einer Elektrifizierung des innerstädtischen Schwerlastverkehrs (in erster Linie durch die deutlich höheren Anschaffungskosten der Fahrzeuge) zu kompensieren oder im Idealfall durch die Logistikfläche sogar einen Vorteil generieren zu können, der als Anreiz für die Nutzung elektrischer Lkw dienen könnte.

1.1.3 Untersuchung anhand eines konkreten Fallbeispiels: Wirtschaftsraum Mannheim


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Ausgangssituation

Sowohl dem Auftraggeber als auch den beauftragten Forschungspartnern war es besonders wichtig, die Studie in engem Austausch mit Unternehmen Xus der Logistik- und Transportwirtschaft sowie mit der verladenden Industrie durchzuführen. Durch die Nähe zur Praxis wurde sichergestellt, dass die erarbeiteten Konzepte nicht an der Praxis vorbeigehen und dass neben der technischen Machbarkeit auch wirtschaftliche Rahmenbedingungen in die Betrachtung mit einfließen. Durchgeführt wurde die Studie am Beispiel des Wirtschaftsraums Mannheim. Mit einer Vielzahl von vor Ort ansässigen Industrieunternehmen sowie der – daraus resultierend – am Standort Mannheim ebenfalls stark vertretenen Logistik- und Transportwirtschaft, und seiner verkehrsgünstigen Lage eignet sich Mannheim besonders gut als Untersuchungsraum für die Möglichkeit einer (Teil-) Elektrifizierung von Schwerlastverkehren. Durch den aktuell stattfindenden Rückzug der US-Streitkräfte werden zudem in den kommenden Jahren in Mannheim große städtische Flächen frei, welche den Kriterien der im Projekt vorgesehenen Logistik-Fläche entsprechen, so dass auch die aus einem Hub-Konzept hervorgehenden Potenziale mit einem gewissen Realitätsbezug evaluiert werden konnten. Die Untersuchung war dabei so anzulegen, dass die Ergebnisse nicht nur für Mannheim Gültigkeit haben sollten, sondern dem Grunde nach auch auf andere Großstädte und Wirtschaftsregionen in Baden-Württemberg übertragbar sein sollten.

Abbildung 1: Ausgangspunkt: Potenziale des Hub-Konzepts für einen wirtschaftlichen Betrieb elektrisch angetriebener Lkw am Fallbeispiel Mannheim


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Zielsetzung

2 Zielsetzung

Das wesentliche Ziel des Projekts „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ ist die Identifikation von möglichen Anwendungsfeldern für den Einsatz batterieelektrischer Lkw sowie das Aufzeigen der dabei notwendigen Rahmenbedingungen hinsichtlich Fahrzeugentwicklung und Logistikprozessen. Darüber hinaus soll der Einfluss der Verfügbarkeit von Logistikflächen zur Unterstützung des Elektrifizierungsprozesses betrachtet werden. Ausgangspunkt war die Untersuchung der Machbarkeit und die Konzeptentwicklung für einen innerstädtischen elektrischen Schwerlastverkehr mit Trailern, die in einem Logistikhub (Green Logistic Park) am Stadtrand auf ein elektrisches Zugfahrzeug umgesattelt werden. Dabei sollte die Ausgestaltung eines Gesamtsystems aus Fahrzeugen, Logistikprozessen und einem Logistikhub erarbeitet werden. Im Laufe des Projekts hat sich jedoch gezeigt, dass das betrachtete Umspann-Konzept nicht praxistauglich ist. Zudem wurde klar, dass eine Pauschallösung unmöglich den Interessen einer Vielzahl an Unternehmen gerecht werden kann. In der Folge hat sich die Zielsetzung im Projekt leicht verschoben, um das Hauptziel, die Identifizierung von Anwendungsfeldern für batterieelektrische Lkw, nicht aus den Augen zu verlieren. Die exklusive Fokussierung auf ein Umspann-Konzept wurde durch eine Bewertung von unterschiedlichen Konzepten zur Elektrifizierung von Schwerlastverkehren in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht ersetzt. Dabei sollte die Formulierung und Demonstration von konkreten Anwendungsbeispielen in enger Zusammenarbeit mit der regionalen Wirtschaft erfolgen, um die Tragfähigkeit und Praxisrelevanz der Konzepte zu gewährleisten. Einen weiterer Schwerpunkt des Projekts sollte die Schaffung einer fundierten Grundlage zur Unterstützung eines umsetzungsorientierten Dialogs zwischen verladenden Unternehmen, Logistikunternehmen sowie den öffentlichen Akteuren hinsichtlich des Themas Elektromobilität im Schwerlastverkehr sein. Dazu wurden im Laufe des Projekts die jeweils unterschiedlichen Perspektiven der beteiligten Akteure auf dieses Thema untersucht und aufbereitet sowie hinsichtlich vorhandener Synergien überprüft. Abschließend wurden die am konkreten Beispiel des Wirtschaftsraums Mannheim definierten Arbeitsschritte zu den Grundzügen einer allgemein anwendbaren Methodik weiterentwickelt, um das Elektrifizierungspotenzial von Schwerlastverkehren auch in weiteren Ballungsräumen in Baden-Württemberg bewerten zu können. Im Gegensatz zu anderen Vorgehensweisen wird dabei nicht nur eine Betrachtungsebene untersucht (z.B. Fuhrpark). Vielmehr wird das Elektrifizierungspotenzial auf unterschiedlichen Ebenen von der Stadtebene über die Unternehmensebene bis hin zu einzelnen Streckenprofilen im Unternehmen betrachtet. Über die Verknüpfung der unterschiedlichen Ebenen entsteht so ein Zusammenhang zwischen der strategischen Verkehrsplanung einer Stadt und der operativen Logistikplanung einzelner Unternehmen.


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Zielsetzung

3.1 Ursprüngliches Vorgehen auf Basis der Ausgangssituation

Die Aufgabenstellung im Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ sah zunächst vor, ein Konzept zu prüfen, bei dem Trailer im Rahmen von langlaufenden Quelle-Ziel-Verkehren mit Herkunfts- oder Bestimmungsort Mannheim auf einer Fläche im Mannheimer Norden (Coleman-Barracks) von konventionellen auf elektrische Zugmaschinen umgespannt werden, um von dort elektrisch an ihren Bestimmungsort im Mannheimer Stadtgebiet transportiert zu werden. Dieses Konzept wird im Folgenden als Green Logistic Park bezeichnet.

Abbildung 2: Zu prüfender Ansatz, Arbeitsschritte und Vorgehensweise

Für die Erarbeitung eines Gesamtsystems aus elektrisch angetriebenen Lkw, neu gestalteten Logistikprozessen und den dafür notwendigen Flächen und Infrastrukturen am Beispiel Mannheim waren wie in Abb. 2 dargestellt drei Arbeitsschritte vorgesehen. Diese bauen jeweils aufeinander auf. 1. Analyse des Schwerlastverkehrs In diesem Arbeitspaket war zunächst ein Überblick über die in Mannheim anfallenden Schwerlastverkehre zu schaffen. Hierfür waren zunächst die für das Projekt relevanten Schwerlastverkehre mit Fahrzeugen ab einem zulässigen Gesamtgewicht ab 12 Tonnen zu identifizieren. Im nächsten Schritt waren die Verkehre nach Verkehrsbeziehungen zu gliedern und wesentliche Versender („Quellen“) und Empfänger („Senken“) im Stadtgebiet zu identifizieren. Insbesondere sollte in diesem Arbeitspaket das

3 Vorgehen


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Zielsetzung

Schwerlastverkehrsaufkommen relevanter Industrieunternehmen und Logistikdienstleister in Mannheim untersucht werden, mit dem Ziel später geeignete Partner für Pilotanwendungen und das Green Logistic Park-Konzept identifizieren zu können. 2. Potenzialbewertung In diesem Arbeitspaket waren auf Basis der Ergebnisse der Schwerlastverkehrs-Analyse die aus dem Green Logistic Park-Konzept hervorgehenden Potenziale näher zu beleuchten und zu bewerten. Die Potenzialbewertung umfasst dabei sowohl die (gesamtwirtschaftliche) Perspektive der Stadt Mannheim als auch die (vornehmlich einzel- bzw. betriebswirtschaftliche) Perspektive der ortsansässigen Logistik-, Handels- und Industrieunternehmen. Aus städtischer Sicht werden vor allem die aus dem Konzept resultierenden Auswirkungen auf Gesamtstadtebene betrachtet. Hierzu zählen insbesondere die Auswirkungen auf das Gesamtverkehrsaufkommen sowie die möglichen Reduktionen von CO2-Emissionen und Lärm. Aus Unternehmenssicht sollten vor allem die aus dem Konzept hervorgehenden Potenziale für den wirtschaftlichen Betrieb elektrischer Lkw betrachtet werden. Dabei war sowohl auf eine mögliche Reduktion der laufenden Betriebskosten des jeweiligen Lkw-Fuhrparks als auch auf die wirtschaftlichen Potenziale eines stadtnahen Logistik-Hubs einzugehen. 3. Umsetzungskonzept Das dritte Arbeitspaket sah vor, aus den Ergebnissen der Schwerlastverkehrs-Analyse sowie der Potenzialbewertung ein Konzept für einen Green Logistic Park auf den Flächen der (ehemaligen) Coleman Barracks im Mannheimer Norden zu entwickeln. In die Konzeptentwicklung sollten bereits interessierte Partner-Unternehmen integriert werden. Das Umsetzungskonzept umfasst dabei die jeweils benötigten Flächen, Infrastrukturen und Logistikprozesse. Es sollte zudem als Grundlage für die Ermittlung der unternehmensübergreifenden Synergie- und Einsparpotenziale dienen, die einen wirtschaftlichen und damit konkurrenzfähigen Betrieb elektrisch angetriebener Lkw ermöglichen sollten. Um die Praxisnähe sicherzustellen war es erforderlich, Iterationsschleifen vorzusehen. Die Zwischenergebnisse der einzelnen Arbeitspakete wurden über den gesamten Projektverlauf hinweg wiederholt mit den Auftraggebern und mit den beteiligten Unternehmen diskutiert und hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit bewertet. Auf dieser Grundlage konnte die Gesamtvorgehensweise bei Bedarf angepasst werden.


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Zielsetzung

Abbildung 3: Iterative Vorgehensweise im Projekt

3.2 Anpassung des Untersuchungsrahmens und Entwicklung der übergeordneten Vorgehensweise

Das Vorgehen im Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ sah von Beginn an die Möglichkeit einer nachträglichen Anpassung des Untersuchungsrahmens vor. Von dieser Möglichkeit sollte insbesondere dann Gebrauch gemacht werden, wenn die Zwischenergebnisse Abweichungen von den Ausgangshypothesen aufzeigen sollten. Im Verlauf des Projekts haben schließlich sowohl die Verkehrsanalyse mit anschließender Potenzialrechnung als auch die Experten-Interviews (Logistikunternehmen) gezeigt, dass das ursprünglich zu prüfende, in Kapitel 1.1 beschriebene, Umspann-Konzept nicht tragfähig ist. Dabei hat die Verkehrsanalyse ergeben, dass durch das Umspann-Konzept kaum eine Reduzierung des Gesamtverkehrsaufkommens und der daraus resultierenden Schadstoffemissionen zu erwarten ist. Gleichzeitig haben die Experteninterviews mit Logistikunternehmen gezeigt, dass ein solches Umspann-Konzept in der Praxis aus verschiedenen Gründen nur schwer umsetzbar ist. Aus diesem Grund wurde im Rahmen des Projektes eine neue, iterative Vorgehensweise entwickelt, die es erlaubt, unterschiedliche Ansätze zur Elektrifizierung von Schwerlastverkehren auf unterschiedlichen Betrachtungsebenen hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit zu prüfen. Die ursprünglich geplanten Arbeitsschritte bis zur Anpassung des Projektrahmens sind Teil dieser Prüfung. Sie werden in Kapitel 6 ausführlich zusammen mit entsprechenden Zwischenergebnissen erläutert.


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Zielsetzung

Abbildung 4: Darstellung der übergeordneten Projektvorgehensweise bis zur Anpassung des Projektrahmens

Nachdem sich das Umspannkonzept alleine als nicht tragfähig erwiesen hatte, wurde die revidierte Grundhypothese formuliert, dass es – zumindest im Wirtschaftsraum Mannheim – keine Standardlösung zur Elektrifizierung von Schwerlastverkehren geben kann, die in unterschiedlichsten Unternehmen auf gleiche Art und Weise angewendet werden kann. Vielmehr wurden in enger Zusammenarbeit mit einer Reihe an Logistikunternehmen (in Form eines großen Workshops und durch Einzelinterviews) drei unterschiedliche E-Logistik-Anwendungsfälle entwickelt, die für den Einsatz von batterieelektrischen Lkw vielversprechend erscheinen. Diese drei Anwendungsfälle wurden im weiteren Projektverlauf in Form von Fallstudien mit interessierten Unternehmen weiter spezifiziert, bis hin zu konkreten E-Logistik-Anwendungsprofilen für elektrische Lkw in einem jeweils realen Unternehmenskontext. In den Fallstudien wurde nicht nur auf das Elektrifizierungspotenzial, sondern weiterhin auch auf die potenzielle Rolle von Logistikflächen eingegangen. Allerdings wurden die Themen Elektrifizierung und Fläche nun losgelöst voneinander betrachtet, um die genaue Funktion beziehungsweise Rolle der Logistikfläche im Gesamtkonzept näher bestimmen zu können. Abbildung 5 zeigt das Vorgehen im Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ nach der Anpassung des Projektrahmens. Dieses bildet später die Grundlage für die Entwicklung eines allgemein anwendbaren Vorgehensmodells, um daraus einen Leitfaden für Städte entwickeln zu können, welche die Elektrifizierung von urbanen Schwerlastverkehren aktiv vorantreiben wollen. Die unterschiedlichen Betrachtungsebenen des Vorgehensmodells, in Abbildung 5 dargestellt als Analysepfad I und II, werden in Kapitel 4.3 näher erläutert.


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Zielsetzung

Abbildung 5: Darstellung der übergeordneten Projektvorgehensweise nach Anpassung des Projektrahmens


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Elektrifizierungspotenzial im

urbanen Schwerlastverkehr

4 Elektrifizierungspotenzial im urbanen Schwerlastverkehr

Der Begriff Elektrifizierungspotenzial wird im Zusammenhang mit dem Straßengüterverkehr zum einen im Kontext von gewerblichen Flotten verwendet. Er beschreibt dort die Eignung einer Flotte für den Einsatz von (batterie-)elektrischen Fahrzeugen. Zum anderen wird der Begriff aktuell oft auch in Verbindung mit der These verwendet, dass sich der Wirtschaftsverkehr allgemein gut für den Einsatz elektrischer Nutzfahrzeuge eignet. Im ersten Fall bezieht sich das Elektrifizierungspotenzial auf konkrete Fahrzeuge, ist messbar und kann auf Basis unterschiedlicher Eigenschaften der jeweils untersuchten Flotte abgeleitet werden. Im zweiten Fall bezieht sich der Begriff auf das gesamtwirtschaftliche Potenzial, welches sich aus der Elektrifizierung von Fahrzeugen ergibt, beispielsweise die mögliche Einsparung von Schadstoff- und Lärmemissionen für Städte und Kommunen. Nachfolgend wird zunächst die generelle Eignung des Wirtschaftsverkehrs für den Einsatz von batterieelektrischen Fahrzeugen diskutiert. Anschließend erfolgt ein kurzer Überblick über bestehende Ansätze zur Erhebung des konkreten Elektrifizierungspotenzials in gewerblichen Flotten, um den Begriff dann hinsichtlich seiner Verwendung im Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ abzugrenzen.

4.1 Elektrifizierung des urbanen Wirtschaftsverkehrs als Potenzial für Städte und Kommunen

In diesem Unterkapitel wird zunächst auf die generelle Eignung elektrischer Fahrzeuge für den Einsatz im urbanen Wirtschaftsverkehr eingegangen. Anschließend wird das damit verbundene Potenzial aus der Perspektive von Städten und Kommunen erläutert.

4.1.1 Eignung des urbanen Wirtschaftsverkehrs für batterieelektrische Fahrzeuge

Elektrisch angetriebene Lieferfahrzeuge eignen sich auf Grund unterschiedlicher Faktoren besonders für den Einsatz im innerstädtischen Wirtschaftsverkehr. Das Potenzial ergibt sich dabei vor allem aus den Wechselwirkungen zwischen den technischen Eigenschaften elektrischer Antriebe und den Eigenschaften des innerstädtischen Verkehrs: Zum einen wirken sich die Vorteile elektrischer Antriebe gegenüber konventionellen Antriebskonzepten im innerstädtischen Wirtschaftsverkehr noch deutlicher aus als im Individualverkehr, und zwar aufgrund der häufigen Brems- und Anfahrvorgänge und der überproportional hohen Emissionen des Wirtschaftsverkehrs; zum anderen lassen sich die reichweitebedingten technischen Nachteile in der innerstädtischen Tourenplanung aufgrund der begrenzten Tourenlängen entsprechend berücksichtigen und relativ gut kompensieren bzw. sogar umgehen. Die Vorteile äußern sich dabei zunächst in der deutlich höheren Effizienz elektrischer Antriebe. Durch die Möglichkeit zur Rückspeisung und Speicherung von Bremsenergie wird der ohnehin schon sehr hohe Wirkungsgrad elektrischer Antriebe im dichten innerstädtischen Verkehr noch weiter erhöht und damit der externe Energiebedarf weiter reduziert.


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Die technischen Nachteile elektrischer Antriebe – im Wesentlichen noch immer die begrenzte Reichweite in Kombination mit verhältnismäßig langen Ladezeiten – schränken allerdings im Nutzfahrzeugbereich die potenziellen Einsatzgebiete noch stark ein. Im Vergleich zum Individualverkehr können jedoch kommerzielle Fuhrparkbetreiber, vor allem Transport- und Logistikunternehmen, in der Regel mit geringem Aufwand ihren Fuhrpark hinsichtlich der potenziellen Nutzbarkeit von elektrischen Fahrzeugen analysieren und Einsatzbereiche identifizieren, für die keine betrieblichen Einschränkungen bestehen. Hier ist vor allem der städtische Wirtschaftsverkehr ein prädestiniertes Einsatzfeld: Tourenlängen zwischen 50km und 100km, zahlreiche und regelmäßige Stopps sowie ein hoher Anteil periodischer Verkehre begünstigen oftmals sogar die Nutzung von elektrischen Lieferfahrzeugen.1 Im Rahmen der Studie galt es unter anderem, zu prüfen, ob sich für den im Zuge der vorliegenden Studie betrachteten Schwerlastverkehr ≥12t zGG die aufgeführten positiven Effekte noch in stärkerem Maß auswirken als in den leichteren Nutzfahrzeugklassen (siehe unten sowie Kapitel 5).

4.1.2 Potenzial für Städte und Kommunen

Aus städtischer Perspektive macht vor allem das Potenzial zur Schadstoff- und Lärmminderung das elektrisch angetriebene Fahrzeug interessant. So sind elektrische Antriebe im lokalen Kontext hinsichtlich verschiedener Luftschadstoffe wie Stickstoffdioxid und Feinstaub emissionsfrei und auch die Lärmbelastung ist wesentlich geringer als bei konventionellen Antrieben. Im Wirtschaftsverkehr besteht durch den Einsatz von batterieelektrischen Fahrzeugen ein besonders großes Potenzial zur lokalen Einsparung von Schadstoff- und Lärmemissionen im Stadtverkehr. So entfallen beispielsweise gemäß Luftschadstoff-Emissionskataster Baden-Württemberg auf leichte und schwere Nutzfahrzeuge rund 28 % des CO2-Ausstoßes, 53 % der Stickstoffoxid-Emissionen und 41 % des anfallenden Feinstaubs im Straßenverkehr. Demgegenüber beträgt der Anteil der Fahrleistung leichter und schwerer Nutzfahrzeuge am Gesamtverkehrsaufkommen Baden-Württembergs nur 11 %, d.h. diese Fahrzeuge tragen überproportional zum Schadstoffausstoß bei.2 Bei der Lärmbelastung ergibt sich ein ähnliches Bild. Laut Messungen der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz des Landes Baden-Württemberg (LUBW) ist ein Lkw bei 50 km/h im Durchschnitt 20-mal lauter als ein Pkw.3 Durch den Einsatz elektrischer Lkw ist vor allem im innerstädtischen Bereich mit Geschwindigkeiten unter 50 km/h von einer deutlich niedrigeren lokalen Lärmbelastung auszugehen. Laut einer Studie des Laboratory of Environmental Acoustics (LAE) der Universität Lyon aus dem Jahr 2013 ist ein elektrisch angetriebener Lkw (Hybrid-Lkw im rein elektrisch angetriebenen Betriebsmodus) mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 18 t bei einer Rollgeschwindigkeit von 20 km/h 8,4 dB(A) leiser als ein vergleichbares Modell mit

1 Vgl. Steffen Raiber (2014). Einschätzung der Potenziale und der Marktentwicklung elektrischer Lieferfahrzeuge. in: Broschüre Elektromobilität im städtischen Wirtschaftsverkehr. Deutsches Institut für Urbanistik, Berlin

2 Gebhart-Graf, Claus, u. a. (2012). Luftschadstoff-Emissionskataster Baden-Württemberg 2010. Karlsruhe 3 LUBW – Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (2014). Straßenlärm. verfügbar unter https://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/347/ (abgerufen im Oktober 2014)


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https://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/347/



konventionellem Antrieb.1 Dies entspricht annähernd einer Halbierung der wahrgenommen Lautstärke. Allerdings ist auf Gesamtstadtniveau zunächst nicht davon auszugehen, dass durch eine steigende Anzahl elektrischer Fahrzeuge der Straßenverkehrslärm abnimmt. Laut einem Positionspapier des Umweltbundesamtes von 2013 würde sich selbst bei der von der Bundesregierung bis 2020 angestrebten Anzahl von einer Million Elektrofahrzeugen in Deutschland der Lärmpegel an einer auf 30 km/h begrenzten Stadtstraße nur um 0,1dB(A) reduzieren.2 Dies liegt noch nicht im wahrnehmbaren Bereich. Trotzdem kann in Städten bereits heute durch den gezielten Einsatz elektrischer Fahrzeuge eine situative Verbesserung erzielt werden. Grundsätzlich gilt das für alle Situationen, in denen das Antriebsgeräusch konventioneller Fahrzeuge gegenüber den Abrollgeräuschen dominiert, was bei Pkw bis circa 25 km/h der Fall ist. Im Wirtschaftsverkehr kann der positive Effekt noch deutlich stärker sein, da zumindest im Schwerlastbereich die Motorengeräusche sogar bis 50km/h überwiegen. So können elektrische Lieferfahrzeuge vor allem in lärmempfindlichen Stadtteilen und bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten einen erheblichen Beitrag zur Verbesserung der Lärmsituation leisten.

4.2 Bestehende Ansätze zur Bestimmung des Elektrifizierungspotenzials in gewerblichen Flotten

Wie bereits eingangs erwähnt beschreibt der Begriff Elektrifizierungspotenzial im Zusammenhang mit gewerblichen Flotten zunächst die allgemeine Eignung einer Flotte für den Einsatz von batterieelektrischen Fahrzeugen auf Basis von bestimmten Eigenschaften der Flotte. So bietet beispielsweise das Fraunhofer IAO seit 2011 den Service „elektromobilisiert.de“ an, der Fuhrparkbetreibern die Chance bietet, ihre Flotte hinsichtlich der Einsatzpotenziale für Elektrofahrzeuge analysieren zu lassen. Dabei werden die Flottenfahrzeuge über einen definierten Zeitraum beobachtet sowie Fahrdaten aufgezeichnet, gesammelt und mit Hilfe einer Software ausgewertet. Ziel ist es, zu prüfen, wie viele Fahrten durch elektrische Fahrzeuge abgedeckt werden könnten, welche Fuhrparkzusammensetzung sinnvoll ist und welche ökonomischen und ökologischen Chancen sich daraus eröffnen.

1 M.A. Pallas et al (2013). Noise emission assessment of a hybrid electric mid-size truck. IFSTTAR, Laboratory of Environmental Acoustics (LAE), University of Lyon. France

2 Umweltbundesamt (2013). Positionspapier Kurzfristig kaum Lärmminderung durch Elektroautos. Abgerufen im Oktober 2014 unter http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/377/dokumente/position_kurzfristig_kaum_laermminderung_im_verkehr.pdf


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http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/377/dokumente/position_kurzfristig_kaum_laermminderung_im_verkehr.pdf




Abbildung 6: Vorgehensweise Service-Angebot "elektromobilisiert.de" des Fraunhofer IAO zur Bestimmung des Elektrifizierungspotenzials von gewerblichen Flotten

Trotz der Verfügbarkeit von ausgereiften Analyse-Werkzeugen wie dem eben erwähnten ist es in der Praxis sinnvoll, zunächst eine Vorauswahl von vielversprechenden Flotten zu treffen, bevor eine detaillierte und damit aufwendige Analyse des Fuhrparks erfolgt. Schulz et al schlagen dazu in ihrem Beitrag „Elektrifizierung von Fahrzeugflotten“1 eine Klassifizierung von Flotten nach unterschiedlichen Merkmalen vor, die es erlaubt zunächst mit vergleichsweise geringem Aufwand auf ein zu erwartendes Elektrifizierungspotenzial zu schließen: Flottengröße Eine große Flotte erhöht die Chance, dass durch einen ausgewogenen Fuhrparkmix die eingeschränkte Reichweite der Elektrofahrzeuge durch konventionelle Fahrzeuge kompensiert werden kann. Aktionsradius Zum Aktionsradius zählen sowohl die täglichen und jährlichen Fahrleistungen und die Nutzungshäufigkeit, als auch die Einsatzhäufigkeit in unterschiedlichen Straßenräumen (Stadtverkehr, Überlandfahrten, Autobahn). Der Aktionsradius bestimmt somit die technische Auslegung des elektrischen Fahrzeugs. Vorhersagbarkeit der Routen Planbare und periodisch auftretende Fahrten erlauben eine bedarfsgerechte Auslegung des Antriebstrangs und des Batteriesystems. Park- und Ladezeit Im Normalfall sind in gewerblichen Flotten Standzeiten planbar, so dass notwendige Ladezeiten der Batterie im Flotten-Management berücksichtigt werden können. Fahrzeuge In gewerblichen Flotten spielen die erforderliche Nutzlast sowie das benötigte Ladevolumen eine große Rolle. Es muss daher geprüft werden, ob – auch unter Berücksichtigung des Batteriegewichts – elektrische Fahrzeuge mit den erforderlichen Leistungsdaten verfügbar sind. Nutzungsstrategie

1 Schulz et al (2012). Elektrifizierung von Fahrzeugflotten. In: ATZ – Automobiltechnische Zeitschrift, Januar 2012, Volume 114, Issue 1, pp 86-92


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Hierzu zählen vor allem die benötigte Nutzungsdauer und die Einsatz-Flexibilität. Die Nutzungsdauer bezieht sich dabei auf den geplanten Zeitraum, in dem das entsprechende Fahrzeug im Unternehmen zum Einsatz kommen wird. Sie stellt eine wesentliche Eingangsgröße für die Bestimmung der Fahrkostenkosten dar. Remarketing In die Betrachtung der Total-Cost-of-Ownership eines Fahrzeuges fließt auch der erwartete Wiederverkaufswert ein, was oft die Entscheidung hinsichtlich eines bestimmten Fahrzeugtyps und der Fahrzeugausstattung beim Kauf beeinflusst. Bei elektrischen Fahrzeugen sind Prognosen hinsichtlich des Wiederverkaufswerts aktuell noch schwierig. Weitere Unternehmensinteressen Hier fließen übergeordnete Themen aus der jeweiligen Unternehmensstrategie wie das Image oder der Stellenwert der „Grünen Logistik“ im Unternehmen ein, aber auch betriebliche Vorteile durch Elektrofahrzeuge, wie beispielsweise eine Sondererlaubnis zur Nachtbelieferung oder Ähnliches. Diese Klassifizierungsmerkmale eignen sich zur Vorauswahl von Flotten, die für den Einsatz von elektrischen Fahrzeugen als vielversprechend betrachtet werden können. Zur eigentlichen Bestimmung des Elektrifizierungspotenzials ist hingegen eine differenzierte Methodik erforderlich, wie sie nachfolgend beispielhaft nach Schulz et al dargestellt ist:

Abbildung 7: Methodik zur Bestimmung des Elektrifizierungspotenzials in gewerblichen Flotten nach Schulz et al

Die Vorgehensweise nach Schulz et al. ist ähnlich wie im Projekt „elektromobilisiert.de“ des Fraunhofer IAO. Während „elektromobilisiert.de“ jedoch darauf abzielt, bereits verfügbare Elektrofahrzeuge auf Basis ihrer Leistungsdaten je nach Bedarf in bestehende Flotten zu integrieren, fokussiert sich die Methodik von Schulz et al auf eine bedarfsgerechte Auslegung der Fahrzeuge und setzt damit bereits in der Fahrzeugentwicklung an. Beide Ansätze haben gemeinsam, dass sie die eigentlichen Nutzer von elektrischen Fahrzeugen – Unternehmen mit eigenem Fuhrpark – adressieren. Im Mittelpunkt stehen dabei die Interessen des jeweiligen Unternehmens und die Rolle der Elektromobilität in der Unternehmensstrategie beziehungsweise die daraus hervorgehenden ökonomischen und ökologischen Potenziale.


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4.3 Elektrifizierungspotenzial im Kontext des Projekts „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“

Aus dem erheblichen volkswirtschaftlichen Potenzial der Elektromobilität im urbanen Wirtschaftsverkehr, insbesondere im Schwerlastverkehr, lässt sich ein gesteigertes Interesse der Städte ableiten, dass lokale Unternehmen elektrisch angetriebene Lkw im innerstädtischen Verkehr einsetzen. Trotz dieses Potenzials und des Vorhandenseins von Werkzeugen zur Bewertung des spezifischen Elektrifizierungspotenzials von gewerblichen Flotten, sind diese Fahrzeuge in der Praxis aber bisher von geringer Bedeutung. Auf der einen Seite ist es aus heutiger Sicht für öffentliche Akteure oft noch schwierig, das Potenzial auf Stadtebene konkret zu verorten und zu erschließen, da die Logistik- und Transportwirtschaft auf einer komplexen Akteurs-Struktur basiert, was die Identifikation von geeigneten Ansprechpartnern erschwert. Es ist erforderlich, zu wissen, welche Anforderungen die Logistik- und Transportwirtschaft gegenüber ihren Kunden erfüllen muss, wie entsprechende Logistikprozesse organisiert sind, welche Zuständigkeiten jeweils bei den Logistikunternehmen selbst, bei Subunternehmen oder bei den verladenden Unternehmen liegen und als Folge daraus, wer für das Thema Elektromobilität im Schwerlastverkehr der richtige Ansprechpartner ist. Konkret stellen sich folgende Fragen:

Welche Unternehmen haben Interesse bzw. sind geeignet für eine (Teil-) Elektrifizierung ihres Schwerlastverkehrs?

Welcher konkrete Mehrwert für die Lebensqualität in den Städten ist durch die Elektrifizierung von Schwerlastverkehren zu erwarten?

In welcher Form kann eine Stadt die Elektrifizierung von Schwerlastverkehren unterstützen (z.B. das im Projekt zu prüfende Green Logistic Park-Konzept) oder sogar vorantreiben?

Auf der anderen Seite bestehen bei den Unternehmen der Logistik- und Transportwirtschaft oftmals noch Wissensdefizite und Bezug auf das Thema Elektromobilität. Wie in Kapitel 1 beschrieben werden schwere Lkw (N3) primär im Zusammenhang mit langlaufenden Verkehren gesehen, für die sich batterieelektrische Lkw-Konzepte kurz- und mittelfristig nicht eignen werden. In Folge dessen werden elektrische Lkw hinsichtlich ihrer Leistungsdaten momentan nicht wirklich ernst- und der technische Fortschritt in diesem Bereich kaum wahrgenommen. Hinzu kommt der hohe Wettbewerbsdruck in der Logistik- und Transportwirtschaft, welcher einen weiteren Einflussfaktor auf die kritische Sicht der Unternehmen gegenüber dem Thema Elektromobilität darstellt. Durch die höheren Anschaffungskosten der Fahrzeuge besteht die Gefahr, Logistik- und Transportdienstleistungen nicht mehr konkurrenzfähig anbieten zu können. Aus Unternehmenssicht stellen sich dabei im Wesentlichen folgende Fragen:

Wie wirkt sich der Einsatz von elektrischen Lkw auf die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens aus und welche Vorteile ergeben sich daraus?

Wie leistungsfähig sind elektrische Lkw bzw. was ist momentan aus technologischer Sicht möglich?

Welchen Einfluss hat der Einsatz von elektrischen Lkw auf bestehende Prozesse und welche betrieblichen Änderungen ergeben sich daraus?

Das Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ verfolgt den Ansatz die aus heutiger Sicht voneinander losgelösten Betrachtungsebenen der öffentlichen und privaten Akteure auf Stadtebene miteinander zu verknüpfen, um bestehende Barrieren


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abzubauen, Wissenslücken zu schließen und die Diskussion um eine Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs auf eine operative und umsetzungsorientierte Ebene zu bringen. Die dabei entwickelte Methodik ist als Leitfaden zu verstehen. Die Betrachtung des Elektrifizierungspotenzials erfolgt dabei sowohl aus unterschiedlichen Perspektiven als auch auf unterschiedlichen Maßstabsebenen, um unter Berücksichtigung der jeweils verschiedenen Interessenslagen und Rahmenbedingungen tragfähige Konzepte für den Einsatz batterieelektrischer Lkw zu entwickeln.

Abbildung 8: Unterschiedliche Betrachtungsebenen im Projekt


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Elektromobilität im

Schwerlastverkehr

5 Elektromobilität im Schwerlastverkehr

Um bei der Ermittlung von Elektrifizierungspotenzialen auf einer aktuellen Grundlage aufbauen zu können, soll nachfolgend ein Überblick über aktuelle Entwicklungen im Bereich elektrisch angetriebener Lkw gegeben werden. Hierzu erfolgt zunächst eine Unterscheidung von unterschiedlichen Nutzfahrzeug-Typen nach Fahrzeugklassen und eine Festlegung der für das Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ relevanten Fahrzeug-Typen. Anschließend erfolgt ein Überblick über alternative Antriebskonzepte im Lkw-Bereich; sie dient der Abgrenzung der im Projekt untersuchten batterieelektrischen Lkw von anderen elektromobilen Konzepten. Zudem werden die wesentlichen technischen Komponenten batterieelektrischer Lkw aufgezeigt und erläutert. Einen weiteren Schwerpunkt des Kapitels bildet die ökologische und ökonomische Bewertung elektrischer Lkw. Dabei wird in erster Linie auf eine aktuell veröffentlichte Effizienz- und Wirtschaftlichkeitsanalyse der ETH Zürich zu dem bei der Brauerei Feldschlösschen eingesetzten – und auch im vorliegenden Projekt zu Demonstrationszwecken vorgestellten – 18t E-Lkw der Firma E-Force Bezug genommen.1 So wird sichergestellt, dass die aktuellsten, derzeit verfügbaren empirischen Daten zum Praxis-Einsatz elektrischer Lkw in der vorliegenden Studie Berücksichtigung finden. Dieses Kapitel bildet im weiteren Projektverlauf die Basis für die Beurteilung der technisch bedingten Praxistauglichkeit elektrischer Lkw, insbesondere im Rahmen der in Kapitel 7.3 durchgeführten Fallstudien und der daraus entwickelten E-Logistik-Anwendungsprofile.

5.1 Übersicht der Fahrzeugklassen im Nutzfahrzeugbereich

Fahrzeuge des Güterkraftverkehrs („Güterkraftfahrzeuge“) werden im allgemeinen Sprachgebrauch oft als Lastkraftwagen (Lkw) bezeichnet. Technisch und zulassungsrechtlich lassen sie sich nach unterschiedlichsten Kriterien voneinander abgrenzen. Besonders häufig wird die Abgrenzung nach der zulässigen Gesamtmasse des Fahrzeugs (in der StVZO als „zulässiges Gesamtgewicht (zGG)“ bezeichnet) gewählt. Diese setzt sich aus dem Leergewicht und der maximal zulässigen Zuladung eines Fahrzeugs oder einer entsprechenden Kombination aus Fahrzeug und Anhänger bzw. Auflieger zusammen. Die Unterteilung der verschiedenen Fahrzeugklassen wird darüber hinaus durch rechtliche Rahmenbedingungen wie Führerscheinklassen, Geltung der Lenk- und Ruhezeitenverordnung oder Mautpflicht bestimmt. Angelehnt an die bestehenden Vorschläge zu einer Standardisierung des Nutzfahrzeugsektors durch die Europäische Union bietet es sich an, drei verschiedene Nutzfahrzeuggruppen mit fünf verschiedenen Gewichtsklassen zu bilden.

1 Schneider (2014). Effizienz- und Wirtschaftlichkeitsanalyse des elektrischen 18 t Lastwagens E-FORCE von Feldschlösschen Getränke AG. Bericht des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigung (IWF) der Eidgenössischen Technische Hochschule (ETH) Zürich.


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Schwerlastverkehr

Fahrzeugklasse/Einsatzbereich Gesamt-gewicht

Leichte Nutzfahrzeuge (N1): oftmals Dienstleistungs- und Lieferfahrzeuge

< 3,5t

Leichte Lkw (N1): z.B. zur Auslieferung im Nahverkehr eingesetzt

3,5 t- 7,5t

Schwerere Lkw (N2): eingesetzt zur Auslieferung im Regionalverkehr und zum Transport von Volumengütern

7,5 – 12t

Schwere Lkw N3: Solo-Lkw im Fernverkehr oder Motorwagen eines Gliederzuges im Güterfernverkehr

>12t

Sattelzugmaschinen (in der Regel N3): Güterfernverkehr

bis 40/44t

Abbildung 9: Übersicht der Nutzfahrzeugklassen im Straßengüterverkehr1

Eine zahlenmäßig besonders wichtige Gruppe bilden die Nutzfahrzeuge unter 3,5 t zGG. Diese zählen zwar nicht zu den Fahrzeugen des gewerblichen Güterkraftverkehrs gemäß Güterkraftverkehrsgesetz (GüKG), aber dennoch zu den Nutzfahrzeugen. Dort machen sie in Deutschland mehr als 75 % des Gesamtbestandes aus. Im Gewichtsbereich unter 3,5 t zGG werden zudem auch mit Lastkrafträdern, motorisierten Zweirädern und Pkw gewerbliche Güterbeförderungen durchgeführt. Neben den leichten Nutzfahrzeugen spielen leichte Lkw mit einem zulässigen Gesamtgewicht von bis zu 7,5 t zGG und schwerere Lkw mit einem zulässigen Gesamtgewicht von bis zu 12 t zGG für die innerstädtische Belieferung eine wichtige Rolle. Sie erlauben den Transport von Volumengütern bei vergleichsweise kompakten Abmessungen und können somit – anders als größere und schwerere Fahrzeuge – im oftmals beengten räumlichen Kontext der Innenstädte relativ flexibel agieren. In der Fahrzeugkategorie über 12 t zGG ist es im Kontext der vorliegenden Studie sinnvoll, zwischen Solo-Lkw, Gliederzügen (als Kombination aus Motorwagen und Anhänger) und Sattelzügen zu unterscheiden. Solo-Lkw befördern die Ladung auf einer eigenen Ladefläche während Sattelzugmaschinen die Ladung bauartbedingt nicht selber tragen, sondern einen Sattelauflieger ziehen, der die Ladung aufnimmt. Glieder- und Sattelzüge werden oft im Güterfernverkehr eingesetzt. Dennoch kommt diesen Fahrzeugklassen auch im Innenstadtbereich über Konsolidierungs-Konzepte, im

1 Shell Deutschland Oil GmbH (2010): Shell Lkw-Studie – Fakten, Trends und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030. Online: http://www.shell.de/content/dam/shell-new/local/country/deu/downloads/pdf/publications-2010truckstudyfull.pdf , abgerufen am 07.11.2014


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Schwerlastverkehr

Rahmen von Baustellenverkehren oder im Ladungsverkehr von großen Versendern bzw. Empfängern von Ware eine wichtige Rolle zu.1 Der in der vorliegenden Studie genutzte Begriff des schweren Nutzfahrzeugs wird weder in der StVZO noch in der amtlichen Güterkraftverkehrsstatistik verwendet. Er findet sich aber u.a. in Art. 2 der Wegekostenrichtlinie 1999/62/EG und bezeichnet dort Fahrzeuge des Güterkraftverkehrs ab 3,5 t zGG. Übertragen in die Terminologie des GüKG sind damit grundsätzlich alle Fahrzeuge des gewerblichen Güterkraftverkehrs gleichzeitig auch schwere Nutzfahrzeuge. Enger gefasst ist der Begriff des schweren Nutzfahrzeugs hingegen z.B. in der Nr. 3.1 der Förderrichtlinie für De-Minimis-Beihilfen im Güterkraftverkehr in Deutschland. Dort werden – in Anlehnung an die bis 2014 in Deutschland geltende Gewichtsuntergrenze für die Lkw-Maut – als schwere Nutzfahrzeuge nur Nutzfahrzeuge des Güterkraftverkehrs mit einem zGG von mindestens 12 t bezeichnet. In diesem Sinne wird der Begriff auch in der vorliegenden Untersuchung verwendet; der Begriff des Schwerlastverkehrs steht entsprechend für den Güterkraftverkehr mit Fahrzeugen und Sattelzügen über 12 t zGG.

5.2 Übersicht alternativer Antriebskonzepte

Jenseits der klassischen Dieseltechnologie werden derzeit verschiedene alternative Antriebstechnologien auf ihre spezifische Eignung zur Verbesserung der Energiebilanz und zur Verringerung der Klimawirkung des Straßengüterverkehrs geprüft. Der Fokus der vorliegenden Untersuchung liegt dabei auf dem Einsatz elektrischer Antriebssysteme. Um das Potenzial des elektrischen Antriebs aufzeigen zu können, soll nachfolgend zunächst das Spektrum alternativer Antriebskonzepte im Nutzfahrzeugbereich überblicksartig aufgezeigt werden.

5.2.1 Biokraftstoffe

Biokraftstoffe wie Biodiesel aus Raps, Soja, Palmöl oder Altöl werden bereits heute flächendeckend als Beimischungen oder in Reinform im Nutzfahrzeugbereich angewandt. Mit Biodiesel kann der CO2-Ausstoß deutlich verringert werden. Biokraftstoffe unterscheiden sich vor allem bei ihrer Herstellung von konventionellen Kraftstoffen. Die Treibhausgasemissionen schwanken dabei je nach Herstellungsverfahren stark. Biodiesel ist im Großhandel heute ca. 50 % teurer als normaler Diesel. Aufgrund der geringeren Energiedichte ist auch der Verbrauch höher. Zusätzlich zu den reinen Betriebskosten müssen beim Einsatz von Biodiesel und Pflanzenöl vor allem in Reinform erhöhte Wartungs- und Instandhaltungskosten beachtet werden.2 Hinzu kommen z.T. ethische Bedenken bei den sog. Biokraftstoffen der „ersten Generation“.

5.2.2 Komprimiertes Erdgas

1 vgl. auch Shell Deutschland Oil GmbH (2010): Shell Lkw-Studie – Fakten, Trends und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030. Online: http://www.shell.de/content/dam/shell-new/local/country/deu/downloads/pdf/publications-2010truckstudyfull.pdf , abgerufen am 07.11.2014

2 vgl. Shell Deutschland Oil GmbH (2010): Shell Lkw-Studie – Fakten, Trends und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030. Online: http://www.shell.de/content/dam/shell-new/local/country/deu/downloads/pdf/publications-2010truckstudyfull.pdf , abgerufen am 07.11.2014


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Schwerlastverkehr

Komprimiertes Erdgas (CNG=Compressed Natural Gas) wird vor allem im städtischen Bereich, im Nahverkehr oder bei planbaren Strecken eingesetzt. Durch Erdgas kann im Vergleich zum Euro 6 Dieselfahrzeug bis zu 25 Prozent CO2 eingespart werden. Der Erdgasantrieb ist allerdings mit stark eingeschränkten Reichweiten verbunden, da der gasförmige Kraftstoff in Druckbehältern mitgeführt und in modifizierten Verbrennungsmotoren verbrannt werden muss. Die Anschaffungskosten liegen derzeit 10 % bis 30 % höher als beim Dieselfahrzeug. Aufgrund des – in Relation zu Dieselkraftstoff – verhältnismäßig günstigen Preises von Erdgas sind die Kraftstoffkosten pro Kilometer hingegen je nach verwendetem Fahrzeug und der konkreten Umgebungsfaktoren um ca. 5 % bis 25 % niedriger. CNG-Antriebe gelten daher zum heutigen Zeitpunkt als ausgereifte alternative Antriebe für Nutzfahrzeuge.1

5.2.3 Flüssiggas

Flüssiggas (LPG= Liquefied Petroleum Gas) bezeichnet ein Gasgemisch aus Butan und Propan, welches als Nebenprodukt von Raffinerie-Prozessen anfällt. Der Kraftstoff wird als Reingemisch in modifizierten Ottomotoren eingesetzt. LPG betriebene Fahrzeuge können CO2-Einsparungen von bis zu 15 % erreichen. Die Kraftstoffkosten sind pro Kilometer bis zu 15 % bis 25 % niedriger als bei Diesel. LPG besitzt dabei eine höhere Energiedichte als komprimiertes Erdgas. LPG wird vor allem bei leichten Nutzfahrzeugen eingesetzt. Die vollständige Umrüstung der Dieselmotoren schwerer Fahrzeuge wird hingegen bisher kaum angewandt.2

5.2.4 Wasserstoff- und Brennstoffzelle

Die Nutzung des Energieträgers Wasserstoff gilt als eine Alternative zur Batterietechnik für einen emissionsfreien Verkehr. Wasserstoff ist ein sog. Sekundärenergieträger, der erst aus anderen in der Natur vorkommenden Primärenergieträgern erzeugt werden muss. Wasserstoff kann in zweierlei Antriebskonzepten als Treibstoff genutzt werden: zum einen durch Verbrennung in einem Verbrennungsmotor mit einem ähnlichen Wirkungsgrad wie bei Dieselmotoren oder in Form einer Brennstoffzelle. Brennstoffzellen wandeln die in Wasserstoff gespeicherte chemische Energie mittels kalter Verbrennung in elektrische Energie um. Diese kann für den Antrieb des Fahrzeuges mittels Elektromotor genutzt werden (vgl. 5.2.5). Beim Betreiben des Fahrzeuges selbst entsteht dann kein CO2. Offene Fragen bestehen beim Wasserstoffbetrieb derzeit noch hinsichtlich der notwendigen Versorgungsinfrastruktur, des geeigneten Materials für die Herstellung von Wasserstoff und eines geeigneten Speichers. Als nachteilig gilt einerseits die Herstellung von Wasserstoff, welche äußerst energieintensiv ist, und anderseits die technisch schwierige Speicherung. Zudem bestehen teilweise Vorbehalte aufgrund der Explosivität von Wasserstoff. Im Nutzfahrzeugbereich, abgesehen von Fahrzeugen zur Personenbeförderung, existieren daher derzeit nur wenige Demonstrationsfahrzeuge.3

1 vgl. Shell Deutschland Oil GmbH (2010): Shell Lkw-Studie – Fakten, Trends und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030. Online: http://www.shell.de/content/dam/shell-new/local/country/deu/downloads/pdf/publications-2010truckstudyfull.pdf , abgerufen am 07.11.2014

2 Ebenda 3 Deutsches CleanTech Institut GmbH (2010): CleanTech Studienreihe Band4: E-Mobilität. Online:

www.dcti.de/studien/emobilitaet/de/ , abgerufen am 07.11.2014


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http://www.dcti.de/studien/emobilitaet/de/


Schwerlastverkehr

5.2.5 Elektromobile Antriebskonzepte

Der Begriff des elektromobilen Antriebskonzepts (bzw. der Terminus „Elektromobilität“ im Allgemeinen) ist als Sammelbegriff über eine ganze Reihe an Technologien zu verstehen. Elektromobile Antriebskonzepte umfassen, wie in Abbildung 10 ersichtlich, Hybridfahrzeuge (parallel, leistungsverzweigt), Plug-in-Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge mit Reichweitenverlängerung (serieller Hybrid) sowie reine Elektrofahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge1.

Abbildung 10: Die Vielfalt elektromobiler Antriebskonzepte im Vergleich zum konventionellen Antrieb2

Im Folgenden werden die unterschiedlichen Antriebskonzepte sowie deren charakteristische Merkmale kurz zusammengefasst:

1. Hybridfahrzeuge (paralleler Hybrid, leistungsverzweigter Hybrid) Charakteristische Merkmale: Elektromotor zur Unterstützung des Fahrantriebs; Batterie durch Rekuperation aufladbar; Kombination eines klassischen Verbrennungsmotors mit Elektromotor; rein elektrischer Antrieb teilweise möglich über geringe Reichweite. Je nach Unterstützung durch den Elektromotor wird auch von Mild- oder Full-Hybrid gesprochen.

2. Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) Charakteristische Merkmale: Elektromotor mit am Netz aufladbarer Batterie; Kombination von klassischem Verbrennungsmotor mit Elektromotor; rein elektrischer Antrieb möglich, abhängig von Batteriegröße und Nutzung. Der Unterschied zum klassischen Hybrid liegt in der Möglichkeit der Aufladung der Batterie über das Netz.

3. Elektrofahrzeug mit Reichweitenverlängerung (REEV) Charakteristische Merkmale: Starker Elektromotor mit am Netz aufladbarer Batterie; rein elektrischer Antrieb; modifizierter Verbrennungsmotor mit beschränkter Leistung zur Aufladung der Batterie, auch serieller Hybrid genannt.

1 Bundesregierung (2009): Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität der Bundesregierung. Online: http://www.bmbf.de/pubRD/nationaler_entwicklungsplan_elektromobilitaet.pdf , abgerufen am 05.11.2014

2 E-mobil BW GmbH, Fraunhofer IAO, Ministerium für Finanzen und Wirtschaft BW, Wirtschaftsförderung Region Stuttgart (2011): Strukturstudie BWe mobil 2011 – Baden Württemberg auf dem Weg in die Elektromobilität. Online: http://wiki.iao.fraunhofer.de/images/studien/strukturstudie-bwe-mobil-2011.pdf


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http://www.bmbf.de/pubRD/nationaler_entwicklungsplan_elektromobilitaet.pdf

http://wiki.iao.fraunhofer.de/images/studien/strukturstudie-bwe-mobil-2011.pdf


Schwerlastverkehr

4. Batterieelektrisches Fahrzeug (BEV)

Charakteristische Merkmale: Starker Elektromotor mit am Netz aufladbarer Batterie; kein Verbrennungsmotor, kein Treibstofftank, keine Abgasanlage; für die Batterieladung werden lediglich das Stromnetz und Rekuperation genutzt.

5. Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV) Charakteristische Merkmale: Elektromotor wird über Energieträger Wasserstoff und Energiewandler Brennstoffzelle mit elektrischer Energie versorgt; verfügt ebenfalls über Batterie (Rekuperation).

Im Fokus der vorliegenden Untersuchung steht aus diesem Spektrum das batterieelektrische Fahrzeug, und zwar in Form eines Lkw mit einem zulässigen Gesamtgewicht ≥ 12t.

5.3 Komponenten eines batterieelektrischen Lkw

Im Folgenden werden der Aufbau und die wichtigsten Komponenten eines batterieelektrischen Lkw näher erläutert. Als Beispielfahrzeug dient hierbei der auf einem Iveco Stralis basierende vollelektrische Lkw „E-Force“ mit einem zulässigen Gesamtgewicht von bis zu 18 t.

Abbildung 11: Antriebskomponenten eines batterieelektrischen Lkws1

1 Bildquelle: E-Force (2014)


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Schwerlastverkehr

5.3.1 Batterie

Die Batterie gilt als Schlüsselkomponente eines jeden Elektrofahrzeuges. Die Batterietechnologie bestimmt die Lebensdauer sowie die Energie- und Leistungsdichte des Energiespeichers. Beim betrachteten Beispielfahrzeug „E-Force“ wird die Batterietechnologie LiFePo4 eingesetzt. Es handelt sich dabei um einen Lithium-Ionen-Speicher mit einer Kapazität von 2 x 120 kWh. Das Gewicht der Batterie liegt insgesamt bei rund 2.600 kg. Die Batterie beansprucht also gegenüber einem Dieselfahrzeug mehr Platz und Gewicht als ein Kraftstofftank. Dies resultiert aus der Tatsache, dass flüssiger Treibstoff eine über 100-fach größere Energiedichte besitzt als ein moderner Lithium-Ionen-Akkumulator. Hingegen ist ein moderner Elektromotor in der Regel leichter als ein Verbrennungsmotor mit Getriebe. Dennoch erhöht sich in der Summe beim batterielektrischen Antrieb das Fahrzeug-Leergewicht. Damit sinkt die Netto-Nutzlast von batterieelektrischen Lkw gegenüber demselben Fahrzeug mit Dieselmotor, im Beispiel laut E-Force um circa 1 t.

5.3.2 Motor und Getriebe

Die Antriebseinheit eines elektrischen Lastwagens besteht aus der Batterie, den Elektromotoren inklusive Umrichter und dem Getriebe. Trotz unterschiedlicher Bauformen ist das Grundprinzip des Elektromotors stets identisch. Das Prinzip des elektromagnetischen Wandlers besteht in der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie. Der Elektromotor ist somit das Gegenstück zum Generator, welcher aus Bewegungsenergie Strom erzeugt. Dabei wird die Kraft, welche von einem Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Leiter einer Spule ausgeübt wird, in Bewegung umgesetzt. Die maßgeblichen Stärken des Elektromotors liegen im schnelleren Ansprechverhalten, sehr guten Beschleunigungswerten und dem hohen Wirkungsgrad. Das Verhältnis von aufgenommener zu abgegebener Leistung reicht bei Elektromotoren an nahezu 100% heran. Konventionelle Verbrennungsmotoren erreichen als Benzinmotor rund 30 % und als Dieselmotor rund 40 % Wirkungsgrad. Ein elektrischer Motor hat einen weiten Drehzahlbereich und erreicht sein maximales Drehmoment im Stillstand. Dieses vorteilhafte Antriebsverhalten bewirkt, dass der Motor schon bei geringen Drehzahlen sein höchstes Drehmoment abgibt.1 Bei vergleichbarer Leistung sind Elektromotoren kleiner und leichter als ein Verbrennungsmotor. Hohe Drehzahlen und die besondere Drehmomentcharakteristik ermöglichen bei Elektromotoren das Getriebe mit einer fixen Übersetzung (1-Gang-Automatik) zu konfigurieren. Das Getriebe eines Elektro-Lkws ist damit deutlich wartungsfreier und kompakter als das in einem vergleichbaren Dieselfahrzeug eingesetzte 12-Gang-Getriebe. Elektrische Antriebssysteme haben grundsätzlich deutlich weniger bewegliche Teile als ein Verbrennungsmotor. Sie verursachen damit weniger Reibung und müssen insgesamt weniger gewartet werden. Beim Bremsvorgang funktioniert der Elektromotor als Generator, wobei die erzeugte Bremsenergie in den Speicher zurückgeführt wird. Die sogenannte Nutzbremsung

1 vgl. Deutsches CleanTech Institut GmbH (2010): CleanTech Studienreihe Band4: E-Mobilität. Online: www.dcti.de/studien/emobilitaet/de/ , abgerufen am 07.11.2014


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http://www.dcti.de/studien/emobilitaet/de/


Schwerlastverkehr

(Rekuperation) wirkt sich schonend auf die Bremsanlage aus und erweitert darüber hinaus die Reichweite und Effizienz des Fahrzeugs. Das hier betrachtete Beispielfahrzeug E-Force ist mit zwei baugleichen Brusa Hybrid Synchronmotoren ausgestattet und erreicht eine Spitzenleistung von über 400 PS. Die maximale Drehzahl beträgt 13.000 rpm. Das maximale Drehmoment pro Motor liegt bei 305 Nm. Die Reichweite des Fahrzeugs wird vom Hersteller mit 200-300 km angegeben. Dabei ist auf die Abhängigkeit von der Zuladung, die Topologie und die Fahrtgeschwindigkeit zu achten. Der Praxiseinsatz bei einer Brauerei und einem Handelsunternehmen hat bereits gezeigt, dass eine Reichweite von 300km den Regelfall darstellt. Es wurden sogar schon 400km mit einer Batterieladung erreicht. Im Kontext der vorliegenden Studie zeigte sich das Fahrzeug mehrfach in der Lage, die Strecke Basel-Mannheim auf der Autobahn mit einer Batterieladung zurückzulegen.

Abbildung 12: Der 18 t -E-Lkw von E-Force in Mannheim bei einer Veranstaltung im Zuge des Projekts "Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum"

5.4 Aktuelle Marktübersicht

In einem stark diversifizierten Nutzfahrzeugmarkt lässt sich derzeit teilweise nur schwer nachvollziehen, welche elektrischen Nutzfahrzeuge aktuell verfügbar sind und ob es sich dabei um Serienfahrzeuge, Umbauten oder Forschungsfahrzeuge handelt. Aus diesem Grund soll nachfolgend ein aktueller Überblick über verfügbare, elektrisch angetriebene Nutzfahrzeuge gegeben werden. Aufgezeigt werden Fahrzeuge vom leichten Lkw bis zum schweren Nutzfahrzeug und zur Sattelzugmaschine. Die leichten Lkw wurden an dieser Stelle mit aufgenommen, da sich im Zuge der Fallstudien-Analyse in Kapitel 7.3 gezeigt hat, das diese für die untersuchten Unternehmen für bestimmte Einsatzzwecke ebenfalls interessant sind.

5.4.1 Leichte Lkw bis 7,5 Tonnen

Im Bereich der leichten Lkw wird momentan auf dem Markt eine Reihe von Umbauten angeboten, welche von prototypischen Einzelfahrzeugen bis hin zu Kleinserien in


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Schwerlastverkehr

geringer Stückzahl reichen. Beispiele hierfür sind unter anderem die Edison Modelle des amerikanischen Unternehmens Smith Vehicles. Mit dem Lithium-Ionen-Batterieentwickler Sinopoly Battery Limited konnte hier 2014 ein finanzstarker Investor gewonnen werden. Renault entwickelte 2010 eine elektrische Version des bereits etablierten Modells Maxity. Inzwischen wurden mehrere Fahrzeuge innerhalb einer prototypischen Kleinserie an verschiedene Partner übergeben, darunter an den Getränkelieferant Tafanel. Der Logistikdienstleister UPS ließ mehrere Mercedes Typ P-80 durch das mittelständische Unternehmen EFA-S (Elektrofahrzeuge Schwaben GmbH) elektrifizieren. EFA-S bietet darüber hinaus weitere Umbauten an, unter anderem auf der Basis des Mercedes-Benz Sprinter oder von verschiedenen Iveco-Modellen. Iveco selbst bietet mit dem Daily Electric als einziger bekannter Erstausrüster ein Elektrofahrzeug in der Klasse der leichten Lkw in Serie an. Er wird als Kastenwagen, Fahrgestell, und Kombi einzelbereift mit 3,5 t zGG oder mit 5,2 t zGG (Modell 50C) angeboten. Die Reichweiten betragen zwischen 100 und 160 km. Die Nutzlasten variieren bei den Modellen je nach Konfiguration der Batterien. Hersteller Renault

Modell Maxity Elektro Nutzlast 2,1 Tonnen Gesamtgewicht 4,5 Tonnen Reichweite 100 km Leistung 47 kW Höchstgeschwindigkeit 90 km/h Batterie 40 kWh Lithium-Ionen

Hersteller Smith Vehicles Modell Edison (Kastenwagen) Nutzlast 1,8 t Gesamtgewicht 4,6 t Reichweite Bis 160 km Leistung 90 kW Höchstgeschwindigkeit 80 km/h Batterie 51 kWh Lithium-Ionen

Hersteller EFA-S Modell Typ P80-E Nutzlast 3,45 t Gesamtgewicht 7,5 t Reichweite Bis 130 km Leistung 90 kW Höchstgeschwindigkeit 80 km/h Batterie 62 kWh Lithium-Ionen

Hersteller Iveco Modell Daily Electric 50C Nutzlast Bis zu 2,6 t Gesamtgewicht 5,2 t Reichweite Bis 130 km Leistung 80 kW Höchstgeschwindigkeit 70 km/h Batterie Bis zu vier 32 kWh

Natrium-Nickelchlorid-Akkus


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Schwerlastverkehr

5.4.2 Schwerere Lkw bis 12 Tonnen

Im Segment der schwereren Lkw bis 12 t zGG existieren mehrere rein elektrische Fahrzeuge, welche bisher in Kleinserien mit geringen Stückzahlen gefertigt werden. Bei den bisher verfügbaren Modellen handelt es sich vorwiegend um Umbauten. Die amerikanischen Firmen Smith Vehicles und Balqon sind in diesem Segment vertreten. Das Modell Newton von Smith Vehicles basiert auf einem 12 t Fahrgestell des tschechischen AVIA. Die niederländische Firma Hytruck stellt ihre Modelle mit dem niederländischen Fahrzeugentwickler Emoss als Partner her. Bei den Hytruck-Modellen handelt es sich um Umbauten auf Basis von DAF-Chassis. In diesem Segment sind aufgrund größerer Batterieoptionen bereits Reichweiten von über 200 km möglich. Es werden Nutzlasten von bis zu 7,5 t abzüglich des Batteriegewichts erreicht. Hersteller Smith Vehicles

Modell Newton Nutzlast Bis zu 7,5 t Gesamtgewicht 12 t Reichweite 50 - 160 km Leistung 120 kW Höchstgeschwindigkeit 80 km/h Batterie 80 - 120 kWh Lithium-

Ionen Hersteller Hytruck

Modell C12E Nutzlast Bis zu ca. 7 t Gesamtgewicht 12 t Reichweite 160 – 280 km Leistung 150 kW Höchstgeschwindigkeit 90 km/h Batterie 120 – 200 kWh

Lithium-Ionen Hersteller Balqon

Modell Mule M100 Nutzlast 4 t Gesamtgewicht 12 t Reichweite 240 km Leistung 166 kW Höchstgeschwindigkeit 112 km/h Batterie 312 kWh Lithium-

Ionen

5.4.3 Solo-Lkw Gesamtgewicht 12 bis 18 Tonnen

Im Segment zwischen 12 t und 18 t zGG bietet die Schweizer Firma E-Force ein praxiserprobtes Fahrzeug mit 18 t zGG auf der Basis des Iveco Stralis an. E-Force steht dabei in informativem Austausch mit dem Chassis-Hersteller Iveco. Von Seiten Iveco besteht großes Interesse an den Entwicklungen von E-Force; das E-Force-Fahrzeug wurde anlässlich der IAA Nutzfahrzeuge 2014 auf dem Stand von Iveco Deutschland ausgestellt. Bei den Umbauten von E-Force bleibt im Gegensatz zu anderen Umbauten die Garantie des Chassis-Herstellers Iveco vollständig erhalten und es können für antriebsunabhängige Reparaturen oder Wartungs- und Servicearbeiten die Iveco-Vertragswerkstätten in Anspruch genommen werden.


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Schwerlastverkehr

Neben E-Force bietet auch das niederländische Unternehmen Hytruck mit den Modellen C16E und C18E zwei Fahrzeuge in dieser Klasse an. Je nach Batteriekonfiguration ergeben sich Reichweiten von bis zu 300 km und Nutzlasten von bis zu ca. 10 t. Aktuell sind keine Beispiele für batterieelektrische Solo-Lkw in Kombination mit einem zusätzlichen Anhänger bekannt (Gliederzug). Hersteller Hytruck

Modell C16E Nutzlast 6 t Gesamtgewicht 16 t Reichweite 160 km Leistung 235 kW Höchstgeschwindigkeit 90 km/h Batterie 120 kWh Lithium-

Ionen-Batterie Hersteller Hytruck

Modell C18E Nutzlast 9 t Gesamtgewicht 19 t Reichweite 150 km Leistung 300 kW Höchstgeschwindigkeit 90 km/h Batterie 120 kWh Lithium-

Ionen-Batterie Hersteller E-Force One

Modell E-Force Nutzlast 6,1 t Gesamtgewicht 18 t Reichweite 300 km Leistung 300 kW Höchstgeschwindigkeit 87 km/h Batterie 240 kWh Lithium-

Ionen-Batterie

5.4.4 Sattelzugmaschinen

Im Bereich elektrischer Sattelzugmaschinen bis 40 t zGG sind momentan in Deutschland nur sehr eingeschränkt Fahrzeuge verfügbar. So wird beispielsweise innerhalb des Forschungsprojekts KV-E-Chain ein vollelektrisches Fahrzeug mit einem zulässigen Gesamtgewicht von bis 40 t eingesetzt. Das Modell Terberg YT202-EV ist speziell für den Containerverschub in Container-Umschlagsterminals konzipiert. Derzeit wird im Zuge des Projekts KV-E-Chain eine Variante der Zugmaschine mit Straßenzulassung entwickelt. Die Modelle des amerikanischen Herstellers Balqon mit Konfigurationen von bis zu 36 t sind nach gegenwärtigen Informationen nicht in Deutschland erhältlich. E-Force plant für 2015 ebenfalls die Produktion einer Sattelzugmaschine, die technisch auf bereits verfügbaren Fahrzeugen aufbaut. Die technische Herausforderung im Sattelzugbetrieb ergibt sich vor allem aus der Dauerbelastung bei Strecken mit langen


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Schwerlastverkehr

Steigungen. Diese können bei zu klein dimensionierten Elektromotoren rasch zum Überhitzen führen. Daher muss die Dauerleistung der Motoren entsprechend gesteigert werden. Ein entsprechendes Motorenkonzept liegt bei E-Force bereits vor. Hersteller Terberg Benschop

Modell YT202-EV Nutzlast 33 t Gesamtgewicht 44 t Reichweite 240 km Leistung 140 kW Höchstgeschwindigkeit 40 km/h Batterie 112 kWh Lithium-Ionen

Hersteller Balqon Modell MX30 Nutzlast 25 t Gesamtgewicht 36 t Reichweite 240 km Leistung 240 kW Höchstgeschwindigkeit 110 km/h Batterie 380 kWh Lithium-Ionen

Hersteller Transpower Modell Class 8 Nutzlast 25 t Gesamtgewicht 36 t Reichweite 105 km Leistung 300 kW Höchstgeschwindigkeit 110 km/h Batterie 175 kWh Lithium-Ionen

5.5 Ökologisches Potenzial

Hinsichtlich des ökologischen Potenzials von vollelektrischen Lkw im Schwerlastbereich ließen sich bisher nur wenige an der Praxis orientierte Aussagen treffen. Daher wird nachfolgend auf die Ergebnisse des umfassenden Feldversuchs zurückgegriffen, der mit dem 18 t-Fahrzeug von E-Force bezüglich Effizienz, Ökologie und Wirtschaftlichkeit durchgeführt wurde. Die Ergebnisse wurden durch das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigung (IWF) der Eidgenössischen Technische Hochschule (ETH) Zürich im Auftrag der Feldschlösschen Getränke AG ausgewertet, bei der das Fahrzeug seit September 2013 im Einsatz steht. Über ein Jahr hinweg wurden zu diesem Zweck Verbrauchsmessfahrten unter Berücksichtigung verschiedener Streckenprofile durchgeführt.

5.5.1 Well-to-Wheel Analyse

Die Ökobilanz des Fahrzeugs wurde mit Hilfe der sogenannten Well-to-Wheel Analysemethode erhoben. Bei dieser Methode wird die Ökobilanz beginnend bei der Energiegewinnung bis hin zur Umwandlung in kinetische Antriebsenergie im Fahrzeug betrachtet. Dabei wird zwischen Energiebereitstellung (Well-to-Tank) und Fahrzeugwirkungsgrad (Tank-to-Wheel) unterschieden.


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Schwerlastverkehr

Abbildung 13: Well-to-Wheel Co2-Bilanz pro kWh1

Die Grafik stellt den Ausstoß an Gramm CO2 pro gefahrenem Kilometer dar. Dabei wird unter Berücksichtigung verschiedener Strommixe ein entsprechendes Dieselfahrzeug mit dem Elektro-Lkw verglichen. Der elektrisch betriebene Lkw verursacht keinerlei Emissionen bei der Umwandlung der Batterieenergie in kinetische Antriebsenergie. Der CO2-Ausstoß, der bei der Stromproduktion anfällt, hängt stark von dem verwendeten Strommix ab. In Abbildung 13 werden zwei Schweizer Strommixe betrachtet (zertifizierter Strommix CH, Egal Strommix CH), der europäische Strommix (ENTSO-E) sowie der Deutsche Strommix. Die Schweiz produziert mit vielen Wasserkraftwerken und Kernkraftwerken im Gegensatz zu Deutschland einen deutlich CO2-ärmeren Strommix. Der hier betrachtete zertifizierte Strommix wird von der Feldschlösschen AG zum Betrieb des E-Force eingesetzt und besteht zu knapp 98% aus Wasserkraft. Dadurch lässt sich die CO2-Gesamtbilanz des Fahrzeugs noch einmal deutlich herabsenken. Die anfallenden Treibhausgasemissionen des zertifizierten Schweizer Stromtarifs betragen 9,3 g CO2/kWh. Der Schweizer Egal-Strommix verursacht 122 g CO2/kWh. Der europäische und deutsche Mix liegt dabei mit 388 g CO2/kWh bzw. 559 g CO2/kWh hingegen deutlich höher. Beim konventionell angetriebenen Fahrzeug liegen sich die CO2-Emissionen für die Dieselverbrennung bei etwa 270 g CO2/kWh. Die Kraftstoffproduktion mit eingerechnet steigt die Gesamtbilanz für das Dieselfahrzeug auf 324 g CO2/kWh. Die relative Vorteilhaftigkeit des elektrischen Antriebs hängt also stark vom Strommix ab. Hingegen zeigt die CO2-Bilanz pro gefahrenem Kilometer (Abbildung 14), dass selbst beim vergleichsweise CO2-intensiven deutschen Strommix ein deutlicher Vorteil


9,3

122

388

559

54

270

0

100

200

300

400

500

600

ZertifizierterStrommix CH

EgalStrommix CH

StrommixENTSO-E

Strommix DE Diesel

Tank-to-Wheel

Well-to-Tank


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Schwerlastverkehr

gegenüber dem Dieselfahrzeug besteht. Die CO2-Emissionen pro Kilometer sind beim Elektro-Lkw durch den Effizienzunterschied der Antriebstechnologien nur halb so hoch wie beim Diesel-Lkw.

Abbildung 14: Well-to-Wheel CO2-Bilanz in g CO2/km1

5.5.2 Fahrzeugherstellung

Bei der Well-to-Wheel Methode ist die CO2-Bilanz der Fahrzeugherstellung und der verbauten Bauteile nicht inbegriffen. Im Falle des E-Force sind alle Fahrzeugkomponenten bis auf den Antriebsstrang baugleich mit dem vergleichbaren Dieselfahrzeug. Als Unterschied fallen beim E-Fahrzeug vor allem die Batterien ins Gewicht. Die anderen Komponenten sind laut der ETH Zürich mit denen des Dieselfahrzeuges vergleichbar. Daher fällt auch die CO2-Gesamtbilanz der Fahrzeugproduktion (exklusive Batterie) nahezu identisch aus. In diversen Studien zum CO2-Ausstoß bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien finden sich Werte für das bei der Produktion emittierte CO2, die zwischen 50 kg CO2/kWh und 140 kg CO2/kWh liegen. Bei der CO2- Bilanzierung wurde von der ETH Zürich deshalb mit einem Mittelwert von 100 kg CO2/kWh gerechnet. Bei einer Kapazität von 240 kWh ergibt sich somit für die Herstellung der im E-Force-Lkw eingesetzten Batterie ein CO2-Ausstoß von 24.000 kg CO2.


7,7 101

321 463

146

730

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

ZertifizierterStrommix CH

EgalStrommix CH

StrommixENTSO-E

Strommix DE Diesel

Tank-to-Wheel

Well-to-Tank


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Schwerlastverkehr

Die Lebensdauer der Batterien (bis 80% der ursprünglichen Batteriekapazität erreicht sind) wird vom Hersteller für die Verwendung im Automobilbereich mit 2.000 Ladezyklen angegeben. In der Praxis entspricht dies ca. 400.000km bis 600.000km Laufleistung. Bei einer Laufleistung von 500.000km beträgt somit der batteriebedingte CO2-Ausstoß pro Kilometer 48 gCO2/km. Wenn man diesen Wert auf die in Abbildung 14 dargestellte CO2-Bilanz des elektrischen Lkw aufaddiert zeigt sich, dass trotz der batterieherstellungsbedingten CO2-Emissionen der elektrische Lkw immer noch eine deutlich bessere CO2-Bilanz als der Diesel-Lkw hat.1

5.5.3 Lärmemissionen

Ein wesentliches Merkmal von Elektrofahrzeugen sind die im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen geringeren Lärmemissionen. Innerhalb der EU existieren einheitliche Regelungen der zulässigen Grenzwerte für die Typ-Zulassung. Die höchsten Lärmemissionen werden dabei von Nutzfahrzeugen im Schwerlastbereich verursacht. Die Geräuschgrenzwerte für die Typ-Zulassung von Kraftfahrzeugen werden bei beschleunigter Vorbeifahrt in 7,5 m Entfernung gemessen. Ein Lkw mit mehr als 150 kW verursacht einen Schallpegel von 80 dB(A). Bei langfristiger Einwirkung ergeben sich bereits bei Werten von 85 dB(A) Gehörschäden.2 Durch den Einsatz elektrischer Lkw ist vor allem im innerstädtischen Bereich mit Geschwindigkeiten unter 50 km/h lokal von einer deutlich niedrigeren Lärmbelastung auszugehen. Laut einer Studie des Laboratory of Environmental Acoustics (LAE) der Universität Lyon aus dem Jahr 2013 ist ein elektrisch angetriebener Lkw (Hybrid-Lkw im rein elektrisch angetriebenen Betriebsmodus) mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 18 Tonnen bei einer Rollgeschwindigkeit von 20 km/h 8,4 dB(A) leiser als ein vergleichbares Modell mit konventionellem Antrieb.3 Dies entspricht annähernd einer Halbierung der wahrgenommenen Lautstärke. Für den batterieelektrischen Lkw „E-Force“ wird vom Hersteller ein maximaler Schallpegel von 45 dB(A) angegeben. Dies entspräche einer Lärmminderung um fast die Hälfte verglichen mit den Geräuschgrenzwerten für schwere Diesel-Lkw. Eine genaue Messung der Lärmemissionen steht hier allerdings noch aus. Auch im ruhenden Verkehr ist durch elektrische Lkw eine Verbesserung der Lärmsituation zu erwarten: Wenn der Lkw steht, würde beim Dieselfahrzeug ohne Start-Stopp-Automatik normalerweise der Motor laufen; beim Elektro-Lkw ist hingegen im Stand kein Motorengeräusch wahrnehmbar. Darüber hinaus ergeben sich für elektrische Lkw immer dann Vorteile, wenn das Motorengeräusch gegenüber den Reifenabrollgeräuschen überwiegt. Dies ist beim Lkw üblicherweise im Geschwindigkeitsbereich bis ca. 50km/h der Fall.4


2 vgl. Bayerisches Landesamt für Umwelt (2014): Lärm – Straße und Schiene. Online: http://www.lfu.bayern.de/umweltwissen/doc/uw_36_laerm_strasse_schiene.pdf , Abrufdatum: 12.11.2014

3 M.A. Pallas et al (2013). Noise emission assessment of a hybrid electric mid-size truck. IFSTTAR, Laboratory of Environmental Acoustics (LAE), University of Lyon. France

4 vgl. Umweltbundesamt (2013): Kurzfristig kaum Lärmminderung durch Elektroautos. Online: http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/377/dokumente/position_kurzfristig_kaum_laermminderung_im_verkehr.pdf , Abrufdatum: 17.11.2014


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http://www.lfu.bayern.de/umweltwissen/doc/uw_36_laerm_strasse_schiene.pdf




Schwerlastverkehr

5.6 Wirtschaftlichkeit

Im Folgenden soll die Wirtschaftlichkeit von Elektrofahrzeugen im Schwerlastbereich näher betrachtet werden. Dazu werden relevante Positionen der Gesamtbetriebskosten im Hinblick auf das alternative Antriebskonzept untersucht. Wichtige Grundlage ist hierbei wiederum der Bericht über den Fahrzeugvergleich des „E-Force“ mit einem entsprechenden Dieselfahrzeug durch das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigung der ETH Zürich. Die Zusammensetzung der Gesamtbetriebskosten eines Lkw untergliedert sich zeitabhängige Kosten (Wertverlust infolge der Entwertung des Fahrzeugs über die Zeit, Fahrpersonalkosten, Wartung), entfernungsabhängige Kosten (Maut, Kraftstoffkosten, Wertverlust infolge der Abnutzung des Fahrzeugs, Verschleiß) sowie in die anzurechnenden Gemeinkosten (Verwaltungskostenanteil usw.). 1 Wie Abbildung 14 zeigt, entfallen – dort am Beispiel der Kostenverhältnisse in der Schweiz dargestellt – die größten Kostenanteile auf den Kraftstoffverbrauch das Fahrpersonal. Für Deutschland zeigt die Muster-Fahrzeugkostenrechnung, wie sie beispielsweise durch den Bundesverband Güterkraftverkehr, Logistik und Entsorgung e.V. (BGL) durchgeführt wird, in etwa vergleichbare Anteilswerte.

Abbildung 15: Betriebskosten Diesel-Lkw2

5.6.1 Kraftstoffverbrauch

1 vgl. auch Schneider (2014). Effizienz- und Wirtschaftlichkeitsanalyse des elektrischen 18 t Lastwagens E-FORCE von Feldschlösschen Getränke AG. Bericht des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigung (IWF) der Eidgenössischen Technische Hochschule (ETH) Zürich.


Mautkosten und Gebühren

18%

Fahrer 33%

Kraftstoff 36%

Wartung und Reparatur

5%

Investition 8%


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Schwerlastverkehr

Die Verbrauchswerte zwischen E-Lkw und Dieselfahrzeug unterscheiden sich signifikant voneinander. Die für E-Force getesteten Streckenprofile liefern dabei eine verlässliche empirische Grundlage (siehe Abbildung 15). Die gefahrene Distanz betrug im Test rund 100 Kilometer. Die Durchschnittsgeschwindigkeit von Diesel- und Elektrofahrzeug weicht kaum voneinander ab.

Abbildung 16: Verbrauch unterteilt nach Streckenprofil in Litern Diesel pro 100 km1

Um einen Vergleich zu ermöglichen, wurden die Verbrauchswerte für den Elektro-Lkw in Abbildung 15 in l Diesel umgerechnet. Das Energieäquivalent von 1 l Diesel entspricht 9,8 kWh. Über alle Streckenprofile hinweg werden die großen Unterschiede in der Effizienz der Antriebskonzepte deutlich: Der Diesel-Lkw hat in allen Fällen mindestens einen doppelt so hohen Durchschnittsverbrauch als der Elektro-Lkw. Berücksichtigt man auch die rekuperierte Energie, so ergibt sich in der Stadt sogar eine fünfmal höhere Energieeffizienz des E-Fahrzeugs. Damit zeigen die Messwerte auch den besonderen Vorteil der Rekuperation im Stadtbetrieb, was für das vorliegende, auf den innerstädtischen Raum konzentrierte Projekt von erheblicher Bedeutung ist. Der geringste Unterschied zwischen Elektro- und Dieselfahrzeug ist auf der Autobahnstrecke auszumachen. Aber auch dort ist die Energieeffizienz des elektrischen Antriebs doppelt so hoch wie beim konventionellen Antrieb. Kombiniert man die Verbrauchswerte aller Streckenprofile hat das Dieselfahrzeug einen rund dreifach höheren Energieverbrauch als das Elektrofahrzeug. Generell ist laut E-Force davon auszugehen, dass elektrische Lkw mit zunehmendem Gesamtgewicht im Vergleich zum jeweiligen konventionell angetriebenen Referenz-Fahrzeug wirtschaftlicher werden. Diese Annahme basiert vor allem auf dem deutlich besseren Wirkungsgrad des elektrischen Lkw, der sich bei zunehmendem Gewicht noch deutlicher auf den günstigeren Energieverbrauch im Vergleich zum Diesel-Lkw auswirkt. Gleichzeitig nimmt die Bedeutung des Batteriegewichts relativ zum Fahrzeug-Gesamtgewicht ab.


9,6 8,5 7,3 8,4

12,1 9

10,6 10,5

29,1

19,8

36,6

27,5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Überland Autobahn Stadt Kombiniert

Elektro mit Rekuperation

Elektro ohneRekuperation

Diesel


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Schwerlastverkehr

Der Praxis-Einsatz von aktuell sieben 18 t-Fahrzeugen von E-Force hat ergeben, dass der größte Einflussfaktor auf den Energieverbrauch der Fahrzeuge der Luftwiderstand ist. Dieser verändert sich bei einem 40 t-Fahrzeug gegenüber dem 18 t-Lkw jedoch nur minimal, da es sich um ein vergleichbares Chassis handelt. Folglich ist bei größeren Fahrzeugen mit keiner signifikanten Zunahme zu rechnen. Demgegenüber hätten die Fahrzeuge jedoch doppelt bis dreimal so viel Nutzlast wie das 18 t-Fahrzeug. Hier hat sich bei den 18 t-Fahrzeugen von E-Force gezeigt, dass der Energieverbrauch des voll ausgelasteten Fahrzeugs im Vergleich zu einem Fahrzeug ohne Zuladung um nur ca. 20% zunimmt.

Abbildung 17: Effizienzfaktor des Elektrofahrzeugs gegenüber des Diesel-Lkw1

Da die Kraftstoffkosten der wichtigste Kostentreiber für die Gesamtbetriebskosten eines Lastkraftwagens sind, ergeben sich an dieser Stelle erhebliche Einsparpotenziale beim Elektro-Lkw. Rechnet man mit dem aktuellen Dieselpreis von 1,05 Euro pro Liter 2 und einem Industriestrompreis von 15,5 Cent pro kWh 3 , so ergeben sich bei den errechneten Durchschnittsverbräuchen der ETH Zürich folgende Werte: Treibstoffkosten Dieselfahrzeug = 0,2754 l/km * 1,05 Euro = 0,29Euro/km Stromkosten Elektrofahrzeug = 0,8388 kWh/km *0,155 Euro =0,13 Euro/km


2 Aktueller Preis exkl. MwSt., da Unternehmer vorsteuerabzugsberechtigt sind 3 Aktueller Preis (exkl. MwSt.) bei einer jährlichen Abnahme bis 20.000 MWh

3

2,3

5

3,3

2,4 2,2

3,5

2,6

0

1

2

3

4

5

6

Überland Autobahn Stadt Kombiniert

Effizienzfaktor mitRekuperation

Effizienzfaktor ohneRekuperation


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Schwerlastverkehr

Die Energiekosten je km liegen beim Elektro-Lkw unter Zugrundelegung der aktuellen Energiepreise demnach bei rund 55 % der Energiekosten eines vergleichbaren Dieselfahrzeugs. Der absolute Kostenvorteil liegt bei rund 16 Cent/km.

5.6.2 Wartung und Reparatur

Bei näherer Betrachtung der Gesamtkosten nehmen die Kosten für Wartung und Reparatur einen vergleichsweise geringen Anteil ein. Dennoch existieren wesentliche Unterschiede zwischen der Wartung von konventionellen Fahrzeugen und von Elektrofahrzeugen. Laut ETH Zürich sinken beim Elektrofahrzeug die Wartungs- und Reparaturkosten um bis zu 35 %. Dies begründet sich im geringeren Verschleiß der Bremsanlage, dem einfacheren Aufbau und weniger beweglichen Teilen. Hinzu kommen allerdings die Kosten für einen eventuellen Batteriewechsel. Je Batteriewechsel fallen rund 150.000CHF, d.h. rund 125.000 Euro an. Bei einer Lebensdauer der Batterie von rund 500.000 Kilometern (vgl. Kapitel 5.5.1) sind demnach zusätzlich rund 2,5 Cent pro Kilometer für die Batterie in der Fahrzeugkostenrechnung zu berücksichtigen.1

5.6.3 Investitionskosten

Bei einer direkten Gegenüberstellung der beiden Antriebsarten Diesel- und Elektroantrieb ist für Unternehmen in der Logistik- und Transportwirtschaft zumeist entscheidend, ob die niedrigeren Betriebskosten des Elektrofahrzeugs die höheren Anschaffungskosten für Fahrzeug und Batterie über die jeweils unternehmensspezifische Nutzungsdauer aufwiegen. Die wichtigsten Einflussfaktoren, die mit der Antriebsart variieren, sind dabei die Rohöl- und Strompreisentwicklung sowie die Jahresfahrleistung eines Fahrzeugs. Zur Entwicklung der Batteriepreise existieren zahlreiche Prognosen diverser Forschungsinstitute und Beratungsfirmen. Sie unterscheiden sich teils relativ stark voneinander, prognostizieren aber alle fallende Preise. Das Fraunhofer IAO hat in der folgenden Grafik die Prognose-Zahlen der aktuell verfügbaren Quellen ausgewertet. Insgesamt wurden zwölf Prognosen unterschiedlicher Institutionen berücksichtigt. Die gemittelten Werte ergeben für 2020 einen erwarteten Batteriepreis von 215 Euro pro verbauter kWh. Dies entspräche rund 38 % der derzeitigen Kosten von rund 520 Euro je kWh.

1 Ebenda


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Schwerlastverkehr

Abbildung 18: Gemittelte Werte von zwölf unterschiedlichen Prognosen zur Batteriepreisentwicklung1

Ein weiterer Grund für die deutlich höheren Anschaffungskosten elektrischer Lkw sind die geringen Stückzahlen, mit denen die Fahrzeuge gefertigt werden. Auf dem Markt existieren momentan fast ausschließlich Umbauten oder Forschungsfahrzeuge, welche Einzelanfertigungen sind oder nur in geringen Stückzahlen produziert werden. Durch die Produktion einer Großserie wären entsprechende Skaleneffekte zu erwarten. Aktuell sind die Anschaffungskosten für einen elektrischen Lkw im Vergleich zu konventionell angetriebenen Lkw noch doppelt bis dreifach so hoch. So kostet beispielsweise der 18 t-Lkw von E-Force mit Aufbau, Box und Ladebordwand derzeit rund 330.000 Euro, während ein vergleichbares Dieselfahrzeug ca. 120.000 Euro inkl. Aufbau kostet.

5.6.4 Zusätzliche Einsparpotenziale

In der Schweiz werden beim Einsatz von elektrisch betriebenen Lkw Vorteile bei der leistungsabhängigen Schwerverkehrsabgabe (LSVA) gewährt. So können z.B. im Falle des 18 t-Elektro-Lkw „E-Force“ 0,37 CHF Straßenbenutzungsgebühr pro gefahrenem Kilometer eingespart werden.2 In Deutschland gibt es aktuell keine vergleichbaren Vergünstigungen. Allerdings zeigt die Entwicklung des Elektromobilitätsgesetzes, dass auch in Deutschland zukünftig ähnliche Maßnahmen zur Förderung von elektrischen Schwerlastverkehren nicht ausgeschlossen scheinen. Weitere Beispiele aus dem europäischen Ausland für Anreizmaßnahmen umfassen sowohl regulative Ansätze (indirekte wirtschaftliche Begünstigungen) wie beispielsweise die Aufhebung des Nachtfahrverbots für elektrische Lkw oder die Schaffung von speziellen Lieferzonen, als auch direkte finanzielle Anreize wie Steuervergünstigungen oder die Subventionierung des Fahrzeugkaufs.

1 Cacilo (2014): Aus einem laufenden Forschungsprojekt am Fraunhofer IAO 2 vgl. Schneider (2014). Effizienz- und Wirtschaftlichkeitsanalyse des elektrischen 18 t Lastwagens E-FORCE

von Feldschlösschen Getränke AG. Bericht des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigung (IWF) der Eidgenössischen Technische Hochschule (ETH) Zürich.


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Schwerlastverkehr

5.7 Fazit

Die grundsätzlichen Vorteile von elektrischen Lkw sind das lokal emissionsfreie Fahren, eine höhere Energieeffizienz sowie die geringere Lärmentwicklung der Antriebseinheit. Gegenüber anderen alternativen Antriebsarten heben sich elektrische Antriebskonzepte darüber hinaus durch eine bereits vorhandene Versorgungsinfrastruktur (Stromnetz) ab. Die Verfügbarkeit von praxistauglichen elektrischen Nutzfahrzeugen im Schwerlastbereich ist im Vergleich zu den leichten Nutzfahrzeugklassen nur bedingt gegeben. Aktuell sind nur Prototypen oder Kleinserienfahrzeuge verfügbar. Die aktuellen Entwicklungen z.B. beim Schweizer E-Lkw-Hersteller E-Force sind jedoch vielversprechend. So wird aktuell ein 18 t-Fahrzeug in Kleinserie gefertigt und der erste Prototyp einer elektrischen Sattelzugmaschine soll 2015 verfügbar sein. Die wissenschaftliche Begleitforschung der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich des „E-Force“-Projekts zeigt das große Potenzial von Elektroantrieben im Schwerlastbereich bezüglich der Einsparung von CO2-Emmissionen auf. Darüber hinaus können Elektro-Lkw einen wesentlichen Anteil zu punktuellen Verbesserungen in lärmempfindlichen Stadträumen leisten. Die Wirtschaftlichkeit dieser Fahrzeuge ergibt sich vor allem durch den deutlich geringeren Energieverbrauch sowie die geringeren Wartungskosten. Demgegenüber stehen deutlich höhere Anschaffungskosten, bei denen jedoch durch die stetig sinkenden Batteriepreise mittelfristig mit einer Verbesserung der Situation zu rechnen ist. Das zunehmende Interesse auf Seiten der großen Lkw-Hersteller für den E-Lkw lässt zudem in Zukunft größere Stückzahlen realistisch erscheinen, was entsprechende Skaleneffekte mit sich bringen wird.


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Ansatz „Umspann-Konzept“

6 Ansatz „Umspann-Konzept“

Die ursprüngliche Projektdefinition sah vor, ein Konzept zu prüfen, bei dem langlaufende Quelle-Ziel-Verkehre mit Komplettladungen auf Sattelaufliegern („Trailern“) auf einer Logistikfläche – dem Green Logistic Park – von konventionellen auf elektrische Zugmaschinen umgespannt werden, und von dort aus ihren Bestimmungsort im Mannheimer Stadtgebiet erreichen. Dabei sollte die Ausgestaltung eines Gesamtsystems aus Fahrzeugen, Logistikprozessen und einem Logistikhub erarbeitet werden.

Abbildung 19: Green Logistic Park auf Coleman mit Umspann-Konzept

Auftragsgemäß sollte der Logistikhub im Norden der Stadt Mannheim auf dem Gelände der ehemaligen Coleman-Barracks angesiedelt werden. Für das Gelände wird derzeit im Rahmen des Konversionsprozesses eine geeignete nicht-militärische Nachnutzung entwickelt. Die Idee einer (teilweisen) logistischen Nutzung konkurriert dabei mit verschiedenen anderen Nutzungsoptionen. In der in diesem Zusammenhang geführten Diskussion spielen Verkehrsmengen eine besondere Rolle. Insbesondere die Zahl der täglich nach Mannheim ein- und ausfahrenden Lkw des Güterfernverkehrs (Sattelzüge und Lastzüge) stellt dabei eine interessante Größe dar. Nach innerstädtischen Verkehrszellen aufgegliedert ermöglicht sie die Beurteilung verschiedener E-Lkw-Konzepte hinsichtlich ihrer Wirkungen auf Fahrleistung und Klimagasemissionen.

6.1 Transportanalyse im Wirtschaftsraum Mannheim

Das erforderliche Verkehrsmengengerüst wurde zunächst modellbasiert auf Basis vorliegender Verkehrsmengendaten ermittelt. Anschließend wurden die Ergebnisse über eine Befragung von Logistikdienstleistern und der ortsansässigen Industrie konkretisiert.


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6.1.1 Analyse der Schwerlastverkehre - Modellbasierte Abschätzung

6.1.1.1 Methodik

Die für eine modellbasierte Analyse des Schwerlastverkehrs in Mannheim im Hinblick auf ein mögliches Hub-Konzept benötigten Daten liegen in der amtlichen Statistik oder aus anderen Untersuchungen in der erforderlichen Differenzierung nicht vor. Daher wurden eigene Berechnungen erforderlich. Als Basis hierfür wurden von den Auftraggebern des Projekts folgende Ausgangsdaten zur Verfügung gestellt und in der Folge genutzt:

Quelle-Ziel-Verflechtungen des Güterkraftverkehrs mit Fahrzeugen ab 6 t zul. GG (Fahrtenzahlen) für das Jahr 2007 aus der „Integrierten Verkehrsnachfrageanalyse und Prognose der Verkehrsentwicklung in der Metropolregion Rhein-Neckar“1,

Querschnittszählungen aus der bundesweiten Straßenverkehrszählung 2010 für den Schwerverkehr in der Aufbereitung der Straßenverkehrszentrale Baden-Württemberg, d.h. differenziert nach Bussen, Lkw ohne Anhängern sowie Sattel- und Lastzügen2,

ergänzende innerstädtische Zähldaten der Stadt Mannheim für den Schwerverkehr (Fahrtenzahlen) im Jahr 2010.3

Wichtigste Kennzahlen für die vorliegende Untersuchung sind zum einen die Fahrtenzahlen (Hin- und Rückfahrten) bzw. die Fahrtenpaare (Kombinationen aus Hin- und Rückfahrt unter Berücksichtigung von Leerfahrten) mit Sattelzügen, sowie zum anderen die dabei innerhalb der Metropolregion Rhein-Neckar bzw. auf Mannheimer Stadtgebiet zurückgelegten Entfernungen. Zur Ermittlung dieser Kennzahlen wurden die verfügbaren Daten wie folgt aufbereitet:

Zunächst wurden aus den Verflechtungsmatrizen der „Integrierten Verkehrsnachfrageanalyse“ diejenigen Fahrten im Straßengüterverkehr extrahiert, bei denen das Ziel der Fahrt auf dem Gebiet der Stadt Mannheim und gleichzeitig der Ausgangspunkt der Fahrt außerhalb der Metropolregion Rhein-Neckar (bzw. umgekehrt) liegt.

In der Konsequenz bedeutet diese Extrahierung des Quelle-Ziel-Verkehrs, dass in den bereinigten Verflechtungsmatrizen weder Fahrten des innerstädtischen Verkehrs mit Quelle und Ziel in Mannheim, noch der Binnenverkehr innerhalb der Metropolregion Rhein-Neckar, noch Fahrten des Transitverkehrs enthalten sind. Diese Verkehre sind vielmehr für die Abschätzung der Potenziale eines

1 Vgl. KIT / INOVAPLAN / STRATA (2009): Integrierte Verkehrsnachfrageanalyse und Prognose der Verkehrsentwicklung in der Metropolregion Rhein-Neckar im Auftrag des Verbands Region Rhein-Neckar (Schlussbericht und Verflechtungsmatrizen), Karlsruhe/Ettlingen; Nutzung der Daten mit Genehmigung des Verbands Region Rhein-Neckar vom 30.10.2013.

2 Vgl. Straßenverkehrszentrale Baden-Württemberg (2013): Bundesweite Straßenverkehrszählung 2010 – Aufbereitung der Zählergebnisse für das Land Baden-Württemberg, online unter http://www.svz-bw.de/bundesweite_zaehlung.html [23.12.2013]

3 Bereitstellung der Daten und Erteilung der Nutzungsgenehmigung durch die Stadt Mannheim, Fachbereich Stadtplanung am 19.12.2013.


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Umspannkonzepts nicht relevant, da sie die hierfür definierten Kriterien (s.o.) nicht erfüllen.

Das Gebiet der Stadt Mannheim wurde anhand der Siedlungs- bzw. Industriestruktur von ursprünglich 61 Verkehrszellen der „Integrierten Verkehrsnachfrageanalyse“ in elf Verkehrsbezirke zusammengefasst, wobei sich die Zelleinteilung an den Grenzen der 17 Stadtbezirke und der 22 Stadtteile sowie an industriellen Ansiedelungen, die ein nennenswertes Transportaufkommen im Güterfernverkehr erwarten lassen, orientiert (Verkehrsbezirke 01 bis 11 in Abbildung 20).

Die insgesamt 268 Außen- bzw. Fernzellen aus der „Integrierten Verkehrsnachfrageanalyse“ wurden nach Himmelsrichtungen bzw. den genutzten Autobahnkreuzen und Dreiecken zusammengefasst, und in vier Relationen (Quellen bzw. Ziele der betrachteten Verkehre im Fernbereich) untergliedert, und zwar in die Relationen Südost (via Kreuz Walldorf), Nordost (via Kreuz/Dreieck Viernheim), Nordwest (via Kreuz Frankenthal) und Südwest (via Kreuz Mutterstadt).

Zur Plausibilisierung der ermittelten Verkehrsströme wurden insgesamt zwölf Zählstellen der Landesstelle für Straßentechnik und der Stadt Mannheim ausgewertet, welche die auf baden-württembergischen Gebiet um Mannheim verlaufenden Autobahnen sowie die Ein- und Ausfallstraßen (Autobahnen, Bundesstraßen, Landesstraßen) des Stadtgebiets Mannheim umfassen (Zählstellen A bis L in Abbildung 20).

Die Fahrtenzahlen des Schwerverkehrs aus der „Integrierten Verkehrsnachfrageanalyse“ beziehen sich auf das Jahr 2007 (auf der Basis von Aufkommenswerten bzw. Ladungsgewichten für das Jahr 2004), die Querschnittswerte der Straßenverkehrszählung hingegen auf das Jahr 2010. Aufgrund der krisenbedingten Einbrüche im Lkw-Verkehr 2008/2009 entspricht die Jahresfahrleistung im Jahr 2007 aber relativ genau der Jahresfahrleistung im Jahr 2010, so dass die Daten trotz der unterschiedlichen Bezugsjahre parallel verwendbar sind.

Unter Zuhilfenahme von Satelliten- und Luftaufnahmen wurde die gebildete Zellenstruktur anschließend danach überprüft, ob in den identifizierten Verkehrszellen erkennbar (z.B. aufgrund der Unternehmensgröße, durch Rolltore oder Höfe) Anlieferungen und Abholungen mit schweren Lkw stattfinden. Auf diese Weise erfolgte eine zusätzliche Kontrolle der Zelleinteilung. Die Abgrenzung der Verkehrsbezirke wurde im Gespräch mit Vertretern der Industrie- und Handelskammer Rhein-Neckar und der Stadt Mannheim nochmals auf Plausibilität geprüft und, wo erforderlich, korrigiert.

Das für die Ermittlung der Fahrleistungen und für die Beurteilung der verkehrlichen Wirkung erforderliche Entfernungsgerüst wurde im Anschluss an die Bildung der Verkehrszellen durch Umlegung der Fahrten auf allen betrachteten Relationen mittels Routenplanungssoftware für den Lkw-Verkehr nach dem Kriterium der kürzesten Fahrzeit ermittelt.


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Für die Berechnung der Emissionen wurden ausschließlich die direkten CO2-Emissionen (d.h. ohne Berücksichtigung der Energieerzeugung) betrachtet. Im Verkehr mit konventionellen Lkw wurden Zugmaschinen der Schadstoffnorm EURO V/VI unterstellt; der elektrische Betrieb ist – bei ausschließlicher Betrachtung der direkten Emissionen – emissionsfrei.1

Abbildung 20 gibt einen Überblick über die definierten Verkehrsbezirke und die ausgewerteten Zählstellen.

Abbildung 20: Aufgliederung des Untersuchungsraums

Alle nachfolgenden Ausführungen nehmen auf das in Abbildung 20 abgegrenzte Untersuchungsgebiet Bezug. Andere Verkehrsbezirke wurden auftragsgemäß nicht in die Betrachtung mit einbezogen.

6.1.1.2 Verkehrsaufkommen

Die Bestimmung des Verkehrsaufkommens erfolgt durch Ausweisung von Fahrzeugfahrten. Zunächst wurden hierfür die zur Verfügung gestellten Aufkommenswerte (Fahrten pro Tag) der „Integrierten Verkehrsnachfrageanalyse“ übernommen und durch Aggregieren auf die im vorliegenden Gutachten gebildeten Verkehrsbezirke und Verkehrsziehungen angepasst. Hieraus resultiert die in Abbildung 21 dargestellte Quelle-Ziel-Matrix des Schwerverkehrs. Die Matrizen sind asymmetrisch, so dass die Unpaarigkeit der Verkehre leicht zu erkennen ist.

1 Vgl. PE International (2011): Energiebedarfs- und Emissionsvergleich von Lkw und Bahn im Güterfernverkehr Aktualisierung 2011, Leinfelden-Echterdingen, S. 20 ff.


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Abbildung 21: Quelle-Ziel-Matrix des Schwerverkehrs (Fahrten pro Tag)

46,8 % der Fahrten verlaufen über das Autobahnkreuz Walldorf in Richtung Karlsruhe – Basel bzw. Heilbronn – Nürnberg (Südosten), gefolgt von 29,4 % der Fahrten, die über das Autobahnkreuz bzw. Autobahndreieck Viernheim in Richtung Mitteldeutschland und Hamburg (Nordosten) führen. 21,8 % der Fahrten des Quelle-Ziel-Verkehrs führen über das Kreuz Frankenthal in Richtung Nordwesten, insbesondere in Richtung der ARA-Häfen. Die im Verhältnis zu den Fahrten in Richtung Hamburg deutlich niedrigere Fahrtenzahl in Richtung Rotterdam und Antwerpen korrespondiert mit dem entlang des Rheins charakteristischen hohen Modal Split-Anteil der Binnenschifffahrt und des Schienengüterverkehrs. Von relativ geringer Bedeutung sind die über das Kreuz Mutterstadt in Richtung Elsass und Südpfalz (Südwesten) verlaufenden Verkehre. In der Summe sind damit die Verkehrsströme des Quelle-Ziel-Verkehrs in Richtung Norden (51,2 %) und Süden (48,8 %) etwa gleich stark, wohingegen die Verkehrsströme in Richtung Osten (76,2 %) deutlich stärker sind wie der Verkehr in Richtung Westen (23,8 %).1 Die Verflechtungsmatrizen der „Integrierten Verkehrsnachfrageanalyse“ stützen sich auf die Güterverkehrsmatrizen der Prognose der deutschlandweiten Verkehrsverflechtungen und enthalten den gesamten Schwerverkehr mit Fahrzeugen

1 Zu den Verkehrsströmen des Durchgangsverkehrs (Transitverkehrs) vgl. KIT / INOVAPLAN / STRATA (2009): Integrierte Verkehrsnachfrageanalyse und Prognose der Verkehrsentwicklung in der Metropolregion Rhein-Neckar im Auftrag des Verbands Region Rhein-Neckar (Schlussbericht), Karlsruhe/Ettlingen, S. 68.


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ab 3,5 t Nutzlast (rund 6 t zGG).1 Längst nicht alle Fahrten mit Fahrzeugen ab 6 t zGG werden allerdings mit Lastzügen bzw. Sattelzügen durchgeführt. Aus der Verflechtungsmatrix des Schwerverkehrs insgesamt war daher im nächsten Schritt der Verkehr mit Sattelzügen und Lastzügen zu extrahieren. Dies erfolgte unter Zuhilfenahme von Zählwerten der Straßenverkehrszählung 2010, welche den Schwerverkehr in der Region Rhein-Neckar differenziert nach verschiedenen Fahrzeug-Konfigurationen – darunter Sattelzüge und Lastzüge – ausweist (siehe Abbildung 22).

Abbildung 22: Querschnittszählungen Schwerverkehr (DTV) für das Jahr 20102

Auf den Fernverkehrsautobahnen rund um Mannheim werden gemäß Abbildung 22 – je nach Zählstelle – zwischen 71,0 % und 83,9 % der Fahrten im Schwerverkehr ab 3,5 t zGG mit Sattel- und Lastzügen durchgeführt. Die Fernautobahnen in der Metropolregion Rhein-Neckar weisen einen sehr hohen Transitverkehrsanteil auf. Im Transitverkehr (internationaler Durchgangsverkehr) kommen nahezu ausschließlich Lastzüge bzw. Sattelzüge zum Einsatz. Dementsprechend liegt der mit Sattel- und Lastzügen gefahrene Anteil am Schwerverkehr auf den Ausfallstraßen im Mannheimer Stadtgebiet auch niedriger als auf den Autobahnen, und zwar – mit Ausnahme auf der B44 in Richtung Norden, wo der Anteil bei 66,4 % liegt – zwischen 24,0 % und maximal 51,9 %. Auf den Ausfallstraßen vermischen sich die Fahrten des Fernverkehrs nämlich mit Fahrten im Lokal- und Regionalverkehr der Metropolregion Rhein-Neckar, wofür häufiger kleinere Fahrzeuge zum Einsatz kommen. Aufgrund der unterschiedlichen Abgrenzung von Schwerverkehrsfahrzeugen in der Prognose der deutschlandweiten Verkehrsverflechtungen bzw. der „Integrierten Verkehrsnachfrageanalyse“ (Fahrzeuge ab 3,5 t Nutzlast bzw. rund 6 t zGG) und in der Straßenverkehrszählung (Fahrzeuge ab 3,5 t zGG), der Ungewissheit, ob ein gezähltes Fahrzeug im Lokal-, Regional- oder Fernverkehr unterwegs ist sowie der statistischen

1 Vgl. BVU/ITP (2007): Prognose der deutschlandweiten Verkehrsverflechtungen 2025, Schlussbericht, Freiburg/München, S. 178 ff.

2 Eigene Darstellung; Datenquellen [1] Straßenverkehrszählung 2010; [2] Stadt Mannheim, Stadtplanungsamt.


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Ungenauigkeit, mit der Stichtagserhebungen behaftet sind, ist eine exakte Berechnung der mit Sattelzügen und Lastzügen durchgeführten Fahrten im Quelle-Ziel-Verkehr anhand der vorliegenden Daten nicht möglich. Näherungsweise wird deren Anteil anhand der vorliegenden Informationen daher mit 65 % der Fahrten im Güterkraftverkehr angenommen. Dieser Wert wurde im Dialog mit ansässigen Logistikunternehmen nochmals plausibilisiert. Unter Zugrundelegung des Anteilswerts von 65 % ergibt sich die in Abbildung 23 dargestellte korrigierte Quelle-Ziel-Matrix für Fahrten im Quelle-Ziel-Verkehr mit Sattelzügen und Lastzügen.

Abbildung 23: Quelle-Ziel-Matrix im Verkehr mit Sattelzügen und Lastzügen (Fahrten pro Tag)

Die Fahrtenmatrix ist annähernd symmetrisch. Es sind also nur in geringem Umfang Leerfahrten zu addieren, um hieraus eine in allen Verkehrsrelationen symmetrische Matrix zu generieren. Nach Aufaddierung dieser Leerfahrten ist der Übergang auf Fahrtenpaare möglich. Zusammenfassend stellt sich damit der Quelle-Ziel-Verkehr mit Sattelzügen und Lastzügen (Fahrtenpaare pro Tag) für den Untersuchungsraum gemäß Abbildung 24 dar.


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Abbildung 24: Eckwerte des Verkehrs mit Sattelzügen und Lastzügen in Mannheim (Fahrtenpaare pro Tag)

Abbildung 24 macht insbesondere die große Bedeutung des Hafens Mannheim für die Straßengüterverkehrslogistik deutlich. 46,3 % der Fahrtenpaare führen in den Handels-, Altrhein- oder Industriehafen bzw. in den südlich gelegenen Rheinauhafen. Der Rheinauhafen ist gleichzeitig im Straßengüterverkehr der aufkommensstärkste Verkehrsbezirk im gesamten Stadtgebiet. Das Mengengerüst gemäß Abbildung 23 bzw. Abbildung 24 steht für das Gesamtpotenzial an täglichen Fahrtenpaaren, die unter den gesetzten Rahmenbedingungen zu berücksichtigen sind, d.h. Fahrten

die mit einem Sattelzug durchgeführt werden bzw. sinnvoll durchgeführt werden könnten, und die gleichzeitig

ihren Ausgangspunkt oder ihr Ziel im Stadtgebiet von Mannheim haben.

Sie kommen grundsätzlich für eine Abwicklung über den GLP Mannheim in Frage. Für welchen Anteil dieser Fahrten bei Versendern und Empfängern bzw. bei den ausführenden Logistikdienstleistern tatsächlich die Bereitschaft zur Verlagerung besteht, kann allerdings nur im Dialog mit den Betroffenen geklärt werden. Eine wichtige Rolle bei der Auswahl möglicherweise geeigneter Fahrten und Unternehmen spielen dabei die erzielbaren verkehrlichen und ökologischen Effekte.

6.1.1.3 Potenzialrechnung – Verkehrliche und ökologische Effekte

Hub-Verkehre werden in der Regel genutzt, um die Auslastung von Fahrzeugen zu verbessern bzw. zu verstetigen. Ziel des Hub-Verkehrs ist es, insgesamt weniger Fahrzeuge einsetzen zu müssen, und so die insgesamt in einem Logistiksystem erforderlichen Fahrzeugkilometer zu reduzieren. Für den einzelnen Transportvorgang bedeutet die Einbeziehung eines Hubs aber in der Regel eine Verlängerung des


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Transportwegs, da das Anfahren des Hubs mit einem Umweg einhergeht. Dieser Hub-Umwegfaktor stellt ein zentrales Beurteilungskriterium für die Effizienz von Hub-Verkehren dar. Um die verkehrliche Wirkung des für Mannheim entwickelten Konzepts abschätzen zu können, sind daher die zurückgelegten Entfernungen und Fahrzeiten im Analysefall (Direktverkehre) und in verschiedenen Planfällen (Nutzung des Logistikhub und von elektrischen Zugmaschinen im Innenstadtbereich) sowie die damit einhergehenden CO2-Emissionen zu ermitteln und miteinander zu vergleichen. Zur Ermittlung der Fahrleistung mit Sattelzügen und Lastzügen im Analysefall wurden zunächst für alle durch die Quelle-Ziel-Matrix in Abbildung 23 definierten Verkehrsbeziehungen (elf Verkehrsbezirke, die jeweils mit vier Außenzellen verknüpft sind) die optimalen Fahrtrouten für den Schwerverkehr nach dem Kriterium der zeitkürzesten Route festgelegt. Anschließend wurden für die ermittelten Fahrtrouten auf Mannheimer Stadtgebiet und in dem durch die vier Knotenpunkte Walldorf, Viernheim, Frankenthal und Mutterstadt abgegrenzten Gebiet die zurückgelegten Entfernungen ermittelt. Die so definierten Entfernungen wurden für jede Verkehrsbeziehung mit der Zahl der täglichen Fahrten mit Sattelzügen und Lastzügen gemäß Abbildung 23 multipliziert, und hieraus die Tages-Fahrleistung im Quelle-Ziel-Verkehr mit Lastzügen und Sattelzügen sowie die korrespondierenden CO2-Emissionen berechnet.

Abbildung 25: Tages-Fahrleistung und CO2-Emissionen je Tag im Analysefall

Gemäß Abbildung 25 entfallen im Analysefall 34,4 % der zurückgelegten Lkw-Kilometer bzw. 37,2 % der dabei verursachten CO2-Emissionen auf die innerstädtischen Wegeabschnitte in Mannheim. Der Anteil der CO2-Emisisonen liegt dabei aufgrund des höheren Kraftstoffverbrauchs im innerstädtischen Verkehr höher als der Fahrleistungsanteil. Die durchschnittliche Fahrtweite (einfache Fahrt) innerorts beträgt 7,49 km. Die für einen Sattelzug relativ geringe durchschnittliche Fahrtweite innerorts und die bestehenden Zweifel, ob ein Umspannen der Zugmaschine für eine derart kurze Rest-Fahrstrecke überhaupt betriebswirtschaftlich sinnvoll sein kann, lassen es erforderlich erscheinen, die Zahl der für eine Abwicklung über das Hub in Frage kommenden Fahrtenpaare in mehreren Planfällen (Szenarien) in Abhängigkeit von der innerstädtisch (d.h. elektrisch) zurückzulegenden Restfahrstrecke zu betrachten. Gemäß Abbildung 26 wurden in 5-km-Schritten insgesamt vier Szenarien betrachtet, für die als Abgrenzungskriterium die Länge der elektrisch zurückgelegten Strecke (einfache Fahrt) herangezogen wurde.


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Abbildung 26: Betrachtete Verlagerungsszenarien

Für alle Szenarien wurden anschließend, analog zu Vorgehensweise bei Abbildung 25, die zurückgelegten Fahrzeugkilometer sowie die korrespondierenden direkten CO2-Emissionen ermittelt. Dabei wurde davon ausgegangen, dass die innerstädtischen Fahrten zwischen dem Hub und den elf Mannheimer Verkehrsbezirken elektrisch, und die übrigen Fahrten konventionell durchgeführt werden (siehe Abbildung 27).

Abbildung 27: Tages-Fahrleistung und CO2-Emissionen je Tag in den Planfällen (Szenarien) - erste Abschätzung

Die Ergebnisse der ersten Szenariobetrachtung gemäß der Abbildung 26 und Abbildung 27 sind wie folgt zu interpretieren:

Die mit der Einbeziehung auch kürzerer Fahrten in das Hub-Konzept stark ansteigenden Gesamtfahrleistungen zeigen, dass die Nutzung des GLP mit erheblichen Umwegen einhergeht. Die Hub-Umwegfaktoren der vier Planfälle liegen zwischen 1,38 und 1,74, d.h. die im Raum Mannheim gefahrenen


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Kilometer nehmen – je nach Planfall – gegenüber dem Direktverkehr zwischen 38 % und 74 % zu. Entscheidend für die hohen Umwegfaktoren ist insbesondere der hohe Anteil an Fahrten in/aus Richtung Süden (Kreuz Walldorf) in Verbindung mit der Lage des Hubs am nördlichen Stadtrand.

Aufgrund der hohen Umwegfaktoren werden hinsichtlich der Klimawirksamkeit des Konzepts die positiven Wirkungen des zunehmenden Einsatzes von elektrischen Zugmaschinen durch die steigende Kilometerzahl überkompensiert; besonders ungünstig ist das Ergebnis bei nur teilweiser Umstellung auf das Logistikhub. Erst bei vollständiger Umstellung aller innerstädtischen Verkehre auf elektrische Zugmaschinen zeigt sich gegenüber der teilweisen Umstellung ein leicht positiver Effekt; die CO2-Emissionen liegen aber in der Summe immer noch um 15,6 % höher als im Analysefall, d.h. als beim Verzicht auf den Einsatz von Elektrofahrzeugen.

Da CO2 nicht lokal sondern global wirkt, ist damit trotz eines Potenzials von – je nach betrachtetem Planfall – bis zu 2.172 täglichen Fahrtenpaaren bzw. bis zu 50.278 km täglich mit elektrischen Zugmaschinen in allen Varianten keine positive Klimawirkung erzielbar.

Positive Wirkungen sind hingegen hinsichtlich der lokalen Emissionen (Luftschadstoffe und Verkehrslärm) auf Mannheimer Stadtgebiet zu erwarten, da die Zahl der konventionell zurückgelegten Kilometer innerstädtisch in allen Planfällen gegenüber dem Analysefall deutlich sinkt.

Insgesamt ist aber neben dem Fehlen einer positiven Klimawirkung zu erwarten, dass die hohen Umwegfaktoren die betriebswirtschaftliche Attraktivität des Konzepts stark einschränken werden, da mit den entsprechenden Mehrkilometern auch Fahrzeitverluste und damit Kosten einhergehen.1 Im Folgenden wird daher ein zweiter Ansatz geprüft, bei dem die Verlagerung von Fahrten auf die Verkehre in Richtung Norden konzentriert wird, um durch niedrigere Umwegfaktoren den Anstieg der Fahrleistung im Hub-Verkehr zu dämpfen und das Konzept damit insgesamt wirtschaftlicher und auch ökologischer zu gestalten.

Abbildung 28: Tages-Fahrleistung und CO2-Emissionen je Tag in den Planfällen (Szenarien)

1 Im Straßengüterfernverkehr verursacht jeder zusätzlich zurückgelegte Kilometer (Kostenstand 2012 gemäß BGL) durchschnittlich 0,82 Euro Zusatzkosten. Hinzu kommen 0,72 Euro je Zusatzminute. Ein fünfminütiger Umweg über fünf Kilometer bedeutet also z.B. für den Frachtführer bereits Mehrkosten in Höhe von 7,70 Euro.


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Das Ergebnis dieser zweiten Planfallbetrachtung stellt sich wie folgt dar:

Die Umwegfaktoren sinken durch die ausschließliche Einbeziehung von Fahrten aus Richtung Norden (die oftmals auch im Direktverkehr in der Nähe der Coleman-Barracks vorbeiführen) deutlich. Sie liegen jetzt zwischen 1,10 und 1,23, d.h. selbst im „ungünstigsten“ Fall mit einem Umweg von 23 % noch unter dem „günstigsten“ Fall der ersten Planfallbetrachtung (38 %).

Die gesunkenen Hub-Umwegfaktoren führen in Kombination mit der Umstellung innerstädtischer Fahrten auf elektrische Zugfahrzeuge in allen Fällen zu einem Rückgang der absoluten CO2-Emissionen. Allerdings ist die Minderungswirkung mit 6,5 % relativ gering und entsteht bei Umstellung aller innerstädtischen Fahrten ab einer Länge von mindestens 15 Kilometer auf elektrische Traktion. Die Umstellung weiterer Fahrten führt aufgrund der zunehmenden Umwegfaktoren in der Summe zu keinem weiteren Minderungspotenzial. Vielmehr steigen die Klimagasemissionen bei Einbeziehung aller Fahrten sogar wieder leicht an.

Der unter Klimaschutzaspekten sinnvolle Verlagerungsbereich auf den GLP unter Verwendung von elektrischen Zugmaschinen liegt damit im Bereich einer Verlagerung ab einer Fahrlänge von 15 km für die einfache Fahrt. Dies entspricht einer Verlagerung von bis zu 378 Fahrtenpaaren täglich bzw. einer täglichen Fahrleistung von bis zu 14.342 km. Die in diesem Konzept gefahrenen Mehrkilometer bei vollständiger Potenzialabschöpfung liegen dabei 10 % über der im Direktverkehr zurückzulegenden Entfernung; die Klimagasemissionen liegen hingegen 6,5 % unter den Klimagasemissionen im Analysefall.

Bei Verlagerung weiterer Fahrten sind zwar kaum noch weitere positive Klimaeffekte, aber zusätzliche positive Wirkungen hinsichtlich der lokalen Emissionen (Luftschadstoffe und Verkehrslärm) auf Mannheimer Stadtgebiet zu erwarten, da die Zahl der konventionell zurückgelegten Kilometer weiter absinkt.

Abschließend soll geprüft werden, ob ein vergleichbar positiver Effekt wie bei Umstellung längerer Fahrten gemäß Abbildung 28 auf elektrische Traktion auch durch eine Konzentration der Elektromobilität auf kurze Strecken möglich ist. Hierfür wurden in Abbildung 29 alle denkbaren Fahrten über den Logistikhub betrachtet, bei denen die einfache Fahrtweite weniger als 10 km beträgt.

Abbildung 29: Tages-Fahrleistung und CO2-Emissionen je Tag bei Konzentration auf Kurzstrecken

Der Hub-Umwegfaktor liegt in dieser Kurzstrecken-Variante ebenfalls bei 10 %. Damit entsprechen die Umwege denjenigen bei Verlagerung aller innerstädtischen Fahrten ab einer Fahrlänge von 15 km auf elektrische Traktion. Allerdings können in der Kurzstreckenvariante maximal 7.800 km elektrisch zurückgelegt werden, was nicht nur


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zu einem Ansteigen der absoluten Klimagasemissionen führt, sondern auch zur Folge hat, dass deutlich geringere lokale Emissionswirkungen erzielbar sind als bei der Konzentration auf längere Fahrten. Als Ergebnis lässt sich demnach festhalten, dass der beste volkswirtschaftliche Effekt von einer partiellen Verlagerung ausgeht, die sich auf Fahrten aus Richtung des Hubs (d.h. aus Richtung Norden), die in Verkehrsbezirke im südlichen Teil Mannheims führen, konzentriert. Unterschreiten die innerstädtischen Fahrten eine einfache Entfernung von 10 km, so lässt sich auch durch Umspannen auf ein elektrisches Zugfahrzeug beim Aufbau eines Hubverkehrs kein positiver Klimaeffekt erzielen. Grund hierfür sind die Umweg-Kilometer, die ein Ansteigen der Fahrleistung im Zulauf und damit vermehrte CO2-Emissionen zur Folge haben. Gleichzeitig gehen diese Umweg-Kilometer mit Mehrkosten bei den Frachtführern einher, die an anderer Stelle (z.B. bei den Kilometerkosten des elektrischen Fahrens oder durch verbilligte Mehrwertdienstleistungen wie ein Zwischenabstellen von Trailern) in einem Hub-Konzept wieder eingespart werden müssten, um dieses Modell auch betriebswirtschaftlich attraktiv erscheinen zu lassen.

6.1.2 Befragung von Unternehmen

Zur Ergänzung der Schwerlastverkehrsanalyse und zur Identifizierung zusätzlicher Potenziale für die Elektromobilität wurden neben der Sekundärdatenanalyse auch Unternehmen Xus der Transport- und Logistikwirtschaft sowie der verladenden Wirtschaft befragt. Hierfür wurde zunächst ein Fragebogen für verladende Unternehmen entwickelt und verschickt. Sodann wurden Experten-Interviews mit Vertretern von Logistikunternehmen durchgeführt. Die jeweiligen Erkenntnisse und (Teil-)Ergebnisse sind im Folgenden näher erläutert.

6.1.2.1 Verladende Unternehmen

Der an die verladenden Unternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim gerichtete Fragebogen adressierte im Wesentlichen folgende Ziele: Verfeinerung der Ergebnisse aus der Transportanalyse durch Abfrage konkreter,

unternehmensbezogener Transportbedarfe, -mengen und -konzepte

Konkretisierung des Konzepts eines Green Logistic Park durch Ermittlung des von Verladerseite an einem solchen Konzept gesehenen Bedarfs

Identifizierung von Unternehmen die auf Grund ihres

Schwerlastverkehrsaufkommens und ihrer Logistik-Prozesse als potenzielle Nutzer eines Green Logistic Parks auf den Coleman-Flächen in Frage kommen

Der Fragebogen wurde an insgesamt 29 verladende Unternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim geschickt. 14 Unternehmen sendeten den ausgefüllten Fragebogen zurück, überwiegend aus dem Raum Sandhofen/Waldhof/Friesenheimer Insel. Mit 48,3% war die Rücklaufquote vergleichsweise hoch. Da der Fragebogen nicht nur Informationen zum ursprünglichen Umspannkonzept enthält, sondern auch alternative Einsatzbereiche der Elektromobilität thematisiert, werden sowohl der Fragebogen selbst als auch die Ergebnisse in Kapitel 7.2.1 detailliert erklärt und dargestellt.

6.1.2.2 Logistikunternehmen


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Die Bewertung der aus dem Green Logistic Park-Konzept hervorgehenden Potenziale sollte nicht nur durch Verlader, sondern auch durch Logistikunternehmen erfolgen. Da im Gegensatz zu den verladenden Unternehmen das Green Logistic Park-Konzept bei den Logistikunternehmen direkt ins Kerngeschäft eingreift, wurden hier zunächst Einzelinterviews geführt, um erste grundlegendes Erkenntnisse hinsichtlich der möglichen Akzeptanz sowie der Stärken und Schwächen des Konzeptes aus Sicht der Logistikunternehmen zu erhalten. Diese Gespräche sollten anschließend die Grundlage für eine breiter angelegte Befragung von Logistikunternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim bilden. Im Rahmen der Gespräche wurden insbesondere folgende Fragestellungen mit drei unterschiedlichen Logistikunternehmen diskutiert: Wie wird generell die Idee eines Green Logistic Park zur Elektrifizierung von

Schwerlastverkehren auf den Flächen der Coleman-Barracks beurteilt?

Wie wird allgemein das Potenzial der Elektromobilität im Schwerlastverkehr bewertet beziehungsweise eingeschätzt?

Ist ein Umspannen von Trailern auf den Flächen des Green Logistic Parks im

jeweiligen Unternehmenskontext wirtschaftlich in den Betriebsablauf zu integrieren? Wie könnte/müsste die Organisation aussehen?

Unter welchen Voraussetzungen wäre das Logistikunternehmen bereit, an dem

Green Logistic Park-Konzept mitzuwirken? Worin liegen die wesentlichen Potenziale oder Anreize aus Unternehmenssicht?

Wie sehen die Entwicklungspläne am Logistikstandort Mannheim in den

kommenden Jahren aus und werden hierfür zusätzliche Flächen benötigt? Wie wird die generelle Nachfrage nach Logistikflächen im Wirtschaftsraum Mannheim eingeschätzt?

Die Erkenntnisse der Experteninterviews lassen sich in Anlehnung an die diskutierten Fragestellungen in thematisch in die Schwerpunkte GLP und Elektromobilität unterteilen: Green Logistic Park-Konzept Das Green Logistics Park-Konzept wurde insgesamt von den interviewten Unternehmen Xus unterschiedlichen Gründen eher skeptisch gesehen. Dabei spielten sowohl wirtschaftliche als auch prozessbedingte Gründe eine Rolle für diese Einschätzung. Aus wirtschaftlicher Sicht wird vor allem der für das Umspannkonzept notwendige zusätzliche Aufenthalt kritisch gesehen. Sowohl durch den Aufenthalt selbst, als auch durch die erforderlichen Umwege zum Erreichen des Logistik-Hubs entstehen Mehrkosten. Die bestehenden Logistikprozesse der Unternehmen ließen sich weder in ökonomischer noch in ökologischer Hinsicht problemlos in das GLP-Konzept integrieren. In der Folge konnte keines der Unternehmen einen direkten wirtschaftlichen Anreiz identifizieren, der aus dem Konzept resultiert und der die prozessbedingten Mehrkosten kompensieren könnte. Ein möglicher wirtschaftlicher Mehrwert des Konzeptes wurde hingegen bei Kombination des Umspannkonzepts mit weiteren Logistikdienstleistungen auf dem Gelände des Green Logistic Park gesehen. Ein Green Logistic Park, auf dem lediglich Trailer umgesattelt werden, ermöglicht hingegen keine


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zusätzliche Wertschöpfung und kann somit auch kaum wirtschaftlich betrieben werden. Abgesehen von den ökonomischen Faktoren wurde auch die Praxistauglichkeit des Umspann-Konzepts in Frage gestellt, insbesondere was den Trailer-Tausch betrifft. Hier herrschten große Bedenken hinsichtlich der Haftung, sowohl für die transportierten Güter als auch für Beschädigungen am Trailer selbst. Kritisches Moment ist der Haftungsübergang beim Trailer-Wechsel sowie die Zeit, in der ein Spediteur mit dem Trailer eines anderen Unternehmens unterwegs ist. Hinsichtlich der Frage nach einem möglichen Betreiber für den Green Logistic Park gaben alle Unternehmen Xn, dass sie sich nur an einem Green Logistic Park-Konzept beteiligen würden, wenn sie dort selbst ihre eigenen Flächen betreiben können, und diese nicht durch einen externen Dienstleister bewirtschaftet werden. Die Ansiedlung von weiteren Unternehmen Xm selben Standort wurde nicht als kritisch betrachtet, so lange es dabei nicht zu Prozessüberschneidungen mit Wettbewerbern im jeweiligen Kerngeschäft kommt. Ein entscheidendes Kriterium ist die Größe der verfügbaren Fläche. Alle Unternehmen gaben eine Größe von mindestens 20.000 m2 an, ab der eine Standortentwicklung als sinnvoll eingestuft werden kann. Elektromobilität Generell haben alle Interviewpartner ein großes Interesse an dem Thema Elektromobilität gezeigt, hatten aber kaum Kenntnis über die aktuellen technischen Möglichkeiten für Elektromobilität im Schwerlastverkehr. Ein Interviewpartner hat auf gewisse Vorbehalte gegenüber dem Thema auf Seiten der Frachtführer hingewiesen, da diese besonders von dem in der Logistik- und Transportwirtschaft vorherrschenden Wettbewerbsdruck betroffen sind, und entsprechende Mehrkosten befürchten, die von den Verladern nicht erstattet werden. In diesem Zusammenhang wurde mit den Experten über die aktuelle Zweiteilung des Logistikmarktes diskutiert. Ein Teil der Unternehmen sichert nahezu ausschließlich über den günstigsten Preis seinen Marktanteil; andere Unternehmen haben zunehmend Interesse an dem Thema „Grüne Logistik“, um sich auch darüber von entsprechenden Wettbewerbern abzugrenzen. Dies wiederum setzt jedoch auch eine entsprechende Nachfrage von Seiten der verladenden Unternehmen voraus, sowie die Bereitschaft der Verlader, die aus dem Einsatz von E-Lkw resultierenden Mehrkosten anteilig mitzutragen. Alle Interviewpartner sehen hier grundsätzlich ein gewisses Potenzial bei unterschiedlichen verladenden Unternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim. Ein wichtiges Kriterium für eine Elektrifizierung von Schwerlastverkehren bei den befragten Unternehmen wäre eine entsprechende Berücksichtigung des Themas in den Ausschreibungen durch die Verlader. Aktuell werden in Ausschreibungen zwar teilweise bereits grüne Logistikthemen berücksichtigt, allerdings entscheidet laut der interviewten Unternehmen schlussendlich doch meist der günstigste Preis über den Zuschlag. Mittelfristig konnten sich alle Interview-Partner vorstellen, elektrische Lkw einzusetzen. Als Hauptgrund dafür wurde neben der Abgrenzung von den Wettbewerbern auch das im Unternehmen bereits vorhandene Problembewusstsein für Umweltthemen genannt, sowie die positive Wirkung auf die Außendarstellung des Unternehmens. Von der Politik wird vor allem ein seriöser Rahmen und Planungssicherheit erwartet. Es müssen teure E-Lkw vorgehalten werden, um bei passenden Ausschreibungen von Transportaufträgen schnell reagieren zu können.


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Erfolg versprechende Ansätze für den Einsatz von E-Lkw Obwohl das Umspann-Konzept von den Unternehmen in dieser Form als nicht praxistauglich eingestuft wurde, war bei allen interviewten Logistikunternehmen das Interesse an dem Thema Elektromobilität im Schwerlastverkehr groß. So wurde im Dialog mit den Unternehmen im Zuge der Experteninterviews über weitere grundsätzliche Möglichkeiten für den Einsatz elektrisch angetriebener Lkw diskutiert. Dabei haben sich im Wesentlichen drei Anwendungsfälle herauskristallisiert, die von allen Logistikunternehmen für vielversprechend gehalten wurden: Elektrischer Lieferverkehr mit einem 12 t-Lkw - attraktiv (auch) für mittelständische

Unternehmen im Stückgutverkehr

Das ursprüngliche Konzept der Trailer-Umsattelung – (nur) attraktiv für große Verlader und große Logistikdienstleister im (Teil-)Ladungsverkehr

Abwicklung des Vor- und Nachlaufs im Kombinierten Verkehr mit elektrischen

Zugmaschinen

6.2 Fazit und Anpassung des Projektrahmens

Das Umspannkonzept auf einem Green Logistic Park hat sich als nicht praxistauglich erwiesen. Wie in den Kapiteln 6.1.1und 6.1.2 aufgezeigt wurde, gilt das sowohl für die aus dem Konzept resultierenden verkehrlichen Auswirkungen, als auch für die damit verbundenen Logistikprozesse. Nichtsdestotrotz hat sich sowohl bei der Befragung der verladenden Unternehmen, als auch im Zuge der Experteninterviews mit Logistikunternehmen gezeigt, dass generell sowohl die Bereitschaft, als auch das Potenzial zum Einsatz elektrischer Lkw vorhanden ist, wenn auch nicht in der ursprünglich zu untersuchenden Form. Die wesentlichen Erkenntnisse der Betrachtung des „Umspann-Konzepts“ sind damit: Sowohl auf Seite der verladenden Unternehmen als auch auf Seite der Logistik-

Unternehmen herrscht großes Interesse am Thema Elektromobilität im Schwerlastverkehr

Das denkbare Einsatzspektrum von E-Lkw variiert von Unternehmen zu

Unternehmen und kann nicht durch ein allgemein anwendbares Konzept abgedeckt werden

Trotzdem konnten unternehmensübergreifend verschiedene, jeweils ähnlich gelagerte Anwendungsfelder identifiziert werden, für die der Einsatz von E-Lkw als vielversprechend zu erachten ist.

Darüber hinaus müssen jeweils im Einzelfall im jeweiligen spezifischen

Unternehmenskontext „maßgeschneiderte“ Ansätze zur Elektrifizierung von Schwerlastverkehren entwickelt werden

Diese vier Punkte bilden die Grundlage für die Anpassung des Projektrahmens und die Entwicklung neuer Ansätze zur Elektrifizierung von Schwerlastverkehren im urbanen Raum, wie sie in Kapitel 7 dargestellt werden.


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Neuer Ansatz „E-Logistik-

Anwendungsfälle“

7 Neuer Ansatz „E-Logistik-Anwendungsfälle“

7.1 Beschreibung der E-Logistik-Anwendungsfälle

Kapitel 6 hat gezeigt, dass das ursprünglich angedachte Green Logistic Park-Konzept in Form einer Logistikfläche, auf der Trailer von konventionell auf elektrisch angetriebene Zugmaschinen umgesattelt werden, um von dort weiter ins Stadtgebiet transportiert zu werden, in der Praxis nur mit erheblichen ökonomischen und betrieblichen Einschränkungen umsetzbar ist (siehe Experteninterviews Kapitel 6.1.2.2). Zudem ergeben sich aufgrund der aus dem Konzept resultierenden Umwege keine oder kaum positive verkehrliche oder ökologische Effekte (siehe Potenzialrechnung Kapitel 6.1.1.3). Es hat sich aber auch gezeigt, dass das Interesse der Unternehmen an dem Thema Elektromobilität im Schwerlastverkehr generell groß ist, und es war zudem Interesse zu erkennen, entsprechende Fahrzeuge in der Praxis einzusetzen und zu testen. Rasch wurde jedoch auch deutlich, dass es keine Standardlösung für den Einsatz von E-Lkw geben kann. Vielmehr definiert jedes Unternehmen individuelle Anforderungen, Möglichkeiten und Einschränkungen, was den Einsatz von E-Lkw betrifft. Daher wurde ein neuer zweistufiger Ansatz entwickelt, der es erlaubt, zunächst auf Stadtebene eine Potenzialabschätzung hinsichtlich der Elektrifizierbarkeit von Schwerlastverkehren durchzuführen und geeignete Unternehmen zu identifizieren, um anschließend in Zusammenarbeit mit den Unternehmen individuelle, auf den jeweiligen Einzelfall abgestimmte Lösungen zu erarbeiten. Die Basis für diese Lösungen bilden drei E-Logistik-Anwendungsfälle. Diese stellen zunächst generelle, unternehmensübergreifende Einsatzfelder für E-Lkw dar, ohne die exakte Umsetzung bei jedem Unternehmen vorwegzunehmen. Sie ermöglichen eine Vorauswahl von vielversprechenden Unternehmen und erleichtern den Dialog sowie die unternehmensinterne Abgrenzung von geeigneten Schwerlastverkehren.

Anwendungsfall A beschreibt den lokalen Verteilerverkehr eines Logistikunternehmens. Dabei wird Sammel- und Stückgut – oftmals in einem sogenannten Milkrun – von einem regionalen Verteiler-Hub an unterschiedliche Kunden in der Region geliefert oder von dort zum Hub geholt. Zwischen den Hubs werden die Güter gebündelt und als Komplettladungen transportiert.

ANWENDUNGSFALL A: Lokale Verteilerverkehre mit elektrischen Lkw im Teilladungs- und Stückgutverkehr


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Anwendungsfälle“

Anwendungsfall B beschreibt das ursprüngliche Umspannkonzept, bei dem Trailer an der Stadtgrenze von konventionellen auf elektrisch angetriebene Zugmaschinen umgesattelt werden. Die im Rahmen des Projekts gewonnenen Erkenntnisse zeigen dabei, dass dies nur innerhalb eines großen (Logistik-)Unternehmens realistisch ist, das eigene Trailer rotieren lässt. Dies erfordert ein relativ hohes Transportaufkommen.

Anwendungsfall C beschreibt den Vor- und Nachlauf im Kombinierten Verkehr. Die Güter werden dabei in standardisierten Behältern (z.B. Seecontainer oder Wechselbrücken) per Schiff oder Zug im Hauptlauf zwischen Häfen bzw. Umschlagbahnhöfen transportiert und von dort per Lkw an den entsprechenden Empfänger weitertransportiert bzw. von dort abgeholt, um nach dem Umschlag im Terminal per Bahn oder Schiff weitertransportiert zu werden. Diese drei E-Logistik-Anwendungsfälle erfüllen im weiteren Projektverlauf im Wesentlichen zwei Funktionen: Zum einen wird das Elektrifizierungspotenzial von Schwerlastverkehren bezogen

auf die gesamte Stadt und die dort ansässigen Unternehmen untersucht. Die E-Logistik-Anwendungsfälle dienen hier sowohl als Grundlage für eine erste Einschätzung bezüglich des Anteils der Schwerlastverkehre in Mannheim mit Elektrifizierungspotenzial, als auch für die Identifikation von relevanten Unternehmen. Dieser Weg wird als Analysepfad I bezeichnet.

Zum anderen wird das Elektrifizierungspotenzial auf Unternehmensebene konkretisiert. Hier dienen die E-Logistik-Anwendungsfälle zunächst als Filter, um relevante Schwerlastverkehre zu identifizieren. Die E-Logistik-Anwendungsfälle sind dabei als Blaupausen zu verstehen, die anschließend im Dialog mit den Unternehmen zu konkreten E-Logistik-Anwendungsprofilen weiter entwickelt werden. Es erfolgt also eine Anpassung der E-Logistik-Anwendungsfälle auf die jeweils spezifischen Rahmenbedingungen einzelner Unternehmen. Dieser Weg wird als Analysepfad II bezeichnet.

7.2 Analysepfad I: Elektrifizierungspotenzial im Wirtschaftsraum Mannheim auf Basis der E-Logistik-Anwendungsfälle

ANWENDUNGSFALL B: Langlaufende Quelle-Ziel-Verkehre mit Komplettladungen (Trailer) und Wechsel auf eine elektrische Zugmaschine für die letzte Meile

ANWENDUNGSFALL C: Einsatz elektrischer Lkw bzw. Zugmaschinen im Vor- und Nachlauf des Kombinierten Verkehrs


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Anwendungsfälle“

Analysepfad I betrachtet dabei das Elektrifizierungspotenzial auf Stadtebene unter Berücksichtigung der dort ansässigen Unternehmen. Er ermöglicht eine erste Einschätzung des Elektrifizierungspotenzials von Schwerlastverkehren in der jeweils betrachteten Stadt. Im Projekt wurde dabei bezogen auf den Wirtschaftsraum Mannheim wie folgt vorgegangen: Zunächst wurde der Schwerlastverkehr in Mannheim mit Fahrzeugen ab einem

zulässigen Gesamtgewicht von 12 t analysiert. Anschließend wurden die Verkehre nach Verkehrsbeziehungen gegliedert und wesentliche Versender („Quellen“) und Empfänger („Senken“) im Stadtgebiet identifiziert (vgl. Kapitel 6.1.1.3).

Auf dieser Grundlage wurden im nächsten Schritt einzelne Unternehmen hinsichtlich ihres spezifischen Schwerlastverkehrsaufkommens befragt. Damit konnte der grundsätzlich elektrifizierbare Anteil des Schwerlastverkehrs in Mannheim abgeschätzt werden.

Im Zuge des zweiten Schrittes wurden sowohl verladende Unternehmen als auch Logistikunternehmen befragt. Die entsprechenden Ergebnisse sind in den folgenden Kapiteln (7.2.1 und 7.2.2) dargestellt. Ein Zwischenfazit hinsichtlich des zu erwartenden Elektrifizierungspotenzials des Wirtschaftsraums Mannheim nach Analysepfad I wird in Kapitel 7.2.3 gegeben.

7.2.1 Verladende Unternehmen

Die Befragung verladender Unternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim baut auf dem ursprünglich zu prüfenden Umspannkonzept auf. Aus diesem Grund wurde ein Fragebogen entwickelt und an die Unternehmen verschickt, der primär darauf abzielt, grundlegende Informationen für das Konzept eines Green Logistic Parks zu erheben. Der Fragebogen umfasste speziell folgende Themen: Organisatorische Zuständigkeiten für Transport und Logistik im Unternehmen

Zahl der Lkw-Fahrten im Ladungsverkehr (Unterscheidung nach Herkunfts-bzw.

Bestimmungsrichtung, Entfernungsbereich und Containerisierungsgrad)

Anlieferungsrhythmen (zeitpunktgenau/tagesgenau/auf Lager)

Warenausgang (periodisch/auf Abruf)

Umsetzung von Elementen „Grüner Logistik“ im Unternehmen Neben diesen Aspekten finden sich auch verschiedene Elemente der unterschiedlichen E-Logistik-Anwendungsfälle in den Fragestellungen wieder. Eine Auswertung der Fragebögen konnte daher auch nach der Anpassung des Projektrahmens erfolgen. Die Ergebnisse der Verlader-Befragung stellen eine gute Grundlage dar, um das Elektrifizierungspotenzial der im Wirtschaftsraum Mannheim anfallenden Schwerlastverkehre aus Unternehmenssicht einzuschätzen. Darüber hinaus ermöglicht die Auswertung der Fragebögen auch einen guten Überblick über das Schwerlastverkehrsaufkommen einzelner Unternehmen (Verlader) und ermöglicht die Identifizierung potenzieller Ansprechpartner. Der Fragebogen wurde an 29 verladende Unternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim verschickt, die laut Einschätzung der Wirtschaftsförderung der Stadt Mannheim und der IHK Rhein-Neckar durch besonders hohe Lkw-Verkehrsaufkommen charakterisiert


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Anwendungsfälle“

sind. Der Schwerpunkt lag dabei auf Unternehmen im nördlichen Stadtgebiet, um einen Bezug zu dem möglichen Standort eines Green Logistic Park herzustellen. Es handelt sich größtenteils um Unternehmen aus den Bereichen Fahrzeug- und Maschinenbau, Elektrotechnik, Chemie sowie Pharma- und Medizintechnik. Der Rücklauf war mit 14 von 29 Unternehmen (48,3 %) vergleichsweise hoch; allerdings unterscheiden sich die antwortenden Unternehmen relativ stark voneinander. Dies wird unter anderem bei näherer Betrachtung der Fahrtenzahl deutlich: Die Anzahl der Fahrten pro Woche variiert von lediglich zwei Fahrten bis hin zu 1.930 Fahrten (Komplettladungen) pro Woche. Abbildung 30 zeigt zudem, dass ein erheblicher Teil der betrachteten Lkw-Fahrten auf nur zwei große Unternehmen entfällt.

Abbildung 30: Anzahl der Komplettladungen pro Woche

Die Zuständigkeit für die Organisation von Transport und Logistik liegt größtenteils bei den befragten Unternehmen selbst. Das vollständige Outsourcing aller Logistikprozesse stellt den Ausnahmefall dar. Ein Großteil der befragten Unternehmen führt beispielsweise die Fakturierung, Verpackung, Konfektionierung und die Kommissionierung der produzierten Waren selbst durch. Dies spielt für die E-Logistik-Anwendungsfälle jedoch nur eine untergeordnete Rolle. Entscheidend ist vielmehr die Organisation der Transportlogistik. Die Beauftragung von Frachtführern und die Planung der Transportlogistik werden in den befragten Unternehmen vorwiegend selbst durchgeführt. Hingegen erfolgt die Disposition der Fahrzeuge zum Großteil extern. Die beauftragten Logistikdienstleister müssten im Falle einer potenziellen Elektrifizierung also auf jeden Fall in den Prozess eingebunden werden.

0

500

1000

1500

2000

2500


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Anwendungsfälle“

Abbildung 31: Zuständigkeiten für Transport und Logistik innerhalb der Unternehmen

Für die antwortenden Unternehmen spielt das Thema „Grüne Logistik“ eine relativ große Rolle. Drei der vier abgefragten Maßnahmen werden in mindestens einem Unternehmen bereits umgesetzt, allen voran Umweltmanagement-Zertifizierungen (in 11 von 14 Unternehmen) sowie Nachhaltigkeits- und Umweltberichte (in 8 von 14 Unternehmen). Das Carbon Footprinting wird bisher nur kaum bzw. gar nicht von den Unternehmen genutzt. Allerdings gab rund ein Drittel der befragten Unternehmen an, dass entsprechende Maßnahmen in Planung sind.

Abbildung 32: Elemente der „Grünen Logistik“ bei den befragten Unternehmen

Bei der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren ist die Reichweite des elektrischen Lkw der wesentliche Engpass. Aus diesem Grund wurde bei der Erhebung des Schwerlastverkehrsaufkommens der Unternehmen insbesondere nach dem Anteil regionaler Fahrten mit einer Tourenlänge von weniger als 100km gefragt.

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Planung der Transportlogistik

Beauftragung der Frachtführer

Disposition der Fahrzeuge

Kommissionierung

Konfektionierung

Verpackung

Fakturierung

Eigenerstellung

Fremdbezug

0 2 4 6 8 10 12

Nachhaltigkeits- /Umweltbericht

Umweltmanagement-Zertifizierung

Corporate Carbon Footprinting

Product Carbon Footprinting

nicht geplant

geplant

vorhanden


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Anwendungsfälle“

Abbildung 33: Aufgliederung der anfallenden Fahrten verladender Unternehmen im Raum Mannheim nach Entfernungsbereichen

Abbildung 33 zeigt das Gesamtfahrtenvolumen der befragten Unternehmen. Es liegt bei 4.087 Fahrtenpaaren pro Woche. Der Anteil der Fahrten bis 150 km Tourenlänge ist mit 1.417 Fahrtenpaaren pro Woche (35%) relativ hoch. Dies lässt auf ein durchaus erhebliches Elektrifizierungspotenzial schließen. Einzelne Unternehmen führen sogar mehr als 90 % ihrer Fahrten im Regionalbereich durch. Diese Unternehmen weisen folgerichtig unter den gesetzten Rahmenbedingungen ein weit überdurchschnittliches Elektrifizierungspotenzial auf. Sammelgüter werden bei den 14 verladenden Unternehmen täglich in 264 Einzelfahrten abgeholt oder zugestellt, was auf ein grundsätzliches Potenzial für den E-Logistik-Anwendungsfall A schließen lässt. Die Anzahl der täglich zugestellten und abgeholten Packstücke beträgt dabei 16.450 Einheiten, die in 264 Fahrten abgeholt und zugestellt werden. Dies entspricht im Schnitt rund 19 Fahrten pro Unternehmen. Die Verteilung weicht jedoch stark vom Mittelwert ab; das Maximum liegt bei 90 Fahrten pro Tag.

1417

1355

1216,5

98,5

Nah- und Regionalbereich

in Richtung/ausSüddeutschland,Südeuropa, Osteuropa

in Richtung/ausNorddeutschland,Nordeuropa, Westeuropa(ohne Seehäfen)

in Richtung/aus derNordseehäfen(Hamburg,Bremen/Bremerhaven, Rotterdam,Antwerpen, usw.)


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Anwendungsfälle“

Abbildung 34: Unternehmen mit hohem Aufkommen an Sammel-/Stückgut-Fahrten in Fahrten pro Tag

Der E-Logistik-Anwendungsfall B umfasst langlaufende Quelle-Ziel-Verkehre mit Komplettladungen in Trailern. Ein Umspannen dieser Trailer von einer konventionellen auf eine elektrische Zugmaschine bedeutet zunächst eine in aller Regel wenig attraktive Unterbrechung der Fahrt. Aus dem Umspannen kann sich aber auch Potenzial ergeben, beispielsweise als Zeitpuffer, um genau definierte Lieferfenster bei Just-in-Sequence oder Just-in-Time Lieferungen einhalten zu können. Die Anlieferung der zu verarbeitenden Waren erfolgt bei den betrachteten Unternehmen im Schnitt zu 17 % zeitpunktgenau, zu 26 % tagesgenau und zu 57 % auf Lager. Folglich könnte ein entsprechender zeitlicher Puffer für rund 43% der Schwerlastverkehre sinnvoll sein.

Abbildung 35: Organisation der Anlieferung von zu verarbeitenden Waren

Der Warenausgang der betrachteten Unternehmen erfolgt zu 67 Prozent auf individuelle Kundenbestellung und zu 33 Prozent periodisch. Ein Drittel der Verkehre ist also regelmäßig und damit durch eine hohe Planungssicherheit geprägt. Im Extremfall sind bei unternehmensspezifischer Betrachtung bis zu 95% periodisch organisiert und bieten sich damit für den Einsatz elektrischer Fahrzeuge, deren Touren aufgrund der begrenzten Reichweite besonders gut geplant werden müssen, in besonderer Weise an. Für den Einsatz elektrischer Lkw bzw. Zugmaschinen im Vor- und Nachlauf des Kombinierten Verkehrs (Anwendungsfall C) sind für die Einschätzung des Potenzials die anfallenden Fahrten zur Abholung oder Zustellung von Containern oder Wechselbehältern maßgeblich. Alleine bei den 14 befragten verladenden Unternehmen fallen 283 Fahrten wöchentlich zur Abholung oder Zustellung von Containern oder

0 20 40 60 80 100

Unternehmen ..

Unternehmen 4

Unternehmen 3

Unternehmen 2

Unternehmen 1

16,7%

26,2% 56,6%

Just in Sequence(zeitpunktgenau)

Just in Time (tagesgenau)

Auf Lager


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Anwendungsfälle“

Wechselbehältern an. Davon liegt wiederum bei 49 Prozent der Fahrten das Ziel im Nah- und Regionalbereich. Pro Unternehmen existieren somit Elektrifizierungspotenziale von bis zu 45 wöchentlichen Fahrten zur Abholung oder Zustellung von Containern oder Wechselbehältern.

Abbildung 36: Anfallende Fahrten zur Abholung oder Zustellung von Containern und Wechselbehältern pro Woche

7.2.2 Logistikunternehmen

Neben den verladenden Unternehmen sollten auch Logistikunternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim hinsichtlich der möglichen Elektrifizierbarkeit von Schwerlastverkehren befragt werden. Dies geschah zum einen in Form von Experteninterviews (vgl. Kapitel 6.1.2.2), zum anderen über eine breit angelegte Befragung von Logistikunternehmen. Das Ziel der Befragung war einerseits die Identifizierung weiterer E-Logistik-Anwendungsfälle und andererseits die Identifizierung von interessierten Unternehmen, mit denen die Anwendungsfälle im jeweiligen individuellen Kontext im Detail weiterentwickelt werden sollten. Auch für diese Befragung wurde ein spezieller Fragebogen entwickelt und an die Logistikunternehmen verschickt. Dieser ist in zwei Teile gegliedert. Im ersten Teil des Fragebogens wurden sowohl allgemeine als auch für die Elektrifizierung von Schwerlastverkehren relevante Angaben zum Unternehmen erfasst: Unternehmensgröße (Anzahl eingesetzte Fahrzeuge/ Fahrer/Fahrtenzahl)

Tätigkeitsbereiche (Stückgut/Teilladungsverkehr (LTL ) / Komplettladungsverkehr

(FTL))

Fuhrparkzusammensetzung (Solo-Lkw/Gliederzüge/Sattelzüge)

Geschäftsschwerpunkt (Spotmarkt/Kontraktlogistik)

Entfernungsbereiche (lokal/regional/Fernverkehr) Der zweite Teil des Fragebogens bezieht sich konkret auf die E-Logistik-Anwendungsfälle. Die Logistikunternehmen sollten die Anwendungsfälle A bis C nach unterschiedlichen Kriterien bewerten:

140

91

46 6

Abholung/Zustellung von Containern/ Wechselbehältern pro Woche

im Nah und Regionalbereich

in Richtung/aus Süddeutschland, Südeuropa,Osteuropa

in Richtung/aus Norddeutschland,Nordeuropa, Westeuropa (ohne Seehäfen)

in Richtung/aus der Nordseehäfen(Hamburg,Bremen/Bremerhaven, Rotterdam,Antwerpen, usw.)


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Anwendungsfälle“

Wie Attraktivität der drei Anwendungsfälle

Grundsätzliche Einsatzmöglichkeiten der drei Anwendungsfälle

Weitere potenzielle Einsatzbereiche für die Elektromobilität im Schwerlastverkehr

Organisatorisch-betriebliche Voraussetzungen für die erfolgreiche Einbindung elektrischer Lkw in die Logistikkette

Anreize für das Thema Elektromobilität im Schwerlastverkehr Insgesamt wurde der Fragebogen durch die Stadt Mannheim an insgesamt 75 Logistikunternehmen versendet. Im Gegensatz zur Verlader-Befragung ergab sich bei den Logistikern ein vergleichsweise geringer Rücklauf von lediglich 11 Fragebögen. Dies entspricht einer Rücklaufquote von 14,7 Prozent. Die Ergebnisse des Fragebogens wurden im Mai 2014 in Form eines Experten-Workshops diskutiert und auf Plausibilität geprüft. An dem Workshop nahmen 49 Experten teil, darunter 21 Vertreter von Logistikunternehmen und Verladern. Aufgrund der geringen Rücklaufquote der Fragebögen wird nachfolgend auf eine quantitative Auswertung verzichtet. Dennoch konnten aus der qualitativen Auswertung wertvolle Informationen gewonnen werden, was die verschiedenen E-Logistik-Anwendungsfälle sowie deren Praxistauglichkeit betrifft. E-Logistik-Anwendungsfälle Bei der Frage welches der drei Elektrifizierungsprofile für die Logistiker am interessantesten klingt wurde überwiegend Anwendungsfall A genannt. Die Anwendungsfälle B und C wurden nur vereinzelt genannt. 20 Prozent der befragten Unternehmen zeigten keinerlei Interesse an den drei skizzierten Anwendungsfällen. Als Hauptgrund für die überwiegende Präferenz des Anwendungsfalls A wurde die meist geringe Tourenlänge beim Sammeln und Verteilen genannt, wobei vor allem auf die aktuellen Batteriekapazitäten der Fahrzeuge verwiesen wurde. Auch bei Anwendungsfall C wurde die geringe erforderliche Reichweite (ein Großteil des Vor- und Nachlaufs im Kombinierten Verkehr findet in einem Radius von 100km rund um das Terminal statt) als wichtiges Argument für eine rasche Elektrifizierungsmöglichkeit genannt. Grundsätzliche Einschätzung der E-Logistik-Anwendungsfälle Laut den befragten Unternehmen kommen für die Anwendungsfälle in besonderer Weise folgende Unternehmenstypen oder Branchen in Betracht: Bei Anwendungsfall A wird viel Potenzial in der Konsumgüterindustrie, sowie

generell bei Industrie- und Handelsunternehmen gesehen. Auf Seiten der Logistikunternehmen werden Dienstleister mit regionalem Verteiler- bzw. Sammel-/Stückgutverkehr sowie Kurier-, Express- und Paketdienstleister als Zielgruppe genannt.

Bei Anwendungsfall B werden vor allem Komplettladungsverkehre größerer Unternehmen und Hub-Verkehre großer Logistikunternehmen sowie im nicht-gewerblichen Bereich der von den Unternehmen selbst betriebene Werkverkehr genannt.


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Anwendungsfälle“

Hinsichtlich des Anwendungsfalls C wurden von den befragten Unternehmen die Terminal-Betreiber und Operateure im Kombinierten Verkehr sowie große produzierende Unternehmen mit entsprechendem Containeraufkommen genannt.

Als weitere interessante Einsatzbereiche für die Elektromobilität im Schwerlastverkehr über die geschilderten Varianten hinaus wurden Rangierverkehre in Frachtzentren und in Containerterminals angegeben, die bereits heute teilweise mit elektrisch angetriebenen Fahrzeugen abgewickelt werden.

Einbindung elektrischer Lkw in die innerbetrieblichen Prozesse Als kritischster Faktor für die Elektromobilität wird die Batterieleistung und die damit verbundene Reichweite, und damit die Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugs gesehen. Um elektrische Lkw erfolgreich in die eigene Logistikkette einbinden zu können, halten die befragten Unternehmen als flankierende betriebliche Maßnahmen das Errichten einer ausreichenden Zahl an Ladestationen – auch bei den Kunden – für zwingend erforderlich. Dieses muss durch eine zuverlässige Planung der Ladezyklen ergänzt werden. Als weitere wichtige Bedingung gelten zudem ein fachkundiger Service und Wartung der elektrischen Lkw. Aus den Antworten der befragten Unternehmen wurde aber auch deutlich, dass es den Unternehmen – wie auch den Verladern – an konkreten Erfahrungswerten fehlt, um z.B. detaillierte Kostenvergleichsrechnungen durchführen zu können. Ein Unternehmen fasste dies wie folgt zusammen: „Notwendig ist die Abstimmung bzw. der Informationsfluss zwischen allen beteiligten Akteuren, eine ausreichende Reichweite der E-Lkw, eine Amortisation des Fahrzeugs in einer interessanten Zeitspanne sowie der Willen zur Umsetzung über alle beteiligten Akteure hinweg.“ Mögliche Anreizmaßnahmen für den Einsatz von E-Lkw Bei der Frage, welche Anreize für die Elektromobilität im Schwerlastverkehr gesetzt werden sollten, gaben die Unternehmen vor allem eine öffentliche Förderung durch eine entsprechende Subventionierung der Fahrzeuganschaffung an. Weiterhin werden reduzierte Straßenbenutzungsgebühren sowie steuerliche Ermäßigungen für sinnvoll gehalten. Kundenseitig wird eine entsprechende Mehrpreisbereitschaft für das Angebot umweltfreundlicher und zukunftsweisender Transportformen und -technologien gewünscht, beziehungsweise eine anderweitige finanzielle „Belohnung“ der Logistikdienstleister, wenn diese E-Lkw einsetzen. Grüne Logistik in der Unternehmensstrategie Grundsätzlich sieht die überwiegende Mehrheit der Befragten den hohen Stellenwert einer nachhaltigen bzw. Grünen Logistik und der damit verbundenen Maßnahmen. Aus der Befragung ging hervor, dass die Logistikunternehmen durchaus diesbezüglich Handlungsbedarf auf ihrer Seite erkennen. Sie gaben zum Großteil an, das Thema „Grüne Logistik“ in der eigenen Unternehmensstrategie in unterschiedlichen Formen verankert zu haben. Beispielsweise wird es für besonders wichtig gehalten, dass der Strom für den Betrieb elektrischer Lkw aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, um durch die Elektrifizierung auch einen spürbaren Effekt im Sinne einer Grünen Logistik erzielen zu können.

7.2.3 Zwischenfazit


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Anwendungsfälle“

Im Zuge von Analysepfad I hat sich zunächst die Grundannahme bestätigt, dass schwere Lkw in Mannheim neben dem Einsatz auf der Langstrecke auch im regionalen Bereich in beträchtlichem Maß zum Einsatz kommen (vgl. Kapitel 1). Dies lässt grundsätzlich auf ein hohes Elektrifizierungspotenzial schließen. Die Befragungen haben weiterhin gezeigt, dass generell ein großes Interesse an dem Thema Elektromobilität im Schwerlastverkehr vorhanden ist. Viele Unternehmen wussten aber bisher nicht einmal, dass aktuell schon rein elektrisch angetriebene Lkw für den Einsatz im Schwerlastverkehr verfügbar sind und diese in der Praxis auch schon zum Einsatz kommen. Gleichzeitig wird jedoch auf Seiten der Unternehmen momentan nicht damit gerechnet, dass ein wirtschaftlicher Betrieb von elektrischen Lkw derzeit schon möglich ist. Dies stützt die Ausgangshypothese, dass für eine Elektrifizierung von Schwerlastverkehren Maßnahmen notwendig sind, um die daraus resultierenden Mehrkosten zu kompensieren (vgl. 1.1.1). Welche Maßnahmen dabei als vielversprechend zu betrachten sind und welche Rolle die Verfügbarkeit von Flächen dabei spielt, bedarf nachfolgend nochmals einer detaillierten Betrachtung (Kapitel 7.3.3). Die drei identifizierten E-Logistik-Anwendungsfälle werden – im Gegensatz zu dem ursprünglichen Ansatz des „Umspann-Konzepts“ vor Anpassung des Projektrahmens – von Seiten der Logistikunternehmen als weitestgehend praxistauglich eingestuft. Für alle drei Anwendungsfälle konnten potenzielle Interessenten identifiziert werden. Dabei überwiegt das Interesse an Anwendungsfall A. Gleichzeitig hat die Befragung der verladenden Unternehmen auch ergeben, dass es Unternehmen gibt, die ein deutlich erhöhtes Schwerlastverkehrsaufkommen haben. In solchen Unternehmen sind vor allem die Anwendungsfälle B und C vielversprechend, da dort oftmals erhebliche Mengen an Komplettladungen/Containern transportiert werden, teilweise auch im Regionalbereich. Über alle E-Logistik-Anwendungsfälle hinweg wurde noch einmal deutlich, dass die Logistikunternehmen für die Elektrifizierung von Schwerlastverkehren aktuell auf umfassende (auch finanzielle) Unterstützung sowohl von Seiten der Verlader als auch von der öffentlichen Seite angewiesen sind, um sich näher mit der Elektromobilität beschäftigen zu können.

7.3 Analysepfad II: Elektrifizierungspotenzial von einzelnen Unternehmen im Wirtschaftsraum Mannheim

Im Zuge von Analysepfad II sollten die drei E-Logistik-Anwendungsfälle hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit weiter konkretisiert werden. Die Konkretisierung erfolgt in Form von Fallstudien. Gegenstand der Fallstudien sind drei Mannheimer Logistikunternehmen. Die drei Fallstudien-Unternehmen haben gemeinsam, dass sie einerseits ein grundsätzliches Interesse an dem Thema Elektromobilität im Schwerlastverkehr haben und andererseits mit ihren Geschäftsbereichen alle drei der im Projekt „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ entwickelten E-Logistik-Anwendungsfälle abdecken (Profil C nicht in Verbindung mit dem Kombinierten Verkehr, aber in Form einer multimodalen Logistikkette beim Transport von Luftfracht). Die Fallstudien verfolgen zum einen das Ziel, das Elektrifizierungspotenzial weiter zu konkretisieren. Zum anderen sollten sie auch die Rolle bzw. den potenziellen Nutzen


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Anwendungsfälle“

von Logistikflächen zur Unterstützung der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren aufzeigen. Im Zuge der Fallstudien wurden die Themen Elektrifizierung und Logistikflächen zunächst unabhängig voneinander untersucht, um abschließend eine integrierte Betrachtung durchzuführen. Zu diesem Zweck wurde ein Nutzungsmodell entwickelt, welches die Wechselwirkungen zwischen der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren, den dazugehörigen Logistikprozessen sowie der dafür notwendigen Logistikflächen betrachtet. Nachfolgend wird zunächst die Entwicklung des Nutzungsmodells dargestellt. Anschließend werden die drei Fallstudien-Unternehmen zuerst hinsichtlich der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren untersucht und anschließend hinsichtlich des Themas Flächen- bzw. Standortentwicklung. Abschließend erfolgt die integrierte Betrachtung der beiden Themen und es werden entsprechende Ableitungen gezogen. Diese ermöglichen eine Bewertung sowohl des Elektrifizierungspotenzials, als auch des jeweiligen Einflusses der Verfügbarkeit von Logistikflächen bei den untersuchten Fallstudien-Unternehmen.

7.3.1 Nutzungsmodelle – ein Ansatz zur Integration von Elektrifizierungspotenzialen und Standortentwicklung in Logistikunternehmen

Im Projektverlauf hat sich gezeigt, dass das ursprüngliche Umspann-Konzept zumindest alleine nicht praxistauglich ist. Das gilt sowohl für die mit dem Konzept erzielbaren verkehrlichen Effekte, als auch für die damit verbundenen Logistikprozesse. In der Folge entfiel auch die ursprünglich im Projekt vorgesehene Entwicklung eines Umsetzungskonzeptes für den Green Logistic Park sowie eines entsprechenden Betreibermodells im Sinne einer auch durch mehrere Unternehmen gemeinschaftlich genutzten Logistikinfrastruktur. Dennoch sollte weiterhin geprüft werden, inwiefern die Elektrifizierung von Schwerlastverkehren durch das zur Verfügung stellen einer Logistikfläche unterstützt werden kann. Um in diesem Zusammenhang den möglichen Nutzen einer Logistikfläche genauer bestimmen zu können, wurden die beiden Themen Elektrifizierung (Potenziale und Hürden) und Logistikfläche (funktionale und anreizbezogene Beiträge) im Zuge der Fallstudien aus Sicht der Unternehmen zunächst losgelöst voneinander betrachtet, und später wieder zusammengeführt (siehe Abbildung 37).

Abbildung 37: Elemente eines Nutzungsmodells in Bezug auf die Schwerlastverkehrselektrifizierung

Die Erhebung und Analyse der konkreten Ausprägung der drei Modellbestandteile (und ihrer Wechselwirkungen untereinander) bildet den Schwerpunkt der im Zuge von

Elektrifizierungs-optionen für Schwerlast-

verkehrsflotten

Funktion bzw. Beitrag v. Erweiterungsflächen

Prozesse u. Anforderungen v.

Logistikunternehmen


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Anwendungsfälle“

Analysepfad II durchgeführten Fallstudien mit den folgenden Kernfragestellungen: 6. Ist die Elektrifizierung von Schwerlastverkehren im jeweils spezifischen

Unternehmenskontext technisch und organisatorisch machbar und welche Auswirkungen ergeben sich daraus auf bestehende Logistikprozesse?

7. Gibt es (unter der Annahme das Neuflächen zur Verfügung gestellt werden könnten) bei den Fallstudien-Unternehmen einen Bedarf für Erweiterungsflächen und entsprechende Nutzungsprofile und welche Rolle spielt dieses Thema in der jeweiligen Unternehmensstrategie?

8. Gibt es Synergien zwischen der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren und der Nutzung von neu geschaffenen Logistikflächen bei den einzelnen Fallstudien?

Abbildung 38: Hauptaspekte und -fragestellungen der Fallstudien

Bezüglich der Vorgehensweise ergeben sich somit zunächst zwei voneinander unabhängige Untersuchungsstränge (Elektrifizierung und Fläche) für die Fallstudien. Entsprechend wurden auch beide Themen losgelöst voneinander diskutiert. Die differenzierte Betrachtung verfolgt dabei in erster Linie das Ziel, den Antrieb und die unterschiedlichen Beweggründe hinsichtlich der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren sowie des jeweiligen Flächenbedarfs aufzuzeigen (Schritt 1 und 2). Die Zusammenführung der beiden Themen (Schritt 3) dient der Schaffung einer Entscheidungsgrundlage für kommunale und regionale Institutionen hinsichtlich der Sinnhaftigkeit von Logistikflächen als Anreizinstrument für die Elektrifizierung von Schwerlastverkehren bei den dort ansässigen Unternehmen.

7.3.2 Unternehmensindividuelle Analyse der Elektrifizierungspotenziale

Die für die Fallstudien ausgewählten Logistikunternehmen hatten alle im Laufe des Projektes ein grundsätzliches Interesse an dem Thema Elektromobilität im Schwerlastverkehr gezeigt. Darüber hinaus decken die untersuchten Unternehmen mit ihren Geschäftsbereichen weitestgehend die entwickelten E-Logistik-Anwendungsfälle ab. Die Fallstudien verfolgen dabei im Wesentlichen zwei Ziele. Zunächst sollen die E-Logistik-Anwendungsfälle noch einmal auf der Detail-Ebene, d.h. im jeweiligen spezifischen Unternehmenskontext, auf Praxistauglichkeit geprüft und zu konkreten E-Logistik-Anwendungsprofilen weiterentwickelt werden. Sodann sollten sie dazu dienen,

Elektrifizierung v. Schwerlast-

verkehrsflotten

Funktion bzw. Rolle v. Erweiterungsflächen


Logistikunternehmen

Technische und organisatorische Realisierbarkeit?

Eignung elektrifizierter Lösungen?

Prozesse in direktenZusammenhang mit

einer neuen bzw. weiteren Logistikfläche?

Bedarf und Nutzenbeitrag?

Beitrag der Bereitstellungbzw. Nutzung einer neuenbzw. weiteren Logistikflächezur Elektrifizierung?

Kombination von Nutzenbeitrag Fläche u. Realisierungsansätzen

für Elektrifizierung

1

3 2


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Anwendungsfälle“

um die Machbarkeit der einzelnen Anwendungsprofile zu bewerten und um daraus Rückschlüsse zu ziehen, wo aktuell zur Unterstützung der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren der größte Handlungsbedarf herrscht und welche Akteure entsprechenden Einfluss darauf nehmen könnten. Vorgehen Konkret wurden im Zuge der Fallstudienerhebung bei jedem Unternehmen folgende Arbeitsschritte durchgeführt: Erstellung einer Übersicht über die bei dem jeweiligen Unternehmen anfallenden

Transporte pro Woche sowie des dafür eingesetzten Fuhrparks

Filtern der Transporte durch Überlagerung mit den E-Logistik-Anwendungsprofilen sowie anhand der technischen Machbarkeit in der jeweils eingesetzten Lkw-Klasse

Definition der genauen E-Logistik-Anwendungsprofile

Erhebung der für eine potenzielle Elektrifizierung der definierten Anwendungsprofile relevanten Daten

Qualitative Bewertung des Elektrifizierungspotenzials der einzelnen E-Logistik-

Anwendungsprofile sowie von deren Machbarkeit Bewertung des Elektrifizierungspotenzials und der Machbarkeit Für die qualitative Bewertung des Elektrifizierungspotenzials der unterschiedlichen E-Logistik-Anwendungsfälle wurden Informationen zu folgenden Punkten erhoben: Eingesetzte Fahrzeuge und transportierte Güter

Prüfung der Verfügbarkeit einer batterieelektrischen Variante des erforderlichen Lkw-Typs mit den erforderlichen Leistungsdaten (Nutzlast, Laderaumvolumen etc.)

Strecke Einfluss der Strecke auf die technische Auslegung des E-Lkw bzw. des Batteriesystems (vor allem Distanz und Topographie); der Routentyp (Milk-Run, Rundlauf etc.) gibt Aufschluss über die Anzahl der Stopps (Möglichkeiten zum Nachladen der Batterie) und den Tourenverlauf

Einsatzplanung und Betriebszeiten Während die Strecke sich auf eine Tour des Lkw bezieht, wird hier die Gesamtzahl der gefahrenen Touren pro Tag betrachtet. Darüber hinaus wird erhoben, ob das Fahrzeug ausschließlich für das betrachtete Anwendungsprofil eingesetzt wird oder auch für andere Zwecke. Beides muss ggf. in der technischen Auslegung des E-Lkw berücksichtigt werden.

Standzeiten Die Erhebung der Standzeiten gibt Aufschluss darüber, wann und wie oft (wenn nötig) ein Nachladen der Batterie oder ein Batteriewechsel erfolgen kann. Die Standzeiten können sich dabei sowohl aus dem Tourenverlauf ergeben (Stopps, Be-/Entladevorgänge), als auch aus der Einsatzplanung (zwischen den Schichten bzw. außerhalb der Betriebszeit) sowie dem Fahrpersonalrecht (Einhaltung von Ruhepausen und Ruhezeiten des Fahrpersonals).


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Anwendungsfälle“

Abschließend erfolgt eine Bewertung der Machbarkeit jedes E-Logistik-Anwendungsprofils unter Berücksichtigung des aktuellen Standes der Technik (E-Lkw) und der heute im jeweiligen Unternehmen vorherrschenden Logistikprozesse. Die Bewertung wird dabei auf Basis von fünf unterschiedlichen Einflussfaktoren/Dimensionen vorgenommen, die sich aus den zuvor in den Anwendungsprofilen erhobenen Informationen ableiten lassen. Diese werden über ein Netzdiagramm visualisiert (siehe Abbildung 39):

Abbildung 39: Beitrag einzelner Einflussfaktoren zur Machbarkeit der Elektrifizierung des E-Logistik-Anwendungsprofils

Für die Bewertungen der einzelnen Einflussfaktoren wurden folgende Abgrenzungen herangezogen:

Abbildung 40: Beschreibung der Machbarkeit der einzelnen Einflussfaktoren


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Anwendungsfälle“

Im weiteren Projektverlauf bilden die E-Logistik-Anwendungsprofile zudem die Grundlage für die Bewertung des potenziellen Nutzens, der sich aus neuen Logistikflächen zur Unterstützung des Elektrifizierungs-Prozess bei den Unternehmen ergeben könnte (vgl. Kapitel 7.3.3).

7.3.2.1 Fallstudie I: Unternehmen X

Unternehmen X ist großer Logistikdienstleister mit zahlreichen Standorten. Das Unternehmen ist weltweit tätig und gliedert sich in verschiedene Geschäftsbereiche, u.a. Kontraktlogistik, Frachtlogistik und Hafenlogistik. Die Fallstudie bezieht sich auf einen Mannheimer Standort des Geschäftsbereiches Kontraktlogistik. Unternehmen X ist am Standort Mannheim vor allem für die Ver- und Entsorgung der Produktion unterschiedlicher Mannheimer Unternehmen verantwortlich und betreibt für sie entsprechende Lagerflächen. Dabei übernimmt Unternehmen X unter anderem logistische Dienstleistungen wie die Kommissionierung, Konfektionierung und Distribution von Waren. Fuhrpark und Schwerlastverkehrsaufkommen Der von Unternehmen X am untersuchten Standort eingesetzte Fuhrpark besteht ausschließlich aus Sattelzugmaschinen, die von Subunternehmern betrieben werden. Im Normalfall werden die anfallenden Schwerlastverkehre mit 3-4 Sattelzugmaschinen abgewickelt. Saisonal bedingt können aber auch bis zu 5 Sattelzugmaschinen im Einsatz sein. Fahrzeugtyp eingesetzte Fahrzeuge davon eigene /

Subunternehmer Solo-Lkw - - Gliederzug - - Sattelzug (40t) 4 - 5 0 / 4-5 Tabelle 1: Fuhrpark-Übersicht

Durchschnittlich fallen bei Unternehmen X ca. 30 Lkw-Touren (Rundläufe) pro Tag an.

Daraus ergibt sich ein Lkw-Tourenaufkommen von ca. 150 Rundläufen pro Woche.

Unternehmen X ist ausschließlich für die Planung der Pendel-Schwerlastverkehre zwischen den Produktionsstätten der Kunden und den von Unternehmen X betriebenen Lagerflächen zuständig. Die Verantwortung für die Transporte im Fernverkehr von und nach Mannheim liegt bei den jeweiligen Lieferanten bzw. bei deren Spediteuren und Frachtführern und entzieht sich damit dem Einfluss von Unternehmen X. Vorauswahl von relevanten Schwerlastverkehren Ausgehend von den in Kapitel 7.1 dargestellten E-Logistik-Anwendungsfällen und den Geschäftsschwerpunkten von Unternehmen X am Standort Mannheim muss vor allem Anwendungsfall B hinsichtlich seiner Relevanz für diese Fallstudie überprüft werden. Die Schwerlastverkehre von Unternehmen X bilden dabei den zweiten Teil des Profils ab, also quasi die „letzte Meile“:


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Anwendungsfälle“

E-Logistik-Anwendungsfall B Langlaufende Quelle-Ziel-Verkehre mit Komplettladungen und Wechsel auf eine elektrische Zugmaschine für die letzte Meile

Zunächst wurde auf Basis der in Kapitel 5 aufgezeigten technologischen Machbarkeit eine Vorauswahl von Schwerlastverkehren getroffen, die im Fall von Unternehmen X hinsichtlich der erforderlichen Reichweite für eine Elektrifizierung in Frage kommen: Fahrzeugtyp Fahrten mit einer Distanz < 300km Solo-Lkw bis 18t - Fahrzeugtyp Fahrten mit einer Distanz < 150km Sattelzug 30 / Tag Gliederzug - Alle Fahrten führen über eine Distanz von weniger als 150 km und kommen damit grundsätzlich für eine Elektrifizierung in Betracht. Über Experten-Interviews wurden auf Basis dieser Vorauswahl zwei potenzielle E-Logistik-Anwendungsprofile bei Unternehmen X herausgegriffen, die im Folgenden genauer betrachtet und hinsichtlich ihres konkreten Elektrifizierungspotenzials bewertet werden. Unternehmen X - E-Logistik-Anwendungsprofil 1 Bei E-Logistik-Anwendungsprofil 1 handelt es sich um Pendelverkehre zwischen dem Produktionsstandort eines Mannheimer Unternehmens im Stadtgebiet und dem von Unternehmen X für diesen Kunden betriebenen Lager. Dabei wird Rohmaterial vom Lager zur Produktionsstätte gefahren und von dort fertige Konsumgüter zurück in das Lager. Hierfür kommen eine Sattelzugmaschine und drei Trailer zum Einsatz. Die Sattelzugmaschine ist abgesehen vom Umspannvorgang (ca. 5 min) permanent mit einem Trailer auf der Straße, während die anderen beiden Trailer zum Be- und Entladen jeweils bei Unternehmen X und beim Kunden stehen.


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Anwendungsfälle“

Abbildung 41: Unternehmen X - E-Logistik-Anwendungsprofil 1

Eingesetztes Fahrzeug und transportierte Güter Es kommen Sattelzugmaschinen mit Trailer und einem zulässigen Gesamtgewicht von 40 t zum Einsatz. Der so konfigurierte Sattelzug hat eine Nutzlast von rund 25 t und ein Volumen von bis zu 102 m3. Bei den transportierten Mengen handelt es sich um Konsumgüter. Im Normalfall wird das komplette Volumen des Trailers ausgeschöpft (34 Europaletten-Stellplätze) und es werden circa 20 t Nutzlast benötigt. Strecke Bei Profil 1 handelt es sich um einen Rundlauf innerhalb des Mannheimer Stadtgebiets. Die Distanz zum Kunden beträgt ca. 3,5km, das heißt für einen Rundlauf muss der Lkw ca. 7km zurücklegen. Hinsichtlich der Topographie ist die Strecke als unproblematisch zu betrachten, die größte Steigung überwindet lediglich 7 Höhenmeter bei einer Längsneigung von ca.


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Anwendungsfälle“

2,8%. Das Ziel liegt dabei in etwa auf gleicher Höhe wie das Lager von Unternehmen X. Einsatzplanung und Betriebszeiten An einem Tag absolviert die Zugmaschine ca. 16-18 Rundläufe im Zweischichtbetrieb von 6-22Uhr. Das Profil ist dabei sowohl über den Tag als auch über die Woche (von Montag bis Freitag) zuverlässig planbar. Wenn es saisonal zu Überhängen kommt, werden 1-2 Sattelzugmaschinen zusätzlich eingesetzt. Da die Zugmaschinen von einem Subunternehmen betrieben werden, ist davon auszugehen, dass sie zusätzlich im Nachtsprung eingesetzt werden, und zwar überwiegend im Fernverkehr. Standzeiten Der Lkw steht sowohl beim Kunden als auch bei Unternehmen X nur ca. 5 Minuten, da nicht Be- und Entladen werden muss, sondern lediglich der Trailer umgespannt wird. Pro Fahrer-Schicht steht der Lkw allerdings 45 min, wenn der Fahrer die nach der Lenk- und Ruhezeitenverordnung vorgeschriebene Ruhepause macht. Bei einer maximalen Lenkzeit von 10 Stunden und einer Fahrzeug-Einsatzzeit von 16 Stunden sind zwei Fahrer erforderlich, so dass pro Tag zwei Pausen von je 45 min Dauer zu berücksichtigen sind.

Elektrifizierungspotenzial Anwendungsprofil 1 Aktuell sind in Europa keine batterieelektrischen Sattelzugmaschinen mit den in Profil 1 benötigten Leistungsdaten verfügbar. Allerdings wird momentan beispielsweise in der Schweiz von e-Force ein entsprechendes Fahrzeug entwickelt, von dem ein erster Prototyp bereits 2015 auf die Straße kommen soll (siehe Kapitel 5) und damit für ein Pilotprojekt zur Verfügung stünde. Die im Zuge des Logistikprofils gefahrene Strecke beträgt bei maximal 18 Rundläufen pro Tag 126 Kilometer. Die Topographie ist vernachlässigbar. E-Force schätzt auf Grund des aktuellen technischen Entwicklungsstandes der oben erwähnten Sattelzugmaschine eine Reichweite von 150km als realistisch ein, so dass für Profil 1 ein durchgängiger Betrieb der Sattelzugmaschine über zwei Schichten ohne Wechsel oder Nachladen der Batterie möglich ist. Es ist zudem denkbar das Fahrzeug während der gesetzlich vorgeschriebenen 45-minütigen Ruhepausen der Fahrer nachzuladen oder die Batterien zu tauschen. Dies nimmt lediglich 5-10 Minuten in Anspruch (darf aber gemäß Lenk- und Ruhezeitenverordnung nicht durch oder mit Hilfe des Fahrers durchgeführt werden). Was aus heutiger Sicht neben der Verfügbarkeit eines geeigneten Fahrzeuges eine Elektrifizierung dieses Profils ausschließt, ist der Rückgriff auf einen Subunternehmer, der die Zugmaschine zusätzlich für langlaufende Transporte im Nachtsprung einsetzt. Hier wurde allerdings im Zuge der Fallstudieninterviews bereits über einen möglichen betriebswirtschaftlichen Vorteil einer eigenen elektrischen Sattelzugmaschine diskutiert, wenn diese im Gegensatz zu den Dieselfahrzeugen im 3-Schicht-Betrieb eingesetzt werden könnte.


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Unternehmen X - E-Logistik-Anwendungsprofil 2 Wie bei E-Logistik-Profil 1 handelt es sich auch bei Profil 2 um Pendelverkehre zwischen dem Produktionsstandort eines Mannheimer Unternehmens im Stadtgebiet und dem von Unternehmen X für diesen Kunden betriebenen Lager. Dabei wird ebenfalls Rohmaterial vom Lager zur Produktionsstätte gefahren und von dort fertige Konsumgüter zurück in das Lager. Es kommen zwei Sattelzugmaschinen parallel zum Einsatz, wobei in einem Rundlauf 2 Trailer eingesetzt werden und i zweiten Rundlauf nur 1 Trailer.


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Abbildung 42: Unternehmen X - E-Logistik-Anwendungsprofil 2

Eingesetzte Fahrzeuge und transportierte Güter Bei Profil 2 kommen dieselben Kombinationen aus Sattelzugmaschine und Trailer zum Einsatz wie bei Profil 1 (40t zul. GG, Nutzlast 25t, Volumen 102m3), mit dem einzigen Unterschied, dass hier zwei Zugmaschinen parallel im Einsatz sind. Die aus den transportierten Gütern resultierenden Anforderungen an das Fahrzeug sind vergleichbar wie in Profil 1 (Konsumgüter, 20t Nutzlast bei voller Ausnutzung des Laderaums). Strecke Bei Profil 2 handelt es sich ebenfalls um einen Rundlauf innerhalb des Mannheimer Stadtgebiets. Die Distanz zum Kunden beträgt ca. 6,5km, das heißt für einen Rundlauf muss der Lkw ca. 13km zurücklegen.


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Hinsichtlich der Topographie ist die Strecke als unproblematisch zu betrachten, die größte Steigung überwindet lediglich 9 Höhenmeter bei einer Steigung von ca. 1,6%. Das Ziel liegt dabei in etwa auf gleicher Höhe wie das Lager von Unternehmen X. Einsatzplanung und Betriebszeiten Insgesamt werden auf Profil 2 am Tag 12-14 Rundläufe von zwei Sattelzugmaschinen gefahren. Die eine Sattelzugmaschine zieht dabei im Wechsel zwei Trailer und absolviert 8 Rundläufe, während die zweite Sattelzugmaschine immer den gleichen Trailer zieht und nur auf rund 4-6 Rundläufe kommt. Beide Sattelzüge werden von Unternehmen X im Einschichtbetrieb von ca. 7-16Uhr eingesetzt. Das Profil ist dabei sowohl über den Tag als auch über die Woche (von Montag bis Freitag) periodisch und damit zuverlässig planbar. Da die Fahrzeuge von Subunternehmen betrieben werden, ist davon auszugehen, dass sie zusätzlich im Nachtsprung im Fernverkehr eingesetzt werden. Standzeiten Die Sattelzugmaschine mit zwei Trailern steht pro Rundlauf einmal ca. 20-30min für die Be- und Entladung, entweder beim Kunden oder bei Unternehmen X. Die Sattelzugmaschine mit einem Trailer wird bei jedem Stopp ca. 20-30min be- und entladen. Im Zuge der Fahrerpause stehen beide Lkw pro Schicht 45 Minuten, das heißt es gibt pro Sattelzug auf jeden Fall einen planbaren Stopp von 45 Minuten Dauer am Tag.

Elektrifizierungspotenzial Anwendungsprofil 2 Hinsichtlich der eingesetzten Fahrzeuge verhält es sich hier wie bei Profil 1. So erfolgt die Bewertung des Elektrifizierungspotenzials auf Basis einer voraussichtlich ab dem Jahr 2015 verfügbaren elektrisch angetriebenen Sattelzugmaschine mit einer Reichweite von 150km. Die im Zuge des Logistikprofils gefahrene Strecke beträgt bei der Sattelzugmaschine mit wechselnden Trailern (8 Rundläufe pro Tag) 104 Kilometer und bei der festen Zugmaschine-Trailer-Kombination (4-6 Rundläufe) maximal 78 Kilometer. Die Topographie ist vernachlässigbar. Folglich wäre bei beiden Sattelzügen ein durchgängiger Betrieb des Sattelzugs über die komplette Schicht ohne Wechsel oder Nachladen der Batterie realisierbar. Es ist zudem denkbar, das Fahrzeug während den zwei jeweils 45-minütigen Fahrerpausen nachzuladen oder die Batterien auszutauschen, was lediglich 5-10 Minuten in Anspruch nehmen würde. Wie bei Profil 1 spricht auch hier der Einsatz der Sattelzüge im Nachtsprung auf der Langstrecke durch den Subunternehmer gegen eine Elektrifizierung. Es müsste also auch hier die Disposition so angepasst werden, dass die Fahrzeuge im 3-Schicht-Betrieb auf Profil 2 oder anderen Kurzstreckenprofilen eingesetzt werden können.


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7.3.2.2 Fallstudie II: Unternehmen Y

Unternehmen Y ist ein mittelständisches Logistikunternehmen mit Hauptniederlassung in Mannheim. Neben Mannheim hat das Unternehmen zwei weitere Standorte in Norddeutschland. Unternehmen Y versteht sich selbst als Nischenanbieter und zählt Agilität zu seinen wichtigsten Eigenschaften. Dabei konzentrieren sich die Kompetenzen des Unternehmens im Wesentlichen auf vier Geschäftsbereiche: Luftfrachtlogistik, Kontraktlogistik, Webshop-Logistik und Werbemittellogistik. Die im Zuge der Fallstudie betrachteten E-Logistik-Profile beziehen sich auf die Geschäftsbereiche Luftfracht- und Kontraktlogistik. Fuhrpark und Schwerlastverkehrsaufkommen Bei Unternehmen Y kommen sowohl eigene Fahrzeuge als auch Fahrzeuge von Subunternehmern zum Einsatz. Bei den eigenen Fahrzeugen handelt es sich um Leasing-Fahrzeuge und es werden tageweise nach Bedarf weitere Fahrzeuge hinzu gemietet. Eine Übersicht des Fuhrparks ist in Tabelle 2 dargestellt. Fahrzeugtyp eingesetzte Fahrzeuge davon Eigene / Subuntern. Solo-Lkw (7,5t) 3 – 6 2-4 / 1-2 Gliederzug (40t) 1 2-5 Sattelzug (40t) - 2 Tabelle 2: Fuhrpark-Übersicht

Durchschnittlich fallen bei Unternehmen Y ca. 13 Lkw-Fahrten (9 Rundläufe/ 4 Milkruns) pro Tag an.

Daraus ergibt sich ein Lkw-Aufkommen von ca. 68 Fahrten pro Woche (48 Rundläufe/ 20 Milkruns).

Bei den Fahrten handelt es sich überwiegend um das Einsammeln von Luftfracht, die im Regional-Hub Mannheim gesammelt und luftsicher gemacht sowie anschließend zum Frankfurter Flughafen transportiert wird. Da gewisse Schwankungen hinsichtlich der zu transportierenden Mengen über die Woche existieren (luftfrachtspezifisches Merkmal), werden bei hohem Transportaufkommen tageweise noch Fahrzeuge hinzu gemietet. Vorauswahl von relevanten Schwerlastverkehren


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Ausgehend von den in Kapitel 7.1 dargestellten E-Logistik-Profilen und den Geschäftsschwerpunkten von Unternehmen Y am Standort Mannheim müssen vor allem die Profile A und C hinsichtlich ihrer Relevanz für diese Fallstudie geprüft werden. Profil A im Zuge des Sammelns von Luftfracht (Sammelgut) von verschiedenen Versendern in der Region Mannheim und Profil C im Zuge des Transports von Luftfracht für ein produzierendes Unternehmen aus der Nähe von Mannheim.

PROFIL A Lokale Verteilerverkehre mit elektrischen Lkw im Teilladungs- und Stückgutverkehr

PROFIL C Einsatz elektrischer Lkw bzw. Zugmaschinen im Vor- und Nachlauf des Kombinierten Verkehrs

Zunächst wurde auf Basis der in Kapitel 5 aufgezeigten technologischen Machbarkeit eine Vorauswahl von Schwerlastverkehren getroffen, die im Fall von Unternehmen Y hinsichtlich der erforderlichen Reichweite für eine Elektrifizierung in Frage kommen: Fahrzeugtyp Fahrten mit einer Distanz < 300km Solo-Lkw 7,5t 20 / Woche Fahrzeugtyp Fahrten mit einer Distanz < 150km Sattelzug/Gliederzug 48 / Woche Aus einer maximalen Fahrtdistanz mit Solo-Lkw von 300km ergibt sich, dass grundsätzlich alle von Unternehmen Y verantworteten Schwerlastverkehre für eine Elektrifizierung in Betracht kommen. Über Experten-Interviews wurden auf Basis dieser Vorauswahl zwei potenzielle E-Logistik-Profile bei Unternehmen Y herausgegriffen, die im Folgenden genauer betrachtet und hinsichtlich ihres konkreten Elektrifizierungspotenzials bewertet werden. Unternehmen Y - E-Logistik-Anwendungsprofil 3 Im Zuge von E-Logistik-Profil 3 fährt ein Lkw (Gliederzug) Rundläufe auf zwei unterschiedlichen Strecken im Zweischicht-Betrieb. Die eine Strecke wird dabei ausschließlich in der Tagschicht gefahren und die andere ausschließlich in der Abend-bzw. Nachtschicht. Während der Tagschicht holt der Gliederzug Luftfracht aus einem Produktionslager in der Nähe von Mannheim und fährt sie zum Regional-Hub von Unternehmen Y ins Mannheimer Stadtgebiet. In der Abend-/Nachtschicht wird derselbe Gliederzug für Shuttle-Verkehre zum Frankfurter Flughafen eingesetzt. Im Folgenden wird das E-Logistikprofil 3 deshalb unterteilt in E-Logistik-Profil 3 Tag (Abbildung 43) und E-Logistik-Profil 3 Abend/Nacht (Abbildung 44).


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Abbildung 43: Unternehmen Y - E-Logistikprofil 3 Tag


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Abbildung 44: Unternehmen Y - E-Logistik-Profil 3 Abend/Nacht

Eingesetztes Fahrzeug und transportierte Güter Es kommt ein Gliederzug mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 40 t zum Einsatz. Das Fahrzeuggespann hat eine Nutzlast von bis zu 25 t und ein Volumen von ca. 90m3. Bei den transportierten Gütern handelt es sich um Luftfracht. Für den Transport der Luftfracht ist bei diesem E-Logistik-Profil mit 15 t vergleichsweise wenig Nutzlast erforderlich. Vom Ladevolumen werden ca. 70m3 ausgeschöpft. Strecke Während der Tagschicht fährt der Gliederzug Rundläufe zwischen dem Produktionslager eines Kunden und dem Regional-Hub von Unternehmen Y in Mannheim. Die Distanz zum Kunden beträgt ca. 30km, das heißt für einen Rundlauf während der Tagschicht muss der Gliederzug ca. 60km zurücklegen. Die Topographie dieser Strecke ist hinsichtlich einer möglichen Elektrifizierung als unkritisch zu sehen. In der zweiten Schicht abends/nachts fährt der Lkw Rundläufe zwischen dem Regional-Hub im Mannheimer Stadtgebiet und der Cargo City Süd am Frankfurter Flughafen. In der Cargo City Süd fährt der Lkw in der Regel zwischen 1 und 3 Abladestellen an. Die


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einfache Distanz der Strecke beträgt hier 73km, das heißt der Lkw muss im Zuge eines Rundlaufs 146km zurücklegen. Auch auf dieser Strecke ist die Topographie kein kritischer Faktor. Einsatzplanung und Betriebszeiten An einem Tag absolviert der Gliederzug ca. 1-3 Rundläufe während der Tagschicht und 1-2 Rundläufe während der Nachtschicht. Das Profil ist dabei sowohl über den Tag als auch über die Woche (von Montag bis Freitag) periodisch und damit zuverlässig planbar. Der Lkw wird ausschließlich für dieses Profil eingesetzt. Standzeiten Die Be- und Entladung des Gliederzugs nimmt sowohl am Regional-Hub von Unternehmen Y als auch beim Produktionslager des Kunden jeweils ca. 30-60 Minuten in Anspruch. Dasselbe gilt für die Abend-/Nachtschicht an der Cargo City Süd. Normalerweise endet die Tagschicht gegen 16 Uhr und die Abend-/Nachtschicht beginnt um 18 Uhr. Die Standzeit von zwei Stunden ist so jedoch nicht planbar, da je nach Tour und Güteraufkommen die Tagschicht in Einzelfällen auch bis kurz vor 18 Uhr gehen kann.

Elektrifizierungspotenzial Unternehmen Y Profil 3 Aktuell sind in Europa keine batterieelektrischen Gliederzüge mit den in Profil 3 benötigten Leistungsdaten verfügbar. Wie bereits erwähnt ist in Europa frühestens 2015 mit ersten Prototypen zu rechnen, die sich für ein Pilotprojekt mit diesem E-Logistik-Profil eignen würden. Während der Tagschicht beträgt die im Zuge eines Rundlaufes gefahrene Strecke ca. 60km, das heißt bei bis zu 3 Rundläufen pro Tag legt das Fahrzeug pro Tagschicht bis zu 180km zurück. Während der Nachtschicht werden für einen Rundlauf ca. 150km Reichweite benötigt, bei zwei Rundläufen pro Nachtschicht also weitere 300km. Wie bereits erwähnt sind laut E-Force derzeit für den hier benötigten Fahrzeugtyp ca. 150km Reichweite als realistisch zu betrachten, ein entsprechendes Fahrzeug ist in der Entwicklung. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass sowohl während der Tag- als auch während der Abend-/Nachtschicht die Batterie zumindest bei jedem Stopp nachgeladen werden muss, wahrscheinlicher sogar ein Batteriewechsel erfolgen muss. Während der Tagschicht könnte ein Batteriewechsel auf jeden Fall am Regionalhub von Unternehmen Y in Mannheim erfolgen. Während der Abend-/Nachtschicht ist dies ebenfalls denkbar, wobei die Reichweite hier kaum Puffer zulässt. Insofern sollte unter dem Aspekt der Betriebssicherheit auch über die Möglichkeit zum Nachladen der Batterie oder über einen (ggf. fallweise durchzuführenden) Batteriewechsel in der Cargo City Süd nachgedacht werden. Das Nachladen der Batterie oder der Batteriewechsel könnte ohne weiteren Zeitverlust während der jeweils 30-60minütigen Be- und Entladung der Luftfracht an den 1-3 Abladestellen stattfinden. In der Praxis sind die Wartezeiten jedoch nicht vorhersehbar und können in Einzelfällen auch bis zu 2 h betragen. Unternehmen Y gab jedoch an zum Beispiel für ein erstes Pilotprojekt die Anzahl der Abladestellen für diesen Lkw im Zuge der Gesamtdisposition minimieren zu können. Welche Lösung hier die Wirtschaftlichste ist, muss gemeinsam durch den Fahrzeughersteller und Unternehmen Y geprüft werden. Generell könnte Profil 3, bei entsprechender Verfügbarkeit des Fahrzeugs, aber elektrifiziert werden.


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Unternehmen Y - E-Logistik-Anwendungsprofil 4 Im Zuge von E-Logistik-Profil 4 wird Luftfracht in der Region Mannheim eingesammelt und an den Regional-Hub von Unternehmen Y geliefert. Hierfür werden täglich, je nach Bedarf, ca. 3-6 Fahrzeuge eingesetzt, von denen jedes im Normalfall eine Tour pro Tag fährt.


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Abbildung 45: Unternehmen Y - E-Logistik-Anwendungsprofil 4

Eingesetzte Fahrzeuge und transportierte Güter Das Einsammeln der Luftfracht erfolgt bei Unternehmen Y heute mit Solo-Lkw mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 7,5 t. Hierfür werden Fahrzeuge angemietet, die erforderliche Nutzlast gibt Unternehmen Y dabei mit 3 t an und das benötigte Volumen mit 30m3. Bei den transportierten Gütern handelt es sich um Luftfracht-Sammelgut.


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Im Zuge der Fallstudien-Interviews gab Unternehmen Y an, in Zukunft auf diesem potenziellen E-Logistik-Profil eventuell Fahrzeuge mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 12 t einsetzen zu wollen, um mehr Flexibilität bei der Tourenplanung zu haben. Außerdem denkt das Unternehmen momentan über die Anschaffung von eigenen Fahrzeugen nach, statt diese zu mieten. Strecke Bei Profil 4 handelt es sich um mehrere Touren, die als Milkrun gefahren werden. Die Anzahl der Touren (und damit der eingesetzten Fahrzeuge) variiert von Tag zu Tag. Auch die zurückgelegten Distanzen pro Tour variieren, wobei die Strecke bei ca. 75% der Touren nicht länger als 300km ist und bei den restlichen 25% sogar im Bereich von nur 100 bis 130km liegt. Die dargestellten Höhenprofile zeigen jeweils eine beispielhafte Tour, wobei die tagesgenaue Disposition nicht aus den vorliegenden Daten hervorging. Bekannt waren lediglich die Postleitzahlen der einzelnen Stopps, auf deren Basis ein exemplarisches Höhenprofil der Strecke erstellt wurde. Im Zuge der Nahverkehrstour sind die auftretenden Höhenunterschiede relativ gering. Die Regionalverkehrstour weist hingegen beträchtliche Höhenunterschiede auf. Das dargestellte Beispiel bezieht sich auf eine Tour mit Stopps in der Pfalz. Im Pfälzer Wald muss das Fahrzeug insgesamt 450 Höhenmeter bewältigen. Einsatzplanung und Betriebszeiten Die Fahrzeuge werden im Einschichtbetrieb eingesetzt. Die Touren starten morgens um 8 Uhr. Je nach Güteraufkommen endet die Tour zwischen 16 und 18 Uhr. Die Anzahl der täglich anfallenden Touren variiert. Die Touren werden teilweise periodisch und teilweise auf Abruf gefahren. Die Fahrzeuge werden ausschließlich auf diesem Profil eingesetzt. Standzeiten Normalerweise fahren die Fahrzeuge ohne längere Standzeiten alle Stopps einer Tour ab. Der Be- und Entladevorgang nimmt nicht viel Zeit in Anspruch, da es sich um Sammel- und Stückgut handelt. Teilweise kommen die Fahrzeuge während der Schicht kurz an den Regional-Hub von Unternehmen Y um zu Entladen. Diese Stopps sind jedoch nicht planbar und erfolgen nur nach Bedarf.


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7.3.2.3 Fallstudie III: Unternehmen Z

Unternehmen Z ist eine unternehmergeführte Spedition mit Sitz in Mannheim, die über 75 Jahre kontinuierlich gewachsen ist. Heute gliedert sich Unternehmen Z in die Geschäftsbereiche nationale und internationale Transporte, Systemlogistik, Lagerlogistik und Outsourcing. Zudem ist Unternehmen Z Mitglied einer Systemlogistik-

Elektrifizierungspotenzial Profil 4 Hinsichtlich des eingesetzten Fahrzeugs (Solo-Lkw mit 7,5t zGG) sind aktuell bereits batterieelektrische Kleinserien-Fahrzeuge verfügbar, die den aus Profil 2 resultierenden Anforderungen hinsichtlich Nutzlast und Volumen entsprechen. Auch die im Zuge von Profil 2 zurückgelegten Strecken sind mit den aktuell verfügbaren Fahrzeugen ohne zwischenzeitliches Nachladen batterieelektrisch machbar. Das gilt sowohl für die „Nahfahrzeuge“ mit Touren bis zu 130km als auch für die „Regionalfahrzeuge“ mit Touren bis zu 300km. Dasselbe gilt für den möglichen Fall, dass Unternehmen Y auf Solo-Lkw mit 12t zGG umsteigt, da auch in dieser Nutzfahrzeugklasse bereits elektrische Fahrzeuge verfügbar sind, die die aus Profil 2 resultierenden Anforderungen erfüllen. Im Zuge der Nahverkehrstour sind die Höhenunterschiede moderat und in Kombination mit einer durchschnittlichen Tourenlänge von 100 bis 130 km dürften sich daraus keine Einschränkungen für elektrische Lkw ergeben. Die beispielhafte Regionalverkehrstour zeigt jedoch, dass hier erhebliche Steigungen bewältigt werden müssen. Das Einzugsgebiet der Touren erstreckt sich laut Unternehmen Y teilweise bis Karlsruhe, Baden-Baden, den Odenwald und das Saarland. Dabei sind teilweise erhebliche Steigungen zu bewältigen, was auf Basis der technischen Spezifikation der aktuell verfügbaren Fahrzeuge jedoch realistisch erscheint. Darüber hinaus wäre es auch denkbar, einen elektrischen Fuhrpark für diese Touren um ein oder mehrere konventionell angetriebene Fahrzeuge zu ergänzen, die ggf. bedarfsweise hinzugemietet werden. Da die Fahrzeuge ausschließlich auf diesem Profil und im Einschichtbetrieb eingesetzt werden, gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Nutzungsflexibilität. Die Reichweiten der verfügbaren elektrischen Fahrzeuge sind ausreichend, so dass die Batterie während der Schicht nicht nachgeladen werden muss.


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Kooperation. Über einen Verbund von ca. 70 Speditionen wird ganz Deutschland und das angrenzende Ausland über ein Hub & Spoke-System bedient. Der größte Geschäftsbereich von Unternehmen Z ist mit einem Anteil von ca. 50-60% am Umsatz der Transport von Sammel- und Stückgut, überwiegend im Regionalbereich. Auf dieses Geschäftsfeld beziehen sich auch die E-Logistik-Anwendungsprofile, die im Zuge der Fallstudie untersucht werden. Fuhrpark und Schwerlastverkehrsaufkommen Bei Unternehmen Z kommen sowohl eigene Fahrzeuge als auch die Fahrzeuge von Subunternehmern zum Einsatz. Der Fuhrpark setzt sich zusammen aus Fahrzeugen für den Transport von Sammel-/Stückgut im Nahverkehr, Fahrzeugen für den nationalen und internationalen Fernverkehr sowie Fahrzeugen, die im Zuge des Lieferservices einer Baumarktkette eingesetzt werden. Eine Übersicht des gesamten Fuhrparks ist in Tabelle 3 dargestellt Fahrzeugtyp eingesetzte Fahrzeuge davon Eigene / Subuntern. Solo-Lkw (7,5t) 11 3 / 8 Solo-Lkw (12t) 16 8 / 8 Glieder-/Sattelzug (40t) 10 5 / 5 Tabelle 3: Fuhrpark-Übersicht

Durchschnittlich fallen bei Unternehmen Z ca. 78 Lkw-Touren pro Tag an. Dabei handelt es sich um internationale und nationale Pendelverkehre sowie regionale und städtische Verteilertouren, auf denen jeweils unterschiedliche Lkw-Typen zum Einsatz kommen.

Daraus ergibt sich ein Lkw-Aufkommen von ca. 402 Touren pro Woche (Alle Fahrzeuge haben in der Regel 5 Einsatztage, werden z.T. aber auch samstags eingesetzt).

Vorauswahl von relevanten Schwerlastverkehren Ausgehend von den in Kapitel 7.1 dargestellten E-Logistik-Anwendungsfällen und den Geschäftsschwerpunkten von Unternehmen Z muss vor allem Fall A hinsichtlich seiner Relevanz für diese Fallstudie überprüft werden, also der regionale Sammel- und Stückgutverkehr.

PROFIL A Lokale Verteilerverkehre mit elektrischen Lkw im Teilladungs- und Stückgutverkehr

Zunächst wurde auf Basis der in Kapitel 5 aufgezeigten technologischen Machbarkeit eine Vorauswahl von Schwerlastverkehren getroffen, die hinsichtlich der erforderlichen Reichweite für eine Elektrifizierung in Frage kommen: Fahrzeugtyp Fahrten mit einer Distanz < 300km Solo-Lkw 7,5t & 12t ca. 312 / Woche Fahrzeugtyp Fahrten mit einer Distanz < 150km Sattelzug/Gliederzug ca. 40 / Woche


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Daraus ergibt sich, dass ein Großteil der von Unternehmen Z verantworteten Schwerlastverkehre für eine Elektrifizierung in Betracht kommt. Diese gilt für alle Lkw-Fahrten mit Solo-Lkw 7,5 t/12t und für knapp die Hälfte der Fahrten mit 40 t-Fahrzeugen. In Form von Experten-Interviews wurden auf Basis dieser Vorauswahl zwei potenzielle E-Logistik-Profile bei Unternehmen Z herausgegriffen, die im Folgenden genauer betrachtet und hinsichtlich ihres konkreten Elektrifizierungspotenzials bewertet werden. Unternehmen Z - E-Logistik-Anwendungsprofil 5 Im Zuge von E-Logistik-Profil 5 fährt ein Gliederzug (40t) im Nahverkehr von Mannheim Sammel- und Stückgut für unterschiedliche Kunden. Die Tagestour umfasst dabei sowohl regelmäßige Stopps als auch solche auf Abruf. Dabei entfallen rund 60-70% der anfallenden Sammel- und Stückgutmengen auf drei Kunden, die täglich angefahren werden. Die restlichen Mengen ergeben sich jeweils täglich auf Abruf.


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Abbildung 46: Unternehmen Z - E-Logistikprofil 5

Eingesetztes Fahrzeug und transportierte Güter Wie bereits erwähnt kommt für Profil 5 bei Unternehmen Z ein Gliederzug mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 40 t zum Einsatz. Das Fahrzeuggespann hat eine Nutzlast von bis zu 25 t und ein Volumen von ca. 90m3. Bei den transportierten Gütern handelt es sich Sammel-/Stückgut, hauptsächlich Chemikalien, Natursteine, Baustoffe und Mineralöle. Es werden sowohl die maximale Nutzlast als auch das Laderaumvolumen regelmäßig ausgeschöpft. Strecke Die täglich von dem Gliederzug zurückgelegte Strecke sowie deren Verlauf variiert von Tag zu Tag, wird aber zu einem wesentlichen Anteil von den Fahrten zu drei unterschiedlichen Kunden bestimmt, die immer angefahren werden.


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Je nach Güteraufkommen pendelt der Lkw dabei zwischen Unternehmen Z und diesen drei Kunden hin und her oder er fährt im Zuge einer Tour nacheinander mehrere Kunden an. Dazu kommen noch weitere Kunden auf Abruf, die jedoch alle in der Rhein-Neckar-Region angesiedelt sind. Teilweise werden auch Güter vom Kunden direkt zum entsprechenden Empfänger gefahren. Dies kommt aber eher selten vor. Für die Betrachtung von Profil 5 standen die kumulierten Fahrdaten eines Durchschnittsmonats zur Verfügung. Diese ergaben für den Gliederzug eine durchschnittlich gefahrene Strecke von 147km am Tag. Dieser Wert ist laut Unternehmen Z auch über einen längeren Zeitraum relativ nah an der alltäglichen Praxis. Hinsichtlich der Topographie der Strecke lassen sich auf Grund der nicht planbaren Teile keine genauen Angaben machen. Das abgebildete Höhenprofil zeigt die Strecken-Topographie von Unternehmen Z zu den drei Hauptkunden und zurück. Sie wird als charakteristisch für Profil 5 betrachtet. Der Lkw muss demnach keine größeren Höhenunterschiede bewältigen. Einsatzplanung und Betriebszeiten Der Gliederzug wird auf diesem Profil im Einschicht-Betrieb eingesetzt und transportiert täglich von 7 Uhr bis 16 Uhr Sammel- und Stückgut. Die Anzahl und Art der Fahrten und Touren variiert dabei von Tag zu Tag. In dem betrachteten Monat hatte der Gliederzug im Durchschnitt 5,6 Stopps pro Tag. Das Fahrzeug wird aktuell ausschließlich auf diesem Profil eingesetzt. Standzeiten Die Tour ist teilweise planbar und erfolgt teilweise auf Abruf. Es werden jeden Tag mindestens drei große Kunden angefahren. Dort steht das Fahrzeug in der Regel mindestens eine halbe Stunde für die Be- und Entladung. Alle weiteren Stopps sind nicht planbar.


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Unternehmen Y - E-Logistik-Anwendungsprofil 6 Das E-Logistik-Profil 6 bei Unternehmen Z umfasst drei unterschiedliche Einsatzfelder. Es handelt sich zunächst bei allen drei Einsatzfeldern um den Transport von Sammel-/Stückgut in Mannheim und Region, der weitestgehend nach dem Milk-Run-Prinzip durchgeführt wird. Dabei wird sowohl mit 7,5 t und 12 t-Lkw Sammel- und Stückgut für unterschiedliche Kunden eingesammelt und verteilt als auch mit 12 t-Lkw im Zuge des Heim-Lieferservice einer großen Baumarktkette Konsumgüter an die Kunden der Mannheimer Filiale im Mannheimer Stadtgebiet und der Region ausgeliefert.

Elektrifizierungspotenzial Unternehmen Z Profil 5 Aktuell sind in Europa keine batterieelektrischen Gliederzüge mit den in Profil 5 benötigten Leistungsdaten verfügbar. Es ist aber 2015 mit ersten Prototypen zu rechnen, die sich für ein Pilotprojekt mit diesem E-Logistik-Profil eignen würden. Die durchschnittlich im Zuge des Profils pro Tag zurückgelegte Strecke beträgt ca. 150km. Wie bereits erwähnt sind laut E-Force derzeit für den hier benötigten Fahrzeugtyp ca. 150km Reichweite als realistisch zu betrachten, ein entsprechendes Fahrzeug ist in der Entwicklung, das heißt das Profil liegt hinsichtlich der erforderlichen Reichweite im machbaren Bereich. Da der Gliederzug ausschließlich für dieses Profil und im Einschichtbetrieb eingesetzt wird, bestehen im Falle einer Elektrifizierung keine Einschränkungen hinsichtlich der Nutzungsflexibilität. Die Batterie könnte über Nacht aufgeladen werden. Mit einer durchschnittlich zurückgelegten Strecke von ca. 150km pro Tag ist es theoretisch denkbar, die komplette Schicht ohne zwischenzeitliches Nachladen zu fahren. In der Praxis ist allerdings ein gewisser Puffer notwendig um die nicht planbaren Reichweiten-Schwankungen des Profils abdecken zu können. Da drei Großkunden täglich angefahren werden und das Fahrzeug dort jeweils mindestens 30min steht, wäre es denkbar dort jeweils die Batterie zwischenzuladen, so dass ein Nachladen der Batterie ohne Zeitverlust geplant werden kann. Ein Batteriewechsel-System wäre ebenfalls denkbar, ist aber vermutlich unwirtschaftlicher. Welche Lösung hier die Wirtschaftlichste ist muss gemeinsam durch den Fahrzeughersteller und Unternehmen Z geprüft werden.


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Abbildung 47: Unternehmen Z - E-Logistik-Anwendungsprofil 6

Eingesetzte Fahrzeuge und transportierte Güter Wie bereits eingangs erwähnt werden auf diesem Profil unterschiedliche Lkw-Typen eingesetzt. Für den klassischen Sammel- und Stückguttransport setzt Unternehmen Z im Stadtgebiet überwiegend 7,5 t-Lkw (Einsatzfeld 1) ein. In der Region werden vor allem 12 t-Lkw genutzt (Einsatzfeld 2). Transportiert werden hauptsächlich Chemikalien, Natursteine, Baustoffe, Mineralöle und Diverses.


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Für die Belieferung der Baumarkt-Kunden werden von Unternehmen Z ebenfalls 12 t-Lkw eingesetzt (Einsatzfeld 3). Ausgeliefert werden Konsumgüter aus dem Baumarkt-Sortiment. Alle Fahrzeuge sind mit einer Hebebühne ausgestattet. Strecke Die zurückgelegte Strecke variiert bei allen drei Einsatzfeldern von Tag zu Tag, abhängig von der Tagesdisposition. Um trotzdem einen Eindruck von den täglich zurückgelegten Strecken zu bekommen, wurden für jedes Einsatzfeld die monatlichen Durchschnittswerte von je zwei dort eingesetzten Lkw herangezogen. Einsatzfeld 1 (7,5 t-Lkw): Der eine Lkw legte an 18 Einsatztagen 3.451 km zurück. Daraus ergibt sich eine durchschnittlich gefahrene Strecke von 192 km am Tag. Der andere Lkw wurde an 14 Tagen eingesetzt und fuhr dabei insgesamt 2.539 km. Das ergibt eine durchschnittliche Tagestour von 181 km. Einsatzfeld 2 (12 t-Lkw): Ein Lkw fuhr hier 3.379 km an 18 Einsatztagen und der andere Lkw 4.026 km an 19 Tagen. Das ergibt eine durchschnittliche Tagestrecke von 188 km im ersten und 212 km im zweiten Fall. Einsatzfeld 3 (12 t -Lkw): Der betrachtete Lkw lieferte 23 Tagen Konsumgüter aus und legte dabei 3.296 km zurück. Das ergibt eine durchschnittliche Strecke von 143 km pro Tag. Alle Durchschnittswerte wurde von Unternehmen Z als plausibel bewertet, wobei vor allem im Regionalbereich die Touren teilweise bis zu 300 km lang sind. Einsatzplanung und Betriebszeiten Wie bereits erwähnt erfolgt die Disposition für alle drei Einsatzfelder täglich auf Abruf, das heißt eine genaue Tourenplanung ist vorher nicht möglich. Allerdings sind die meisten Fahrzeuge bestimmten Einsatzgebieten zugewiesen, so dass bezüglich der jeweiligen Touren trotzdem eine gewisse Regelmäßigkeit herrscht. Alle Lkw werden ausschließlich im Einschichtbetrieb von 7 bis 16 Uhr eingesetzt. Die Lkw der Einsatzfelder 1 und 2 sind von Montag bis Freitag und die von Einsatzfeld 3 auch an Samstagen im Einsatz. Standzeiten Normalerweise fahren die Lkw in den Einsatzfeldern 1 und 2 ohne längere Standzeiten alle Stopps einer Tagestour ab. In Einsatzfeld 3 kommen die Lkw pro Tag ca. 2 bis 3 Mal zurück zum Baumarkt, um Güter nachzuladen, was in etwa 20 min in Anspruch nimmt. Diese Standzeiten sind jedoch nicht planbar und variieren von Tag zu Tag.


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7.3.2.4 Fazit zu den unternehmensindividuellen Analysen der Elektrifizierungspotenziale

Insgesamt wurden im Zuge der Fallstudien in Zusammenarbeit mit den drei Unternehmen (X bis Z) sechs konkrete E-Logistik-Anwendungsprofile entwickelt. Das zu erwartende Elektrifizierungspotenzial ist dabei über alle Profile hinweg beträchtlich, vor allem mittelfristig. Bei dieser Einschätzung wird jedoch die Frage der Wirtschaftlichkeit ausgeklammert, da aktuell diesbezüglich keine belastbaren Daten verfügbar sind. Im Folgenden wird ein zusammenfassender Überblick über die Elektrifizierungspotenziale bei den im Zuge der Fallstudien untersuchten Unternehmen gegeben:

Elektrifizierungspotenzial Profil 6 Hinsichtlich des eingesetzten Fahrzeugs (Solo-Lkw 7,5t und 12t zGG) sind aktuell bereits batterieelektrische Kleinserien-Fahrzeuge verfügbar, die den aus Profil 2 resultierenden Anforderungen hinsichtlich Nutzlast und Volumen entsprechen. Die durchschnittlich im Zuge von Profil 2 zurückgelegten Strecken sind mit den aktuell verfügbaren Fahrzeugen ohne zwischenzeitliches Nachladen grundsätzlich batterieelektrisch möglich, wobei elektrische Lkw teilweise bei den Regionaltouren (Einsatzfeld 2) hinsichtlich der erforderlichen Reichweite von bis zu 300km an ihre Grenzen stoßen können. Sowohl die Stadttouren (Einsatzfeld 1) als auch die Auslieferverkehre für die Baumarktkette (Einsatzfeld 3) sind diesbezüglich als unkritisch zu betrachten. Wenn die Fahrzeuge ausschließlich auf diesen beiden Profilen und im Einschicht-Betrieb eingesetzt werden, gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Nutzungsflexibilität. Die Reichweiten der verfügbaren elektrischen Fahrzeuge sind ausreichend, so dass während der Schicht im Normalfall nicht nachgeladen werden muss. Die Fahrzeuge stehen über Nacht, so dass die Batterien in dieser Zeit ohne betriebliche Einschränkungen wieder vollständig aufgeladen werden können.


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Aktuell ist bei Unternehmen X aufgrund der nicht vorhandenen Verfügbarkeit eines passenden E-Lkw (Sattelzug) eine Elektrifizierung nicht möglich. Allerdings ist ein passendes Fahrzeug momentan in der Entwicklung und soll als Prototyp nächstes Jahr auf die Straße kommen. Mittel- bis langfristig sind damit theoretisch bis zu 100 % der betrachteten Verkehre elektrifizierbar (ca. 150 Lkw-Fahrten/Woche).

Bei Unternehmen Y könnten bereits heute ca. 25% der anfallenden Transporte elektrifiziert werden (ca. 20 Lkw-Fahrten/Woche). Bei der bereits erwähnten Verfügbarkeit einer batterieelektrischen Sattelzugmaschine wären hier mittel- bis langfristig ebenfalls 100% denkbar (ca. 78 Lkw-Fahrten/Woche).

Aus heutiger Sicht besteht das größte Elektrifizierungspotenzial bei Unternehmen Z. So könnten heute bereits ca. 75% der anfallenden Schwerlastverkehre elektrifiziert werden (ca. 312 Lkw-Fahrten/Woche), mittel- bis langfristig sogar 85% (ca. 352 Lkw-Fahrten/Woche)

Dabei sind bei einem Großteil der E-Logistik-Anwendungsprofile mit Einführung der E-Lkw keine oder nur geringe Anpassungen der bestehenden Logistikprozesse notwendig, da das Nachladen der Batterien im Zuge von bereits heute erforderlichen und damit planbaren Standzeiten am Unternehmensstandort geschehen kann. Extern müssen allerdings für die Möglichkeit zum Zwischenladen bei Kundenunternehmen teilweise noch die Voraussetzungen geschaffen werden. Vereinzelt müsste auch die tägliche Tourenplanung etwas angepasst werden, um ein optimales Nachladen bzw. einen Batteriewechsel zu integrieren. Die Fallstudien haben damit die grundsätzliche Praxistauglichkeit der E-Logistik-Anwendungsfälle bestätigt. Die Fallstudien-Unternehmen decken alle drei E-Logistik-Anwendungsfälle ab und können als exemplarisch für eine Vielzahl von weiteren Unternehmen mit ähnlichen Geschäftsschwerpunkten und Lkw-Flotten betrachtet werden. Daraus lässt sich auf eine Übertragbarkeit der Ergebnisse aus den Fallstudien schließen und es ist davon auszugehen, dass auch in anderen Regionen mit einer ausgeprägten Logistik- und Transportwirtschaft von einem erheblichen Elektrifizierungspotenzial des urbanen und regionalen Schwerlastverkehrs auszugehen ist. 7.3.3 Rolle von Neuflächen für Logistikunternehmen im Kontext der Elektrifizierung von Schwerlastverkehren

Das ursprünglich zu prüfende Green Logistic Park-Konzept entstand unter direkter Bezugnahme auf die Flächen der (ehemaligen) Coleman-Barracks im Mannheimer Norden. Die verkehrsgünstige Lage der Fläche gilt als großer Vorteil für eine stadtverträgliche Logistikansiedelung. Ein Teil des Coleman-Areals sollte daher zentraler Bestandteil eines Hub-(Umspann-)Konzepts zur Elektrifizierung von urbanen Schwerlastverkehren werden.

Nachdem sich im Zuge des Projektverlaufs jedoch herausgestellt hatte, dass mit dem ursprünglichen Konzept keine oder nur sehr geringe verkehrliche Effekte zu erwarten sind und zudem wirtschaftliche Nachteile zu erwarten waren, wurde parallel zum Umspannkonzept weitere E-Logistik-Anwendungsfälle entwickelt.

Dabei ist die Verfügbarkeit einer Logistikfläche zunächst keine funktionale Grundvoraussetzung für das Gesamtkonzept mehr. Vielmehr wird impliziert, dass es keine optimale Elektrifizierungslösung gibt, die für alle Unternehmen gilt. Daher


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können auch die Anforderungen an eine möglicherweise verfügbare Logistikfläche nicht allgemein definiert werden.

Dennoch ist unverändert davon auszugehen, dass sich auch für den erweiterten Ansatz aus der Verfügbarkeit von Logistikflächen Möglichkeiten für eine Unterstützung des Elektrifizierungsprozesses bei Unternehmen ergeben. Damit werden verfügbare Logistikflächen zu einer wirkungsvollen Handlungsoption für Städte und Kommunen, um positiven Einfluss auf die Einführung und Verbreitung von emissionsarmen E-Lkw zu nehmen.

Daher wurde im Zuge der drei Fallstudien neben dem Elektrifizierungspotenzial auch der potenzielle Nutzen einer Erweiterungs- bzw. Logistikfläche im jeweils spezifischen Unternehmenskontext analysiert. Mittelbar sollte so zusätzliches Potenzial erschlossen werden, um die Unternehmen beim Einstieg in die Elektrifizierung von Schwerlastverkehren zu unterstützen.

Um den unternehmensseitigen Bedarfs an Erweiterungsflächen und entsprechende Flächennutzungsprofile identifizieren zu können, wurden mit den Unternehmen im Rahmen der Fallstudienerhebung zusätzlich folgende Aspekte diskutiert (siehe auch Abbildung 48):

Für welche logistischen Funktionsbereiche bzw. Funktionen wäre die Verfügbarkeit bzw. die Nutzung einer neuen Logistikfläche auf dem Coleman-Areal im Mannheimer Norden für die Unternehmen erstrebenswert?

Welche grundlegende Motivation(en) wäre für die Logistikunternehmen dabei ausschlaggebend?

Welche direkt flächenbezogenen Kriterien wären für die Unternehmen relevant in Bezug auf eine Nutzung des Coleman-Areals?

Welche „Nutzenfunktionen“ hätte eine Fläche auf dem Coleman-Areal für das jeweilige Unternehmen?

Kann die Nutzung der potenziellen Neufläche zu (wirtschaftlichen, organisatorischen oder technischen) Vorteilen führen, welche die aus einer Elektrifizierung eventuell resultierenden Wettbewerbsnachteile in Form steigender Fahrzeugkosten kompensieren?


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Abbildung 48: Nutzenbeitrag einer Neufläche - Hauptfragenkategorien aus Unternehmenssicht

Beispiele zu logistischen Funktionsbereichen:

Beschaffungslogistik Entsorgungslogistik Intralogistik Distributionslogistik Werkverkehre Lagerung Kommissionierung Umschlag-/Umladevorgänge Konfektionierung Verpackung Versand Fahrzeugwartung Fahrzeugstellplätze Umspannvorgänge Fahrzeugwechsel während Routenabwicklung

Beispiele zur grundlegenden Motivation:

Wirtschaftliches Wachstum Prozessseitige Effizienzsteigerung Synergieeffekte durch Bündelung logistischer Prozesse Synergieeffekte durch räumliche Nähe zu anderen Unternehmen oder Unternehmenssstandorten

Beispiele zu flächenbezogenen Kriterien:

Größe der verfügbaren Fläche Lage nahe an wichtigen Verkehrswegen oder -knotenpunkten Räumliche Nähe der Neufläche zu bisherigen Unternehmensstandorten Lage der Neufläche an stark frequentierten Transportrouten des Unternehmens

Beispiele zu flächenbezogenen „Nutzenfunktionen“

erforderliche Erweiterungsfläche für Auslagerung logistischer Prozesse für Transporte in das Stadtgebiet hinein für Transporte aus dem Stadtgebiet heraus für Transporte innerhalb des Stadtgebiets Schaffung von Lagerflächen Schaffung von Umschlagsflächen Überbrückung zwischen Standorten im Stadtgebiet und Verkehrswegen/-

knotenpunkten Gemeinsame Flächennutzung mit anderen (Logistik-)Unternehmen "Bebauung" der Neufläche


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Die aufgeführten Kriterien bzw. Indikatoren beziehen sich dabei ausschließlich auf die Attraktivität bzw. den Nutzenbeitrag einer zusätzlichen Fläche vor dem Hintergrund der aktuellen Geschäftsprozesse und Rahmenbedingungen der analysierten Logistikunternehmen, unabhängig von einer möglichen Elektrifizierung von Schwerlastverkehren.

Als strukturelle Informationsgrundlage dienen dafür die unterschiedlichen allgemeinen Logistikprofile der Unternehmen, auf die am Anfang jeder Fallstudie zu den unternehmensindividuellen Elektrifizierungspotenzialen kurz eingegangen wurde (vgl. 7.3.2). Diese Profile umfassen die hauptsächlich auftretenden Streckenprofile in der aktuellen Auftragsabwicklung der Unternehmen inklusive der bereits beschriebenen E-Logistik-Anwendungsprofile.

Das allgemeine Logistikprofil jedes Unternehmens bezieht sich dabei zunächst auf die heutige Standortsituation. Im Zuge der Analyse wurden die aus der Nutzung einer neuen bzw. weiteren Logistikfläche resultierenden Auswirkungen auf dieses allgemeine Logistikprofil untersucht (vgl. Abbildung 49).

Abbildung 49: Beispiel (hier Unternehmen X) zu allgemeinem Logistikprofil aktuell (li) und unter Berücksichtigung der Neufläche (re)

Eine weitere Zielsetzung der Untersuchung der Flächennutzung in den durchgeführten Fallstudien war die Entwicklung und Nutzung eines einzelfallbezogenes Rasters, das zukünftig zur Beurteilung herangezogen werden kann. Dieser Systematisierungsansatz (siehe Abbildung 50) umfasst zwei Komponenten: 9. Die prinzipiell möglichen sowie die konkret von den Logistikunternehmen

genannten Teilziele und Zweckbezüge, die mit der Nutzung einer zusätzlichen (Logistik-) Fläche im Rahmen der unternehmerischen Aktivitäten verfolgt werden.

10. Eine Gegenüberstellung dieser Zielsetzungen mit verschiedenen Flächenparametern (Lage, Größe und Kosten der Fläche).


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Abbildung 50: Wechselwirkungen zwischen Flächenparametern und flächenbezogenen Nutzen- bzw. Attraktivitätsfaktoren aus Sicht von Logistikunternehmen als strukturelle Befragungsgrundlage

Dabei beeinflusst die Ausprägung der einzelnen Parameter einer möglichen Erweiterungsfläche den Nutzenbeitrag im jeweiligen unternehmensindividuellen Kontext in hohem Maße. Da abgesehen von der Lage im Fall der Coleman-Flächen aktuell keine Informationen zu den Flächen-Parametern vorliegen, wurde auf eine dezidierte Erhebung, Gewichtung und Analyse der Flächenparameter sowie entsprechender Wechselwirkungen aus Sicht der Unternehmen verzichtet.

In den Fallstudien wurde vielmehr unter der Annahme einer konkret verfügbaren Fläche (Coleman-Areal in Mannheim) gemeinsam mit dem jeweils befragten Unternehmen geprüft, inwieweit eine solche Fläche (mit dem fixen Parameter Lage) die unternehmensindividuellen Zielsetzungen unterstützen könnte.

Als Informationsgrundlage diente hierzu das bereits beschriebene allgemeine Logistikprofil des jeweiligen Unternehmens. Die Ergebnisse dieses Befragungs- und Analyseschritts wurden je Fallstudie in vergleichbare Darstellungen übertragen (vgl. Abbildung 51).

Abbildung 51: Bewertung von Flächenattraktivität und Nutzenbeitrag der Flächenparameter bzgl. (flächenbezogener) Unternehmensziele

Basierend auf den unternehmensseitigen Einschätzungen konnten somit je Fallstudie Nutzenbeitragsprofile für eine logistische Erweiterungsfläche im Wirtschaftsraum Mannheim erstellt werden.


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7.3.3.1 Fallstudie I (Unternehmen X)

Das allgemeine Logistikprofil in der Fallstudie I (Unternehmen X) umfasst langlaufende Quelle-Ziel-Verkehre sowie Shuttleverkehre zwischen dem Produktionsstandort mehrerer Kundenunternehmen im Mannheimer Stadtgebiet und den von Unternehmen X für diese Kunden betriebenen Lagern. Zu prüfen sind demnach die Wirkungen einer Verlagerung des Lagers auf die Neufläche (siehe Abbildung 52).

Abbildung 52: Logistische Situation Fallstudie I (Unternehmen X) – aktuell (li) / mit Neufläche (re)

Flächennutzungsprofil Unternehmen X Funktionsbereiche: • Auf einer Neufläche sollen Beschaffungs- und Distributionslogistik (zugekauft) mit

entsprechenden Shuttle-Verkehren zum Kunden durchgeführt werden. Weitere Logistikfunktionen auf der Neufläche sind: Lagerlogistik, Kommissionierung, Konfektionierung, Verpackung, Versand.

Basismotivation: • Spiegelung der logistischen Prozesse am aktuellen Standort auf das Coleman-

Areal vor allem zum Erzielen von Synergieeffekten durch die Bündelung von Logistikprozessen und Kapazitätserweiterungen (für konkrete Kundenverträge, nur unter dieser Voraussetzung ist die Neufläche interessant).

• Erhöhung der Lieferflexibilität durch flächenbedingte Kapazitätserhöhung und Erhöhung des Kundennutzens (bspw. noch schnellere Lieferungen) durch räumliche Lage/Nähe der Fläche bzgl. (Neu-)Kunden).

• Kundenbindung mit Mannheimer Unternehmen festigen (durch weiteren Standort).

Flächenparameter, -kriterien: • Lage der Fläche mit direkter Autobahn-Anbindung ist ein Wettbewerbsvorteil, da

viel Beschaffungs- und Entsorgungslogistik für Kunden im Stadtgebiet Mannheim (Shuttle-Verkehre zwischen Kundenstandorten und Lagern des


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Logistikdienstleisters) durchgeführt wird. • Erforderliche (Mindest-)Größe der Fläche: 40.000 m2 Lagerfläche und 20.000 m2

für zusätzliche Infrastruktur.

Nutzenfunktionen Fläche: • Schaffung von Lager- und Umschlagsflächen. • Hub-Funktion: Langlaufende Transporte bis zur Coleman-Fläche und von dort aus

Weiterverteilung ins Mannheimer Stadtgebiet. • Bebauung der Neufläche (ggf. gemeinsam mit Investoren oder

Immobilienentwicklern). • Eine Gemeinschaftliche Flächen- und Infrastrukturnutzung ist nur mit eigenen

Industriekunden oder Wertschöpfungspartnern für Value-Added-Services denkbar (z. B. industrielle Produktion) bzw. zur Verknüpfung unterschiedlicher Wertschöpfungsabschnitte. Keine synergetischen Kooperationen mit (direkten) Wettbewerbern denkbar (Ausnahme: E-Spedition (vgl. Kapitel 8), würde als klare Trennung von der internen Wertschöpfungskette betrachtet).

Kompensation Wettbewerbsnachteile Elektrifizierung: • Es wird keine direkte wirtschaftliche Kompensation von Nachteilen durch eine

Flottenelektrifizierung über die Fläche im Sinne einer eineindeutigen Wirkungsbeziehung erwartet. Die Bereitstellung der Fläche könnte jedoch die Bereitschaft bzw. generelle Motivation des Logistikdienstleisters erhöhen, das Thema Elektromobilität anzugehen. Dies allerdings nur, wenn die Fläche anderweitig nicht zur Verfügung steht und in Zusammenarbeit mit interessierten Kunden (wie bspw. Chemie- und Pharmaunternehmen mit Interesse an Elektromobilität wegen PR-und Image-Relevanz) und der Stadt Mannheim, so dass sich ein integrierter Gesamtvorteil für alle Beteiligten ergibt.

Abbildung 53: Nutzenbeiträge der Neufläche in Fallstudie I (Unternehmen X)

7.3.3.2 Fallstudie II (Unternehmen Y)

Bei dem allgemeinen Logistikprofil in der Fallstudie II (Unternehmen Y) handelt es sich um Luftfracht- und Kontraktlogistik. Die anfallenden Schwerlastverkehre sind Shuttleverkehre zwischen einem Kundenunternehmen und dem Regional-Hub von Unternehmen Y (tags) sowie zwischen dem Regional-Hub und der Cargo City Süd am Frankfurter Flughafen (nachts). Darüber hinaus umfasst das Logistikprofil von Unternehmen Y regionale und urbane Verteilerverkehre. Dabei werden vom Regional-Hub des Unternehmens Teilladungen und Sammel-/Stückgut im Wirtschaftsraum Mannheim verteilt und eingesammelt. Zu


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prüfen sind demnach die Wirkungen einer Verlagerung des Regional-Hubs auf die Neufläche (siehe Abbildung 54).

Abbildung 54: Logistische Situation Fallstudie II (Unternehmen Y) – aktuell (li) / mit Neufläche (re)

Flächennutzungsprofil Unternehmen Y Funktionsbereiche: • Auf einer Neufläche sollten die Anwendungsfelder Beschaffungslogistik,

Distributionslogistik, Kommissionierung, Konfektionierung, Versand, Umschlag-bzw. Umladevorgänge und Fahrzeugwartung abgewickelt werden.

Basismotivation: • Skalierung der bisherigen Geschäftstätigkeit im Sinne von Wachstum über eine

Nutzung des Coleman-Areals; allerdings besteht kein unmittelbarer Bedarf, da das Unternehmen aktuell in Mannheim erweitert hat.

• Ein langfristiger Kundenvertrag, der im Fall eines erforderlichen Flächenerwerbs Investitionssicherheit für das Unternehmen bietet, wäre Voraussetzung für eine Nutzung der Neufläche. Alternativ dazu wäre die entgeltliche Nutzung der Fläche, die durch einen Flächenbetreiber betreut wird über einen kündbaren Mietvertrag.

• Die Attraktivität einer Nutzung der Coleman-Fläche würde deutlich erhöht durch entsprechende Vorteile bzw. Vergünstigungen, die durch eine Ansiedlung am Standort geboten werden wie z. B. vergünstigte Flächenpreise für ortsansässige Unternehmen oder für Maßnahmen der Grünen Logistik, welche getroffen werden (z.B. auch in Richtung Elektrifizierung). Ohne konkurrenzfähige Grundstücks- oder Mietpreise ist die Fläche für das Unternehmen nicht interessant.

Flächenparameter, -kriterien: • Lage des Coleman-Areals ist nicht unbedingt von Vorteil verglichen mit dem

aktuellen Unternehmensstandort, es sei denn, ein Kundenstandort würde sich in räumlicher Nähe zum Coleman-Areal befinden. Die Flächenlage (und damit ggf. verbundene Transportwegeeinsparungen) ist allerdings sekundär. Die


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Anwendungsfälle“

Zweckmäßigkeit bzw. die Kostenersparnis bzgl. der Flächeninfrastruktur (Investition oder Miete) ist deutlich höher zu bewerten.

Nutzenfunktionen Fläche: • Eine alleinige Flächennutzung hätte Priorität für das Unternehmen. Denkbar wäre

auch die Anmietung von Teilflächen oder Infrastrukturen auf dem Areal zur Durchführung von Einzelaufträgen oder zusammen mit anderen Logistikunternehmen.

Kompensation Wettbewerbsnachteile Elektrifizierung: • Für das Unternehmen gibt es in seiner aktuellen Lage keinen zwingenden

Zusammenhang zwischen Flächenverfügbarkeit und Flottenelektrifizierung. Selbstverständlich würden Nutzung oder Erwerb einer kostengünstigen Fläche die Einstiegshürden in die Elektrifizierung senken bzw. einen Kostenvorteil für den laufenden Betrieb von E-Lkw bieten.

Abbildung 55: Nutzenbeiträge der Neufläche in Fallstudie II (Unternehmen Y)

7.3.3.3 Fallstudie III (Unternehmen Z)

Das allgemeine Logistikprofil in der Fallstudie III (Unternehmen Z) beinhaltet zu einem großen Teil den Transport von Sammel- und Stückgut mit einem hohen Anteil an regionalen und urbanen Fahrten für unterschiedliche Kunden. Diese Verteilerverkehre erfolgen weitestgehend nach dem Milkrun-Prinzip. Darüber hinaus ist Unternehmen Z Mitglied einer Systemlogistik-Kooperation. Über einen Verbund von ca. 70 Speditionen wird ganz Deutschland und das angrenzende Ausland über ein Hub & Spoke - System bedient. In diesem Kontext führt das Unternehmen auch nationale und internationale Langstrecken-Transporte durch. Zu prüfen war demnach die Abwicklung dieser verschiedenen Profile über eine Neufläche auf dem Coleman-Areal (siehe Abbildung 56).


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Abbildung 56: Logistische Situation Fallstudie III (Unternehmen Z) – aktuell (li) / mit Neufläche (re)

Flächennutzungsprofil Unternehmen Z Funktionsbereiche: • Die Coleman-Neufläche würde für die Funktionen Distributionslogistik,

Intralogistik, Lagerungsvorgänge, Kommissionierung, Umschlag- bzw. Umladevorgänge, Konfektionierung, Verpackung, Versand und Fahrzeugunterbringung genutzt.

Basismotivation: • Wachstum durch Skalierung bzw. Ausweitung und Bündelung bisheriger

Geschäftstätigkeiten auf einer (Neu-)Fläche, statt wie bislang eine Vielzahl von Satellitenlagern zu betreiben. Strukturkonsolidierung innerhalb des Unternehmens (Reduktion und Zusammenführung von Standorten), u.a. mit dem Ziel einer Optimierung der internen Kostenstrukturen (ganz unabhängig von den Flächenparametern der Neufläche). Die Bündelung von Anlagen und Infrastrukturen wäre ein wichtiges Unternehmensziel auf dem Coleman-Areal.

Flächenparameter, -kriterien: • Die Flächenlage ist aus Unternehmenssicht hervorragend geeignet („einzigartig

innerhalb Mannheims“), nicht zuletzt auch weil aufgrund der Entfernung zu Wohngebieten, weshalb eine relativ geringe Emissionsbelastung Dritter zu erwarten ist. Die Nähe zu wichtigen Verkehrsknotenpunkten und Verkehrswegen, v.a. der Autobahn, ist vorteilhaft für das Unternehmen. Durch die Stadtrandlage der Fläche ist die zu erwartende Stauvermeidung für ca. 95% der eingesetzten Unternehmensfahrzeuge ein wichtiges Argument für die Nutzung des Coleman-Areals. 23.000-40.000 m2 Gesamtfläche wäre wünschenswert aus Unternehmenssicht; zusätzlich wären ca. 25.000 m2 Fläche für Lager und Bürogebäude erforderlich.

Nutzenfunktionen Fläche: • Die Fläche sollte für die Errichtung einer eigenen Infrastruktur (Lager, Büros etc.)

genutzt werden. Eine gemeinschaftliche Nutzung von Fläche und Infrastruktur mit Wettbewerbern kommt nicht in Frage. Kooperationen mit „Veredelungs-Partnern“ bzw. Wertschöpfungspartnern wären hingegen denkbar, wenn dies


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eine Kostendegression ermöglichen würde (insbesondere, wenn bauliche Eigeninvestitionen auf der Neufläche getätigt werden würden).

Kompensation Wettbewerbsnachteile Elektrifizierung: • Das Unternehmen geht aktuell davon aus, dass es im Falle einer

Neuflächennutzung zu erheblichen Mehrkosten kommen wird durch Neubauinvestitionen, aber auch durch bauliche Auflagen bzgl. des Coleman-Areals. Die Kosten für den Einsatz von Elektrofahrzeugen werden im Vergleich mit konventionellen Fahrzeugen ebenfalls als höher eingeschätzt. Somit kann sich für das Unternehmen eine Kompensation dieser Mehrkosten nur über den Kaufpreis der Coleman-Fläche ergeben, der hierfür deutlich unter dem Marktpreis liegen müsste.

Abbildung 57: Nutzenbeiträge der Neufläche in Fallstudie III (Unternehmen Z)

7.3.4 Analysefazit - Nutzungskategorien zu Fläche und Elektrifizierung

In diesem Kapitel erfolgt – der Logik des entwickelten Nutzungsmodells folgend – die Zusammenführung der Teilergebnisse aus den Fallstudien. Während in Kapitel 7.3.2 das unternehmensindividuelle Elektrifizierungspotenzial analysiert und bewertet wurde, lag in Kapitel 7.3.3 der Betrachtungsfokus auf der potenziellen Rolle von neuen Logistikflächen im jeweiligen Kontext der drei Unternehmen aus den Fallstudien. In einem abschließenden Schritt sollen nun die beiden Analyse- und Bewertungsstränge integriert betrachtet werden (vgl. Abbildung 58).

Abbildung 58: Zusammenführung E-Logistik-Profile und Flächennutzungsprofile

Elektrifizierung v. Schwerlast-

verkehrsflotten

Funktion bzw. Rolle v. Erweiterungsflächen


Logistikunternehmen

Eignung elektrifizierter Lösungen?

Prozesse in direktenZusammenhang mit

einer neuen bzw. weiteren Logistikfläche?

Beitrag der Bereitstellungbzw. Nutzung einer neuenbzw. weiteren Logistikflächezur Elektrifizierung?

Kombination von Nutzenbeitrag Fläche u. Realisierungsansätzen

für Elektrifizierung

1

3 2


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Anwendungsfälle“

7.3.4.1 Entwicklung und Anwendung einer Bewertungssystematik zu den Parametern „Elektrifizierungspotenzial“ und „Fläche“

Das Ziel der Anwendung des Nutzungsmodells (vgl. Abbildung 58) ist eine Betrachtung und Bewertung von Realisierungsoptionen für die Elektrifizierung unter Berücksichtigung direkter bzw. indirekter Nutzenbeiträge, die eine Entwicklungsfläche zu einer Schwerlastverkehrselektrifizierung leisten könnte.

Abbildung 59: Vorgehens- und Inhaltsstruktur von Analysepfad II der Projektmethodik (angewandt auf die Stadt Mannheim)


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Anwendungsfälle“

Einen Überblick über die zu Grunde liegende Vorgehensweise für eine Zusammenführung und Bewertung der elektrifizierungsrelevanten Aspekte im Falle der Stadt Mannheim liefert Abbildung 59. Diese (zunächst fallspezifische) Vorgehensweise wurde so angelegt, dass sie sowohl in ihren Grundzügen als auch in den methodischen Details auf andere, ähnlich gelagerte Anwendungsfälle übertragen und angepasst werden kann.

Neben den beiden Beurteilungskriterien (Elektrifizierungspotenziale und Flächennutzenbeiträge) beinhaltet die Vorgehensweise des Nutzungsmodells (entspricht Analysepfad II) abschließende Bewertungsschritte (vgl. Abbildung 60).

Abbildung 60: Bewertungsschritte im schematischen Überblick

Die konkrete Ausgestaltung einer Bewertungssystematik, die in der Lage ist, so unterschiedliche Aspekte wie ein technisch machbares Elektrifizierungspotenzial auf Unternehmensebene und ein stadtplanerischer Element wie die Gestaltung einer Konversionsfläche allgemeingültig miteinander verknüpfen kann, war nicht Gegenstand der vorliegenden Studie.

Dennoch haben sich die Projektpartner dazu entschieden – in Anbetracht des spezifischen Fallbeispiels der Stadt Mannheim – die grundlegenden Bewertungsschritte in die Studie mit aufzunehmen. Diese Bewertungsschritte können und sollen als ein Anstoß für eine – dieser Studie möglicherweise nachfolgenden – Entwicklung einer integrierenden Bewertungssystematik sein.

Hierfür gilt es allerdings noch eine Anzahl methodischer Fragestellungen zu erforschen und zu beantworten. Stellvertretend seien hier nur einige wenige Aspekte genannt:

Erarbeitung eines detaillierteren, allgemeingültig anwendbaren Rasters zu den beiden Hauptbewertungsaspekten Elektrifizierungsattraktivität (Elektrifizierungspotenzial) und Flächenattraktivität (Nutzenbeitrag),

Übertragung (überwiegend qualitativer) unternehmensspezifischer und standortspezifischer Annahmen und Rahmenbedingung in (quantifizierende), miteinander in Bezug setzbare Bewertungsdimensionen (Skalierungen) zu den jeweiligen Bewertungskriterien,

Vermeidung von Scheingenauigkeiten in den quantifizierenden Bewertungsteilen einer solchen Vorgehensweise, durch eine hohe Kongruenz zwischen inhaltlich gut nachvollziehbaren qualitativen Aussagen (bspw. in Fallstudien) und deren Einordnung in ein quantifizierendes Raster.


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Diese in Abbildung 61 illustrierte Vorgehensweise stellt eine Verknüpfung der generellen Bewertungsaspekte „Elektrifizierungspotenzial“ und „Fläche“ zu einer Gesamtaussage bzw. Gesamtbewertung dar. Mittels entsprechend definierter Indikatoren bzw. Kriterien kann damit eine Kombination (Wechselwirkungen und kombinatorische Wirkungen) der folgenden Aspekte erfolgen (im Kontext dieser Studie definiert als elektrifizierungsrelevante Planungsvariablen):

Logistische Situation eines Unternehmens

Geeignete E-Logistik-Anwendungsprofile

(Theoretisch) verfügbare Fläche (mit den Parametern Lage, Größe und Kosten)

Strategische bzw. operative Unternehmenssituation (im Sinne von Ist-/Soll-Zustand, Plangrößen, Zielsystemen etc.)

Ein Beispiel für die Anwendung einer solchen Bewertungssystematik, das allerdings auch klar die noch erforderliche Methodenforschung im Detail aufzeigt, findet sich im Anhang dieser Studie. Die dort beispielhaft erarbeiteten Bewertungsergebnisse lasen aber noch keine Schlussfolgerungen auf generelle Folgeentscheidungen zu, sondern zeigen vielmehr die prinzipielle Funktionsweise und Anwendbarkeit des dargelegten Bewertungsvorgehens auf.

Abbildung 61: Integration der Bewertungen zu Elektrifizierungsattraktivität (Elektrifizierungspotenzial) und Flächenattraktivität (Nutzenbeitrag) pro Fallstudie

Die Kriterien, die sich im Verlauf der Studie (insbesondere im Kontext der Fallstudien) als relevant im Sinne eines Nutzungsmodells erwiesen haben, sind im Folgenden zusammengefasst:

Elektrifizierungs-potenziale EPx

Elektrifizierungspotenziale auf Basis der in der Analyse jeweils zu Grunde gelegten E-Logistikprofile; beziehen sich nur auf die technische Machbarkeit,

Elektrifizierungs-potenzial

EP1


EP2

Techn. Gesamt-Elektrifizierungs-

potenzialEPtechn

Funktionaler Nutzenbeitrag zu EP

(einer Fläche)FNB EP

Bewertung des Gesamt-Elektrifizierungspotenzial

EP ges

Flächen-nutzenbeitrag

x (Fläche)

Flächenbedarfy (Bedarf)

Gesamtbewertung der Flächenattraktivität

FA ges

Gesamtbewertung zu Flächenattraktivität und

ElektrifizierungspotenzialFAEP ges


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Anwendungsfälle“

Elektrifizierungs-potenzial (technisch machbar) EPtechn

Attraktivität der Elektrifizierung für Logistikunternehmen ohne Berücksichtigung des Nutzenbeitrags einer Erweiterungsfläche zum Elektrifizierungspotenzial (bzgl. technischer Machbarkeit),

Funktionaler Nutzen-beitrag einer Fläche (zum Elektrifizierungspotenzial) FNBEP

Nutzen einer konkreten Fläche zu denkbaren Elektrifizierungsoptionen eines Unternehmens,

Flächennutzenbeitrag x(Fläche)

Nutzenbeitrag einer definierten Erweiterungsfläche zu unternehmensspezifischen Teilzielen

Flächenbedarf y(Bedarf) "Bedarf an einer Fläche" aus betriebswirtschaftlicher Gesamtsicht des jeweiligen Fallstudienunternehmens. Die Bewertung dieses Kriteriums dient zur Beantwortung der wichtigen Fragen: Wird eine Fläche überhaupt in einem unternehmensinternen (operativen oder strategischen) Kontext benötigt? Wie wichtig bzw. dringend ist dieser Bedarf?

Flächenattraktivität FAges = x(Fläche) * y(Bedarf)

Attraktivität und Nutzenbeitrag einer Erweiterungsfläche für Logistikunternehmen unabhängig vom technischen Elektrifizierungspotenzial

Gesamtelektrifizierungspotenzial EPges

Zusätzliche Attraktivität der Elektrifizierung für Logistikunternehmen mit Berücksichtigung des Nutzenbeitrags einer Erweiterungsfläche zum Elektrifizierungspotenzial

Flächenattraktivität und Elektrifizierungspotenzial FAEPges

Attraktivität einer mögl. Gesamtlösung für Logistikunternehmen (technisch realisierbares Elektrifizierungspotenzial und Nutzenbeitrag einer Erweiterungsfläche zu Unternehmensentwicklung und Flottenelektrifizierung; gewichteter Mittelwert)

7.3.4.2 Integrierende (Gesamt-)Bewertung von Elektrifizierungs- und Flächenattraktivität

Nach Ermittlung aller Eingangsgrößen wurde anhand der bereits beschriebenen Gesamtvorgehensweise als auch der abschließenden Bewertungsschritte die Frage beantwortet, wie sich aus dem Zusammenspiel elektrifizierungsrelevanter Planungsvariablen (s. o.) in einem zu definierenden (urbanen) Bereich das Potenzial für eine Flottenelektrifizierung ergibt. Dabei ermöglicht es die Vorgehensweise, dass sowohl unternehmensspezifische Gegebenheiten als auch flächenplanerische Aspekte in das Gesamtergebnis mitintegriert werden (können).

Die Ergebnisse der unternehmensspezifischen Fallstudien (die gemäß Systematik des Nutzungsmodells durchgeführt wurden) sind als Gesamtbewertung in der folgenden Tabelle (Abbildung 62) zusammengefasst. Die Bewertungsparameter sind in den Spaltenüberschriften aufgeführt.

Bez.

: Elektrifizierungs-potenzial

(technisch machbar)

EP techn

Elektrifizierungs-potenzial und funktionaler

Flächenbeitrag zum elektrifizierungspoten

zial EP techn * FNB EP

Flächenattraktivität

FA ges = x (Fläche) * y (Bedarf)

Flächenattraktivität und Elektrifizierungs-

potenzial

(gewichteter MIttelwert)


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Bez.


(technisch machbar)

EP techn







potenzial


Erlä

uter

ung:

Attraktivität der Elektrifizierung für

Logistikunternehmen ohne Berücksichtigung

des Nutzenbeitrags einer Erweiterungsfläche zum Elektrifizierungspotenzial (technische Machbarkeit)

Zusätzliche Attraktivität der Elektrifizierung für Logistikunternehmen mit Berücksichtigung

des Nutzenbeitrags einer Erweiterungsfläche zum Elektrifizierungspotenzial

Attraktivität und Nutzenbeitrag einer

Erweiterungsfläche für Logistikunternehmen

unabhängig vom technisch machbaren


Attraktivität einer mögl. Gesamtlösung für

Logistikunternehmen (technisch realisierbares Elektrifizierungspotenzialu. Nutzenbeitrag einer Erweiterungsfläche zu

Unterehmensentwicklung und

Flottenelektrifizierung)

Falls

tud

ie X

Falls

tud

ie Y

Falls

tud

ie Z

Lege

nde:

bis : sehr gering / bis : niedrig bis mittel bis : mittel bis hoch / bis : sehr hoch

Abbildung 62: Zusammenfassende Übersicht der Nutzungskategorien in Abhängigkeit von Flächen- und Elektrifizierungsattraktivität (aus Unternehmenssicht)


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Anwendungsfälle“

7.3.4.3 Zur Interpretation der zusammengefassten Ergebnisse:

Die Grundlage der unternehmensseitigen Bewertung sind die allgemeinen Logistikprofile. Dies gilt sowohl für den Flächennutzen als auch für die Elektrifizierungsattraktivität Die linke Spalte zeigt das theoretisch mögliche technische Elektrifizierungspotenzial. Die Attraktivität und der Nutzen einer möglichen Elektrifizierung von Schwerlastverkehren sowie verfügbarer Logistikflächen aus Sicht der Fallstudienunternehmen werden in den restlichen drei Spalten bewertet und dargestellt. Im Falle der Elektrifizierungsattraktivität kommen als weitere Bewertungsgrundlagen noch die erarbeiteten unternehmensspezifischen E-Logistikprofile sowie sonstige („nichttechnische“) unternehmensseitige Zielsetzungen und Einflussfaktoren hinzu. Sie werden ergänzt durch „nichttechnische“ Unternehmensgrößen (als Teil der weiteren Bewertungsgrundlagen). Darunter werden im vorliegenden Fall z. B. Fragestellungen der generellen Strategie, der Wettbewerbspositionierung, des Marketings und der Imagepflege, aber auch der Standortplanung und -entwicklung verstanden. Die grundlegende Fragestellung, auf die diese Gesamtbewertung eine Antwort gibt, bezieht sich auf die Attraktivität bzw. den Nutzwert einer Entwicklungsfläche (aus Unternehmenssicht). Der Flächenbeitrag besteht dabei aus zwei Komponenten:

Ein funktionaler Flächenbeitrag, d. h. ein direkter , eher „technisch-organisatorischer“ Einfluss, der sich im Wesentlichen aus den Ausprägungen der Flächenparameter „Lage“ und „Größe“ definiert.

Ein anreizorientierter Flächenbeitrag, d. h. ein indirekter Einfluss, der sich aus der Eignung einer Entwicklungsfläche ergibt. In diesem Kontext stellt die Flächenverfügbarkeit eine Handlungsoption bzw. ein Anreizinstrument für Städte dar, indem neben der prinzipiellen Flächenverfügbarkeit der Flächenparameter „Kosten“ entsprechend instrumentalisiert wird.

Zur Bestimmung des funktionalen Flächenbeitrags zur Elektrifizierung sind drei Betrachtungs- und Analyseebenen übereinanderzulegen:

Verfügbare Fläche(n) und ihre Parameter (Lage, Größe, Kosten) Elektrifizierungsoptionen im jeweiligen Unternehmen Technologische Realisierbarkeit von Elektrifizierungslösungen (direkt abhängig

vom anbieterseitigen technologischen Reifegrad).

Die gedankliche Schnittmenge aller drei Betrachtungsebenen ergibt die Möglichkeiten eines rein funktionalen Beitrags einer Entwicklungsfläche zur unternehmensseitigen Elektrifizierung von Schwerlastverkehr. Dies bedeutet, dass eine verfügbare Logistikfläche durch ihre Lage und Größe einen direkten „technisch-funktionalen“ Beitrag zur Elektrifizierung von Schwerlastverkehren bei den Unternehmen leisten kann, wenn sie gezielt dahingehend ausgewählt und gestaltet wird.

Im vorliegenden Anwendungsfall der Stadt Mannheim haben die Fallstudien gezeigt, dass Entwicklungsflächen vor allem bei Unternehmen X und bei Unternehmen Z einen direkten positiven Beitrag zur Schwerlastverkehrselektrifizierung leisten können. Durch eine Flächenlage im peripheren Bereich einer Stadt bzw. Kommune kann eine Fläche direkt dazu beitragen, an den Stadtgrenzen ein- und ausgehende Nah- und Fernverkehre zu entkoppeln. Diese Entkopplung wird dann durch die „Kombination“ von unternehmensseitigen Strecken- und Transportprofile und technologischen Realisierungsmöglichkeiten (bspw. die Reichweite elektrifizierter


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Fahrzeuge) über den „Entkopplungspunkt“ (also die betrachtete logistisch nutzbare Fläche) hinweg ermöglicht. Im Idealfall können Nahverkehre (vor allem ins Stadtgebiet) elektrifiziert werden und Fernverkehre müssen auf Grund der Lage einer verfügbaren (Logistik-) Fläche nicht mehr ins Stadtgebiet fahren.


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7.4 Übertragbarkeit der Projektvorgehensweise

Die gewählte Projektvorgehensweise war zweistufig angelegt. Dieses Vorgehen wurde gewählt, um eine strukturierte sequentielle Informationserhebung, -analyse, -bewertung und -konsolidierung zu ermöglichen. Darüber hinaus wurde damit auch den Rahmenbedingungen des Projekts Rechnung getragen, in dem mehrere Ebenen von Beteiligten, Interessenlagen und Einflussbereichen bezüglich des Themas „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ zu berücksichtigen und miteinander zu verknüpfen waren (siehe Abbildung 63).

Abbildung 63: Betrachtungsebenen des Studienprojekts

Ein wichtiges Ziel des Projekts war nicht nur die Erarbeitung von Inhalten, sondern auch eine Beschäftigung mit den Abläufen und Prozessen bei der Bestimmung des Elektrifizierungspotenzials von Schwerlastverkehren in urbanen Räumen. Dabei war die Vorgehensweise so zu dokumentieren, dass eine Übertragbarkeit der gewählten (wissenschaftlichen) Methodik in Verbindung mit der entwickelten (pragmatischen) Projektvorgehensweise auf andere kommunale bzw. regionale Anwendungsfälle möglich sein sollte. Die im Projektverlauf hierfür entwickelte Vorgehensweise ist darauf angelegt, in weiteren Ballungsräumen Baden-Württembergs Elektrifizierungspotenziale identifizieren zu können, um auch dort zusammen mit den ansässigen Unternehmen entsprechende Umsetzungskonzepte in Form von weiteren E-Logistik-Anwendungsprofilen zu entwickeln. Die entwickelte Methodik kann so die notwendige Grundlage schaffen, um die politische Diskussion zur Elektrifizierung von Schwerlastverkehren vor Ort auf eine umsetzungsorientierte Ebene zu heben (siehe Abbildung 64 und Abbildung 65).

B

321

A C D E F

Bet

rach

tun

gse

ben

en E

lekt

rifi

zier

un

gsp

ote

nti

al

StadtStadt

Stadt

• Potenzielle Unternehmen?

• Welche Art von Schwerlastverkehren?

• Mögliche Unterstützung?

Unternehmen/ Flotte

• Flottenpotenzial?

• technische/wirtschaftliche Machbarkeit?

• Potenzieller Nutzen?

Einsatzprofile

• Welche Fahrten/ Fahrzeuge?

• Prozessanpassungen?

• Notwendige Infrastruktur?

An

alysepfad

IA

nalysep

fad II


116 | 129


Anwendungsfälle“

Abbildung 64: Grundlagenanalyse zum Elektrifizierungspotenzial (Analysepfad I)


117 | 129


Anwendungsfälle“

Abbildung 65: Elektrifizierungspotenzial und Nutzen von Erweiterungsflächen (Analysepfad II)


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Fazit und weiterer

Forschungsbedarf

8 Fazit und weiterer Forschungsbedarf

Die Studie „Elektrischer Schwerlastverkehr im urbanen Raum“ hat am Fallbeispiel des Wirtschaftsraums Mannheim verdeutlicht, dass schwere Lkw nicht nur auf der Langstrecke, sondern in beträchtlichem Umfang auch im Nah- und Regionalverkehr zum Einsatz kommen. Darüber hinaus haben die Fallstudien mit unterschiedlichen Logistikunternehmen gezeigt, dass bei den untersuchten Logistikunternehmen schon heute zwischen 25 % und 75 % des Schwerlastverkehrs mit bereits verfügbarer Technik elektrifiziert werden könnten. Zudem ist bei einem Großteil der Unternehmen weiteres, teilweise sogar erhebliches Elektrifizierungspotenzial zu erkennen. Um dieses Potenzial baldmöglichst nutzen zu können, werden regionale Elektrifizierungsstrategien für den Schwerlastverkehr mit dem Ziel vorgeschlagen, in weiteren Ballungsräumen des Landes das Elektrifizierungspotenzial im urbanen Schwerlastverkehr zu evaluieren und den regionalen Bedarf zu erfassen. Gleichzeitig wird es für sinnvoll gehalten, das Nutzenpotenzial vorhandener und potenzieller Logistikflächen hinsichtlich des möglichen Beitrags zur Unterstützung von Elektrifizierungsprozessen zu bewerten. Hierzu sind weitere interessierte Kommunen und Regionen in Baden-Württemberg zu identifizieren, die Interesse daran haben, die Implementierung von E-Lkw in bestehende Logistikketten voranzutreiben. Als übergeordnetes Ziel einer solchen Elektrifizierungsstrategie wird angestrebt, dass die baden-württembergische Wirtschaft langfristig eine Vorreiterrolle bei der Elektrifizierung von urbanen und regionalen Schwerlastverkehren einnehmen und so gleichzeitig neue Märkte für die hiesigen Unternehmen erschließen kann. Die Studie hat allerdings auch gezeigt, dass aktuell auf Unternehmensseite die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von E-Lkw noch kritisch hinterfragt wird. Es gibt jedoch bereits heute Referenzprojekte, die zeigen, dass es möglich ist, die Verbrauchswerte elektrischer Lkw auf ein Drittel der Verbrauchswerte von konventionell angetriebenen Referenzfahrzeugen zu senken. Diese Senkung der Fahrzeugeinsatzkosten birgt großes Einsparpotenzial. Allerdings sind die Anschaffungskosten von elektrischen Lkw – insbesondere aufgrund der geringen Stückzahlen sowie der Kosten für die Batterien – heute noch vergleichsweise hoch. Wenn die Batteriekosten weiterhin wie prognostiziert fallen, ist in absehbarer Zeit aber von einem wirtschaftlichen Betrieb von E-Lkw auszugehen. Neben der Rentabilität spielt die Planungsunsicherheit bezüglich der Finanzierbarkeit elektrischer Lkw vor allem bei mittelständischen Logistikunternehmen eine wesentliche Rolle. Um diese Barriere abzubauen und die Praxistauglichkeit von E-Lkw aufzuzeigen wäre es denkbar, im Rahmen einer Unternehmenskooperation pilothaft eine „E-Spedition“ aufzubauen, welche von Logistikunternehmen zu gängigen Marktpreisen beauftragt werden kann. Auf diese Art könnten sich E-Lkw in der Praxis bewähren und gleichzeitig potenzielle Nutzer von der Technologie überzeugen. Zudem würde das Risiko hoher Anschaffungs- und Betriebskosten sowie Planungsunsicherheiten für die beteiligten Unternehmen besser kalkulierbar. Im Rahmen dieser Unternehmenskooperation kann auch die Technologieentwicklung weiter vorangetrieben werden. So hat die Studie beispielsweise ein sehr großes Potenzial für elektrische Sattelzugmaschinen aufgezeigt, welche in dieser Form noch nicht verfügbar sind. Letztendlich hängt die Wirtschaftlichkeit von E-Lkw von den produzierten Stückzahlen und entsprechenden Skaleneffekten, die Auswirkung auf die Produktionskosten haben,


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Fazit und weiterer

Forschungsbedarf

ab. Daher wird vorgeschlagen, auf Basis der im Projekt gewählten Vorgehensweise eine digitale „Nachfrage-Datenbank“ aufzubauen. Diese verfolgt den Zweck, den Lkw-Herstellern das Marktpotenzial von batterieelektrischen Lkw aufzuzeigen. Vorgeschlagen wird, landes- oder bundesweit auf Basis der in diesem Projekt definierten E-Logistik-Anwendungsfälle Unternehmen zu befragen, zu welchen Konditionen sie E-Lkw anschaffen würden. Die Transportwirtschaft ist im Normalfall mit vergleichsweise geringem Aufwand in der Lage, aufzuzeigen, was ein E-Lkw einerseits leisten muss und andererseits, was er kosten darf, um wirtschaftlich interessant zu sein. Diese Informationen lassen sich dann mit den wirtschaftlichen Rahmenbedingungen der Lkw-Hersteller überlagern. Ein Ergebnis kann sein, dass ab einer gewissen Nachfrage eine Großserienentwicklung in Erwägung gezogen wird, und so die Entwicklung von E-Lkw auf die nächste Stufe gehoben wird.


120 | 129

Anhang

9 Anhang

9.1 Integration der Erkenntnisse zu Elektrifizierungspotenzialen und Flächennutzen

Die konkrete Ausgestaltung einer Bewertungssystematik, um das Zusammenwirken von technischen Elektrifizierungspotenzialen und eher stadtplanerische Elemente wie Konversionsflächen allgemeingültig zu integrieren, war nicht Gegenstand dieser Studie. Dennoch sollen an dieser Stelle Anstöße gegeben werden für eine – dieser Studie möglicherweise nachfolgende – Entwicklung einer integrierenden Bewertungssystematik.

Im letzten Schritt innerhalb des zu Grunde gelegten Nutzungsmodells werden die in den Fallstudien erhobenen, analysierten und zum Teil bereits bewerteten Informationen zusammengeführt. Neben den an der technischen Realisierbarkeit orientierten Elektrifizierungspotenzialen soll - am Beispiel der Stadt Mannheim und ihrer Logistikunternehmen – ein Weg aufgezeigt werden, ob und wie die Verfügbarkeit von Entwicklungsflächen einen unmittelbaren oder mittelbaren positiven Einfluss auf die Schwerlastverkehrselektrifizierung bei Logistikunternehmen in einem urbanen Raum haben könnte. Anhand des Nutzungsmodells wurden übergeordnete Parameter der Schwerlastverkehrselektrifizierung ermittelt und spezifiziert. Bei diesen übergeordneten Parametern handelt es sich um

• Attraktivität einer Flottenelektrifizierung für Logistikunternehmen (unabhängig von der Verfügbarkeit einer Entwicklungsfläche) und

• Attraktivität und Nutzenbeitrag einer Entwicklungsfläche für Unternehmen (unabhängig vom prozesstechnischen Elektrifizierungspotenzial).

Die prototypisch konzipierte und beispielhaft durchgeführte Bewertungssystematik hat die Integration dieser beiden übergeordneten Parameter und ihrer untergeordneten Elemente in eine (quantifizierte) Gesamtbewertung zum Ziel. Die Zielgröße der Gesamtbewertung beinhaltet die Darstellung von

• Attraktivität und Nutzenbeitrag einer Entwicklungsfläche zur Flottenelektrifizierung für Logistikunternehmen in Verbindung mit einem unternehmensspezifischen Elektrifizierungspotenzial1.

Diese Kriterien basieren auf den elektrifizierungsrelevanten Planungsvariablen:

• Logistische Situation eines Unternehmens, • Geeignete E-Logistik-Anwendungsprofile, • Verfügbare Fläche(n) mit den Parametern Lage, Größe und Kosten, • Strategische bzw. operative Unternehmenssituation (im Sinne von Ist-/Soll-

Zustand, Plangrößen, Zielsystemen etc.).

1 Anmerkung: Das unternehmensspezifische Elektrifizierungspotenzial setzt sich hier zusammen aus einem im Unternehmen vorhandenen, prozesstechnisch bedingten Elektrifizierungspotenzial und einem Potenzial durch einen funktionellen Unterstützungsbeitrag einer möglichen Erweiterungsfläche.


121 | 129

Anhang

Diese in der folgenden Abbildung illustrierte Vorgehensweise stellt eine Verknüpfung der generellen Bewertungsaspekte „Elektrifizierungspotenzial“ und „Fläche“ zu einer Gesamtaussage bzw. Gesamtbewertung dar.

Abbildung 66: Integration der Bewertungen zu Elektrifizierungsattraktivität (Elektrifizierungspotenzial) und Flächenattraktivität (Nutzenbeitrag) pro Fallstudie

Elektrifizierungs-potenziale EPx

Elektrifizierungspotenziale auf Basis der in der Analyse jeweils zu Grunde gelegten E-Logistikprofile; beziehen sich nur auf die technische Machbarkeit,

Elektrifizierungs-potenzial (technisch machbar) EPtechn

Attraktivität der Elektrifizierung für Logistikunternehmen ohne Berücksichtigung des Nutzenbeitrags einer Erweiterungsfläche zum Elektrifizierungspotenzial (bzgl. technischer Machbarkeit),

Funktionaler Nutzen-beitrag einer Fläche (zum Elektrifizierungspotenzial) FNBEP

Nutzen einer konkreten Fläche zu denkbaren Elektrifizierungsoptionen eines Unternehmens,

Flächennutzenbeitrag x(Fläche)

Nutzenbeitrag einer definierten Erweiterungsfläche zu unternehmensspezifischen Teilzielen

Flächenbedarf y(Bedarf) "Bedarf an einer Fläche" aus betriebswirtschaftlicher Gesamtsicht des jeweiligen Fallstudienunternehmens. Die Bewertung dieses Kriteriums dient zur Beantwortung der wichtigen Fragen: Wird eine Fläche überhaupt in einem unternehmensinternen (operativen oder strategischen) Kontext benötigt? Wie wichtig bzw. dringend ist dieser Bedarf?

Flächenattraktivität FAges = x(Fläche) * y(Bedarf)

Attraktivität und Nutzenbeitrag einer Erweiterungsfläche für Logistikunternehmen unabhängig vom technischen Elektrifizierungspotenzial

Gesamtelektrifizierungspotenzial EPges

Zusätzliche Attraktivität der Elektrifizierung für Logistikunternehmen mit Berücksichtigung des Nutzenbeitrags einer Erweiterungsfläche zum Elektrifizierungspotenzial

Flächenattraktivität und Elektrifizierungspotenzial FAEPges

Attraktivität einer mögl. Gesamtlösung für Logistikunternehmen (technisch realisierbares Elektrifizierungspotenzial und Nutzenbeitrag einer Erweiterungsfläche zu Unternehmensentwicklung und


EP1


EP2

Techn. Gesamt-Elektrifizierungs-

potenzialEPtechn

Funktionaler Nutzenbeitrag zu EP

(einer Fläche)FNB EP

Bewertung des Gesamt-Elektrifizierungspotenzial

EP ges

Flächen-nutzenbeitrag

x (Fläche)


Gesamtbewertung der Flächenattraktivität

FA ges




122 | 129

Anhang

Flottenelektrifizierung; gewichteter Mittelwert)

Abbildung 67: Definitionen zu verwendeten Bewertungskriterien

9.2 Bewertung des unternehmensspezifischen (technisch machbaren) Elektrifizierungspotenzials

Die Bestimmung und Bewertung des Elektrifizierungspotenzials baut in allen Fallstudien gleichermaßen auf folgenden Faktoren auf:

• Eingesetzte Fahrzeuge und transportierte Güter • Streckencharakteristika • Aspekte der Einsatzplanung und der Betriebszeiten • Standzeiten

Diese Einflussfaktoren dienen als Basis für eine Abschätzung des Gesamtelektrifizierungspotenzials (EPges ). Die Ausprägungen der Einflussfaktoren wurden in den Ausführungen zu den Fallstudien dokumentiert und in Netzdiagrammen visualisiert.

Aus diesen Netzdiagrammen ergeben sich die kumulierten Bewertungen des Elektrifizierungspotenzials auf Basis der einzelnen Einflussfaktoren für jedes E-Logistik-Anwendungsprofil. Dabei wird jedem Profil ein Wert zwischen 0 und 15 zugewiesen, was der jeweiligen Bewertungssumme entspricht1.

Abbildung 68: Vorgehen zur Ermittlung des technisch machbaren Elektrifizierungspotenzials

1 Beispielsweise ergibt sich bei Anwendungsprofil 1 in Fallstudie X der Wert 10 aus der Summe der Einzelbewertungen über die fünf Bewertungsdimensionen hinweg (3+3+0+3+1=10).

Gewichtung des Elektrifizierungs-potenzials EP 1

Gewichtung des Elektrifizierungs-potenzials EP 2

Fallstudie X 10 10 50% 50% 10

5 5 5

Fallstudie Y 11 15 70% 30% 12

4 0 3

Fallstudie Z 10 15 15% 85% 14

5 0 1

Legende: 0 - 100% 0 - 100%

Anm.:

max. Wert: 15 (aus Netzdiagrammen)Gewichtete Mittelwerte, aus unternehmensspezifischen

E-Logistikprofilen je Fallstudie

ElektrifizierungspotenzialEP 2

Gesamtbewertung des unternehmensspez. techn. Gesamt-Elektrifizierungs-

potenzials EP techn

Fallstudie X, Gewichtungen: E-Logistikprofil 1: 50%; E-Logistikprofil 2: 50%Fallstudie Y, Gewichtungen: E-Logistikprofil 1: 70%; E-Logistikprofil 2: 30%Fallstudie Z, Gewichtungen: E-Logistikprofil 1: 15%, E-Logistikprofil 2: 85%

(Elektrifizierungspotenzial, das sich nur auf die technische Machbarkeit bezieht!)

0-3: sehr gering4-7: niedrig bis mittel8-11: mittel bis hoch

12-15: sehr hoch

max. Wert: 15(aus Netzdiagrammen)

ElektrifizierungspotenzialEP 1



12-15: sehr hoch


12-15: sehr hoch


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Anhang

Diese jeweiligen Bewertungssummen bilden die Ausgangsgrößen für die in Abbildung 68 dargestellte Ermittlung des unternehmensspezifischen Elektrifizierungspotenzials. Jede Fallstudie umfasst zwei Anwendungsprofile. Die linke Spalte EP1 steht dabei jeweils für das erste Anwendungsprofil, die rechte Spalte EP2 für das zweite Anwendungsprofil. Um das Gesamtpotenzial EPtechn ermitteln zu können wurden die beiden Anwendungsprofile anhand der „mengenmäßigen“ unternehmensspezifischen Relevanz des jeweils zu Grunde gelegten E-Logistik-Anwendungsprofils gewichtet1.

9.3 Bewertung des unternehmensspezifischen Gesamt-Elektrifizierungspotenzials

Das Gesamt-Elektrifizierungspotenzial eines Logistikunternehmens setzt sich zusammen aus dem technisch machbaren Elektrifizierungspotenzial (EPtechn) und dem logistisch-funktionalen Nutzenbeitrag einer Erweiterungsfläche (FNBEP), der vor allem über die Flächen-Parameter Lage und Größe operationalisiert wird. Dabei ergibt sich die konkrete Beurteilung im Einzelfall den zuvor ermittelten Werten zum technischen Elektrifizierungspotenzial EPtechn und den (unternehmensseitigen) Schätzwerten zum funktionalen Beitrag einer Erweiterungsfläche zur Flottenelektrifizierung FNBEP (aus technisch-prozessualer Sicht). Die Einzelbewertungen zum funktionalen Nutzenbeitrag beruhen auf interpretativen Bewertungen aus den Fallstudieninterviews heraus. Sie bilden einen zukünftig methodisch noch exakter und belastbarer zu definierenden Übergang von qualitativen hin zu quantitativen Bewertungselementen. Die quantitativen Einordnungen der qualitativen Aussagen wurden mit den befragten Unternehmen auf Basis der zu Grunde gelegten Skala (identisch mit derjenigen zur Bewertung des technischen Elektrifizierungspotenzials) abgestimmt.

1 Bestimmte Typen von Transportfahrten, die potenziell für eine Elektrifizierung geeignet sind, nehmen einen definierten Anteil an allen elektrifizierungsrelevanten Transport-fahrten eines Unternehmens ein. Diese Grundgesamtheit aller elektrifizierungsrelevanten Transportfahrten wird mit 100% gleichgesetzt. Über die Einführung eines Gewichtungsfaktors bei der Bestimmung des unternehmensspezifischen Gesamtelektrifizierungspotenzials wird somit dem unterschiedlichen Anteil von elektrifizierungsrelevanten Typen von Transportfahrten an der Grundgesamtheit Rechnung getragen


124 | 129

Anhang

Abbildung 69: Vorgehen zur Bewertung der Elektrifizierungsattraktivität)

Die Multiplikation der Bewertungsergebnisse EP techn. und FNB EP für beide Kriterien je Fallstudie und eine anschließende Normierung (um die Vergleichbarkeit der Einzelwerte zu ermöglichen) führen zu einer Gesamtbewertung des Elektrifizierungspotenzials EPges je Fallstudie. Die Integration der beiden Kriterien „technisch machbares Elektrifizierungspotenzial EPtechn“ und „Nutzenbeitrag einer Erweiterungsfläche FNBEP“, schafft so einen ersten Ansatzpunkt zur Verknüpfung von Elektrifizierungs- und Flächenfragestellungen.

9.4 Bewertung des Nutzenbeitrags und der Attraktivität einer Erweiterungsfläche (aus Sicht eines Logistikunternehmens)

Bei der Bewertung des flächenbezogenen Nutzenbeitrags bzw. der Flächenattraktivität wurden die folgenden Aspekte in allen Fallstudien gleichermaßen berücksichtigt:

• quantitatives Unternehmenswachstum, • räumliche Unternehmenskonsolidierung (intrabetriebliche Synergien), • Kooperation mit Wertschöpfungspartnern (interbetriebliche Synergien), • Effizienzsteigerungen, Kosten- und/oder Transportwegeoptimierungen, • Kompensation von Elektrifizierungskosten (Investition, laufender Betrieb), • existierende Prozesse bzw. Geschäftsaktivitäten (Aufbau, Durchführung), • neue Prozesse bzw. Geschäftsaktivitäten (Aufbau, Durchführung).

Diese Einflussfaktoren wurden analog zu den Untersuchungen bzgl. der Elektrifizierungspotenziale in jeder Fallstudie analysiert, um die Basis für eine einheitliche, vergleichbare Bewertung der Flächenattraktivität (FAges) bei den analysierten Logistikunternehmen zu schaffen. Eingangsgrößen für die Fallstudien waren zum einen die Parameter einer konkreten Fläche (im vorliegenden Fall das Coleman-Areal als Konversionsfläche im Stadtgebiet von Mannheim). Zum anderen spielt die logistische „Ausgangssituation“ der Fallstudienunternehmen, also deren allgemeines logistisches Grundprofil eine wesentliche Rolle bei der Bewertung. Dieses

Funktionaler NutzenbeitragFNB EP

(Nutzen einer konkreten Fläche zu denkbaren Elektrifizierungsoptionen eines

Unternehmens)

Fallstudie X 10 15 150 67

5 33

Fallstudie Y 12 5 61 27

2,8 73

Fallstudie Z 14 15 213,75 95

0,75 5

Legende:


12-15: sehr hoch

max. Wert: 15 max. Wert: 225 normiert auf 100

Interpretative Bewertung aus Interviews heraus gemäß Unternehmensangaben.

Anm.:


12-15: sehr hoch


76-100: sehr hoch


Gewichtete Mittelwerte, die sich aus den unternehmensspezifischen E-

Logistikprofilen je Fallstudie ergeben.

ElektrifizierungspotenzialEP techn

Bewertung des Gesamt-ElektrifizierungspotenzialEP ges = EP techn * FNB EP



125 | 129

Anhang

logistische Grundprofil bildet gewissermaßen die Referenzgröße, aus der der potenzielle Nutzen einer Erweiterungsfläche abgeleitet wird.

Die Ausprägungen der einzelnen Einflussfaktoren je Fallstudienunternehmen in Bezug auf eine konkrete Fläche wurden im Kapitel zur Durchführung der Fallstudien ebenfalls in Form von Netzdiagrammen visualisiert. Aus diesen Netzdiagrammen ergeben sich die kumulierten Bewertungen des Flächennutzenbeitrags auf Basis der einzelnen Einflussfaktoren für jede Fallstudie. Dabei wird jedem Flächennutzenbeitrag ein Wert zwischen 0 und 21 zugewiesen, was der jeweiligen Bewertungssumme entspricht1.

Die in Abbildung 70 dargestellte Ermittlung der unternehmensspezifischen Attraktivität einer Fläche (ohne explizite Berücksichtigung ihres funktionellen Beitrags zum Elektrifizierungspotenzial) setzt sich zusammen aus dem Flächennutzenbeitrag und dem Flächenbedarf (linke Spalten, x (Fläche) und y (Bedarf)).

Abbildung 70: Vorgehen zur Bewertung der Flächenattraktivität (Flächennutzenbeitrag)

• Das Kriterium x (Fläche) entspricht dem Nutzenbeitrag einer definierten Erweiterungsfläche zu unternehmensspezifischen Teilzielen (aufsummiert aus dem Beitrag zu den Einzelzielen in den flächenbezogenen Netzdiagrammen der einzelnen Fallstudien).

• Das Kriterium y (Bedarf) entspricht dem "Bedarf an einer Fläche" aus betriebswirtschaftlicher Gesamtsicht des jeweiligen Fallstudienunternehmens. Die Bewertung dieses Kriteriums dient zur Beantwortung der wichtigen Fragen: Wird eine Fläche überhaupt in einem unternehmensinternen (operativen oder strategischen) Kontext benötigt? Wie wichtig bzw. dringend ist dieser Bedarf? Dieser Kontext kann sich (je

1 Bspw. ergibt sich bei Anwendungsprofil 1 in Fallstudie X der Wert 15 für den Flächennutzenbeitrag aus der Summe der Einzelbewertungen über die sieben Bewertungsdimensionen hinweg (3+3+1+3+3+1+1=15).


(Aus betriebswirtschaftlicherGesamtsicht des Unternehmens)

Fallstudie X 15 21 315 71

6 29

Fallstudie Y 15 7 105 24

6 76

Fallstudie Z 13 18 234 53

8 47

Legende:


16-21: sehr hoch

max. Wert: 21 max. Wert: 441 normiert auf 100

Interpretative Bewertung aus Interviews heraus gemäß Unternehmensangaben.

Gesamtbewertung FlächenattraktivitätFA ges = x (Fläche) * y (Bedarf)

Flächennutzenbeitragx (Fläche)

Summe aus den Beiträgen zu flächen-bezogenen Einzelzielen in Netzdiagrammen.



76-100: sehr hoch


16-21: sehr hoch

(Entkoppelt von Elektrifizierungsaspekten!)

Anm.:


126 | 129

Anhang

nach Blickwinkel und Antwort eines Unternehmens durchaus auch auf eine mögliche Elektrifizierung der unternehmenseigenen LKW-Flotte beziehen

Die Multiplikation der Bewertungsergebnisse für beide Kriterien je Fallstudie und eine anschließende Normierung (um die Vergleichbarkeit der Einzelwerte zu ermöglichen) führen zu einer Gesamtbewertung der Flächenattraktivität FAges (korreliert mit dem Flächennutzungsbeitrag) aus Unternehmenssicht je Fallstudie. Damit ist auch bei diesem Bewertungsschritt ein impliziter (methodischer) Zusammenhang als weiterer Ansatzpunkt zur Verknüpfung von Elektrifizierungs- und Flächenfragestellungen geschaffen.

9.5 Integrierende (Gesamt-)Bewertung von Elektrifizierungs- und Flächenattraktivität

Nach Ermittlung aller Eingangsgrößen ist die entwickelte Gesamtvorgehensweise in der Lage, die Frage zu beantworten, wie sich aus dem Zusammenspiel elektrifizierungsrelevanter Planungsvariablen (s. o.) in einem zu definierenden (urbanen) Bereich das Potenzial für eine Flottenelektrifizierung ergibt. Dabei es die Vorgehensweise, dass sowohl unternehmensspezifische Gegebenheiten als auch flächenplanerische Aspekte in das Gesamtergebnis mitintegriert werden.

Abbildung 71: Vorgehen zur Gesamtbewertung von Elektrifizierungspotenzial und Flächenattraktivität

Die Ergebnisse der unternehmensspezifischen Fallstudien (die gemäß Systematik des Nutzungsmodells durchgeführt wurden) sind als Gesamtbewertung in der folgenden Tabelle (Abbildung 72) zusammengefasst. Die Bewertungsparameter sind in den Spaltenüberschriften aufgeführt.

Gewichtung des Kriteriums "Flächenattraktivität"

Gewichtung des Kriteriums "Elektrifizierungspotenzial"

Gewichteter Mittelwert zu Flächenattraktivität und

Elektrifizierungspotenzial



Fallstudie X 50% 50% 69

31

Fallstudie Y 50% 50% 25

75

Fallstudie Z 50% 50% 74

26

Legende: 0 - 100% 0 - 100%


76-100: sehr hoch

Anm.: max. Wert: 100 (normiert)


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Anhang

Bez.


(technisch machbar)

EP techn







potenzial


Erlä

uter

ung:

Attraktivität der Elektrifizierung für

Logistikunternehmen ohne Berücksichtigung

des Nutzenbeitrags einer Erweiterungsfläche zum Elektrifizierungspotenzial (technische Machbarkeit)

Zusätzliche Attraktivität der Elektrifizierung für Logistikunternehmen mit Berücksichtigung

des Nutzenbeitrags einer Erweiterungsfläche zum Elektrifizierungspotenzial

Attraktivität und Nutzenbeitrag einer

Erweiterungsfläche für Logistikunternehmen

unabhängig vom technisch machbaren


Attraktivität einer mögl. Gesamtlösung für

Logistikunternehmen (technisch realisierbares Elektrifizierungspotenzialu. Nutzenbeitrag einer Erweiterungsfläche zu

Unterehmens-entwicklung und

Flottenelektrifizierung)

Falls

tud

ie X

Falls

tud

ie Y

Falls

tud

ie Z

Lege

nde:

bis : sehr gering / bis : niedrig bis mittel bis : mittel bis hoch / bis : sehr hoch

Abbildung 72: Zusammenfassende Übersicht der Nutzungskategorien in Abhängigkeit von Flächen- und Elektrifizierungsattraktivität (aus Unternehmenssicht)


128 | 129

Anhang

9.6 Abschließende Anmerkungen zur Konzeption einer zukünftigen Bewertungssystematik

Diese beispielhafte(!) Durchführung einer Bewertungssystematik zeigt klar die zukünftig noch zu bearbeitenden Forschungsaspekte in den methodischen Details auf.

Für eine integrierende Bewertungssystematik gilt es noch eine Anzahl methodischer Fragestellungen zu erforschen und zu beantworten. Stellvertretend seien hier nur einige augenfällige Aspekte genannt:

• Erarbeitung eines detaillierteren, allgemeingültig anwendbaren Kriterienrasters zu den beiden Hauptbewertungsaspekten Elektrifizierungsattraktivität (Elektrifizierungspotenzial) und Flächenattraktivität (Nutzenbeitrag),

• Übertragung (überwiegend qualitativer) unternehmensspezifischer als auch standortspezifischer Annahmen und Rahmenbedingung in (quantifizierende), miteinander in Bezug setzbare Bewertungsdimensionen (Skalierungen) zu den jeweiligen Bewertungskriterien,

• Vermeidung von Scheingenauigkeiten in den quantifizierenden Bewertungsteilen einer solchen Vorgehensweise, durch hohe Kongruenz inhaltlich gut nachvollziehbare von qualitativen Aussagen (bspw. in Fallstudien) mit ihrer Einordnung in quantifizierende Raster (gleichbedeutend mit einer Reduktion des interpretativen Anteils einer Bewertung).

Es sei explizit darauf hingewiesen, dass es sich bei dem hier vorliegenden Bewertungsbeispiel (im Kontext der Stadt Mannheim) nicht um eine (quantifizierende) Bewertungsvorgehensweise handelt, die ohne weiteres verallgemeinert und transferiert werden kann. Auch lassen diese beispielhaft erarbeiteten Bewertungsergebnisse keine absoluten Schlussfolgerungen auf generelle Folgeentscheidungen zu, sondern zeigen vielmehr die prinzipielle Funktionsweise und Anwendbarkeit des dargelegten Bewertungsvorgehens auf.


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