Batteriewechsel für Lkw ist tragfähiges Konzept

Die beiden, in den Projekten eHaul und UniSwapHD eingesetzten Swapping-Trucks. © TU Berlin

Die Umstellung auch des Schwerlastverkehrs von Diesel auf elektrisch in Europa ist machbar und im Hinblick auf die Klimakrise geboten. Eine wichtige Ergänzung zum kabelgebundenen Laden können Wechselstationen für standardisierte Batterien von E-Lkw sein, platziert an strategisch ausgewählten Orten in der Nähe von Logistikzentren und an Autobahnen. Dies ist das zentrale Ergebnis des im Dezember 2024 abgeschlossenen Forschungsprojekts „eHaul“ sowie des Nachfolgeprojektes „UniSwapHD“, dessen Praxisphase nun zu Ende gegangen ist. UniSwapHD hat bereits eine DIN-Spezifikation für Lkw-Batteriewechselsysteme auf den Weg gebracht.

„Wir haben eigentlich etwas gemacht, was in der Industrie nicht üblich ist. Dort wird ein Prototyp erstmal im Labor dauerbelastet, um seine Praxistauglichkeit zu testen. Wir sind gleich damit in die Praxis gegangen“, erklärt Prof. Dr. Stefanie Marker, Hochschuldozentin für Mobile Energiespeicher am Fachgebiet Elektrische Energiespeichertechnik der TU Berlin. Dafür seien ihre Ergebnisse jetzt auch besonders aussagekräftig. Das Wichtigste: Der vollautomatisierte Wechsel der Batterien von in Europa für den Straßenverkehr zugelassenen, elektrisch angetriebenen schweren Nutzfahrzeugen ist im Praxisbetrieb möglich. Damit stellt der Batteriewechsel eine relevante Ergänzung zum Schnelladen dar, das bei Lkw deutlich länger dauert und sehr große Ladeleistungen erfordert. Zudem stockt der Netzausbau in Deutschland und somit ist die für das Schnelladen nötige Leistung nicht überall verfügbar, während Batteriewechselstationen durch ihre Pufferspeicherfunktion mit deutlich geringerer Netzanschlussleistung auskommen.

Verlängerung um ein Jahr zur Gewinnung zusätzlichen Daten

Der Praxisbetrieb der europaweit ersten, automatisierten Batteriewechselstation für Lkw wurde Ende November 2023 aufgenommen. Er war so erfolgreich, dass die TU Berlin zusammen mit den beiden beteiligten Speditionsunternehmen, der Unitax Pharmalogistik und der Reinert Logistik, nach dem ursprünglich geplanten Jahr eine Verlängerung um ein weiteres Jahr beschlossen. „Wir haben sehr viel gelernt. Für den Serienbetrieb wurde das Konzept im UniSwapHD-Projekt nochmals weiterentwickelt, auch gemeinsam mit europäischen Lkw-Herstellern. Ein Weiterbetrieb der ersten Station mit öffentlichen Geldern sehen wir daher nicht mehr als gerechtfertigt an. Vielmehr sollte nun der Fokus auf der Kommerzialisierung des skalierungsfähigen Systems liegen“, sagt Marker. Trotzdem werde die Wechselstation nicht entsorgt, sondern Teile davon von ihrem jetzigen Standort in Lübbenau im Spreewald auf ein Gelände der Bundesanstalt für Materialprüfung und -forschung (BAM) transportiert, um dort als Demonstrator in weiteren Forschungsvorhaben zu dienen.

E▪HAUL GmbH konzipiert die nächste Generation der Wechselstation

Die Erkenntnisse aus Projektarbeit, Testphase und Weiterentwicklung fließen nun in ein Wechselsystem der 2. Generation ein, das von der ins Leben gerufenen E▪HAUL GmbH – einer Ausgründung der TU Berlin – zusammen mit weiteren Akteuren im Jahr 2026 vorgestellt werden soll. „Wir favorisieren in der neuen Station einen Wechsel der Batterien von unten statt wie jetzt von der Seite. Dies bringt Vorteile in den Bereichen Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Kompatibilität mit sich.

Batteriewechsel in unter fünf Minuten

Mit dem neuen Konzept sowie einer weiterentwickelten Automatisierung soll der Batteriewechsel statt in zehn Minuten wie jetzt in unter fünf Minuten möglich sein – und zwar so, dass das Cockpit nicht verlassen werden muss. Damit wäre die Prozedur bequemer als ein normaler Tankvorgang und die Kapazität der Infrastruktur steigt an, um Kostenvorteile zu realisieren. Viele der weiteren Verbesserungen, die sich aus den Erkenntnissen der Testphase ergeben haben, betreffen wichtige Details: zu Stellen, die besonders verschleißanfällig sind und deshalb verstärkt werden sollten, zur Kommunikation der Batterien mit der Software der Station oder zur bidirektionalen Einbindung der Wechselbatterien in das lokale Energiemanagement. „Das steigert die Flexibilität beim Laden und macht das Wechselsystem unabhängiger vom verfügbaren Netzanschluss, z.B. wenn außerplanmäßig zusätzliche, volle Batterien zur Verfügung stehen müssen“, sagt Marker.

TU-Start-up E▪HAUL GmbH vor Seed-Finanzierungsrunde

Das Bundeswirtschaftsministerium (BMWE) hatte das eHaul-Projekt mit fünf Millionen Euro gefördert. Die E▪HAUL GmbH um ihrem Geschäftsführer Dr.-Ing. Jens Jerratsch, bisher Post-Doc und Projektleiter der Forschungsprojekte, hat bereits erste Investoren und Anerkennung in Form von Preisen gewinnen können. Im Jahr 2026 steht die erste Finanzierungsrunde zur Errichtung der nächsten Batteriewechselstationen an, diesmal mit markenübergreifendem Ansatz, sodass künftig eine große Palette an elektrischen Lkw mit dem System wird fahren können.

Normierung für Wechselbatterien für Lkw ist Schlüssel zur Technologie

Jens Jerratsch ist auch federführend beim Projekt UniSwapHD, das ebenfalls vom BMWE gefördert wird und Vetreter*innen der Automobil- und Logistikindustrie an einen Tisch gebracht hat, um einen einheitlichen Standard für Wechselbatterien von Lkw zu definieren. Die daraus resultierende „DIN SPEC 91533“ wird voraussichtlich im ersten Quartal 2026 veröffentlicht werden. „Solche Normungsverfahren sind für die deutsche und europäische Industrie sehr wichtig, auch im Hinblick darauf, dass in China bereits Batteriewechselsysteme flächendeckend existieren und gut ein Drittel aller seit 2023 neu zugelassenen, elektrischen Lkw diese nutzt“, erklärt Stefanie Marker. Auch wenn die Marktbedingungen nicht 1:1 vergleichbar sind, zeigt China hier einmal mehr Innovationskraft und Pragmatismus beim Einsatz neuer Technologien bei der Skalierung der Elektromobilität. „Schwerlaster sind für knapp ein Drittel der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors in Deutschland verantwortlich, obwohl sie weniger als drei Prozent der Fahrzeuge ausmachen. Der Batteriewechsel ist die Technologie, um klimafreundliche E-Lkw in großer Stückzahl auf die Straße zu bringen und dabei unsere begrenzte Stromnetzinfrastruktur optimal einzusetzen. Europa sollte in der Lage sein, diese Schlüsseltechnologie selbst zu gestalten.“