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TU Berlin

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Forschung

Elektromobile Warenverteilung differenziert betrachten

Am Fachgebiet Logistik entsteht ein Bewertungsmodell mit verschiedenen Szenarien für den Einsatz von Elektromobilität in der logistischen Warendistribution

Lupe

Anhaltende Globalisierung, kürzere Produktlebenszyklen und neue Technologien verändern die Anforderungen an die Warendistribution. Zunehmende Auflagen in Städten in Bezug auf die Reduktion von Lärm- und Abgasemissionen von Fahrzeugen sollen die Lebensqualität in den Ballungszentren sichern und betreffen vor allem den städtischen Wirtschaftsverkehr. Der breite Einsatz von Elektromobilität im Transportsektor wird als Instrument zur Reduktion von verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen gesehen. Die Frage ist, inwieweit der Einsatz heute bereits technisch und wirtschaftlich möglich ist und auch zukünftigen Entwicklungen logistischer Szenarien gerecht wird.
Im Fokus von Forschungsprojekten und einer aktuellen Dissertation am Fachgebiet Logistik steht die Distribution auf der letzten Meile in den Strukturen des Handels und zum Endkunden. Vergleichend werden Fälle aus dem Bereich der Kurier-, Express- und Paketdienste (KEP) untersucht, wird aber auch die Distribution von Lebensmitteln und Fashion-Artikeln in Handelsfilialen betrachtet. Die logistischen Anforderungen sind dabei differenziert zu betrachten. Für Anwender von Elektromobilität im Bereich der Paketdienste gilt es, geringe Nutzlasten, weniger als eine Tonne auf eher geringen Reichweiten – etwa 100 Kilometer –, zu distribuieren, dafür sind jedoch fahrzeugseitig geringe Ladezeiten und hohe Flexibilität gefordert. Anwender im Bereich der Lebensmittel- und Fashion-Distribution benötigen dagegen Nutzfahrzeuge, welche in der Lage sind, größere Reichweiten (rund 260 Kilometer) zu realisieren und höhere Nutzlasten, also mehr als eine Tonne, zu bewältigen, bei gleichzeitig jedoch geringeren Anforderungen an die Flexibilität.

Prof. Dr.-Ing. Frank Straube leitet das Fachgebiet Logistik an der TU Berlin seit 2004
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Zur vergleichenden Betrachtung der logistischen Anforderungen wurde ein technisch-wirtschaftliches Bewertungsmodell entwickelt. Die Untersuchung kommt zu dem Schluss, dass ein Einsatz batterieelektrischer Nutzfahrzeuge in der Distribution des Lebensmitteleinzelhandels und in der Fashion-Distribution heute weder technisch möglich noch wirtschaftlich sinnvoll durchführbar ist. In diesem Segment stehen in naher Zukunft keine batterieelektrischen Nutzfahrzeuge mit entsprechenden Reichweiten und Nutzlasten am Markt zur Verfügung. Mit den heute verfügbaren batterieelektrischen 3,5-t-Fahrzeugen lassen sich Reichweiten von rund 100 Kilometern und Nutzlasten von 700 bis 900 Kilogramm realisieren, was die Anforderungen der genannten Anwendungsfälle nur in ausgewählten urbanen Gebieten erfüllt. Gleichzeitig sind die elektrischen Transporterfahrzeuge in der Anschaffung – abhängig vom jeweiligen Modell – teilweise dreimal so teuer. Vorteile lassen sich in Anwendungsfällen mit hohen Reichweiten hingegen über die Betriebskosten realisieren. In den untersuchten Fällen entsprachen diese nur circa 60 Prozent der Kosten eines Dieselfahrzeugs. Diese positiven Effekte werden jedoch durch die signifikant höheren Anschaffungskosten vollständig kompensiert. Die Kostenbilanz der E-Fahrzeuge über die Nutzungsdauer ist insgesamt rund 16 Prozent schlechter im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen. In den KEP-Anwendungsfällen hingegen ist die derzeitige elektromobile Technologie konventionellen Dieselfahrzeugen technisch nur noch geringfügig unterlegen. Die am Markt verfügbaren elektrischen 3,5-t-Fahrzeuge erfüllen weitestgehend die Reichweitenanforderungen von 100 Kilometern sowie die geforderten Nutzlasten. Jedoch können durch die geringeren Reichweiten in der Distribution nur rund fünf Prozent geringere Betriebskosten realisiert werden, bei ebenfalls dreimal höheren Anschaffungskosten. Dies führt insgesamt dazu, dass – obwohl der Einsatz von Elektromobilität in den KEP-Anwendungsfällen technisch möglich ist – die Kostenbilanz von E-Fahrzeugen etwa 40 Prozent schlechter ausfällt als im Vergleich beim Einsatz konventioneller Fahrzeuge.

Dipl.-Kfm. Dustin Schöder ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Logistik
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Die durchgeführten Sensitivitätsuntersuchungen zeigen, dass die Reichweite hinsichtlich der Anwendbarkeit von batterieelektrischen Nutzfahrzeugen in der Distribution häufig nicht den kritischen Pfad darstellt, vielmehr ist die Nutzlast der limitierende Parameter. In urbanen Gebieten sind E-Fahrzeuge bereits heute mit nur geringen Defiziten einsetzbar. Es kann außerdem gezeigt werden, dass die Betriebskosten einen deutlich geringeren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des E-Fahrzeug-Einsatzes haben als angenommen, es sind vielmehr die Anschaffungskosten und ihre Abschreibungen, welche die Wirtschaftlichkeit signifikant beeinflussen. Eine Subventionierung der KFZ-Steuer oder des Stroms hat demnach einen deutlich geringeren Einfluss auf die Kostenbilanz von batterieelektrischen Nutzfahrzeugen als eine Subventionierung der Anschaffungskosten, Sonderabschreibungen oder sichere Restwerteinschätzungen nach der Nutzungsdauer.
Eine Anwendung des entwickelten Bewertungsmodells in verschiedenen zukünftigen Szenarien zeigt, dass absehbare technische Weiterentwicklungen der Batterietechnologien und veränderte Anforderungen an die Distribution die Anwendbarkeit batterieelektrischer Nutzfahrzeuge begünstigen. Insbesondere sich bereits heute abzeichnende Verschiebungen der Kundennachfrage zu geringeren Distributionsdistanzen und kurzen Lieferzeiten sowie kleinteiligeren, jedoch höherfrequenten Sendungen durch Online-Bestellungen des ­E-Commerce treiben diese Entwicklung. Gleichzeitig bedarf es der Entwicklung neuer elektromobiler Logistikkonzepte, um die genannten Anforderungen, unabhängig von Subventionen, zu vorteilhaften Kosten zu erfüllen.
Mit den derzeit am Fachgebiet Logistik bearbeiteten Forschungsprojekten „Route Charge“ und „Mobility2Grid“ (M2G) rückt die Entwicklung logistischer Konzepte in den Fokus. Im Projekt „Route Charge“ werden Distributionskonzepte für E-Fahrzeuge der 12-t-Klasse auf der Mittelstrecke (circa 250 Kilometer) unter Verwendung einer Batteriewechselstation zur Filialbelieferung erforscht. Das Projekt „Mobility2Grid“ fokussiert sich auf die dezentrale Versorgung urbaner Gebiete und entwickelt am Forschungscampus M2G in Berlin-Schöneberg ein Smart Grid (intelligentes Netz) inklusive eines elektromobilen Mikro-City-Hubs. Mit einem in diesem Themenfeld bereits erfolgreich abgeschlossenen Forschungsprojekt („Smart e-User“) wurden die konzeptionellen Grundlagen für eine elektromobile City-Logistik im KEP-Bereich gelegt. Für diesen Ansatz wurde das Projekt mit dem „German High Tech Champions Award 2014“ (GHTC®) in der Kategorie „Urban Distribution“ ausgezeichnet.
Der Einsatz von Elektromobilität in der Distribution muss differenziert betrachtet werden. Die Herausforderungen liegen weniger in den verfügbaren Reichweiten als vielmehr in den Nutzlasten, während die Kostenbilanz des E-Fahrzeug-Einsatzes eher durch aktuell hohe Anschaffungskosten als durch Betriebskostenvorteile beeinflusst wird. Die kundenseitig getriebenen Distributionsanforderungen der Zukunft sind parallel dazu positive Treiber künftiger innovativer Distributionskonzepte, die Elektromobilität nutzen werden – mit positiven Nachhaltigkeitseffekten, wenn künftig auch das Angebot erneuerbarer Energien steigt.

Frank Straube und Dustin Schöder, "TU intern" 7. April 2017

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