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Formel für die Energie-Effizienz

Kennzahl für Vergleich verschiedener Antriebe

Fuso eCANTER Foto: Daimler

Lässt sich mit einer Kennzahl die Effizienz alternativer Antriebe beurteilen? Prof. Dr. Klaus-Peter Franke von der Hochschule Ulm sagt Ja.

Beim trans aktuell-Symposium über alternative Antriebe in Überlingen bei der Firma Bodan stellte er sein Konzept einer Fahrzeugeffizienzzahl (FE-Zahl) vor. Mithilfe der FE-Zahl soll der Unternehmer beurteilen können: Wie schneidet mein Diesel-Lkw bei der Energie-Effizienz im Vergleich zu einem batteriebetriebenen Lkw ab?

Fahrzeugeffizienz, Kennzahl Foto: Ralf Lanzinger

Hierzu muss man wissen: Energie-Effizienz ist das Verhältnis der an der Antriebsachse nutzbaren Energie und der zuvor getankten Energie – in Form von Kraftstoff oder elektrisch. Ein Vergleich der unterschiedlichen Antriebskonzepte auf der Basis individuell ermittelter Verbräuche und Emissionen fällt in der Regel schwer, da in die Verbrauchsrechnung eine Vielzahl von Parametern zu Endenergieträgern, Fahrzeug und Fahrweg sowie Umgebungsbedingungen eingehen. Daher vergleicht Franke auf Basis der gleichen Fahrzeugplattform bei gleichbleibenden Fahrzeug- und Streckenparametern.

Wenig Wärmeverlust

Das heißt, er tauscht fahrzeugseitig nur den Antriebsstrang aus. Die anderen Parameter bleiben gleich – wie etwa Aerodynamik, Bereifung, zulässiges Gesamtgewicht, Höhen- und Geschwindigkeitsprofil sowie die Wetterverhältnisse. Als variable Größen gehen in die FE-Zahl der mittlere Wirkungsgrad des Antriebs über die Strecke sowie der Konstruktionswirkungsgrad ein. Dieser ist definiert als das Verhältnis von Nutzlast und Gesamtgewicht bei voller Auslastung. Ein hoher mittlerer Wirkungsgrad heißt: Es gibt wenig Wärmeerzeugung und damit -verlust bei der Umwandlung von End- und Nutzenergie.

Die berechnete FE-Zahl gibt dann letztendlich Auskunft über den Energieverbrauch. Je größer die FE-Zahl ausfällt, desto höher der Verbrauch. Je kleiner die FE-Zahl, desto niedriger ist der Energieverbrauch – und desto größer die Fahrzeugeffizienz pro Tonnenkilometer. Dies bedeutet auch: Bei gleicher Fahrzeugplattform und unter Berücksichtigung der oben genannten Randbedingungen lassen sich die FE-Zahlen der verschiedenen Antriebsvarianten ins Verhältnis setzen. Und ebenso lässt sich der relative Mehr- oder Minderverbrauch ermitteln, zum Beispiel gegenüber dem Benchmark Diesel.

Rekuperation

Franke verdeutlicht die Kennzahl an einem Vergleich des Fuso eCanter, dem ersten serienmäßig gebauten 7,5-Tonner mit E-Antrieb, und seinem Diesel-Pendant. Die Werte eingesetzt in die Formel ergeben beim Fuso Diesel eine F-Zahl von 5,85 und beim Fuso eCanter von 2,82. Das heißt: Der eCanter benötigt nur etwa 50 Prozent der Energie pro Tonnenkilometer, verglichen mit dem Fuso Diesel. Unberücksichtigt bei dieser Betrachtung ist die Rekuperation. Daher schlägt das Pendel im realen Betrieb noch mehr in Richtung eCanter aus. Denn im Verteilerverkehr kann der eCanter die kinetische Energie, die er sonst in Wärme umwandelt, zu 60 Prozent wieder zurückgewinnen.

Funktioniert die Kennzahl nur bei Vergleichen von Diesel-Lkw und batterieelektrisch angetriebenen Lkw? „Die FE-Zahl lässt sich selbstverständlich auch zur Beurteilung anderer alternativer Antriebe einsetzen, etwa CNG, LNG oder LPG“, betont Franke. Zudem ist er überzeugt, dass sich die elektrisch angetriebenen Fahrzeuge im Bewusstsein der Transport- und Logistikbranche sukzessive als kostengünstigere Alternative durchsetzen – verglichen mit herkömmlichen Antrieben. Nach Angaben des Bundesverkehrsministeriums wird das Lkw-Aufkommen bis 2025 gegenüber heute um etwa 55 Prozent zunehmen. „In der Energie-Effizienz steckt das Potenzial für hohe Einsparungen, auch wenn die Anschaffung eines E-Lkw oder die Umrüstung eines herkömmlichen Fahrzeuges bislang noch erhebliche Kosten verursacht“, erklärt der Hochschulprofessor.

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