Paketdienst

Stellvertretend für die Branche der Kurier-, Express- und Paketdienste (KEP) wurde ein Unternehmen untersucht, welches für einen großen Paketdienstleister die Zustellung in einem Berliner Bezirk übernimmt. Dabei werden die Pakete vom und zum Depot außerhalb Berlins transportiert und anschließend verteilt bzw. eingesammelt. Untersucht wurden über einen Zeitraum von zwei Wochen zwei verschiedene Fahrzeugmodelle. Zum einen zwei Transporter (hier: Mercedes Benz Sprinter, zukünftig

„KEP1“), zum anderen fünf Kleintransporter (hier: VW Caddy, zukünftig „KEP2“). Die Merkmale der betrachteten Fahrzeugflotte sind in Tabelle 20 zusammengefasst. Die Untersuchung wurde getrennt für beide Nutzungstypen (KEP1 und KEP2) durchgeführt. Beide zeigten regelmäßige Routen, ähnliche Fahrten unabhängig vom Wochentag und regelmäßige Fahr- und Standzeiten. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 21.

Tabelle 20: Merkmale der untersuchten Fahrzeugflotte

Untersuchungszeitraum 01.03. bis 15.03.2010 | 7 Fahrzeuge

Flottengröße 7 Fahrzeuge: 2 Transporter (MB Sprinter), 5 Vans (VW Caddy)

Aktionsradius Berlin und Umland

planbare Routen Ja

Parkmöglichkeiten Keine feste, da Fahrzeuge auch privat genutzt werden besondere

Unternehmensinteressen

Fahren in der Umweltzone möglich, umweltfreundliches/innovatives Image, Privatnutzung der Fahrzeuge*

* Die Erlaubnis zur Privatnutzung ist Teil der Entlohnungsstrategie des Unternehmens.

Tabelle 21: Fahrleistungen und Standzeiten für die Nutzungstypen KEP 1 und KEP 2

KEP 1 KEP 2

tägliche Fahrleistung (Ø) 74,5 km 68,3 km

Anzahl der täglichen Einzelstrecken (Ø) 43 35 Länge der täglichen Einzelstrecken (Ø) 1,7 km 1,8 km

Standzeit über Nacht (Ø) 14h 20min 14h 34min

Standzeiten während des Einsatzes (Ø) 00h 11min 00h 13min

Nach Angaben des Subunternehmers müssen die Fahrzeuge zwei verschiedene Aufgaben erfüllen: Zu Beginn und am Ende des Arbeitstages werden die Pakete vom und zum am Stadtrand liegenden Depot transportiert. Anschließend werden die Pakete in festgelegten Bezirksteilen zugestellt. Die längeren Transporttouren übernehmen in der Regel die größeren Transporter KEP1, die Auslieferung erfolgt vornehmlich mit den Kleintransportern KEP2.

Diese Fahrmuster konnten im Untersuchungszeitraum nicht eindeutig festgestellt werden. Wie aus Tabelle 21 ersichtlich, liegen die Durchschnittswerte der ausgewählten Parameter nah beieinander und lassen auf ein ähnliches Nutzungsmuster schließen. Auch eine qualitative Sichtung der Daten in Hinblick auf die Verteilung der Einzelstrecken über den Tagesverlauf weisen bis auf wenige Ausnahmen keine charakteristischen Unterschiede auf. Nach Datenlage wurden im Untersuchungszeitraum beide Fahrzeugtypen primär für den Einsatz im Zustelldienst eingesetzt. Die nachfolgenden Abbildungen

89 5. Ergebnisse

zeigen die Histogramme zur Verteilung der Einzelfahrstrecken für KEP1 und KEP2 sowie die Länge der Tagesfahrstrecken in der Reihenfolge der Aufzeichnung.

Abbildung 47: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (KEP1)

Abbildung 47 zeigt deutlich, dass vor allem sehr kurze Strecken absolviert wurden. 82 % aller Einzelfahrten sind kürzer als 2 km, 95 % sind kürzer als 10 km. Die längste Einzelstrecke war 19,4 km lang. Aus der hohen Anzahl an Einzelstrecken resultieren Tagesfahrleistungen zwischen 50 und 108 km (siehe Abbildung 48).

Abbildung 48: Tagesfahrstrecken (KEP1)

Die Länge der Tagesfahrstrecken legt in diesem Fall eine grundsätzlich mögliche Nutzung von BEV nahe, wobei die geringe Datenbasis von nur 12 vollständig aufgezeichneten Tagen berücksichtigt werden sollte. Deutlich mehr Daten (33 Tage) lagen aufgrund der höheren Fahrzeuganzahl für den Kleintransporter vor. Im Vergleich zum Profil von KEP1 zeigt sich in Abbildung 49, dass beide Einzelstreckenprofile nahezu deckungsgleich sind. Auch die Kleintransporter KEP2 legen hauptsächlich kurze Strecken zurück: 83 % aller Fahrten sind unter 2 km lang, 94 % aller Fahrten unter 10 km.

Lediglich die längsten Einzelfahrten weichen vom anderen Fahrprofil ab. Die längste Einzelstrecke lag im Untersuchungszeitraum bei 91 km, wobei insgesamt nur 12 der 1233 aufgezeichneten Strecken länger waren als 20 km.

Abbildung 49: Histogramm zur Verteilung der Einzelfahrstrecken (KEP2)

Die nähere Untersuchung der Tagesfahrstrecken weist mit 217 km einen Ausreißer auf, der auch die lange, oben genannte Einzelfahrstrecke enthält (siehe Abbildung 50. Die verbleibenden Strecken liegen bei durchschnittlich 68 km, wobei 117 km die obere Grenze darstellen. Abbildung 51 zeigt beispielhaft die gefahrenen Routen und die dabei aufgezeichnete Geschwindigkeit während einer sechstägigen (KEP2) Messperiode.

Abbildung 50: Tagesfahrstrecken (KEP2)

Abbildung 51: GPS-Daten und Fahrgeschwindigkeiten während eines Untersuchungsintervalls (6 Tage, KEP2)

91 5. Ergebnisse

In den Untersuchungen zu bisherigen Flottenversuchen im KEP-Bereich (siehe Abschnitt 3.3.1) zeigte sich, dass vor allem die tägliche Fahrstrecke eine Obergrenze von ca. 70 km nicht übersteigt. Deutliche Unterschiede sind jedoch hinsichtlich der unteren Fahrleistungsgrenze und auch in Hinblick auf die durchschnittliche Geschwindigkeit festzustellen. So gibt es auch Einsatzprofile mit nur bis zu 25 km täglicher Strecke und Maximalgeschwindigkeiten um 30 km/h. Im Rahmen des Projektes EVD-POST kam daher z.B. in Schweden auf einer Strecke von 10-25 km ein kleines „Club-Car“ zum Einsatz, das mit einer Maximalgeschwindigkeit von 45 km/h und einer Reichweite von 40 km für die entsprechende Route völlig ausreichend war (VAN DEN BOSSCHE 2000).

Die Bewertung der einzelnen Faktoren der betrachteten KEP-Flotte zeigt ein heterogenes Bild: Sowohl die mangelnde Flexibilität aufgrund der Fahrzeugbindung an einzelne Personen als auch der private Stellplatz erschweren eine Umstellung auf BEV. Die Auslastung der Fahrzeuge ist aufgrund der täglichen Fahrstrecke von ca. 70 km grundsätzlich als gut einzustufen, wobei es gerade bei KEP2 einige Tage gibt, die davon nach oben sowie unten deutlich abweichen. Die nachfolgende Tabelle 22 zeigt, dass für eine erfolgreiche Umsetzung noch einige Lücken zu schließen sind. Die private Nutzung der Fahrzeuge wirkt sich negativ auf den Stellplatz und auch die Planbarkeit der Route aus. Da es sich um fahrergebundene Fahrzeuge handelt, ist auch die Flexibilität eingeschränkt, wobei dieser Aspekt hier hinsichtlich der zu erbringenden, planbaren Tagesfahrleistungen vernachlässigbar ist.

Tabelle 22: Profil eines kleinen KEP-Unternehmens (Fahrzeuge: Transporter N2 und Kleintransporter N1)

Eigenschaft ++ + 0 - -- Bemerkung

Ladefenster x über Nacht ausreichend lange, planbare Pausen

Stellplatz x private Nutzung der Fahrzeuge, unterschiedliche

Parksituationen Reichweite (95 %) x

Auslastung x

Planbarkeit der Route x Route für Verteilverkehr planbar, bei Privatnutzung keine Planbarkeit

Flexibilität x private Nutzung der Fahrzeuge, Bindung der Fahrer an

jeweiliges Zustellfahrzeug

Da die private Nutzung der Fahrzeuge Teil der Entlohnung der Arbeitnehmer und damit fester Bestandteil der Lohnstruktur ist, muss eine Beschränkung auf die rein gewerbliche Nutzung des Fahrzeugs monetär ausgeglichen werden. Der Einsatz rein batterieelektrischer Fahrzeuge für ein derartiges Unternehmen wird daher als unwahrscheinlich eingestuft. Hinzu kommt, dass positive Zusatzeffekte wie ein Imagegewinn nicht direkt auf den Subunternehmer zurückfallen, sondern lediglich auf den Mutterkonzern. Inwieweit dieser verlässlich bereit ist, für diesen Bonus höhere Auftragskosten zu übernehmen, ist unklar.

Derzeit hat das Unternehmen zwei unterschiedliche Fahrzeugtypen im Einsatz: für KEP 1 zwei Lieferwagen (Mercedes Benz Sprinter, Diesel) und für KEP 2 fünf Minivans (VW Caddy, Diesel). Nach Aussage des Subunternehmers wurden die Fahrzeuge in erster Linie nach den Aspekten Kraftstoffverbrauch und Zulademöglichkeiten ausgewählt. Ob bereits verfügbare Fahrzeuge in das Firmenprofil passen, soll nachfolgend untersucht werden. In der Transporter-Klasse wird der Smith

Edison Panel Van in einer rein elektrischen Version angeboten. Der auf dem Ford Transit basierende Transporter wird bereits wie in Abschnitt 3.3.1. erläutert im Testbetrieb bei einer Reihe von europäischen Post- und Paketdienstleistern eingesetzt (z.B. DHL, Royal Mail, TNT⁸⁸). Mit einem 40 kWh Lithium-Ionen-Akku hat er nach Angabe des Herstellers einen Verbrauch von 20 kWh/100km und eine Reichweite von 160 km, die jedoch durch die Nutzung von Heizung, Klimaanlage oder bei hoher Zuladung reduziert sein kann. Sowohl hinsichtlich der Beladung (11 m³) als auch der Ladezeit (10 Stunden) erfüllt er alle Anforderungen für diesen Einsatzzweck. Da die hohe Reichweite in dem gezeigten Profil nur selten ausgeschöpft ist, kann ggf. auch auf ein kleineres Fahrzeug zurückgegriffen werden: Ein mögliches Fahrzeug ist der Iveco Electric Daily, der auch bei DHL in der Zustellung eingesetzt wird. Er hat eine Reichweite von 90 km und wird mit einer 42,4 kWh ZEBRA-Batterie betrieben. Bei einem zulässigen Gesamtgewicht von 3,5 t hat er im Gegensatz zum konventionellen Fahrzeug ein deutlich verringertes Nutzgewicht von 770 kg, das allerdings bei volumenintensiven Lieferungen weniger relevant ist (DHL 2013).

In der Kategorie der Stadtlieferwagen könnte der Renault Kangoo Rapid Z.E. eine elektrisch angetriebene Alternative werden. Er ist seit Oktober 2011 erhältlich und hat eine angegebene Reichweite von 160 Kilometern. Dies erfordert eine 15 kWh-Batterie, die in maximal acht Stunden vollständig aufgeladen werden kann. Der Verbrauch wird vom Hersteller mit 9,4 kWh/100km angegeben⁸⁹. Das Fahrzeug kostet 23.800 € (inkl. MwSt.) zzgl. einer monatlichen Batterieleasingrate von 85 €⁹⁰. Das vergleichbare Dieselpendant kostet ca. 16.300 €⁹¹. In Hinblick auf die tatsächlich benötigte Reichweite ist jedoch auch dieses Fahrzeug überdimensioniert, was sich auch im Bewertungspunkt „Auslastung“ bereits deutlich wurde.

Nachfolgend soll daher beleuchtet werden, wie sich die Anzahl der absolvierbaren Tagesstrecken in Abhängigkeit von der Reichweite der Fahrzeuge verhält, um zu entscheiden, welche Auslegung den besten Kompromiss zwischen Einsatztauglichkeit und ökonomischen Gesichtspunkten bietet. Dazu wird sowohl für KEP1 (Transporter) als auch KEP2 (Kleintransporter) angenommen, dass die Fahrzeuge nur in allen Pausen, die größer sind als 6 Stunden (hier: über Nacht) geladen werden..

88 siehe (SMITH ELECTRIC VEHICLES 2010)

89 In Hinblick auf die Verbrauchsberechnungen, auf die im Rahmen dieser Arbeit zurückgegriffen wird (siehe Abschnitt 4.1.1), aber auch auf diverse Tests (siehe z.B. ADAC o.J.) und Erfahrungsberichte (siehe z.B. TÜV NORD 2012) scheinen die Herstellerangaben i.A. in der Praxis nicht erreichbar zu sein. Je nach Fahrzeug und Randbedingung (Temperaturen, Topografie) werden unterschiedliche Abweichungen dokumentiert.

90 aktuelle Angaben finden sich auf der Seite des Herstellers: http://www.renault-ze.com, Zugriff 10/2012

91 siehe: Firmenpräsenz auf www.renault.de und www.renault-ze.com, Zugriff: 12/2010

93 5. Ergebnisse

Abbildung 52: Absolvierbare Tages- und Einzelstrecken von KEP1 und KEP2 in Abhängigkeit von der Fahrzeugreichweite

Deutlich erkennbar ist, dass bei einer Reichweite von 130 km für beide Fahrzeuge bereits eine sehr gute Abdeckung sowohl hinsichtlich der Tages- als auch der Einzelstrecken erreicht werden kann. Für KEP1 liegt nur eine kleine Datenbasis vor, weswegen verlässliche Aussagen nur schwer möglich sind. Im Untersuchungszeitraum zeigte sich, dass bereits mit einer Reichweite von 70 km über 95 % aller Einzelstrecken zu bewältigen sind, jedoch nur 58 % aller Tage komplett von einem BEV übernommen werden können. Eine Verringerung der optimalen Reichweite geht in diesem Fall mit einer größeren Umdisponierung der zu absolvierenden Strecken einher.

Bei KEP2 liegen die Kurven der absolvierten Tages- und Einzelstrecken näher zusammen. Bei einer Reichweite von 90 km können 84 % aller Tages- und 97 % aller Einzelstrecken gefahren werden.

Diese Auswertung zeigt weiterhin, dass Durchschnittswerte für eine Auslegung auf die passende Reichweite nicht herangezogen werden können: Die durchschnittliche Tagesfahrstrecke liegt für KEP 2 bei 68,3 km (siehe Tabelle 21). Mit einer Reichweite von 70 km könnte ein BEV jedoch nur an 70 % aller Tage das konventionelle Lieferfahrzeug ersetzen. Eine qualitative Sichtung der Daten zeigte weiterhin, dass es keine regelmäßige, längere Pause z.B. zur Mittagszeit gibt, sondern sich die längeren Standzeiten (> 1 h) unterschiedlich auf den Tag verteilen. An kurzen Einsatztagen gab es gelegentlich auch gar keine längeren Pausen.

Im Folgenden wird untersucht, ob ein Nachladen bei Pausen eine signifikante Verbesserung der Streckenabdeckung zur Folge hat und damit ein geplantes Nachladen z.B. während der Mittagspause nahelegt. Abbildung 53 zeigt die Anzahl der absolvierten Tages- und Einzelstrecken für ein KEP 1 mit 70 km und 50 km Reichweite in Abhängigkeit der Ladevorgänge in unterschiedlichen Zeitfenstern.

Abbildung 53: Anteil absolvierter Strecken in Abhängigkeit von der Pausenlänge, die zum Nachladen genutzt wird (KEP 1, oben:

bei Auslegung auf 70 km Reichweite, unten: bei Auslegung auf 50 km Reichweite)

Beide Auswertungen zeigen, dass ein Nachladen in längeren Pausen nur wenig zur Verbesserung hinsichtlich der Streckenabdeckung beiträgt. Dies legt nahe, dass im konkreten Fall eine Umdisponierung der Fahrten gegenüber einer Nachlademöglichkeit im Arbeitsverlauf der Vorzug gegeben werden sollte, um die Zahl der mit dem BEV zurückgelegten Strecken zu optimieren. Weiterhin fällt auf, dass eine höhere Ladeleistung nur zu marginalen Verbesserungen führt, vor allem beim Nachladen in längeren Pausen. Die Auswertung der Pausenlängen von KEP2 ergab ein ähnliches Bild.

Im nächsten Schritt soll ermittelt werden, welche Differenzkosten bei der Anschaffung eines BEV für KEP1 und KEP2 entstehen. Hierfür werden drei Reichweitenoptionen verglichen, die unterschiedliche Abdeckungsgrade und damit verschiedene Einsatzstrategien repräsentieren. Da die Streckenverteilungen von KEP1 und KEP2 nicht sehr voneinander abweichen, ergeben sich für beide Fahrzeugtypen die gleichen Reichweitenauslegungen. Die Berechnung erfolgt getrennt.

1. Reichweite von 70 km: Im Fahrprofil von KEP1 können mit dieser Reichweite 96 % aller Einzelfahrten und 58 % aller Tagesstrecken absolviert werden. Größere Umdisponierungen im Ablauf wären notwendig, da vor allem die letzten Teilstrecken des Tages von einem anderen Fahrzeug

95 5. Ergebnisse

übernommen werden müssten. Auch bei KEP2 können mit einer Reichweite von 70 km 96 % aller Einzelfahrten abgedeckt werden; die Anzahl der Tagesstrecken liegt mit 70 % etwas höher.

2. Reichweite von 90 km: Hiermit können für KEP1 99 % der Einzelstrecken und 83 % aller Tagesstrecken zurückgelegt werden. Auch bei KEP2 steigt die Auslastung deutlich auf 97 % bzw.

84 % an.

3. Reichweite von 110 km: Ein E-Transporter mit 110 km Reichweite kann alle Einzel- und Tagesfahrten für KEP1 übernehmen. Auch für KEP2 können 99 % aller Einzelstrecken abgedeckt werden. Die Auswertung der Tagesstrecken zeigte im Untersuchungszeitraum eine lange Tagesfahrt

> 200 km, die mit einem E-Fahrzeug nicht absolviert werden kann. Davon abgesehen können alle anderen Tagesstrecken für KEP2 ebenfalls bedient werden.

Die Ermittlung der Batteriegröße findet sowohl für einen Nebenverbrauch von 1 kW (best case) als auch 3 kW statt. Um zu gewährleisten, dass die Fahrzeuge auch am Ende ihrer Batterielebensdauer noch die gleiche Reichweite besitzen, wird zusätzlich eine Berechnung inkl. Alterungsreserve⁹² durchgeführt (worst case). Für den E-Transporter wird ein Fahrzeuggewicht inkl. Ladung von 3,0 t angenommen. Für den E-Kleintransporter wird mit einem Gewicht von 1,5 t gerechnet. Die sich daraus ergebenen Batteriegrößen für den Eingang in die TCO-Berechnung sind in Tabelle 23 dargestellt.

Tabelle 23: Batteriegrößen für die TCO-Berechnung (KEP1/E-Transporter und KEP2/E-Kleintransporter) Szenario 1:

70 km Reichweite

Szenario 2:

90 km Reichweite

Szenario 3:

110 km Reichweite

KEP 1

Nebenverbrauch in kW 1 3 3 1 3 3 1 3 3

Alterungsreserve* nein nein ja nein nein ja nein nein ja

Batteriegröße in kWh 23,3 26,3 33,1 30,3 34,1 43,1 37,0 41,7 53,3

KEP 2

Nebenverbrauch in kW 1 3 3 1 3 3 1 3 3

Alterungsreserve* nein nein ja nein nein ja nein nein ja

Batteriegröße in kWh 12,5 15,5 19,5 16,2 20,0 25,2 19,9 24,6 31,1

* SOH = 0%, entspricht in der Berechnung einem Batteriehub von 64 %

Bei Annahme einer 6-Tage-Woche von Montag bis Samstag ergibt sich für KEP1 eine jährliche Fahrleistung von ca. 22.500 km, für KEP2 von ca. 20.500 km. Für die nachfolgende Berechnung wird davon ausgegangen, dass in allen drei Szenarien diese durchschnittlichen Fahrleistungen auch erbracht werden sollen, auch wenn das aus praktischen Gründen bedeutet, dass Fahrten umdisponiert werden. In Szenario 1 findet demnach die beste Auslastung statt, da die täglichen durchschnittlichen Fahrleistungen genau um 70 km liegen. Gleichzeitig ist hier der größte Organisationsaufwand erforderlich, der in der

92 Bei der Alterungsreserve wird davon ausgegangen, dass die Batterie auch am Ende ihrer Lebensdauer (wenn die maximal entnehmbare Kapazität des letzten Vollzyklus nur noch 80 % der Nennkapazität entspricht) noch die erforderliche Reichweite erbringen kann. Angegeben wird dieser „Gesundheitszustand“ mit dem SOH (State of Health), der bei Erreichen des o.g. Kapazitätsverlustes bei 0 % liegt.

folgenden TCO-Berechnung nicht nach seinem Geldwert erfasst wird. Für Szenario 3 bedeutet das, dass ein Teil der verfügbaren Reichweite im Durchschnitt ungenutzt bleibt. Abbildung 54 zeigt die TCO-Lücke für KEP1 und KEP2 für eine Haltedauer von 8 Jahren.

Abbildung 54: Mehrkosten für ein BEV für KEP1 und KEP2 für eine Haltedauer von 8 Jahren

Deutlich sichtbar wird in der Auswertung, wie hoch die Kosten für die Alterungsreserve sind. Kann auf diese durch die Planung alternativer, kürzerer Strecken für BEV mit abnehmenden Reichweiten verzichtet werden, dann ergeben sich vor allem für Reichweiten von 70 bis 90 km rentable Lösungen, wobei vor allem erstere nur sehr wenig Spielraum für Abweichungen im Betriebsablauf zulässt.

Im Dokument Batterieelektrische Fahrzeuge im gewerblichen Flottenbetrieb (Seite 100-108)