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Batteriebetriebene LKW beim Ladevorgang an einer Ladesäule

Netzinnovationen

FlexCharge BW

NETZlabor E-Lkw

Die Zukunft der Logistik ist elektrisch — doch leistungsfähige Ladeinfrastruktur trifft vielerorts auf begrenzte Netzkapazitäten. Im Projekt FlexCharge BW entwickeln und erproben wir gemeinsam mit Logistikpartnern neue Ansätze für das netzorientierte Laden von E‑Lkw‑Flotten. Ziel ist es, Netzanschlüsse schneller zu ermöglichen und die vorhandene Netzinfrastruktur intelligenter zu nutzen.

Das Netz im Blick, die elektrische Logistik im Fokus

In unserem NETZlabor testen wir unter realen Bedingungen, welche Anforderungen das Laden von E-Lkw in Logistikzentren an unser Stromnetz stellt und wie wir als Verteilnetzbetreiber den Hochlauf der Elektrifizierung in dieser Branche aktiv durch die intelligentere Auslastung verfügbarer Netzkapazitäten unterstützen können. Hierzu kooperieren wir mit zwei Logistikunternehmen in Baden-Württemberg und testen in der Praxis, wie dies mithilfe von dynamischen Ladefahrplänen gelingen kann.

Der Strombedarf im Logistiksektor wächst durch Elektrifizierung

Nicht nur aus Klimaschutzaspekten, sondern zunehmend auch aus wirtschaftlichen Gründen beschäftigen sich immer mehr Logistikunternehmen mit batterieelektrischen Lkw (E‑Lkw). Deren Ladeanforderungen unterscheiden sich deutlich von denen batterieelektrischer Pkw (E‑Pkw): Kürzere Standzeiten und größere Energiebedarfe erfordern deutlich höhere Ladeleistungen, sowohl an Logistikdepots als auch entlang von Fernstraßen. Diese veränderten Ladebedarfe stellen neue Anforderungen an das Verteilnetz.

Quelle Grafik : Frauenhofer IEE (2024), Kurzstudie: Ladeprofile von elektrischen Fahrzeugen

Säulendiagramm zur Darstellung des Hochlaufs des benötigen Ladestromverbrauchs für elektrisch betriebene Lastkraftwagen

Netzanschlüsse an Logistikdepots müssen erweitert werden

Ein Großteil der Ladevorgänge der E-Lkw wird künftig an Logistikdepots stattfinden. Aufgrund hoher Fahrleistungen und fixer Standzeiten sind hierfür hohe Ladeleistungen erforderlich. Die bestehenden Netzanschlüsse vieler Logistikdepots sind bislang nicht auf diesen zusätzlichen Leistungsbedarf ausgelegt und müssen daher häufig erweitert werden. Perspektivisch wird hierfür immer häufiger ein zeitintensiver Netzausbau notwendig.

Vogelperspektive eines Logistikdepots mit zu- bzw. abliefernden LKW und Photovoltaik-Anlagen auf den Hallendächern

Netzorientiertes Laden als Schlüssel zum Erfolg

Die Auslastung des Verteilnetzes variiert im Tages- und Jahresverlauf. Gleichzeitig sind Ladevorgänge von E‑Lkw — unter Berücksichtigung der logistischen Prozesse — in einem gewissen Umfang flexibel planbar. Beim netzorientierten Laden soll das Ladeverhalten der E‑Lkw daher an die jeweilige Netzauslastung angepasst werden. So könnten beispielsweise in Zeiten hoher lokaler PV‑Einspeisung mehr Fahrzeuge laden als in Phasen hoher Netzlast. Derzeit ist ein solches Vorgehen noch nicht Stand der Technik, da einerseits den Logistikunternehmen keine Informationen zur Netzauslastung vorliegen und andererseits die Netzbetreiber die logistischen Abläufe nicht kennen. Im Projekt FlexCharge BW wollen wir den Ansatz des netzorientierten Ladens von E-Lkw-Flotten untersuchen und in der Praxis erproben.

400 kW-Hypercharging-Ladesäule

Wie wir das E-Lkw-Laden von morgen
bereits heute erproben

Im Mittelpunkt unseres NETZlabors steht die Frage, wie die Integration von E‑Lkw‑Flotten in das Verteilnetz zukünftig optimiert werden kann. Ziel ist es, das netzorientierte Laden unter realen Bedingungen zu erproben und zu untersuchen, welches Potenzial dieser Ansatz für Logistikunternehmen und das Verteilnetz bietet. Gemeinsam mit starken Partnern aus Logistik und Forschung analysieren wir das Ladeverhalten der E-Lkw an unseren NETZlabor-Standorten. Ein besonderer Fokus liegt auf der Entwicklung und der praktischen Erprobung dynamischer Ladefahrpläne, die sich an den logistischen Prozessen orientieren und gleichzeitig die Situation im Stromnetz berücksichtigen. Ergänzend wird untersucht, welche Anreize eine solche Form des Ladens für Logistikunternehmen attraktiv machen können. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, die Netzinfrastruktur effizienter zu nutzen und neue Lösungsansätze für ein zukunftsfähiges Zusammenspiel von Logistik und Stromnetz zu entwickeln.

Situation

Das Laden von E-Lkw erfordert hohe Ladeleistungen. Für diese sind die aktuellen Netzanschlüsse von Logistikunternehmen häufig nicht ausgelegt. Sie benötigen daher oftmals eine Leistungserhöhung an ihrem Netzanschluss, welche von uns als Verteilnetzbetreiber realisiert werden muss.

Herausforderung

Durch die Elektrifizierung in allen Sektoren erlebt das Verteilnetz einen Wandel: Immer mehr elektrische Verbraucher sowie dezentrale Erzeugungsanlagen müssen ans Netz angeschlossen werden. Dies erfordert zunehmend Netzausbau, der viel Zeit in Anspruch nimmt. Dadurch kann es zu Verzögerungen bei der Realisierung von Leistungserhöhungen kommen.

Lösung

Das Stromnetz ist nicht immer gleich stark belastet, das heißt zu bestimmten Zeiten gibt es freie Kapazität im Netz, zu anderen Zeiten nicht. Durch netzorientiertes Laden könnten die Zeiten mit freier Kapazität für das Laden der E-Lkw genutzt und somit ermöglicht werden, dass Leistungserhöhungen bereits vor dem Netzausbau realisiert werden.

Der Aufbau des NETZlabors

Das NETZlabor setzt sich aus mehreren zentralen Komponenten zusammen:

Infografik zur Veranschaulichung der projektrelevanten Komponenten eines Logistikunternehmens
  1. E-Lkw-Flotte an vier Depotstandorten mit 40 E-Lkw im Einsatz
  2. Ladeinfrastruktur mit 20 Schnellladepunkten für Nutzfahrzeuge
  3. Photovoltaikanlage zur Eigenstromerzeugung
  4. Kundenstation mit Mittelspannungsanschluss
  5. Batteriespeicher

Unsere Logistikpartner – Pioniere der Elektromobilität

E-Lkw in einer Industriehalle

Logistik Schmitt

3 Standorte: Bietigheim/Ötigheim

Zur Webseite der Walter Schmitt GmbH
Drei batteriebetriebene Lkw beim Ladevorgang

Spedition Stickel

Standort: Nagold

Zur Webseite der Spedition Stickel GmbH

Der technische Fokus: Nutzung von Flexibilitäten in der Mittelspannung

Das Stromnetz ist nicht zu jeder Zeit gleich stark ausgelastet. Je nach Tageszeit und Wetter speisen unterschiedliche Anlagen Strom ein — zum Beispiel Photovoltaikanlagen — und gleichzeitig nutzen Haushalte, Betriebe oder Industrie unterschiedlich viel Strom. Dadurch stehen im Netz zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich große freie Kapazitäten zur Verfügung. Beim Anschluss neuer großer Verbraucher wird heute jedoch nur die dauerhaft verfügbare Netzkapazität berücksichtigt. Temporär freie Kapazitäten, die zu bestimmten Zeiten vorhanden wären, können bislang nicht genutzt werden.

Ein netzorientiertes Laden setzt genau hier an: E‑Lkw‑Ladeparks könnten ihren Stromverbrauch künftig an die aktuelle Situation im Netz anpassen. So wäre es möglich, in Zeiten mit viel verfügbarer Netzkapazität — etwa bei hoher Solarstrom‑Einspeisung — zeitweise mehr Leistung zu nutzen, als dies nach heutigen Anschlussregeln dauerhaft möglich ist. Zu anderen Zeiten würde die Ladeleistung entsprechend reduziert werden. Diese Anpassung kann über dynamische, netzorientierte Ladefahrpläne erfolgen. Dabei übermittelt der Netzbetreiber Informationen zur aktuellen Netzsituation an das Logistikunternehmen, das seine Ladevorgänge darauf abstimmt. Die Ladefahrpläne sehen nicht immer gleich aus. Sie sind beispielsweise abhängig davon, wie viele Last- und Erzeugungsanlagen in einem Netzgebiet angeschlossen sind. Anhand von zwei Beispielen wird dies deutlich.

Illustrierte Lastkurve eines Stromnetzes mit hoher Bezugsleistung - in den späten Abend- und Nachtstunden können viele E-LKW geladen werden

Lastgeprägt

In einigen Regionen wird die Netzsituation vor allem durch viele große Verbraucher, beispielsweise Industrieanlagen oder Gewerbebetriebe, geprägt. Hier ist das Stromnetz insbesondere zu Zeiten hoher wirtschaftlicher Aktivität stark ausgelastet. Für das Laden von E‑Lkw sind deshalb vor allem Zeitfenster günstig, in denen andere große Verbraucher ihre Leistung reduzieren oder pausieren — etwa nachts oder an Wochenenden. Netzorientierte Ladefahrpläne können diese Zeiträume berücksichtigen und das Laden entsprechend verschieben.

Illustrierte Lastkurve eines Stromnetzes mit hoher erneuerbaren Stromerzeugung - über die Mittagsstunden können viele E-Lkw geladen werden

Einspeisegeprägt

In anderen Regionen sind besonders viele Erzeugungsanlagen wie Photovoltaik‑ oder Windkraftanlagen angeschlossen. Zu bestimmten Zeiten — etwa an sonnigen Tagen — kann dort sogar mehr Strom erzeugt werden, als vor Ort verbraucht wird. In solchen Zeiträumen steht im Netz vergleichsweise viel freie Kapazität zur Verfügung. Über einen netzorientierten Ladefahrplan könnten dann gezielt mehr E‑Lkw gleichzeitig laden und so den lokal verfügbaren Strom nutzen.

Netzorientierte Ladefahrpläne mit Hilfe von Netz- und Logistikdaten berechnen und übermitteln

Illustrierte Darstellung der Erstellung von Ladefahrplänen aus Netz- und Logistikdaten, die über ein Dashboard dargestellt werden können
  1. Daten zur Netzauslastung
  2. Daten zur Einsatzplanung der E-Lkw-Flotte
  3. Ladefahrplanberechnung
  4. Dashboard zum Monitoring Netze BW
  5. Ladefahrplan für Logistiker
Anwendung lädt