Vier alternative Kraftstoffe für Transportunternehmen

Sowohl Verlader als auch Spediteure haben viel zu beachten, wenn sie ihren Energiemix im Transportwesen diversifizieren wollen. Es ist ein Balanceakt, bei dem viele Faktoren wie Kapitalinvestitionen, Energiekosten, Energieverbrauch, verfügbare Infrastruktur und individuelle Nachhaltigkeitsziele sowie eine Vielzahl alternativer Kraftstoffe für den Transport berücksichtigt werden müssen.

Diesel macht immer noch 93 Prozent des Marktanteils im Transportwesen aus, und obwohl er wahrscheinlich in naher Zukunft der Standardkraftstoff für Schwerlasttransporte bleiben wird, werden alternative Energien immer realistischer. In der richtigen Anwendung können die Alternativen schon heute für Flotten eingesetzt werden, und jede von ihnen bietet potenzielle Vorteile, birgt aber auch Hindernisse, die es zu überwinden gilt.

Von Elektrofahrzeugen bis hin zu Erdgas sind Fortschritte in nachhaltigeren Transporttechnologien am Horizont zu erkennen, und die Branche ist unglaublich optimistisch, was diese Diversifizierung angeht, da wir uns auf die Kraftstoffalternativen der Zukunft konzentrieren.

 

4 Arten alternativer Transportenergie

Eine genauere Betrachtung der vier Hauptarten alternativer Energien für den Schwerlasttransport hilft Verladern, die besten Entscheidungen für die Strategie ihres Unternehmens zu treffen.

• Biodiesel und erneuerbarer Diesel
• Erdgas
• Batterieelektrisch
• Wasserstoff-Brennstoffzelle

Biodiesel, erneuerbarer Diesel

Biodiesel und erneuerbarer Diesel sind zwei der am weitesten verbreiteten alternativen Energien, die im gewerblichen Verkehr eingesetzt werden. Beispiele für gängige Biodiesel- und Biokraftstoffmischungen, die an den meisten Tankstellen zu finden sind, sind E10, B5 und B2. Außerdem ist B20 eine Biodieselmischung, die in Minnesota in den Sommermonaten vorgeschrieben ist. Durch das in Ölraffinerien übliche Verfahren der Wasserstoffbehandlung entsteht ein Produkt, das mit herkömmlichem Dieselkraftstoff nahezu identisch ist.

 

Chancen und Herausforderungen von Biodiesel und erneuerbarem Diesel:

Der einschränkendste Aspekt von Biodiesel (und anderen fortschrittlichen Biokraftstoffen) ist, dass sie nur zur Beimischung verwendet werden. Reiner Biodiesel kann bei kälteren Temperaturen nicht verwendet werden, da er kristallisieren und gelieren kann, was zu Schäden am Lkw-Motor führen kann. Aus diesem Grund erlöschen bei den meisten großen Motorenherstellern die Garantien, wenn eine Mischung von mehr als 20 Prozent in einem Dieselmotor verwendet wird.

Der größte Vorteil von erneuerbarem Diesel ist, dass er herkömmlichen Diesel in herkömmlichen Dieselmotoren direkt ersetzen kann. Die Produktionskosten sind jedoch hoch, was einer breiteren Verwendung in der Industrie entgegensteht.

Nachhaltigkeitsvorteile von Biodiesel und erneuerbarem Diesel: 

Beide, Biodiesel und erneuerbarer Diesel, sind nicht-fossile Kraftstoffe, die aus organischen Abfällen wie Pflanzenöl und tierischen Fetten hergestellt werden.

 

Biodiesel und Biokraftstoffe dominieren derzeit auf nationaler Ebene die Dieselalternativen aufgrund der staatlichen Beimischungsvorschriften. Darüber hinaus fördert die Bundesregierung die Einführung alternativer Kraftstoffe, insbesondere im Verkehrswesen, durch das Programm Renewable Fuel Standard (RFS). Mit der Absicht, die Treibhausgasemissionen auf realisierbare und skalierbare Weise zu verringern, verlangt dieses Programm die schrittweise Beimischung von fossilen Kraftstoffen zu alternativen Kraftstoffen. Am weitesten verbreitet sind Biodiesel und erneuerbarer Diesel.

Da die Regierung die Mindestanforderungen für die Beimischung jedes Jahr erhöht, wird sich der bestehende Marktanteil auf eine breitere Mischung von Kraftstoffarten verteilen. RFS ist auch der Grund dafür, dass Ethanol in dem Benzin enthalten ist, mit dem Ihr Auto oder Privatfahrzeug betankt wird. 

 

Der größte Teil der erneuerbaren Energien, einschließlich Diesel, wird in Kalifornien verkauft, wo die zusätzliche Gesetzgebung des Bundesstaates Low Carbon Fuel Standard (LCFS) ihn wettbewerbsfähig mit herkömmlichen Dieselpreisen macht. Reiner erneuerbarer Diesel stößt über den gesamten Lebenszyklus hinweg 60 Prozent weniger Emissionen aus als herkömmlicher Diesel, was ihn unter Emissionsgesichtspunkten zu einer attraktiven Option macht. Die Produktionskosten machen es jedoch zu einer Herausforderung, ihn in allen Flotten zu verwenden.

Naturgas

Naturgas gibt es in verschiedenen Formen - komprimiert und verflüssigt - und die Quelle bestimmt seine Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit, wobei es sich hauptsächlich um erneuerbares Erdgas handelt. 

Komprimiertes Erdgas (CNG) wird seit Jahrzehnten in Privatfahrzeugen verwendet, gewinnt aber zunehmend Marktanteile im Bereich der schweren Nutzfahrzeuge. Der Kraftstoff selbst bietet einen niedrigen, stabilen Preis und geringere Emissionen als Diesel.

 

Verflüssigtes Erdgas (LNG) ist weniger beliebt als die kondensierte Form von Erdgas, da es auf sehr kalte Temperaturen gebracht werden muss. Das macht seine Herstellung, Lagerung und seinen Transport teurer. Außerdem werden bei diesem Kühlungsprozess mehr Treibhausgase freigesetzt, was die Vorteile für die Umwelt schmälert. Es ist in Europa weiter verbreitet, da es in Europa an einer Pipeline-Infrastruktur mangelt, verglichen mit dem ausgedehnten Erdgas-Pipelinenetz der USA.

Erneuerbares Erdgas (RNG) ist chemisch gesehen dasselbe wie herkömmliches Erdgas, wird aber aus erneuerbaren Rohstoffen wie tierischen Abfällen, Deponiegasen und verrottenden organischen Stoffen hergestellt. Dies ist wegen seiner Kohlenstoffintensität wichtig zu wissen. In einigen Fällen, vor allem bei Molkereiabfällen, werden die Kohlenstoffemissionen im Lebenszyklus von Produktion und Verbrauch sogar eliminiert.

CNG und RNG haben dasselbe Pipelinenetz und dieselben Endanwendungen. Sobald es zu seiner endgültigen Form veredelt ist, sind die beiden nicht mehr zu unterscheiden, so dass ein Verständnis des Lebenszyklus dieser Energiequelle für das Verständnis der gesamten Kohlenstoffintensität unerlässlich ist.

 

Chancen und Herausforderungen von CNG im Transportwesen:

Einer der Vorteile von CNG ist, dass es weit weniger Preisschwankungen unterliegt als Diesel. Wenn ein Verlader einem Spediteur die Kosten für CNG erstattet, basiert die Erstattung in der Regel auf einem Preis, der zu Beginn eines jeden Monats festgelegt wird.  Erdgas ist in den USA aufgrund des Schieferbooms, der zu einer erhöhten inländischen Öl- und Gasproduktion führte, sehr reichlich vorhanden. Das derzeit geförderte Erdgasangebot ist so groß, dass einige Ölproduzenten überschüssige Mengen aufgrund mangelnder Pipelinekapazitäten abbrennen müssen.

 

Eine der größten Herausforderungen bei der Einführung von CNG als alternativem Kraftstoff im Verkehrswesen ist, dass es direkt mit Diesel verglichen wird. Wenn Dieselpreise niedrig sind wird er gegenüber CNG kostengünstiger. Darüber hinaus benötigen Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff, die mit Erdgas betrieben werden, andere Motoren und Tankstellen als Diesellastwagen, was bedeutet, dass die Vorabinvestitionen erheblich sind.

CNG bot Kosteneinsparungen von rund 1 $ pro Gallone gegenüber Diesel, bevor der Rohölmarkt Ende 2014 abstürzte. Damals lag der Ölpreis bei über 100 US-Dollar pro Barrel.

Das jüngste Niedrigpreisumfeld für Dieselkraftstoff macht die Betankung von Lkw mit Diesel jedoch wirtschaftlich vorteilhafter. Sollte der Ölpreis wieder in die Höhe schnellen, ist CNG einer der praktischsten alternativen Kraftstoffe, wenn alle anderen Faktoren zusammenpassen.

 

Wie wir in unserem Artikel The Viability of CNG in the Supply Chain dargelegt haben, wird die Infrastruktur für Erdgas weiter ausgebaut, wenn auch langsam. Ungeachtet dessen wird die anhaltende Preisstabilität CNG weiterhin zu einer attraktiven Option machen, wenn es in den richtigen Anwendungsfällen eingesetzt wird.

Nachhaltigkeitsvorteile von CNG: 

CNG verbrennt viel sauberer und stößt bei der Verbrennung weniger Treibhausgase aus als Benzin oder Diesel. Dennoch handelt es sich immer noch um einen fossilen Brennstoff, der größtenteils aus groß angelegten Bohrungen stammt, die einen großen Kohlenstoff-Fußabdruck hinterlassen. RNG ist eine erneuerbare Energieoption für den Erdgasverbrauch, da es aus organischem Material, einschließlich Abfällen von Mülldeponien und aus der Viehzucht, hergestellt wird.

Die Lebenszyklusemissionen gewinnen an Bedeutung, da bei der Herstellung von RNG Methangase wiederverwendet werden, die sonst in die Atmosphäre gelangen würden. Dadurch wird die Gesamtwirkung von RNG in Bezug auf die Emissionen gleich Null und manchmal sogar negativ.

Programme, die Anreize auf Bundes- und Landesebene nutzen, können ihre finanzielle Tragfähigkeit verbessern. Kalifornien ist führend bei der Nutzung von RNG als Kraftstoff für den Verkehr und hat Vorschriften und Anreize geschaffen, um die Kostenwettbewerbsfähigkeit mit Dieselkraftstoff zu verbessern.

Batterieelektrisch

Batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) werden CNG in ihrer Rentabilität übertreffen, wenn die Technologie weiter voranschreitet.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Berichts haben BEVs noch nicht die allgemeine Akzeptanz bei schweren Nutzfahrzeugen erreicht. Größere Vorbestellungen signalisieren den Beginn eines Wandels in der Transportindustrie. Unter anderem hat UPS 950 elektrische Workhouse-Lieferwagen bestellt. Dazu gehören auch Reservierungen von großen Versendern von Verbrauchsgütern, Einzelhändlern und Spediteuren für schwere batterieelektrische Lastwagen der Klasse 8, wie den Tesla Semi.

 

Marktstörer wie Tesla und Nikola treffen auf Branchengrößen wie Daimler und Volvo, um die BEVs für den Frachtmarkt von morgen zu entwickeln. Einige dieser Unternehmen haben angekündigt, dass diese batterieelektrischen Lkw zwischen 2020 und 2022 verfügbar sein und in die Transportlieferketten integriert werden sollen.

Chancen und Herausforderungen von Elektrofahrzeugen im gewerblichen Verkehr:

Die Zukunft von BEVs sieht rosig aus, sobald diese Technologien in die Mainstream-Lieferkette aufgenommen werden.

Zu den Hauptvorteilen von BEVs gehören eine höhere Energieeffizienz und langfristige Kostenvorteile aufgrund niedrigerer Energiekosten im Vergleich zu Diesel. Kraft und Leistung werden in der Lage sein, direkt mit Dieselantrieben zu konkurrieren - eine Eigenschaft, die bisher von keiner anderen Energieart geteilt wird.

Die Auspuffemissionen werden auf Null sinken, was sie für überlastete städtische Gebiete sehr attraktiv macht. Darüber hinaus werden sich die Lebenszyklusemissionen weiter verbessern, da sich das amerikanische Energienetz von fossilen Brennstoffen wegbewegt.

 

Trotz umfangreicher Gleichstrom-Schnellladestationen ist die größte Hürde für BEVs die fehlende Infrastruktur für schwere Nutzfahrzeuge. Aus diesem Grund sind die Verlader, die am ehesten die Vorteile von Elektro-LKWs nutzen können, diejenigen mit privaten Flotten, die bestimmte Fahrspuren befahren.

 

Diese Spediteure könnten in Ladeinfrastruktur vor Ort oder entlang spezieller Routen investieren. Elektrofahrzeuge können auch innerhalb der Stadtgrenzen auf sich wiederholenden Strecken wie dem Stadtverkehr eingesetzt werden, während Diesel-Lkw auf längeren Strecken im ganzen Land unterwegs sind.

Beschränkungen bei der Reichweite der Batterieladung verschärfen diese Herausforderung noch weiter. Batterien sind extrem schwer. Lkw haben eine begrenzte Ladekapazität, so dass es unattraktiv ist, für einen elektrifizierten Antriebsstrang auf einen vollen Lkw zu verzichten.

Außerdem ist die Batterietechnologie durch Zeit und Reichweite begrenzt. Wenn sie vollständig aufgeladen ist, beträgt die Reichweite etwa 200 Meilen. Die meisten Langstreckentransporte sind 1.000 Meilen oder mehr lang. In jeder Minute, in der ein Lkw nicht fährt, macht er $0, so dass Ausfallzeiten und häufige Stopps in den meisten Lieferketten unattraktiv sind.

Wir könnten sehen, dass Versorgungsunternehmen, multinationale Energieunternehmen und Hersteller von Elektrofahrzeugen wie BYD, Tesla und Daimler Stationen bauen, um ihr spezifisches Lkw-Netz zu unterstützen.

Nachhaltigkeitsvorteile von Elektro-Lkw:

Kaliforniens Treibhausgasemissionsvorschriften und Anreize ebnen dieser alternativen Energie ebenfalls den Weg. Anfang 2020 kauft Anheuser-Busch den 100. vollständig batterieelektrischen Klasse-8-Lkw von BYD in den USA. Damit wird das Unternehmen sein Netz von mehr als 20 Elektrofahrzeugen erweitern, um die Kohlenstoffemissionen in seiner Transportlieferkette zu reduzieren.  

Elektrizität ist für Verlader, die nach nachhaltigen Optionen suchen, sehr vielversprechend. Die Messung der tatsächlichen Nachhaltigkeitsvorteile von Elektro-Lkw ist jedoch kompliziert. Es müssen die Emissionen über den gesamten Lebenszyklus und insbesondere die Energiequelle für die Stromerzeugung berücksichtigt werden.

Strom aus Kohlekraftwerken beispielsweise stößt immer noch erhebliche Mengen an Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre aus, verglichen mit Strom, der aus einer Windkraftanlage stammt. Dies wird in dem Maße an Bedeutung gewinnen, wie sich die Technologie in der gesamten Branche verbreitet und die Berichterstattung und Beseitigung von Kohlenstoffemissionen stärker reguliert wird.

Wasserstoff-Brennstoffzellen

Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) ähneln Elektro-LKWs, da sie beide batteriebetriebene Fahrzeuge sind, aber die Energiequelle unterscheidet die beiden. Diese Schwerlastfahrzeuge verwenden eine Brennstoffzelle, die reinen Wasserstoff und Sauerstoff kombiniert, um Strom für die Batterie des Fahrzeugs zu erzeugen. Die bekanntesten Hersteller dieser Art von Fahrzeugen sind Nikola und Toyota.

Lesen Sie ein Interview, das Breakthrough mit Nikola über die Zukunft der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie führte, hier. 

 

Chancen und Herausforderungen der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie:

Der Preis ist die größte Herausforderung bei der Einführung von Wasserstoff-Brennstoffzellen als alternative Energiequelle. Die Energie für den Antrieb des Lastwagens ist teuer und für die meisten Verlader und Spediteure derzeit finanziell nicht sinnvoll. Wasserstoff ist teuer und schwierig zu verarbeiten, und sein Transport kann sogar noch teurer sein. Mit der Entwicklung neuer Batterietechnologien könnte der Preis jedoch sinken und diese Option attraktiver werden.

Der größte Vorteil, den Wasserstoff-Brennstoffzellen-Lkw gegenüber anderen elektrischen Optionen haben, ist die Reichweite. Man geht davon aus, dass Elektrofahrzeuge eine maximale Reichweite von 100 bis 300 Meilen mit einer einzigen Ladung haben, obwohl Tesla behauptet, dass seine elektrischen Sattelschlepper eine Reichweite von 600 Meilen haben. Nikola hingegen behauptet, dass seine Wasserstoff-Brennstoffzellen-Lkw über 1.000 Meilen auf einmal fahren können. Dies macht sie zu einer attraktiven, energieeffizienten Option für lange Strecken.

Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge haben es in Bezug auf die Infrastruktur noch schwerer als Elektrofahrzeuge. Zwar müssen Wasserstoff-Lkw aufgrund ihrer größeren Reichweite weniger oft nachgeladen werden, aber sie benötigen dennoch spezielle Wasserstofftankstellen. Im Jahr 2019 gab es in den USA nur 40 öffentliche Wasserstofftankstellen, die meisten davon in Kalifornien.

 

Nachhaltigkeitsvorteile von Wasserstoff: 

Die Umwandlung von Wasserstoffgas in Strom ist relativ sauber, wenn man die Auspuffemissionen betrachtet. Bei der Herstellung von Wasserstoffgas entstehen nur Wärme und Wasser als Nebenprodukte. Trotz dieser sauberen Emissionen wirft die Herstellung von Wasserstoff Fragen der Nachhaltigkeit auf.

Ein Teil der Wasserstoffproduktion beruht auf fossilen Brennstoffen und einem thermochemischen Prozess, der als Dampf-Methan-Reformierung bekannt ist. Bei diesen Verfahren werden Treibhausgase freigesetzt, weshalb die Berücksichtigung der Lebenszyklusemissionen alternativer Kraftstoffquellen immer wichtiger wird, um wirklich nachhaltige Praktiken in der Lieferkette zu gewährleisten.

Die Alternative ist die Verwendung von erneuerbarem Wasserstoff durch Elektrolyse von Wassermolekülen und wasserstoffproduzierenden Mikroben. Diese Technologie wird jedoch nur in begrenztem Umfang eingesetzt, und die Verfahren sind teuer.

Welche Strategie verfolgen Sie bei alternativen Kraftstoffen?

Die Entscheidung, welche Arten von alternativen Kraftstoffen die richtigen Optionen für Ihre Transportstrategie sind, kann von den Grundwerten Ihres Unternehmens abhängen. Wenn Sie Wert auf Nachhaltigkeit  legen und eine umweltfreundliche, vorausschauende Marke sein wollen, sollten Sie zu den frühen Anwendern gehören. Wenn Sie sich für die Verringerung der Treibhausgasemissionen einsetzen, müssen Sie möglicherweise mit höheren Energiepreisen rechnen, bis sich die Technologie und die Methoden durchgesetzt haben. Die größte Herausforderung für alle Verlader und Spediteure sind die Kosten und Komplikationen bei der Umstellung von Diesel auf alternative Kraftstoffe - aber es ist möglich. Die Diversifizierung des Energieportfolios bietet Verladern Flexibilität und unterstützt eine flexible Lieferkette (agile Lieferkette). Der Aufbau strategischer Partnerschaften mit Spediteuren und Energieversorgern kann die finanzielle Tragfähigkeit und den langfristigen Erfolg des Programms erhöhen. Da Regierungen, Organisationen und Verbraucher ihren Blick weiter auf eine saubere Energiezukunft mit strengeren Emissionszielen richten, sollten sich Verlader auf eine Zukunft mit alternativen Kraftstoffen einstellen.