Digital, autonom, elektrifiziert – Wie innovativ ist der Straßentransport aufgestellt?
Die Logistikbranche, noch vor wenigen Jahren als rückständig angesehen, mischt bei der Digitalisierung an der Spitze mit. Mehr noch – der Transportsektor kommt aufgrund seines hohen Digitalisierungsgrades bemerkenswert gut durch die Corona-Pandemie. Das geht aus der repräsentativen Studie "Digitalisierungsindex Mittelstand" hervor, die im Auftrag der Telekom jährlich durchgeführt wird und den digitalen Status quo mittelständischer Unternehmen erhebt.
Jedoch bleibt der Nachwuchs an Fahrern aus, Tendenz steigend.
Im Transportsektor werden nun Hoffnungen in die Digitalisierung gesetzt; diese soll das Jobprofil des Lkw-Fahrers bald wieder attraktiver machen. Auf der einen Seite entschärfen intelligente Systeme wie ein Tempomat mit Stop-and-go-Funktion belastende Fahrsituationen, beispielsweise alltägliche Staus oder zähfließende Fahrzeugkolonnen. Auf der anderen Seite erspart das papierlose Führerhaus den Fahrern Zeit und reduziert Stress: in Form digitaler Checklisten, elektronischer Lieferscheine oder der praktischen Fahrerauthentifizierung über ein RFID-Label am Führerschein.
Insbesondere soll die Digitalisierung in Verbindung mit der Autonomisierung eine enorme Effizienzsteigerung bringen. Ein Szenario, in dem autonome Transportfahrzeuge komplett fahrerlos am Stadtverkehr teilnehmen, ist allerdings Zukunftsmusik. Zunächst fokussieren Nutzfahrzeughersteller auf den alternativen Antrieb, vor allem den elektrischen.
Zu den technologischen Herausforderungen, die im Straßengüterverkehr zu stemmen sind, gehören aktuell also drei Schwergewichte:
- Digitalisierung,
- Dekarbonisierung und
- hochautomatisiert bzw. autonom fahrende Lastkraftwagen.
Digitalisierung
Elektronischer Frachtbrief – Herausforderung Cybersecurity – fehlende Standards
Ein Meilenstein für den Transportsektor wird die Implementierung des elektronischen Frachtbriefes sein. Der Weg wurde im August 2020 mit der EU-Verordnung über elektronische Frachtbeförderungsinformationen bereitet. Behörden müssen demnach ab August 2024 elektronische Frachtbeförderungsinformationen akzeptieren. Parallel dazu können herkömmliche Transportdokumente in Papierform weiterverwendet werden – allerdings ist zu erwarten, dass diese Option in Zukunft nur noch selten gewählt wird. Da die umfangreichen Transportdokumente zwischen Unternehmen untereinander sowie zwischen Unternehmen und Behörden immer noch in Papierform ausgetauscht werden, würde die Digitalisierung der Frachtbeförderung den Verwaltungsaufwand erheblich reduzieren.
Nun steigen mit der Digitalisierung aber die Risiken für Hackerangriffe. Laut der „Nutzfahrzeugstudie 2020 – Cybersicherheit und Digitalisierung“ des Unternehmens Continental mangelt es der Branche jedoch noch an einem Bewusstsein für Cybersecurity. Besonders bei kleinen und mittelständischen Unternehmen ist zu beobachten, dass sie sich in der Hinsicht recht sicher fühlen. Hinzu kommt, dass den kleineren Unternehmen meistens die finanziellen Mittel fehlen, um in ihre digitale Sicherheit zu investieren. Transportunternehmen wären aufgrund bestimmter Ladungen wie Gefahrgut, ihrer Flottengröße und ihrer wirtschaftlichen Wichtigkeit jedoch lohnende Angriffsziele, so der Zulieferer Continental.
Dirk Engelhardt vom Bundesverband Güterkraftverkehr, Logistik und Entsorgung (BGL) betont in der DVZ, dass fehlende Standards eine Herausforderung bei der Digitalisierung darstellen. Der Wildwuchs der Systeme macht potenzielle Vorteile der Digitalisierung wieder zunichte, da es zu wenig einheitliche Schnittstellen gibt. Beispielsweise sind Telematiksysteme für die Kommunikation zwischen ziehender und gezogener Einheit nicht vollständig miteinander kompatibel. Als weiteres Beispiel führt er Fahrerassistenzsysteme an, die sich in den Bedienelementen für den Abbruch der automatischen Notbremsung gravierend voneinander unterscheiden. Es ist offensichtlich, dass das Fehlerrisiko steigt, wenn die Fahrer häufig zwischen Fahrzeugen mehrerer Marken wechseln müssen.
Dekarbonisierung
Brennstoffzelle, batterieelektrischer Truck oder doch lieber der Oberleitungstruck?
Der Sektor Straßentransport steht aufgrund schärferer Emissionsgrenzwerte unter Druck. Europaweites Ziel sind umweltfreundliche und emissionsarme Lkw. So sollen die durchschnittlichen CO2-Emissionen von Lkw und Bussen gegenüber dem Referenzjahr 2019 bis 2025 um 15 Prozent und bis 2030 um 30 Prozent sinken.
Zu den innovativsten Lkw auf dem Weg zum CO2-neutralen Güterverkehr zählen der Mercedes-Benz eActros und der Mercedes-Benz GenH2 Truck, die beide mit dem „2021 Truck Innovation Award“ ausgezeichnet wurden.
An den beiden Mercedes-Benz-Trucks, von denen der eine batterieelektrisch und der andere mit Brennstoffzelle betrieben wird, ist jedoch ein Problem der Branche offensichtlich: Es ist noch nicht heraus, welches Antriebskonzept sich in Zukunft durchsetzen wird. Deshalb können die Hersteller nicht auf eine Technologie fokussieren, sondern müssen in allen Bereichen weiterforschen und Prototypen entwickeln.
Zu den Antriebskonzepten für Schwerlast-Lastkraftwagen, die bei dem derzeitigen Stand der Technik diskutiert werden, gehören der Oberleitungs-Lkw, batterieelektrische Fahrzeuge und Konzepte mit Brennstoffzelle. Allerdings eint die alternativen Antriebe ein gemeinsamer Minuspunkt: Sie sind derzeit noch nicht auf dem Stand, dass sie die Anwenderanforderungen in Bezug auf die Fahrleistungen von Lkw erfüllen können.
- Kritiker der Oberleitungs-Lkws bemängeln, die Infrastruktur wäre zu teuer und in Europa nicht durchsetzbar. Für Teilstrecken ohne Oberleitung würden die Lkws ein zweites Antriebssystem vorhalten müssen, also entweder einen zusätzlichen Verbrennungsmotor oder eine schwere Batterie.
- Brennstoffzellenfahrzeuge kranken hingegen an einem unzureichenden Wirkungsgrad well-to-wheel, sodass die Technik zur Zeit in Relation schlicht zu teuer ist. Hinzu kommt das dünn gesäte Tankstationen-Netz in Deutschland für Brennstoffzellenfahrzeuge, da es sich bei dieser Technologie immer noch um ein Nischenprodukt handelt.
- Und zu den Nachteilen der batterieelektrischen Fahrzeuge zählen das hohe Gewicht und die hohen Kosten für die Batterie. Für eine annehmbare Ökobilanz von Elektroautos gehört zudem, dass die Produktion der Batterien nicht mit einem fossil belasteten Strommix erfolgt. Der Strommix unterscheidet sich von Land zu Land jedoch gravierend. Batterien müssten also konsequent dort produziert werden, wo es der Umwelt am wenigsten schadet – und nicht dort, wo die Herstellungskosten am geringsten sind.
Autonomisierung
Die Hersteller sind sich einig: Die Zukunft gehört dem autonomen Truck.
Das Problem der fehlenden Lkw-Fahrer ist seit Jahren bekannt, doch geändert hat sich wenig, da sich der demografische Wandel überdeutlich abzeichnet. Neben der Hoffnung, den Beruf des Lkw-Fahrers durch die Digitalisierung attraktiver zu machen, liegt nun eine weitere Hoffnung auf der Entwicklung hochautomatisiert bzw. autonom fahrender Lastkraftwagen.
Ein aktuelles Beispiel für die fortschreitende Automatisierung ist das Forschungs- und Erprobungsprojekt „Hamburg TruckPilot“. Im Frühjahr sollen zwei auf dem Prüfgelände von MAN in München entwickelte Lkw-Prototypen auf dem Hamburger Container Terminal Altenwerder in Praxis-Erprobungsbetrieb gehen. Die beiden Prototyp-LKWs können automatisiert beziehungsweise autonom vollautomatisch zum Containerterminal fahren sowie wiederum vollautomatisch beladen und entladen werden. Während des Testbetriebs ist ein geschulter Sicherheitsfahrer im Fahrzeug anwesend, um die Automatisierungssysteme zu überwachen. Ziel des Projekts ist es, dass das System zukünftig in konkrete Arbeitsprozesse integriert werden kann. Das Unternehmen verspricht sich aus dem Praxistest wesentliche Erkenntnisse für die Weiterentwicklung des automatisierten Fahrens.
Auch die Daimler AG treibt das autonome Fahren voran. Für das Unternehmen, das bereits im Jahr 2014 seine Vision mit dem Future Truck 2025 präsentierte, stehen selbstfahrende Lkws auf der Prioritätenliste inzwischen noch vor selbstfahrenden Pkw. Im Jahr 2019 testete Daimler seinen autonomen Lkw in den USA auf öffentlichen Straßen – der nächste Meilenstein war erreicht. Laut Daimler Trucks sollen hochautomatisierte Lkw (SAE-Level 4) innerhalb dieses Jahrzehnts serienreif sein. Von dort ist es anscheinend nur noch ein Schritt zum vollautonomen Fahrzeug.
Es sollte jedoch nicht übersehen werden, dass es sich bei diesem Schritt eher um einen Weitsprung handelt.
Die Organisation für Mobilitätstechnologie SAE unterscheidet sechs Stufen der Fahrautomatisierung, die von keiner Fahrautomatisierung (Stufe 0) bis zur vollständigen Fahrautomatisierung (Stufe 5) im Zusammenhang mit Fahrzeugen reichen. SAE-Level 4 bedeutet demnach, dass das Eingreifen des Fahrers entfällt, wenn die Auto-Funktion aktiviert ist. Der Autopilot wird den Fahrer nicht dazu auffordern, die Führung des Fahrzeugs zu übernehmen, sondern dieses selbstständig fahren. Allerdings kann das System in Level 4 nur unter eingeschränkten Bedingungen fahren und wird nur funktionieren, wenn diese Bedingungen auch erfüllt sind.
Bei Level 5 wird es hingegen möglich sein, dass das System das Fahrzeug unter jeglichen Bedingungen steuert. Eine der größten Hürden auf dem Weg zur vollständigen Automatisierung ist allerdings die Entwicklung der Software, da das zu bewältigende Spektrum an realen Verkehrsszenarien unendlich groß ist. Die Schwierigkeit für die Entwickler ist, dass nicht nur Situationen mit anderen Verkehrsteilnehmern variieren, sondern auch Kurvenradien, Fahrbahnmarkierungen oder Straßentypen. In den Testverfahren müssen sie also eine möglichst große Bandbreite an Situationen modellieren. – Schließlich bedeutet „Autonomie“ aber auch Eigenverantwortung. Genau genommen muss das System zu solch einem Grad ausgereift sein, dass dem Menschen die Verantwortung für das Systemverhalten abgenommen wird und er es nicht mehr überwachen muss.
Fazit
Der Transportsektor kann sich nicht auf seinen Erfolgen bei der Digitalisierung ausruhen. Während die Digitalisierung unaufhaltsam fortschreitet und Fahrzeughersteller mit Hochdruck an alternativen Antriebskonzepten für Lkw forschen, hat sich am grundlegenden Problem der Branche bisher nichts verändert: dem Fahrermangel im Fernverkehr.
Natürlich ist es eine spannende Frage, welche Antriebstechnologie sich in Zukunft durchsetzen wird. Genauso spannend ist zudem die Frage, wann es eine harmonisierte Gesetzgebung zum autonomen Fahren geben wird. In Deutschland wird am dafür erforderlichen Rechtsrahmen derzeit gearbeitet.
Allerdings sollte dabei eines nicht außer Acht gelassen werden: Obwohl der LKW-Fahrer der Zukunft das Lenkrad nicht mehr selbst drehen wird, ist er auf lange Sicht nicht zu ersetzen. Das liegt daran, dass er eben nicht nur für das Lenken, sondern vor allem für Ladungssicherung und die Übergabe der Ladung an den Empfänger verantwortlich ist. So wird der Lkw-Fahrer in der Funktion eines „Transportmanagers“ weiterhin die Transporte begleiten – als Begleiter der ihm anvertrauten Güter und als Bindeglied zum Kunden.
