E-Highway
Projekt ELISA: der erste eHighway Deutschlands
Das Projekt ELISA (elektrifizierter, innovativer Schwerverkehr auf Autobahnen) befasst sich seit 2017 mit der Planung, Genehmigung und Errichtung der ersten eHighway-Infrastruktur in Deutschland. Der eHighway befindet sich auf der A5 zwischen Frankfurt am Main und Darmstadt zwischen den Anschlussstellen Langen/Mörfelden und Weiterstadt.
Ende 2018 wurde der erste Abschnitt des eHighways fertiggestellt, im Mai 2019 folgte die Inbetriebnahme der Versuchsanlage auf zunächst fünf Kilometern in beiden Fahrtrichtungen. Die Erweiterung der Strecke um weitere sieben Kilometer in südlicher Fahrtrichtung begann im Jahr 2022. Auf der nunmehr insgesamt 17 Kilometer langen Teststrecke sind derzeit zehn Oberleitungs-Lkw (O-Lkw) jeden Werktag unterwegs. Bei den Fahrzeugen handelt es sich um Oberleitungs-Hybrid-Lkw. Der erste rein batterieelektrische O-Lkw wird voraussichtlich im September 2023 in Betrieb genommen.
Lernen Sie die ELISA-Teststrecke auf der A5 hier interaktiv kennen!
Ziel des Projekts
Ziel des Projekts ELISA ist es zu erforschen, wie ein klimaneutraler Schwerlastverkehr dank Oberleitungstechnologie aussehen könnte. Die Voraussetzung dafür ist, dass für den Betrieb ein Strommix aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht.
Der Betrieb der ELISA-Versuchsanlage liefert seit dem Projektstart 2019 wertvolle Daten in Bezug auf:
Machbarkeit und Betrieb einer Oberleitungsstrecke auf einer vielbefahrenen Autobahn
CO2-Einsparungen
Ladekapazitäten im Oberleitungsbetrieb
Zugewinn an Reichweiten je Ladekilometer
Regelbetrieb auf einer vielbefahrenen Autobahn
Sicherheitskonzepte
Rentabilität des Einsatzes von O-Lkw
Hintergrund
Im Januar 2021 übernahm die neu gegründete Autobahn GmbH des Bundes von Hessen Mobil die Gesamtprojektleitung des eHighway Hessen. Gemeinsam mit Siemens Mobility GmbH, e-netz Südhessen AG und der Technischen Universität Darmstadt setzt die Autobahn GmbH das Projekt bis Mitte 2025 fort. Der Feldversuch wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert und fortlaufend unter technologischen, verkehrlichen, ökologischen, ökonomischen sowie organisatorischen Aspekten aus Sicht unterschiedlicher Akteurs- und Interessensgruppen evaluiert.
So funktioniert die Technik
Auf dem eHighway werden O-Lkw mittels Stromabnehmer über eine Oberleitung (zwei Fahrdrähte plus und minus) mit Strom versorgt. Der Stromabnehmer auf dem Dach der Zugmaschine nimmt in angekoppeltem Zustand Strom auf. Damit wird der Elektromotor angetrieben, und gleichzeitig kann die Batterie geladen werden. Sobald die Oberleitung endet oder der Lkw die Spur wechselt, fährt der Stromabnehmer ein und der O-Lkw mit Strom aus der geladenen Batterie (oder mit einem alternativen Verbrennungsmotor bei Hybrid-Fahrzeugen).
Vorteile der eHighway-Technologie
Der Güterverkehr auf der Straße wird – auch bei weiterem Ausbau des Schienennetzes – in Zukunft weiter zunehmen. Daher braucht es innovative Konzepte, wie der Schwerlastverkehr auf der Straße in Zukunft emissionsärmer bzw. komplett klimaneutral gestaltet werden kann.
Lkw mit Elektroantrieb können ein Baustein eines klimaneutralen Schwerlastverkehrs auf der Straße sein. Entscheidend für deren erfolgreichen wirtschaftlichen Betrieb ist eine effektive und möglichst flächendeckende Ladeinfrastruktur. eHighways, wie z. B. das Pilotprojekt ELISA auf der A5, kombinieren den Ladevorgang intelligent und dynamisch mit dem Fahren. So werden zusätzliche Standzeiten während des Ladens vermieden und Parkplätze mit stationärer Ladeinfrastruktur an Tank- und Rastplätzen entlastet.
Bewährtes Sicherheitskonzept
Der Betrieb der Oberleitungsanlage wird rund um die Uhr von der Verkehrszentrale Deutschland in Frankfurt am Main überwacht. Von dort aus kann die Anlage bei Unfällen oder Pannen sofort abgeschaltet werden. Rettungskräfte von Polizei und Feuerwehr sind in die betrieblichen Prozesse eingebunden und für Einsätze im Bereich der Teststrecke geschult.
Die Mitarbeiter der Verkehrszentrale Deutschland in Frankfurt am Main, auch Operatoren genannt, überwachen auf den Monitoren das Autobahn-Streckennetz in der Region – und damit auch den sicheren Betrieb der Oberleitungsanlage auf der A5.
Projektpartner und assoziierte Transportpartner
Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes ist verantwortlich für die Planung, den Bau, den Betrieb, die Erhaltung, die Finanzierung, das Verkehrsmanagement sowie die vermögensmäßige Verwaltung der Bundesautobahnen. Seit dem Betriebsstart am 1. Januar 2021 vereint die Autobahn GmbH die Vorteile einer zentral aufgestellten Organisation mit den Stärken der regionalen Verankerung ihrer zehn Niederlassungen. Mit mehr als 13.000 Kilometern Autobahnnetz ist die Gesellschaft einer der größten Autobahnbetreiber Europas.
Im Januar 2021 übernahm die Autobahn GmbH von Hessen Mobil die Gesamtprojektleitung des eHighway Hessen: Sie verantwortet federführend den Betrieb und die Koordination des Pilotprojekts. Die Autobahn GmbH stellt sicher, dass die straßenseitige Infrastruktur des eHighway-Systems entsprechend den Regelwerken des Bundes in die vorhandene Straßeninfrastruktur sowie deren Betrieb integriert ist.
e-netz Südhessen AG
Die e-netz Südhessen AG ist beim Pilotprojekt ELISA als regionaler Verteilnetzbetreiber und grundzuständiger Messstellenbetreiber von Anfang an für energietechnische und regulatorische Fragestellungen zuständig. In enger Zusammenarbeit mit allen ENTEGA Konzernteilen, wie der ENTEGA+ und der COUNT+CARE GmbH & Co. KG, bringt sie die nötige Expertise in das Projekt, das für eine nachhaltige Energieversorgung für schwere Nutzfahrzeuge der Zukunft steht.
Die Herstellung der Netzanschlüsse für das Pilotprojekt ELISA erfolgte durch die e-netz Südhessen AG. Als Vertreterin der Energieversorgungsbranche übernimmt e-netz die Evaluation des Projekts aus Sicht des Energieversorgers. Darüber hinaus arbeitet e-netz an der Entwicklung eines potenziellen Abrechnungssystems als Grundlage für eine zukünftige wirtschaftliche Nutzung der Oberleitungstechnologie durch Transport und Speditionsunternehmen.
Die e-netz Südhessen AG mit Sitz in Darmstadt stellt als Tochterunternehmen der ENTEGA AG die sichere Energieversorgung und die funktionierende Infrastruktur für rund eine Million Menschen in der Region sicher – von privaten Haushalten über kommunale Einrichtungen, Betreiber von Solaranlagen und Windparks bis zu Industriebetrieben, Wissenschafts- und Forschungseinrichtungen. Als Netzbetreiber für Strom, Gas und Wasser nimmt die e-netz Südhessen AG zudem die erzeugte Energie in der Region auf, hält die Verbindung zu den großen überregionalen Netzen und stimmt Produktion und Verbrauch aufeinander ab.
Technische Universität Darmstadt
Das Institut für Verkehrsplanung und Verkehrstechnik (IVV) der Technischen Universität Darmstadt leitet die Begleitforschung und ist für die wissenschaftliche Betreuung der Oberleitungs-Lkw sowie der Transportunternehmen als assoziierte Partner des ELISA-Projekts zuständig. Der Fokus der wissenschaftlichen Begleitforschung am IVV liegt insbesondere auf der Auswertung der Realbetriebsdaten der Oberleitungs-Lkw sowie der Oberleitungsinfrastruktur, der Analyse des Verkehrsablaufs und Fahrverhaltens auf der Teststrecke, den zukünftigen Ausbaukonzepten der Oberleitungsinfrastruktur sowie der Identifikation des Integrationspotentials von Oberleitungs-Lkw bei Transportunternehmen.
Siemens Mobility GmbH
Siemens Mobility GmbH ist ein eigenständig geführtes Unternehmen der Siemens AG und ein führender Anbieter im Bereich verschiedener Verkehrslösungen. Zum Kerngeschäft gehören Schienenfahrzeuge, Bahnautomatisierungs- und Elektrifizierungslösungen, schlüsselfertige Systeme, intelligente Straßenverkehrstechnik sowie dazugehörige Serviceleistungen. Siemens Mobility GmbH erprobt dynamisches Laden von Lkw über Oberleitungen auf Autobahnen („eHighway“) seit 2010. So entwickelte Siemens im Rahmen der Forschungsprojekte ENUBA und ENUBA 2 (Elektromobilität bei schweren Nutzfahrzeugen zur Umweltentlastung von Ballungsräumen) in Zusammenarbeit mit Scania CV AB ein Konzept für den oberleitungsgebundenen Betrieb elektrisch angetriebener schwerer Nutzfahrzeuge und demonstrierte die technische Machbarkeit durch den erfolgreichen Abschluss der beiden ENUBA-Projekte. In zwei weiteren Pilotprojekten in Kalifornien (USA) und Gävle (Schweden) stellte Siemens erstmalig die Machbarkeit des eHighway-Systems im öffentlichen Straßenraum unter Beweis.
Im deutschen Feldversuch ELISA verantwortete Siemens Mobility GmbH die Realisierung der eHighway-Infrastruktur auf dem Autobahnabschnitt der A5 bei Frankfurt und übernahm die Planung und die bauliche Integration in ein öffentliches Straßennetz. In dem realitätsnahen Probebetrieb der Oberleitungsinfrastruktur prüft und evaluiert Siemens Mobility GmbH u. a. die Robustheit des Stromabnehmersystems und der Oberleitungsinfrastruktur und übernimmt wartungstechnische Aufgaben. Darüber hinaus unterstützt Siemens Mobility GmbH die Verbundpartner des Projekts bei Fragestellungen zur Energieversorgung, Fahrzeugtechnik und Systemintegration.
Assoziierte Transportpartner
Das Pilotprojekt wird in der Praxis von einem diversifizierten Profil an Transportunternehmen unterstützt. Den beteiligten Unternehmen werden für den Einsatz im Realbetrieb Oberleitungs-Lkw über Leasingverträge bereitgestellt. Die Oberleitungs-Lkw werden in die alltäglichen Transportprozesse im Rhein-Main Gebiet integriert und führen reguläre Transportaufträge aus.
Die derzeitigen assoziierten Transportpartner sind:
Spedition Hans Adam Schanz GmbH & Co. KG
Ludwig Meyer GmbH & Co. KG
Contargo GmbH & Co. KG (in Zusammenarbeit mit Rhenus Trucking Service GmbH & Co. KG)
Knauf Gips KG
Merck KGaA
KIRCHNER und Partner GmbH
Hörr-Knies GmbH
FTD Fracht Team Deutschland GmbH (in Zusammenarbeit mit DSV - Global Transport and Logistics)
Spedition Bork GmbH & Co. KG
Sie haben Fragen zum Projekt ELISA?
Dann kontaktieren Sie uns bitte:
Projektteam ELISA der Autobahn GmbH
Geschäftsbereich Verkehrsmanagement, Betrieb und Verkehr
E-Mail: elisa@autobahn.de
Häufig gestellte Fragen
Was sind die Vorteile der eHighway-Technologie?
Der Güterverkehr auf der Straße wird in Zukunft, auch bei weiterem Ausbau des Schienennetzes, zunehmen. Daher ist es wichtig, umweltfreundliche Antriebsformen für den Schwerlastverkehr zu testen und weiterzuentwickeln. Das eHighway-System kann einen emissionsarmen bzw. komplett treibhausgasfreien Betrieb von schweren Lkw ermöglichen. Die Größe der eingebauten Batterien könnte zukünftig durch das dynamische Laden reduziert und der Bedarf an platzintensiver stationärer Ladeinfrastruktur gesenkt werden.
Wie funktioniert die eHighway-Technologie?
Während der Fahrt auf dem eHighway dockt der Stromabnehmer auf dem Dach des O-Lkw an die beiden Oberleitungen an. Der Lkw fährt dann komplett elektrisch und lädt gleichzeitig seine Batterie auf. Endet die Oberleitung, fährt der Stromabnehmer automatisch wieder ein. Das Fahrzeug fährt dann mit dem Strom aus der Batterie oder mit einem Verbrennungsmotor, sofern es sich um ein Hybrid-Fahrzeug handelt.
Die eHighway-Teststrecke wurde vor kurzem noch einmal um sieben Kilometer verlängert. Warum?
Der ELISA-Feldversuch soll valide wissenschaftliche Ergebnisse liefern, auf deren Basis eine Entscheidung über eine zukünftige Nutzung und einen Ausbau der Oberleitungstechnologie getroffen werden kann. Die erweiterte Teststrecke in Fahrtrichtung Darmstadt ist nun zwölf Kilometer lang (in Richtung Frankfurt sind es fünf Kilometer). Die Oberleitungs-Lkw können auf der verlängerten Strecke länger ihre Batterien aufladen. So können unterschiedlich lange Ladestrecken der unterschiedlichen Oberleitungs-Lkw-Typen untersucht werden.
Wie sieht das Sicherheitskonzept des eHighway aus?
Die Oberleitungsanlage ist mit einem Sicherheitssystem ausgestattet. Sobald das System eine Störung erkennt (z. B. bei Fahrdrahtriss, Erschütterung oder Kurzschluss), wird die Anlage sofort automatisch abgeschaltet und geerdet. Die Anlage wird darüber hinaus rund um die Uhr von der Verkehrszentrale Deutschland in Frankfurt überwacht und kann auch von dort jederzeit abgeschaltet werden.
Warum sieht man auf dem eHighway so selten einen Oberleitungs-Lkw?
Der eHighway ist ein Feldversuch, an dem derzeit zehn Oberleitungs-Lkw (O-Lkw) teilnehmen. So soll untersucht werden, wie die Technologie in der Praxis funktioniert und welchen Beitrag sie perspektivisch zur Reduktion von Treibhausgasemissionen im Güterlastverkehr leisten kann. Die Lkw des Pilotprojekts sind jeden Werktag auf der Teststrecke unterwegs. Da eine Fahrt der Oberleitungsstrecke relativ kurz ist und in der Regel sehr viele Fahrzeuge auf der A5 unterwegs sind, braucht man etwas Glück, um O-Lkw in Aktion zu sehen.
Sollte der Bund nicht besser den Ausbau des Schienengüterverkehrs vorantreiben?
Der Anteil des Straßengüterverkehrs an der Güterverkehrsleistung in Deutschland lag im Jahr 2021 bei 72,3 %. Der Güterzugverkehr weist mit 18,6 % einen weitaus geringeren Anteil auf. Selbst bei einem deutlichen Ausbau des Schienengüterverkehrs bis 2051 wird laut „Gleitender Langfrist-Verkehrsprognose 2021-2022“ der Transportanteil der Güter auf der Schiene in 2051 bei rund 17 % liegen. Der Anteil des Güterverkehrsleistung auf der Straße wird laut Prognose etwa 77 % betragen. Daher kann der Oberleitungs-Lkw eine sinnvolle und nachhaltige Ergänzung zur Schiene darstellen.
Was sind die bisherigen Erkenntnisse des Feldversuchs ELISA?
Inzwischen konnten mehr als 500.000 zurückgelegte Kilometer der Oberleitungs-Lkw ausgewertet werden. Dabei hat sich gezeigt: Es ist möglich, eine Antriebstechnologie, die zum Beispiel bei der Bahn seit über 100 Jahren erprobt ist, auch im Schwerlastverkehr auf Autobahnen erfolgreich einzusetzen. Die am Projekt beteiligten Transportunternehmen sind mit den Fahrzeugen und dem Funktionieren des Systems zufrieden.
Wie lange dauert der Feldversuch?
Die Evaluation des Feldversuchs erfolgt bis Ende 2024. Die Auswertung der Daten und die wissenschaftliche Bewertung sind für Mitte 2025 vorgesehen.
Woran wird der Erfolg des eHighway gemessen?
Um den Erfolg des Systems zu bewerten, werden zum einen das zuverlässige Funktionieren der Technik und zum anderen die mögliche Reduktion an CO2-Emissionen analysiert. Der Betrieb des eHighway wird fortlaufend unter technologischen, verkehrlichen, ökologischen, ökonomischen, organisatorischen und akzeptanzbezogenen Aspekten analysiert. Dafür verantwortlich ist ein Projektteam, dem die Autobahn GmbH des Bundes, die Technische Universität Darmstadt, die e-netz Südhessen AG und die Siemens Mobility GmbH angehören.
Was ist die Zukunftsperspektive des eHighway bei einer positiven Bewertung durch die Forschenden?
Die Zukunft des eHighway hängt von den Forschungsergebnissen und politischen Entscheidungen in Bezug auf eine langfristige Nutzung ab.
Faktencheck E-Highway
E-Highway Faktencheck.pdf
Verlängerung der Teststrecke
Im August 2023 wurde die um sieben Kilometer verlängerte ELISA-Teststrecke auf der A5 in Fahrtrichtung Darmstadt in Betrieb genommen. Seither stehen in Fahrtrichtung Darmstadt rund zwölf Kilometer und in Fahrtrichtung Frankfurt fünf Kilometer Strecke mit Oberleitungen zur Verfügung.
Aufgrund der Erweiterung können nun längere Ladestrecken und -zeiten sowie neue O-Lkw-Typen untersucht und weitere wichtige Daten für die Forschung gesammelt werden.
Die ELISA-Teststrecke umfasst seit August 2023 in südlicher Fahrtrichtung:
eine Anschlussstelle
einen Streckenabschnitt mit einer Lärmschutzwand
eine durchgängige Oberleitungsteilstrecke über rund zwölf Kilometer
Zwischenergebnisse der Evaluation
Im Rahmen der Evaluierung wurden zwischenzeitlich mehr als 500.000 durch O-Lkw zurückgelegte Kilometer ausgewertet. Hier die wesentlichen Erkenntnisse der Erprobung der Oberleitungsinfrastruktur durch Lkw im Straßengüterverkehr im Projekt ELISA:
CO2-Emissionen
Ein emissionsfreier Betrieb von Sattelzugmaschinen auf eHighways ist grundsätzlich möglich.
Größe und Gewicht der in den Lkw verbauten Batterien können durch dynamisches Laden erheblich reduziert werden.
Oberleitungsinfrastruktur
Das eHighway-System ist sicher, robust, zuverlässig und ohne einen wesentlichen Eingriff in den fließenden Verkehr und die Fahrbahnoberfläche integrierbar.
Der technische Reifegrad erlaubt einen Rollout der Oberleitungsinfrastruktur in größerem Rahmen.
Im Versuchsbetrieb wurden keine unzulässigen Auswirkungen auf das die Anlage speisende Mittelspannungsnetz verzeichnet.
Die Verfügbarkeit der Oberleitungsinfrastruktur liegt im Pilotbetrieb bei mehr als 98 Prozent. Das bedeutet, dass von 100 möglichen Betriebsstunden mindestens 98 gewährleistet werden konnten (ausgenommen sind Störungen durch höhere Gewalt oder Dritteinflüsse).
Die Segmentierung längerer Oberleitungsabschnitte in mehrere, unabhängig voneinander schaltbare Teilabschnitte erlaubt eine punktuelle Wartung und Reparatur sowie die Durchführung von straßenbetrieblichen Maßnahmen im laufenden Betrieb.
Logistikunternehmen
Die Transportunternehmen schätzen an den Oberleitungs-Lkw insbesondere den flexiblen Einsatz und die Möglichkeit des dynamischen Ladens während der Fahrt.
Die eingesetzten Oberleitungs-Lkw konnten erfolgreich in logistische Prozesse der Transportunternehmen integriert werden.
Öffentlichkeit
Sowohl die Oberleitungsinfrastruktur als auch fahrende Oberleitungs-Lkw führen zu keinen Veränderungen im Verkehrsverhalten von Verkehrsteilnehmenden. Hinsichtlich der Sichtbarkeit der wegweisenden Beschilderungen oder möglicher Ablenkungen konnten keine Beeinträchtigungen festgestellt werden.
Für den Ausbau einer Oberleitungsinfrastruktur bedarf es einer umfassenden Einbindung der Öffentlichkeit und einer umfassenden Öffentlichkeitsarbeit, um Bürgerinnen und Bürgern das Potenzial und die Vorteile der eHighway-Technologie erfolgreich zu vermitteln.
Die Projektevaluierung der verlängerten Teststrecke hat u. a. diese Aufgaben:
Untersuchung des Ladeverhaltens bei unterschiedlich langen Ladestrecken
Untersuchung der drei Oberleitungs-Lkw-Typen: Hybrid, Plug-in-Hybrid und rein batterieelektrischer Oberleitungs-Lkw
Integration einer Anschlussstelle und einer Lärmschutzwand
Pressemitteilungen
Erweiterte eHighway-Teststrecke erfolgreich in Betrieb genommen
Weitere Inhalte
Einsatz_von_Rettungshubschraubern_im_Bereich_von_eHighways.pdf
The_eHighway_Future_oriented_technology.pdf
Brochure-ELISA_eHighway-upright.pdf
Brochure-ELISA_eHighway-crosswise.pdf
20220311_ELISA_Ergebniszwischenbericht_Band_0.pdf