Mehr Reichweite, weniger CO2

Aus den vielen technischen Entwicklungen für den Gütertransport sticht eine geradezu geniale Erfindung hervor: das Fahrzeugkonzept des Sattelaufliegers, auch Trailer genannt. Die Anfänge des Sattelaufliegers für Motorfahrzeuge reichen zurück bis ins frühe 20. Jahrhundert. Bis heute ist das Prinzip des Sattelzugs unverändert. Eine Zugmaschine mit kurzem Lkw-Fahrgestell hat über ihrer Hinterachse keine Ladefläche, sondern lediglich eine Sattelkupplung. Diese nimmt den sogenannten Königszapfen des Sattelanhängers auf und verriegelt beim Ankoppeln. So entsteht eine ebenso bewegliche wie sichere Verbindung zwischen Zugmaschine und Trailer. Durch ihre zahlreichen Vorteile – unter anderem beim Be- und Entladen sowie beim Rangieren und Ladungswechsel durch Umsatteln – haben Trailer im Laufe der Jahrzehnte die klassischen Anhänger mit Deichsel vor allem im Fernverkehr weitestgehend abgelöst.

Nun erfährt das bewährte Sattelauflieger-Konzept eine revolutionäre Weiterentwicklung, die schon bald auf den Straßen zu sehen sein wird: Ein Sattelauflieger mit eigenem elektrischem Antrieb, der die Zugmaschine unterstützt. Die Idee für die damals noch „eTrailer“ genannte Innovation hatten ZF-Ingenieure bereits vor mehr als sechs Jahren. Noch im Jahr der Präsentation des Konzeptfahrzeugs erhielt ZF dafür vom Europäischen Verband der Automobilzulieferer den „CLEPA Innovation Awards 2020” in der Kategorie “Umwelt”. Seitdem trieb der Technologiekonzern die Entwicklung des elektrischen Antriebssystems für Trailer voran, heute unter dem Namen TrailTrax bekannt. Das Herzstück des Systems ist die elektrische Antriebsachse AxTrax 2 aus dem Portfolio von ZF. Dieses nutzt gleiche Komponenten in unterschiedlichen Antriebskonzepten. Trailer-Hersteller und Flottenbetreiber profitieren dabei von der Erfahrung sowie von der industriellen Serienproduktion bei ZF. Mit der Elektrifizierung des Aufliegers unterstützt der Technologiekonzern die gesamte Emittierung des Fahrzeuges: Ein mit TrailTrax elektrifizierter Trailer spart erheblich an Treibstoff, senkt den CO2-Ausstoß und erhöht die Reichweite. Denn es wächst der Druck der Gesetzgeber auf Fahrzeughersteller und Flottenbetreiber, verbindliche CO2-Einsparziele zu erreichen. TrailTrax bietet eine gute Lösung, diese Vorgaben zu erfüllen und unterstützt damit die Nachhaltigkeit im Logistiksektor.

Ende November 2023 beschloss das EU-Parlament verschärfte CO2-Vorgaben für jene Lkw und Busse, die vom Jahr 2030 an auf den EU-Markt kommen. „Die Reduktionsziele erfassen auch Sattelauflieger, die dann zehn Prozent CO2 im Vergleich zum Standard-Sattelauflieger einsparen müssen”, sagt Dr. Bernd Meurer und ergänzt: „Das Gewinnen von Bremsenergie im elektrifizierten Trailer bietet das größte Potenzial, um den Kraftstoffverbrauch zu senken und damit den CO2-Ausstoß.” Meurer verantwortet bei ZF das TrailTrax-System.

Äußerlich unterscheidet sich ein mit TrailTrax elektrifizierter Auflieger nur wenig von einem herkömmlichen Trailer. Bei einem Standardauflieger mit üblicherweise drei Achsen ist bei einem elektrifizierten Sattelauflieger die mittlere mit der AxTrax 2 von ZF als Antriebsachse konzipiert. Ihr genügt der Bauraum einer konventionellen Achse. Vor den Achsen, sicher im Paletten-Stauraum unter dem Trailer untergebracht, liegt die Batteriesystembox mit den Batteriemodulen, deren Kapazität sowie Kühlung und Elektronik jeder Kunde individuell wählen kann. Im Mittelteil der kompakten E-Achse AxTrax 2 sitzen die Komponenten des eDrives: ein Dreiganggetriebe, ein E-Motor sowie ein Wechselrichter. Hinzu kommen der Inverter , das Steuergerät der Achse sowie weitere elektronische Komponenten . Alle Komponenten sind bewährte Technik, mit der ZF einen globalen und modularen Plattformansatz verfolgt.

Es ist diese langjährige Erfahrung von ZF und das große Systemverständnis von Steuergeräten, E-Motoren sowie elektronischen Bremssystemen (EBS), die bei der Sensorik des TrailTrax-Systems zu einer innovativen Lösung geführt haben. Schließlich muss sichergestellt sein, dass der E-Antrieb im Auflieger immer mit genau passender Antriebskraft die Zugmaschine unterstützt und automatisch rekuperiert, sobald es bergab geht oder gebremst wird. Niemals darf der Auflieger den Truck anschieben, was zu einer instabilen Fahrsituation führen kann. Technisch eine Herausforderung, so Meurer, denn: „Die Steuerung des Aufliegers muss nicht aus dem Zugfahrzeug heraus erfolgen, ein mit TrailTrax elektrifizierter Auflieger ist ein autarkes System. So lässt er sich mit jeder beliebigen Zugmaschine herstellerunabhängig koppeln, egal, ob dieselgetrieben oder elektrisch.“

Wie dies gelingt? Um den elektrifizierten Auflieger zu einer selbstständigen Einheit zu machen, nutzen die ZF-Entwickler die Daten des Trailer-EBS und des E-Achs-Steuergeräts. Aus vorhandenen Messgrößen wie Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Verzögerung entwickelten die ZF-Ingenieure eine spezielle Logik. Sie gibt vor, wann der Trailer in den Antriebsmodus geht, wann er rekuperieren muss oder wann das System vielleicht auch abzuschalten ist – etwa, wenn es zu einer fahrkritischen Situation wie einem ABS-Ereignis kommt. Der gewählte technische Ansatz macht es überflüssig, weitere Sensoren ins Fahrzeug zu integrieren. „Der Fahrer merkt eigentlich gar nicht, was er da für einen Trailer am Haken hat. Bei der Fahrt mit einem Diesel-Truck erkennt er es jedoch am reduzierten Spritverbrauch“, sagt Meurer.