Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Der Weg zum emissionsfreien Strassengüterverkehr führt über batterie-elektrische Lastwagen (BETs). Sie werden die dominierende Technologie sein, voraussichtlich ergänzt um Brennstoffzellen-Lastwagen auf langen Strecken. Es wird erwartet, dass sich BETs in der Schweiz in den nächsten 10 bis 20 Jahren durchsetzen werden. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist allerdings die Bereitstellung einer effizienten und flächendeckenden Ladeinfrastruktur. In diesem Forschungsprojekt werden verschiedene Szenarien für die Realisierung einer Ladeinfrastruktur für BETs in der Schweiz entwickelt und evaluiert. Die Szenarien werden hinsichtlich verschiedener Aspekte untersucht und beurteilt: Dazu gehören die Ausgestaltung der Ladeinfrastruktur selbst, das dazu benötigte Stromnetz inkl. allfällig notwendigem Netzausbau sowie die erforderlichen regulatorischen Rahmenbedingungen. In einer Wirkungsanalyse werden die Szenarien hinsichtlich Kosten und Nutzen evaluiert, dies unter Einbezug ausgewählter Transportunternehmen. Im Ergebnis werden Empfehlungen zur effizienten und koordinierten Realisierung einer E-Lkw-Ladeinfrastruktur in der Schweiz abgeleitet.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The path to emission-free road freight transport lies in battery electric trucks (BETs). They will be the dominant technology, likely supplemented by fuel cell trucks for long distances. BETs are expected to become established in Switzerland over the next 10 to 20 years. However, an important prerequisite for this is the provision of an efficient and comprehensive charging infrastructure. This research project develops and evaluates various scenarios for the implementation of a charging infrastructure for BETs in Switzerland. The scenarios are examined and assessed in terms of various aspects, including the design of the charging infrastructure itself, the required power grid, including any necessary grid expansion, and the necessary regulatory framework. The scenarios are evaluated in terms of costs and benefits in an impact analysis, taking into account selected transport companies. The results will be used to derive recommendations for the efficient and coordinated implementation of an e-truck charging infrastructure in Switzerland.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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The path to emission-free road freight transport lies in battery electric trucks (BETs). They will be the dominant technology, likely supplemented by fuel cell trucks for long distances. BETs are expected to become established in Switzerland over the next 10 to 20 years. However, an important prerequisite for this is the provision of an efficient and comprehensive charging infrastructure. This research project develops and evaluates various scenarios for the implementation of a charging infrastructure for BETs in Switzerland. The scenarios are examined and assessed in terms of various aspects, including the design of the charging infrastructure itself, the required power grid, including any necessary grid expansion, and the necessary regulatory framework. The scenarios are evaluated in terms of costs and benefits in an impact analysis, taking into account selected transport companies. The results will be used to derive recommendations for the efficient and coordinated implementation of an e-truck charging infrastructure in Switzerland.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Die Elektrifizierung des Strassengüterverkehrs bietet ein erhebliches Potenzial zur Reduktion der verkehrsbedingten CO2-Emissionen und ist zentral für die Erreichung der Klimaziele des Bundes. Damit der Markthochlauf schwerer batterieelektrischer Nutzfahrzeuge (E-SNF) weiter voranschreiten kann, muss eine bedarfsgerechte Ladeinfrastruktur rechtzeitig bereitstehen. Vor diesem Hintergrund hat das Bundesamt für Energie (BFE) die Thematik im Rahmen des Forschungsprogramms Mobilität ausgeschrieben. Das Forschungskonsortium bestehend aus der Ecoplan AG, dem Energy Storage Research Center der Berner Fachhochschule (BFH) sowie der BKW Engineering / BKW Energie AG erhielt dabei für das Projekt «Zukunft des elektrischen Strassengüterverkehrs Schweiz» (Charging Infrastructure Strategy for Battery Electric Trucks, CIS4BET) den Zuschlag. Die Studie untersucht den öffentlichen und depotseitigen Ladeinfrastrukturbedarf der E-SNF in der Schweiz bis 2050. Grundlage bildet ein differenziertes bottom-up TCO-Modell, das die Gesamtkosten von 23 repräsentativen Fahrzeugsegmenten (Diesel und elektrisch) im Zeitverlauf vergleicht und als Basis für die Abschätzung des E-SNF-Markthochlaufs sowie des Energie und Ladeinfrastrukturbedarfs dient. Der öffentliche Ladeinfrastrukturbedarf wird unter Berücksichtigung der E-SNF-Verkehrsbelastungen auf dem Schweizer Nationalstrassennetz mit einem Warteschlangenmodell bestimmt, wodurch die Anzahl erforderlicher Ladepunkte pro identifizierten Standort abgeschätzt werden kann. Die Ergebnisse zeigen, dass die Elektrifizierung des Schwerverkehrs technisch möglich und wirtschaftlich machbar ist. Die zentralen Einflussfaktoren auf den Markthochlauf von E-SNF sind die Batteriepreise, die Energiepreise (Strom und Diesel), die Kosten der Ladeinfrastruktur sowie die regulatorischen Rahmenbedingungen – insbesondere die LSVA und eine mögliche Abgabe auf Elektrofahrzeuge (als Ersatz für die Mineralölsteuern auf fossilen Treibstoffen). Unter heutigen Rahmenbedingungen, also ohne LSVA und Ersatzabgabe, weisen E-SNF in den meisten Segmenten tiefere TCO auf als Dieselfahrzeuge. Mit der Einführung der LSVA für E-SNF sinkt jedoch ihre Wettbewerbsfähigkeit. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen mit tiefer Fahrleistung der Fall, während schwere Fahrzeuge mit hoher Fahrleistung weiterhin einen Kostenvorteil haben – selbst unter Einbezug der Depot-Ladeinfrastrukturkosten. Eine zusätzliche Einführung einer Abgabe auf Elektrofahrzeuge würde die Kostenbelastung der E-SNF weiter erhöhen und somit die Wettbewerbsfähigkeit bzw. Vorteile weiter verringern. Dem wirken CO2- Emissionsvorschriften für Neufahrzeuge sowie Förderbeiträge zur Unterstützung der Realisierung von Depot-Ladeinfrastruktur entgegen. Diese Instrumente dürften die negativen Kosteneffekte der LSVA und der Abgabe zumindest teilweise kompensieren und damit den wirtschaftlichen Umstieg auf E-SNF wiederum begünstigen. Die Studie zeigt, dass langfristig das Depotladen die dominierende Ladeform sein wird. Kurzfristig sind 5 bis 7 % der inländischen Fahrzeuge noch auf öffentliche Ladeinfrastruktur angewiesen, da einige Depots heute noch nicht elektrifiziert sind. Mit zunehmender Elektrifizierung der Logistikstandorte und steigenden Batteriekapazitäten wird der Anteil des öffentlichen Ladens jedoch kontinuierlich auf unter 5% abnehmen. Dieser Trend wird durch Depot-Sharing-Modelle, bei denen Logistikunternehmen ihre Ladeinfrastruktur gegenseitig nutzen, weiter verstärkt werden. Mit dem zunehmenden Anteil elektrischer Fahrzeuge in der ausländischen Flotte wächst auch deren Einfluss auf den öffentlichen Ladeinfrastrukturbedarf in der Schweiz. Während dieser Bedarf im Jahr 2030 noch mehrheitlich durch inländische Fahrzeuge geprägt ist, wird er bis 2050 zunehmend von ausländischen Fahrzeugen bestimmt. Wie stark die ausländische Flotte tatsächlich auf öffentliche Ladeinfrastruktur in der Schweiz angewiesen sein wird, hängt wesentlich davon ab, welcher Anteil der in der Schweiz verbrauchten Energie auch in der Schweiz geladen wird. Mit der kontinuierlich steigenden installierten Leistung gewinnt der Netzausbau zunehmend an Bedeutung. Die BKW hat den entsprechenden Bedarf für ihr Versorgungsgebiet in einer Fallstudie vertieft untersucht. Dabei zeigt sich, dass sich durch den kombinierten Einsatz von PV und stationären Speichersystemen nicht nur den Netzausbaubedarf, sondern auch die Stromkosten wesentlich reduzieren lassen. Die Studie quantifiziert die genannten Effekte umfassend und leitet daraus Entscheidungsgrundlagen sowie Empfehlungen für eine schrittweise, effiziente und auf die Bedürfnisse der Logistikunternehmen ausgerichtete Realisierung von Ladeinfrastruktur für E-SNF in der Schweiz ab.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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The electrification of road freight transport offers substantial potential for reducing transportrelated CO2 emissions and is essential for achieving the Swiss Federal Government’s climate targets. To ensure that the market uptake of heavy battery-electric vehicles (E-HDVs) can continue to progress, an adequate charging infrastructure must be deployed in a timely and demand- driven manner. Against this backdrop, the Swiss Federal Office of Energy (SFOE) issued a call for research proposals within its Mobility research programme. The project «Future of Electric Road Freight Transport in Switzerland» (originally «Charging Infrastructure Strategy for Battery Electric Trucks», CIS4BET) was awarded to a research consortium consisting of Ecoplan AG, the Energy Storage Research Center of the Bern University of Applied Sciences (BFH), and BKW Engineering / BKW Energie AG. The study assesses the required public and depot charging infrastructure for E-HDVs in Switzerland through 2050. Its analytical foundation is a detailed bottom-up total cost of ownership (TCO) model comparing 23 representative vehicle segments (diesel and electric) over time. The model provides the basis for estimating the market uptake of E-HDVs, their resulting energy demand, and the associated infrastructure needs. The public charging requirements are evaluated using a queuing model informed by E-HDV traffic flows on the Swiss national road network, enabling an estimation of the number of charging points needed per identified location. The results show that the electrification of heavy-duty transport is both technically feasible and economically viable. Key determinants of E-HDV adoption include battery prices, electricity and diesel prices, charging infrastructure costs, and regulatory frameworks—particularly the heavyvehicle fee (LSVA) and a potential usage-based levy on electric vehicles (as a replacement for fuel tax revenues). Under current conditions, i.e., without LSVA and without an additional levy, E-HDVs exhibit lower TCO than diesel vehicles in most segments. However, the introduction of the LSVA reduces their competitiveness, especially for vehicles with low annual mileage. High-mileage heavy vehicles retain a cost advantage even when depot charging infrastructure is accounted for. An additional levy on electric vehicles would further erode the competitive position of E-HDVs. Offsetting these effects are the forthcoming CO2 emission standards for new heavy vehicles and potential subsidies for depot charging infrastructure, both of which may partially compensate for the added cost burden and support the economic viability of EHDVs. The study further shows that depot charging will become the dominant charging mode in the long term. In the short term, 5–7% of domestic E-HDVs still depend on public charging due to non-electrified depots. As depot electrification and battery capacities increase, the share of public charging will steadily decline to below 5%. This trend will be reinforced by depot-sharing models that enable logistics operators to jointly use charging infrastructure. The growing share of electric vehicles in foreign fleets increases their influence on Switzerland’s public charging demand. While public charging in 2030 is still mainly driven by domestic vehicles, foreign E-HDVs increasingly dominate demand by 2050. The extent to which foreign vehicles rely on Swiss public charging infrastructure will depend strongly on the share of their energy consumption that is recharged within Switzerland – a factor shaped by relative electricity prices across borders. With increasing installed charging capacity, grid integration becomes a significant challenge. A dedicated BKW case study for its supply area shows that combining photovoltaic systems with stationary storage can substantially reduce both the required grid reinforcement and overall electricity costs. The study quantifies these effects comprehensively and derives decision-relevant insights as well as recommendations for the phased, efficient, and logistics-oriented rollout of E-HDV charging infrastructure in Switzerland.
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Schlussbericht
(Französisch)
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L’électrification du transport routier de marchandises offre un potentiel considérable de réduction des émissions de CO2 liées au trafic et constitue un élément central pour l’atteinte des objectifs climatiques de la Confédération. Pour que l’essor de la part de marché des poids lourds électriques (E-PL) puisse se poursuivre, une infrastructure de recharge adaptée aux besoins doit être disponible en temps utile. C’est dans ce contexte que l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) a lancé un appel d’offres dans le cadre du programme de recherche consacré à la mobilité. Le consortium, composé d’Ecoplan AG, du Energy Storage Research Center de la Haute école spécialisée bernoise (BFH) ainsi que de BKW Engineering / BKW Energie AG, a été retenu pour réaliser le projet « L’avenir du transport routier de marchandises électrique en Suisse » (Charging Infrastructure Strategy for Battery Electric Trucks, CIS4BET). L’étude analyse les besoins en infrastructures de recharge - publiques et en dépôt - pour les E-PL en Suisse à l’horizon 2050. Elle s’appuie sur un modèle TCO (Total Cost of Ownership) détaillé de type « bottom-up », comparant l’évolution des coûts totaux de 23 segments représentatifs de véhicules diesel et électriques. Ces résultats constituent la base pour estimer l’essor de la part de marché des E-PL, ainsi que les besoins énergétiques associés et la demande en infrastructures de recharge. Les besoins en infrastructures de recharge publiques sont déterminés à l’aide d’un modèle de files d’attente prenant en compte la charge de trafic des EPL sur le réseau des routes nationales. Ceci permet d'estimer le nombre de points de recharge nécessaires par site identifié. Les résultats montrent que l’électrification du trafic lourd est techniquement réalisable et économiquement viable. Les principaux déterminants de l’essor de la part de marché des E-PL sont les prix des batteries, les prix de l’énergie (électricité et diesel), les coûts des infrastructures de recharge et les conditions-cadres réglementaires — en particulier la Redevance sur le trafic des poids lourds liée aux prestations (RPLP) et une éventuelle redevance sur les véhicules électriques (en remplacement des taxes sur les huiles minérales applicables aux carburants fossiles). Dans les conditions actuelles — c’est-à-dire sans RPLP pour les E-PL et sans redevance de remplacement pour la taxe sur les huiles minérales — les E-PL présentent des TCO inférieurs à ceux des véhicules diesel dans la plupart des segments. Cependant, l'introduction de la RPLP pour les E-PL réduit leur compétitivité. Cela vaut en particulier pour les véhicules à faible kilométrage, tandis que les véhicules lourds à kilométrage élevé continuent de bénéficier d'un avantage en termes de coûts, même en tenant compte des coûts pour l'infrastructure de recharge dans les dépôts. L'introduction d'une taxe supplémentaire sur les véhicules électriques augmenterait encore la charge financière pesant sur les E-PL et réduirait ainsi davantage leur compétitivité et leurs avantages. Les prescriptions en matière d'émissions de CO2 pour les véhicules neufs et les subventions destinées à soutenir la mise en place d'une infrastructure de recharge dans les dépôts permettent de contrer cet effet. Ces instruments devraient compenser au moins en partie les effets négatifs de la RPLP et de la taxe, et favoriser ainsi une transition économiquement viable vers les E-PL. L'étude montre qu'à long terme, la recharge dans les dépôts sera la forme de recharge dominante. À court terme, 5 à 7 % des véhicules nationaux dépendent encore des infrastructures de recharge publiques, car certains dépôts ne sont pas encore électrifiés à l'heure actuelle. Cependant, avec l'électrification croissante des sites logistiques et l'augmentation des capacités des batteries, la part des recharges publiques continuera de diminuer pour passer sous la barre des 5 %. Cette tendance sera encore renforcée par les modèles de partage de dépôts (« Depot-Sharing »), dans lesquels les entreprises logistiques utilisent mutuellement leurs infrastructures de recharge. Avec l’électrification croissante des flottes européennes, l’influence des véhicules étrangers sur la demande de recharge publique en Suisse augmentera également. Alors qu’en 2030, la majorité de cette demande provient encore de véhicules suisses, elle sera, en 2050, principalement générée par des véhicules étrangers. L’ampleur de cette demande dépendra largement de la part de l’énergie consommée sur le territoire qui sera effectivement rechargée en Suisse. L’augmentation progressive de la puissance installée rend par ailleurs l’extension du réseau électrique toujours plus importante. Une étude de cas menée par BKW pour son territoire de desserte montre que le recours combiné au photovoltaïque et au stockage stationnaire permettrait non seulement de réduire substantiellement les besoins d’extension du réseau, mais aussi de diminuer les coûts d’électricité pour la recharge en dépôt. L’étude quantifie l’ensemble des effets mentionnés et formule des bases décisionnelles et des recommandations pour la mise en place progressive et efficiente d’une infrastructure de recharge pour E-PL en Suisse adapté aux besoins des entreprises logistiques.
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