Fallstudie 8: Transportmittel, Antriebe und Transportkosten

SushiFresh-Übungen und die Elektrifizierung der Lkw-Flotte eines regionalen Getränkegroßhändlers

HinweisSteckbrief

Thema	Fahrzeugkostenrechnung und Kostensätze, Diesel- vs. batterieelektrische Lkw, Reichweite, CO₂-Bilanzierung nach ISO 14083
Vorlesungsbezug	Block 4 „Distributionslogistik“: Transportmittel & Antriebe
Teil 1	Klausurvorbereitung: Aufgaben mit Stift und Papier zu einer neuen SushiFresh-Entscheidungssituation (25–30 Min.)
Teil 2	Parameterbasierte Fallstudie RheinQuell Getränke (fiktiv): Kostenannahmen gerundet, Stand Herbst 2026, eigene Recherche erwünscht
Gruppengröße	3–6 Personen (Teil 2)
Ergebnis	Präsentation (20 Min.) + Diskussion (10 Min.), Foliensatz (PDF) und reproduzierbarer R-/Quarto-Code

1 Lernziele

Nach Bearbeitung der Übungen und der Fallstudie können Sie

• fixe und variable Fahrzeugkosten ermitteln und daraus Kostensätze (€/km, €/h, €/Box) ableiten,
• Diesel- und batterieelektrische Lkw über die Gesamtkosten und die Break-even-Fahrleistung vergleichen,
• die Machbarkeit von Touren mit Reichweite und Ladezeiten prüfen und
• Transportemissionen Well-to-Wheel berechnen und Alternativen danach bewerten.

2 Teil 1 – Klausurvorbereitung: Ein Transporter für die Heimlieferung

HinweisHinweise

Bearbeitungszeit ca. 30 Minuten · Hilfsmittel: nicht programmierbarer Taschenrechner · 30 Punkte

Für einen Heimlieferdienst in Mannheim beschafft SushiFresh einen 3,5-t-Kühltransporter. Er fährt an 250 Tagen im Jahr eine Tour von 120 km. Zur Wahl stehen:

Parameter	Diesel	Elektro
Kaufpreis	45.000 €	60.000 €
Restwert nach 6 Jahren	9.000 €	12.000 €
Versicherung und Steuer	2.000 €/Jahr	1.800 €/Jahr
Energieverbrauch	10 l/100 km	25 kWh/100 km
Energiepreis	1,80 €/l	0,30 €/kWh
Wartung und Reifen	0,07 €/km	0,045 €/km
Nutzbare Batteriekapazität	–	60 kWh

Kalkulationszins 5 % (kalkulatorische Zinsen auf das durchschnittlich gebundene Kapital \((A + RW)/2\)), lineare Abschreibung.

Aufgabe 1 (10 Punkte) – Kostenrechnung. Berechnen Sie für beide Fahrzeuge die fixen Kosten pro Jahr (Abschreibung, Zinsen, Versicherung und Steuer), die variablen Kosten pro km sowie die Gesamtkosten pro Jahr und pro km.

TippMusterlösung Aufgabe 1

	Diesel	Elektro
Abschreibung \((A - RW)/N\)	36.000/6 = 6.000 €	48.000/6 = 8.000 €
Zinsen \((A + RW)/2 \cdot 5\,\%\)	27.000 · 0,05 = 1.350 €	36.000 · 0,05 = 1.800 €
Versicherung und Steuer	2.000 €	1.800 €
Fixkosten pro Jahr	9.350 €	11.600 €
Energie	0,10 · 1,80 = 0,180 €/km	0,25 · 0,30 = 0,075 €/km
Wartung und Reifen	0,070 €/km	0,045 €/km
Variable Kosten	0,250 €/km	0,120 €/km
Fahrleistung	120 · 250 = 30.000 km	30.000 km
Gesamtkosten pro Jahr	9.350 + 7.500 = 16.850 €	11.600 + 3.600 = 15.200 €
Kosten pro km	0,562 €	0,507 €

Bewertung: 3 Punkte je Fahrzeug Fixkosten, 2 Punkte variable Kosten, 2 Punkte Gesamtkosten.

Aufgabe 2 (4 Punkte) – Break-even. Ab welcher Jahresfahrleistung ist das Elektrofahrzeug günstiger?

TippMusterlösung Aufgabe 2

\(9.350 + 0{,}25\,L = 11.600 + 0{,}12\,L \;\Rightarrow\; L = 2.250/0{,}13 \approx\) 17.300 km/Jahr. Darüber ist das Elektrofahrzeug günstiger.

Bewertung: 4 Punkte.

Aufgabe 3 (8 Punkte) – Reichweite. Im Winter steigt der Verbrauch um 30 %.

1. Reicht die Batterie im Winter für die Tour von 120 km?

2. In der Adventszeit soll das Fahrzeug zwei Touren à 120 km am Tag fahren. Zwischen den Touren kann es 1 Stunde mit 11 kW laden. Ist das im Winter machbar?

TippMusterlösung Aufgabe 3

1. Winterverbrauch \(0{,}25 \cdot 1{,}3 = 0{,}325\) kWh/km, Reichweite \(60/0{,}325 \approx 185\) km > 120 km. Die Tour ist machbar.

2. Nach der ersten Tour sind \(60 - 120 \cdot 0{,}325 = 21\) kWh übrig. In einer Stunde werden 11 kWh geladen (Ladeverluste vernachlässigt), also 32 kWh. Damit sind \(32/0{,}325 \approx 98\) km möglich, weniger als 120 km. Zwei Touren sind im Winter nicht machbar. Lösungen: längere Ladezeit oder höhere Ladeleistung, Touren aufteilen, zweites Fahrzeug.

Bewertung: a) 3 Punkte, b) 5 Punkte.

Aufgabe 4 (5 Punkte) – Emissionen. Berechnen Sie die jährlichen Well-to-Wheel-Emissionen beider Fahrzeuge (Diesel 3,2 kg CO₂e/l; Strom 0,38 kg CO₂e/kWh; 10 % Ladeverluste; Sommerverbrauch).

TippMusterlösung Aufgabe 4

• Diesel: \(30.000 \cdot 0{,}10\ \text{l/km} \cdot 3{,}2 = 9.600\) kg = 9,6 t CO₂e/Jahr
• Elektro: \(30.000 \cdot 0{,}25\ \text{kWh/km} \cdot 1{,}1 \cdot 0{,}38 = 3.135\) kg ≈ 3,1 t CO₂e/Jahr

Das Elektrofahrzeug spart rund zwei Drittel der Emissionen.

Bewertung: je Fahrzeug 2 Punkte, Vergleich 1 Punkt.

Aufgabe 5 (3 Punkte) – Kombinierter Verkehr. Für den Zulauf von Thunfisch aus Rotterdam bietet ein Operateur kombinierten Verkehr an: 400 € je Sendung für Vor- und Nachlauf plus 0,90 € je km. Der reine Lkw-Transport kostet 1,40 € je km. Ab welcher Entfernung lohnt sich der kombinierte Verkehr?

TippMusterlösung Aufgabe 5

$1{,}40,d = 400 + 0{,}90,d ;; d = 400/0{,}50 = $ 800 km. Ab 800 km ist der kombinierte Verkehr günstiger.

Bewertung: 3 Punkte.

3 Teil 2 – Fallstudie: Elektrifizierung einer Lkw-Flotte

3.1 Ausgangslage

Die RheinQuell Getränke GmbH (fiktiv) ist ein Getränkefachgroßhändler mit Lager in Mainz. Sie beliefert Gastronomie, Getränkemärkte und Kantinen im Umkreis von rund 100 km mit sechs 18-t-Diesel-Lkw (Wechselbrücke mit Ladebordwand). Die Fahrzeuge müssen im kommenden Jahr ersetzt werden.

Ein großer Kunde verlangt ab 2028 eine CO₂-Bilanz der Belieferung nach ISO 14083 und eine Reduktion der Emissionen. Die Geschäftsführung prüft daher, die Flotte ganz oder teilweise durch batterieelektrische Lkw zu ersetzen.

3.2 Daten

3.2.1 Touren

Jedes Fahrzeug fährt an 250 Tagen im Jahr eine feste Tour.

touren <- data.frame(
  tour   = paste0("T", 1:6),
  gebiet = c("Rheinhessen", "Taunus", "Mainz Stadt", "Hunsrück", "Rheingau", "Wiesbaden"),
  km     = c(145, 210, 95, 260, 170, 120),     # km/Tag
  stopps = c(14, 9, 18, 7, 12, 16),
  fracht_t = c(9.5, 8.0, 11.0, 7.5, 10.0, 10.5) # ausgelieferte Tonnen/Tag
)
knitr::kable(touren, col.names = c("Tour", "Gebiet", "km/Tag", "Stopps", "Fracht [t/Tag]"))

Tour	Gebiet	km/Tag	Stopps	Fracht [t/Tag]
T1	Rheinhessen	145	14	9.5
T2	Taunus	210	9	8.0
T3	Mainz Stadt	95	18	11.0
T4	Hunsrück	260	7	7.5
T5	Rheingau	170	12	10.0
T6	Wiesbaden	120	16	10.5

3.2.2 Fahrzeuge (Annahmen, netto, gerundet)

Parameter	18-t-Diesel (Euro VI)	18-t-E-Lkw
Kaufpreis	110.000 €	260.000 €
Restwert nach 6 Jahren	20.000 €	50.000 €
Versicherung	5.500 €/Jahr	6.500 €/Jahr
Kfz-Steuer	900 €/Jahr	0 €/Jahr
Sonstige Fixkosten	3.000 €/Jahr	7.000 €/Jahr (inkl. Ladepunkt am Depot)
Energieverbrauch	26 l/100 km	110 kWh/100 km (Jahresmittel)
Energiepreis	2,00 €/l	0,24 €/kWh (Depot)
Wartung und Reifen	0,14 €/km	0,11 €/km
Maut	0,29 €/km, 60 % der Strecke mautpflichtig	mautbefreit (laut aktueller Rechtslage bis 2031)
Nutzbare Batteriekapazität	–	350 kWh

Weitere Annahmen: Kalkulationszins 5 %, Fahrerkosten 55.000 €/Jahr bei 1.650 produktiven Stunden, im Winter steigt der Verbrauch des E-Lkw um 20 %, eine Restladung von 10 % soll nicht unterschritten werden. Emissionsfaktoren (WTW): Diesel 3,20 kg CO₂e/l, Strom 0,38 kg CO₂e/kWh, Ladeverluste 10 %.

3.3 Aufgaben

3.3.1 Teil A – Kostenvergleich

A1. Berechnen Sie mit fahrzeugkosten() für jede Tour die jährlichen Fahrzeugkosten und den Kostensatz in €/km für Diesel und E-Lkw. Bei welchen Touren ist der E-Lkw günstiger? Bestimmen Sie die Break-even-Fahrleistung.

3.3.2 Teil B – Machbarkeit und Emissionen

B1. Prüfen Sie die Reichweite des E-Lkw für jede Tour im Sommer und im Winter. Welche Touren sind ohne Zwischenladen machbar? Welche Optionen gibt es für die übrigen Touren (Zwischenladen, Tourentausch, größere Batterie)?

B2. Berechnen Sie die jährlichen WTW-Emissionen der Flotte für (a) sechs Diesel-Lkw und (b) Ihre bevorzugte gemischte Flotte. Wie hoch sind die CO₂-Vermeidungskosten (Mehrkosten je eingesparter Tonne CO₂e)?

3.3.3 Teil C – Empfehlung und Reflexion

C1. Formulieren Sie eine Empfehlung für die Flottenerneuerung (Anzahl E-Lkw, Touren, Kosten, Emissionen, Risiken).

C2. Reflexion. Beantworten Sie in der Präsentation:

1. Welche Annahmen (Strompreis, Restwert, Maut, Verbrauch im Winter) beeinflussen das Ergebnis am stärksten? Führen Sie für eine davon eine Sensitivitätsanalyse durch.
2. Wie würden Sie die Emissionen einer Tour nach ISO 14083 auf die einzelnen Kunden verteilen?
3. Welche nicht monetären Faktoren (Fahrerakzeptanz, Ladeinfrastruktur, Kundenanforderungen) sprechen für oder gegen den Umstieg?

4 Literatur und Quellen

• ISO 14083:2023: Greenhouse gases – Quantification and reporting of greenhouse gas emissions arising from transport chain operations.
• Smart Freight Centre: GLEC Framework for Logistics Emissions Accounting and Reporting, https://www.smartfreightcentre.org/en/our-programs/emissions-accounting/global-logistics-emissions-council/.
• Toll Collect: Mautsätze, https://www.toll-collect.de.
• Folien und Reader zur Vorlesung, Block 4.

5 Anhang: R-Startercode

source("../R/scm_functions.R")   # fahrzeugkosten()

diesel_18t <- list(A = 110000, RW = 20000, N = 6, i = 0.05,
                   versicherung = 5500, steuer = 900, sonst_fix = 3000,
                   energie_km = 0.26 * 2.00, wartung_km = 0.10, reifen_km = 0.04,
                   maut_km = 0.29 * 0.6)
bev_18t <- list(A = 260000, RW = 50000, N = 6, i = 0.05,
                versicherung = 6500, steuer = 0, sonst_fix = 7000,
                energie_km = 1.10 * 0.24, wartung_km = 0.07, reifen_km = 0.04,
                maut_km = 0)

# Kostensatz je Tour (Fahrleistung = km/Tag x 250 Tage)
touren$km_jahr   <- touren$km * 250
touren$diesel_km <- sapply(touren$km_jahr, \(L) fahrzeugkosten(diesel_18t, L)$gesamt_km)
touren$bev_km    <- sapply(touren$km_jahr, \(L) fahrzeugkosten(bev_18t, L)$gesamt_km)
touren

# Reichweite im Winter (km)
350 * 0.9 / (1.10 * 1.2)