Batterie-Linienbus

Veröffentlicht am 02.09.2022

Unter dem Begriff Batteriebus (auch E-Bus oder Elektrobus) werden vollelektrisch betriebene Fahrzeuge zusammengefasst, die ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben werden und zur Energieversorgung über Speichersysteme verfügen.

Im städtischen Linienverkehr ist der Standardlinienbus mit ca. 12 m Fahrzeuglänge zurzeit der am häufigsten anzutreffende Batteriebus. Batterie-Gelenkbusse mit 18 m Fahrzeuglänge waren zunächst weniger verbreitet, werden aber inzwischen zunehmend von den Verkehrsunternehmen eingesetzt. Auch ​elektrisch angetriebene Minibusse und ​Midibusse mit Länge von 5,5 – 10 m werden mittlerweile angeboten und eingesetzt.

Im Regionalverkehr sind aktuell noch keine Batteriebusse in nennenswertem Umfang vertreten.

Einsatzfelder und Technik


Prinzipiell weisen Batteriebusse im Stadtverkehr die gleiche Einsatzcharakteristik auf wie dieselgetriebene Busse. Sie verfügen über einen Niederflureinstieg und lassen sich durch Ausstattungsvarianten (z. B. Bestuhlungsvarianten mit 2+1- oder 2+2-​​Bestuhlung, 3. Tür oder 4. Tür) an spezifische Verkehrsaufgaben anpassen. Da der verbaute Akku Platz benötigt, haben die meisten Elektro-​Busse eine kleinere Sitzplatzkapazität als vergleichbare Modelle mit Verbrennungsmotor. Infolge ihres guten Beschleunigungsvermögens und der Rekuperation sind Elektrobusse insbesondere auf Linien mit kurzen Haltestellenabständen und häufigem Anfahren bzw. Abbremsen besonders geeignet.

Ein entscheidender Punkt beim Einsatz von Batteriebussen ist die mitzuführende Batteriekapazität und die Ladeinfrastruktur und – daraus resultierend – die Reichweite, die das Fahrzeug mit einer Batterieladung erzielt. Grundsätzlich stehen folgende Lademöglichkeiten zur Verfügung:

Betriebshof-, Depot- oder Übernachtladung: „Volllader“ verfügen über eine große Batterie mit einer hohen Energiedichte (High-Energy). Die vollständige Ladung der Fahrzeuge erfolgt im Betriebshof (Ladezeit: 3 – 6 Stunden, teilweise bis zu 10 Stunden in Abhängigkeit von Batteriekapazität und Ladeleistung). Der Ladevorgang erfolgt in der Regel über ein Plug-​in-System. Die Reichweite eines Vollladers umfasst in der Praxis ca. 150 bis 200 km, sie ist stark abhängig von der installierten Batteriekapazität, dem gewählten Heizungskonzept für den Fahrgastraum (elektrische Heizung oder Hybrid-Heizung) und den Verkehrsverhältnissen.

Volllader bieten im Rahmen ihrer Reichweite eine hohe Einsatzflexibilität, da sie keine Ladestationen anfahren und dort eine zum Laden notwendige Zeit einhalten müssen (bei Verspätungen entscheidend). Umleitungen oder Straßensperrungen, die die Erreichbarkeit von Ladestationen verhindern, oder der Ausfall von Ladestationen spielen keine Rolle.

Zwischenladung:

  • Opportunity Charging: „Gelegenheitslader“ verfügen über eine möglichst große Batterie. Geladen wird an den Endhaltestellen mittels Schnellladung (Ladezeit: bis 10 Minuten),

  • Flash-Charging oder Ultraschnellladung: „Pulslader“ verfügen über eine kleine Batterie mit hoher Leistungsdichte (High-Power). Das Nachladen erfolgt an End- und zusätzlich an Unterwegshaltestellen während des Fahrgastwechsels

Die vollständige Ladung erfolgt auch bei Gelegenheits- und Pulsladern im Betriebshof, üblicherweise über Nacht, in der Regel batterieschonend über ein Plug-​in-System. Gelegenheitslader können bei ausreichender Ladezeit an den Endhaltestellen theoretisch eine unbegrenzte Reichweite aufweisen. In der Praxis lässt sich eine Reichweite bis ca. 300 km erreichen, stark abhängig von der installierten Batteriekapazität, dem gewählten Heizungskonzept für den Fahrgastraum und den Verkehrsverhältnissen.

Bei Gelegenheitsladern ist die Batteriekapazität so ausgelegt, dass nicht zwingend an jedem Linienende nachgeladen werden muss, um Verspätungen bzw. den evtl. Ausfall oder die Nichtverfügbarkeit der Ladeinfrastruktur auffangen zu können, z.B. bei Umleitungsverkehren.

Für die Zwischenladung stehen unterschiedliche Lademöglichkeiten zur Verfügung. In NRW weit verbreitet ist das Laden mit Hilfe eines Pantografen, der auf dem Dach des Fahrzeuges montiert ist und sich mit der Ladestation verbindet. Die andere Option ist, dass sich der Pantograf von der Ladestation auf das Fahrzeug absenkt (invertierter Pantograf).

In Deutschland weniger verbreitet ist ein berührungsloses Induktivladesystem über Platten im Fahrzeugboden. Das Induktivladesystem kann zum Nachladen an der Haltestelle aber auch zur Vollladung im Betriebshof eingesetzt werden. In der Testphase befindet sich zzt. eine induktive Ladetechnologie, die in den Straßenbelag eingelassen ist, und den Bus während der Fahrt auflädt.

Flash-Charging ist in Deutschland bislang nicht im Einsatz. Da die Ladeinfrastruktur an mehreren Unterwegshaltestellen aufgebaut werden muss, ist Flash-Charging nur auf Linien mit sehr vielen Fahrzeugen sinnvoll. Außerdem sind Pulslader anfällig gegenüber Sperrungen und Umleitungen, da Haltestellen mit Ladestationen immer angefahren werden müssen.

Reichweitenreduzierend wirken sich bei allen Batteriebussen insbesondere Heizung und Klimaanlage aus. Bei ungünstigen Wetterbedingungen können Heizung und Klimatisierung bis zu 50 % der verfügbaren Energie beanspruchen. Vergleichbare Reichweiten wie im Frühjahr oder Herbst lassen sich im Winterbetrieb beispielsweise mit einer Dieselheizung erreichen. Rein elektrisch betriebene Klimasysteme mit energiesparender Wärmepumpe sind inzwischen auf dem Markt verfügbar. Der Energieverbrauch für die Heizung lässt sich auch durch die Vortemperierung des Innenraumes auf die gewünschte Temperatur vor dem Fahrzeugeinsatz im Depot reduzieren.

Einsatzräume in NRW


Batteriebusse werden bereits bei vielen Verkehrsunternehmen in NRW eingesetzt. Der aktuelle Einsatz gestaltet sich vielerorts noch als Versuchsbetrieb. Mehrere Städte bestellen Batteriebusse aber inzwischen in größerer Stückzahl.

In NRW werden Linien vollständig mit Batteriebussen z. B. von folgenden Verkehrsunternehmen betrieben: Kölner Verkehrsbetriebe (KVB), Stadtwerke Oberhausen GmbH (STOAG) und Vestische Straßenbahnen GmbH (VESTISCHE), Stadtwerke Münster, Bochum-Gelsenkirchener Straßenbahnen AG (BOGESTRA), Wupsi GmbH, Duisburger Verkehrsgesellschaft AG (DVG). Ansonsten werden die bereits vorhandenen Batteriebusse im Mischbetrieb mit Dieselbussen eingesetzt.

Künftige Entwicklung


Der bei vielen Verkehrsunternehmen durchgeführte Versuchsbetrieb mit Batteriebussen verschiedener Hersteller hat zu ersten größeren Fahrzeuglieferungen und -bestellungen geführt bzw. es befinden sich entsprechende Fahrzeugausschreibungen auf dem Weg. Mehrere Städte verfügen bereits über Batteriebusse in größerer Stückzahl und bestellen sukzessive weitere Fahrzeuge z. B. Münster und Köln. Sie verfolgen damit das langfristige Ziel einer vollständigen Umstellung der Busflotte auf Elektrobetrieb.

Die gewonnenen Erfahrungen der letzten Jahre sind auch herstellerseitig in die Weiterentwicklung des Prototyps zum Serienmodell eingeflossen. Dies zeigt sich auch bei der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Batterien, die mit immer weniger Rohstoffeinsatz deutlich effektiver und zuverlässiger geworden sind. Die Hersteller prognostizieren weitere Leistungszuwächse bei den Batterien. Hohe Erwartungen werden an die neuen Feststoffbatterien geknüpft. Auch die Verwendung von Verbundwerkstoffen in der Karosserie und die Anordnung der Batterien im Fahrzeugboden sollen die Fahrzeuge zukünftig leichter machen und zu einer besseren Gewichtsverteilung führen. Damit sinkt der Energieverbrauch und die Reichweite wird gesteigert.

Neben der Fahrzeugneubeschaffungen gibt es die Möglichkeit, ein bestehendes Fahrzeug von Diesel-​​ auf Elektroantrieb durch Tausch der Antriebsachse umzubauen. Mehrere Unternehmen in Deutschland bieten inzwischen einen Umrüstservice an z. B. pepper motion GmbH und I SEE Electric Busses GmbH. Im Einzelfall ist zu prüfen, ob eine Neuanschaffung oder eine Umrüstung wirtschaftlicher ist.

Neben dem reinen Batterie-elektrischen Antrieb gibt es den Brennstoffzellen-elektrischen Antrieb. Die für den Betrieb des Busses benötigte Energie wird mit Hilfe einer Brennstoffzelle und an Bord gespeichertem Wasserstoff bereitgestellt. Einer der Vorzüge dieser Technologie ist die größere Reichweite der Fahrzeuge. Eine Kombination der Brennstoffzelle mit Hochvoltbatterien ist ebenfalls möglich. Die Brennstoffzelle fungiert dann als Range-​Extender für einen Batteriebus.

Fahrzeugdaten

Fahrzeugkategorie Solobus Gelenkbus Midibus
Fahrzeuglänge (m) 12 18 9-10
Türen pro Fahrzeugseite 2 - 3 3-4 1-3
Sitzplätze bis zu 41 bis zu 55 bis zu 33
Gesamtkapazität (Sitz- + Stehplätze) bis zu 90 bis zu 150 bis zu 90
Reichweite lt. Herstellerangabe (km), ohne Zwischenladung*) bis zu 200 - 450 km bis zu 180 - 450 km bis zu 280 km
Reichweite im Praxiseinsatz (km), ohne Zwischenladung**) rund 150 - 200 km k.A. k.A.
Antriebsart Elektroantrieb Elektroantrieb Elektroantrieb
Motorleistung (kW) 160 bis 300 240 bis 500 160 bis 240
Batterieart Lithium-Ionen-Batterie, Festkörperbatterie Lithium-Ionen-Batterie, Festkörperbatterie Lithium-Ionen-Batterie
Batteriekapazität kWh bis zu 440 bis zu 525 bis zu 225
Ladesystem Plug-in, Pantograf Plug-in, Pantograf Plug-in, Pantograf
Ladeleistung (kW) 50 bis zu 150 (Plug-in), 300 bis zu 450 (Pantograf) 50 bis zu 150 (Plug-in), 300 bis zu 450 (Pantograf) 50 bis zu 150 (Plug-in), 320 (Pantograf)
Hersteller (beispielhaft) VDL, Solaris, Sileo, Mercedes-Benz, Ebusco, BYD, Volvo VDL, Solaris, Sileo, Mercedes-Benz, Ebusco, BYD, Volvo VDL, Solaris, Sileo

*) abhängig von der installierten Batteriekapazität und dem gewählten Heizungs-​/Klimatisierungskonzept für den Fahrgastraum

**) abhängig von der installierten Batteriekapazität, dem gewählten Heizungs-​/Klimatisierungskonzept für den Fahrgastraum) und den Verkehrsverhältnissen (Quelle: Leitfaden für Busse mit alternativen Antrieben, NOW)