Brennstoffzellen-Linienbus

Veröffentlicht am 02.09.2022

Brennstoffzellenbusse (auch Wasserstoffbusse) sind Fahrzeuge mit Elektroantrieb, bei denen durch eine Brennstoffzelle elektrische Energie aus Wasserstoff erzeugt wird.

Die aktuell am häufigsten eingesetzten Fahrzeuge sind Standardlinienbusse mit ca. 12 m Fahrzeuglänge. Erste Brennstoffzellen-Gelenkbusse mit 18 m Fahrzeuglänge wurden in 2019 in Betrieb genommen (abgesehen von Testfahrzeugen).

Einsatzfelder und Technik


Brennstoffzellenbusse sind ebenso Elektrobusse wie rein batterie-​elektrische Busse oder Oberleitungsbusse. Der Elektromotor dient dabei als direkter Antrieb des Fahrzeugs. Die Brennstoffzelle nimmt die Funktion eines Generators wahr, der aus Wasserstoff über eine bei niedrigen Temperaturen stattfindende elektrochemische Reaktion Strom für den Elektromotor erzeugt. Abhängig davon, welcher fahrzeugseitige Energiespeicher die Hauptenergiequelle darstellt, werden zwei Arten von Brennstoffzellenbussen unterschieden. Beiden gemein sind die Hauptkomponenten Brennstoffzelle, Hochvoltbatterie und Drucktanks für den Wasserstoff:

  • Brennstoffzellen-Hybrid-Bus: die Brennstoffzelle erzeugt den überwiegenden Teil der notwendigen Energie. Eine relativ kleine Batterie speichert den Strom aus der Brennstoffzelle zwischen und stellt diesen bei Bedarf zusätzlich zur Brennstoffzelle dem Antriebsstrang zur Verfügung. Weiterhin nimmt die Batterie auch die beim Bremsen durch Rekuperation gewonnene Energie auf.

  • Brennstoffzellen-Range-Extender-Bus: Hauptenergiequelle ist eine vergleichsweise große Batterie (ähnlich der von Batteriebussen), die extern geladen wird. Eine klein dimensionierte Brennstoffzelle als Range-Extender vergrößert die Reichweite durch kontinuierliches Nachladen der Batterie.

Brennstoffzellen-Hybrid-Busse werden im Gegensatz zu Brennstoffzellen-Range-Extender-Bussen bereits in Serie hergestellt.

Ein Brennstoffzellen-Hybrid-Bus mit einem rund 40 Kilogramm Wasserstoff fassenden Drucktank (Speicherdruck 350 bar) kann in rund zehn Minuten betankt werden. Mit einer Tankfüllung kann der Bus etwa 300 - 400 Kilometer weit fahren. Der Brennstoffzellenbus weist damit dieselbe Einsatzflexibilität auf wie Fahrzeuge mit traditionellem Diesel-​Verbrennungsmotor. Auch der Niederflureinstieg und die Platzkapazität sind nahezu vergleichbar mit Dieselbussen. Durch Ausstattungsvarianten (z. B. Bestuhlungsvarianten mit 2+1- oder 2+2-​Bestuhlung, 3. Tür) kann das Fahrzeug an spezifische Verkehrsaufgaben angepasst werden.

Voraussetzung für den Betrieb von Brennstoffzellenbussen ist die entsprechende Tank-​Infrastruktur. Aktuell stehen in Deutschland rund 90 Wasserstoff-​Tankstellen zur Verfügung. Als günstiger Standort für eine Wasserstoff-​Tankstelle erweist sich die Nähe zur chemischen Industrie. Hier entsteht Wasserstoff häufig als Nebenprodukt. In der Region Köln fallen beispielsweise jährlich mehrere Milliarden Kubikmeter Wasserstoff an, eine Milliarde davon stünde jedes Jahr als Energieträger zur Verfügung. Dies würde für den Betrieb von 1.000 Brennstoffzellenbussen ausreichen.

Ein wesentlicher Vorteil von Brennstoffzellenbussen im Vergleich zu herkömmlichen Dieselbussen ist, dass diese lediglich Wasserdampf emittieren. Brennstoffzellenbusse sind somit frei von schädlichen NOx- und Feinstaub-​Emissionen, die üblicherweise in Verbrennungsmotoren entstehen. Außerdem sind sie wesentlich geräuschärmer als Dieselbusse. Der Vorteil gegenüber batterieelektrisch betriebenen Bussen liegt in der kurzen Tankzeit in Kombination mit vergleichsweise hohen Reichweiten. Nachteilig können die höheren Anschaffungskosten von Brennstoffzellen-Hybrid-Bussen (ab ca. 580.000 Euro) im Vergleich zu batterieelektrisch betriebenen Bussen sein (ab ca. 520.000 Euro, abhängig z.B. von der gewählten Batteriekapazität). Die Anschaffungskosten eines Dieselbusses liegen bei rund 250.000 Euro. Brennstoffzellen-Hybrid-Busse als auch batterieelektrisch betriebene Busse kosten somit mehr als doppelt so viel wie ein Dieselbus.

Einsatzräume in NRW


Aktuell werden Brennstoffzellen-Hybrid-Busse erst bei wenigen Verkehrsunternehmen in NRW eingesetzt.

Die Regionalverkehr Köln GmbH (RVK) startete bereits 2011 im Rahmen eines ersten Demonstrationsprojektes mit zwei Brennstoffzellen-Hybrid-Bussen des Typs „Phileas“ vom niederländischen Hersteller Advanced Public Transport Systems (APTS). Die eingesetzten Prototypen wurden 2014 durch Vorserienfahrzeuge des Typs A330 FC von Van Hool ersetzt und verkehren seitdem in Hürth und Brühl im regulären Linienverkehr. 

2020 wurden weitere 35 Brennstoffzellen-​Hybrid-Busse des Typs A330 FC von Van Hool sukzessive in den Fuhrpark der Regionalverkehr Köln GmbH (RVK) integriert. Die Bestellung erfolgte gemeinsam mit den Wuppertaler Stadtwerken (WSW), die 10 Wasserstoffbusse des niederländischen Herstellers Van Hool bestellt haben. Auch in Wuppertal sind die Fahrzeuge seit 2020 im Einsatz.

RVK und WSW haben 2020 erneut eine gemeinsame Bestellung aufgegeben. Diesmal wurde der Hersteller Solaris mit der Lieferung von 25 Brennstoffzellen-​Hybridbussen vom Typ Solaris Urbino 12 hydrogen beauftragt (RVK: 15 Stück, WSW: 10 Stück). Die Solaris-​Busse wurden im Laufe der Jahre 2021/2022 ausgeliefert.

Künftige Entwicklung


Die Regionalverkehr Köln GmbH (RVK) beschafft mit einer Förderung durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr weitere Brennstoffzellen-Hybridbusse, die den Fuhrpark bis 2025 deutlich erweitern werden. Die bereits heute europaweit größte Flotte wird dann rund 160 wasserstoffbetriebene Bussen umfassen. Nach einer europaweiten Ausschreibung hat die Firma Solaris den Zuschlag für 20 garantierte und 20 optionale Busse erhalten. Die 20 Solaris Urbino 12 hydrogen werden voraussichtlich bis Ende 2022 ausgeliefert. Außerdem erhielt die nordirische Firma WrightBus den Zuschlag für 20 Busse mit Option auf 40 weitere. Die 20 Standardbusse Kite Hydroliner werden voraussichtlich Ende 2023 geliefert. Ende 2022 sollen erste Wasserstoff-Gelenkbusse durch die RVK testweise erprobt werden, da diese aktuell noch nicht auf dem Markt verfügbar sind.

Die Ruhrbahn GmbH beschafft mit einer Förderung durch das Land NRW 19 Brennstoffzellen-Hybridbusse. Ende 2024 sollen die ersten Fahrzeuge in Essen und Mülheim zum Einsatz kommen.

Fahrzeugdaten

Fahrzeugkategorie Solobus Gelenkbus
Fahrzeuglänge (m) 12 18
Türen pro Fahrzeugseite 2 - 3 3-4
Sitzplätze bis zu 37 bis zu 42
Gesamtkapazität (Sitz- + Stehplätze) bis zu 74 bis zu 125
Reichweite lt. Herstellerangabe (km) ca. 350 ca. 300
Reichweite im Praxiseinsatz (km) ca. 350 k.A.
Motorleistung (kW) 210 bis 2x125 210 bis 2x125
Tankgröße (kg) 38 k.A.
Batterieart (Puffer-Batterie) Lithium-Ionen-Batterie Lithium-Ionen-Batterie
Ladeleistung Puffer-Batterie (kWh) 30 - 36 k.A.
Hersteller (beispielhaft) Van Hool, Solaris Van Hool