Elektromobilität: Seit Jahren ist sie in aller Munde und erhält zunehmend Einzug in den öffentlichen Personennahverkehr mit Bussen.
Der Bestand an Elektrofahrzeugen hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Am 01.01.2013 waren in Deutschland 15.111 Fahrzeuge mit Elektroantrieb (reiner Elektro-Antrieb und Plug-in-Hybride) zugelassen. 11 Jahre später, am 01.01.2024, waren bereits 2.478.141 Elektrofahrzeuge beim Kraftfahrtbundesamt (KBA) in Flensburg gemeldet, davon
- 2.330.567 Pkw (94 %),
- 83.417 Nutzfahrzeuge wie Busse, Lkw und Zugmaschinen (3,4 %),
- 61.649 Krafträder (2,5 %) und
- 2.508 sonstige Kfz wie z. B. Feuerwehr- und Polizeifahrzeuge oder Arbeitsmaschinen für Land- und Forstwirtschaft (0,1 %), Quelle: KBA.
Die öffentliche Diskussion über Elektromobilität bezieht sich fast ausschließlich auf Personenkraftwagen – also „Autos“. Dabei kann der städtische Schienenverkehr (Straßen- und Stadtbahn) mit Fug und Recht von sich behaupten, die „Wiege der Elektromobilität“ darzustellen.
Seit einigen Jahren hat nun auch der Bus mit elektrischem Antrieb Einzug in den Verkehrsmarkt genommen. Damit gibt es für den öffentlichen Personennahverkehr auf Schiene (Straßenbahn und Stadtbahn) sowie Straße (Bus) inzwischen eine Perspektive für den vollständig elektrischen, Ressourcen-schonenden und klimafreundlichen Betrieb in naher Zukunft.
Ausgangslage
Im Jahr 2023 war der Verkehrssektor für rund 146 Mio. t Treibhausgase verantwortlich (berechnet als CO2-Äquivalente, kurz: CO2-Äq.) und trug 22 % zu den Treibhausgasemissionen Deutschlands bei. Damit wurde das Sektorziel des Klimaschutzgesetzes im Jahr 2023 um 13 Mio. t CO2-Äq. deutlich überschritten. Um den Anforderungen des Pariser Klimaschutzabkommens und dem Ziel des Bundes-Klimaschutzgesetzes für 2030 gerecht zu werden, muss der Verkehr in Deutschland seine Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2030 auf 84 Mio. t CO2-Äq. senken. Das entspricht in etwa einer Halbierung gegenüber 1990 (Quelle: Umweltbundesamt, Klimaschutz im Verkehr).
Eine spürbare Umsteuerung hin zu weniger verkehrsbedingten Emissionen ist nur durch ein breites Spektrum an Maßnahmen möglich. Neben der Elektrifizierung und Effizienzsteigerung der Fahrzeuge sind laut Umweltbundesamt ein massiver Ausbau des ÖPNV, eine Stärkung des Fuß- und Radverkehrs insbesondere im städtischen Raum, der Abbau klimaschädlicher Subventionen und eine verursachergerechte Bepreisung von Treibhausgasemissionen notwendig.
Für den ÖPNV verfolgt die Bundesregierung das Ziel, die CO2-Emissionen bis 2030 gegenüber 2019 um rund 40% zu senken. Dieses Ziel soll mit einem Paket aus Förderung der Elektromobilität, Stärkung der Bahn und CO2-Bepreisung erreicht werden. Ein konkretes Ziel ist z. B., dass 2030 die Hälfte der Stadtbusse elektrisch fährt.
Laut VDV-Statistik 2020 verteilen sich die Fahrgäste im ÖPNV (Fahrten pro Einwohner) zu 44% auf den Busverkehr, zu 33 % auf den städtischen Schienenverkehr (Straßenbahn, Stadtbahn, U-Bahn) und zu 23% auf den Eisenbahnverkehr (S-Bahn und Regionalbahnen). Der städtische Schienenverkehr verkehrt seit Anfang des zwanzigsten Jahrhunderts vollelektrisch. Die Bundesschienenwege sind zu rund 60% elektrifiziert. Im Schienenpersonenverkehr wird bereits ca. 90% der Verkehrsleistung mit elektrischer Traktion erbracht. Somit ist Elektromobilität im öffentlichen Verkehr heute schon der vorherrschende Fall und nicht die Ausnahme.
Der Weg zu einem flächendeckend elektrischen öffentlichen Verkehrssystem ist gleichwohl noch weit, da der ÖPNV auf der Straße derzeit noch ganz überwiegend mit Dieselbussen abgewickelt wird (88,1 % der Busse in Deutschland besitzen im April 2024 einen Diesel-Antrieb, Quelle: NOW). Neue Batterietechnologien machen vollelektrische Busse jedoch immer wettbewerbsfähiger. Die jüngsten Entwicklungen der Speichertechnologie hin zu preiswerteren, leichteren und effizienteren Batterien sind Schlüsselfaktoren für die Verbreitung von Batteriebussen. Sie bieten inzwischen zuverlässige Technik, ein stabiles Betriebsumfeld, eine für viele Anwendungsfälle praktikable Tagesreichweite und einen zuverlässigen Zugang zu einer Vielzahl bewährter Ladesysteme in Depots oder auf der Straße.
Der vermehrte Einsatz von Bussen mit elektrischem Antrieb wird nicht nur dem Klimaschutz, der Luftreinhaltung und der Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern zugutekommen, sondern auch der Verminderung von Lärmemissionen. Gerade beim Anfahren sind konventionelle Dieselbusse recht laut. Die Akzeptanz von Busverkehren in Wohngebieten wird mit leisen Elektrofahrzeugen vermutlich deutlich steigen. Zudem sind abgasfreie Fahrzeuge der beste Werbeträger für den ÖPNV als stadtverträgliches Verkehrsmittel.
Beim elektrischen Busbetrieb sind folgende Antriebskonzepte zu unterscheiden:
- Oberleitungsbus (auch Obus oder Trolleybus): „klassische“ Technologie, basierend auf einer zweipoligen Fahrleitung, über die die Fahrzeuge permanent mit elektrischer Energie versorgt werden. Ihre Blütezeit hatten Oberleitungsbusse in den 1950er und 1960er Jahren. Anschließend wurden sie in weiten Teilen der Welt aus wirtschaftlichen Gründen fast vollständig vom Dieselbus verdrängt. Um über kurze Strecken unabhängig von der Oberleitung agieren zu können, verfügen Oberleitungsbusse in der Regel über einen Hilfsantrieb (Batterie oder Verbrennungsmotor). Ist dieser zweite Antrieb für längere oberleitungslose Strecken vollwertig dimensioniert, spricht man von einem Duobus. Fahrzeuge der neuesten Generation sind mit einer Batterie ausgestattet und werden Batteriebetriebene-Oberleitungs-Busse (BOB) genannt.
- Hybridbus: Fahrzeuge mit mehreren Antriebssystemen, im Kontext der Elektromobilität ist davon eines elektrisch. Zu unterscheiden sind parallele und serielle Hybride. Bei ersteren laufen beide Antriebssysteme parallel, womit dem Elektroantrieb nur eine unterstützende Rolle zukommt. Bei seriellen Hybriden wird dagegen vollelektrisch gefahren. Die dafür nötige Energie erzeugt ein Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle. Grundsätzliches Ziel eines Hybrids ist es, die Stärken des Elektromotors im unteren Drehzahlbereich zu nutzen und den zweiten Antriebsstrang kraftstoffsparend und verschleißarm im oberen Drehzahlbereich laufen zu lassen. Hybride sind mit Stromspeichersystemen ausgestattet, die sich während der Fahrt aufladen oder im Fall sogenannter „Plug-in-Hybride“ auch am Stromnetz nachgeladen werden können.
- Batteriebus: vollelektrisch betriebenes Fahrzeug, das ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben wird und zur Energieversorgung über Speichersysteme verfügt. Je nach benötigter Reichweite und Ausführung der Stromspeicher können Batteriebusse mittels folgender Ladestrategien aufgeladen werden
- ausschließlich nachts „an der Steckdose“ (plug-in): Volllader (im Betriebshof oder Depot)
- unterwegs an sogenannten Schnellladestationen. Unterschieden werden hier Gelegenheitslader (Opportunity Charging), die i.d.R. an den Endhaltestellen geladen werden, und Pulslader (Flash Charging), die an End- und Unterwegshaltestellen während des Fahrgastwechsels geladen werden.
- Brennstoffzellenbusse verfügen wie Batteriebusse über einen Elektromotor, der das Fahrzeug antreibt. Die dafür notwendige Elektroenergie wird von einer Brennstoffzelle und einer Batterie zur Verfügung gestellt. Abhängig davon, welcher fahrzeugseitige Energiespeicher die Hauptenergiequelle darstellt, wird unterschieden nach Brennstoffzellen-Hybrid-Bus (Brennstoffzelle ist Hauptenergiequelle) und Brennstoffzellen-Range-Extender-Bus (Batterie ist Hauptenergiequelle).
Bei allen Fahrzeugen mit elektrischen Komponenten ist die Rekuperation (Bremsenergierückgewinnung) eine wichtige Energiequelle. Bei Fahrzeugen mit Netzanschluss (Oberleitungsbus) wird zeitweise sogar Energie in das Stromnetz eingespeist.
Die Landesregierung Nordrhein-Westfalen bündelt seit 2022 ihre Aktivitäten im Bereich Energie und Klimaschutz in der Landesgesellschaft NRW.Energy4Climate. Im Auftrag der Landesgesellschaft vereint die Dachmarke „ElektroMobilität.NRW“ des Wirtschaftsministeriums sämtliche Elektromobilitäts-Aktivitäten des Landes. Die Landesgesellschaft ist Ansprechpartner für Unternehmen, Kommunen und Privatleute bei Fragen zu Fördermöglichkeiten, technischen Entwicklungen oder zum Ausbau der Ladeinfrastruktur. Durch die Vernetzung von Wirtschaftsakteuren und Forschung trägt ElektroMobilität.NRW zudem dazu bei, Nordrhein-Westfalen als Standort für die Branche weiter auszubauen und zu stärken.
Auf Bundesebene ist die Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) im Auftrag des Bundesverkehrsministeriums tätig. Die NOW koordiniert u.a. Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Bereich Wasserstoffwirtschaft und Brennstoffzellentechnologie. Auf www.elektromobilitaetsmonitor.de veröffentlicht die NOW GmbH seit Sommer 2024 Zahlen und Daten zum Hochlauf der Elektromobilität. Ergänzt wird dieses Angebot durch die neue Website www.elektromobilitaet-now.de, die 15 Jahre NOW-Wissen zum Thema batterieelektrische Mobilität bündelt. Die programmatische Begleitforschung der NOW, die auch die Bus-Förderprogramme des Bundes begleitet, hat Daten und Erfahrungen der geförderten Verkehrsunternehmen gesammelt, ausgewertet und in einem Abschlussbericht zusammengefasst (Innovative Antriebe für Busse im ÖPNV). Die NOW ist auch Herausgeberin des „Starterset Elektromobilität“. Dieses hilft Kommunen dabei, ihren eigenen Weg in die nachhaltige Mobilität zu finden mit Prozessinfos zum Vorgehen, mit dem Online-Entscheidungswerkzeug „eBusTOOL“, mit Hinweisen zu Fördermöglichkeiten, mit Praxisbeispielen aus anderen Kommunen und Regionen sowie mit tiefergehenden Publikationen und der Möglichkeit zur Vernetzung mit weiteren Akteuren.
Ausgewählte Projekte in Nordrhein-Westfalen
Die Regionalverkehr Köln GmbH (RVK) arbeitet seit mehreren Jahren an einem langfristigen Projekt „Null Emission“. Im Vordergrund steht dabei die Nutzung von Wasserstoff, der in der Region in großer Menge als industrielles Abfallprodukt anfällt.
Als Erprobungsträger wurden bereits 2011 zwei Brennstoffzellen-Hybridbusse des Typs Phileas vom niederländischen Hersteller Advanced Public Transport Systems (APTS) angeschafft. Im Mai 2014 folgten zwei weitere Fahrzeuge von Van Hool, Typ A330 FC. Seit Ende 2019 sind weitere 35 Brennstoffzellen-Hybridbusse von Van Hool (Typ A330 FC) an die RVK ausgeliefert worden. Für den Betrieb dieser Fahrzeuge hat die RVK zwei Wasserstoff-Tankstellen errichtet, davon eine auf dem Betriebsgelände in Meckenheim (Rhein-Sieg-Kreis) und eine in Wermelskirchen (Rheinisch-Bergischer Kreis). In einer Gemeinschaftsbestellung mit den Wuppertaler Stadtwerken (WSW) wurden im Laufe der Jahre 2021/2022 weitere 15 Brennstoffzellen-Hybridbusse vom Typ Solaris Urbino 12 hydrogen an die RVK ausgeliefert.
Bis 2025 soll der Fuhrpark der RVK durch die Bestellung von 108 Brennstoffzellen-Hybridbussen (79 Standardbusse und 29 Gelenkbusse) noch einmal deutlich erweitert werden. Die bereits heute europaweit größte Flotte wird dann rund 160 wasserstoffbetriebene Busse umfassen. Die RVK vertritt beim Thema Brennstoffzellen-Hybrid-Busse federführend den ÖPNV-Sektor in NRW.
2013 haben die Stadtwerke Bonn Bus und Bahn GmbH (SWB) Praxistests mit vier Batteriebussen verschiedener Hersteller durchgeführt. Auf dieser Grundlage erfolgte die Entscheidung, ab Anfang 2016 sechs 12m-Fahrzeuge des Herstellers Sileo aus Salzgitter im Linienverkehr einzusetzen und sich damit zusammen mit neun weiteren europäischen Städten am Demonstrationsprojekt ZeEUS (Zero Emission Urban Bus Systems) zu beteiligen. ZeEUS wurde von der EU gefördert und hat neue Erkenntnisse über die Wirtschaftlichkeit und Einsatztauglichkeit von Batteriebussen geliefert. Nach Projektende hat die SWB die Elektro-Solobusse an den Hersteller zurückgegeben. Die Verfügbarkeit der eingesetzten Busse lag insbesondere in den Wintermonaten noch deutlich unter der von Dieselbussen.
Im Frühjahr 2019 erfolgte eine Ausschreibung über sieben Batteriebusse. Bestellt wurden vier Standardbusse bei Ebusco (Modell 2.2) und drei Gelenkbusse bei Solaris (Urbino 18 electric). Die sieben Fahrzeuge sind seit Frühjahr 2021 im Einsatz. Nach einer Auslieferung von 30 neuen Mild-Hybrid-Bussen von MAN in 2023 werden von der SWB ab 2024 nur noch vollelektrisch betriebene Fahrzeuge bestellt. Mitte 2025 sollen 10 Mercedes Benz eCitaro ihren Betrieb aufnehmen. Die Vorgabe der SWB für die Fahrzeugbeschaffung ist so gestaltet, dass die Aufladung nachts im Betriebshof erfolgen kann und keine Ladeinfrastruktur im Netz erforderlich ist. Bis 2035 soll die gesamte SWB-Flotte auf Elektroantrieb umgestellt werden.
Die Stadtwerke Münster GmbH (SWM) setzt im Rahmen ihrer ZeEUS-Beteiligung auf Schnelladestationen an Endhaltestellen. Diese verfügen über automatische Laderoboter auf dem Wartehäuschen, die an den stehenden Bus andocken können. Als Demonstrationsstrecke wurde die etwa 11 km lange Buslinie 14 entsprechend ausgestattet.
Die Batteriebusse vom Typ VDL Citea Electric werden seit 2015 im Fahrgastbetrieb eingesetzt. Seit Sommer 2020 kommen auf der Linie 11 der SWM weitere Batteriebusse des Herstellers VDL zum Einsatz. Hierzu wurden auch elektrische Gelenkbusse angeschafft. Seit Frühjahr 2021 ist die Linie 11 vollständig elektrifiziert, seit Ende 2021 auch die Linie 8. Auch 2022 und 2023 sind weitere Batteriebusse hinzugekommen, dieses Mal vom Hersteller Mercedes Benz, sodass bei der SWM nunmehr über 70 Batteriebusse im Einsatz sind. Inzwischen sind die Batteriebusse nicht mehr nur auf ausgewählten Linien unterwegs, sondern im ganzen Stadtgebiet. Die Voraussetzungen dafür haben die SWM sowohl durch die deutliche Erweiterung der E-Bus-Flotte als auch durch den Bau weiterer Ladestationen an Endhaltestellen geschaffen. Auch 2024 und 2025 wächst die Flotte um weitere 24 E-Busse.
Die Leistung der Busse hat sich seit 2015 deutlich verbessert: hatten die ersten Batteriebusse in Münster noch eine Reichweite von 50 km, schafft die aktuelle Generation bis zu 250 km. Daher werden inzwischen nicht mehr an beiden Endhaltestellen Ladestationen gebaut, sondern nur noch eine Ladestation pro Linie. Im Verspätungsfall können inzwischen vier Ladungen ausgelassen werden. Darüber hinaus werden die Busse nachts auf dem Betriebshof geladen. Die Strategie sieht vor, den SWM-eigenen Fuhrpark bis 2029 vollständig auf elektrischen Antrieb umzustellen. Hierbei setzen die Stadtwerke auch auf Wasserstoff.
Ende Oktober 2015 stellten die Kölner Verkehrsbetriebe AG (KVB) ihren ersten Batteriebus vor. Insgesamt wurden von VDL acht Gelenkbusse geliefert. Nach einem umfangreichen Testprogramm erfolgt der Einsatz seit dem Fahrplanwechsel im Dezember 2016 auf der Buslinie 133, die nur noch von Batteriebussen bedient wird. An den Linienendpunkten befinden sich Schnellladestationen, um die Busse während ihrer Einsatzzeiten zwischenzuladen.
Die KVB hat mit Förderung durch das Land NRW 53 weitere Batteriebusse beschafft. Bestellt wurden 48 Gelenk- und 5 Standardbusse des Herstellers VDL, die seit 2021 auf sechs Linien zum Einsatz kommen. Im Frühjahr 2021 hat die KVB weitere 51 Gelenkbusse bei VDL geordert. Sieben weitere Linien können so auf Elektrobetrieb umgestellt werden. Wenn diese Stadtbusse vollständig ausgeliefert sind, besteht die Elektro-Busflotte aus 113 VDL Citea Electric. Neben den Fahrzeugen von VDL testet die KVB den ersten vollelektrischen Gelenkbus von MAN im Linienbetrieb. Bis 2030 soll der gesamte Busbetrieb der KVB mit alternativen Antrieben durchgeführt werden.
Die Stadtwerke Oberhausen GmbH (STOAG) verfolgen den Ansatz, die bestehende elektrische Infrastruktur der Straßenbahn auch für die Aufladung von Batteriebussen zu nutzen. Seit Ende Oktober 2015 werden die beiden Linien 962 und 966 stündlich mit je einem Solaris Urbino 12 Electric betrieben. Es gibt zwei Ladestationen, von denen eine an die Straßenbahnfahrleitung und die andere direkt an ein Straßenbahn-Unterwerk angebunden ist. Zum Andocken an die Ladestation sind die Fahrzeuge mit Pantographen ausgestattet.
Die Linie 979 wird seit Sommer 2019 ausschließlich mit Batteriebussen befahren. Drei Busse der STOAG und ein Bus der Vestische Straßenbahnen GmbH verkehren seitdem auf dieser Gemeinschafts-Linie und werden an der Ladestation am Bahnhof Sterkrade geladen. Zum Einsatz kommen hier Fahrzeuge vom Typ VDL Citea SLF-E 120. Im Jahr 2019 hat die STOAG einen Förderbescheid für weitere 15 elektrisch betriebene Busse vom Land NRW erhalten. Mit der Lieferung wird in 2024 gerechnet. Die Anschaffung weiterer 22 Batteriebusse ist vorgesehen.
Die Stadtwerke Solingen GmbH (SWS) betreibt eines von noch drei Oberleitungsbusnetzen Deutschlands (die beiden anderen Oberleitungsbusnetze befinden sich in Esslingen am Neckar und in Eberswalde). Insgesamt gibt es in Solingen acht Obus-Linien, womit alle wichtigen Achsen elektrifiziert sind. Die SWS setzt Gelenk-Obusse ein sowie seit 2019 auch batteriebetriebene Oberleitungs-Busse (BOB).
Anstelle des Hilfsmotors verfügen BOB-Fahrzeuge über Batterien, die auf Strecken ohne Oberleitung die Energieversorgung übernehmen (mittlere Distanzen von bis zu 30 km). Auf Streckenabschnitten mit Oberleitung docken die BOB-Fahrzeuge automatisch an die Oberleitung an und laden die Speicher während der Fahrt wieder auf. Heute sind insgesamt 36 BOB-Fahrzeuge (16 Standard- und 20 Gelenkbusse) im Einsatz. Sie haben einen Teil der älteren Gelenk-Obusse ersetzt und wurden außerdem zur Erweiterung des Obusnetzes von sechs auf acht Obus-Linien eingesetzt.
Probleme und Aufgaben
In den letzten Monaten wurden sukzessive weitere Batterie- und Brennstoffzellenbusse im ÖPNV in NRW in Betrieb genommen. Zu Jahresbeginn 2024 waren bereits rund 500 lokal emissionsfreie Busse (Batteriebusse, Brennstoffzellen-Hybridbusse und Plug-in-Hybride) in NRW unterwegs. Damit liegt NRW im Vergleich der Bundesländer auf Platz eins (Quelle: KBA). Anfangs wurden Batteriebusse und Brennstoffzellen-Hybrid-Busse eher zur Technologieerprobung im Betriebsalltag angeschafft. Inzwischen bestellen immer mehr Verkehrsunternehmen Batteriebusse und Brennstoffzellen-Hybrid-Busse in größerer Stückzahl und verfolgen damit das langfristige Ziel einer vollständigen Umstellung der Busflotte auf Elektroantrieb.
Das von der Bundesregierung verfolgte Ziel, dass bis 2030 jeder zweite Stadtbus elektrisch fahren soll, liegt jedoch noch in weiter Ferne.
Bislang sind Batteriebusse und Brennstoffzellenbusse mehr als doppelt so teuer wie vergleichbare konventionelle Dieselbusse. Zusätzliche Kosten entstehen für die notwendige Infrastruktur (Ladestationen, Tankstellen) und die Werkstattausstattung. Höhere Kosten entstehen bei Batteriebussen ggf. auch durch einen Fahrzeugmehrbedarf aufgrund einer geringeren Reichweite im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. Der Fahrzeugmehrbedarf ist insbesondere bei Depotladern aber auch bei Gelegenheitsladern zu berücksichtigen. Die Wartungskosten liegen für Batteriebusse aufgrund der geringeren Komplexität des elektrischen Antriebsstranges und der insgesamt niedrigeren Wartungsaufwände (z. B. Entfall Ölwechsel für Motor und Getriebe sowie weniger mechanische Bauteile) niedriger als bei Dieselbussen. Für die Brennstoffzellen-basierten Fahrzeugkonzepte sind aufgrund der zusätzlichen gasführenden Komponenten (Brennstoffzelle, H₂-Speicher) im Vergleich zum Dieselbus annähernd gleiche Wartungskosten zu erwarten. Langjährige Praxiserfahrungen zur Lebensdauer der Stromspeicher bzw. der Brennstoffzelle stehen zurzeit noch aus.
Die im Rahmen der Begleitforschung der NOW durchgeführte Wirtschaftlichkeitsanalyse zur Ermittlung der Gesamtbetriebskosten der unterschiedlichen E-Bussysteme verdeutlicht, dass Batteriebus- wie Brennstoffzellenbussysteme derzeit nur unter Nutzung von Förderungen und unter bestimmten Bedingungen annähernd wirtschaftlich eingesetzt werden können bzw. mit Mehrkosten im Bereich von bis zu 15%. Die jeweiligen Mehrkosten der einzelnen Antriebstechnologien hängen je nach Einsatzrandbedingungen von verschiedenen Faktoren ab. Hier sind betriebliche Faktoren (z. B. Fahrzeugmehrbedarf), regulatorische Faktoren (z. B. Reduktion EEG-Umlage) und wirtschaftliche Faktoren (z. B. Fahrzeugpreis, Energiebezugskosten) zu nennen (Quelle: Abschlussbericht „Programmbegleitforschung Innovative Antriebe und Fahrzeuge“, NOW, 2021).
Das Land NRW fördert seit 2017 die Beschaffung von batterieelektrischen und wasserstoffbetriebenen Linienbussen, die Errichtung der dafür notwendigen Ladeinfrastruktur und die Beschaffung der dafür erforderlichen spezifischen Werkstatteinrichtung (§13 ÖPNVG NRW). Die Anschaffung von Batteriebussen und Brennstoffzellen-Hybrid-Bussen wird mit 60 Prozent der Kosten, die den Preis eines vergleichbaren Dieselbusses übersteigen, gefördert. Die Infrastrukturkosten werden mit 90 Prozent gefördert. Mit dieser Förderung soll der Markthochlauf von Elektrobussen unterstützt werden. Informationen zur Förderung von Elektrobussen stehen auf der Internetseite von ElektroMobilitätNRW zur Verfügung.
Mit einer Ende 2020 auf den Weg gebrachten neuen E-Bus-Förderung will das Bundesverkehrsministerium die Kommunen und die Verkehrsunternehmen beim Systemwechsel unterstützen. Mit der Anfang September 2021 veröffentlichten Richtlinie können die Beschaffung und die Umrüstung von Bussen mit alternativen Antrieben sowie die Beschaffung der zum Betrieb notwendigen Infrastruktur und Machbarkeitsstudien gefördert werden. Die Höhe der Förderung beträgt:
- 80% der Investitionsmehrkosten zur Dieselreferenz für Batterie-, Brennstoffzellen- und Batterieoberleitungsbusse,
- 40% der Investitionsvollkosten für die zum Betrieb notwendige, nicht öffentliche Infrastruktur.
Zu einer weiteren Verbreitung von Elektrobussen wird auch das am 15. Juni 2021 in Kraft getretene Saubere-Fahrzeuge-Beschaffungs-Gesetz (SaubFahrzeugBeschG) zur Umsetzung der EU-Richtlinie (EU) 2019/1161 über die Förderung sauberer und energieeffizienter Straßenfahrzeuge (Clean Vehicles Directive, kurz CVD) beitragen. Erstmals werden hierdurch bei der öffentlichen Auftragsvergabe verbindliche Mindestziele für die Beschaffung emissionsarmer und emissionsfreier Pkw sowie leichter und schwerer Nutzfahrzeuge vorgegeben, insbesondere für Busse im ÖPNV. Die Mindestziele für emissionsarme und emissionsfreie Busse im ÖPNV liegen für den ersten Referenzzeitraum (August 2021 bis Ende 2025) bei 45 %. Dieser Anteil an neu beschafften Bussen muss über einen Antrieb mit alternativen Kraftstoffen verfügen wie Strom, Wasserstoff, Erdgas, synthetische Kraftstoffe oder Biokraftstoffe. Für den zweiten Referenzzeitraum (Januar 2026 bis Ende 2030) erhöht sich der Anteil auf 65 %. Darüber hinaus muss mindestens die Hälfte der beschafften Busse emissionsfrei sein, d.h. weniger als 1 g CO2/km ausstoßen wie z. B. Elektro- bzw. Brennstoffzellenfahrzeuge.
Neben einer Förderung durch Land und Bund tragen auch Kooperationen bei der Beschaffung von neuen Fahrzeugen zu einer Senkung von Kosten bei. Beispielsweise unterstützt das Land NRW die Initiative „1.000 Brennstoffzellenbusse für NRW“. Diese Initiative zielt darauf ab, die Beschaffung von Brennstoffzellen-Bussen im öffentlichen Personennahverkehr zu koordinieren. Neun Nahverkehrsunternehmen haben sich auf ein sogenanntes „Grundlastenheft für emissionsfreie Stadtbusse“ verständigt. Bei gleichen Anforderungen an alle relevanten Systembauteile kann somit eine hohe Stückzahl nahezu identischer Busse produziert werden. Die beteiligten Unternehmen erhoffen sich auf diese Weise neben einer deutlichen Kostensenkung auch einen einfacheren und einheitlichen Aftersales-Service durch die Hersteller.
Wie alle Elektrofahrzeuge sind Batteriebusse mit ausschließlicher Ladung im Depot (Volllader) in ihrer Reichweite gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren eingeschränkt. Unter anderem deshalb ist ihre Verbreitung vorwiegend im Stadt- und weniger im Regionalverkehr zu erwarten, zumal im Stadtverkehr auch die Vorteile der elektrischen Traktion aufgrund des häufigen Bremsens und Anfahrens besonders deutlich sind. Rekuperation der Bremsenergie, deutlich weniger Schadstoff- und Lärmemissionen sowie spurtstarkes Beschleunigungsvermögen sind im Stadtverkehr wichtige Vorteile. Die Reichweite beträgt für zweiachsige Solobusse als Volllader je nach Verkehrsverhältnissen, Außentemperatur und gewählter Heizungsform (rein elektrisch, Hybridheizung) bislang zwischen 150 und 200 km. Die Hersteller prognostizieren jedoch weitere Leistungszuwächse bei den Batterien (Quelle: Leitfaden für Busse mit alternativen Antrieben, NOW GmbH, 2020). Mittlerweile kann von einer Reichweite bei günstigen Rahmenbedingungen von bis zu 250 km ausgegangen werden.
Der Umstieg auf Busse mit elektrischem Antrieb vollzieht sich über Jahre. Er umfasst neben dem Austausch der Fahrzeuge auch den Um- oder Neubau von Betriebshöfen, Tankstellen und Werkstätten sowie die Herstellung von Netzanschlüssen. Bei größeren Batteriebusflotten stellt sich zwangsläufig die Frage nach der Energieversorgung. Dies gilt ganz besonders für Anwendungsfälle ohne Schnellladestationen, bei denen nahezu alle Fahrzeuge in der nächtlichen Betriebspause aufgeladen werden müssen. Bestehende Stromnetze sind dafür ggf. nicht ausreichend leistungsfähig.
Schnellladestationen wiederum ermöglichen derzeit ein Nachladen an den Endhaltestellen oder an ausgewählten Unterwegshaltestellen in weniger als zehn Minuten. Dies bedeutet aber auch, dass die Ladezeiten nicht mehr als Verspätungspuffer an den Endstationen zur Verfügung stehen und ggf. zusätzlich in die Umläufe integriert werden müssen, wodurch der Fahrzeug- und Personalbedarf steigt.
Bei aller Euphorie über den elektrischen Busbetrieb sollte der Schienenverkehr nicht vergessen werden. Hinsichtlich des Anteils elektrifizierter Streckenkilometer steht das deutsche Eisenbahnnetz im europäischen Vergleich nur im Mittelfeld. Die Betriebskosten elektrischer Traktion sind bei der Eisenbahn heute schon deutlich geringer als jene von Dieselzügen. Es fehlt aber an finanziellen Mitteln für eine flächendeckende Streckenelektrifizierung, wie sie etwa in der Schweiz seit Jahrzehnten realisiert ist. Im Rahmen der Konzeption der SPNV-Zielnetze NRW für 2032 und 2040 soll der Elektrifizierungsgrad der SPNV-Strecken in NRW von heute 62 Prozent bis 2032 auf 72 Prozent und bis 2040 auf insgesamt 75 Prozent erhöht werden.
Eine mögliche Lösung für Zweigstrecken ohne Oberleitung ist die Entwicklung von Elektrozügen mit leistungsfähigen Speichersystemen. So lässt sich das heute noch weit verbreitete Fahren von Dieselzügen unter Fahrdraht vermeiden. Entfallen würden hohe Investitionskosten in die Oberleitung. Andererseits sind aber auch die Kosten für Hybrid-Triebzüge und die zusätzlich benötigte Ladeinfrastruktur hoch.
Die Landesregierung verfolgt das Ziel, die lokal emissionsfreien Fahrzeugantriebe auf der Schiene durch Steigerung des Elektrifizierungsgrads und durch Einsatz neuer Fahrzeuge auf 94 Prozent bis 2032 und auf 100 Prozent bis 2040 zu steigern. Idealerweise wird ausschließlich grüner Strom verwendet.
Batterie-elektrische Triebzüge werden inzwischen von mehreren Herstellern angeboten. In großem Stil werden batterie-elektrische Triebzüge in NRW ab 2025 im nur teilweise elektrifizierten Niederrhein-Münsterland-Netz zum Einsatz kommen. Die Firma CAF (Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles, S.A.) wurde mit dem Bau und der Instandhaltung von mehr als 60 batterie-elektrischen Fahrzeugen vom Typ Civity BEMU beauftragt.
Brennstoffzellen-Züge sind inzwischen ebenfalls auf dem Markt erhältlich. In NRW ist ihr Einsatz im Netz Düren (Rurtalbahn, Eifel-Börde-Bahn) geplant, dessen Betriebsstart voraussichtlich 2025 sein wird.