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Öffentlicher Personen-Nahverkehr (ÖPNV)

Zurück auf Strom – Elektrische Antriebe für Stadtbusse

Bei immer größer werdenden Städten spielt der Öffentliche Personen-Nahverkehr (ÖPNV) eine zentrale Rolle für die Mobilitätskonzepte der Zukunft – in der Stadt wie auch für die Anbindung der Region. Bereits heute transportiert der ÖPNV in Deutschland jährlich rund 10 Milliarden Fahrgäste. Seine Fahrzeuge sind effizienter, brauchen durch ihre höhere Passagierkapazität wesentlich weniger Fläche im Straßenverkehr und sparen damit wichtige Ressourcen: Zeit, Geld und Energie.

Der ÖPNV eignet sich aufgrund des professionellen Managements mit Wartung und Betrieb besonders gut, um die Entwicklung elektrischer Antriebe voranzutreiben. Fahrer, Fahrgäste und weitere Verkehrsteilnehmer erleben mit den rein elektrischen oder Diesel-Hybridbussen ein Musterbeispiel für die Umstellung auf E-Mobilität. Mit der Elektrifizierung des ÖPNV haben Sie als Kommune die Chance klar zu zeigen, dass Elektromobilität alltagstauglich ist.

Antriebe

Umsetzung

Vorteile

Eine Frage des Antriebs

Linienbusse legen Tag für Tag 300-400 km zurück und bremsen und beschleunigen wesentlich öfter als PKW. Bei einer erwarteten Lebenszeit von 12 Jahren und mindestens 750.000 gefahrenen Kilometern müssen die Fahrzeuge hohe Robustheit aufweisen, sollen aber gleichzeitig möglichst komfortabel sein.

Trotz dieser hohen Anforderungen beweisen bereits heute über 10 Millionen Testkilometer aus Pilotprojekten, dass es technisch möglich ist, sämtliche Linienbusse bis zum Jahr 2030 komplett elektrisch zu betreiben. Grundsätzlich können alle für den ÖPNV vorgesehenen Busklassen mit Strom betrieben werden: Solobusse, Gelenkbusse und Midi-Busse. Hierfür stehen verschiedene elektrische Antriebstechnologien zur Verfügung.

Die Hybridtechnologie kann mit ihrer bewiesenen hohen Verfügbarkeit und Laufleistung zunächst als Brückentechnologie und Plattformträger für die Entwicklung von rein elektrisch betriebenen Bussen dienen. Während diese noch die Entwicklungs- und Vorserienphase durchlaufen, ermöglichen Hybridbusse kurz- und mittelfristig die Reduktion von Schadstoffemissionen im ÖPNV zu kostengünstigeren Bedingungen.

Induktiv ladender Elektrobus in Braunschweig

Für jede Anforderung das passende

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  1. Hybrid-Antriebe

    • Serieller Hybrid-Antrieb: Das Fahrzeug wird über einen Elektromotor angetrieben. Der benötigte Strom wird in erster Linie von einem Verbrennungsmotor erzeugt.
    • Paralleler Hybrid: Hier wirken Elektro- und Verbrennungsmotor zusammen als Antrieb des Fahrzeugs.
    • Leistungsverzweigter Hybrid: Serielle und Parallele Hybridantriebe können auch kombiniert werden. Je nach Betriebsart und Fahrzustand kann der Verbrennungsmotor entweder über den Generator den Elektromotor mit Strom versorgen oder aber direkt das Fahrzeug antreiben.
    • Plug-In-Hybridantrieb: Hybridantriebe gibt es auch als Plug-In-Hybride, das heißt die Fahrzeugbatterie kann zusätzlich extern geladen werden. Dies erhöht den Anteil des rein elektrischen Fahrbetriebes.
  2. Batterie-elektrisch

    • Ladung im Depot: Eine große Batteriekapazität ermöglicht den ununterbrochenen Fahrbetrieb, nachgeladen wird nachts im Depot. Linienbusse legen allerdings 300 bis 350 Kilometer pro Tag zurück. Batterien, die diese Reichweite ermöglichen, sind derzeit technisch und wirtschaftlich nur eingeschränkt realisierbar.
    • Ladung während des Betriebes: Während des Betriebes lädt der Bus über induktives oder konduktives Schnellladen an Halte- und Wendestellen oder über eine Oberleitung. Auf diese Weise werden die benötigte Batteriekapazität und die Standzeit drastisch reduziert.
  3. Brennstoffzelle
    • Brennstoffzelle: Eine Brennstoffzelle erzeugt durch die chemische Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff elektrische Energie für den Antrieb. In etwa 10-15 Minuten tanken die Busse genügend reinen Wasserstoff für 300-400 Kilometer Fahrbetrieb. Sie eignen sich deshalb auch für längere Verbindungen. Aktuell liegt der Anschaffungspreis von Brennstoffzellenbussen allerdings deutlich über dem von Batterie-elektrischen Bussen und die Infrastruktur für Wasserstofftankstellen befindet sich noch im Aufbaustadium.
    • Batterie mit Brennstoffzelle als Range-Extender: Eine Batterie liefert Energie für den Antrieb und wird bei Pausen bzw. im Depot nachgeladen. Während der Fahrt wird die Batterie von einer kleineren Brennstoffzelle nachgeladen. Die beiden verschiedenen Antriebstechnologien ergänzen sich.

Die Praxisbeispiele der Innovationslinie 109 aus Hamburg, des Projektes EMIL Braunschweig auch auch aus Mannheim sind Beispiele für die Alltagstauglichkeit unterschiedlicher Antriebe.

Praktische Umsetzung

  1. Analyse
    Zunächst sollte durch die Kommune und Verkehrsbetriebe eine detaillierte Analyse der Strategie und Rahmenbedingungen sowie eine anschließende Zieldefinition vorgenommen werden.
    Wichtige Motivatoren sind beispielsweise
    • die gute Auslastung einzelner Buslinien,
    • der alternde Zustand der gegenwärtigen Flotte und die entsprechenden Schadstoffemissionen
    • sowie die Luftqualität in der Innenstadt.

  2. Umsetzung
    Ausgestattet mit Handlungsgründen sollte folgend die technische und wirtschaftliche Umsetzung konzeptioniert werden.
    Wichtige Schritte hierfür sind
    • die Auswahl der Technologie (Bspw.: Hybrid, Vollelektrisch oder Brennstoffzelle),
    • die Planung der benötigten Ladeinfrastruktur und
    • die Sicherstellung des fachmännischen Betriebs, der Wartung und Finanzierung.

Generell bedarf es intensiver Vorausplanung und Fachexpertise von Experten aus der Verkehrsplanung, den Verkehrsbetrieben und der Kommune.
Die Checkliste-ÖPNV bietet mit den wichtigsten Fragen von den Handlungsgründen bis hin zur medialen Verwertung einen ersten Überblick für diese Akteure.

Reduktion von Lärm- und Schadstoffemissionen

Elektrisch und teil-elektrisch betriebene Linienbusse verursachen im Fahrbetrieb weniger lokale Lärm-, Feinstaub- und Partikelbelastung sowie CO2-Emissionen und tragen deshalb vor allem zum Gesundheits-, Umwelt- und Klimaschutz bei.

Dadurch kann insbesondere in Ballungsgebieten die Lebensqualität durch die Elektrifizierung des ÖPNV verbessert werden. Untersuchungen aus der Begleitforschung der Modellregionen Elektromobilität haben gezeigt, dass bereits Solo-Diesel-Hybridbusse bis zu 37,9 % CO2, 60,4% NOX und 96,1% NO2 weniger als ihre konventionellen Konkurrenten ausstoßen.

Mit der zunehmenden Reife der Technologie und der weiteren Entwicklung von vollelektrischen Bussen können sich diese Werte noch weiter verbessern.

Einen Überblick über die erreichbaren Emissionsminderungen gibt der Thinkstep-Vortrag "Marktsituation und innovative Busprojekte in Deutschland – Auswertung und Erkenntnisse aus der Praxis", der auf der BMVI Fachkonferenz 2016 vorgestellt wurde.

Über die Markteinführungsinitiative von Brennstoffzellenbussen informierte die Energie.Agentur NRW.

Die Präsentation der Stuttgarter Straßenbahnen AG gibt einen Einblick in die Bemühungen zur Elektrifizierung des ÖPNV in der Stadt mit Deutschlands höchsten Feinstaubwerten.

Ausgereifte Vorteile

Mit rund 10 Jahren und 5,5 Mio km Erfahrung in Europa sind Brenntsoffzellenbusse gut erprobt. Sie bieten - neben den Emissionsminderungen -

  • hohe Reichweiten von bis zu 300 km
  • eine mit Dieselbussen vergleichbare Performance bspw. bei der Beschleunigung
  • einen hohen Komfort für Fahrer und Fahrgäste durch sanftes Fahren
  • schnelles Betanken in rund 7 Minuten