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Öffentlicher Personen-Nahverkehr (ÖPNV)

Zurück auf Strom – Elektrische Antriebe für Stadtbusse

Bei immer größer werdenden Städten spielt der ÖPNV eine zentrale Rolle für die Mobilitätskonzepte der Zukunft, sowohl für die Stadt als 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 wieZeit, 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 Bussen 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.

Die Arbeitsgruppe „Innovative Antriebe Bus“, organsiert durch die NOW (Ansprechpartner Oliver Hoch), trifft sich im regelmäßigen Turnus, um aktuelle Themen rund um das Thema emissionsfreie Busse zu diskutieren. Die Treffen bieten den Teilnehmern die Möglichkeit, im direkten Dialog mit der Politik, Impulse für die Ausrichtung der Förderprogramme „Elektromobilität vor Ort“ (BMVI) und „Erneuerbar Mobil“ (BMUB) zu geben.

Antriebe

Umsetzung

Vorteile

Eine Frage des Antriebs

Linienbusse legen Tag für Tag 200-400 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.

Induktiv ladender Elektrobus in Braunschweig

Für jede Anforderung das passende

Für jede Anforderung das passende anzeigen
  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.
    • Fazit: Hybrid-Antriebe haben im Bus-Bereich einen rückläufigen Trend. Dies ist durch die mittlerweile serienreifen batterieelektrischen Busse zu erklären.
  2. Batterie-elektrisch

    • Ladung im Depot: Eine große Batteriekapazität ermöglicht den ununterbrochenen Fahrbetrieb, nachgeladen wird nachts im Depot. Linienbusse legen allerdings 200 bis 400 Kilometer pro Tag zurück. Batterien, die eine Reichweite von 400 km 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.
    • Fazit: Busse mit batterieelektrischem Antrieb haben aktuell stark steigende Nachfragezahlen. Eine gesicherte Reichweite von 200 km reicht vielen Busbetreibern für die erste Umstellung gesamter Linien.
  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 batterieelektrischen 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.
    • Fazit: Wasserstoff-betriebene Busse sind gerade für längere Linien eine gute Alternative zu batterieelektrischen Bussen.

Die Praxisbeispiele Innovationslinie 109 aus Hamburg, EMIL Braunschweig sowie 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:

    • NOx- und Feinstaubbelastungen von Innenstädten durch Dieselantriebe,
    • die gute Auslastung einzelner Buslinien,
    • der alternde Zustand der gegenwärtigen Flotte und damit verbundene Schadstoffemissionen.
  2. Umsetzung
    Ausgestattet mit Handlungsgründen sollte folgend die technische und wirtschaftliche Umsetzung konzeptioniert werden. Wichtige Schritte hierfür sind:

    • die Auswahl der Technologie (batterieelektrisch oder mit Brennstoffzelle),
    • die Planung der benötigten Ladeinfrastruktur und
    • die Sicherstellung des fachmännischen Betriebs, der Wartung und Finanzierung.

Generell bedarf es intensiver Vorausplanung und Fachexpertise in den Bereichen 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.

Die Arbeitsgruppe „Innovative Antriebe Bus“, initiiert durch die NOW (Ansprechpartner Oliver Hoch), trifft sich im regelmäßigen Turnus um aktuelle Themen rund um emissionsfreie Busse zu diskutieren. Die Treffen bieten den Teilnehmern die Möglichkeit im direkten Dialog mit der Politik Impulse für die Ausrichtung der Förderprogramme „Elektromobilität vor Ort“ (BMVI) und „Erneuerbar Mobil“ (BMUB) zu geben.

Die Arbeitsgruppe „Innovative Antriebe Bus“, initiiert durch die NOW (Ansprechpartner Oliver Hoch), trifft sich im regelmäßigen Turnus um aktuelle Themen rund um emissionsfreie Busse zu diskutieren. Die Treffen bieten den Teilnehmern zudem die Möglichkeit im direkten Dialog mit der Politik Impulse für die Ausrichtung der Förderprogramme „Elektromobilität vor Ort“ (BMVI) und „Erneuerbar Mobil“ (BMUB) zu geben.

Veröffentlichungen zum Thema E-Bus

Eine hilfreiche Zusammenstellung von Materialien bietet die Internetseite des Verbands deutscher Verkehrsunternehmen (VDV). Dort sind verschiedene Veröffentlichungen zu heutigen Standards von E-Bussen gelistet. Unter anderem zu den Themen:

  • Rahmenempfehlung für elektrisch betriebene Stadt-Niederflur-Linienbusse
  • Auswirkungen alternativer Technologien im Linienbus auf Betriebshöfe und Werkstätten
  • Infrastruktur/Ladestellen

Reduktion von Lärm- und Schadstoffemissionen

Elektrisch betriebene Linienbusse verursachen im Fahrbetrieb weniger Lärmemissionen und keinerlei lokale Feinstaub- und Partikelbelastung sowie CO2- und NOX-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.

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 Erfahrung und weit über 5,5 Mio. km Fahrleistung allein in Europa sind Brennstoffzellenbusse gut erprobt. Sie bieten neben den genannten 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 10-15 Minuten