Schnell-Ladetechnik Elektrobusse in sechs Minuten voll aufladen

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Siemens liefert die Ladetechnik für eine mit Elektro-Hybridbussen betriebene Buslinie in Stockholm. Die Batterien der Busse mit kombiniertem Elektro- und Dieselantrieb werden ausschließlich mit Strom aus erneuerbaren Energieträgern gespeist.

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Der neue Volvo-Bus mit Plug-in-Technologie wird von einem Siemens-Hochleistungsladesystem mit Strom versorgt.
Der neue Volvo-Bus mit Plug-in-Technologie wird von einem Siemens-Hochleistungsladesystem mit Strom versorgt.
(Bild: Siemens)

Der Elektromotor der Busse hat eine maximale Leistung von 150 kW und wird über eine Lithium-Ionen-Batterie auf dem Busdach versorgt. Schnelladestationen an den Endhaltestellen laden den Akku innerhalb von sechs Minuten wieder auf. Ein vollgeladener Bus kann bis zu 7 km rein elektrisch fahren.

Auch im schwedischen Göteborg fahren seit kurzem drei elektrische und sieben Elektro-Hybrid-Busse. Hier werden die Batterien ausschließlich mit Strom aus erneuerbaren Energieträgern gespeist.

Erfolgreiche Testphase in Göteborg

Elektrobusse und Elektro-Hybridbusse senken die Lärm- und Abgasbelastung im Stadtverkehr deutlich. Für die von Siemens und Volvo konzipierten Systeme mit den Elektro-Hybrid-Bussen Volvo 7900 zeigte eine einjährige Testphase in Göteborg, dass der Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu Dieselbussen um rund 80 % sinkt. Durchschnittlich 70 % der Strecke konnte der Bus im Elektrobetrieb, also leise und komplett abgasfrei zurücklegen.

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Der Ladevorgang

Siemens kann für den Linienbetrieb mit Elektrobussen die Fahrmotoren, Energiewandler für die Fahrzeuge und die externen Ladestationen anbieten. In Stockholm stammen die automatischen Schellladestationen von Siemens sowie die Schienen für den elektrischen Kontakt und eine Kommunikationseinheit auf dem Busdach.

  • Die Ladestation besteht aus einem Netzanschluss mit Stromrichter und Transformator sowie einem Lademast mit Kontaktarm.
  • Sobald der Bus an die Ladestation kommt, wird über WLAN eine Verbindung hergestellt, der Bus identifiziert und die Anforderungen des Batteriemanagementsystems abgefragt. Sensoren überprüfen die korrekte Position des Busses.
  • Sobald der Busfahrer die Handbremse anzieht, senkt sich ein Pantograf – also der Stromabnehmer – aus dem Ladearm zum Busdach und lädt mit 300 Kilowatt Leistung den Akku innerhalb von sechs Minuten vollständig auf.
  • Der Busfahrer bekommt den aktuellen Ladezustand der Batterie angezeigt und kann das Aufladen beenden, indem er einfach die Handbremse löst. Ist die Batterie voll, endet der Ladevorgang automatisch.

Ladestation spart Gewicht im Bus

Der Vorteil der neuen Technik liegt darin, dass fast die gesamte Ladeinfrastruktur in der Station untergebracht ist. Am Bus selbst müssen nur eine WLAN-Kommunikationsbox und zwei parallele Leichtbau-Kontaktschienen montiert werden. Das spart im Vergleich zu Lösungen, bei der Bus über einen Pantografen verfügt, deutlich an Gewicht. Die Ladestationen können zusätzlich zu ihrer Position an den Endpunkten einer Buslinie auch an Haltestellen entlang der Strecke installiert werden, um noch mehr elektrische Energie bereitzustellen.

Bereits im Dezember 2014 ging ein von Volvo und Siemens geliefertes Elektro-Hybridbussystem in Hamburg in Betrieb. Volvo und Siemens wollen mit ihrer Kooperation einen Standard für die Ladeinfrastruktur erarbeiten, um Städten den Umstieg auf Elektrobusse zu erleichtern.

Wien steht schon unter Strom

Die erste Elektrobusflotte Europas überzeugt die Wiener Linien im Alltagsbetrieb durch ihr neuartiges Schnellladekonzept. Und ein Joint Venture schickt sich an, den Autofahrern die Sprit-Alternative Elektrizität schmackhaft zu machen.

Im Westen Wiens, in einem klassischen Arbeiter- und Industrieviertel, liegt eine der drei Busgaragen der Wiener Linien. Der unscheinbare Flachbau und die dahinter stehenden Zapfsäulen für Treibstoff lassen nicht ahnen, dass sich hier neue Antriebskonzepte für den öffentlichen Nahverkehr verbergen: Denn hier parken die ersten von insgesamt zwölf Elektrobussen (eBusse) unter Stromschienen, über die sie Energie beziehen.

Seit Sommer 2013 fahren zwei Linien im Zentrum der österreichischen Hauptstadt komplett mit Strom. Hinter der Umrüstung der Innenstadtlinien, auf denen bisher Busse mit Flüssiggasantrieb fahren, stand „ein stadtregierungsübergreifendes Projekt, mit dem Ziel die ‚Öffis‘ weiter auszubauen, zu fördern und mehr Leute dazu zu bewegen, sich in der Stadt umweltfreundlich zu bewegen“, erklärt Anna Reich, Pressesprecherin der Wiener Linien. Im Juli 2012 hat der Verkehrsbetrieb verschiedene Modelle getestet, etwa von einem tschechischen Hersteller oder einen österreichischen Solarbus. Durchgesetzt hat sich aber der Linienbus, den Siemens in Zusammenarbeit mit Rampini hergestellt hat. Die italienische Firma ist schon seit längerem im Elektrobusgeschäft tätig.

Fixes Laden

Vor allem das eigens entwickelte Schnellladekonzept habe es den Wiener Linien angetan, erklärt Reich. Die Fahrzeuge der Konnkurrenten hätten entweder deutlich mehr Batterien benötigt, was weniger Platz für die Fahrgäste bedeutet, oder wären durch die Nutzung von Sonnenenergie nicht praktikabel gewesen. Das Siemens-Rampini-Modell dagegen greift auf das gut ausgebaute Gleichstromnetz der Straßen- und U-Bahnen zurück. In der Garage laden die Busse ihre Lithium-Ferrit-Batterien, derzeit eine der effizientesten Akkumulatortechniken, nachts langsam auf volle Kapazität auf.

Hohe Lebensdauer der Batterien

An den Endhaltestellen der Linie dockt der Stromabnehmer des eBus an das Straßenbahnnetz an und kann sich über einen Schnellladevorgang binnen zehn bis 15 Minuten wieder aufladen. Dadurch erhöht sich auch die Lebensdauer der Batterien bis um das Doppelte, da es wegen des häufigen Ladens nie zu einer Vollentladung kommt. Für diese enge Verzahnung aus umweltfreundlichem Antrieb und der europaweit einzigartigen Einbindung ins Liniennetz wurde der Bus im Oktober 2012 mit dem „EBUS Award“ des Forums für Verkehr und Logistik ausgezeichnet.

In der Garage führen Josef Hofbauer und Johann Hauswirth stolz zwei der rot-weißen Fahrzeuge vor, auf der Seite prangt das Logo der Wiener Linien, prominent daneben steht „electriCity Bus“. Hofbauer ist Projektmanager bei Siemens, Hauswirth Techniker bei den Wiener Linien und für das eBus-Projekt verantwortlich. Er war einer der ersten, die den eBus im Linienverkehr fahren durften.

"Fährt sich ganz normal"

„Fährt sich ganz normal“, meint er und öffnet die Fahrerkabine. Brems- und „Gas“-Pedal, auf den ersten Blick nichts Besonderes. Erst beim Losfahren spürt man die Unterschiede. Kein lauter Verbrennungsmotor, sondern eher ein angenehmes Surren, eine gleichmäßige Beschleunigung und dank des elektrischen Bremsens auch ein angenehmes Stehenbleiben. Hauswirth bekam bei den Probefahrten durchweg positive Rückmeldungen von den Fahrgästen, vor allem auch „von den älteren, das hat mich überrascht, dass die so interessiert an dem Konzept sind“, sagt er.

Rückgewinnung der Bremsenergie

Die Vorteile liegen im Inneren verborgen. Da der Drehstrommotor von Siemens mit einer Dauerleistung von 85 Kilowatt gleichzeitig als Generator funktioniert, wird Bremsenergie, die ansonsten als Wärme verpuffen würde, direkt in die Batterien zurückgespeist. Dies ist im Prinzip nichts Neues, aber bei anderen Busherstellern werden meist noch Dieselgeneratoren zur Energiegewinnung eingesetzt – es handelt sich also um Hybridbusse. Vergleichbar mit dem eBus in Wien ist ein Fabrikat eines chinesischen Herstellers, gegen das sich Siemens aber durch die integrierte Ladetechnik abhebt, betont Hofbauer: „Es gibt nirgends auf der Welt etwas ähnliches. Im Bussektor ist das einzigartig.“

Historie des Elektrobusses

Die Sache mit dem Elektromotor ist aber nicht neu. Bereits im Jahr 1909 brachte ein Batteriebus von Siemens Angestellte und Kunden von der Wiener Hofoper zur Konzernzentrale. Doch weil die Speichertechnologie nicht ausgereift war, konnte er sich nicht durchsetzen. Richtig erfolgversprechend scheint die Elektromobilität erst jetzt, im 21. Jahrhundert, zu werden.

So hat Siemens mit 34 weiteren Firmen eine Plattform namens Austrian Mobile Power ins Leben gerufen, die allerlei Forschungs- und Entwicklungsprojekte anstieß. Aus der engen Zusammenarbeit mit Österreichs führendem Stromunternehmen VERBUND entstand darüber hinaus auch der E-Mobility-Provider Austria, der im Oktober 2012 als Joint Venture von Siemens und VERBUND seine Arbeit aufnahm. Bis 2020 plant das Unternehmen, ein österreichweites Netz von rund 4.500 (semi-)öffentlichen Ladestationen aufzubauen. (mz)

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