Batteriebus

Ein Batteriebus, auch Elektrobus, E-Bus oder Akkubus genannt, ist ein Omnibus, der von einem Elektromotor angetrieben wird und seine Energie wie ein Elektroauto aus einer Antriebsbatterie bezieht. Teilweise sind Batteriebusse für den Ladevorgang mit Stromabnehmern ausgerüstet, die sowohl an Haltestellen als auch im Depot die Nachladung ermöglichen. Werden Superkondensatoren als Stromspeicher verwendet, können größere Energiemengen in kürzerer Zeit gespeichert werden. Die hauptsächliche Entwicklung verlief in China. Dort wurden allein im Jahr 2016 115.000 Batteriebusse neu zugelassen. Die Stadt Shenzhen hatte bis Ende 2017 komplett auf Batteriebusse umgestellt und 16.359 Batteriebusse im Einsatz (siehe Renaissance im 21. Jahrhundert). Unabhängig davon nutzen auch viele Oberleitungsbusse Batterien als Hilfsantrieb bzw. Notfahrt.

Grazer E-Bus an der Ladestation beim Museum der Wahrnehmung (2016)

Solaris Urbino 12 electric der Braunschweiger Verkehrs-GmbH an der Induktivladestation vor dem Hauptbahnhof (2014)

Ein Akkubus der Wiener Linien

Vorteile

Durch die Batterietechnik können auch im straßengebundenen Öffentlichen Personennahverkehr die Vorteile der Elektromobilität genutzt werden, ohne die vom Oberleitungsbus bekannte aufwendige zweipolige Fahrleitung errichten zu müssen. Wichtigster Vorteil gegenüber dem Oberleitungsbus sind die geringeren Unterhaltskosten durch den Wegfall der teuren Infrastruktur sowie die höhere Flexibilität. Vorteile des Batteriebusses gegenüber den verbreiteteren Omnibussen mit Verbrennungsmotor sind vor allem der abgasfreie und geräuscharme Betrieb, die bessere Beschleunigung sowie die Verwendung des Elektromotors als Elektromotorische Bremse, die die Bremsenergie rekuperiert und in die Batterie rückspeist, was den Verbrauch bei Stadtfahrten signifikant reduziert. Diese Technik wird auch bei Hybridbussen mit elektrischem Antriebsstrang und Batterie oder Oberleitungsanschluss eingesetzt. Mit einem Verbrauch von etwa 1,2 kWh/km sind die Betriebskosten im Vergleich zu einem Dieselfahrzeug sehr gering.

Nachteile

Von Nachteil sind beim Batteriebus die begrenzte Reichweite (bis 600 km), das höhere Gewicht, die noch höheren Beschaffungskosten, die notwendige Ladeinfrastruktur sowie teilweise die zusätzlichen Standzeiten zum Laden bzw. Austauschen der Stromspeicher. Bisher sind Batteriebusse daher fast ausschließlich im Stadtbusverkehr anzutreffen, wo nach relativ kurzer Fahrzeit wieder ein längerer Aufenthalt an einer Endstation erfolgt. Eine für einen Umlauf ausreichende Nachladung kann zwar innerhalb von vier bis fünf Minuten (250 bis 450 Kilowatt) an einer Endstation erfolgen, so dass keine Beeinträchtigung des Fahrplans notwendig ist. Allerdings kann diese Zeit dann auch nicht zum Abbau von Verspätungen genutzt werden, die sich somit auf die Gegenrichtung übertragen. Muss an Zwischenhaltestellen nachgeladen werden, dauert dieser Aufenthalt meist länger als die eigentliche Fahrgastwechselzeit und muss entsprechend in die Fahrzeit eingerechnet werden. In Breitengraden mit kalten Wintern führt der Energieverbrauch einer elektrischen Klimaanlage zu einer gravierenden Verkürzung der Reichweite. Einerseits kommt daher eine verstärkte Wärmedämmung zum Einsatz, andererseits werden alternativ oft Heizsysteme auf der Basis fossiler Brennstoffe eingesetzt.

Die Nachteile der Batterie als alleiniger Energiespeicher werden von Oberleitungsbussen mit Batterie teilweise kompensiert. Sie können während der Oberleitungsfahrt nachladen und benötigen daher keine Ladezeiten und wesentlich kleinere Batterien. Weiterhin kann während der Oberleitungsfahrt eine elektrische Klimaanlage zur Heizung im Winter angetrieben werden. Nachteilig ist, dass das häufige Andrahten automatisch erfolgen muss, was noch keine Standardlösung hervorgebracht hat.

Geschichte

Der weltweit erste Batteriebus der Ward Electrical Car Company

Berliner Batteriebus von 1898

Ladestation des Berliner Batteriebusses

Der Elektrische Straßenbahn-Omnibus von Siemens & Halske

Der Kühlstein-Batteriebus von 1899

Gefangenentransporter der Stadtpolizei Akron, 1899

Frühe Vertreter im 19. und 20. Jahrhundert

Nachdem Werner Siemens bereits 1882 mit dem Elektromote in Halensee bei Berlin den ersten Vorläufer eines Oberleitungsbusses vorstellte, nahm die Netphener Omnibusgesellschaft 1895 zwischen Siegen und Deuz die weltweit erste Benzinomnibuslinie in Betrieb. Bereits zuvor begann man dann damit, den Vorteil des elektrischen Antriebs im öffentlichen Verkehr auch ohne den Bau einer aufwändigen Oberleitungsinfrastruktur zu nutzen.

Vorreiter war hierbei die Ward Electrical Car Company aus London, deren elektrischer Omnibus bereits im Sommer 1888 erste Probefahrten unternahm, jedoch nie in den regulären Fahrgastbetrieb gelangte. Bei dem Fahrzeug handelte es sich um eine Mischung aus einem gewöhnlichen Omnibus ohne Decksitze und einem Packwagen, er bot Platz für zwölf Personen. Der Wagenführer saß oder stand vorn, ihm stand eine Fußbremse sowie ein Umschalter mit einem Widerstandsrahmen zur Verfügung. Die Traktionsbatterien stammten von der Electrical Power Storage Company. Die beiden Motoren waren von Crompton & Co. gebaute Gramme’sche Maschinen, sie besaßen eine Stahlketten-Übertragung von Renold aus Manchester. Der Wagen selbst wurde von der Metropolitan Railway Carriage and Wagon Company und lief mit einer Geschwindigkeit von 9,6 bis 11,2 Kilometern in der Stunde.

Am 25. Mai 1898 präsentierte die Allgemeine Berliner Omnibus AG (ABOAG) in Zusammenarbeit mit der Union-Elektricitäts-Gesellschaft (UEG) und der Gülcher-Akkumulatoren-Fabrik ihren ersten Elektro-Omnibus auf einer offiziellen Probefahrt vom Depot an der Kurfürstenstraße zum Bahnhof Halensee und zurück der Öffentlichkeit. Hierbei handelte es sich um einen Umbau aus einem großen Pferdeomnibus, der in der Folge weitere Versuche unternahm, jedoch ebenfalls nicht in den Regelbetrieb gelangte.

Am 27. Juni 1899 stellte wiederum die ABOAG – allerdings in Zusammenarbeit mit dem UEG-Konkurrenten Siemens & Halske – den Elektrischen Straßenbahn-Omnibus vor. Hierbei handelte es sich um ein Zweiwegefahrzeug, in Form eines Omnibusses der zusätzlich mit Leiträdern und einem Stromabnehmer ausgestattet war. Dadurch konnte er seine Batterie während der Fahrt auf einem Straßenbahngleis aufladen um anschließend mit angehobenen Leiträdern und gesenktem Abnehmer im Batteriebetrieb von der Schienenstrecke abzuzweigen. Die Akkumulatoren hatten eine Reichweite von sechs Kilometern, das Projekt kam jedoch ebenfalls über Versuchsfahrten nicht hinaus und wurde schon 1900 wieder eingestellt.

Einen weiteren elektrischen Omnibus in Berlin präsentierte der Charlottenburger Wagenbauer Kühlstein 1899. Der Wagen verfügte über zwölf Sitzplätze im Inneren, zwölf Deck- und zwei Stehplätze und konnte mit einer Ladung 100 Kilometer überwinden. Mit Beginn der Internationalen Motorwagen-Ausstellung am 3. September 1899 verkehrte er im Linienverkehr zwischen dem Anhalter Bahnhof und dem Stettiner Bahnhof. Eine Ladung reichte für sechs Fahrten, am Askanischen Platz befand sich die Ladestation. Ab dem 13. März 1900 fuhren schließlich insgesamt zehn solcher Fahrzeuge auf der Strecke, doch musste dieser reguläre Verkehr infolge vielfältiger Störungen schon Ende des Jahres 1900 wieder aufgelassen werden.

• Die ehemalige Motorfahrzeug- und Motorenfabrik Berlin-Marienfelde lieferte 1899 einen „elektrischen Hotel-Omnibus“ an das Kaiser-Hotel, das damit seine Gäste transportierte. Seinem Äußeren nach erinnerte dieses Fahrzeug noch stark an eine Pferdekutsche.
• Für den Gefangenentransport stellte die Stadtpolizei von Akron (Ohio) 1899 einen Batteriebus in Dienst, mit dessen Hilfe Betrunkene eingesammelt und zur Ausnüchterung befördert wurden. Der Wagen gilt als das allererste motorisierte Fahrzeug einer Polizeibehörde und wurde von der Collins Buddy Company für 2400 US-Dollar hergestellt. Die Höchstgeschwindigkeit des 5000 Pfund schweren Fahrzeugs betrug 18 Meilen in der Stunde, die Reichweite 30 Meilen bei voll aufgeladenen Batterien. Die beiden Motoren leisteten jeweils vier Pferdestärken. Doch bereits im August 1900 wurde der Wagen beim Akron-Aufruhr von einem Mob entwendet und in den Ohio-Erie-Kanal gekippt.
• In Wien verkehrten ab 1907 vorübergehend Batteriebusse.
• Beim Kasseler Waggonbauunternehmen Wegmann & Co. wurde 1950 unter der Leitung von Fritz Bode ein „Akku-Bus“ konstruiert, der auf der IAA 1951 auf einem gekürzten Krauss-Maffei-Fahrgestell des Typs KMO 133 vorgestellt wurde. Sechs AFA-Akkus wurden in einem einachsigen Anhänger mitgeführt. Der Bus wurde 1952 bei verschiedenen Verkehrsbetrieben in Bayern (Berchtesgaden, München, Landshut) getestet.
• Daimler-Benz stellte 1969 auf der Internationalen Automobil-Ausstellung in Frankfurt am Main einen Akkubus mit der Typenbezeichnung Mercedes-Benz OE 302 vor, er wurde 1974 zum Duo-Bus umgebaut.
• MAN, Bosch und VARTA reagierten 1970 in Zusammenarbeit mit der RWE mit der Vorstellung eines eigenen Batteriebusses auf Basis eines Metrobusses, seine Typenbezeichnung lautete 750 HO-M10 E. Dieser führte die Batterien in einem einachsigen Anhänger mit, hatte eine Reichweite von 50 Kilometern und war von 1971 bis 1974 bei der KEVAG in Koblenz im Einsatz. Das Konzept gewährleistete einen Fahrbetrieb von circa drei Stunden, ein weiterer Batterie-Anhänger stand in einer Wechselstation bereit. Auf diesem Konzept basierend produzierte MAN ab 1974 mit dem Typ SL-E 200 einen serienmäßig hergestellten Batteriebus, zusammen wurden für Düsseldorf 14 (von 1975 bis 1988 im Linienverkehr eingesetzt) und für Mönchengladbach weitere acht Exemplare gebaut. Ursprünglich mussten die Batteriesätze dabei regelmäßig getauscht werden, in Mönchengladbach geschah dies zum Beispiel an der Endstation Ohlerfeld. Die Düsseldorfer Wagen wurden jedoch 1982 mit einem Stromabnehmer ausgerüstet, um an der Endstation Bahnhof Benrath selbst elektrische Energie aufnehmen zu können – das Tauschen der Batteriesätze entfiel somit. Die Batterieanhänger in Koblenz, Düsseldorf und Mönchengladbach hatten dabei jeweils das gleiche Kraftfahrzeugkennzeichen sowie die gleiche Betriebsnummer wie das Zugfahrzeug, weil es sich formal um Nachläufer eines Gelenkwagens handelte.
• Im weitgehend autofreien Schweizer Kurort Zermatt verkehren seit Januar 1988 von Vetter hergestellte Akkubusse auf einem viereinhalb Kilometer langen Rundkurs, dabei bedienen sie sämtliche Talstationen der Zermatter Bergbahnen. Bei normalen Straßenverhältnissen reicht eine Batterieladung aus, um ein Tagespensum von maximal 22 Umläufen zu bewältigen. Für die Erschließung des Aussenquartiers Winkelmatten sind seit Dezember 1991 zusätzlich batteriebetriebene Kleinbusse mit 27 Plätzen auf der Strecke Bahnhof–Spiss–Winkelmatten in Betrieb. Je nach Witterungsverhältnissen müssen bei einer Streckenlänge von 5,2 Kilometern nach fünf bis sechs Kursen die Batterien gewechselt werden. Der Tausch erfolgt zwischen den fahrplanmäßig ausgeführten Kursen und dauert rund eine Minute.
• Im Kurort Oberstdorf betrieb der Regionalverkehr Allgäu (RVA) von 1992 bis 1997 batteriebetriebene Omnibusse des Typs Metroliner im Carbondesign (MIC) des Unternehmens Auwärter Neoplan, die zwischen den Auffangparkplätzen am Ortsrand und dem Ortskern pendelten.

Renaissance im 21. Jahrhundert

Elektrogelenkbus der ASEAG (2015)

Ein Batteriebus vom Typ SWB6121SC der Shanghai Sunwin Bus Corporation in Shanghai an einer Ladestation (2010)

Ein Microbus Gruau Électrique auf der Messe „23èmes Rencontres nationales du transport public“ (2011)

Ladestation in Genf (2013)

Der Batterie-Kleinbus der RLG in Medebach (2013)

Der zunehmende Bestand an Nutzfahrzeugen mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren und die damit verbundenen Probleme des Umwelt- und Gesundheitsschutzes geraten seit Ende des 20. Jahrhunderts verstärkt in die öffentliche Diskussion. Trotz wiederholter Verschärfung von Abgasnormen steht die erhebliche Gesundheitsgefährdung der Menschen, die in Innenstädten wohnen, etwa durch den Stickoxid-Ausstoß von Dieselbussen, nach wie vor in der politischen Auseinandersetzung. Zudem umfasst die zu Beginn des 21. Jahrhunderts einsetzende öffentliche Wahrnehmung des Klimaschutzes auch die CO₂-Bilanz von Omnibussen.

Dies alles sowie die Belastung durch den Straßenverkehrslärm führt seit Beginn des 21. Jahrhunderts zu einer weltweiten Renaissance von Elektrobussen.

Im öffentlichen Straßenverkehr werden seit 2002 in den italienischen Städten Genua und Turin Erfahrungen mit etwa 30 bleiakkubetriebenen Bussen und induktiven Ladestationen an den Haltestellen gesammelt. Die zunehmende Verbesserung der Batterietechnik führte ab etwa 2010 zu einem Aufschwung des Batteriebusses, darunter auch schwerere Einheiten wie serienmäßig hergestellte Zwölf-Meter-Standardbusse und erste Gelenkwagen.

Die hauptsächliche Weiterentwicklung von Batteriebussen fand in China statt. 2015 waren in der Volksrepublik bereits mehr als 100.000 E-Busse im Einsatz, was einem Anteil von über 20 % des Busbestandes entspricht. Eine vollständige Elektrifizierung des gesamten Busbestandes ist denkbar. Im Jahr 2016 wurden in China 115.000 Elektrobusse neu zugelassen. Marktführer bei Batteriebussen sind somit chinesische Unternehmen. Chinesische Großstädte sind mit erheblicher Luftverschmutzung belastet, die auch durch die wachsende Motorisierung mitverursacht wird. Die Regierung hatte daher umfangreiche Modernisierungskampagnen eingeleitet, mit dem Ziel, die überwiegend mit Dieselmotoren angetriebenen Stadtbusse zunehmend durch neue Elektrobusse zu ersetzen. Bereits 2009 hatte die Regierung einen mit Subventionen hinterlegten Wirtschaftsplan verabschiedet, nach dem die Volksrepublik innerhalb weniger Jahre zum weltweiten Marktführer für Busse mit Elektroantrieb wurde. Dieser Plan wurde erfüllt.

Bis Ende 2017 hatte die chinesische Stadt Shenzhen den Busbetrieb komplett auf Batteriebusse umgestellt. Ende 2017 waren hier 14.000 Batteriebusse – meist von BYD – im Einsatz und noch wenige hundert Dieselbusse.

Die großen deutschen Nutzfahrzeughersteller hatten bis 2018 keine serienreifen Batteriebusse im Angebot. Nach Ansicht einzelner Experten wiesen deutsche Unternehmen bei der Produktion von Lithium-Ionen-Akkumulatoren im internationalen Maßstab deutliche Defizite auf und waren nur bedingt in der Lage, diese in großserientaugliche Produktion zu führen.

In der Europäischen Union, dem Vereinigten Königreich, der Schweiz, Norwegen und Island wurden 2022 zusammen 4.152 Batterie-Stadtbusse neu zugelassen. Die Top 10 der Hersteller dieser Fahrzeuge waren (jeweils mit Marktanteil):

1. Yutong (China) 11,5 %
2. BYD–Alexander Dennis (China / Großbritannien) 11,2 %
3. Mercedes-Benz (Deutschland) 9,8 %
4. Iveco–Heuliez (Italien / Frankreich) 8,4 %
5. VDL (Niederlande) 8,3 %
6. Solaris (Polen) 8,2 %
7. BYD (China) 7,8 %
8. Volvo (Schweden) 5,6 %
9. MAN (Deutschland) 5,5 %
10. Karsan (Türkei) 3,3 %

Schnellladung von Linienbussen

Neue Schnellladestation beim Bahnhof Schaffhausen

Bei Linienbussen – vor allem im Stadtverkehr mit nur kurzen Umläufen – bietet es sich an, unterwegs die Batterien immer wieder während des Fahrgastwechsels an den Haltestellen nachzuladen. Dadurch können diese kleiner gehalten werden, was zu einer Gewichtsreduzierung bei den Bussen führt und den Energieverbrauch entsprechend verringert.

Mittlerweile haben mehrere Hersteller Ladestationen unterschiedlicher Technik entwickelt. Die verwendeten Verfahren können nicht nur bei Bussen eingesetzt werden, sondern im Prinzip auch bei anderen Elektrofahrzeugen: z. B. oberleitungslose Straßenbahnen, Elektro-LKW und -PKW.

System PRIMOVE von Bombardier – Berührungsloses, induktives Aufladen

Beim Primove-Ladesystem werden an einigen Haltestellen Ladeplatten in die Fahrbahn eingebaut, die über 750 Volt Gleichspannung oder 400 Volt Wechselspannung versorgt werden und bei einer Effizienz über 90 % bis zu 200 kW abgeben können. Das System kam beispielsweise in Braunschweig und Mannheim zum Einsatz.

System Siemens – Lademast im Kontaktarm

Der Bus hält unter dem Lademast, der Kontaktarm wird soweit abgesenkt, bis er Kontakt mit den Anschlüssen auf dem Busdach bekommt. Dann beginnt der Ladevorgang. Beispiel: Hamburg.

System SRS von Alstom

Das von Alstom entwickelte System mit dem Namen SRS (Système de recharge statique par le sol) ist eine Weiterentwicklung des Systems APS (=Alimentation Par Sol) mit einer Stromschiene bei Straßenbahnen. Auch hier sind die Kontakte im Boden eingelassen, sie sind nur stromführend, wenn ein Bus mit der entsprechenden Technik darüber steht und somit keine Gefahr besteht, dass Personen gefährdet werden könnten. Der Kontaktarm wird vom Bus auf die Bodenkontakte herabgesenkt.

System UFC von Škoda

UFC steht für Ultra Fast Charger. Das Schnellladen dauert fünf bis acht Minuten.

Reisebus

Von Oktober 2018 bis Dezember 2019 setzte Flixbus den Reisebus BYD C9 mit 40 Sitzplätzen auf der Strecke zwischen Frankfurt und Mannheim über Frankfurt Flughafen und Heidelberg im Linienverkehr ein, wo dieser viermal täglich verkehrt ist. Die Strecke beträgt 115 km, wobei der Bus eine Reichweite von 320 km hat. Der Bus wurde zweimal am Tag und während der Nacht mit 2 × 40 kW mit Ökostrom geladen.

Bereits im April 2018 startete Flixbus mit zwei Batteriebussen ICe 12 des chinesischen Herstellers Yutong in Frankreich auf der Strecke Paris–Amiens.

Siehe auch

• Liste von Elektro-Nutzfahrzeugen
• Gyrobus
• Brennstoffzellenbus
• Akkumulatortriebwagen
• Elektrolastkraftwagen

Weblinks

Commons: Battery-powered buses – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Nils-Viktor Sorge: Batteriebusse aus China hängen deutsche Bushersteller ab. Spiegel Online, 26. Juni 2012.
• Bombardier Primove: Eine E-Busfahrt, die ist lustig. Golem; abgerufen am 3. Juli 2015