Elektrische Bussysteme - Einführungskonzeptionen

Hintergrund

Steigende Preise für fossile Kraftstoffe, der Wunsch nach einer Entkopplung von den Turbulenzen auf internationalen Rohstoffmärkten sowie die Notwendigkeiten des lokalen Umwelt- und des globalen Klimaschutzes sind Anlass für viele Verkehrsunternehmen, die Einführung rein elektrisch angetriebener Linienbusse in Betracht zu ziehen.

Elektromobilität ist für viele Verkehrsunternehmen kein Neuland, fahren doch bereits seit mehr als 100 Jahren Straßenbahnen und in einigen Fällen auch Obusse in deutschen Städten. Straßenbahnen und Obusse können jedoch bei unzureichender Fahrgastnachfrage nicht wirtschaftlich betrieben werden bzw. wird deren Einführung durch hohe Investitionskosten für die Infrastruktur behindert. Hinzu kommen in vielen Fällen stadt- oder straßengestalterische Vorbehalte gegenüber Fahrleitungen. In Summe ist ein deutlich gewachsenes Interesse an Elektrobussen mit Elektroenergiespeicher für den fahrleitungslosen Betrieb zu beobachten.

Ausgangssituation

Entwicklungen in den Bereichen der Elektroenergiespeicher und der Leistungselektronik ermöglichen bereits heute, aber vor allem in absehbarer Zukunft, Konzepte für rein elektrisch angetriebene Linienbusse, die noch vor wenigen Jahren als nicht realisierbar galten. Basierten rein elektrisch angetriebene Busse bis auf wenige Nischenanwendungen bisher auf einer linienförmigen Energiezufuhr über Fahrleitungen (Obusse), können inzwischen auch Konzepte in die Praxis umgesetzt werden, bei denen fahrzeugseitige Elektroenergiespeicher in regelmäßigen Abständen nachgeladen werden und eine Fahrleitung nicht notwendig ist. Die Umsetzbarkeit derartiger Technologieansätze hängt jedoch von der jeweiligen Charakteristik einer Linie bzw. eines Liniennetzes ab.

Hierzu zählen insbesondere

  • die Linienlänge,
  • die Umlaufzeit bzw. Pausengestaltung,
  • das zu überwindende Höhenprofil,
  • Fahrgastzahlen sowie
  • Reise- und Fahrgeschwindigkeiten.

Leistungsangebot

Nach dem Prinzip »Das Mögliche vom Unmöglichen unterscheiden – Zukunftsperspektiven erkennen« bietet das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI Beratungsleistungen hinsichtlich der Einführung rein elektrischer Linienbusse an.

Basierend auf einem umfangreichen Wissen und Erfahrungen im Umgang mit elektrischen Speicher- und Antriebstechnologien erfolgt eine Analyse von Buslinien bzw. Liniennetzen hinsichtlich der Möglichkeiten einer schrittweisen Einführung batteriebetriebener Elektrobusse. In die Betrachtungen werden darüber hinaus auch Konzepte der linienförmigen Energiezufuhr in Form von Fahrleitungen bzw. induktiver Ladung einbezogen. Sofern möglich, wird ein Konzept für die schrittweise Einführung elektrisch angetriebener Linienbusse erarbeitet, das sich auf einen kurz- bis mittelfristigen Zeithorizont erstreckt. Die Untersuchungen verlaufen ergebnisoffen. Am Ende darf bzw. muss ggf. auch die Erkenntnis stehen, dass sich eine Linie derzeit und in absehbarer Zukunft nicht für den Einsatz elektrisch angetriebener Linienbusse eignet. Die mit der Einführung einer bestimmten Technologie verbundenen Risiken werden klar kommuniziert. Fragen der Energieeffizienz, der Umweltbilanz, aber auch der Kosten, sind ebenfalls Bestandteil der Arbeiten.

In einem ersten Schritt werden die für ein Antriebskonzept relevanten Liniencharakteristiken aufgenommen. Stellt sich nach einer überschläglichen Betrachtung heraus, dass eine Linie oder sogar ein Teilnetz für batteriebetriebene Linienbusse geeignet sein könnte, wird in einem zweiten Schritt mit Hilfe leistungsfähiger Simulationswerkzeuge eine detaillierte Energie- und Leistungsbilanzrechnung durchgeführt. Für die Modellierung der Fahrzeuge und hierbei insbesondere des Speicher-Antriebsstranges kann auf herstellerneutrale, auf Wunsch und bei Verfügbarkeit jedoch auch auf herstellerspezifische Konfigurationen zurückgegriffen werden.

Als Ergebnis stehen neben Aussagen zur Eignung einer Linie für batteriebetriebene Elektrobusse Informationen hinsichtlich

  • der notwendigen Speichergröße,
  • der Leistungsanforderungen sowie
  • eventuell notwendiger Änderungen im Betriebsablauf

zur Verfügung.

In einem dritten Schritt werden die Anforderungen an den Elektroenergiespeicher und den Antriebsstrang mit verfügbaren bzw. in absehbarer Zukunft realisierbaren Technologien abgeglichen.

Die Ergebnisse dienen den Verkehrsbetrieben als Entscheidungsgrundlage eignen sich als Grundlage für die Erstellung von Lastenheften.

Einführungskonzeption

Bestandteil einer Einführungskonzeption sind Aussagen über die zeitlich gestaffelte Beschaffung und Indienststellung rein elektrisch angetriebener Linienbusse.

Hinzu kommen Informationen hinsichtlich

  • der Werkstattausrüstung,
  • der Schulung von Werkstattmitarbeitern,
  • der Schulung von Fahrern sowie
  • zu beachtender Vorschriften und Sicherheitsrisiken.

Referenzen

Einführungskonzeptionen für Batteriebusse

Konzeption für die Einführung von 1.000 Batteriebussen in der Stadt Delhi; 2018 – laufend; Auftraggeber: DIMTS – Delhi Integrated Multi-Modal Transit System Ltd. Ansprechpartner: Herr Nishnikant Gupta (Tel.: 0091/11/43090100); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Batteriebussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Batteriebussen für ausgesuchte Linien der Verkehrsbetriebe Nord-hausen GmbH; 2018 – laufend; Auftraggeber: Verkehrsbetriebe Nordhausen GmbH; Ansprechpartner: Herr Thorsten Schwarz (Tel.: 03631/639242); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Batteriebussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Batteriebussen für das gesamte Busnetz der OVG Sonneberg; 2018 – laufend; Auftraggeber: OVG Sonneberg; Ansprechpartner: Herr Schneider (Tel.: 03675/75290); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Batteriebussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Solo- und Gelenkbusnetz der BVG in Berlin; 2017 – laufend; Auftraggeber: BVG; Ansprechpartner: Herr Dr. Daniel Hesse (Tel.: 030/25629500); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der Rheinbahn AG in Düsseldorf; 2017 – laufend; Auftraggeber: Rheinbahn AG; Ansprechpartner: Herr Jörg Klaeden (Tel.: 0211/5821155); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der LVB GmbH in Leipzig; 2017 – laufend; Auftraggeber: LVB GmbH; Ansprechpartner: Herr Andreas Böttcher (Tel.: 0341/ 4922307); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen für Teilnetze der Stadt Köln; 2017 – laufend; Auftraggeber: Kölner Verkehrs-Betriebe AG; Ansprechpartner: Herr Peter Hasler (Tel.: 0221/ 5474230); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der Stadt Freiburg; 2016 – laufend; Auftraggeber: Freiburger Verkehrs AG; Ansprechpartner: Herr Sascha Zorn (Tel.: 0761/ 4511351); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der Stadt Göttingen; 2016 – 2017; Auftraggeber: Göttinger Verkehrsbetriebe GmbH; Ansprechpartner: Herr Thomas Zimmermann (Tel.: 0551/38444830); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Begleitung der Einführung von Batteriebussen auf fünf MetroBuslinien der Stadt Osnabrück; 2016 – 2017; Auftraggeber: Stadtwerke Osnabrück AG; Ansprechpartner: Herr Christian Elixmann (Tel.: 0541/ 20022360); Umlaufbezogene Energiebilanzierungen für die Ermittlung von Parametern für die Fahrzeuge und die Ladeinfrastruktur, Erstellung von Lastenheften für die Batteriebusse und die Ladeinfrastruktur

ELIPTIC – koordiniert durch die Freie Hansestadt Bremen; 2015  – 2018; Auftraggeber: Europäische Kommission; Ansprechpartner (Senat der Freien Hansestadt Bremen): Herr Michael Glotz-Richter (Tel.: 0421/3616703); Anwendungsfall Leipzig: Empfehlungen für den Linieneinsatz von Standard-Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen auf einer Linie in Jena; 2015 – 2016; Auftraggeber: Jenaer Nahverkehr GmbH; Ansprechpartner: Herr Falk Hamann (Tel.: 03641/414127); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen und Bewertung der Untersuchungsergebnisse in Hinblick auf eine synergetische Nutzung von Straßenbahnunterwerken für die Nachladeinfrastruktur.

BEEDel – Bewertung des Einsatzes von Elektrobussen mit dezentraler Ladeinfrastruktur in Metropolen am Beispiel der Hamburger Hochbahn; 2015 –2016; in Kooperation mit der Hamburger Hochbahn AG; Auftraggeber: BMVI: Ansprechpartner: NOW GmbH (Tel.: 030/ 311611600); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Bewertung der Elektrifizierung der BRT-Linie B1 in der Stadt Guangzhou; 2015; Auftraggeber: Baiyun Power Group; Ansprechpartner: Herr Yi Wang (Tel.: 0086/20/86608696); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand linienbezogener Energiebilanzierung

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der Stadt Aachen; 2015; Auftraggeber: Stadtverwaltung Aachen; Ansprechpartner: Herr Kai Mohnen (Tel.: 0241/4326138); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

E-MoBus - Vorstudie – Bewertung des Einsatzes von Elektrobussen im Bayrischen Wald, 2014 – 2015; in Kooperation mit VCDB GmbH; Auftraggeber: BMVI: Ansprechpartner: NOW GmbH (Tel.: 030/311611600); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand umlaufplanbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz des Landkreises München; 2014 – 2015; Auftraggeber: MVV GmbH; Ansprechpartner: Herr Detlev Metzner (Tel.: 089/ 21033253); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand linienbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen in fünf Mittelstädten in Thüringen; 2014 – 2015; Auftraggeber: Thüringer Ministerium für Bau, Landesentwicklung und Verkehr; Ansprechpartner: Herr Jörg Kallenbach (Tel.: 0361/3791510); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen in den Städten Altenburg, Eisenach, Mühlhausen, Suhl und Weimar

Einführungskonzeption von Elektrobussen in fünf größeren Städten in Thüringen; 2013 – 2014; Auftraggeber: Thüringer Ministerium für Bau, Landesentwicklung und Verkehr; Ansprechpartner: Herr Jörg Kallenbach (Tel.: 0361/3791510); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen in den Städten Erfurt, Gera, Gotha, Jena, Nordhausen

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der Stadt Bonn; 2013 – 2014; Auftraggeber: SWB-Verkehr GmbH; Ansprechpartnerin: Frau Barbara Nick (Tel.: 0228/7112292); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand linienbezogener Energiebilanzierungen

Einführungskonzeption von Elektrobussen in Niestetal; 2012; Auftraggeber: Verkehrsverbund Nordhessen; Ansprechpartner: Herr Olaf Rohde (Tel.: 0561/7094928); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand einer linienbezogenen Energiebilanzierung

Einführungskonzeption von Elektrobussen im Main-Kinzig-Kreis; 2012; Auftraggeber: KVG Main-Kinzig mbH; Ansprechpartner: Herr Volker Rahm (Tel.: 06181/9192120); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand einer linienbezogenen Energiebilanzierung

Einführungskonzeption von Elektrobussen in Jena; 2012; Auftraggeber: Jenaer Nahverkehr GmbH; Ansprechpartner: Herr Falk Hamann (Tel.: 03641/414127); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Elektrobussen anhand einer linienbezogenen Energiebilanzierung

 

Planung und Dimensionierung der Ladeinfrastruktur und Werkstätten für Batteriebusse auf Betriebshöfen, Erstellung von Schulungskonzepten

Konzeption für die Einführung von 1.000 Batteriebussen in der Stadt Delhi; 2018 – laufend; Auftraggeber: DIMTS – Delhi Integrated Multi-Modal Transit System Ltd. Ansprechpartner: Herr Nishnikant Gupta (Tel.: 0091/11/43090100); Empfehlungen für Ladeinfrastruktur und -konzept

Elektrobusse für die Stadt Freiburg; 2017 – 2018; Auftraggeber: Freiburger Verkehrs AG; Ansprechpartner: Herr Michael Flösch (Tel.: 0761/4511246); Dimensionierung und Planung der Ladeinfrastruktur, Beschreibung von Werkstattausrüstung

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der Stadt Göttingen; 2016 – 2017; Auftraggeber: Göttinger Verkehrsbetriebe GmbH; Ansprechpartner: Herr Thomas Zimmermann (Tel.: 0551/38444830); Dimensionierung und Planung der Ladeinfrastruktur, Beschreibung von Werkstattausrüstung, Schulungskonzept

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der LVB GmbH in Leipzig; 2017 – laufend; Auftraggeber: LVB GmbH; Ansprechpartner: Herr Andreas Böttcher (Tel.: 0341/4922307); Dimensionierung und Planung der Ladeinfrastruktur, Beschreibung von Werkstattausrüstung, Schulungskonzept

Einführungskonzeption von Elektrobussen für das gesamte Busnetz der Stadt Aachen; 2015; Auftraggeber: Stadtverwaltung Aachen; Ansprechpartner: Herr Kai Mohnen (Tel.: 0241/4326138); Beschreibung von Werkstattausrüstung, Schulungskonzept

 

Einführungskonzeptionen für Hybridtrolleybusse

ELIPTIC – koordiniert durch die Freie Hansestadt Bremen; 2015 – laufend; Auftraggeber: Europäische Kommission; Ansprechpartner (Senat der Freien Hansestadt Bremen): Herr Michael Glotz-Richter (Tel.: 0421/3616703); Anwendungsfall Eberswalde: Empfehlungen für die Linienerweiterung einer Trolleybuslinie mittels Einsatz von fahrzeugseitigen Energiespeichern

E-Bus Skorpion – Hybridtrolleybusse auf Gelenkbuslinien in Leipzig – Projekt des Schaufensters Elektromobilität Bayern – Sachsen; 2013 – 2016; Auftraggeber: BMVI; Ansprechpartner: Projektträger VDI/VDE (Tel.: 030/3100780); Bewertung der Gelenkbuslinien im Stadtgebiet von Leipzig hinsichtlich ihrer Eignung für den Einsatz von Hybridtrolleybussen auf der Grundlage detaillierter Energiebilanzrechnungen

ElektroHybridBus Esslingen; 2013 – 2015; Auftraggeber: Städtischer Verkehrsbetrieb Esslingen am Neckar; Ansprechpartner: Herr Harald Boog (Tel.: 0711/35123223); Dimensionierung von Speichern für einen Trolleybus mit Energiespeicher für partiell fahrleitungsfeien Betrieb, Lade- und Leistungsmanagement, messtechnische Begleitung

Fahrzeugsimulation Elektrobus auf der LVB-Linie 70; 2012; Auftraggeber: Verkehrs-Consult Leipzig (VCL) GmbH; Ansprechpartner: Herr Wolfgang Schütze (Tel.: 0341/9642429); Simulative Bewertung der Gelenkbuslinie 70 in Leipzig für den Einsatz eines Hybridtrolleybusses

Speichereinsatz im Trolleybusbetrieb der Stadt Eberswalde; 2011; Auftraggeber: Barnimer Busgesellschaft mbH; Ansprechpartner: Herr Frank Wruck (Tel.: 03334/52250); Dimensionierung von Speichern für einen Trolleybus mit Energiespeicher für verbesserte Energierekuperation und partiell fahrleitungsfeien Betrieb; messtechnische Begleitung

 

Begleitung der Beschaffung von Bussen und Ladeinfrastruktur

Konzeption für die Einführung von 1.000 Batteriebussen in der Stadt Delhi; 2018 – laufend; Auftraggeber: DIMTS – Delhi Integrated Multi-Modal Transit System Ltd. Ansprechpartner: Herr Nishnikant Gupta (Tel.: 0091/11/43090100); Fahrzeugspezifikationen

Elektrobusse für die Stadt Freiburg; 2017 – laufend; Auftraggeber: Freiburger Verkehrs AG; Ansprechpartner: Herr Michael Flösch (Tel.: 0761/4511246); Erstellung von Lastenheften für Fahrzeuge und Ladeinfrastruktur

Plug-In-Hybridbusse für die Stadt Göttingen; 2017; Auftraggeber: Göttinger Verkehrsbetriebe GmbH; Ansprechpartner: Herr Thomas Zimmermann (Tel.: 0551/38444830); Erstellung von Lastenheften für Fahrzeuge und Ladeinfrastruktur, Prüfung von Angeboten

Batteriebusse auf fünf MetroBuslinien der Stadt Osnabrück; 2016 – 2018; Auftraggeber: Stadtwerke Osnabrück AG; Ansprechpartner: Herr Christian Elixmann (Tel.: 0541/ 20022360); Erstellung von Lastenheften für Fahrzeuge und Ladeinfrastruktur, Auswertung von Angeboten, Teilnahme an Bietergesprächen

Batteriebusse für die Stadt Köln; 2015; Auftraggeber: Kölner Verkehrs-Betriebe GmbH; Ansprechpartner: Herr Peter Hasler (Tel.: 0221/5474230); Zuarbeiten zu Lastenheften für die Fahrzeuge und die Ladeinfrastruktur

Batteriebusse für die Stadt Bonn; 2014; Auftraggeber: SWB-Verkehr GmbH; Ansprechpartnerin: Frau Barbara Nick (Tel.: 0228/7112292); Erstellung von Lastenheften für Fahrzeuge und Ladeinfrastruktur, Auswertung von Angeboten, Teilnahme an Bietergesprächen

 

Begleitung der Einführung von Batteriebussen – sonstige Projekte

Fachliche Begleitung der Batteriebuslinie 100/200 in der Stadt Hannover; 2016 – 2017; Auftrag-geber: üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG, Ansprechpartner: Herr Jens Ernsting (Tel.: 0511/ 16682685); Ermittlung von abschnittsweisen Energieverbräuchen; Bewertung vergleichbarer Linien hinsichtlich der Einführung von Batteriebussen

ZeEUS – koordiniert durch die UITP; 2013 – laufend; Auftraggeber: Europäische Kommission; Ansprechpartner (UITP): Herr Umberto Guida (Tel.: 0032/2/7880124); fachliche Begleitung der Einführung von Batteriebussen in der Stadt Bonn in Zusammenarbeit mit den SWB-Verkehr GmbH

SEB – EDDA-Bus; 2012 – 2015; Auftraggeber: BMBF, Ansprechpartner: Projektträger VDI/VDE, Herr Simon Verleger (Tel.: 030/310078381); Entwicklung von Kerntechnologien schnellladefähiger Batteriebusse in Zusammenarbeit mit Industriepartnern, Umbau eines seriellen Hybridbusses zu einem Batteriebus, Test des Batteriebusses im Liniennetz der Dresdner Verkehrsbetriebe AG

 

Einführungskonzeptionen für Brennstoffzellenbusse

Einführungskonzeption von Brennstoffzellenbussen für das gesamte Busnetz der Rheinbahn AG in Düsseldorf; 2017; Auftraggeber: Rheinbahn AG; Ansprechpartner: Herr Jörg Klaeden (Tel.: 0211/ 5821155); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Brennstoffzellenbussen anhand von Umlaufplänen

Einführungskonzeption von Brennstoffzellenbussen für das gesamte Busnetz der LVB GmbH in Leipzig; 2017; Auftraggeber: LVB GmbH; Ansprechpartner: Herr Andreas Böttcher (Tel.: 0341/ 4922307); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Brennstoffzellenbussen anhand von Umlaufplänen

• Einführungskonzeption von Brennstoffzellenbussen für das gesamte Busnetz der Stadt Göttingen; 2016 – 2017; Auftraggeber: Göttinger Verkehrsbetriebe GmbH; Ansprechpartner: Herr Thomas Zimmermann (Tel.: 0551/ 38444830); Empfehlungen für den Linieneinsatz von Brennstoffzellenbussen anhand von Umlaufplänen