Elektrobusse sind eine umweltfreundliche Alternative zu Dieselfahrzeugen. Fraunhofer-Forscher haben gemeinsam mit mehreren Projektpartnern ein Konzept entwickelt, um die Linienbusse im laufenden Betrieb schnell nachladen zu können. Das System ist seit November 2014 in Dresden im Test.
Elektrofahrzeuge sollen den Stadtverkehr künftig umweltfreundlicher gestalten. Um diese Vision umzusetzen, bieten sich Busse im Öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) an: Feste Routen und Haltestellen erleichtern es, die dafür nötige Infrastruktur zu planen und bereitzustellen.
Darüber hinaus haben öffentliche Verkehrsmittel Vorbildfunktion. »Elektrobusse werden sich aber nur durchsetzen, wenn sie sich etablierten Betriebsabläufen anpassen und nicht zu einem Mehrbedarf an Fahrzeugen oder Personal führen«, sagt Dr. Thoralf Knote vom Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI.
Dies birgt einige Herausforderungen: Linienbusse legen am Tag bis zu 400 Kilometer zurück, ohne in den Betriebshof zurückzukehren. Um die nötige elektrische Energie abzudecken, wären riesige Speicher nötig, für die im Bus nicht genügend Raum zur Verfügung steht.
Die Alternative: Der Energiespeicher im Fahrzeug muss im laufenden Betrieb in kurzer Zeit wieder aufgeladen werden, etwa während der Wendezeiten an den Endhaltestellen. Dies setzt eine hohe Ladeleistung voraus.
Kontaktsystem zum Nachladen auf dem Dach des Busses angebracht
Fraunhofer-Wissenschaftler haben im Projekt »EDDA-Bus« mit mehreren Partnern eine Lösung erarbeitet, die ein schnelles und unkompliziertes Nachladen ermöglicht. »EDDA-Bus« ist Teil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Verbundprojekts »Schnellladesysteme für Elektrobusse im ÖPNV«.
Die Entwicklung basiert auf vier Kerntechnologien: So konzipierte das Dresdener Unternehmen M&P GmbH eine Ladestation mit sehr hohen Ladeleistungen. Die HOPPECKE Advanced Battery Technology GmbH lieferte spezielle Batterien, die für solch hohe Leistungsaufnahmen ausgelegt sind. Für die Anpassung der Leistungselektronik zeichnet die Vossloh Kiepe GmbH verantwortlich. Herzstück der Entwicklung ist das Kontaktsystem, das sich auf dem Dach des Busses befindet – diesen Teil hat das IVI gemeinsam mit der Schunk Bahn- und Industrietechnik GmbH umgesetzt.
Für den Kontaktkopf wurden auf kleinem Bauraum sechs leistungsfähige Kontakte untergebracht. An den Seiten befinden sich jeweils zwei für den Plus- und Minus-Anschluss. Oben angebracht sind ein Erdungskontakt sowie ein »control pilot«, der die Erdung überwacht. »Dadurch genügt unser System höchsten Sicherheitsanforderungen«, erläutert Knote. Die Schunk Bahn- und Industrietechnik GmbH hat für das Kontaktsystem thermostabile Bauteile entwickelt. Denn anders als etwa bei Straßenbahnen, wo die Energieübertragung während der Fahrt stattfindet, entstehen bei einer Übertragung im Stillstand lokal hohe Temperaturen, die bei herkömmlichen Bauteilen zu Schäden führen würden.
Der Ladevorgang funktioniert unkompliziert: »Wir wollen den Fahrer nicht mit zusätzlichen Aufgaben belasten«, betont Knote. Er muss den Bus lediglich unter der Kontakthaube an der Ladestation positionieren. Dabei kann er sich an einer Markierung am Fahrbahnrand orientieren.
Ein akustisches Signal unterstützt den Fahrer beim Positionieren des Busses an der Haltestelle. Um etwas Spielraum zu gewährleisten, justiert sich der Kontaktkopf auf einer Gleitschiene selbst und dockt anschließend an der Kontakthaube an. Der Ladevorgang startet automatisch. Während des Aufladens bekommt der Fahrer den Ladezustand der Batterie angezeigt. Bei Bedarf lässt sich der Ladevorgang auch unterbrechen.
Erste Praxiseinsätze im Dresdener Linienbetrieb hat der EDDA-Bus mit Bravour bestanden: Im Anschluss an die Testphase verkehrte das Fahrzeug auf einer Strecke, die mit rund 20 Kilometern Länge und einigen Steigungen anspruchsvoller ist.
»Auch in dieser zweiten Phase übertreffen die Ergebnisse unsere Erwartungen«, freut sich Knote. Der durchschnittliche Energieverbrauch liegt bei 1,19 kWh pro Kilometer – dabei ist zu berücksichtigen, dass der Bus nicht elektrisch, sondern mittels Dieselstandheizung geheizt wird. Die Nachladezeit beträgt weniger als 6,5 Minuten.
