Ladekonzept für Elektromobilität Elektrobusse laden wie der Blitz

Steigende Kraftstoffpreise und die sinkende Akzeptanz von Lärm und Luftverschmutzung veranlassen Politik und Industrie, verstärkt emissionsarme öffentliche Verkehrsmittel zu fördern. Gleichzeitig wird über Alternativen zum Dieselantrieb für Busse nachgedacht. Doch die Einführung von Elektro­bussen muss ebenso ökologisch effizient wie wirtschaftlich sein, da die Kosten für einen Busbetrieb stark von der Fahrplanfrequenz, der Flottengröße und der Transportkapazität abhängen. Gemeinsam mit verschiedenen Partnern hat ABB einen Elektrobus mitsamt Infrastruktur, Ladestationen und Onboard-Antriebstechnik entwickelt. Er erfüllt die Anforderungen von öffentlichen Verkehrsbetrieben, Stadtplanern und Fahrgästen. In Genf wird nun der erste kommerzielle Auftrag für zwölf vollelektrische Tosa-Busse (Trolleybus Optimisation Système Alimentation) und Flash-Ladestationen umgesetzt.

Alles begann mit dem Tosa-Pilotprojekt im Mai 2013: Auf einer Teststrecke zwischen dem Genfer Flughafen und dem Ausstellungszentrum Palexpo wurde ein Tosa-Demonstrationsbus bis Ende 2014 im öffentlichen Verkehr eingesetzt. Das Besondere: Er nutzt eine neuartige Flash-Ladestationen-Technik und kleine Batteriespeicher, die es ihm erlauben, ohne Oberleitungen auszukommen. Das ermöglicht gleichzeitig einen emissionsfreien Verkehr mit kurzen Ladezeiten. Das Pilotprojekt konnte die öffentlichen Genfer Verkehrsbetriebe TPG (Transports Publics Genevois) davon überzeugen, längerfristig auf Tosa zu setzen und zwölf Busse für den kommerziellen Betrieb zu ordern.

Nach der vollständigen Inbetriebnahme der Buslinie 23 im Jahr 2018 werden die zwölf Gelenkbusse zu den Hauptverkehrszeiten in beiden Richtungen im Zehnminutentakt verkehren und mehr als 10 000 Fahrgäste am Tag befördern. Die Route der Buslinie 23 wird leicht angepasst werden, um eine Schnellverbindung zum Gebiet Praille-Acacias-Vernets zu ermöglichen. Dieses neue Genfer Quartier wird nach seiner Fertigstellung 11 000 Wohnungen und Büroräume für rund 11 000 Beschäftigte beherbergen.

Batterie auf dem Busdach montiert

Auf dem Markt gibt es bereits verschiedene Lösungen und Ansätze für Elektromobilität im Stadtverkehr. Während Metros, Straßenbahnen und Oberleitungsbusse (Trolleybusse) auf ein durchgängiges Kontaktsystem für die Energieübertragung angewiesen sind, benötigt der Tosa-Bus weder Oberleitungen noch Masten. Das ist vorteilhaft, denn diese sind teuer in der Installation und Wartung und beeinträchtigen das Stadtbild. Der Elektrobus verfügt hingegen über eine auf dem Dach montierte Batterie, die an speziellen Flash-Ladestationen an Bushaltestellen in 15 bis 20 Sekunden aufgeladen werden kann.

In Genf werden an 13 von insgesamt 50 Haltestationen entlang der städtischen Buslinie 23 Flash-Ladestationen installiert. Durch deren geringe Anzahl sind die Investitionskosten für die Infrastruktur relativ niedrig, während gleichzeitig ein bestmöglicher und sicherer Betrieb gewährleistet wird. An den Flash-Ladestationen wird der Elektrobus innerhalb von weniger als einer Sekunde über einen Ladeanschluss auf dem Busdach mit einem Hochleistungsladekontakt über dem Bus verbunden. Dabei werden die Bus-Batterien mit 600 Kilowatt geladen. Anders als bei induktionsbasierten Ladekonzepten entstehen durch den direkten Kontakt keine elektromagnetischen Felder. Die Ladezeit ist kurz: In maximal 20 Sekunden wird die Batterie des Busses direkt an der Haltestelle nachgeladen, während Fahrgäste ein- und aussteigen. Unproduktive Wartezeiten entfallen, da der Bus ohnehin anhalten muss.

An den Endstationen werden drei weitere Ladestationen aufgebaut, welche die Bordbatterien über das automatische Anschlusssystem während der Pausen für die Busfahrer mit 400 Kilowatt in vier bis fünf Minuten vollständig aufladen. Im Depot gibt es zusätzlich vier Stationen. Der Bus kann dort in 30 Minuten bei 45 Kilowatt aufgeladen werden, um die erforderliche Energie für die Strecke zwischen dem Depot und der Dienststrecke bereitzustellen. Insgesamt entstehen so keine längeren Lade- und somit Wartezeiten für das Buspersonal.

Geräuscharme Diesel-Alternative

Tosa bietet auch ökologische Vorteile. „Die Technologie ist geräuscharm, verwendet langlebige, kleine Batterien, fährt emissionsfrei und verhindert Luftverschmutzung“, sagt Raphael Görner, Leiter Grid Integration Deutschland bei ABB. Im Vergleich zu den bislang genutzten Dieselbussen können auf der Linie 23 bis zu 1000 Tonnen Kohlendioxid im Jahr eingespart werden. „Außerdem wird der Geräuschpegel um zehn Dezibel reduziert. Damit sind die Busse nur halb so laut wie Dieselbusse.“

Durch das schnelle Nachladen an mehreren Stationen ist nur eine kleine Batterie auf dem Busdach notwendig, sodass auf schwere und große Energiespeicher mit langen Aufladezeiten verzichtet werden kann. Aufgrund der besonders platzsparenden Batterie sind die 18,75 Meter langen Tosa-Busse leichter und agiler und können in Genf jeweils 133 Fahrgäste und in anderen Konfigurationen sogar bis zu 143 Fahrgäste auf einmal transportieren.

Inzwischen wurde das Konzept zur Serienreife weiterentwickelt. Angesichts der sinkenden Attraktivität von Dieselbussen – sowohl aus finanzieller Sicht als auch im Hinblick auf den Schadstoffausstoß – ist das Schnellladekonzept geeignet, um vorhandene Trolley- oder Dieselbuslinien in deutschen Städten zu ersetzen. Auch die Tatsache, dass sich Verkehrsbetriebe nach modernen Formen des Transports umsehen, die ohne Oberleitungen in den Straßen auskommen, macht das Konzept zu einer zukunftsweisenden Elektrobus-Technologie für die urbane Mobilität.