Einer der serienreifen Prototypen bei der Präsentationsveranstaltung in der Carl-Benz-Arena (Stuttgart). Davor die mobile Ladevorrichtung (mittels Stecker) fürs Depot. Unten: Die neu entwickelten Batteriebusse haben unter extremen Klimabedingungen Tests in Nordeuropa (Foto) sowie Spanien absolviert

Batteriebus Citaro E-Cell: Startklar präsentiert

11.3.20118. Der erste moderne Batteriebus eines großen deutschen Herstellers steht in den Startlöchern: Der elektrisch angetriebene Citaro E-Cell von Mercedes-Benz. Auf der gut abgeschotteten Teststrecke im Stuttgarter Werk hatte die Fachpresse Gelegenheit, erste Runden zu drehen. Der im Dachbereich noch getarnte Prototyp zeigte denn auch, wie zügig und zugleich ruhig Elektroantriebe arbeiten: Außer einem leisen Pfeifton beim Beschleunigen sind nur Wind und Rollgeräusche zu vernehmen. Das Pfeifen wird man dem Fahrzeug noch abgewöhnen, wie seitens der Entwicklung versichert wurde, Ursache sei der Wechselrichter (Spannungswandler), eine Komponente der umfangreichen Elektrik.

Der Antrieb des Citaro E-Cell stützt sich auf die bewährte Elektroportalachse ZF AVE 130 – mit beidseitig radnabennahen Elektromotoren – die in erster Ausführung bereits 2007 im Citaro G BlueTec Hybrid zum Einsatz kam. Behutsam optimiert, beträgt die Peakleistung (Spitzenleistung) der Motoren 2 x 125 kW bei Drehmomenten von 2 x 485 Nm. Die Leistung steht systembedingt vom Start weg voll zur Verfügung und gewährleistet selbst bei voller Besetzung eine gute Beschleunigung. Darüber hinaus können die Elektromotoren beim Bremsen als Generatoren arbeiten (Rekuperation), wobei sie die kinetische Energie des Fahrzeugs in Strom umwandeln und dem Speichersystem zuführen, ein bewährtes Verfahren bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen.

 

Flexibilität bei Stromversorgung und Ladetechnik

Die Stromversorgung übernehmen Lithium-Ionen-Batterien mit einer möglichen Gesamtkapazität von 243 kWh. Die wurden speziell für den Einsatz im Citaro E-Cell gemeinsam mit dem deutschen Spezialisten Akasol (Langen/Hessen) entwickelt, der auch die Herstellung nach hohen Ansprüchen gewährleistet.

Zur Grundausstattung gehören vier Batteriemodule im Heck sowie zwei auf dem Dach – wo denn auch vier weitere Stromspeicher installiert werden können. Jedes Batteriemodul leistet rund 25 kWh und setzt sich aus 15 Zellmodulen (mit jeweils 12 Batteriezellen a´ 37 Ah) sowie einer Steuereinheit zusammen. Durch die flexible Ausrüstung mit Batteriemodulen können Verkehrsbetriebe ihre Einsatzstrategie exakt dem individuellen Bedarf anpassen. Die Maxximale Anzahl sichert die größtmögliche Reichweite des Busses, weniger Module reduzieren Anschaffungskosten und Gewicht (was wiederum der Fahrgastkapazität zugute kommt). Mercedes-Benz gibt übrigens mit Voller Batteriebestückung eine Reichweite von rund 150 Kilometern an, entsprechend SORT 2 und im Sommerbetrieb.

Mit seiner vielseitigen Ladetechnik lässt sich der Citaro E-Cell zusätzlich auf die jeweiligen Erfordernisse anpassen. Zum Serienanlauf ist eine Ladung mittels Stecker an einer Station im Depot vorgesehen. Hierzu verfügt der Stadtbus serienmäßig über einen Anschluss für Combo-2-Stecker in Fahrtrichtung rechts oberhalb des vorderen Radlauf. Dies entspricht der gewohnten Position des Tankfüllstutzens beim Citaro mit Dieselmotor. Für große Reichweiten kann der Citaro E-Cell künftig auch per Stromabnehmer an externen Stationen aufgeladen werden. Zwei Varianten werden möglich sein: Entweder ein fest installierter Pantograph oder Ladeschienen (ebenfalls auf dem Fahrzeugdach installiert) für eine Aufladung mittels ortsfestem Stromabnehmer. Der Montageraum befindet sich jeweils im Bereich über der Vorderachse. Eine Schnelladung mit 600 kW/h soll zudem möglich sein. Mit diesem intelligenten Modulkonzept aus Batterie- und Ladetechnik eröffnet Mercedes-Benz den Verkehrsbetrieben die Möglichkeit, den Citaro exakt auf den individuellen Bedarf des Betriebs oder sogar einzelner Linien auszurichten. Übrigens hebt Entwicklungschef Gustav Tuschen (Daimler Buses) eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Batteriespeicher hervor, so habe man bereits heute die nächste Generation mit „deutlich mehr als 300 kW/h“ Kapazität für den Citaro definiert – womit mittelfristig systemrelevante Reichweiten von 250 km in Aussicht gestellt werden. Eine Gelegenheit zur Nachrüstung ergibt sich ohnehin nach etwa 5 Jahren, wenn die jetzt eingesetzten Batterien ausgewechselt werden müssen (in Abhängigkeit vom absolvierten Einsatz).

 

Ausgefeiltes Thermomanagement, Klimaanlage mit Wärmepumpe

Der Haken beim Einsatz praktisch aller bisherigen Elektrobusse war der hohe Energieverbrauch für Heizung und Klimatisierung – will man konsequent umweltfreundlich unterwegs sein und auf Zusatzheizer mit fossilen Brennstoffen verzichten; ein Problem vor allem in der kalten Jahreszeit oder überhaupt beim Einsatz in nordischen Ländern. So verdoppelt sich etwa bei einer Außentemperatur von minus zehn Grad Celsius der Energieverbrauch eines Stadtbusses im Vergleich zu Fahrten, bei denen nicht geheizt werden muss – entsprechend halbiert sich auch die Reichweite. Die Ursache: Auf Grund des hohen Wirkungsgrads eines Elektromotors entsteht im Unterschied zu Verbrennungsmotoren (mit Wasserkreislauf im Kühlsystem) kaum nutzbare Abwärme. Die Heizung muss daher durch die Energieversorgung des Fahrzeugs gespeist werden. Hinzu kommt der große Fahrgastraum, bei dem auch noch bei jedem Halt durch durch die doppelbreiten Türen kalte Außenluft hereinströmt. Daher stand das Thermomanagement des Citaro E-Cell ganz besonders im Fokus der Entwickler. Die innovative Lösung für die kalte Jahreszeit ist daher der Einsatz einer Wärmepumpe, die über die Technik der Dachklimaanlage funktioniert (das System stammt von Konvekta). Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang der Einsatz von CO2 als Kältemittel, dass im Zusammenspiel mit der Wärmepumpe selbst bei minus 10 Grad die nötige Heizleistung gewährleistet – in der Serienfertigung von Omnibussen eine Premiere. Diese Art Kältemittel ist laut Mercedes-Benz im Vergleich zu anderen Substanzen umweltschonend, ungiftig und nicht entflammbar. Ein weiteres Plus dieses Systems: Bereits während der Ladung der Batterien im Depot kann der Innenraum auf die gewünschte Temperatur vor- oder sogar überkonditioniert werden. Somit startet der Citaro je nach Jahreszeit bereits geheizt oder gekühlt in den Einsatz.

 

In welchem Umfang bewegen sich die Temperaturen? Die Auslegung von Heizung und Klimatisierung des Citaro E-Cell orientiert sich grundsätzlich an den Vorgaben des Verbandes Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV). Dies erlaubt offensichtlich einen nötigen Spielraum: Bei extremen Außentemperaturen wird zugunsten des Energieverbrauchs und damit der Reichweite das Temperaturniveau in den Grenzbereichen leicht abgesenkt. Anstelle einer ganzjährig konstanten Vorgabe, orientiert sich die Innentemperatur am aktuellen Behaglichkeitsgefühl der Fahrgäste. Da diese meist nur kurze Zeit im Fahrzeug verbringen, zudem ihre Kleidung in aller Regel an die Jahreszeit angepasst ist, wird an heißen Sommertagen mit einer höheren und an kalten Wintertagen mit einer geringeren Innentemperatur gefahren, ohne dabei den Bereich der Behaglichkeit zu verlassen. Darüber hinaus variiert Mercedes-Benz die Leistung von Heizung und Klimaanlage in Abhängigkeit von der aktuellen Anzahl der Fahrgäste an Bord: Der Frischluftanteil im Bus wird dementsprechend kontinuierlich angepasst. Die Auslastung des Busses wird dabei über dessen Achslastsensoren ermittelt.

 

Anders sieht es am Fahrerarbeitsplatz aus: Da der Busfahrer seine Arbeitszeit über Stunden am Steuer verbringt, muss seine Kondition allein aus Sicherheitsgründen andauernd gewährleistet sein. Deshalb wird die Klimatisierung im Cockpit separat geregelt und die Zieltemperatur von 24 Grad auch bei extremen Außentemperaturen vorgegeben.

Messungen seitens Mercedes-Benz haben den Erfolg aller Maßnahmen bestätigt: Im Vergleich zum aktuellen Citaro mit Verbrennungsmotor konnte der Energiebedarf für Heizung, Lüftung und Klimatisierung in der elektrisch betriebenen Variante um rund 40 Prozent reduziert werden. Ergänzend der Hinweis, dass auch eine herkömmlich betriebene Zusatzheizung für den Citaro E-Cell Option ist, wie es beispielsweise für Einsätze in extremen Wintern oder im äußersten Norden Europas nötig sein kann; dort dürfte die Heizung mittels Wärmepumpe zumindest im Sommer oder ggf. in der Übergangszeit zuverlässig und weitgehend emissionsfrei ihren Zweck erfüllen.

 

Kapazität in der 12-m-Variante: Bis zu 85 Fahrgäste

Bei Vollbestückung mit zehn Batteriemodulen wiegt der Citaro E-Cell in Serienausführung etwa 13,7 Tonnen, das sind rund 2,5 Tonnen mehr als die Dieselausführung (Faustregel: 1 kWh wiegt 10 kg). Dies wird durch eine durchdachte Gewichtsverteilung weitgehend kompensiert, zudem werden die zulässigen Achslasten konsequent genutzt. Dabei balancieren die Ingenieure den Bus durch vier Batteriemodule im hinteren Überhang und bis zu sechs weiterer Batteriemodule auf dem Dach – in Nähe der neuen Vorderachse – aus. Diese speziell im Batteriebus verwendete Vorderachse verfügt über eine Achslast von 8 t, hinten sind es 11,5 t. Daraus ergibt sich ein zulässiges Gesamtgewicht von 19,5 Tonnen sowie eine Zuladung von 5,8 t; je nach Innenraumgestaltung können somit 80 bis 85 Fahrgäste befördert werden. Bei einem Citaro mit Euro 6-Dieselantrieb und vergleichbarem Layout wären es durch das geringere Leergewicht bis zu 98 Personen – unabhängig davon, ob die vorhandene Stehfläche seitens der Verkehrsbetriebe überhaupt so intensiv ausgereizt wird, was ja auch eine Sache des Komforts ist. Aufgefallen ist bei der Präsentation, dass der Radausschnitt etwas mehr Luft hatte: Über die die gewohnte Bereifung für Niederflurbusse (275/70) hinaus wird nämlich die Größe 315/60 als „optimal“ abgegeben. Von den Dachaufbauten einmal abgesehen, unterschiedet sich der Citaro E-Cell durch Optik und Ausstattungsvielfalt (im Fahrgastraum) nicht von seinen herkömmlich angetriebenen Geschwistern. Auch der Motorturm sieht - innen wie außen – zumindest gleich aus, nur dass hinter der Verkleidung Batterien samt zugehörigem Kühlgebläse und sauber verlegte Kabel anstelle altbekannter Antriebskomponenten stecken. Eine exakt programmierte Kühlung der Batterien ist übrigens für deren Funktion und Haltbarkeit unerlässlich.

 

Schulung der Fahrer?

Während die Fahrgäste außer den reduzierten Antriebsgeräuschen (und „fehlenden“ Abgasen) keinen Unterschied zum Dieselbus bemerken dürften, muss der Fahrer sich doch an einige neue Funktionen gewöhnen: Anstelle von Drehzahlen wird kontinuierlich über den Stromverbrauch und das Rekuperieren informiert, zudem im zentralen Display der Ladezustand angezeigt. Alles weitere ist wie gehabt und somit den meisten Fahrern vertraut. Allerdings empfiehlt der Hersteller eine Schulung, um beispielsweise das „Segeln“ (Rollen ohne Energieverbrauch) zu trainieren oder das Bremsen vor Ampeln und Haltestellen – weitgehend – mittels Rekuperation umzusetzen – die ähnlich einem Retarder aktiviert werden muss. Darüber hinaus ist eine spezielle Ausbildung für die Mitarbeiter der Werkstatt unerlässlich, schließlich wird im Bus auch Hochvolttechnik eingesetzt. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, das alle auf dem Dach installierten Komponenten – außer dem möglichen Stromabnehmer – abgedeckt sind, so dass etwa Regen nichts ausrichten kann und Schnee vor dem Start im Depot problemlos vom Dach entfernt werden kann.

 

Härtetests bestanden

Der Citaro E-Cell gilt bereits als serienreif. Dies zeigt sich schon daran, dass die Fertigung im Omnibuswerk Mannheim auf der selben Linie erfolgt, wo auch konventionell angetriebenen Citaro montiert werden. Zudem haben sich wesentliche Komponenten bereits vielfach bewährt, wie etwa das Achsmodul mit radnahen Elektromotoren oder die elektrohydraulische Lenkung. Die Dachkonstruktion mit integrierten Schwerlastschienen für die Batterien geht auf den Citaro NGT und dessen Gastanks zurück. Darüber hinaus hat der vollelektrisch angetriebene Citaro bis zum Serienstart eine umfassende Erprobung absolviert. Alle Komponenten wurden einzeln sowie im Zusammenspiel untersucht, auf Prüfständen und in der Praxis im Bus. Mercedes-Benz hat den Citaro bei Temperaturen von unter minus 15 Grad Celsius am Polarkreis und bei mehr als 30 Grad Celsius in der Sommerhitze Spaniens getestet. Zu den Wintertests gehören auch Einsätze auf glatter Fahrbahn zur Überprüfung von Fahrdynamikregelsystemen und Rekuperation. Sommertests absolvierte der Bus in hektischen Stadtverkehren und bei steilen Auf- und Abfahrten in der Sierra Nevada. Zum Testprogramm gehören ebenso Schlechtwege- und Dauerlauftests. Insgesamt werden bis zum Serienstart unmittelbar nach der IAA-Premiere rund ein Dutzend Prototypen auf Herz und Nieren getestet sein. Zum Jahresende startet der Citaro E-Cell bei der Hamburger Hochbahn und der Rhein-Neckar-Verkehr GmbH (im Bereich von Hirschberg) ihren regulären Linienbetrieb.

 

Fazit: Mercedes-Benz bzw. Daimler Buses hat mit dem Citaro E-Cell das breitgefächerte Sortiment um die Antriebstechnik der Zukunft ergänzt. Die Entwicklung auf Basis des bestehende Programms und die Integration vieler bewährter Komponenten dürfte vom Start weg Anfälligkeiten vermeiden; wobei sich das neu kombinierte Antriebskonzept samt Eigenentwicklung der elektronischen Steuerung in der Praxis erst mal bewähren muss – trotz der erfolgreichen Tests durch die Versuchsabteilung. Sicherlich haben Hersteller wie z. B. VDL, Solaris und Van Hool einen zeitlichen Vorsprung, wenn es um Erfahrungen bei der Abstimmung der nötigen Peripherie, der Wartung und überhaupt dem Betrieb mit modernen Elektrobusflotten geht. Doch der größte deutsche Bushersteller steht in den Startlöchern und wird Powern – bei Vertrieb und Service ebenso wie beim Umsetzen weiterer E-Varianten. Ach ja, da wäre ja noch das bisher kaschierte Dach, das auch der Front einen markanten Schliff geben wird; die Buschtrommeln lassen spekulieren, das der Citaro E-Cell zur IAA-Premiere mit Designmerkmalen des autonom fahrenden Future-Busses auftreten soll...

Davon abgesehen, darf man – wie stets in der Branche – weiterhin gespannt sein, auch was Wettbewerber MAN künftig zu bieten hat; die Münchner wollen ihren lang erwarteten Batteriebus auf Basis der eben erst erneuerten Stadtbus-Baureihe Lion‘s City ebenfalls zur IAA präsentieren.

JG / Fotos: Daimler Buses, Görgler

 

Die wichtigsten Komponenten für den elektrischen  Betrieb des Citaro E-Cell. Weitere Bildmotive vom neuen Fahrzeug in der Bildergalerie (unten)

 

Mercedes-Benz Omnibusse gibt interessierten Verkehrsbetrieben Informationen und Hilfestellung für einen gelungen Einstieg in die Welt der Elektrobusse:

 

Gesamtsystem eMobility

Elektromobilität bedeutet für Verkehrsbetriebe eine besonders intensive Herausforderung. Nicht selten ist die Vorstellung vorhanden, dass der Umstieg von Stadtbussen mit Verbrennungsmotoren gegen vollelektrische Varianten im Verhältnis 1:1 durchzuführen ist, die Streckenplanung inbegriffen. Dies funktioniert jedoch in der Regel nicht. Vielmehr sind gründliche Vorbereitungen und Anpassungen nötig. Neben den höheren Kosten und möglichen Förderungen für elektrisch angetriebene Omnibusse gilt es bei der Umstellung auf Elektromobilität, detailliert den Energieverbrauch und die daraus resultierende Reichweite zu beachten. Berücksichtigt werden müssen zudem Fahrgastkapazität, Ladestrategie, Energieversorgung und schließlich die Schulung von Fahrern, die Ausbildung von Servicepersonal sowie die Ausstattung der Werkstatt. Hier setzt eMobility Consulting von Daimler Buses an. Erfahrene Mitarbeiter präsentieren den Verkehrsbetrieben zunächst die Leistungsfähigkeit des vollelektrisch angetriebenen Citaro und loten Vorstellungen und Wünsche der Unternehmen aus. Im nächsten Schritt wird Linie für Linie analysiert, werden umfassende Daten über Länge und Fahrgastaufkommen bis zur Durchschnittsgeschwindigkeit erfasst. Selbst die Außentemperaturen spielen aufgrund des erhöhten Energieverbrauchs für Heizung und Klimatisierung eine rolle. Ein eigens entwickeltes Simulationsprogramm errechnet dann den Energiebedarf. Die Experten bewerten die einzelnen Einsätze und verknüpfen sie miteinander. Daraus resultieren unterschiedliche Varianten, von der Standarderfassung mit Reichweitenberechnung über das Thema Lademanagement bis zur Organisation des Betriebshofs. Im Ergebnis können die Experten präzise Empfehlungen und Kalkulationen abgeben, das betrifft die Ladestruktur, den Energieverbrauch, die Anschlussleistung der Stromversorgung des Depots und das Lademanagement. Die Hinweise gehen praxisnah bis ins Detail und beinhalten zum Beispiel bei einer hohen Zahl von Tageskilometern auch geteilte Dienste oder Zwischenladungen im Depot als Alternative zu externen Ladestationen. Service, Wartung und Reparatur verändern sich mit Elektromobilität ebenfalls deutlich. Tätigkeiten rund um Verbrennungsmotor und Automatikgetriebe entfallen, der Fokus liegt jetzt auf Hochvolttechnik. Die Servicemarke Omniplus von Daimler Buses hat daher ein eMobility-Servicekonzept vorbereitet. Verkehrsbetriebe können sich daraus individuell passende Bausteine wählen. Dies beginnt mit der klassischen Betreuung der Kundenwerkstatt, geht weiter über Werkstattleistungen in Verbindung mit Serviceverträgen in werkseitigen Kompetenzzentren und mündet im Bus-Depot Management: Hier übernehmen Mitarbeiter von Omniplus festgelegte Arbeiten bis zur Rundumbetreuung der Fahrzeuge direkt in der Kundenwerkstatt.

 

Glossar: Elektromobilität kurz erklärt

Batteriezellen: Die Zellen von Lithium-Ionen-Batterien können unterschiedliche Formen haben, Rundzellen, Pouch-Zellen und prismatische Zellen. Mercedes-Benz hat sich für Batterien mit prismatischen Zellen entschieden. Sie haben etwa Form und Größe eines Taschenbuchs, verfügen jeweils über ein eigenes Gehäuse, sind stabil und leicht zu verarbeiten.

Elektromotor: Während ein Verbrennungsmotor flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff durch Verbrennen in mechanische Leistung umwandelt (üblicherweise in eine Hubbewegung), wandelt ein Elektromotor elektrische Energie in eine mechanische Leistung um. Stromdurchflossene Spulen erzeugen Magnetfelder, deren gegenseitige Anziehungs- und Abstoßungskräfte in rotierende Bewegung umgesetzt werden. Mercedes-Benz verwendet im Citaro wassergekühlte Asynchronmotoren. Sie sind robust und drehzahlfest, haben einen hohen Wirkungsgrad und kommen ohne Bürsten aus, die während des Betriebs verschleißen.

Emissionsfreies Fahren: Vollelektrisch angetriebene Fahrzeuge sind lokal emissionsfrei, sie emittieren vor Ort keine Abgase. Emissionen entstehen allerdings je nach Erzeugung des Stroms, zum Beispiel bei Kohle- und Gaskraftwerken. Auch ein vollelektrisch angetriebener Stadtbus ist deshalb nicht völlig emissionsfrei, sondern lokal emissionsfrei.

Entladetiefe: Sie bezeichnet das Verhältnis der entnommenen Menge zur Gesamtkapazität einer Batterie. Eine sehr große Entladetiefe (auch DoD = Depth of Discharge) erhöht die Reichweite, wirkt sich jedoch negativ auf die Lebensdauer aus. Im Citaro kann daher die Entladetiefe für definierte Anwendungsprofile gewählt werden.

Hochvolttechnik: Ab einer Gleichstromspannung von mehr als 60 Volt spricht man von Hochvolt. Hochvoltkomponenten sind speziell gekennzeichnet, und Hochvolt-Leitungen sind durch eine orangenfarbige Ummantelung erkennbar. In vollelektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugen sind Spannungen von 600 Volt und mehr üblich. Je nach Tätigkeit sind deshalb für Servicetechniker Einweisungen und Schulungen unterschiedlichen Umfangs vorgeschrieben.

Ladestandard nach ISO 15118: Er sichert die Kommunikation zwischen der Ladestation und dem bordeigenen Ladesteuergerät. Damit bildet er die Basis für eine aktive und intelligente Ladesteuerung – wichtig zur Vermeidung zu großer und teurer Lastspitzen bei einem Fuhrpark – und für Abrechnungssysteme.

Ladestecker: Die europäische Industrie favorisiert den Combo-2-Stecker als Standard. Er ist kommunikationsfähig für hohe Ladeleistungen und Schnellladen (CCS = Combined Charging System) geeignet. Er ermöglicht Ladeleistungen bis zu 150 kW und Stromstärken bis zu 200 A.

Ladungsausgleich: Durch Ladungsausgleich – auch Battery Balancing genannt – werden die Zellen einer Batterie auf einem gleichen Spannungslevel gehalten. Das ist die Basis für einen effizienten Betrieb und eine lange Lebensdauer der Batterie.

Leistungselektronik: Sie enthält in einem Gehäuse mehrere Komponenten. Der Inverter oder Wechselrichter, auch AC/DC-Wandler genannt, wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. Er ist notwendig, weil die Batterien das HV-Bordnetz mit Gleichstrom versorgen, Elektromotoren jedoch mit Wechselstrom betrieben werden. Der Konverter oder Spannungswandler, auch DC/DC-Wandler genannt, wandelt eine eingehende Gleichspannung in eine höhere oder niedrigere Gleichspannung um.

Eine Lithium-Ionen-Batterie ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher, der elektrische Energie in chemische Energie umwandelt und diese speichert, um sie bei Bedarf wieder als elektrische Energie abzugeben. Bei der Ladung der Batterie bewegen sich die Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode, bei der Entladung von der Anode zur Kathode. Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus und sind deshalb Stand der Technik für vollelektrisch angetriebene Fahrzeuge.

Der Stromabnehmer oder Pantograph überträgt elektrische Energie von einer Ladestation zu einem Fahrzeug. Bei batterieelektrischen Stadtbussen dient er zur stationären Versorgung vor allem bei Zwischenladungen (Opportunity Charging), seltener bei Depotladung. Möglich ist eine fahrzeugfeste Montage auf dem Dach des Busses oder eine stationsfeste Montage an Ladestationen. In beiden Fällen wird der Stromabnehmer zu Beginn der Aufladung ausgefahren und verbindet dann Fahrzeug und Ladestation.

Die Peakleistung eines Elektromotors ist vergleichbar mit der Angabe der Nennleistung eines Verbrennungsmotors. Sie bezeichnet die kurzfristig mögliche Maximalleistung. Ein weiterer Wert ist die Dauerleistung, welcher der maximal auf Dauer abrufbaren Leistung entspricht.

Powermeter: Ein Anzeigeinstrument in der Instrumententafel anstelle des bei Verbrennungsmotoren üblichen Drehzahlmessers. Der Powermeter zeigt die aktuell abgerufene Leistung der Fahrantriebe. Beim Bremsen oder im Schubbetrieb zeigt er die Leistung der Rekuperation bzw. Bremsenergie-Rückgewinnung.

Radnabennaher Motor: Im Unterschied zum Verbrennungsmotor kann ein Elektromotor weitgehend frei im Fahrzeug platziert werden. Bei Stadtbussen gibt es unterschiedliche Anordnungen. Mercedes-Benz hat sich für eine kompakte Bauweise entschieden - die bewährte Antriebsachse ZF AVE 130 mit radnabennahen Motoren, die bereits in anderen Citaro-Varianten zum Einsatz kam. In dieser Elektroportalachse sitzt an jedem Rad ein wassergekühlter Asynchronmotor. Die Motoren leisten jeweils 125 kW, insgesamt also 250 kW. Das Drehmoment beträgt daher aus dem Stand 2 x 485 Newtonmeter, wegen des Übersetzungsverhältnisses liegt an den Rädern sogar ein Drehmoment von ca. 2 x 11 000 Newtonmeter an. Den freiwerdenden Bauraum von Verbrennungsmotor und Getriebe links im Heck nutzt Mercedes-Benz zur Unterbringung von Batteriemodulen.

Rekuperation ist auch als Bremsenergie-Rückgewinnung oder regeneratives Bremsen bekannt. Dabei wird Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Die radnabennahen Elektromotoren arbeiten in diesem Fall als Generatoren. Dies führt zu einem Bremsmoment. Die entstehende elektrische Energie wird in den Batterien gespeichert und steht dann für den Fahrzeugantrieb wieder zur Verfügung.

SORT: Reproduzierbarer Straßentestzyklus zur Ermittlung vergleichbarer Kraftstoffverbrauchswerte für Stadtbusse. SORT (Standardised On-Road Test Cycles) basiert auf Vereinbarungen zwischen Verbänden, Verkehrsbetrieben und führenden europäischen Busherstellern. SORT bildet unterschiedlich anspruchsvolle Stadtverkehre ab (SORT1, SORT2, SORT3). SORT-Werte können beispielsweise bei Ausschreibungen als Kriterium festgelegt werden.

Eine Wärmepumpe nutzt die physikalischen Effekte des Übergangs von Flüssigkeiten in eine gasförmige Phase und umgekehrt. Bekannt ist das Verfahren von modernen stationären Heizungsanlagen in Immobilien. Bei vollelektrischen Fahrzeugen werden Wärmepumpen als alternative Quelle zum energiesparenden Beheizen bzw. Kühlen des Fahrzeugs verwendet.

 

 


Hinweis: Nachfolgend ein ältere Beitrag zum Citaro E-Cell (11/2017):

Elektro-Citaro: Reichweite nach Maß durch modular aufgebaute Batteriepakete

10.11.2017. Der Countdown für Zero Emission Busse läuft: Ende kommenden Jahres wird Mercedes-Benz die Serienfertigung eines Stadtbusses mit vollelektrischem Antrieb auf Basis des Weltbestsellers Mercedes-Benz Citaro aufnehmen.

Auf den jüngst vorgestellten Citaro hybrid mit seinem hocheffizienten Antrieb durch Diesel- und Gasmotoren folgt nun der nächste Schritt, der vollelektrische Citaro. Der fährt „lokal emissionsfrei und flüsterleise durch die Stadt“, hebt Hartmut Schick, Leiter Daimler Buses, hervor. Derzeit testen die Ingenieure die Prototypen des neuen Omnibusses unter härtes­ten Bedingungen auf Herz und Nieren. Das technische Konzept mit modular aufgebauter Energieversorgung und einem optimierten Thermomanagement sieht der Hersteller als Meilen­stein; so erlauben – individuell und je nach Anforderung – aufgebaute Batteriepakete Reichweiten nach Maß. Die Antriebsenergie liefern Lithium-Ionen-Batterien der neuesten Generation. Neben der Aufladung an der Steckdose im Depot wird Mercedes-Benz den Citaro zusätzlich (Option) mit unterschiedlichen Systemen für Zwischen­ladungen liefern. Der Antrieb selber erfolgt über eine Hinterachse mit radnabennahen Elektromotoren. Dabei handelt es sich um die AVE 130 (ZF), die sich in der Ur-Ausführung bereits im Gelenkbus Citaro G BlueTec Hybrid (Premiere 2007) bewährt hatte.

Eine weitere Besonderheit wird ein bis ins Detail ausgefeiltes Thermomanagement für Antrieb und Klimatisierung des Omni­busses sein. Dies senkt den Energieverbrauch deutlich, woraus sich eine höheren Reichweite bei identischer Batterie­größe ergibt.

Derzeit durchläuft der Citaro mit vollelektrischem Antrieb den gleichen umfangreichen Test- und Erprobungszyklus wie jeder andere Omnibus von Mercedes-Benz. Prototypen haben bereits erfolgreich eine erste Winter­erprobung bei eisigen Temperaturen am Polarkreis und eine Sommer­erprobung in der Hitze der spanischen Sierra Nevada absolviert. Dauerlauf­erprobungen und Feinarbeit im Detail folgen, damit kann Mercedes-Benz eine maximale Verfügbarkeit wie bei einem konventionell angetriebenen Stadtbus gewährleisten. Im kommenden Herbst wird Mercedes-Benz mit einem voll serientauglichen Stadtbus an den Start gehen. Der Bus ist so ausgereift, dass die Marke bereits an Ausschreibungen teilnimmt.

Seine Premiere wird der Citaro mit vollelektrischem Antrieb im September 2018 auf der IAA Nutzfahrzeuge in Hannover feiern. JG/Foto: Daimler Buses