Elektromobilität

eCitaro_Flotte

Der eCitaro - bereit für die Stadt von morgen

Die Sehnsucht der Menschen nach besserer Luft- und Lebensqualität sowie nachhaltiger Mobilität in der Stadt steigt. Eine Lösung ist ein klimaneutraler Öffentlicher Personennahverkehr (ÖPNV). Daimler Buses bietet dazu maßgeschneiderte Gesamtkonzepte: Der batterieelektrische Mercedes-Benz eCitaro steht im Zentrum eines kompletten eMobility-Systems.

In Wiesbaden, einer Stadt ohne Straßen- oder U-Bahn, sind Busse omnipräsent. Vielleicht erklärt das die Vehemenz, mit der die ESWE Verkehrsgesellschaft den Umbau zur Elektromobilität betreibt. Seit den ersten Auslieferungen im Dezember 2019 verkehren hier Mercedes-Benz eCitaro im Alltagsbetrieb, bis Ende 2021 werden es insgesamt 120 sein. Zukünftig soll der gesamte Fuhrpark von knapp 300 Bussen vollelektrisch beziehungsweise mit Wasserstoff angetrieben werden und somit lokal emissionsfrei unterwegs sein. Ein wichtiges Element für mehr Lebensqualität in der hessischen Landeshauptstadt.

Premiere des eCitaro im Stadtalltag: Ende 2019 nahm Wiesbaden die ersten Elektrobusse in Betrieb.
Premiere des eCitaro im Stadtalltag: Ende 2019 nahm Wiesbaden die ersten Elektrobusse in Betrieb.

Elektrobus von Mercedes-Benz surrt leise durch die Stadt

Im Gewusel der Stadtbusse fallen die „Frischluftvorbilder“, wie die Wiesbadener ihre Batteriebusse nennen, allenfalls dem geübten Auge auf. Beim E-Bus greift Daimler bewusst auf die tausendfach bewährte Basis des Citaro zurück. Der Fahrgast registriert vielleicht die neue, futuristisch designte Front mit dem Mercedes-Stern. Beim Einsteigen wirkt aber der Innenraum sofort vertraut.

Die Linie 1 führt vom historischen Hauptbahnhof gen Norden hinauf zum Neroberg, einer grünen Oase über der Stadt. Angenehm ruhig beschleunigt der Batteriebus und rollt, leise surrend, durch die klassische Architektur der Bürgerhäuser.

Es fährt sich entspannt im E-Bus. Die Passagiere nehmen die enorme Herausforderung nicht wahr, die mit der nachhaltigen Verkehrswende verbunden ist. Einer, der dagegen die Hürden in der Entwicklung zum Stadtverkehr der Zukunft bestens kennt, ist Rüdiger Kappel von Daimler Buses. Wiesbaden ist für ihn ein Paradebeispiel, wie ein solcher Switch reibungslos funktionieren kann. „Unsere Strategie geht auf. Das eMobility-System mit dem vollelektrischen Mercedes-Benz Stadtbus im Mittelpunkt unterstützt den Wandel zur Elektromobilität.“ Kappel leitet den Flottenvertrieb für Busse von Mercedes-Benz und Setra in Deutschland.

Rüdiger Kappel.
Rüdiger Kappel.

Dynamik für emissionsfreie Antriebe im urbanen Busverkehr

In seiner Funktion mit einem hohen Anteil von Stadtbus-Kunden ist die Umstellung auf alternative Antriebe ein großes Thema. „Wenn ein Verkehrsbetrieb mit einigen wenigen Fahrzeugen in die E-Mobilität einsteigen will, lässt sich das problemlos mit einem Learning-by-doing bewerkstelligen. Aber damit erreichen wir nicht die notwendige Dynamik für emissionsfreie Antriebe im urbanen Busverkehr“, so Kappel. „Wenn wir aber über den Wandel in großem Stil und relativ kurzer Zeit reden, bedarf es eines sehr intensiven Beratungsprozesses und Planungsvorlaufs.“ Nach Wiesbaden mit seinem perspektivischen Komplettumstieg profitiert auch Duisburg als zweiter Systemkunde vom Know-how und Erfahrungsschatz sowie vom konzeptionellen Lösungsansatz, den Daimler Buses entwickelt hat.

Umstellung auf Elektromobilität im ÖPNV braucht Förderung

Die Verkehrswende ist ein Kraftakt - allein schon finanziell. So kostet ein vollelektrisch angetriebener Mercedes-Benz eCitaro zwei- bis zweieinhalb Mal so viel wie ein konventionell angetriebener Citaro. Solche Mehrkosten federt der Staat teilweise ab. Momentan wird der Zusatzaufwand mit bis zu 80 Prozent unterstützt. Rüdiger Kappel: „Eine große Geschwindigkeit bei der Umstellung auf die Elektromobilität erzeugt hohe Finanzierungsspitzen. Nur mit einer Förderung des Elektroanteils ist diese Investition für die Verkehrsunternehmen überhaupt finanzierbar.“

Der eCitaro im Einsatz

Der Mercedes-Benz eCitaro G - das "G" steht für Gelenkbus. Mit seiner hohen Fahrgastkapazität ist er die optimale Lösung für stark frequentierte Linien.
Der Mercedes-Benz eCitaro G - das "G" steht für Gelenkbus. Mit seiner hohen Fahrgastkapazität ist er die optimale Lösung für stark frequentierte Linien.
Neu, aber dennoch vertraut: Der eCitaro basiert auf der Grundkonstruktion seines konventionellen Pendants, dem Citaro.
Neu, aber dennoch vertraut: Der eCitaro basiert auf der Grundkonstruktion seines konventionellen Pendants, dem Citaro.
Der eCitaro an der klassischen Ladesäule. Optional ist auch Zwischenladen per Stromabnehmer auf der Strecke oder durch Ladeschienen möglich.
Der eCitaro an der klassischen Ladesäule. Optional ist auch Zwischenladen per Stromabnehmer auf der Strecke oder durch Ladeschienen möglich.
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Lithium-Ionen-Akkus und innovativen Festkörperbatterien

Während in der bewährten Dieseltechnik allenfalls noch Details optimiert werden, erlebt die Elektromobilität Weiterentwicklungen in kurzen Zyklen. Gerade die Batterietechnik vollzieht regelrechte Innovationssprünge. „Wir sind mit den normalen Lithium-Ionen-Akkus gestartet. Dann haben wir als erster Serienhersteller zusätzlich eine innovative Festkörperbatterie angeboten. Und heute gibt es von der ersten Technologie bereits die nächste Generation, die bei gleichem Volumen die Reichweite nochmals erhöht“, beschreibt Kappel, was sich allein in den vergangenen zwei Jahren getan hat.

Die beiden Batterietypen bedienen unterschiedliche Anforderungen. Mit bis zu 396 kWh Gesamtkapazität der Lithium-Ionen-Batterien erreicht der eCitaro aktuell eine praxisgerechte Reichweite von etwa 200 Kilometern ohne Nachladen. Mit den Lithium-Polymer-Batterien sind bei 441 kWh Maximalkapazität im Extrembetrieb, zum Beispiel im Winter, mindestens 230 Kilometer im stadtbustypischen Einsatz drin. Unter günstigen Bedingungen sind es bis zu 100 Kilometer mehr. Diese Feststoffakkus sind langlebiger und haben eine höherer Energiedichte, vertragen allerdings nur eine geringere Leistung beim Schnelladen. Und die Entwicklung bleibt nicht stehen. „Zukünftig wollen wir mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen als Range-Extender einsetzen. Dann wird der Elektrobus auch auf langen Strecken und über Land einsetzbar“, blickt Kappel ein paar Jahre voraus.

Batteriemontage am eCitaro im Werk Mannheim. Wahlweise zwei, vier oder sechs Batteriemodule kommen auf dem Dach eines Solobusses zum Einsatz. Ergänzt werden sie standardmäßig durch vier weitere Module im Heck.
Batteriemontage am eCitaro im Werk Mannheim. Wahlweise zwei, vier oder sechs Batteriemodule kommen auf dem Dach eines Solobusses zum Einsatz. Ergänzt werden sie standardmäßig durch vier weitere Module im Heck.
Vollelektrisch angetriebene Stadtbusse bringen durch ihre Batterien mehr Gewicht auf die Straße. Der eCitaro meistert die Herausforderung durch die variable Position der Batteriemodule und eine Vorderachse mit acht Tonnen zulässiger Achslast.
Vollelektrisch angetriebene Stadtbusse bringen durch ihre Batterien mehr Gewicht auf die Straße. Der eCitaro meistert die Herausforderung durch die variable Position der Batteriemodule und eine Vorderachse mit acht Tonnen zulässiger Achslast.
Der Drehkranz des eCitaro G. Er bildet die Plattform für das Mittelgelenk.
Der Drehkranz des eCitaro G. Er bildet die Plattform für das Mittelgelenk.
Fertigung des Dachgeräteträgers. Die Produktion im Werk Mannheim findet auf den gleichen Linien wie die des herkömmlich angetriebenen Citaros statt.
Fertigung des Dachgeräteträgers. Die Produktion im Werk Mannheim findet auf den gleichen Linien wie die des herkömmlich angetriebenen Citaros statt.
Der eCitaro. Bereit für die Stadt von morgen.
Der eCitaro. Bereit für die Stadt von morgen.
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Consulting und Planung reduzieren Komplexität

Das Ziel von Daimler Buses ist es, die Komplexität der Elektromobilität bei den Kunden zu reduzieren. Das Fahrzeug spielt zwar eine zentrale Rolle, ist aber letztlich nur ein Teil des Gesamtsystems. Daimler Buses hat deshalb ein ganzheitliches Beratungskonzept rund um den eCitaro entwickelt mit sechs weiteren Elementen:

• Betriebsplan: Hier geht es zum Beispiel darum, Betriebshofabläufe, Streckenführung, Umläufe, Zwischenladungen oder Fahrpläne optimal auf die Stärken des eCitaro abzustimmen.

• Ladeinfrastruktur: Hier konzipieren und empfehlen die Experten von EvoBus maßgeschneidert Lösungen für das Laden der Fahrzeuge. Dabei kann als Normallösung auf das übliche Laden per Stecker an Ladesäulen auf dem Betriebshof zurückgegriffen werden. Alternativ kann aber auch unterwegs geladen werden mit Stromabnehmern auf dem Dach oder Ladeschienen.

• Energieversorgung: Das Mercedes-Benz eMobility-Consulting unterstützt bei der Planung der Infrastruktur, kalkuliert die Stromversorgung, empfiehlt die passende Ladetechnik und bietet mit Kooperationspartnern Lösungen aus einer Hand.

• IT-System & Kommunikation: Die Vernetzung der eCitaro mit der Ladeinfrastruktur und die Bereitstellung fahrzeugspezifischer Daten über OmniPlus ON für Managementsysteme geben Betriebssicherheit und erlauben es, Potenziale für einen effizienten Betrieb zu erschießen.

• Batterietechnik: Die Lithium-Ionen und die Feststoffbatterien ermöglichen hohe Reichweite und auch ein Update im Lebenszyklus des Fahrzeugs. Bei der Beratung wird ermittelt, welcher Batterietyp optimal für den geplanten Kundeneinsatz ist.

• Service & Aftersales: Dazu zählen unter anderem die Schulung von Fahrern und Service-Personal der Busdepots sowie das komplette Betriebshofmanagementsystem als Option.

„In Wiesbaden hatten wir einen Vorlauf von rund eineinhalb Jahren für die gesamte Projektplanung und das Systemdesign“, erläutert Karsten Wasiluk. Der Experte kam von einer auf Automotive spezialisierten Strategieberatung zum Daimler Buses Innovation Lab Mobility Solutions und war beim Aufbau des Consultings von Anfang an in das eCitaro Projekt eingebunden. „Es kommt darauf an, mit realistischen Machbarkeitsstudien sowie der fundierten Beratung und Planung eine Basis für den späteren erfolgreichen Betrieb der E-Busse zu legen.“ Mit dem intelligenten Modulkonzept aus Batterie- und Ladetechnik können die Verkehrsbetriebe den eCitaro zukunftssicher exakt auf ihren individuellen Bedarf auszurichten. Dazu müssen allerdings die Betriebsprozesse angepasst und eine leistungsfähige Infrastruktur geschaffen werden. „Man baut nicht mal einfach so einen Betriebshof um. Das sind Entscheidungen für Jahrzehnte“, zeigt Wasiluk mit Blick auf das Lade- und Betriebshofmanagement, warum Know-how und Erfahrung der Berater von Daimler Buses so wichtig sind.

Karsten Wasiluk.
Karsten Wasiluk.

Beispiel Wiesbaden. Hier wurden 56 Ladestationen mit Verbindung zum Mittelspannungs-Stromnetz installiert. „Richtig geplant kann diese Ladeinfrastruktur des Betriebshofes das Stromnetz sogar entlasten.“ Die Berater kümmern sich um Organisation und Technik. Der Faktor Mensch ist ihnen ebenso wichtig. „Um eine optimale Reichweite zu schaffen, müssen die Busfahrer richtig Lust auf Elektromobilität haben. Ihre Motivation ist entscheidend.“ Und der Fokus der Berater erweitert sich ständig. Inzwischen kümmert sich Consultant Karsten Wasiluk auch um die Second-Life-Strategie für die Batterien. Wenn sie im eCitaro irgendwann ausgedient haben, führen sie als Beitrag zur Nachhaltigkeit zum Beispiel in stationären Stromspeichern ein sinnvolles zweites Leben.

eCitaro: Aus Mannheim in viele Städte Europas

In vielen europäischen Städten rollen der eCitaro und der eCitaro G als E-Gelenkbus inzwischen für den lokal emissionsfreien Nahverkehr. Produziert werden der Solobus für bis zu 37 Sitzplätze und der eCitaro G Gelenkbus mit bis zu 46 Sitzplätzen für Linien mit sehr starken Fahrgastaufkommen im Daimler BusesWerk in Mannheim - integriert in die normale modulare Produktionslinie. Deshalb konnte man viele Erfahrungswerte des bewährten Modells aufnehmen, das Know-how der Mitarbeiter nutzen und von Beginn an mit der gewohnt hohen Qualität produzieren, erklärt Philipp Heyne, Projektleiter der Produktion des eCitaro bei Daimler Buses.

Philipp Heyne (links) und Felix Würthwein, Projektleiter Hochvolt-Systeme und -Komponenten.
Philipp Heyne (links) und Felix Würthwein, Projektleiter Hochvolt-Systeme und -Komponenten.

Die Entwickler hatten neben der Integration der komplexen Batterie- und Ladetechnik auch einige spezielle Herausforderungen zu lösen. Die Reichweite von Elektrofahrzeugen wird wesentlich durch den Energieverbrauch diktiert, was gerade für die Busse im ÖPNV eine besondere Herausforderung bedeutet. Heyne: „Sie werden anders genutzt als Pkw. Ein großer Teil des Energieverbrauchs geht in die Klimatisierung des deutlich größeren Fahrgastraums. Das muss auch bei Minustemperaturen gut funktionieren und wenn die Türen häufig geöffnet werden.“ Bei einem Elektrobus ist zudem Heizen durch Abwärme des Motors nicht wirklich möglich, da diese kaum anfällt. Die Lösung ist ein innovatives „Thermomanagement“. Im Vergleich zum aktuellen Citaro mit Verbrennungsmotor sinkt der Energiebedarf für Heizung, Lüftung und Klimatisierung um rund 40 Prozent. Diese außergewöhnliche Energieeffizienz ist Basis für eine praxisgerechte Reichweite selbst unter ungünstigen Bedingungen. Ein weiteres Plus: Vorheizen im Winter oder Vorkühlen im Sommer erfolgen bereits am Netz im Depot und orientieren sich am Behaglichkeitsgefühl der Fahrgäste.

Da bei Elektrofahrzeugen die übliche Geräuschkulisse fehlt, mussten Nebengeräusche minimiert werden, etwa durch eine andere Lagerung der Nebenaggregate. „Ansonsten bietet der eCitaro das bekannt gute Fahrgefühl, das eher Richtung Gleiten geht, wie bei einer Straßenbahn“, versichert Heyne. Wie beim „normalen“ Citaro auch können über die Ausstattung der Serie hinaus alle möglichen Kundensonderwünsche realisiert werden, von den Gardinen bis hin zu USB-Buchsen an den Sitzen.

Positive Umweltbilanz und ein „Blauer Engel“

Mit dem eCitaro wird urbane Mobilität des ÖPNV nachhaltiger – besonders in einer Vernetzung mit alternativen Mobilitätsangeboten wie Car- oder Ridesharing. Rüdiger Kappel ist stolz: „Unser vollelektrischer Stadtbus wurde als erster mit dem Umweltzeichen 'Blauer Engel' ausgezeichnet. Auch wenn man die Herstellung der Batterie einbezieht, reden wir über eine positive Umweltbilanz.“ Selbst bei dem üblichen deutschen Strommix ist der CO₂-Ausstoß geringer als beim Citaro mit Dieselmotor. Mit Strom aus regenerativen Energiequellen verbessert sich die Bilanz noch einmal deutlich.

Falls die Rahmenbedingungen durch Fördermittel weiterhin positiv bleiben, erwartet der Vertriebsleiter ein starkes Wachstum der E-Mobilität im ÖPNV – von derzeit rund zehn auf 70 Prozent der CO₂-freien Antriebe im Jahr 2030. Und auch wenn mit der Elektrotechnologie neue Marktplayer - zum Beispiel aus Asien - erscheinen, hält Daimler Buses am Anspruch der Marktführerschaft fest. „Wir wollen unseren Anteil von über 50 Prozent am deutschen Markt sichern“, vertraut Kappel darauf, dass der eCitaro und das damit verbundene Gesamtkonzept die Kunden auch in Zukunft überzeugt.

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Holger Mohn

freut sich besonders darüber, dass Wiesbaden in Sachen nachhaltigem ÖPNV derart vorangeht. Natürlich, weil die Stadt dabei in erster Linie auf den eCitaro setzt. Aber auch, weil er bei dieser Gelegenheit wieder einmal daran erinnert wird, dass er ausgerechnet die Hauptstadt seines Heimatlandes Hessen noch nie besucht hat.

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