10 Jahre Elektrobusse mit IPT^® Charge

Einführung

Vor allem für den städtischen Nahverkehr ist der Elektrobus das Verkehrsmittel der Zukunft, da er durch seine niedrigen Gesamtkosten den Erdgas-, den Hybrid- und den reinen Dieselbussen über die Laufzeit betrachtet wirtschaftlich überlegen ist. Der elektrische Antriebsstrang kann vor allem durch seine ausgezeichnete Energiebilanz überzeugen: Ein ganz aktueller Vergleich in den USA zeigt: Die ausgewählten Elektrobusse benötigen etwa 9.000 Dollar pro Jahr an Energiekosten, während ein vergleichbarer Dieselbus 50.000 Dollar pro Jahr für Treibstoff verschlingt.

Spätestens im vierten Betriebsjahr amortisieren sich die heute noch höheren Anschaffungskosten eines Elektrobusses. Diese Erkenntnis wird in China schon nicht mehr hinterfragt, sondern in großem Stil umgesetzt – zum Beispiel in Wachstumsstädten wie Shenzhen.

Aber nicht nur durch den Antriebsstrang, sondern auch durch die richtige Ladetechnologie kann die Wirtschaftlichkeit einer Busflotte gesteigert werden. Durch das regelmäßige Zwischenladen können die Flottenbetreiber günstigere Busse mit kleineren Batterien anschaffen, deren Zellchemie durch häufigere, aber kleinere Ladungen geschont wird und dadurch länger lebt [1]. Mit dem Betriebskonzept der Gelegenheitsladung muss deutlich weniger Gewicht bewegt werden und es werden keine Fahrten zu Batteriewechselstationen nötig. Dies schlägt sich in der Gesamtkostenbilanz und der Systemeffizienz positiv nieder. Dabei sind die wegfallenden Emissionsabgaben und geringeren Wartungskosten, sowie die Steuervorteile noch nicht einmal berücksichtigt.

Conductix-Wampfler zeigt bereits seit langem, wie gut induktives Laden von Batterien im öffentlichen Nahverkehr funktioniert: Seit 2002 sind in Genua und Turin zusammen rund 30 Elektrobusse mit der IPT^®-Technologie der Firma unterwegs. Die italienischen Verkehrsunternehmen AMT und GTT ziehen nach zehn Jahren eine positive Bilanz über die Anwendung im Alltagsbetrieb. Die Busse in Turin fahren zuverlässig 200 Kilometer am Tag, ohne dass sie länger zum Laden stehen bleiben oder in das Depot müssen.

Die Buslinien mit den IPT^®-Ladesystemen haben sich aber nicht nur wirtschaftlich bewährt, sondern auch wegen ihrer Geräuscharmut und Emissionsfreiheit. Da die Ladestationen unsichtbar integriert werden können, beeinträchtigen sie weder das Stadtbild, noch touristische Sehenswürdigkeiten. Sie verursachen weder Stolperunfälle, noch Kosten durch Vandalismus oder Nagetierschäden.

Technologie und Fahrzeuge

Die Idee ist so einfach wie clever: Inductive Power Transfer - kurz IPT^® - ist ein Energieübertragungssystem für elektrische Fahrzeuge, das durch magnetische Resonanzkopplung funktioniert. Das System besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer Primärspule, die über einen Einspeisekonverter mit dem Stromnetz verbunden ist, und einer Abnehmerspule, die in den Unterboden des Fahrzeugs integriert ist. Die Technologie gewährleistet eine berührungslose, automatische und effiziente Energieübertragung.

IPT^® setzt auf kurzes, regelmäßiges Laden. Die Batterie wird über Nacht vollgeladen und tagsüber je nach Bedarf und Möglichkeit an entsprechend ausgewählten und ausgerüsteten Haltestellen je nach Bedarf zwischen 10 – 15 % nachgeladen, während die Passagiere ein- und aussteigen.

Das Zwischenladen, z.B. an Endpunkten, Bahnhöfen oder Knotenpunkten, sorgt für ausreichend Reichweite, so dass die gespeicherte Energie auf ein Minimum reduziert werden kann. Die Batteriekapazität kann so um bis zu 75 % reduziert werden, sofern das Fahrzeug ohne IPT^® Charge überhaupt genügend Energiespeicher mitführen könnte, um einen Tagesbetrieb abzubilden. Dadurch wird das Elektrofahrzeug in der Anschaffung deutlich billiger und leichter und der Passagierraum wird nicht eingeschränkt.

Die Anzahl der Ladestationen wird individuell an die Größe und die Betriebssituation der Busflotte angepasst: Je mehr Busse eine Flotte besitzt und je mehr Ladestationen vorhanden sind, desto flexibler und ggf. auch kürzer kann geladen werden. Die Anschaffungs- und Betriebskosten verteilen sich auf mehrere Busse. An Bushaltestellen oder Streckenendpunkten können die Busse mit 60 oder 120 kW aufgeladen werden, während die Passagiere ein- und aussteigen. Beim Laden nähern sich die Abnehmerspulen des Busses bis auf 40 mm der Ladespule im Boden an, so sehr effizient übertragen wird: 95 % der aus dem Stromnetz entnommenen Energie wandern im Normalbetrieb in die Batterie. Damit ist die IPT^®-Technologie im direkten Vergleich des Ladevorgangs fast genauso effektiv wie das Laden über ein Ladekabel mit sehr guten Steckerladegeräten und niedrigpreisigen Steckerladegeräten häufig sogar überlegen.

Mehr Komfort und Sicherheit

Während der Elektrobus bei kurzen Stopps an den Haltestellen automatisch geladen wird, kann der Busfahrer den Ladevorgang von seinem Sitzplatz aus über einen Monitor im Fahrzeug-Cockpit bequem überwachen. Dabei hat Conductix-Wampfler mittlerweile die zweite Generation seiner Ladetechnologie auf den Markt gebracht: Das System lässt sich jetzt noch besser in vorhandene Systeme integrieren. Weiter entwickelte Diagnosefunktionen und die erweiterte Netzanbindung erhöhen die Betriebstransparenz für den Nutzer.
Dadurch entfällt nicht nur die umständliche Handhabung mit einem schweren Ladekabel, sondern auch die Gefahr von Stromunfällen bei Regen, Schnee oder Hagel. Als Negativbeispiel sei hier die Bedienungsanleitung eines namhaften Herstellers von Elektrofahrzeugen genannt, wie sie in den USA mit ausgeliefert wird. Sie warnt explizit davor, den Stecker mit feuchten Händen anzufassen oder beim Laden in einer Pfütze oder im Schnee zu stehen. Dadurch, dass der Busfahrer zum Laden den Bus nicht verlassen muss und keinerlei Berührung mit dem Ladezubehör hat, wird kein elektrotechnisch geschultes Bedienpersonal benötigt. Die magnetischen Streufelder bleiben räumlich auf die unmittelbare Spulenumgebung begrenzt.

Fazit und Ausblick

Mit demselben Technologie- und Betriebsansatz wurden oder werden neben Turin und Genua und Projekten in der Industrie auch Pilot- und Testprojekte im ÖPNV in Japan, Luzern (Schweiz), Lörrach (Deutschland), Rotorua (Neuseeland), Utrecht (Holland) sowie Los Angeles und Chattanooga (USA) erfolgreich ausgestattet. Zum elektrischen Antriebsstrang gibt es derzeit keine echte Alternative bei Stadtbussen. Denn die nächsten empfindlichen Preissteigerungen beim Erdöl, an deren Entwicklung die Kosten für Erdgas gebunden sind, werden nicht lange auf sich warten lassen. Auch im Hinblick auf die internationale Gesetzeslage sind emissionsfreie Busse empfehlenswert: In Kalifornien müssen schon heute 15% der städtischen Verkehrsmittel emissionsfrei sein. Auch in einigen Megacities in Asien gibt es mittlerweile Diesel-Beschränkungen. Wenn wir von weiter sinkenden Fahrzeug- und Speicherkosten ausgehen, werden die TCO-Modelle noch sehr viel früher zu Gunsten der Elektrobusse mit Gelegenheitsladung ausfallen. Spätestens mit der Einbeziehung der steigenden Emissionsausgleichskosten von Diesel- und Hybridbussen wird die Betrachtung zu einem sehr eindeutigen Ergebnis führen.