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TECHNIK & UMWELT
E-Busse in Deutschland:
Status und Perspektive
Erste Erfahrungen aus der Begleitforschung Bus des BMVI
Dr. Michael Faltenbacher, Leinfelden-Echterdingen
M
obilität ist Teil unserer Daseins- systematischen Übergang vom etablierten Leitung der thinkstep AG mit der Durch-
vorsorge. Dabei gilt es, geeigne- dieselbasierten innerstädtischen ÖPNV hin führung einer Begleitforschung beauftragt.
te Mobilitätskonzepte gleicher- zu umwelt- und klimafreundlichen elektri- Die Koordination auf programmatischer
maßen für Ballungsgebiete und schen Antrieben zu realisieren. Dieses stellt Ebene für das BMVI wird von der NOW
ländliche Regionen bereitzustellen. Für die einen grundlegenden Wechsel mit nachhal- GmbH wahrgenommen. Das Ziel der Be-
Mobilitätskonzepte der Zukunft spielt der tigen Konsequenzen und Risiken hinsicht- gleitforschung ist zum einen die detaillier-
Öffentliche Personen-Nahverkehr (ÖPNV) lich der Qualität der Verkehrsleistungen und te Analyse und Bewertung im Einsatz be-
eine zentrale Rolle, sowohl in der Stadt als der Wirtschaftlichkeit des ÖPNV-Angebotes findlicher Busse mit alternativen Antrieben
auch auf dem Land. dar. Die Umstellung auf elektrisch angetrie- unter Einbeziehung von nutzungsspezifi-
bene Busse bezieht sich nicht nur auf die schen Daten und unter Berücksichtigung
Bei den Busflotten des ÖPNV stellen diesel- Auswahl geeigneter Fahrzeuge, sondern der Anforderungen an Infrastrukturen,
betriebene Busse seit Jahrzenten den Stand erfordert ein Systemkonzept, welches auch Wirtschaftlichkeitsfragen, den Betrieb und
der Technik dar. Vor dem Hintergrund stei- die Energieversorgung sowie geeignete In- Akzeptanzthemen. Zum anderen soll eine
gender Anforderungen hinsichtlich der Luft- strumente zur Betriebssteuerung und Über- Entscheidungshilfe zur Unterstützung der
qualität, der Lärmminderung und des Kli- wachung einschließt. Welches System am Verkehrsunternehmen und Aufgabenträger
maschutzes in Innenstädten steigt jedoch besten geeignet ist, ist abhängig von den bereitgestellt werden. Dieses soll Hilfestel-
die Nachfrage nach alternativen Antriebs- jeweiligen Anforderungsprofilen der Ver- lung leisten, bei der Auswahl des richtigen
formen. Besonders in Großstädten gibt es kehrsunternehmen (Fahrgastaufkommen, Gesamtkonzepts für elektrisch angetrie-
intensive Bestrebungen, die Fahrbetriebse- Verkehrsdichte, Stadtstruktur (Klein-, Mit- bene Busse im jeweiligen Liniennetz. Das
missionen der Busflotten zu minimieren. tel- und Großstädte bis hin zu Metropolen entwickelte Softwaretool ist dabei als Hil-
So haben sich eine Reihe von Städten in und Metropolregionen, Anbindung an die fe und kriteriengestützte Ersteinschätzung
Deutschland zum Ziel gesetzt, ihre Busflot- Vororte und ländliche Räume) und betrieb- bei der Bewertung verschiedener Buskon-
ten überwiegend oder vollständig auf emis- liche und technische Rahmenbedingungen zepte für den eigenen Betrieb angelegt. Es
sionsfreie Antriebe umzustellen. Die (Teil-) (Taktfrequenz, benötigte tägliche Reichwei- erhebt bewusst nicht den Anspruch, eine
Elektrifizierung des Antriebsstranges von te, Verfügbarkeit von Flächen, Energiebedarf objektive und für jeden Standort gültige
Nahverkehrsbussen stellt dabei die derzeit des Busses et cetera)). Detailentscheidung zu erreichen. Die Er-
vielversprechendste Technologieoption für gebnisse der Begleitforschung werden im
eine emissionsärmere/-freie Zukunft des Um Betreiber bei dieser Umstellung zu un- Rahmen der AG Bus regelmäßig vorgestellt,
straßengebundenen ÖPNV dar. terstützen, stellt die Bundesregierung, ge- so dass die Teilnehmer stets über den ak-
nauso wie die meisten Bundesländer und tuellen Stand der Umsetzung bei den ein-
Parallel dazu wird durch die überabeitete die Europäische Union, Fördermittel für zelnen Betreibern, die Praxistauglichkeit
Clean Vehicle Directive (CVD) der EU, die die Beschaffung von elektrisch angetriebe- der eingesetzten elektrischen Bussysteme
bis August 2021 in nationales Recht umzu- nen Bussen und der dazugehörigen Lade- und die erreichbaren Umwelt- und Klima-
setzen ist, eine verbindliche Quote an sau- beziehungsweise Wasserstoff (H2)-Tan- schutzvorteile der einzelnen Antriebstech-
beren und emissionsfreien Bussen vorgege- kinfrastruktur bereit. Weiterhin schafft die nologien informiert sind.
ben, die für den ÖPNV neubeschafft werden. Bundesregierung mit der gemeinsam von
So sind ab 2. August 2021 in Deutschland 45 Bundesverkehrs- (BMVI) und Bundesum- Untersuchungsrahmen
Prozent „saubere“ [1] Busse zu beschaffen. weltministerium (BMU) initiierten Ar-
Die Hälfte davon, also mindestens 22,5 Pro- beitsgruppe Innovative Antriebe Bus (kurz Konkret bilden 43 Förderprojekte bei 41
zent der Neuzulassungen, müssen „emissi- AG Bus) eine Plattform für den Informa- Verkehrsbetreiben mit 277 E-Bussen, die
onsfreie“ Antriebe aufweisen. Diese Quoten tions- und Erfahrungsaustausch zwischen vom BMVI im Rahmen der Förderrichtlinie
werden im Januar 2026 nochmals erhöht, Verkehrsunternehmen, Herstellern, For- Elektromobilität gefördert werden, den Un-
und zwar auf 65 Prozent saubere und 32,5 schungsinstitutionen und den beteiligten tersuchungsrahmen der Begleitforschung
Prozent emissionsfreie Antriebe. Bundesministerien. Bus. Davon sind 241 Busse mit batteriee-
lektrischem und 36 mit Brennstoffzellen-
Somit stehen derzeit viele deutsche Ver- Flankierend zu seinen Förderprogrammen antrieb (BZ) ausgestattet. Darüber hinaus
kehrsunternehmen vor der Aufgabe, einen hat das BMVI ein Konsortium [2] unter werden derzeit vom BMU rund 530 Busse
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bei elf Verkehrsbetrieben gefördert. Wei-
tere Förderbescheide sollen zeitnah für Zum Autor
weitere Verkehrsbetriebe erteilt werden, Dr. Michael Faltenbacher (46) ist seit 2006 bei der thinkstep AG und als
Teamleiter verantwortlich für den Bereich Transport und Mobilität. Mit mehr
so dass das BMU die Beschaffung von ins- als 20 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet der ökologischen und ökonomischen
gesamt voraussichtlich rund 750 Batterie- Bewertung von Transport- und Energiesystemen verfügt er über umfassen-
bussen mit zugehöriger Ladeinfrastruktur des Know-How zu alternativen Kraftstoff- und Antriebstechnologien für Kraft-
fahrzeuge. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf lebenszyklusbasierten Umwelt-
fördern wird. und Kostenbetrachtungen von E-Fahrzeugen, angetrieben mit Batterie und/
oder Brennstoffzelle. Im Busbereich koordiniert er seit 2010 im Auftrag der
Abbildung 1 gibt eine Übersicht zu den Bundesregierung die Begleitforschung Bus.
BMVI geförderten Projekten. Weitere Anga-
ben zu den einzelnen Projekten finden sich
in der Projektbroschüre, die unter https://
starterset-elektromobilität.de/Bausteine/ seit Februar bei der rnv (Rhein-Neckar-Ver- Prozent der Betreiber mit 35 Prozent der
OEPNV/ verfügbar ist. Die Broschüre be- kehr) in Mannheim und Heidelberg im Busse für ein kombiniertes Ladekonzept
inhaltet sogenannte Projektstammdaten- Einsatz sind sowie der Energieverbrauch mit Gelegenheitsladung auf der Strecke,
blättern, die in übersichtlicher Form die anhand des seit Mitte 2018 bei der VAG üblicherweise an den Linienendhaltepunk-
wesentlichen Informationen zum jeweili- (Verkehrs-AG) in Nürnberg im Einsatz be- ten, entschieden. Ein Verkehrsbetrieb ver-
gen Projekt wiedergeben (Abb. 1 rechts). findliche Batteriebus betrachtet. Dabei ist zichtet auf das Nachladen im Depot und
Die Projektübersicht wird entsprechend zu berücksichtigen, dass von den geförder- lädt ausschließlich an den Ladepunkten
dem Fortschritt der einzelnen Vorhaben ten Bussen aktuell die ersten Fahrzeuge in auf der Strecke. Abbildung 2 zeigt die Ver-
weiter vervollständigt, um zukünftig eine den Betrieb kommen, so dass die Datener- teilung der gewählten Ladekonzepte über
möglichst vollständige Übersicht über die fassung für die Fahrzeuge in den einzelnen die aktuell vom Bund geförderten Projekte.
vom Bund geförderten Projekte zu geben. Projekten noch am Anfang steht.
Reichweitenanforderung
Nachfolgend werden erste beispielhafte Nachladekonzept E-Busse der Betreiber
Auswertungen zu den batterieelektrischen
Bussen dargestellt. Neben einem Über- Während bei den vom BMVI geförderten Im Rahmen der Begleitforschung Bus wur-
blick zu den gewählten Ladekonzepten so- Projekten der Schwerpunkt auf dem depot- den bei den Betreibern die betrieblichen
wie den Reichweitenanforderungen der ge- basierten Laden liegt (39 von 41 Betreibern Anforderungen für den Einsatz von E-Bus-
förderten Betreiber wird die Verfügbarkeit nutzen diese Form der Nachladung), haben sen abgefragt. Ein Aspekt stellt dabei die
am Beispiel der sechs Batteriebusse, die sich bei den bisher elf BMU geförderten 45 aus Sicht der Betreiber erforderliche Reich-
Grafiken 1 – 4: thinkstep AG/Begleitforschung Bus
Abb. 1: Deutschlandkarte mit vom BMVI geförderten E-Bus-Projekten und Projektdatenblatt (Beispiel).
DER NAHVERKEHR 11/2019 35
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de waren in diesem Beispiel eine defekte
Feststellbremse zu Beginn und Leckagen
und die damit verbundenen Umrüstungen
beim Hersteller am Klima (HLK)-System
bei zwei Bussen im Juli und August. Somit
lagen keine BEV-spezifischen Defekte vor,
sondern vielmehr die bei der Einführung
eines neuen Fahrzeugtyps typischerweise
auftretenden Mängel. Laut rnv ist die Ver-
fügbarkeit seit der Umrüstung verbessert.
Energieverbrauch
Abb. 2: Verteilung Ladekonzepte in den vom Bund geförderten Batteriebusprojekten. Abbildung 5 zeigt beispielhaft den Ener-
gieverbrauch des bei der VAG in Nürnberg
Abb. 3: Reichweiten eingesetzten 12-m-batterieelektrischen
anforderungen. Busses von März 2018 bis Juli 2019. Dabei
ist zu berücksichtigen, dass das Fahrzeug
mit einem voll-elektrischen Heizungssys-
tem ausgestattet ist. Entsprechend lässt
sich der Einfluss der Heizperiode auf den
* Energieverbrauch erkennen. Sortiert man
die vorhandenen Verbrauchswerte ent-
sprechend der mittleren Tagestemperatur,
ergibt sich die rechts in Abbildung 5 zu
erkennende typische „Badewannen“-Kurve
* 2 Verkehrsbetriebe gaben Reichweiten von weniger als 100 km als ausreichend an. Hierbei
mit um gut 80 Prozent höheren Verbräu-
handelt es sich um einen Verkehrsbetrieb mit Gelegenheitsladen als Ladekonzept, beim chen bei Temperaturen unter 0 °C und
anderen Verkehrsbetrieb handelt es sich um den Einsatz der BEV Busse auf dem Flughafen- einem Drittel höheren Verbräuchen bei
vorfeld. Dies erklärt die auf den ersten Blick eventuell überraschend niedrigen Reichweiten- Temperaturen über 30 °C gegenüber dem
anforderungen. energetischen „Sweetspot“ bei 15 – 19 °C
mittlerer Außentemperatur.
weite der E-Busse dar. Wie Abbildung 3 Verfügbarkeit Fazit und Ausblick
zeigt, benötigen 81 Prozent der 27 antwor-
tenden Verkehrsbetriebe eine Reichwei- Zur Verfügbarkeit liegen beispielhaft erste Im Artikel wurden erste Auswertungen zu
te von mindestens 200 km, der Großteil Daten für sechs batterieelektrische Busse den Betriebserfahrungen im Rahmen der
(63 Prozent) fordert eine Reichweite von vor, die bei der rnv in Heidelberg und Mann- aktuell vom Bund geförderten Projekte
200 – 300 km, immerhin noch knapp ein heim seit Februar 2019 im Einsatz sind. Mit präsentiert. Zukünftig können mit stei-
Fünftel (19 Prozent) sieht eine Reichweite einem Wert von durchschnittlich 83 Pro- gender Datenverfügbarkeit weiterführende
von mehr als 360 km als erforderlich an. zent Verfügbarkeit [3] für den Zeitraum Fe- Auswertungen im Rahmen der Begleitfor-
bruar bis August 2019 (Abb. 4) werden die schung Bus zu den Themen Praxistauglich-
Für die BZ-Busse gibt es bisher drei Rück- Erwartungen an die Verfügbarkeit der rnv keit, ökonomische und ökologische Perfor-
meldungen. Hier liegen die Reichweiten- voll erfüllt. Diese liegt während der Ein- mance der implementierten E-Bussysteme
anforderungen gleichmäßig verteilt bei führungsphase für die rnv bei mindestens durchgeführt werden, die dann der Fach-
250, 300 und 400 km. 80 Prozent. Die bisherigen Ausfallgrün- welt zum Beispiel an dieser Stelle zugäng-
lich gemacht werden.
Ein weiterer Schub für den E-Busmarkt
ist über die eingangs erwähnte CVD zu er-
warten, die bis spätestens August 2021 in
nationales Recht zu überführen ist. Die Fe-
derführung hierzu liegt beim BMVI. Um ei-
nen Eindruck für die zur Erfüllung der CVD
benötigten Fahrzeugstückzahlen zu bekom-
men, bietet sich ein Blick auf den aktuellen
Bestand und die Bestandsentwicklung (teil)
elektrifizierter Busse [4] in Deutschland an
(Abb. 6). Im Juli 2019 waren insgesamt 1051
Omnibusse mit (teil)elektrischem Antrieb
zugelassen. Batterieelektrische Busse ha-
Abb. 4: Verfügbarkeit der momentan in der Datenerfassung befindlichen BEV-Busse. ben dabei einen Anteil von knapp 29 Pro-
36 DER NAHVERKEHR 11/2019
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Elektrobuskonferenz
Grafik: VAG/Darstellung thinkstep AG
und Fachmesse
Mit dem aktuellen Stand der Einführung
von Elektrobussen befasst sich ausführlich
die 11. VDV-Elektrobuskonferenz am 4. und
5. Februar 2020 in Berlin. Parallel dazu fin-
det am gleichen Ort die Fachmesse ElekBu
statt.
Abb. 5: Energieverbrauch in Abhängigkeit der Außentemperatur.
zent, O-Busse liegen bei zirka acht Prozent
und BZ-Busse bei gut einem Prozent.
Legt man einen Bestand in Deutschland
von gerundet 40.000 Stadtbussen und **
einer durchschnittlichen Haltedauer von
12 – 13 Jahren zugrunde, ergibt sich im ers-
ten Schritt für die Erfüllung des ab August
2021 geforderten 22,5-Prozent-Anteils
Grafik: KBA/thinkstep AG
emissionsfreier Busse an den Neuzulas-
sungen ein jährlicher Bedarf von 700 bis
750 emissionsfreien Bussen. Dies ent-
spricht in etwa dem aktuellen Bestand an
Hybridbussen in Deutschland. Dieser wur- *) Bestand am 01.01.2019 + Neuzulassungen 2019
**) enthält 83 O-Busse per Juli 2019
de wohlgemerkt über einen Zeitraum von
rund acht Jahren aufgebaut. Vor dem Hin- Abb. 6: Bestand und Neuzulassungen Omnibusse.
tergrund, dass ab Anfang 2026 jährlich so-
gar 1000 bis 1100 [5] emissionsfreie Busse
zur Erfüllung der dann gültigen Neuzulas- barkeit auf bereits vergebene ÖPNV-Auf- des Öffentlichen Personennahverkehrs,
sungsquote erforderlich sind, wird die Dy- träge entsprechend der EU Verordnung von allen beteiligten Akteuren in Poli-
namik erkennbar, die in den kommenden Nr. 1370/2007 zu prüfen bzw. sicherzustel- tik, Verwaltung und Verkehrsbetrieben so
Jahren für den Markt der emissionsfreien len, damit der Grundgedanke der CVD, die schnell wie möglich in die Tat umgesetzt
Busse erwarten werden kann und zur Ein- weitere Stärkung der Umweltfreundlichkeit wird.
haltung der CVD erforderlich ist. Nach
derzeitigem Stand kommen zur Erfüllung
der Quote batterieelektrische Busse, Literatur / Anmerkungen
Brennstoffzellen- oder Oberleitungsbusse [1] Zur Gruppe der „sauberen Fahrzeuge“ laut CVD gehören: Die- [3] Die Verfügbarkeit ist der Quotient aus den tatsächlichen und den plan-
in Frage. Busse mit H2-Verbrennungsmo- sel-Plug-in-Hybride sowie Fahrzeuge, die mit alternativen Kraftstoffen mäßigen Betriebsstunden.
betrieben werden. Dies umfasst Elektrizität, Wasserstoff (H2), Biokraft-
tor erfüllen ebenfalls die Anforderungen stoffe, synthetische und paraffinhaltige Kraftstoffe, Erdgas und Flüssig- [4] Es werden auf Basis KBA-Daten vier Antriebstechnologien unterschie-
den: Hybrid (inkl. Mildhybrid wie sie beispielsweise als „Compacthyb-
der CVD für emissionsfreie Busse, aller- gas (Details siehe EU Richtlinie 2019/1161 vom 20. Juni 2019). Als
rid“ von EvoBus angeboten werden), Plug-In-Hybrid, batterieelektrisch
„emissionsfreie“ Busse im Sinne der CVD gelten batterieelektrische
dings ist abzuwarten, wie sich die Verfüg- Busse (BEV), Oberleitungsbusse (O-Bus ohne verbrennungsmotorisch (BEV) und Brennstoffzelle (FCELL). Dabei ist zu berücksichtigen, dass
barkeit solcher Fahrzeuge (zum Beispiel betriebenen Range Extender), wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen- die Kategorie Elektro-BEV 83 Oberleitungsbusse beinhaltet (Stand: Juli
busse (BZ) entweder mit BZ als Hauptenergiequelle oder als zusätzliche 2019).
von Keyou) weiterentwickelt.
Energiequelle für batterieelektrische Busse als Range Extender (BZ Rex)
[5] Dies ist größenordnungsmäßig mit dem über die letzten rund acht Jahre
sowie wasserstoffbetriebene Busse mit Verbrennungsmotor (H2VM).
aufgebauten Gesamtbestand an Bussen mit (teil-) elektrischem Antrieb
Im Kontext der Umsetzung der CVD ist [2] Neben thinkstep sind HySOLUTIONS, VCDB, IVV Aachen, Fraunhofer IVI vergleichbar.
es ferner wünschenswert, die Anwend- und SEK Consulting Konsortialpartner.
Zusammenfassung / Summary
E-Busse in Deutschland: Status und Perspektive Electric buses in Germany: status and perspectives
Es werden die Inhalte und Ziele der Begleitforschung Bus des BMVI The contents and objectives of the accompanying research on electric
zur ganzheitlichen Bewertung der Praxistauglichkeit und Einsatzreife busses for the German Federal Transport Ministry (BMVI) are presented.
der implementierten E-Bussysteme sowie die gemeinsam von BMU It focuses on the holistic evaluation of the technological and operational
und BMVI initiierte Arbeitsgruppe Bus als Plattform für den Erfahrungs- readiness of the deployed E-bus systems. First initial evaluations of op-
austausch vorgestellt. Erste Auswertungen zu Betriebserfahrungen im erating experiences from projects currently funded by the Federal Gov-
Rahmen der aktuell vom Bund geförderten Projekte werden präsen- ernment are presented. The accompanying research on E-buses is part
tiert. Ein weiterer Schub für den E-Busmarkt ist über die Clean Vehicle of the working group “Innovative drivetrain for buses”, which was initiated
Directive mit ihren verbindlichen Neubeschaffungsquoten für saubere jointly by the federal ministries for the environment (BMU) and transport
und emissionsfreie Busse zu erwarten. as a platform for the exchange of hands on experiences from daily op-
eration between the different stakeholders. Another boost for the e-bus
market is to be expected via the European Clean Vehicle Directive with its
binding new purchase quotas for clean as well as zero-emission buses.
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