Flottensimulation für den optimalen Einsatzvon Elektrobussen im ÖPNV

Die Verbesserung der Luftqualität ist für unsere Städte und Gemeinden eine große Herausforderung. Elektrobusse können dazu einen wichtigen Beitrag leisten. Der komplexen
Aufgabe der Systemumstellung auf Elektromobilität hat sich die European Electrical Bus Company (EEBC), ein Start-up-Unternehmen im House of Logistics and Mobility (HOLM) am Frankfurter Flughafen, verschrieben.

Elektrobusse werden in der Regel als batterieelektrische Fahrzeuge und damit als technische Neuheit
verstanden, obwohl Elektrobusse als Trolleybusse (Oberleitungsbusse) bereits seit über 100 Jahren im
ÖPNV flächendeckend eingesetzt werden (z.B. in Salzburg). Die stetig steigende Zahl von Batterie-Bussen zeigt, dass das Vertrauen in diese Technologieform steigt. Bereits bei heutigem Stand der
Technik ist die Einführung von ganzen Elektrobusflotten möglich, sofern das Gesamtsystem detailliert konzeptioniert und geplant wird. Auch aus dem Trolleybus-Betrieb können hierbei wertvolle Erfahrungen
mitgenommen werden.

Steigende Anforderungen an Betreiber
Aufgrund der bisher überschaubaren Anzahl von Elektrobussen sind die Anforderungen an das
Gesamtsystem bisher eher begrenzt und stellen keine besondere Herausforderung für den Betreiber
dar. Engpässe können z.B. mit der nach wie vor dominanten Dieselbusflotte kompensiert werden,
notwendige Ladeanschlüsse für die Busse können problemlos von der vorhandenen Infrastruktur versorgt
werden.

Während im Rahmen der E-Bus-Beschaffung bisher Faktoren wie grundsätzliche Funktion oder ausreichende Reichweite für einzelne Linien im Vordergrund stehen, werden Flottenanwendungen diese
Anforderungen verschärfen und um eine ganze Reihe zusätzlicher Anforderungen ergänzen. Schließlich
sollen die Fahrzeuge ohne feste Linienbindung flexibel eingesetzt werden und logischerweise alle
Linien bedienen können.

Um eine Flotte (ab ca. 10 Fahrzeugen) von Elektrobussen zu betreiben, sind umfangreiche Ladeinfrastrukturen notwendig, was wiederum Baumaßnahmen in Depots oder im bereits dicht bebauten
Stadtgebiet nach sich zieht. Neben offensichtlichen Problemstellungen wie Versorgungskapazitäten für
Strom aus erneuerbaren Energiequellen und Bauraum wird mit wachsender Flotte auch der eigentliche
Betrieb, also das Flottenmanagement, zu einer immer größeren Herausforderung.

Im Gegensatz zum Tankvorgang von Dieselbussen, kann der Ladevorgang für Elektrobusse bis zu
mehreren Stunden dauern. Die Ladegeschwindigkeiten sind dabei hauptsächlich abhängig von den
Faktoren Leistungsfähigkeit der Ladeschnittstelle, Batterietyp und Batteriekapazität. Aktuell werden
zwei Systeme angeboten: Opportunity-Charging mit klein dimensionierten sogenannten  Leistungsbatterien, die auf der Fahrtstrecke mit hoher Leistung mehrfach kurzzeitig nachgeladen werden und Overnight-Charging mit groß dimensionierten Energiebatterien, die in längeren Betriebspausen im
Depot nachgeladen werden.

Es gibt keinen pauschal richtigen Ansatz, der flottenweit für jeden Verkehrsbetrieb gut geeignet ist. Häufig ist es sogar so, dass eine Kombination mehrerer Ansätze am sinnvollsten und eine Anpassung der Umläufe auf die neuen Anforderungen ratsam ist. Darüber hinaus müssen die Einsatzpläne der Fahrzeuge im Lade- bzw. Parkraummanagement berücksichtigt werden. Auch ein vollgeladener Bus
kann schließlich nicht genutzt werden, wenn seine Abfahrt vom Ladeplatz durch andere ladende Busse
blockiert ist. Grundsätzlich gilt es den optimalen Ansatz so zu gestalten, dass möglichst alle Ladevorgänge in vorhandenen Betriebspausen absolviert werden können. Zusätzliche Ladepausen müssen schließlich durch zusätzlich eingesetzte Fahrzeuge und/oder zusätzliches Personal ermöglicht werden.

EEBC Flottensimulator für die optimale Systemkonzeptionierung
Die Einführung einer größeren Flotte von Elektrobussen bringt bereits im Vorfeld der Einführung eine
Vielzahl an Fragestellungen mit, die mit Rücksicht auf die lokalen Begebenheiten beantwortet werden
müssen und für die es keine pauschal richtigen Antworten gibt. Welche Konzepte sind sinnvoll und
machbar? Welcher technische Ansatz ist der vielversprechendste? Ist das System zukunftssicher?
Können alle Umläufe bedient werden, oder sind die Reichweiten kritisch? Funktioniert der Ansatz auch
an einem kalten Wintertag oder droht der Betrieb dann zu erliegen? Wie viel zusätzlichen Platz brauche
ich auf dem Betriebshof oder im Innenstadtraum? Wie gestalte ich meine Ausschreibung? Antworten
auf diese und viele weitere Fragestellungen liefert nur eine umfassende Analyse inkl. Simulation des
Gesamtsystems. Die dabei entstehenden Kosten stehen in keiner Relation zu unvorhergesehenen Kosten
bei nicht sachgemäßer Systemkonzeptionierung.

Mit dem EEBC Flottensimulator können kurzfristig verschiedene Technologieansätze (Fahrzeug &
Ladeinfrastruktur) für einzelne Linien oder das Gesamtnetz berechnet werden und stellen dabei eine
entscheidende Hilfestellung bei der Konzeptentwicklung für das Gesamtsystem dar. Teil der Analyse ist
natürlich eine begleitende Systemoptimierung, um nicht einfach ein technisch machbares System abzubilden, sondern dabei auch ein Minimum an Investitions- und Betriebskosten zu ermöglichen. Speziell
mit Rücksicht auf Kosten ist es entscheidend, bereits während der ersten Konzeptphasen die Energieversorgung und mögliche Kostenminderung durch ein adäquates Energiemanagement zu berücksichtigen. Maßnahmen wie stationäre Speicher, Lastpunktverschiebung und ähnliches lassen nicht nur die Einkaufskosten für Energie optimieren, sondern ggf. sogar Investitionskosten reduzieren, wenn Schaltund Versorgungseinrichtungen kleiner dimensioniert werden können.

Fazit
Zusammengefasst gilt es bereits vor der Ausschreibung optimierte Konzepte im Interesse des Betreibers
und auf Basis seiner Möglichkeiten zu erarbeiten. Denn nur dann können diese Ansätze auch von den Herstellern konkret eingefordert werden. Schließlich soll die Technik den Anforderungen angepasst
werden und nicht umgekehrt. EEBC bietet das erforderliche Expertenwissen und die notwendigen
Tools, um Verkehrsbetriebe von den ersten Planungsschritten bis zum Flottenbetrieb zu unterstützen.
Es werden dabei alle relevanten Aspekte zur Einführung einzelner E-Busse oder gesamter Flotten
untersucht und sichergestellt, dass letztlich ein System ausgeschrieben werden kann, das genau
auf die Anforderungen vor Ort zugeschnitten ist. Auch anschließend von der Ausschreibung bis zum
laufenden Betrieb steht das EEBC-Team Verkehrsbetrieben, Städten und Gemeinden als kompetenter
Partner für Elektromobilität im ÖPNV zur Seite.

Dr. Heinz Kaiser, MdL a.D., Kommunalberater
European Electrical Bus Company GmbH
House of Logistics & Mobility (HOLM)
Bessie- Coleman- Str. 7
60549 Frankfurt am Main
069 68602360
h.kaiser@ebus-company.eu
www.ebus-company.eu

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