Lange haben Verkehrsunternehmen und die vom Diesel geplagte Politik gewartet, jetzt ist es bald soweit: Auf der IAA wird der elektrische Mercedes Citaro erstmals der Weltöffentlichkeit präsentiert, noch Ende des Jahres wird er an erste Kunden ausgeliefert. Zur Jahrespressekonferenz in Untertürkheim stellte Daimler Buses die Details des E-Busses und den neuen Chef Till Oberwörder vor.
Der erste vollelektrisch angetriebene Mercedes Citaro-Stadtbus feiert seine Weltpremiere als 12 Meter lange Solo-Variante im September auf der IAA Nutzfahrzeuge 2018, sein Serienstart soll ebenfalls noch auf dieses Jahr datiert sein. 2020 wird dann die Gelenkbusvariante folgen.
Der Elektrobus besticht laut Hersteller mit einer bislang nicht gekannten Energie-Effizienz. Darüber hinaus zeichne er sich durch ein intelligentes Modulkonzept aus Batterie- und Ladetechnik aus, bei dem sowohl die Batterieleistung als auch das Ladesystem mittelfristig frei wählbar sein werden. Beginnen werden die Mannheimer allerdings wie auch MAN mit der weniger infrastrukturintensiven Depotladung.
Bestseller Citaro: vom Niedrig-Emissionsbus zum Null-Emissionsbus
Mit bisher schon emissionsarmen Diesel- und künftig lokal emissionsfreien Stadtbussen will Mercedes die Antworten auf die Fragen nach einem umweltschonenden ÖPNV liefern. Alle basieren sie auf dem Bestseller Citaro, im Jahr 2012 der erste Stadtbus der Welt nach der aktuell schärfsten Abgasstufe Euro 6 – wie schon seit Euro 4 mit dem BlueTec-System realisiert. Der vollelektrisch angetriebene Citaro absolviert den Schritt vom Niedrig-Emissionsbus zum lokalen Null-Emissionsbus.
Die Technik: E-Portalachse und Batterie-Modulkonzepte
Der Antrieb des elektrischen Citaro stützt sich auf die elektrische Portalachse ZF AVE 130 mit radnahen Elektromotoren, die auch schon im mit Euro 5 eingestellten Citaro Hybrid sowie den vereinzelten Brennstoffzellen-Kleinserien der Marke eingesetzt wurden. Die Spitzenleistung der Asynchron-Motoren beläuft sich auf 2 x 125 kW. Direkt an der Achse liegt ein Ausgangsdrehmoment von 2 x 11.000 Nm an, das durch eine Zweistufen-Übersetzung so übersetzt wird, dass eine besonders gute Steigfähigkeit erreicht werden kann. Das Drehmoment steht systembedingt wie bei jedem E-Motor vom Start weg voll zur Verfügung und sichert eine angemessene Dynamik selbst bei voller Besetzung. Laut ZF spart die Achse bis zu 75 Prozent der entsprechenden Energie eines Dieselbusses ein.
Lithium-Ionen-Batterien mit einer Gesamtkapazität von bis zu rund 243 kWh übernehmen die Stromversorgung des elektrifizierten Triebstrangs, der bis auf den fehlenden Verbrennungsmotor grundlegend die gleiche Einbaulage besitzt wie bisher. Die Batterieleistung teilt sich in maximal zehn Module auf. Neben zwei Batteriemodulen auf dem Fahrzeugdach gehören vier Module im Heck zur Grundausstattung. Sie sitzen dort, wo bisher der Dieselmotor arbeitete, weswegen die Innenlandschaft weitgehend unverändert bleibt. Hinzu kommen je nach Kundenwunsch zwei oder vier weitere Batteriemodule auf dem Dach. Einer der Lieferanten der wichtigen Bauteile wird der hessische Hersteller Akasol sein, der gerade seine Serienfertigung in Langen eröffnet und auch eine substanzielle Auslandsfertigung angekündigt hat.
Elektrischer Citaro zum Serienstart mit Depot-Ladetechnik
So flexibel wie die Zahl der Batteriemodule ist ebenfalls die Ladetechnik. Zum Serienanlauf ist eine Ladung über den weit verbreiteten Combo-2-Stecker im Depot vorgesehen. Ist zur Vergrößerung der Reichweite eine Zwischenladung gewünscht, kann der Citaro künftig außerdem optional per Stromabnehmer (fahrzeugfest oder ortsfest montiert) geladen werden. Somit deckt der Citaro alle gängigen Varianten ab, die von Verkehrsunternehmen ja nach Einsatz gewünscht werden könnten.
Das Handicap vollelektrisch angetriebener Stadtbusse für die Depotladung ist ihr Mehrgewicht durch die leistungsstarken Batterien. Bei maximaler Bestückung mit zehn Batteriemodulen wiegt der vollelektrisch angetriebene Citaro in Serienausführung etwa 13,7 Tonnen. Auch der von Haus aus eher leichte Citaro kann das maximale Batteriesatz-Gewicht von rund 2,5 Tonnen nicht vollständig kompensieren – auch wenn die elektrische Achse technisch 13 statt der bisher üblichen 11 Tonnen tragen kann. Mit durchdachter Gewichtsverteilung nutzt der Citaro die zulässigen Achslasten aus und sichert damit maximale Zuladung und somit Fahrgastplätze. Das entspricht bei einem zulässigen Gesamtgewicht von 19,5 Tonnen einer Zuladung von 5,8 Tonnen oder rund 80 Fahrgastplätzen – praxisnah in Hauptverkehrszeiten allerdings rund 20 Personen weniger als bei einem Dieselbus in der gleichen Länge. Da die Entwicklung der Batterietechnik mit schnellen Schritten voranschreitet, ist die Umstellung auf die nächste Generation bereits konzeptionell vorgesehen – das hat auch der Batteriehersteller bereits bestätigt.
Zusätzlich gewinnt der elektrische Citaro Energie durch die Rekuperation der Bremsenergie. Die beiden radnahen Elektromotoren der Antriebsachse arbeiten dabei beim Bremsen als Generatoren und wandeln die kinetische Energie des Fahrzeugs in Strom um. Aufgrund der breiten gesellschaftlichen und politischen Diskussion besonders hervorzuheben: die Asynchronmotoren arbeiten ohne die als Seltene Erden bezeichneten Rohstoffe, die zumeist schwer erhältlich sind.
Ausgeklügeltes Thermomanagement: neue Wege für Heizung und Klimatisierung
Der Energieverbrauch eines vollelektrisch angetriebenen Stadtbusses wird entscheidend durch die Kühlung und vor allem die Heizung des großen Innenraums beeinflusst: Der Energieverbrauch für Heizung oder Klimatisierung kann genauso groß sein wie der für den reinen Antrieb. Daher gehört das innovative Thermomanagement zu den herausragenden Merkmalen des elektrischen Citaro.
Der Fahrgastraum des E-Busses wird erstmals in einem Serienfahrzeug energiesparend durch eine Wärmepumpe beheizt, wie sie zum Beispiel der hessische Zulieferer Konvekta gerade vorgestellt hat. Hinzu kommen ebenso die gewohnten Seitenwandheizer mit Gebläse und das Frontheizgerät. Sämtliche Wärme abgebenden Komponenten sind miteinander vernetzt, um den Energieaufwand für deren Kühlung auf ein Minimum zu reduzieren. Die Dachklimaanlage wird in der kalten Jahreszeit zusätzlich als Wärmepumpe genutzt. Weitere Vorzüge bietet die Verwendung des Kältemittels CO2. Es überzeugt durch einen besonders effizienten Einsatz der Wärmepumpe auch bei sehr tiefen Temperaturen und wird ebenfalls zum ersten Mal in einem Serienbus verwendet.
Wie sorgfältig und detailliert das Thermomanagement ausgearbeitet ist, zeigen gleich mehrere Beispiele. Da der menschliche Körper Wärme abgibt, kann bei einem besetzten Bus die Heizleistung frühzeitig etwas zurückgenommen werden. Darüber hinaus variiert Mercedes die Leistung von Heizung und Klimaanlage in Abhängigkeit von der Zahl der Fahrgäste an Bord: Der Frischluftanteil im Bus wird optimal an die aktuelle Fahrgastzahl angepasst. Die Auslastung des Busses wird dabei über dessen Achslastsensoren ermittelt.
Ein weiteres Plus des Thermomanagements: Bereits während der Ladung der Batterien im Depot kann der Innenraum auf die gewünschte Temperatur vor- und sogar überkonditioniert werden. Somit startet der Bus bereits geheizt oder gekühlt in den Einsatz.
Reichweite von bis zu 250 Kilometern – unter Idealbedingungen
Für die Reichweitenangabe bevorzugt Mercedes ein realistisches Szenario und orientiert sich am anspruchsvoll normierten Stadtfahrzyklus SORT2, der nach neuen UITP Vorgaben einen mittelschweren Stadtverkehr abbildet. Danach erreicht der Citaro nach Herstellerangabe mit Batterie-Vollbestückung (10 Module) bei moderaten Temperaturen eine Reichweite von bis zu 250 Kilometern. Mercedes spricht jedoch lieber von einer "systemrelevanten Reichweite" bei weniger optimalen Bedingungen, die bei rund 150 Kilometern liege und beim rein elektrischen Zuheizen sogar auf 110 Kilometer sinken kann. Damit könnten "Teilnetze" im Tagespensum eines Stadtbusses jedoch bereits heute ohne Zwischenladung bedient werden. Die nächste Batterie-Generation soll bereits ein Drittel mehr Leistung zur Verfügung stellen.
Urbane Mobilität neu denken: eMobility "Made by Mercedes-Benz"
Der vollelektrisch angetriebene Citaro ist Teil des Gesamtsystems eMobility von Daimler Buses. Vor der Beschaffung steht die fachkundige Beratung eConsulting. Fachleute analysieren jede Linie, bewerten die Einsätze und verknüpfen sie. Ein Simulationsprogramm errechnet dann den Energiebedarf. Ergebnis sind präzise Empfehlungen und Kalkulationen zu Lade-Infrastruktur, Energieverbrauch, Anschlussleistung der Stromversorgung des Depots und Lademanagement.
Service, Wartung und Reparatur verändern sich mit der Elektromobilität. Der eMobility Service der Servicemarke Omniplus bietet daher maßgeschneiderte Servicekonzepte an. Dies beginnt mit der klassischen Betreuung der Kundenwerkstatt, geht weiter über Werkstattleistungen in Verbindung mit Serviceverträgen in werksseitigen Kompetenzzentren und mündet im sogenannten "BusDepot Management": Hier übernehmen Mitarbeiter von Omniplus festgelegte Arbeiten bis zur Rundumbetreuung der Fahrzeuge direkt in der Kundenwerkstatt.
