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Die Zukunft des Dresdner ÖPNV ist elektrisch

eCitaro G und eCitaro Standard

Langfristig wollen wir so viele Busse wie möglich auf Elektroantrieb umstellen und das Straßenbahnnetz weiter ausbauen. Mit Elektromobilität haben wir schon viel Erfahrung: 1893 fuhr die erste elektrische Straßenbahn durch Elbflorenz und seit 2007 konnten wir bereits umfangreiche Erfahrungen mit Hybridbussen und unserem Elektrobus sammeln.

20 neue Elektrobusse für Dresden

Im Jahr 2022 stocken wir unsere Busflotte mit 20 Elektrobussen auf. Für den Kauf erhalten wir Fördermittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Der Fonds unterstützt u. a. Innovationen, Projekte zur Verringerung der CO2-Emmissionen und nachhaltige Stadtentwicklung. Die Mehrkosten für den elektrischen Antriebsstrang und notwendige Ladeinfrastruktur fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über das Programm „Förderung der Anschaffung von Elektrobussen im öffentlichen Personennahverkehr“.

Logos Fördermittelgeber

Diese E-Busse erhalten wir

eCitaro Gelenkbus

eCitaro Gelenkbusse

  • insgesamt 18 Fahrzeuge
  • 330 kWh Batteriekapazität
  • mit dachmontiertem Pantograph
  • bietet Platz für 131 Fahrgäste
  • hat eine CO2-Wärmepumpe zum Kühlen und Heizen 
  • die Mindestreichweite unter ungünstigsten Bedingungen beträgt 120 km
  • Länge: 18 Meter
  • Hersteller: EvoBus
eCitaro Standardbus

eCitaro Standardbusse

  • insgesamt 2 Fahrzeuge
  • 270 kWh Batteriekapazität
  • mit dachmontiertem Pantograph
  • bietet Platz für 70 Fahrgäste
  • hat eine CO2-Wärmepumpe zum Kühlen und Heizen 
  • die Mindestreichweite unter ungünstigsten Bedingungen beträgt 120 km
  • Länge: 12 Meter
  • Hersteller: EvoBus

Bald auf Linie

Aktuell werden die ersten beiden unserer insgesamt 20 neuen E-Busse im Betriebshof Gruna auf ihren Einsatz vorbereitet. Sie erhalten wichtige Innenraum-Komponenten wie z. B. Entwerter und Funkgeräte und ein zu ihrem umweltfreundlichen Antrieb passendes Außendesign. Ab Sommer 2022 werden sie auf den Linien 68 und 81 emissionsarm, extra leise und dank grünem Strom nahezu klimaneutral unterwegs sein. Erste Linien-Testfahrten finden bereits statt.

Parallel dazu läuft aktuell die Einweisung des Fahr- und Werkstattpersonals und natürlich der Aufbau der notwendigen Ladeinfrastruktur. Im Betriebshof Gruna sowie an den Endpunkten Leubnitzer Höhe, Bahnhof Cossebaude und Wilschdorf Industriegelände können die Fahrzeuge über einen auf dem Busdach montierten Pantographen geladen werden. Im Betriebshof werden 18 Ladehauben in der Abstellhalle und zwei im Außenbereich installiert – alle mit bis zu 150 kW Ladeleistung. An den Endpunkten werden jeweils zwei Masten mit Ladehaube aufgestellt. Die Leistung ist hier mit bis zu 300 kW deutlich höher, damit das „Betanken“ schneller geht. Die Ladetechnik kommt in kleinen Betongebäuden etwas abseits unter. Die wassergekühlten Geräte darin sind sehr effizient und leise.

Batterie, Wasserstoff oder Oberleitung – Welche ist die richtige Technologie für unsere E-Busflotte?

Nach aktuellem Wissenschaftsstand sind Batterie-Busse derzeit für uns am vorteilhaftesten. Unser E-Buskonzept mit Gelegenheits- und Depotladung über Pantograf ist die ökologischste, kostengünstigste und energieeffizienteste Möglichkeit, unsere Busflotte auf emissionsfreie Antriebe umzurüsten. Das haben u. a. Untersuchungen der VerkehrsConsult Dresden-Berlin (VCDB) bestätigt. Brennstoffzellenantriebe haben eine deutlich geringere Gesamteffizienz und bedingen eine zusätzliche Tankinfrastruktur. Oberleitungs-Busse sind genehmigungsrechtlich sehr anspruchsvoll, benötigen eine sehr teure Infrastruktur, haben höhere Wartungskosten und reduzieren die räumliche Flexibilität im Einsatz.

Mehr zu den verschiedenen Technologien

Drei Antriebstechnologien im Vergleich

Als Elektrobusse werden alle Busse mit überwiegend elektrischem Antrieb bezeichnet. Dazu gehören neben Batterie- oder Oberleitungs-Bussen also auch Fahrzeuge mit Brennstoffzelle und Hybridbusse mit extern aufladbarem, großem Energiespeicher (Plug-In). Mild- oder Voll-Hybridbusse, wie sie sich derzeit in unserer Flotte befinden, zählen aufgrund ihrer sehr geringen bis nicht vorhandenen rein elektrischen Reichweite hingegen nicht dazu.

Jede dieser Technologien hat ihre Vor- und Nachteile. Einige, wie beispielsweise der Wasserstoffbus mit Range-Extender, sind noch nicht in Marktreife verfügbar. In Vorbereitung auf die aktuelle Beschaffung unserer batterieelektrischen Busse wurden verfügbare und realistische Antriebstechnologien auf ihre Umsetzbarkeit und Wirtschaftlichkeit untersucht. Dies begann bereits im Jahr 2010 mit ersten Untersuchungen zu Hybridbussen mit dynamischer Nachladung für die damalige Linie 94. Das Konzept entspricht dem des O-Busses mit partieller Oberleitung. Dies war zu dieser Zeit aber noch völliges Neuland. O-Busse verfügen zwar schon länger über ein „Notfahraggregat“ in Form eines Dieselmotors, vereinzelt auch schon mit einer Batterie, die galvanische Trennung im Fahrzeug und die Integration einer großen Batterie für längere Strecken ohne Oberleitung war allerdings noch nicht Stand der Technik. Im Rahmen der Projekte „SaxxHybrid“, „SaxxHybrid+“, „EDDA-Bus“, „Linie 64“, „Linie 79“ und „EKE“ wurden in den folgenden Jahren mit wissenschaftlichen Partnern, TU-Dresden und Fraunhofer IVI fortlaufend Untersuchungen zu Effizienzsteigerung, Ladestrategien und Technologievergleichen durchgeführt. Aufgrund der durch Begleitung und Durchführung einer Vielzahl von Elektromobilitätsprojekten aufgebauten Expertise der VCDB wurde 2019 durch unser Tochterunternehmen zusätzlich ein Technologievergleich zwischen Batterie-Bus, Brennstoffzellenhybrid-Bus und Oberleitungshybrid-Bus im Vergleich zum Diesel-Bus durchgeführt.

Diese drei „alternativen“ Technologiepfade haben alle einen elektrischen Antrieb, welcher einen doppelt so hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu einer herkömmlichen Verbrennungskraftmaschine mit Getriebe besitzt. Danach beginnen schon deutliche Unterschiede die hier kurz tabellarisch dargestellt sind:


Batterie-Bus Brennstoff-zellenhybrid Hybrider-O-Bus Diesel-Bus
Energie-speicher chemisch-elektrisch chemisch chemisch-elektrisch chemisch
Infrastruktur Ladeinfra-struktur H2-Tankstelle Oberleitung & Einspeisung, Ladeinfra-struktur Tankstellen-Netz
Lade- bzw. Tankzeit > 4 Stunden pro Tag < 20 Minuten pro Tag kontinuierlich < Minuten pro Tag
Reichweite begrenzende Faktoren Ladezeit & Energie-speicher-kapazität Energie-speicher-kapazität Energie-speicher-kapazität & Oberleitung Energie-speicher-kapazität
Einschrän-kungen der Flexibilität im Betrieb durch Infrastruktur und Ladezeit keine bis ca. 300 km durch benötigte Oberleitungen keine im ÖPNV-Regelbetrieb
Lebensdauer > 8 Jahre (Akku), Tendenz steigend > 5 Jahre (BZ), Tendenz steigend > 8 Jahre (Akku), Tendenz steigend > 10 Jahre
Sicherheits-risiken Brandlast, Akkus Brandlast, Akkus, Gasdruck, Explosions-gefahr Brandlast, Akkus, Oberleitungen umwelt-gefährdender Energieträger

Brennstoffzellenhybrid-Bus

Beim Brennstoffzellenhybrid-Bus wandelt die Brennstoffzelle den im Idealfall regenerativ hergestellten Wasserstoff in Strom um, welcher den Hauptstromkreis speist. Dort wird dieser bedarfsgerecht eingesetzt, in der Batterie gespeichert oder in Ergänzung mit dem Batteriestrom verwendet. Brennstoffzellen müssen möglichst in einem optimalen Einsatzfenster betrieben werden. Leistungsschwankungen können nur schlecht bzw. zu Lasten der Lebenszeit reguliert werden. Neben der Wasserstofftankstelle wird bei größeren Batterien auch noch eine Ladeinfrastruktur benötigt, um diese aufzuladen. Der Gesamtwirkungsgrad von der Wasserstofferzeugung bis zur Leistungserbringung auf der Straße liegt bei nur etwa 27 %.

Bei der Lagerung von Wasserstoff und beim Betreiben einer Wasserstofftankstelle ist sehr viel zu beachten. Planungszeiträume deutlich länger als zwei Jahre sind üblich. Im Umkreis von Dresden ist aktuell keine wasserstofferzeugende Industrie vorhanden. Für die Errichtung und den Betrieb eines Wasserstofferzeugers (Elektrolyseur) sind zum einen viel Platz und große Sicherheitsabstände, hohe regenerative Energiemengen sowie große Verdichteranlagen und Pufferspeicher notwendig. In Abwägung von Gesamtwirkungsgrad, Planungs- und Genehmigungszeit, Investitions- und zu erwartender Betriebskosten sowie der Verfügbarkeit von Fahrzeugen, Energie und Platz haben wir, auch nach Abstimmung mit den Fachkollegen der SachsenEnergie, diese Technologie mittelfristig nicht weiter verfolgt. In der Machbarkeitsuntersuchung der VCDB zur Umstellung der Linie 63 auf emissionsfreien Antrieb liegen beispielsweise die Investitionskosten für den Betrieb mit Brennstoffzellenhybrid-Bussen ca. 55 % höher als für einen Betrieb mit Batterie-Bussen – bei zudem deutlich höheren Betriebskosten. Die Wasserstofftechnologie hat dennoch enormes Potential und könnte zukünftig auch für uns interessant werden.

Oberleitungshybrid-Bus

Bis 1974 fuhren bereits O-Busse durch Dresden. Der damalige O-Bus mit Anhänger wurde durch die neu aufkommenden Gelenkbusse ersetzt. Der heutige O-Bus hat mit den damaligen Fahrzeugen wenig gemeinsam. Das Notstromaggregat (Hilfsantrieb) wird heute größtenteils durch Batterien ersetzt. Dennoch hat der reine Oberleitungs-Bus, im Gegensatz zum Oberleitungshybrid-Bus mit seiner zweipoligen Fahrleitung ein anderes Schutzkonzept als reine Batteriebusse. Deshalb ist bei diesen eine doppelte Isolation erforderlich, welche einem dichten Wartungsintervall (etwa monatlich) unterliegt. Der Oberleitungshybrid-Bus entspricht durch die galvanische Trennung vom Oberleitungsnetz in Punkto Schutzkonzept und Netzform eher dem Batterie-Bus.

Eine zweipolige Fahrleitung kann nicht so einfach neben die Straßenbahnfahrleitung gehängt werden. Die Maste und Abspanndrähte sind dafür statisch nicht ausgelegt. An Knotenpunkten kommt es sehr schnell zu Komplikationen mit der Straßenbahninfrastruktur. Ferner muss bei abbiegenden Linien eventuell eine Fahrleitungsweichenanlage eingebaut werden. Die Fahrleitungsanlagen unterliegen aktuell einem besonderen Baurecht und müssen über Planfeststellungen, genauso wie Gleisanlagen, genehmigt werden. Das erfordert eine deutlich längere Planungs- und Genehmigungszeit. Zeiten von bis zu fünf Jahren sind dafür nicht unüblich. Aufgrund der eingebauten Batterien können komplizierte Fahrleitungsanlagen an Knoten oder in historisch sensiblen Gebieten vermieden werden. Der O-Bus drahtet dann ab und durchfährt mit der Batterie diesen Bereich. Danach drahtet der Bus an einer Haltestelle über den klassischen Trichter wieder ein. Unter dem Fahrdraht wird dann die Traktionsenergie entnommen und die Batterie wieder aufgeladen. Es muss mindestens 50 % der Wegstrecke mit Fahrleitung ausgerüstet sein, vorausgesetzt, dass am Endpunkt die Batterien geladen werden können. Sonst geht der notwendige Fahrleitungsanteil in Richtung 70 %. Der genaue Umfang ist abhängig von der Topografie bzw. den Linien. Die notwendige „Zeit unter Draht“ resultiert aus der relativ kleinen Stromübertragungsfläche an den „Stromruten“, wodurch der übertragbare Gesamtstrom begrenzt wird. Da Heizung und Traktionsenergie zuerst bedient werden, bleibt nur noch wenig Energie für die Batterieladung übrig.

Oberleitungshybrid-Busse sind darüber hinaus noch etwa 100.000 bis 200.000 Euro teurer als reine Batteriebusse. Das vielzitierte Nutzen vorhandener Straßenbahninfrastruktur für O-Busse funktioniert nicht für beide Fahrzeugarten gleichzeitig, weil die vorhandenen Masten statisch nur für eine Fahrleitungsanlage ausgelegt sind. Auch die vorhandenen Gleichrichterunterwerke haben nicht genügend Reserven um 50 bis 100 % mehr Leistung zur Verfügung zu stellen. Diese Weiternutzung ist nur bei Umstellung von Straßenbahn auf O-Bus oder von O-Bus auf Straßenbahn ohne grundlegende Anpassungen möglich. Für Machbarkeitsuntersuchungen verwenden Fachingenieure üblicherweise Kosten von ca. 500.000 Euro je Kilometer Doppelfahrleitung (inkl. Masten und Unterwerken). Weiterhin muss angeführt werden, dass ein O-Bus ähnlich fahrwegunflexibel ist wie eine Straßenbahn. Die VCDB hat für den Betrieb der Linie 63 auch die Machbarkeit für den Oberleitungshybrid-Bus untersucht. Die Machbarkeit ist prinzipiell gegeben, allerdings bei ca. 85 % höheren Investitionskosten gegenüber dem Batterie-Bus und bei ähnlichen Betriebskosten.

Der Batterie-Bus

Der Batterie-Bus zeigt sich derzeit für uns als der optimale Lösungsansatz zur Umsetzung der Clean Vehicle Directive der EU. Bis 2025 müssen mindestens 22,5 % und ab 2026 mindestens 32,5 % unserer Busse mit emissionsfreiem Antrieb beschafft werden. Die Fahrzeuge werden aufgrund der langen Umläufe und der teilweise längeren Ausrückewege als Gelegenheitslader ausgelegt. Das bedeutet, dass die Busse unter Vorgabe einer Mindestbeförderungskapazität an Fahrgästen eine möglichst große Batterie und einen Pantographen erhalten, welche die Schnelladefähigkeit an Endpunkten sicherstellen. Damit scheiden die nicht unumstrittenen Batterien mit Feststoffzellen aus. Unsere Busse werden Lithium-NMC-Batterien von AKASOL, einem deutschen Batteriehersteller, erhalten. Diese können mit einer Ladeleistung von bis zu 300 kW geladen werden, Feststoffbatterien nur hingegen mit ca. 70 kW.

Auch ökonomisch ist dieser Ansatz sinnvoll. Eine von Spera durchgeführte Studie im Rahmen der Begleitforschung von E-Busprojekten hat ergeben, dass der batterieelektrische Antrieb (BEV) in Gelegenheitsladung die geringsten Zusatzkosten gegenüber dem Dieselbus ausweist.

Auch die ökologische Bewertung bestätigt den Vorteil des von uns gewählten E-Buskonzeptes. Der Batterie-Bus mit Gelegenheitsladung hat das Potenzial, über 80 % weniger CO2 auszustoßen als ein Dieselbus. Die Brennstoffzellenfahrzeuge liegen leicht dahinter.

Ein Blick in die Geschichte

Seit 2007 wird schon ein Teil unserer Busse elektrisch betrieben. Aktuell fahren 17 umweltfreundliche Voll-Hybrid-Busse mit dieselelektrischem Antrieb und ein reiner Elektrobus auf Dresdner Linien.

Auf dem Weg zum Elektrobus

Hybridbusse mit teilweise elektrischem Antrieb

Foto Hybridbus

Mit insgesamt 17 Voll-Hybrid-Fahrzeugen fährt heute schon jeder achte DVB-Bus teilweise elektrisch durch Dresden. Sie sind vorzugsweise auf den nachfragestarken 60er-Linien im Einsatz und ergänzen das umweltfreundliche Straßenbahnnetz. 2007 haben wir erstmals in Europa einen Serien-Hybridbus im Linienverkehr eingesetzt. Hybridbusse sind ein Zwischenschritt auf dem Weg zu Elektrobussen.

Vorteile

  • verbrauchen bis zu 16 Prozent weniger Kraftstoff im Vergleich zu einem Dieselbus
  • sind umwelt- und klimafreundlich
  • halten leise und emissionsfrei an der Haltestelle
  • gewinnen „Bremsenergie“ zurück
  • stärken das Image des ÖPNV

Erster elektrischer Linienbus in Sachsen

E-Buslinie-79

Seit Mitte 2015 ist der erste elektrische Linienbus Sachsens bei der DVB im Einsatz. Der polnische Hersteller Solaris hatte sich in einer europaweiten Ausschreibung mit seinem Produkt Solaris urbino 12 electric durchgesetzt. Die Lithium-Ionen-Batterie des zwölf Meter langen Standardbusses hat einen Energiegehalt von 200 Kilowattstunden. Zwei Elektromotoren mit je 100 Kilowatt Spitzenleistung sitzen in der Antriebsachse. Auch die Nebenaggregate und die Heizung werden voll elektrisch betrieben.

Straßenbahn seit über 120 Jahren elektrisch

unsere neue Straßenbahn

1893 wurde die erste elektrische Straßenbahnlinie in Dresden eröffnet. Zwei Drittel unserer Fahrgäste fahren mit der Straßenbahn – und damit elektrisch. Mit dem Einsatz von 30 neuen leistungsstarken Stadtbahnen werden wir die umweltfreundliche und energieeffiziente Mobilität weiter ausbauen.

Vorteile für die Umwelt

  • Ein Straßenbahn-Fahrgast verursacht mindestens 50 Prozent weniger CO2 als ein Autofahrer.
  • Straßenbahnen sind gut für das Klima in der Stadt, denn sie stoßen keine Schadstoffe aus.
  • Unsere Straßenbahnfahrgäste fahren seit 2021 dank Ökostrom nahezu klimaneutral, sieht man von Bau und Instandhaltung der Fahrzeuge und Infrastruktur ab. Die Herkunft des Ökostroms garantiert die SachsenEnergie AG mit einem Zertifikat.
  • Öffentliche Verkehrsmittel sparen Platz. Eine Straßenbahn kann bis zu 260 Personen befördern. Das entspricht etwa 200 Pkw.

Wir bewegen Dresden