Mehr Energie pro Zelle

1. Juni 2023
Daimler, E-Bus, E-Mobilität, eCitaro, ÖPNV

Autor Dirk Sanne

Unterwegs mit dem eCitaro mit den NMC-Batterien der dritten Generation. Sie versprechen eine bessere Leistungsfähigkeit und damit verbunden größere Reichweite bei gleichem Gewicht.

Die E-Busse der ersten Generation sind mit Batterien ausgestattet aus dem ersten Entwicklungszyklus. Sprich, sie haben im Vergleich ein hohes Eigengewicht und eine geringe Leistung. Doch mittlerweile ist die Technik schon einen ganzen Schritt weiter und die Hersteller verbauen nun die Batterien der zweiten bzw. bereits dritten Generation.

Sobald neuere Akkumulatoren zur Verfügung stehen, werden diese auch möglichst bald in die verfügbaren E-Busse integriert, um ihnen bei möglichst geringerem Gewicht eine noch größere Reichweite zu gewähren. Und bei dieser Batterieentwicklung geht es noch immer mit zügig voran. Die Zyklen, bis eine neue leistungsstärkere Version auf den Markt kommt, sind noch kurz. Daimler macht es bei seinen E-Bussen vor, auch wenn man als Übergangslösung auch auf eine zusätzliche Brennstoffzelle als Range-Extender vertraut.

Zur Gast in der Redaktion für eine Fahrt durch Bonn und seine Vororte war nun ein eCitaro (12 m) mit den neuen NMC-3-High-Performance-Batterien. Diese gibt es seit Ende 2022 für die Mercedes-Stadtbusse. Ihr Vorteil ist ihre bessere Leistungsfähigkeit und damit verbunden größere Reichweite. Hersteller der Batterien ist die BorgWarner Akasol AG, die auch bisher die Akkus für den eCitaro lieferte.

Der geteilte Bildschirm zeigt den Bus aus der Vogelperspektive und zugleich eine weitere Verkehrssituation.

Es handelt sich dabei um Lithium-Ionen-Batterien mit einer NMC-Kathode (Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid), einem flüssigen Elektrolyten und einer Graphit-Anode. Im Gegensatz zur bisher verbauten Batterietechnik mit prismatischen Akkuzellen kommen nun kompakte zylindrische Zellen zum Einsatz. Dieses garantiert eine höhere Energiedichte von 4,93 Ah pro Zelle, was in der Summe zu einer Erhöhung der Kapazität von ca. 50 % bei gleichem Gewicht führt.

Jeweils 600 Batteriezellen bilden ein Modul. Neun Akkumodule fügen sich zu einem Paket mit 5400 Zellen zusammen. Daraus errechnet sich eine nominelle Energie von 98 kWh pro Batteriepaket. Die Zellen sind in den Kühlkreislauf mit einbezogen, um die optimale Betriebstemperatur der Batterie von rund 25 Grad Celsius zu gewährleisten.

Je nach Kundenwunsch gibt es den eCitaro-Solobus mit 4 bis 6 Batteriepaketen mit bis zu 588 kWh. In unserem Testbus sind 5 Pakete mit 490 kWh verbaut, was 600 kg an Gewicht bedeutet. Den Gelenkbus gibt es dagegen mit 4 bis 7 Paketen und maximal 686 kWh. Beim Solo sind die Batterien auf dem Dach (3-4 Pakete) und im Bereich des ehemaligen Motors (2 Pakete) platziert. Der Gelenkbus hat seine Batterien auf dem Vorderwagen (5 Pakete) und je nach Bestückung eins auf dem Hinterwagen und im Motorraum.

Im Heck sind die Batterien schräg verbaut

Zum Vergleich: Als der eCitaro (12 m) 2018 auf dem Markt kam betrug der Energiegehalt der ersten NMC-Batterien maximal 292 kWh. Damals waren 12 Batteriepakete an Bord und Daimler versprach damit eine Fahrleistung von 170 km. 2020 waren dann schon 396 kWh im eCitaro integriert.

Daimler verspricht mit der neuen Batteriegeneration eine zuverlässige Reichweite bei „durchschnittlichen Bedingungen“ für den 12-m-Bus von 280 km (Sort 2) an (Gelenkbus: 220 km), bevor wieder nachgeladen werden müsste. Sind die Bedingungen günstig, seien auch mehr als 300 km mit dem Solobus machbar. Diese Reichweiten seien über die gesamte Lebensdauer der Batterie gegeben.

Geladen wird mit Stecker mit einer Ladeleistung von bis zu 150 kW. Dafür stehen je nach Wunsch Steckdosen rechts oder links über der Vorderachse und am Heck zur Auswahl. Laut Daimler sind bei den Akasol-Batterien dabei 4000 Ladezyklen möglich, was einer Lebensdauer von bis zu 10 Jahren gleichkommen würde. Alternativ gibt es den eCitaro aber auch mit Pantographen.

Die Steckdosen sitzen wahlweise übder der Vorderachse (links/rechts) oder im Heck

Angetrieben wird unser 12-m-Testbus weiterhin durch eine ZF-Elektroportalachse (ZF AVE 1300) mit E-Motoren bei den Radnarben. Die Spitzenleistung beläuft sich auf 2×115 kW, das Drehmoment liegt bei 2×485 Nm. Das maximale Drehmoment am Rad kommt auf 2×11000 Nm. Nur der Vollständigkeit halber: Beim Gelenkbus werden serienmäßig Mittel- und Hinterachse angetrieben.

Gemäß dem Wiegeprotokoll betrug das Gewicht unseres 12-m-eCitaros 17.550 kg (zul. GG: 19.500 kg). Unserer Parcours durch die Bonner City und Vororte betrug 63 km und umfasste 101 Haltestellen, die wir ansteuerten. Ein kurzes Öffnen und Schließen der Türen simulierte dabei das Ein- und Aussteigen von Passagieren. Hinzu kamen noch kurze Foto-Stopps an einigen markanten Stellen im Bonner Stadtgebiet.

Innerhalb der City war der Verkehr zeitweilig erheblich. Neben dem reinen Stadtverkehr mit seinem vielen Stopp-&-Go auf ebener Strecke fiel noch der Auf- und anschließende Abstieg zum bzw. vom Stadtteil Heiderhof ins Gewicht. Dieser Ortsteil ist der höchstgelegenen Bonns. Auf knapp 2 km geht es hier von Bad Godesberg kommend von 65 auf 178 Höhenmeter und das teils mit einer Steigung von 10 %. Eine Teilstrecke, die der eCitaro fahrtechnisch ohne Mühen bewältigte.

Wenig verwunderlich bei dem streckenweise ordentlichen Verkehr in Bonn: Unserer durchschnittliche „Reisegeschwindigkeit“ betrug 17 km/h. Wir starteten dabei bei leichtem Nieselregen im frühen Morgen. Doch das Wetter wandelte sich bis zum Nachmittag angenehmerweise von nieselnd zu heiter-bewölkt. Und die Temperaturen kletterten im Tagesverlauf von 12 auf bis zu 15,8 Grad Celsius. Im Fahrgastraum hielten konstant 23 Grad die Wasserpupen und Sandsäcke, die hier das Gewicht potenzieller Fahrgäste simulierten sowie die zeitweilig bis zu 6 Passagiere warm.

Sandsäcke und Wasserpuppen dienen der Beladung

Zu Beginn unserer Tour waren die Batterien zu 96 % geladen. In der Summe verbrauchten wir 81,57 kWh auf unserer Rundfahrt durch die Bundesstadt, davon gingen 27,62 kWh in die Nebenverbraucher. Im Durchschnitt entfielen also insgesamt 1,29 kWh auf den Kilometer. 0,86 kWh davon gingen dabei rein in den Vortrieb.

Vom Handling unterscheidet sich dieser E-Bus nicht von den anderen, die noch mit den älteren Batteriearten unterwegs sind. Findet man sich in einem Citaro zurecht und mag seinen Fahrkomfort, dann kommt man mit allen Citaro, ob Verbrenner oder Elektro, klar.

Allerdings ist die Zeit nicht stehen geblieben, sondern der Testbus war mit einigen spannenden, noch ungewöhnlichen Features in Sachen Sicherheit bestückt. So hatte er z. B. ein 360-Grad-Kamerasystem an Bord, das sozusagen den Vogelblick aufs Fahrzeug erlaubt und eine gute Hilfe beim Rangieren bzw. der Fahrzeugüberwachung darstellt.

Ebenso waren der aktive Bremsassistent Preventive Brake Assist, der Abbiege-Assistent Sideguard Assist sowie die Reifendruckkontrolle TPM mit verbaut. Das Acoustic Vehicle Alert System (AVAS) warnt wiederum Verkehrsteilnehmer bei niedriger Geschwindigkeit vorm Heranfahren eines Elektrofahrzeuges. Hinzu kommt noch die zuschaltbare Geschwindigkeitsbegrenzung auf 33 km/h, die eine Erleichterung bei Fahrten in tempobegrenzten Zonen sein kann.