E-Trofit: Der Elektrobus, der sich für einen Diesel hält
Wenn es um die Zukunft des öffentlichen Nahverkehrs geht, spielen elektrisch angetriebene Stadtbusse eine wichtige Rolle. Doch hierzulande scheitert eine Neuanschaffung häufig daran, das Hersteller keine geeigneten Fahrzeuge liefern können. Abhilfe verspricht nun das Ingolstädter Unternehmen E-Trofit(öffnet im neuen Fenster) . Anstatt die im Einsatz befindlichen Busse zu verschrotten oder – wenig klimafreundlich – in andere Länder zu verkaufen, will die Firma den kompletten Antrieb elektrifizieren. Die Umrüstung soll nur halb so viel wie ein neuer Elektrobus kosten.
E-Trofit ist eine 100-prozentige Tochter des Garchinger Ingenieurdienstleisters In-Tech und wurde im Juni 2019 ausgegründet(öffnet im neuen Fenster) . Die ersten Busse sollen Anfang kommenden Jahres ausgeliefert werden. Nach Angaben von Geschäftsführer Andreas Hager liegen bereits 8.000 Anfragen aus der ganzen Welt vor. Doch wie einfach lässt sich ein zehn Jahre alter Dieselbus auf einen Elektroantrieb umrüsten?
Elektroachse leicht einbaubar
Der entscheidende Faktor dürfte dabei die Tatsache sein, dass fast alle gängigen Stadtbusse mit einer Achse des Friedrichshafener Zulieferers ZF ausgerüstet sind. ZF wiederum hat die sogenannte Elektroportalachse AxTrax AVE(öffnet im neuen Fenster) entwickelt, die eins zu eins mit der konventionellen Achse ausgetauscht werden kann. Nach dem Achsentausch verfügt der Bus damit über zwei flüssigkeitsgekühlte Asynchronmotoren mit je 125 Kilowatt Leistung, die ein Drehmoment von zusammen 22.000 Newtonmeter erzeugen können.
Damit geht der Umbau deutlich einfacher vonstatten als bei Diesel-Lkw wie dem Mercedes Sprinter. Bei diesem montiert beispielsweise die rheinland-pfälzische Firma Orten einen Elektromotor an die Antriebsachse .
Akkukapazität von bis zu 240 kWh
Durch den Ausbau des Dieselmotors inklusive Abgasreinigung entsteht beim Bus ausreichend Platz im Fahrzeugheck. Dort platziert E-Trofit bis zu vier Batteriemodule mit Lithium-Ionen-Zellen, die zusammen eine nutzbare Akkukapazität von 240 kWh liefern. Das ermöglicht nach Angaben des Unternehmens eine Reichweite von 200 bis 250 km. Die Batterien lassen sich sowohl langsam im Depot als auch schnell während einer Fahrpause laden. Dabei lässt sich auch ein steckerfreies Laden über einen Scherenstromabnehmer(öffnet im neuen Fenster) (Pantograf) auf dem Dach realisieren.
Die Akkus verfügen eigentlich über eine Kapazität von mehr als 300 kWh. Doch E-Trofit verwendet noch Rundzellen, wodurch der nutzbare Bereich stark eingeschränkt ist. Durch die Umstellung auf Zellen für den Autobereich soll sich das künftig ändern. Allerdings soll die Nettokapazität gleich bleiben. Denn trotz des Motorausbaus ist der Elektrobus wegen der großen Batterie deutlich schwerer als die Diesel-Variante. Das kann zu einem Problem werden.
Zulässige Achslast könnte zu groß werden
Der Bus darf die zulässige Achslast für eine angetriebene Einzelachse in Höhe von 11,5 Tonnen nicht überschreiten. Daher steht noch nicht fest, für wie viele Stehplätze zusätzlich zu den Sitzplätzen der Elektrobus am Ende zugelassen wird. So ist auch der Elektrobus Solaris Urbino 12 gut eine Tonne schwerer als ein vergleichbarer Citaro. Allerdings geben beispielsweise die Berliner Verkehrsbetriebe (BVG) bei beiden Bussen die Gesamtzahl von Sitz- und Stehplätzen mit 70 an. Laut Prospekt(öffnet im neuen Fenster) kann der Citaro (12 m) bis zu 105 Passagiere transportieren.
Mit dem Einbau von Achse und Batterie ist die Umrüstung längst nicht abgeschlossen. Denn die neuen Komponenten müssen auch in der Lage sein, mit den vorhandenen Steuergeräten zu kommunizieren. Zwar hat E-Trofit ein neues Hauptsteuergerät entwickelt, doch nach Angaben von Chefentwickler Matthias Kerler verfügt der Bus noch über eine ganze Reihe von Steuergeräten, die sich auf Daten vom Dieselmotor verlassen. "Das Fahrzeug denkt, es ist alles so wie vorher, der Diesel-Motor läuft" , sagte Kerler im Gespräch mit Golem.de.
Per Reverse Engineering die Signale analysiert
Um die Steuergeräte simulieren zu können, wäre es sehr hilfreich, die entsprechenden Befehle und die Steuerungssoftware zu kennen. Doch der Hersteller des umgerüsteten Citaro-Busses, die Daimler-Tochter Evobus, kooperierte nicht mit den Entwicklern. Per Reverse-Engineering musste E-Trofit daher die mehr als 1.000 Signale auf dem Can-Bus analysieren. Zudem mussten sie die kompletten Funktionen des Systems ermitteln. Zumindest die Funktionen sind nach Angaben Kerlers von Evobus öffentlich dokumentiert.
Aus Sicherheitsgründen könne sich E-Trofit dabei auf kein einziges Signal auf dem Can-Bus verlassen. "Wir könnten beim Gaspedal das Signal vom Can-Bus nehmen. Das tun wir aber nicht, weil wir nicht wissen, wie das Signal durch das Fahrzeug schon verarbeitet worden ist" , erläutert Kerler. Weiter genutzt würden beispielsweise die Steuergeräte von Tacho, Türsteuerung oder Bremse. Diese erhielten dann wie zuvor die simulierten Signale vom Motor.
"Kein experimentelles Produkt"
Der Busfahrer selbst kann über ein zusätzliches Display links vom Lenkrad das elektrische System überprüfen. Dargestellt werden auf dem Touchscreen beispielsweise die Batteriekapazität, die Restreichweite, die aktuelle Motorleistung und der Energieverbrauch. Ein neues Telematik-System ermöglicht es dem Busbetreiber, schon während der Fahrt relevante Servicedaten wie den Kühlwasserstand auszulesen.
Nach Ansicht Kerlers stammen sämtliche Komponenten von renommierten Herstellern und sind für den harten Alltagseinsatz ausgelegt. "Das ist kein experimentelles Produkt, sondern muss qualitativ auf gleicher Höhe wie ein Serienelektrobus eines Busherstellers sein" , sagt er. Allerdings gibt es mit Elektrobussen bestimmter Hersteller immer wieder Probleme im Dauereinsatz, was vor allem an der Primove-Ladetechnik und der geringen Reichweite liegt .
Teurer als ein neuer Dieselbus
Die E-Trofit-Busse haben jedoch einen recht großen Akku, der für einen Tageseinsatz mit Kühlung im Sommer und Heizung im Winter ausreichen soll. Wichtig ist dabei natürlich, den Bus während des Ladens schon entsprechend vorzuklimatisieren. Nach Bedarf sollen weitere Akkus auf dem Dach installiert werden können.
Der hohe Anspruch hat allerdings auch seinen Preis. Laut Geschäftsführer Andreas Hager kostet die Umrüstung je nach Zustand des Fahrzeugs und nach Ausstattungspaket zwischen 300.000 und 350.000 Euro. Das ist sogar mehr, als ein neuer Dieselbus kostet. Ein komplett neuer Elektrobus kostet aber sogar doppelt so viel. Daher geht E-Trofit davon aus, dass sich auch eine Nachrüstung älterer Busse lohnt, die schon etliche Jahre im Nahverkehr auf dem Buckel haben. Laut Hager ist der Bus ohne Förderung bei den Gesamtbetriebskosten (TCO) sogar günstiger als ein Dieselbus. "Das schaffe ich bei einem Elektrobus bei den doppelt so hohen Anschaffungskosten nicht" , sagt Hager.
Sollten von den 8.000 Anfragen etliche in konkrete Bestellungen umgewandelt werden, müssen die 35 E-Trofit-Mitarbeiter jedoch nicht selbst Hand an die Busse anlegen. Dazu hat das Unternehmen bereits Partnerwerkstätten für die Umrüstung geschult. ZF stellt dafür als Serienlieferant sein Werkstattnetz zur Verfügung. E-Trofit nimmt anschließend die Fahrzeuge ab und nimmt sie final in Betrieb. Wenn alle Komponenten bei den Werkstätten vorliegen, soll die Umrüstung in vier Wochen über die Bühne gehen. Die Zulassung der Elektrobusse erfolgt dann per Einzelabnahme.
Umweltministerium lehnt Förderung ab
Ein Problem für das Unternehmen: Zwar gibt es in Deutschland mehrere staatliche Förderprogramme für die Anschaffung von sauberen Bussen, doch die komplette Umrüstung ist dabei nicht ausdrücklich vorgesehen. So teilte das Bundesumweltministerium auf Anfrage von Golem.de mit: "Die Förderrichtlinie des BMU zur Anschaffung von Elektrobussen im ÖPNV ( PDF(öffnet im neuen Fenster) ) sieht eine Förderung der Nachrüstung beziehungsweise Umrüstung von ÖPNV-Bussen mit Elektromotoren nicht vor. Nach unseren Informationen wird angesichts der Kosten für die Umrüstung, die im Bereich der Mehrkosten für neue Elektrobusse liegen, seitens der Verkehrsunternehmen eine Neubeschaffung einer Umrüstung in der Regel vorgezogen." Für eine Änderung der Förderrichtlinie des Umweltministeriums werde vor diesem Hintergrund kein Bedarf gesehen.
Bei batterieelektrischen Bussen fördert das Ministerium "maximal 80 Prozent der beihilfefähigen Investitionsmehrkosten bzw. -ausgaben" . Das können pro Bus mehrere 100.000 Euro sein. Daher hatten die Kommunen kritisiert , dass die geplanten Fördermittel nur für wenige 100 Busse ausreichten. Nach Angaben des Umweltministeriums sind bundesweit derzeit 36.000 Linienbusse unterwegs. Es würde 25 Milliarden Euro kosten, sie durch neue Elektrobusse zu ersetzen.
Umweltministerium prüft im Einzelfall
Das Bundesverkehrsministerium unterstützt laut Förderrichtlinie Elektromobilität vom 5. Dezember 2017 ( PDF(öffnet im neuen Fenster) ) "die Beschaffung von Elektrofahrzeugen mit dem Ziel der Erhöhung der Fahrzeugzahlen" . In dieser Richtlinie ist ebenfalls nicht von Umrüstung die Rede. Das Ministerium räumte auf Nachfrage von Golem.de ein, dass die Bundesregierung zurzeit kein Förderprogramm anbiete. Denn: "Nach unseren Erkenntnissen wollen Kommunen und Busunternehmen entweder kostengünstig Dieselbusse umweltfreundlich nachrüsten oder gleich neue Elektrobusse kaufen."
Dennoch würden solche Umrüstungen generell nicht ausgeschlossen, so dass in den jüngsten Förderaufrufen die Formulierung enthalten sei: "In Fahrzeugsegmenten, in denen keine Serienfahrzeuge verfügbar sind, ist die Förderung von Fahrzeugumrüstungen auf batterieelektrische Systeme möglich. Über die Förderwürdigkeit von Umrüstlösungen wird im Einzelfall entschieden." Das Ministerium werde die Entwicklung "weiter beobachten". Derzeit geht E-Trofit davon aus, dass "solche Anträge wohlwollend geprüft und gefördert" werden.
Immerhin heißt es in dem am vergangenen Freitag beschlossenen Klimapaket der Bundesregierung ( PDF(öffnet im neuen Fenster) ): "Die Modernisierung und klimaschonende Umrüstung von Busflotten werden durch die Verstärkung der Förderung von Bussen mit elektrischen und wasserstoffbasierten Antrieben sowie Bussen, die mit Biogas betrieben werden, weiter vorangetrieben." Das klingt durchaus danach, als könnte E-Trofit künftig nicht nur im Einzelfall von einer Förderung profitieren. Sonst könnte der Erfolg vor allem davon abhängen, ob die Hersteller schneller neue Elektrobusse liefern können, als die Entwickler die alten Dieselbusse hacken können.