Source: https://digital.zlb.de/viewer/fulltext/15329766_2019_2023/6/
Timestamp: 2020-06-05 10:03:27+00:00

Document:
Anlage 7 – Migration des Busverkehrs auf
alternative Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien
Hinweis ................................................................................................... 1
Handlungsbedarf und Handlungsziele zur Umstellung des Dieselbusses auf
klimaneutrale Antriebe .......................................................................... 2
Handlungsbedarf: Absenkung der verkehrsspezifischen
Treibhausgasemissionen ............................................................... 2
Handlungsziel: Schrittweise Umstellung des Busbetriebes auf alternative
Antriebe und nicht-fossile Antriebsenergien bis 2030 ..................... 4
Charakteristika, Fahrzeugeinsatzbedingungen und Fahrzeugbestand im
Berliner Busverkehr ............................................................................... 6
Fahrzeugbestand und Perspektiven der Fahrzeugbeschaffung ...... 6
Charakteristika und Einsatzbereiche Berliner Bustypen ................. 8
Zwischenfazit ............................................................................... 12
Stand alternativer Antriebstechnik im Jahr 2018 ............................... 12
Antriebsenergien und Ladetechniken im Busbereich .................... 13
Praktische Einsatzbarkeit verschiedener E-Bus-Alternativen ....... 17
Wirtschaftlichkeit elektrischer Bussysteme ................................... 22
Infrastrukturanforderungen des Elektrobusses ............................. 23
Zieltechnologie des E-Busses für das Jahr 2030............................... 27
Entwicklungsszenarien der Batterietechnik .................................. 27
Einsatzbereiche von Batteriebussen bis 2030 .............................. 31
Entwicklung der Wirtschaftlichkeit von E-Bus-Systemen .............. 33
Fazit zur Zieltechnologie .............................................................. 39
Migrationspfade der Umstellung auf Elektrobusse ........................... 42
Perspektive für Elektromobilität bis 2023...................................... 42
Umsetzungsplanung für eine vollständige Umstellung auf Elektromobilität bis
2030 ............................................................................................. 44
Literaturverzeichnis: .................................................................................. 48
Kapitel III.7 und diese Anlage (7) beschreiben den Weg zur Migration des Berliner Busverkehrs auf nicht-fossile Antriebsenergien.
Der Beschluss des Abgeordnetenhauses vom 28.06.2018 zum Mobilitätsgesetz gibt für eine
vollständige Umstellung des Busverkehrs auf alternative Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien eine nochmals ambitioniertere zeitliche Vorgabe. Während bei der Erarbeitung des Nahverkehrsplans in Anlehnung an den Zeitraum der vom Land Berlin nächsten
angestrebten Direktvergabe noch mit dem Zeithorizont 2035 gearbeitet wurde, muss der erarbeitete Migrationspfad nun auf den Zeithorizont 2030 angepasst werden. Diese Anpassung
erfordert eine fundierte Untersuchung mit einem Zeitbedarf von mehreren Monaten. Daher
wird die Anpassung der geleisteten Vorarbeiten durch einen entsprechenden Prüfauftrag im
Nahverkehrsplan mit einer zeitlichen Vorgabe von bis sechs Monate nach Beschlussfassung
des Nahverkehrsplans verankert. Die Prüfaufträge werden im Kapitel 5.2 formuliert.
Die im Text beschriebene Herleitung der Zieltechnologie, insbesondere aus Sicht der Anforderungen an Klimaschutz, Luftreinhaltung und Energieeffizienz des Mobilitätsgesetzes, ist
unabhängig vom konkreten Zieljahr der vollständigen Umstellung des Busverkehrs auf alternative Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien gültig.
Handlungsbedarf und Handlungsziele zur Umstellung des
Dieselbusses auf klimaneutrale Antriebe
Gemäß § 8 Abs. 1 MobG sollen verkehrsbedingte Beeinträchtigungen von Klima und Umwelt
durch Verlagerung von Nachfrage auf die Verkehrsmittel des Umweltverbundes sowie durch
den Einsatz umweltfreundlicher Technologien so reduziert werden, dass die verkehrsspezifischen Umweltziele sowie die Klimaschutzziele des Landes Berlin zur Umsetzung des Übereinkommens von Paris vom 12. Dezember 2015 erreicht werden.
Handlungsbedarf: Absenkung der verkehrsspezifischen Treibhausgasemissionen
Anders als in anderen volkswirtschaftlich erfassten Sektoren ist es im Bereich des Verkehrs
bis 2016 nicht gelungen die spezifischen Treibhausgasemissionen im Verhältnis zu den
Ausgangswerten des Jahres 1990 zu reduzieren. Seit 2008 wird der Trend zudem von einem
Wachstum der Treibhausgasemissionen bestimmt.
verkehrsspezifischen
Erforderlich ist ein schnelleres Umsteuern, wie es der Sachverständigenrat für Umweltfragen
für Deutschland im November 2017 in einem Sondergutachten beschreibt:
Um bis 2050 eine klimaneutrale Antriebstechnik zu erreichen muss der technologische
Wandel bei den Antriebstechnologien bis Mitte der 2030er Jahre vollzogen sein.1
In einem nachhaltigen Mobilitätssystem darf auch ein elektrifizierter motorisierter Individualverkehr nicht weiter wachsen. Soll die nachhaltige Dekarbonisierung des Verkehrs
gelingen, muss sowohl die Anzahl der Fahrzeuge als auch die Zahl der von ihnen zurückgelegten Kilometer sinken.2
Entsprechend formuliert das Berliner Energie- und Klimaschutzprogramm (BEK 2030):3
Ziel ist es, eine Verlagerung vom (privaten) Pkw hin zu den Verkehrsmitteln des Umweltverbundes auch mithilfe einer entsprechenden Flächenumverteilung zu erreichen. Als
Zielwerte sind hierbei ein MIV-Anteil von 22,5 % für das Jahr 2030 und langfristig 17 %
für das Jahr 2050 (-13 Prozentpunkte gegenüber 2013).
Vor dem Hintergrund der Diskussion über die Gesundheits- und Umweltbelastung, die insbesondere von Stickoxiden, Feinstaub und Verkehrslärm ausgeht, ist es umso wichtiger, dass
der ÖPNV als Teil der Lösung und keinesfalls als Teil des Problems wahrgenommen wird.
Besonderes Gewicht kommt daher den umwelt- und klimapolitischen Vorgaben aus § 8
Abs. 1 sowie § 26 Abs. 9 und Abs. 10 MobG zu:
Verkehrsbedingte Beeinträchtigungen von Klima und Umwelt sollen durch Verlagerung
von Nachfrage auf die Verkehrsmittel des Umweltverbundes sowie durch den Einsatz
umweltfreundlicher Technologien so reduziert werden, dass die verkehrsspezifischen
Umweltziele sowie die Klimaschutzziele des Landes Berlin zur Umsetzung des Übereinkommens von Paris vom 12. Dezember 2015 erreicht werden.
In Umsetzung der Vorgaben von § 8 sowie zur Vermeidung von Gesundheitsbeeinträchtigungen durch Luftschadstoffe und Lärm soll gemäß § 26 Abs. 9 und 10 die Leistungserbringung im ÖPNV auf Schiene und Straße über geeignete Anforderungen und Maßnahmen bei Planung und Bau von Infrastruktur sowie Beschaffung und Ausgestaltung
von Fahrzeugen schrittweise bis spätestens 2030 auf einen vollständigen Betrieb mit alternativen Antrieben sowie nicht-fossilen Antriebsenergien umgestellt werden.
In diesem Umstellungsprozess sind u.a. Anforderungen der Energieeffizienz und die
Schaffung entsprechender Rahmenbedingungen zu berücksichtigen. Zudem soll die Erprobung neuer, dem Stand der Wissenschaft entsprechender Techniken auf ihre Einsatzreife Teil des Prozesses sein.
Um einen konsequenten Beitrag zum Klimaschutz zu leisten, darf nur Energie aus erneuerbaren Quellen für die Busantriebe verwendet werden. Insbesondere für elektrisch betriebene
Fahrzeuge soll entsprechend Leistungsblatt 3.1 der VwVBU zu 100 % Strom aus erneuerbaren Energien (Ökostrom) verwendet werden, der zu 50 % aus Neuanlagen stammt. Dabei
soll ein relevanter und sukzessiv steigender Anteil dieser Neuanlagen keine Förderung nach
dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) beziehen.
Sondergutachten des SRU zu Klimaschutz im Verkehrssektor; November 2017, Randziffer 167.
Sondergutachten des SRU zu Klimaschutz im Verkehrssektor; November 2017, Randziffer 168.
Konsolidierte Fassung auf Basis des Beschlusses des Berliner Abgeordnetenhauses vom 25. Januar 2018.
Handlungsziel: Schrittweise Umstellung des Busbetriebes auf alternative Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien bis 2030
Der Busverkehr in Berlin besteht fast ausschließlich aus Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, die Diesel als Kraftstoff verwenden und daher zu den lokalen Emissionen im Stadtgebiet
beitragen (Luftschadstoffe, Lärm, etc.). Im Vergleich zu elektrisch angetriebenen Straßenbahnen, U-Bahnen und S-Bahnen weisen Dieselbusse deutlich niedrigere Kennzahlen für
die Klima- und Energieeffizienz pro Personenkilometer auf (vgl. Abbildung 2).
Abbildung 2: CO2-Emissionen des motorisierten Individualverkehrs in Berlin im Vergleich zu anderen Verkehrsmitteln (Stand 2016)
Entsprechend dem in § 26 Abs. 9 des Mobilitätsgesetzes festgelegten Ziel ist eine vollständige Umstellung des ÖPNV auf alternative Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien bis
spätestens 2030 erforderlich; siehe NVP 2019-2023, Kapitel I.3. und dort Ziel 3.
Dies wird beim Busverkehr einerseits durch die Umstellung von Buslinien auf elektrisch
betriebene, schienengebundene Verkehrsmittel (Straßenbahn und U-Bahn) erfolgen (vgl.
Kapitel 1.2.1).
Da lediglich ein Teil des Busverkehrs durch Straßenbahn und U-Bahn ersetzt werden
wird, liegt andererseits eine wesentliche Stoßrichtung von Maßnahmen zur Verbesserung
von Klimaschutz und Gesundheit in der Umstellung des Dieselbusverkehrs auf alternative
Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien (vgl. Kapitel 1.2.2).
Umstellung von Busleistungen auf Straßenbahn
Eine mit Ökostrom (vgl. Kapitel III.6.2.1 des Nahverkehrsplans) betriebene Straßenbahn
stellt eine Alternative zur Dekarbonisierung des Busverkehrs dar, insbesondere wenn damit
auch eine Entlastung von hochfrequentierten Buslinien ermöglicht wird. Gemäß MobG § 26
Abs. 9 ist der Systemwechsel von Bus auf Schienenverkehrsmittel Teil der Migrationsstrategie auf einen ÖPNV-Betrieb mit nicht-fossilen Antriebsenergien.
Bahnsysteme weisen im Vergleich zu Dieselbussen spezifische Umweltvorteile auf. Durch
die hohen Wirkungsgrade von Elektromotoren, den deutlich geringeren Rollwiderstand zwischen Rad und Schiene und die größere Fahrgastkapazität haben Straßenbahnen eine deutlich bessere Klima- und Energieeffizienz. So emittiert die Straßenbahn im Berliner ÖPNV
durchschnittlich lediglich 10 Gramm CO2-Äquivalente4 pro Personen-km (gCO2e/Pkm) und ist
damit um den Faktor 10 effizienter als der Dieselbus, der gut 100 gCO2e/Pkm produziert.
Ebenfalls verringert sich der Primärenergiebedarf pro Personen-km bei Umstellung von Dieselbus auf Straßenbahn um etwa 60 % von 0,41 kWh/Pkm auf 0,16 kWh/Pkm.
Abbildung 3: Umweltwirkung der Umstellung von Busleistungen auf die Straßenbahn bis 2030
Mit der Umsetzung der im ÖPNV-Bedarfsplan bis 2030 als vordringlicher und dringlicher Bedarf eingestuften Straßenbahn-Maßnahmen können so etwa 6,7 Mio. Bus-km auf nichtfossile Antriebsenergien umgestellt werden. Dies entspricht der Fahrleistung von ungefähr
110 Bussen. Entsprechend können Emissionen in Höhe von etwa 11.000 Tonnen CO2Äquivalenten vermieden werden (vgl. Abbildung 3). In Anbetracht der hohen Kilometerleistungen im Busverkehr können mit den benannten Straßenbahnmaßnahmen jedoch lediglich
7 % der gesamten Emissionen im Busverkehr eingespart werden.
Die Umstellung weiterer Buslinien auf Straßenbahn vor 2030 ist aus planerischen, organisatorischen und betrieblichen Gründen nicht umsetzbar. Für eine konsequente Verringerung
Neben den Emissionen von CO2 werden auch die Auswirkungen von anderen Treibhausgasen (CH4, N2O) miteinbezogen,
angenommen wird die Verwendung von 100 % Ökostrom.
der Emissionen und eine Steigerung der Energieeffizienz im ÖPNV ist daher eine Umstellung auf Busse mit alternativen Antrieben notwendig.
Umstellung des Busverkehrs auf Fahrzeuge mit alternativen Antrieben
Für die Umstellung des bis 2030 nicht durch den Schienenverkehrsausbau ersetzten Busverkehrs auf nicht fossile Antriebsenergien müssen alternative Antriebskonzepte eingesetzt
werden. Dabei sind die spezifischen Anforderungen bei dem Betrieb der Fahrzeuge im Berliner Busverkehr zu berücksichtigen. Im Kapitel 2 werden die Charakteristika der umzustellenden Busflotte beschrieben und im Kapitel 3 werden die verfügbaren alternativen Antriebstechnike zu dem konventionellen Dieselantrieb geprüft.
Für die Konzeptionierung der Umstellung des Dieselbusverkehrs auf klimaneutrale Antriebe
ergeben sich verschiedene Struktur- und Zielvorgaben aus dem Mobilitätsgesetz:
1. Handlungsziele der Umstellung: Die Umsetzungsschritte sind gemäß § 26 Abs. 9 MobG
an folgenden Handlungszielen auszurichten:
a. Verringerung der verkehrstechnischen Beeinträchtigungen von Klima und Umwelt
b. Vermeidung von Gesundheitsbeeinträchtigungen (Luftschadstoffe und Lärm)
c. Berücksichtigung der Anforderungen der Energieeffizienz
2. Zeitpunkte der Umstellung: Die Umstellung soll gemäß § 26 Abs. 9 MobG schrittweise,
spätestens bis 2030 erfolgen.
3. Erprobung als Teil der Umstellung: Die Erprobung neuer, dem Stand der Wissenschaft
entsprechender Techniken auf ihre Einsatzreife soll gemäß § 26 Abs. 10 MobG Teil dieses
Umstellungsprozesses sein.
Bereits zu Beginn der Laufzeit des Nahverkehrsplans müssen dementsprechend eine oder
mehrere Zieltechnologien festgelegt werden, die eine substanzielle und kontinuierliche Entwicklung des Flottenanteils von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben in Berlin ermöglichen
und die Anforderungen des Mobilitätsgesetzes hinsichtlich Klimaschutz und Gesundheit sowie des Zeithorizonts erfüllen.
Charakteristika, Fahrzeugeinsatzbedingungen und Fahrzeugbestand im Berliner Busverkehr
Fahrzeugbestand und Perspektiven der Fahrzeugbeschaffung
Ausgangsbestand der Fahrzeugflotte im Jahr 2018
Im ÖPNV-Linienverkehr in Berlin sind derzeit ca. 1.500 Fahrzeuge (inklusive etwa 100 Fahrzeuge von Subunternehmern) im Einsatz. Im Bestand der BVG (Stand: 31.12.2017) befinden
sich 415 Standardbusse mit 12 Metern Länge (EN), 560 Gelenkbusse mit 18 Metern Länge
(GN) und 415 dreiachsige Doppeldecker mit 13,7 Metern Länge (DL). Die Busflotte der BVG
besteht fast vollständig auf dieselbetriebenen Fahrzeugen, darüber hinaus befinden bislang
lediglich vier Standardbusse mit elektrischem Antrieb im Bestand.
Die nachstehende Tabelle zeigt, wie sich dieser Fahrzeugbestand derzeit und mit Blick auf
das Jahr 2030 auf die drei maßgeblichen Bustypen (Standardbus, Gelenkbus und Doppeldecker) aufteilt. Zudem wird dargestellt, wie sich diese auf die zu bewältigenden Reichweiten
Aufteilung der im Berliner Busverkehr eingesetzten Fahrzeuge
12 m Standardbus (EN)
18 m Gelenkbus
Aktueller Bestand: 511* Aktueller Bestand: 560 Aktueller Bestand: 415
(Planung 2030: 420*) (Planung 2030: 750)
(Planung 2030: 411)
*Busse von Subunternehmen miteinbezogen
Die prozentualen Werte entsprechen der Aufteilung der Umläufe der BVG nach Länge in der Frühspitze (Schultag)
Um die steigende Nachfrage in der wachsenden Stadt bewältigen zu können, werden zukünftig mehr leistungsfähige Gelenkbusse zulasten von Standardbussen beschafft. Der Bestand an Doppeldeckern bleibt weitgehend unverändert, da ein Aufwuchs von Doppeldeckerleistungen aufgrund infrastruktureller Restriktionen nur bedingt möglich wäre (vgl. Kapitel
2.2.4) und ein Teil der heutigen Leistungen durch neue Straßenbahnstrecken ersetzt werden
wird (vgl. Kapitel 2.1.2).
Fahrzeugbedarf im Jahr 2030 auf Basis der Maßnahmen im NVP 2019-2023
und der vorgesehenen Maßnahmen im ÖPNV-Bedarfsplan
Der Fahrzeugbedarf hängt von der Entwicklung des Busleistungsvolumens ab. Der Nahverkehrsplan 2019-2023 sieht vor, dass die jährliche Busleistung bis zum Ende der vom Land
Berlin nächsten angestrebten Direktvergabe im Zeithorizont 2035 sich um ca. 8,8 Mio. Buskm p.a. erhöhen wird. Diese Mehrleistung ergibt sich aus gegenläufigen Effekten. Einerseits
werden ungefähr 6,7 Mio. Bus-km p.a. durch die Verlängerung der U5 zum Hauptbahnhof
und den Ausbau des Straßenbahnnetzes bis 2035 substituiert. Andererseits wird infolge des
Nachfragewachstums eine deutliche Ausweitung des Angebots auf dem restlichen Busnetz
erforderlich sein. Neue Metro- und Expressbuslinien sollen eingeführt und die Takte auf zahlreichen Linien verdichtet werden. Die entsprechende Leistungsmehrung bis 2035 beträgt
schätzungsweise 15,5 Mio. Bus-km.
Bis zum Zieljahr 2030, für die vollständige Umstellung auf alternative Antriebe bzw. nicht
fossile Antriebsenergien, wird ein Teil dieser Mehrleistungen bereits umgesetzt. Daraus resultiert eine Erhöhung des Fahrzeugbedarfs um mindestens 80 Busse. Inklusive Subunternehmer wird der Fahrzeugbedarf bis 2030 auf gut 1.580 Fahrzeuge steigen.
Neben den bereits vorhandenen Bustypen ist perspektivisch auch der Einsatz von Großraumbussen auf hochbelasteten Buslinien, die mittelfristig nicht für die Umstellung auf StraSeite 7
ßenbahnbetrieb vorgesehen sind, möglich (vgl. Kapitel 2.2.5). Der Anteil von Großraumbussen ist in den weiteren Rechnungen noch nicht berücksichtigt. Dieser würde voraussichtlich
überwiegend zu Lasten des Gelenkbusanteils gehen.
Charakteristika und Einsatzbereiche Berliner Bustypen
Charakteristika und Einsatzbereich Kleinbus
Kleinbusse bilden eine Nische im Berliner Busverkehr ab. Aufgrund der geringen Kapazität
von ca. 22 Plätzen sind diese fast ausnahmslos im Nachtverkehr auf Linien in der Peripherie
im Einsatz, die eine unterdurchschnittliche Nachfrage aufweisen.
In Ausnahmefällen werden diese Fahrzeuge auch im Tagesverkehr bspw. auf Rufbuslinien
eingesetzt. Ihr Bestand wird derzeit vollständig durch Subunternehmer gestellt.
Charakteristika des 7 m-Kleinbusses
Investitionskosten im Verhältnis zum Standardlinienbus
Energieverbrauch im Verhältnis zum Standardlinienbus
Bildquelle: Marc-Andre17, Lizenz CC-BY-SA-4.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Linienbus_B-VT_8712_der_Taxiinnung_Berlin.jpg
Charakteristika und Einsatzbereich Standardlinienbus
Standardlinienbusse mit einer Länge von 12 Metern werden insbesondere auf Erschließungslinien mit geringer Nachfrage eingesetzt. In der Hauptverkehrszeit kommen sie auch
als Verstärker für nachfragestarke Linienabschnitte zum Einsatz.
Aufgrund ihrer kompakten Maße sind sie grundsätzlich frei im gesamten Berliner Busnetz
einsetzbar. In bestimmten Fällen verkehren sie daher auch auf Linien im dichten Takt, die
aufgrund infrastruktureller Restriktionen weder mit Gelenk- noch mit Doppeldeckerbussen
bedient werden können (vgl. Kapitel 2.2.3 und 2.2.4).
Charakteristika des 12 m-Standardlinienbusses
Beschaffungskosten im Verhältnis zum Standardlinienbus
Jahresbetriebskosten im Verhältnis zum Standardlinienbus
Bildquelle: Solaris Urbino 12 electric, Foto: Robert Radke, CC-BY-SA-4.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Elektrobus_BVG_Linie_204_schräg_vorne.jpg
Charakteristika und Einsatzbereich Gelenkbus
Gelenkbusse weisen mit fast 100 Plätzen pro Fahrzeug eine hohe Kapazität auf. Damit eignen sie sich vor allem für laststarke Linien mit hoher Fahrgastnachfrage. Im Vergleich zu den
übrigen Busmodellen weist dieser Fahrzeugtyp einen überdurchschnittlichen Stehplatzanteil
auf. Dieser ist insbesondere auf Linien mit kurzen Reiseweiten und häufigen Fahrgastwechsel relevant. Gerade Fahrgäste mit kurzen Reiseweiten bleiben oftmals lieber stehen, als
sich einen Sitzplatz zu suchen.
Aufgrund dieser Merkmale eignet sich dieser Fahrzeugtyp auch für Schienenersatzverkehrsleistungen, für die er regelmäßig herangezogen wird.
Es ist jedoch zu beachten, dass diese Fahrzeuge in Anbetracht ihrer Länge von 18 Metern
auf bestimmten Linien nicht eingesetzt werden können. Nicht ausreichende Nutzlängen an
Haltestellen und Schleppkurven bei Abbiegevorgängen können ein Ausschlusskriterium für
den Einsatz von Gelenkbussen sein, ebenso auch die unzureichende Tragfähigkeit von Brücken.
Charakteristika des 18 m-Gelenkbusses
Bildquelle: Scania Citywide LFA, Foto: Spoorjan, CC-BY-SA-3.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:BVG_V4511-III.JPG
Charakteristika und Einsatzbereich Doppeldecker
Doppeldecker weisen die größte Kapazität der derzeit in Berlin eingesetzten Busse auf. Sie
sind daher gerade für laststarke Linien im Metrobusnetz prädestiniert. Es ist allerdings zu
beachten, dass die Vorteile des Doppeldeckers von der Liniencharakteristik abhängig sind.
Während sich Doppeldecker in Anbetracht ihres großen Anteils von Sitzplätzen im Oberdeck
insbesondere für Linien mit langen Reiseweiten eignen, hat sich in der Praxis gezeigt, dass
Fahrgäste bei kurzen Reiseweiten eher den Weg ins Oberdeck meiden. Auf entsprechenden
Linien ist eine eher unterdurchschnittliche Auslastung des Oberdeckes festzustellen.
Mit einer Länge von 13,7 Metern ist der Doppeldecker im Vergleich zu Gelenkbussen deutlich kürzer. Damit eignet sich dieser Fahrzeugtyp auch für nachfragestarke Linien, die aufgrund infrastruktureller Restriktionen nicht von Gelenkbussen bedient werden können.
Jedoch kann auch der Doppeldecker aufgrund von infrastrukturellen Restriktionen nicht auf
allen Linien eingesetzt werden. Linien mit Brückenbauwerken, Tunneln und Unterführungen,
die keine ausreichenden Durchfahrtshöhen aufweisen, können von Doppeldeckerbussen
nicht bedient werden, ebenso nicht Brücken mit unzureichender Tragfähigkeit.
Der Doppeldecker hat sich darüber hinaus in über 100 Jahre zu einem Wahrzeichen Berlins
entwickelt. Sein Einsatz ist daher auch auf Linien mit hoher touristischer Nachfrage geboten
und wirkt sich dort positiv auf die Nachfrage aus.
Charakteristika des Doppeldeckers (dreiachsig)
Bildquelle: NEOMAN A39 double decker Bus in Berlin, Foto: Michael F. Mehnert, CC-BY-SA-3.0, 2.5,2.0,1.0
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NEOMAN_A39_2007-03-15.jpg
Charakteristika und Einsatzbereich von Großraumbussen
Wichtige Buslinien erreichen trotz dichter Takte und dem Einsatz von Gelenk- und Doppeldeckerbussen ihre Kapazitätsgrenzen (z. B. M41, M48/M85 oder 136/236).
Der Aufgabenträger kann auf stark ausgelasteten Buslinien derzeit nur mit weiteren Taktverdichtungen bzw. -ausweitungen reagieren. Praxiserfahrungen zeigen jedoch, dass im Busverkehr in Berlin lediglich bis zu einer minimalen Taktfolge von ca. 4 Minuten auf einer Linie
ein zuverlässiger Betriebsablauf möglich ist. Unterhalb dieser Grenze führen bereits kleine
Störungen zu Einschränkungen und Pulkbildungen, sodass das Angebot unregelmäßig wird
und einige Busse stark überfüllt sind, während andere Busse mit geringer Auslastung verkehren. Nachfragegerechte Verbesserungen im System Bus machen daher den Einsatz von
Fahrzeugen mit erweiterter Kapazität erforderlich.
Gegenüber den in Berlin bisher eingesetzten Fahrzeugen bieten hier insbesondere Großraumbusse eine sinnvolle Alternative. Derartige Fahrzeuge werden in zahlreichen Städten in
Deutschland und Europa erfolgreich eingesetzt (z. B. Doppelgelenkbusse in Hamburg oder
Buszüge mit Anhängern in München). Gegenüber konventionellen Gelenk- und Doppeldeckerbussen bieten sie eine um bis zu 40 % höhere Fahrgastkapazität und somit die Möglichkeit, den weiteren Nachfrageanstieg in der wachsenden Stadt effektiv und effizient bewältigen zu können.
Der Aufgabenträger hält daher den Einsatz von Großraumbussen auf stark belasteten Buslinien, die mittelfristig nicht für die Umstellung auf Straßenbahnbetrieb vorgesehen sind für
sinnvoll. Ihr Einsatz erfordert allerdings bestimmte infrastrukturelle Anpassungen (bspw.
Nutzlängen Haltestellen).
Charakteristika von Großraumbussen
Großraumbus
Gesamtkapazität*
*hängt vom ausgewählten Konzept ab
Bildquelle: Hess lighTram Trolley Zürich, Foto: Tim Adams, CC-BY-SA-3.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Route_31_bus_in_Zurich_Switzerland_in_2014.png
Für eine möglichst effiziente Bewältigung der Fahrgastnachfrage im Busverkehr werden in
Berlin verschiedene Fahrzeugtypen benötigt. Neben den bereits heute eingesetzten Fahrzeugtypen Kleinbus mit 7 Metern, Standardbus mit 12 Metern (EN), Gelenkbus mit 18 Metern (GN) und Doppeldecker mit 13,7 Metern (DL) ist perspektivisch auch der Einsatz von
Großraumbussen notwendig, um auf stark ausgelasteten Buslinien, die mittelfristig noch
nicht auf Straßenbahnbetrieb umgestellt werden können, ein attraktives und leistungsfähiges
Angebot gewährleisten zu können.
In Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen müssen die Busse unterschiedliche Reichweiten pro Tag bewältigen können. Die Spannbreite reicht hier von Umläufen mit weniger als
150 km pro Tag – insbesondere bei HVZ-Verstärkern – bis über 400 km pro Tag, beispielsweise bei Linien, die ein 24-Stunden-Angebot aufweisen.
Mit Umsetzung der im NVP 2019-2023 benannten Angebotsmaßnahmen wird das vom Busverkehr zu erbringende Leistungsvolumen trotz Straßenbahnausbaus weiter steigen, einerseits durch die generelle Verdichtung des Busangebotes und andererseits durch die Erschließung neuer Wohn- und Entwicklungsgebiete. Der langfristige Fahrzeugbedarf je Fahrzeugtyp und Reichweite wurde gemäß Tabelle 1 überschlägig ermittelt.
Der so skizzierte Busbestand für 2018 bzw. 2030 ist Aufsetzpunkt der verkehrlichen, klimapolitischen und wirtschaftlichen Bewertungen alternativer Antriebe.
Stand alternativer Antriebstechnik im Jahr 2018
Als Ersatz von dieselbetriebenen Bussen stehen verschiedene alternative Antriebstechniken
mit unterschiedlichem Entwicklungsstand zur Verfügung. Als Energieträger kommen
Ökostrom, Gas oder Wasserstoff in Frage. Elektrofahrzeuge mit Batteriespeichern zeichnen
sich dabei durch eine hohe Energieeffizienz aus. Für den Betrieb solcher Fahrzeuge stehen
mehrere Ladekonzepte zur Auswahl, die unterschiedliche Batteriespeichervermögen aufweisen sowie Betriebs- und Infrastrukturaufwände erfordern.
Antriebsenergien und Ladetechniken im Busbereich
Die Energiewende, die verstärkte Verfolgung lokaler Klimaschutzziele und die durch EUVorgaben getriebene Entwicklung von Luftreinhalteplänen mit Zielen insbesondere zur NOxMinderung haben in den vergangenen Jahren im öffentlichen Verkehr zu einer zunehmenden
Erprobung und Verbreitung alternativer Antriebstechniken geführt. Neben der Brennstoffzellentechnologie steht dabei vor allem die Elektromobilität im Mittelpunkt. Die verschiedenen
Technologien weisen in der Energieeffizienz teilweise deutliche Unterschiede auf (vgl. Tabelle 7).
Energieeffizienz von verfügbaren alternativen Antrieben bzw. nicht fossilen Antriebsenergien
In der Brennstoffzellentechnologie wird durch die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in
einer Brennstoffzelle elektrische Energie erzeugt, die für den Antrieb des Fahrzeugs genutzt
wird. Der Energieträger Wasserstoff kann durch Elektrolyse erzeugt oder als Nebenprodukt
chemischer Prozesse gewonnen werden. Der Sauerstoff wird aus der Umgebungsluft entnommen. Neben dem Einsatz als Zusatzaggregat zur Verlängerung der Reichweiten (Range
Extender) werden derzeit zahlreiche Busse erprobt, deren Antriebe vollständig auf der
Brennstoffzellentechnologie basieren. Mit einer Tankfüllung Wasserstoff lassen sich Reichweiten von über 300 km erreichen.
Allerdings ist der Primärenergiewirkungsgrad dieser Technologie unter Berücksichtigung des
Energiebedarfs zur Erzeugung des Wasserstoffs mit 0,25-0,3 deutlich geringer als der eines
reinen Elektroantriebs (vgl. Tabelle 7).
Mit der Verwendung von Wasserstoff als industriellem Nebenprodukt muss keine zusätzliche
Energie zur Erzeugung des Kraftstoffs verbraucht werden. Jedoch sind in Berlin und Brandenburg die entsprechenden Erzeugnisse nicht ausreichend verfügbar, um den Busverkehr
in der Region und insbesondere in Berlin auf diese Technologie umzustellen. Eine entsprechende Produktion müsste erst aufgebaut werden, alternativ müsste Wasserstoff kostenaufwändig nach Berlin transportiert werden. Daher wird die Brennstoffzellentechnologie für Berlin nicht weiterverfolgt.
Mit der Verwendung von Ökostrom zur Erzeugung von Methan (Power-To-Gas) kann eine
nicht-fossile Energieversorgung für den Betrieb von gasangetriebenen Bussen mit CNG
(Compressed Natural Gas) gewährleistet werden. Ein Fahrzeug mit Gasmotor emittiert im
Vergleich zu Dieselbussen im Schnitt weniger Luftschadstoffe. Die Bestwerte bei dem NOxEmissionen liegen bspw. bei Euro-VI-Dieselbussen bei 0,58 g/km, bei Euro-VI-CNG-Bussen
bei 0,22 g/km.5 Die Differenz zu Dieselbussen der aktuellen Schadstoffklasse Euro VI ist
jedoch vergleichsweise gering. Es würden damit weiterhin, wenn auch in verringertem Umfang, Emissionen während des Betriebs auftreten.
Mit der Verwendung von Biogas werden diese Emissionen zwar erheblich reduziert, die Erzeugung von Biogas aus Reststoffen steht jedoch nur in begrenztem Umfang zur Verfügung.
Eine Erzeugung von Biogas aus Anbaubiomasse zur Versorgung von Fahrzeugen wird vom
Sachverständigenrat für Umweltfragen abgelehnt, da diese zu Nutzungskonkurrenzen um
Anbauflächen zur Nahrungsmittelproduktion führt, die sozial und ökologisch nicht zu vertreten sind.6
Die Anforderungen an die Energieeffizienz werden nicht erfüllt, da diese Antriebsart ebenfalls
einen hohen Primärenergiebedarf aufweist. Die Einführung von gasangetriebenen Fahrzeugen in Berlin als dauerhafte Lösung kommt deshalb nicht in Betracht.
In Abhängigkeit von unterschiedlichen topografischen, verkehrlichen und betrieblichen Rahmenbedingungen existiert ein weites Spektrum an Elektrobuskonzepten, die sich in erster
Linie in der Form der Ladetechnik unterscheiden.
Vgl. Prof. Dr. Ralph Pütz: Umwelteigenschaften im Praxistest - Vergleich von Stickoxid-, Feinstaub- und CO2-Emissionen
von Diesel- und Erdgasbussen; dena-Workshop „Erdgas und Biomethan im ÖPNV“, Berlin 23. Februar 2017, Folie 11; je
nach Fahrzeug- und Motorentyp ergeben sich auch abweichende Unterschiede.
Vgl. Tz 113 im Sachverständigenrat für Umweltfragen, Umsteuern erforderlich: Klimaschutz im Verkehrssektor, Sondergutachten November 2017, Berlin, 2017, ISBN 978-3-947370-11-5
Klassischer Oberleitungsbus (Trolleybus)
Als Antriebsenergie kommt die unmittelbare Zuführung von Strom aus regenerativen Energiequellen im laufenden Fahrbetrieb durch Oberleitungen in Frage. Der Bedarf an Primärenergie ist beim Trolleybus besonders gering, da Elektromotoren über gute Wirkungsgrade
verfügen und der Strom nicht in Batterien zwischengespeichert werden muss. Der Trolleybus
ist jedoch vollständig oberleitungsgebunden, was einerseits zu einem hohen Infrastrukturbedarf und andererseits zu einer geringen betrieblichen Flexibilität führt. Zwar verfügen die
meisten Konzepte über Dieselaggregate oder kleine Energiespeicher, um im Havariefall kürzere Strecken oberleitungsfrei zurücklegen zu können, diese eignen sich jedoch nicht für
planmäßige Verkehre. Hinzu kommt die Kritik an der im Bereich von Verzweigungen durch
die technisch erforderlichen Fahrdrahtweichen vergleichsweise komplexe Oberleitungsinfrastruktur, die insbesondere in städtebaulich sensiblen Bereichen kaum durchsetzbar ist. Die
Wiedereinführung des klassischen Oberleitungsbusses mit vollständigem Betrieb über Oberleitung wird daher für Berlin ausgeschlossen.
Batteriebuskonzepte
Die größte Gruppe elektrisch angetriebener Busse im ÖPNV sind Batteriebusse. Diese beziehen ihre Antriebsenergie vornehmlich aus fahrzeugseitigen Energiespeichern. Fahrzeuge
mit Elektromotoren, deren Antriebsenergie mit Strom aus erneuerbaren Quellen generiert
wird, weisen grundsätzlich einen hohen Primärenergiewirkungsgrad auf. Unterschiede ergeben sich jedoch in der Form der Nachladung der fahrzeugseitigen Energiespeicher.
Depotlader: Bei diesem Konzept wird den Fahrzeugen üblicherweise über Nacht im Betriebshof die für den Betrieb notwendige Energie zugeführt. Die Nachladung erfolgt bei
niedrigen Ladeleistungen, was batterieschonend wirkt. Der tägliche Betrieb wird ohne zusätzliche Nachladung der Batterien absolviert, sofern die Fahrzeuge über ausreichende
Reichweiten verfügen. Entsprechend benötigen die Fahrzeuge relativ große und schwere
Energiespeicher, um die für den Linieneinsatz relevanten Distanzen zurücklegen zu können.
Gelegenheitslader (bzw. Endstellenlader): Hier wird den Fahrzeugen an festen Punkten
entlang des Linienweges die benötigte Energie zugeführt. In der wissenschaftlichen Diskussion und Erprobung befinden sich derzeit vor allem stationäre konduktive und induktive Nachladesysteme. Vorwiegend werden die Wendezeiten an den Endhaltestellen zur
Nachladung der Batterien genutzt, wobei aufgrund der kurzen zur Verfügung stehenden
Wende- und Pausenzeiten die Ladung mit hohen Leistungen erfolgen muss. Entsprechend treten bei der Energieübertragung zwischen der Schnellladestation und dem Fahrzeug höhere Verluste auf, die zu einer leichten Minderung der Energieeffizienz bei diesem Konzept führen. Die Schnellladung wirkt sich zudem negativ auf die Lebensdauer
der Energiespeicher aus.
Streckenlader: Bei diesem Ansatz werden die Energiespeicher der E-Busse während der
Fahrt im Fahrgastbetrieb abschnittsweise unter einer Oberleitung aufgeladen. Im Vergleich zu konventionellen Oberleitungsbussen verfügen Busse mit Streckenladung über
Batterien, mit denen sie in Abhängigkeit der Systemauslegung mehrere Kilometer vollelektrisch fahrdrahtunabhängig zurücklegen können. Diese E-Busse werden auch InMotion-Charger oder Batterie-Oberleitungsbusse benannt. Praxiserfahrungen in anderen
Städten zeigen, dass für einen vollelektrischen Betrieb lediglich die Hälfte der Strecke mit
Oberleitung ausgestattet werden muss. Infolge der kontinuierlichen und batterieschonen-
den Energieübertragung über die Oberleitungen wird bei diesem Konzept die höchste
Energieeffizienz in der Gruppe der Batteriebusse erzielt.
Akkuwechsel (Swapping): Bei diesem E-Bus-Konzept werden die Fahrzeugbatterien bei
Bedarf an dafür vorgesehenen und ausgebauten Stützpunkten (typischerweise Endhaltestellen) mit vollgeladenen Batterien getauscht, damit der E-Bus den Einsatz fortsetzen
kann. Die Nachladung der Batterien erfolgt in den entsprechenden Stützpunkten. Der
Austausch der Batterien erfordert einen Zeitbedarf von ca. 10 Minuten. Üblicherweise ist
für den Umgang mit Hochvoltbatterien entsprechend ausgebildetes Personal notwendig.
Die ausgewählten Endhaltestellen sind infrastrukturell für die Nachladung und den Austausch der Batterien auszustatten. Das Konzept wurde in China in den Jahren 2008-2013
verfolgt. Aufgrund des aufwändigen Tauschprozesses, des Infrastrukturaufwandes sowie
der Lagerkosten für die Batterien wird dieses Konzept jedoch mittlerweile zugunsten der
vorgenannten Ladekonzepte sukzessive abgewickelt. Dieses Ladekonzept wird aus den
genannten Gründen für Berlin nicht betrachtet.
Grundsätzlich ist auch die Klimabilanz für die Herstellung und die Nachnutzung von Batterien
bei der Bewertung der unterschiedlichen E-Bus-Konzepte zu berücksichtigen und zu bewerten. Diese umfassende Betrachtung war nicht Gegenstand der vorliegenden Untersuchung
zu Einsatzperspektiven und Wirtschaftlichkeit von alternativen Antriebskonzepten.
Dieser Aspekt ist jedoch bei der Beschaffung der nächsten E-Busse im Sinne einer vollständigen Lebenszyklusbetrachtung vertieft zu untersuchen. Die bei der Untersuchung zu berücksichtigenden Kriterien sind mit dem Sonderreferat Klimaschutz der Senatsverwaltung für
Umwelt, Verkehr und Klimaschutz abzustimmen.
Fazit: Fokussierung auf den Elektrobus für Berlin
Bei den verfügbaren nichtfossilen Antriebstechnologien zur Umstellung des Dieselbusverkehrs lassen sich die gesetzten Umweltziele für Berlin mit Blick auf Energieeffizienz und Klimaschutz perspektivisch nur durch elektrische Fahrzeuge erzielen. Die verfügbaren Technologien erfüllen grundsätzlich alle benannten Handlungsziele:
Die verkehrsbedingten Beeinträchtigungen von Klima und Umwelt werden durch Einsatz
von mit Ökostrom angetriebenen Fahrzeugen gelöst;
die gesundheitlichen Beeinträchtigungen bezüglich Luftschadstoffen und Lärm werden
mit den emissionsfreien und im Vergleich zu Dieselmotoren deutlich leiseren Elektromotoren verringert und
die Anforderungen an einen energieeffizienten Einsatz der verfügbaren Ressourcen werden berücksichtigt.
In dem gegenwärtig sehr dynamischen Markt der Elektrobusse stehen mehrere E-BusAlternativen für die unterschiedlichen Einsatzprofile innerhalb des vielfältigen und komplexen
Berliner Busverkehrs zur Verfügung.
Praktische Einsatzbarkeit verschiedener E-Bus-Alternativen
Die elektrischen Bussysteme weisen verschiedene Systemeigenschaften auf, aus denen
sich unterschiedliche Einsatzperspektiven ergeben. (vgl. Tabelle 8 sowie Kapitel 3.2.1, 3.2.2
und 3.2.3).
Ladekonzepte für den Betrieb von Elektrobussen
Depotlader
Endstellenlader
Streckenlader
Nachts im Depot,
tagsüber an den Endhaltestellen (Schnellladestation)
tagsüber während der
(Oberleitung)
im Fahrgastbetrieb
~ 300-450 kWh
~ 100-200 kWh
~ 35-70 kWh
Reichweite außerhalb des Betriebshofs
derzeit 150-200 km, unbegrenzt in Abhänabhängig von der
gigkeit von verfügbarer
unbegrenzt in Abhängigkeit von verfügbarer Ladeinfrastruktur
E-Bus - Depotlader
Unter optimalen Einsatzbedingungen erreichen Batteriebusse derzeit eine Reichweite von
bis zu 250 km. Da das Zusatzgewicht der Energiespeicher die maximal zulässige Zuladung
begrenzt, hätte eine weitere Maximierung der Reichweite durch Verwendung von größeren
Batterien signifikante Einbußen der Fahrgastkapazität zur Folge.
Bei der Bewertung der Reichweite ist zu beachten, dass Nebenverbraucher wie Heizung,
Klimatisierung und Kneeling erhebliche Auswirkung auf den Gesamtenergieverbrauch haben. Unter z.B. ungünstigen klimatischen Einsatzbedingungen kann der Verbrauch dafür an
den Energiebedarf für die Traktion heranreichen, was - insbesondere bei Temperaturen unter 5 °C - zu erheblichen Einschränkungen der Reichweite führt. Unter Berücksichtigung einer Reichweitenreserve zur Gewährleistung der Betriebsstabilität und Absicherung der Verkehrsleistungen muss die planerisch zu unterlegende Reichweite für den Einsatz von Batteriebussen daher deutlich niedriger angesetzt werden. Dies wird sich erst ändern, wenn mit
der Entwicklung von leistungsfähigen Wärmepumpen der temperaturabhängige Energieverbrauch für Klimatisierung und Heizung der vollelektrischen Depotlader deutlich reduziert
wird. Bisher bleibt als Alternative für die Speisung aus der Batterie des Busses nur, mit herkömmlichen Kraftstoffen die Zusatzaggregate zur Versorgung der Nebenverbraucher zu betreiben, hierbei sind allerdings auch nicht-fossile Varianten denkbar.
Die entsprechende Ladeinfrastruktur für die Depotlader ist auf den Betriebshöfen oder entsprechenden zentralen Service-Standorten vorzusehen (vgl. Kapitel 3.4.1). Vorteil des Konzepts ist, dass keine Ladeinfrastruktur außerhalb des Depots notwendig wird.
Nach aktuellen Erkenntnissen ist mit Depotladern unter den gegenwärtigen technischen
Rahmenbedingungen ein 1:1-Ersatz von Dieselstandardbussen (12 Meter) mit einer Fahrleistung von 150 km zwischen zwei jeweils mehrstündigen Ladevorgängen, unter Berücksichtigung einer Reichweitenreserve bis zu 250 km möglich. Im Berliner Busverkehr, der einerseits von großen Fahrzeugen (Doppeldecker- und Gelenkbusse) und andererseits von
langen täglichen Reichweiten über 300 bis hin zu 400 km geprägt ist, kann damit lediglich ein
geringer Anteil der Umläufe ersetzt werden. Bei Umläufen über die derzeit verfügbare
Reichweite entsteht entsprechend nach Einschätzung der BVG aufgrund der erforderlichen
Anpassung der Umlaufkonzeption und der einzuplanenden Ladezeiten im Depot ein Fahrzeugmehrbedarf von 20 bis 50 % im Vergleich zum Betrieb mit Dieselbussen. Bezogen auf
die Gesamtfahrzeugflotte im Berliner Busverkehr – ohne Berücksichtigung etwaiger kapazitätsmindernder Effekte infolge der erforderlichen Substitution von Gelenk- und Doppeldeckerbussen mit E-Standardbussen – entspricht dies einer Fahrzeugmehrung von etwa 300800 Fahrzeugen. Es würden sich schon für die Beschaffung der zusätzlichen Fahrzeuge
überschlägig Mehrinvestitionen von 180-400 Mio. Euro ergeben, nicht gerechnet den Bedarf
an zusätzlichem Fahrpersonal7. Dies ist betriebswirtschaftlich und kapazitativ nicht darstellbar.
Die Depotladung wird hauptsächlich bei Busbetrieben in China für die Umstellung des Dieselbusbetriebs auf emissionsfreie E-Busse eingesetzt. Mit mehr als 8.000 E-Bussen hat beispielsweise Shenzhen, die Heimatstadt des E-Busherstellers BYD, den gesamten Busverkehr auf elektrische Fahrzeuge umgestellt und besitzt die größte elektrische Busflotte der
Welt. Als Depotlader sind hauptsächlich 10 bis 12 Meter lange E-Busse im Einsatz, die ebenfalls Reichweiten von 250 km aufweisen. Nach Erfahrungen in Peking sinkt die Reichweite
bei kalten Temperaturen aufgrund des oben bereits beschriebenen Energiebedarfs für die
Heizung jedoch auf etwa 100 km.
In Europa werden Depotlader in vielen Städten getestet. Busflotten mit mehr als 20
E-Standardbussen im Regelbetrieb sind bisher erst in London, Paris und in Amsterdam zu
finden. London hat zudem die Beschaffung von elektrischen Doppeldeckern angekündigt.
Jedoch handelt es sich um ein kleineres Modell als in Berlin (zweiachsig, 10,8 m). Die betriebliche Reichweite wurde noch nicht bekanntgegeben.
Soweit die Reichweiten bei E-Bussen durch Fortentwicklung der Batterietechnik nicht deutlich verbessert werden, eignet sich dieses Ladekonzept daher nur für kleine Fahrzeuge (bis
12 Meter) und kurze Umläufe. Für andere Betriebszwecke würde das Depotlader-Konzept
einen drastisch Fahrzeugmehrbedarf mit sich bringen, woraus eine entsprechende Erhöhung
der Betriebskosten (u. a. Fahrpersonalmehrbedarf) und der weiteren, für dieses Betriebskonzept notwendigen Investitionen resultiert (u. a. Abstellkapazitäten und Ladeeinrichtungen,
vgl. Kapitel 3.3, Abbildung 4).
E-Bus - Endstellenlader
Durch die punktuelle Nachladung kommt der Endstellenlader unter Berücksichtigung von
Strecken- und Einsatzcharakteristik mit kleineren Batterien im Vergleich zu Depotladern aus,
Dieser ergibt sich aus den zusätzlichen Zeiten für Ein- und Ausrückfahrten und der Anforderung eines kontinuierlichen
Taktes ohne Lücken auf fast allen Berliner Buslinien.
was sich entsprechend positiv auf das Gesamtgewicht und die Fahrgastkapazität auswirkt. In
Abhängigkeit von der Ladeinfrastruktur kann die Reichweite gegenüber Depotladern beliebig
erhöht werden und der Einsatz von E-Gelenkbussen wird möglich. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass sich die Schnellladung mit hoher Ladeleistung negativ auf die Lebensdauer der
Fahrzeugbatterien auswirken kann.
Die Wendezeiten an den Endhaltestellen, die derzeit betrieblich als Zeitpuffer zwischen zwei
Fahrten und für die notwendigen Fahrerpausen relevant sind, werden für die Nachladung der
Fahrzeugbatterien genutzt. Dabei werden für den Ladevorgang in Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen mindestens vier bis acht Minuten benötigt. Vor dem Hintergrund der insbesondere im Stadtverkehr auftretenden Beeinträchtigungen im Betriebsablauf unterliegen die
Fahrzeiten zum Teil erheblichen Schwankungen. Bei Berücksichtigung der notwendigen Ladezeiten inkl. eines ausreichenden Zeitpuffers, werden bei häufig befahrenen Linien längere
Standzeiten an den Endhaltestellen erforderlich. Hieraus resultierende Anpassungen der
Umläufe ergeben beim Endstellenlader ein Fahrzeugmehrbedarf zwischen 10 und 20 % gegenüber dem Einsatz von Dieselbussen.
Bei diesem E-Bus-Konzept ist ferner zu beachten, dass die Ladeinfrastruktur zusätzliche
Flächen im öffentlichen Straßenraum bedingt. An den Endhaltestellen sind in Abhängigkeit
von den wendenden Fahrzeugen und Ladezeiten immer ausreichend Ladevorrichtungen
vorzuhalten (vgl. Kapitel 3.4.2.1).
Das Konzept wird bereits in Berlin (Linie 204) und in mehreren Städten in Europa getestet.
Wie beim Depotlader ist derzeit die Anzahl von E-Fahrzeugen noch sehr gering. Dabei
zeichnen sich die Verkehrsbetriebe in Eindhoven in den Niederlanden mit einer Busflotte von
43 E-Gelenkbussen aus, die mit Schnellladungen von etwa 40 Minuten im Depot eine Hybridlösung zwischen Endstellen- und Depotladung entwickelt haben.
In Peking ist seit Ende 2017 eine Linie mit Gelenkbussen in Betrieb, auf der die Fahrzeuge
mit Ladeleistungen von bis zu 450 kW in wenigen Minuten an den Endhaltestellen nachgeladen werden.
Endstellenlader mit Schnellladung an den Endhaltestellen erlauben in Abhängigkeit von der
Ladeinfrastruktur eine unbegrenzte Reichweite. Infolge der regelmäßigen Nachladung und
der sich daraus ergebenden geringeren Batteriegröße ist dieses Konzept auch für Gelenkbusse verfügbar. Aufgrund der zusätzlichen Ladezeiten an Endhaltestellen lässt sich dieses
Konzept jedoch nur mit einem Fahrzeugmehrbedarf umsetzen. Die ortsfeste Ladeinfrastruktur an den Endhaltestellen schränkt zudem die Flexibilität für Linienmaßnahmen, insbesondere zur Verlegung von Endstellen oder Zwischenendstellen deutlich ein. Taktverdichtungen
erfordern ebenfalls eine entsprechende Anpassung der Anzahl an verfügbaren Ladesäulen
an den Endhaltestellen.
E-Bus mit Nachladung während der Fahrt (Streckenladung)
Diese Form der Nachladung während der Fahrt über einen oberirdischen Fahrdraht wird bereits heute mit sehr hoher Zuverlässigkeit bei Trolleybus-Systemen in verschiedenen Städten
in Europa angewendet. Infolge der kontinuierlichen Nachladung über längere Strecken benötigen die Fahrzeuge nur relativ kleine Energiespeicher (etwa Faktor 0,3-0,6 gegenüber Endstellenladern), um die notwendigen Reichweiten zu erzielen. Dies kommt unmittelbar dem
Fahrzeuggewicht und der somit verfügbaren Fahrgastkapazität zu Gute.
Das geringere Batteriegewicht, die relativ batterieschonende Ladeströme und die effiziente
Energieversorgung (mindestens zur Hälfte direkt aus der Fahrleitung ohne Zwischenspeicherung in Batterien) sorgen zudem für einen niedrigen spezifischen Energieverbrauch.
Bei diesem Nachladekonzept fallen auch die zuvor beschriebenen Konfliktpunkte in Bezug
auf den Energiebedarf von Nebenverbrauchern nicht so stark ins Gewicht, da die zusätzlich
benötigte Energie teilweise direkt aus den Oberleitungen bezogen werden kann. Durch die
regelmäßige Nachladung der Batterien während der Fahrt verfügen die Busse über eine unbegrenzte Reichweite. Auch die bestehenden, unter betriebswirtschaftlichen Aspekten optimierten Umlauf- und Fahrzeugeinsatzpläne des Dieselbusses können im Wesentlichen beibehalten werden, da keine zusätzliche Ladezeit eingeplant werden muss. Entsprechend
ergibt sich aus diesem Konzept kein unmittelbarer Fahrzeugmehrbedarf. Die Technologie
kann zudem grundsätzlich für alle Fahrzeuggrößen inklusive der 24 Meter langen Großraumbusse angewendet werden.
Neben der Umrüstung der Betriebshöfe werden bei diesem Konzept Oberleitungen auf bestimmten Streckenabschnitten des Busnetzes zur Ladung der Fahrzeugbatterien benötigt
sowie Unterwerke zur Versorgung der Fahrdrähte. Im Vergleich zu einer Ladesäule, an der
jeweils nur ein Endstellenlader nachladen kann, können unter der Oberleitung mehrere Streckenlader (z. B. von verschiedenen parallel fahrenden Linien) gleichzeitig auf demselben
Ladeabschnitt versorgt werden. Unter Berücksichtigung solcher Synergien kann die Ladeinfrastruktur durch eine strategische Verteilung der Ladeabschnitte effizient ausgenutzt werden
(vgl. Kapitel 3.4.2.2). Bei Bedarf können Streckenlader analog zu Endstellenladern auch an
ortsfesten Oberleitungspunkten an Endhaltestellen nachladen. Solche Ladepunkte können
beispielweise für die Bedienung eines Linienastes mit geringem Verkehr eine wirtschaftlich
sinnvolle Lösung zur Versorgung der E-Busse darstellen.
Innerhalb der letzten fünf Jahre hat die Streckenladung insbesondere in China an Bedeutung
gewonnen. In Shanghai, Jinan und Peking wird diese Technologie für häufig befahrene Buslinien genutzt. Die chinesische Hauptstadt verfügt mit mehr als 2.000 E-Bussen über die
größte Streckenlader-Flotte weltweit. Zusätzlich zu 13 bestehenden Trolleybus-Linien aus
dem historischen Netz wurden seit 2013 schrittweise 14 neue Linien auf Streckenladung
umgestellt. In den kommenden Jahren sollen sechs weitere Linien auf Streckenladung umgestellt werden.
Auf dem amerikanischen Kontinent werden E-Standardbusse und E-Gelenkbusse in Serienmengen mit Streckenladung für die Erneuerung von Trolleybusflotten (San Francisco, Seattle) und die Umstellung von Dieselbuslinien auf elektrische Antriebe (Dayton/USA, Rosario
/Argentinien) beschafft.
In Europa verkehren E-Busse mit Streckenladung unter anderem in Zürich, Gdynia, Cagliari
und Linz, wo 24 m-Doppelgelenkbusse elektrisch betrieben werden, aber auch in Esslingen
und Solingen, wo bereits Oberleitungsnetze für konventionelle O-Busse vorhanden sind. In
Prag, wo der Betrieb von O-Bussen vor 45 Jahren eingestellt wurde, wurde im Oktober 2017
eine etwa 1.000 m lange Oberleitungsstrecke in Betrieb genommen. Damit sollen dort erste
Erfahrungen mit diesem Ladekonzept für E-Busse gewonnen werden. Laut ersten Rückmeldungen der Prager Verkehrsbetriebe sind die E-Busse bisher selbst bei winterlichen Temperaturen ohne Einschränkung gefahren. Entsprechend werden Planungen für die Elektrifizierung weiterer Strecken und die Beschaffung von 15 Fahrzeugen vorangetrieben. In Vorbereitung ist der Einsatz von Streckenladern in Salzburg.
Streckenladung ist grundsätzlich für alle Fahrzeugtypen und Reichweiten umsetzbar, am
Markt angeboten werden derzeit Standard-, Gelenk- und Doppelgelenkbusse. Lediglich
Doppeldeckerbusse mit Streckenladung sind bislang nicht entwickelt worden, wären aber
grundsätzlich machbar.8 Unter Berücksichtigung der hohen Lebensdauer von Fahrzeugen
und Ladeinfrastruktur weist diese Technologie insbesondere bei Linien mit häufigem Verkehr
bzw. bei Bündelungen von mehreren Linien eine hohe Wirtschaftlichkeit auf. Zudem hat die
Technologie in der Gruppe der Batteriebusse die höchste Energieeffizienz.
Exkurs: Fahrzeughersteller für Elektrobusse
Über Jahrzehnte haben Hersteller von Bussen ihre Ressourcen annähernd vollständig mit
der Weiterentwicklung des Dieselantriebs gebunden. Entsprechend steht die Entwicklung
von E-Bussen derzeit noch nahezu am Anfang. Gerade die in Europa etablierten Hersteller
von Bussen konnten bisher überwiegend keine serienreifen E-Busse am Markt anbieten.
Der überwiegende Anteil der weltweit produzierten E-Busse wird von chinesischen Herstellern für den regionalen Markt geliefert. Laut „eBus Report 2016“ von ZeEUS (Zero Emission
Urban Bus System) fuhren 2015 ca. 98 % aller weltweit betriebenen E-Busse in China. Dabei
ist zu beachten, dass Investitionen in die Entwicklung von E-Bussen und deren Kauf durch
die Verkehrsunternehmen staatlich massiv gefördert wurde. Dies hatte eine starke Entwicklung der chinesischen E-Bus-Industrie und Verbreitung von E-Bussen zur Folge, die in Europa noch nicht stattgefunden hat.
Für 2019 wurden seitens der europäischen Hersteller erste reine Serienbatteriebusse angekündigt. Insbesondere die deutschen Hersteller MAN, Mercedes-Benz und Evobus werden
dann auch mit E-Bus-Modellen am Markt vertreten sein. In den nächsten Jahren ist davon
auszugehen, dass das Angebot der Hersteller der wachsenden Nachfrage an E-Bussen folgen wird und die Produktionszahlen dementsprechend angepasst werden, ebenso die Auswahl möglicher Fahrzeugmodelle.
Dagegen werden im europäischen Raum bereits seit Jahrzehnten Trolleybusse produziert.
Auf dieser Basis aufbauend können Busse für Streckenladung mit serienreifen Komponenten
angeboten werden. Die elektrische Ausrüstung von Streckenladern wird von mehreren Firmen in Kooperation mit den jeweiligen Fahrzeugherstellern angeboten:
Kiepe Electric (Deutschland)
Grundsätzlich wären Doppeldecker-Streckenlader mit herkömmlichen Doppeldecker-O-Bussen vergleichbar, die es früher
bspw. in Hamburg, London oder Porto gegeben hat.
Folgende Fahrzeughersteller bieten derzeit (2018) E-Bus-Modelle in Europa an:
Fahrzeughersteller für elektrische Busse
Solaris (PL)
Van Hool (BE)
Sileo (DE)
Hess (CH)
VDL (NL)
Heuliez (FR)
Ebusco (NL)
ADL-BYD (UK-China)
Bolloré (FR)
Standardbus Gelenkbus
* Nur für den chinesischen Markt geliefert
Wirtschaftlichkeit elektrischer Bussysteme
Auf Grundlage bisheriger Erfahrungen ist beim Einsatz von elektrischen Bussystemen mit
deutlich höheren Investitionskosten im Vergleich zu analogen Dieselfahrzeugen zu rechnen.
In Abhängigkeit vom Fahrzeughersteller und Fahrzeugkonfiguration liegen die Kosten beim
Faktor 2 bis 2,5 gegenüber entsprechenden Dieselfahrzeugen. Diese Mehrkosten beruhen
im Wesentlichen auf den Entwicklungskosten der neuen Fahrzeuge und hohen Batteriekosten. Obwohl E-Busse aufgrund des geringeren Energiebedarfs und Instandhaltungsaufwands
verglichen mit Dieselbussen niedrigere laufleistungsabhängige Kosten aufweisen, muss
beim Betrieb mit den elektrischen Fahrzeugen mit deutlichen Mehrkosten gerechnet werden.
Auch E-Busse mit Streckenladung weisen hohe spezifische Investitionskosten auf, die im
Vergleich zu analogen Dieselbussen trotz der Verwendung bereits bewährter Komponenten
etwa mit Faktor zwei veranschlagt werden müssen. Allerdings ist bei Streckenladern aufgrund des geringeren Anteils mechanisch belasteter Komponenten von einer höheren Lebensdauer von 18-20 Jahren auszugehen. Entsprechend nivellieren sich die hohen Investitionskosten über den langen Abschreibungszeitraum der Fahrzeuge. Dieselbusse erreichen
im Vergleich lediglich eine Lebensdauer von 10-12 Jahren. Auch bei reinen Batteriebussen
ist nicht von einer höheren Lebensdauer auszugehen. Diese weisen zwar auch einen geringen Anteil mechanisch belasteter Komponenten auf, da die Fahrzeuge jedoch zur Einhaltung
der zulässigen Gesamtgewichte überwiegend in Leichtbauweise konstruiert werden, wirkt
sich das zusätzliche Batteriegewicht negativ auf die Festigkeit der Fahrzeugkonstruktion und
somit die Lebensdauer aus.
Der Mehrbedarf an Fahrzeugen bei der Umstellung von Dieselbussen auf E-Busse mit
niedrigerer Leistungsfähigkeit hat zudem erhebliche Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit
des Systems. Eine Vergrößerung der Busflotte zieht eine Erhöhung der Investitionen für die
Fahrzeuge und die Infrastruktur sowie der laufenden Betriebskosten nach sich (vgl. Abbildung 4).
Abbildung 4: Auswirkung des Fahrzeugmehrbedarfs auf die Mehrkosten des E-Bus-Betriebs
Neben den spezifischen Fahrzeugkosten sind bei elektrischen Bussystemen daher auch
Kosten für die Ladeinfrastruktur sowie Betriebshofanpassungen zu berücksichtigen (vgl. Kapitel 3.4).
Infrastrukturanforderungen des Elektrobusses
Unabhängig von dem ausgewählten E-Bus-Konzept erfordert die Umstellung des Busverkehrs auf Elektromobilität wesentliche infrastrukturelle Anpassungen sowie die Einrichtung
von einer leistungsfähigen Ladeinfrastruktur zur Versorgung der E-Fahrzeuge. Parallel zu
der Beschaffung von Fahrzeugen muss eine entsprechende Infrastruktur zu deren Wartung,
Abstellung und Nachladung geschaffen werden.
Infrastruktur in Betriebshof
Die sechs Busbetriebshöfe der BVG sind derzeit grundsätzlich für die Wartung von Dieselbussen ausgerüstet. Lediglich der Betriebshof in der Indira-Gandhi-Straße verfügt über wenige Ladestationen für den Betrieb der bereits genutzten vier E-Busse. Der schrittweise Zulauf von E-Bussen mit neuartiger Antriebstechnik stellt neue betriebliche Anforderungen, die
mit einer Anpassung der Infrastruktur in den Betriebshöfen verbunden sind. Dies betrifft folgende infrastrukturelle Maßnahmen:
Einrichtung von Ladepunkten im Betriebshof zur Versorgung der E-Bus-Flotte
Erhöhung der Stromnetzanschlussleistungsfähigkeit entsprechend den benötigten Leistungen (ca. 50 kW/Bus) bei der gleichzeitigen Nachladung von einer hohen Zahl an Fahr-
zeugen (z. B. während der Nachtpause). Diese ist mit dem Netzbetreiber frühzeitig abzustimmen. In diesem Zusammenhang ist die Einrichtung von stationären Speichern auf
Betriebshöfen zur Entlastung von Strombedarfsspitzen zu prüfen. Hierbei wird während
der Schwachlastzeiten die überschüssige Energie in stationären Energiespeichern zwischengespeichert. Dagegen kann die zwischengespeicherte Energie in den Spitzenzeiten
den Bussen zur Verfügung gestellt werden. Der Nutzen ist in Abhängigkeit vom Ladekonzept zu ermitteln.
Umrüstung von Werkstätten für die spezifische Wartung von elektrisch angetriebenen
Fahrzeugen (Wartung von Elementen auf dem Dach der E-Busse, gegebenenfalls
Stromabnehmer, Verwendung spezifischer Diagnosegeräte sowie spezielle isolierte
Werkzeuge für elektrische Fahrzeuge).
Infolge des zusätzlichen Platzbedarfs für die Ladeinfrastruktur und des abhängig von der
ausgewählten Technologie entstehenden Fahrzeugmehrbedarfs ergibt sich ein zusätzlicher
Flächenbedarf auf den Betriebshöfen der BVG. Weiterhin ist auch zu beachten, dass EBusse mit großen Batterien aus Brandschutzgründen nicht so eng wie Dieselbusse im Block
abgestellt werden dürfen, um im Brandfall ein Übergreifen des Feuers auf andere Fahrzeuge
Bei Streckenladern ist aufgrund des möglichen 1:1-Ersatzes von Dieselbussen nicht von einem signifikanten Flächenmehrbedarf auszugehen. In Abhängigkeit von der Form der Nachtladung (Ladepunkte oder Oberleitungen) auf den Betriebshöfen ist auch hierfür nicht zwingend von einem zusätzlichen Flächenbedarf auszugehen.
Es ist zu untersuchen, inwieweit die vorhandenen Betriebshofkapazitäten den entsprechenden Flächenbedarf abdecken können. In Abhängigkeit von der langfristigen Migrationsstrategie sind die vorhandenen Abstellkapazitäten gegebenenfalls durch den Neubau von Betriebshöfen oder Service-Stützpunkten zur Nachladung und Reinigung von E-Bussen zu erweitern. Bei der Abschätzung des notwendigen Flächenbedarfs sind zum Teil gegensätzliche
Treiber zu berücksichtigen:
Generelle Leistungsmehrung im Busverkehr zur Abdeckung der steigenden Nachfrage in
der wachsenden Stadt;
Einsatz größerer Fahrzeuge auf Linien, die bereits mit dichten Takten bedient werden;
Umstellung hochbelasteter Buslinien auf Straßenbahnbetrieb.
Das Land Berlin und die BVG werden in der Laufzeit des Nahverkehrsplans die bereits aufgenommenen Untersuchungen zum Bedarf an zusätzlichen Abstellkapazitäten für den Busverkehr abschließen. Dabei ist auch die Einrichtung von Ladestützpunkten an strategisch
besonders geeigneten Stellen im Stadtbereich zu prüfen.
Infrastruktur im Stadtbereich
Insbesondere bei Endstellenladern und Streckenladern ist eine Ladeinfrastruktur im öffentlichen Raum erforderlich. Infolge der Nachladung während der Betriebszeit lassen sich vor
allem bei Linien mit hohen Laufleistungen die Produktivzeiten der einzelnen Fahrzeuge maximieren und der sich daraus ergebende Fahrzeugmehrbedarf minimieren.
Die Ladeeinrichtungen erfordern eine entsprechende Leistungsfähigkeit der stromversorgenden Leitungen und Unterwerke. Hierbei sind Synergien durch die gemeinsame Nutzung der
elektrotechnischen Anlagen des Berliner Straßenbahnnetzes anzustreben, soweit entsprechende Vorleistungen und Kapazitäten gegeben sind.
Beim Endstellenlader sind an den Endhaltestellen Schnellladestationen vorzusehen, um unter wirtschaftlichen und betrieblichen Gesichtspunkten die Produktivzeiten der Fahrzeuge
soweit wie möglich zu maximieren. Bei Linien mit dichten Takten sind aufgrund der erforderlichen Ladezeit und des zwischen zwei Fahrten für die Betriebsstabilität notwendigen Zeitpuffers mehrere Ladesäulen an den Endhaltestellen vorzusehen. Für die Schnellladung müssen
die einzelnen Ladesäulen zwischen 250 und 450 kW zur Verfügung stellen, um in Abhängigkeit von der Fahrzeug- und Batteriegröße die Fahrzeuge vertretbare Ladezeiten zu gewährleisten.
Im Hinblick auf die ungewisse Entwicklung der Batterietechnologie einerseits und die langfristige Sicherung angebotsplanerischer Flexibilität in der dynamischen Metropole Berlin andererseits ist es geboten, zunächst Busknoten mit entsprechender Ladeinfrastruktur auszustatten. Unter Berücksichtigung der hohen Kosten der Ladestation von etwa 1.000 Euro pro
kW muss langfristig eine hinreichende Auslastung der Infrastruktur gewährleistet werden. An
Busknoten, wie dem S- und U-Bahnhof Zoologischer Garten oder dem S- und U-Bahnhof
Rathaus Steglitz, die täglich von einer großen Zahl dort verkehrender oder endender Busse
unterschiedlicher Linien frequentiert werden, ist dies eher der Fall als an von lediglich einer
Linie bedienten Endhaltestellen. Die Installation von Ladesäulen erfordert einen Anschluss
ans Stromversorgungsnetz und muss in Abstimmung mit dem Netzbetreiber, mit dem Ladeinfrastrukturbüro (LIB) der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz sowie
mit dem zuständigen Bezirk in seiner Funktion als Straßenbaulastträger und unterer Straßenverkehrsbehörde erfolgen.
Streckenladung
Bei einem E-Busbetrieb mit Streckenladung müssen die entsprechenden Strecken abschnittsweise mit Oberleitung ausgestattet werden. Es wird die gleiche Spannung wie bei OBus-, Straßenbahn oder U-Bahn-Systemen (750 V) verwendet. So können die Fahrzeuge
Leistungen bis 600 kW zur gleichzeitigen Energieversorgung der Antriebsmotoren, der Nebenverbraucher und der Batterien erhalten, wobei Ladeleistungen von lediglich ca. 100-150
kW für die Nachladung der Batterien benötigt werden. Mit der kontinuierlichen Nachladung
der Batterien während der Fahrt werden die Stromlasten räumlich und zeitlich verteilt und
damit der Leistungsbedarf für die Nachtladung im Betriebshof reduziert. Maßgebliche
Rechtsgrundlage für die Errichtung dieser Ladeabschnitte ist § 41 PBefG. Demnach ist für
die Einrichtung von Fahrleitungen ein Planfeststellungsverfahren nach § 28 PBefG analog
zum Bau einer Straßenbahnstrecke erforderlich.
Die Kosten für die elektrotechnischen Anlagen liegen bei etwa 800.000 Euro pro Kilometer.
Allerdings sind diese von mehreren Fahrzeugen gleichzeitig nutzbar. Die Lebensdauer der
Infrastruktur liegt bei mindestens 30 Jahren.
Mit den Batterien kann der Streckenlader mehrere Kilometer ohne Fahrdraht verkehren. Der
Umfang der benötigten Infrastruktur hängt von den möglichen Netzsynergien ab. Für den
Betrieb einer Linie mit Streckenladern müssen in der Regel mindestens 50 % der Strecke mit
Fahrleitung ausgestattet werden. Bei einer Optimierung der Verteilung der Oberleitungsstrecken kann der Anteil an Oberleitungen für das gesamte Netz auf 35-40 % reduziert werden.
So können mehrere Linien bei sich überlagernden Streckenabschnitten partiell mit einem
Ladeabschnitt versorgt werden (vgl. Abbildung 5). Im Vergleich zu konventionellen Trolleybussystemen kann mit Streckenladung auf kostenintensive, instandhaltungsaufwändige und
unästhetische Fahrleitungselemente wie Kreuzungen und Weichen verzichtet werden.
Abbildung 5: Potenzielle Ausnutzung von Ladeinfrastruktur durch Überlagerungen von Linien
Quelle: Eigene Darstellung aus Laurent, Optimierung des Oberleitungsnetzes bei einer Elektrifizierung des Busverkehrs mittels In-MotionCharging am Beispiel der Berliner Verkehrsbetriebe, 2017
Mobile Ladeinfrastruktur für temporäre Busverkehre
Bei der Einrichtung von Schienenersatzverkehren (SEV) mit Bussen kann es vorkommen,
dass für einen kurzen Zeitraum umfangreiche Busleistungen auf Verkehrsachsen erbracht
werden, auf denen normalerweise kein oder nur geringer Busverkehr besteht. Für einen
elektrischen Betrieb des SEV ist der Einsatz von Depotladern vorzuziehen, da keine Ladeinfrastruktur im Stadtbereich notwendig wird. Bei großen SEV-Maßnahmen kann jedoch nur mit
großen Fahrzeugen (Gelenkbussen) die erforderliche Kapazität zum Ersatz der Züge sichergestellt werden. In Anbetracht der geringen Reichweiten von Depotladern bei diesem Fahrzeugtyp sind hohe Kosten infolge der Fahrzeug- und Personalmehrbedarfe für entsprechende Leistungen zu erwarten.
Mit dem Einsatz von Streckenladern bzw. Endstellenladern entfallen zumindest teilweise
diese betrieblichen Nachteile. Es ist jedoch erforderlich, dass die Busse bestehende Ladeinfrastrukturen in der Umgebung zur Nachladung der Batterien nutzen können. Andernfalls
muss eine entsprechende Ladeinfrastruktur vor Beginn des SEV errichtet werden. Daher
sollen die technischen und die wirtschaftlichen Möglichkeiten von mobilen Ladeinfrastrukturen für solche Nutzungsfälle in der Laufzeit des NVP eingehend untersucht werden.
So könnte auch der Betrieb mit Strecken- oder Endstellenladung bei Unterbrechungen oder
temporären Verlegungen von Endhaltestellen flexibler gestaltet werden.
Zieltechnologie des E-Busses für das Jahr 2030
Nachdem die Entscheidung für die Elektromobilität als klimaneutrale Antriebsstrategie im
Busverkehr gefallen ist, muss eine oder mehrere Zieltechnologien für die Nachladung der EBusse festgelegt werden, mit der eine konsequente und zuverlässige Umstellung der Dieselauf E-Busse gewährleistet werden kann. Auf Grundlage des heutigen Standes der Batterietechnik lässt sich eine vollständige Umstellung des Busverkehrs mit lediglich einem Ladekonzept nicht umsetzen.
Entsprechend der Ergebnisse der Untersuchung zur perspektivischen Entwicklung der Batterietechnologie und der Betriebskosten der verschiedenen Ladekonzepte kann von einer Erweiterung des Einsatzbereiches von Depotladern bis zum Jahr 2030 ausgegangen werden.
Für große Fahrzeuge (insb. Gelenkbusse und Doppeldecker) wird der Einsatz mindestens
einer zusätzlichen Zieltechnologie erforderlich sein. Neben der Beschaffung von neuen
Fahrzeugen ist zudem zu beachten, dass auch massive infrastrukturelle Anpassungen für
die entsprechenden Ladeeinrichtungen getätigt werden müssen.
Im Rahmen der Erstellung des Nahverkehrsplans 2019-2023 erfolgte die Untersuchung der
Einsatzbereiche und der Wirtschaftlichkeit der verfügbaren Zieltechnologien in Anlehnung an
den Zeitraum der vom Land Berlin angestrebten Direktvergabe bis 2035 (vgl. Kapitel 4.2 und
4.3.). Die nun im MobG vorgesehene vollständige Umstellung des ÖPNV auf alternative Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien bis spätestens 2030 verändert die Schlussfolgerung zur Zieltechnologie nicht grundsätzlich. Es besteht jedoch das Risiko, dass die im Folgenden unterstellten Annahmen zur Reichweiten- und Kostenentwicklung nicht bis 2030 erreicht werden können.
Entwicklungsszenarien der Batterietechnik
Die Kosten für Batterien machen den überwiegenden Anteil der Investitionsmehrkosten von
E-Bussen aus. Zudem determinieren die spezifischen Eigenschaften der Batterien, wie
Energiedichte und Leistungsfähigkeit, die möglichen Einsatzbedingungen der unterschiedlichen elektrischen Fahrzeugtypen. Von daher sind die zu erwartenden Fortschritte bei der
Entwicklung der Batterietechnik für die Bestimmung der Zieltechnologie und die Ableitung
des Migrationspfades für die Umstellung des Busverkehrs auf elektrische Antriebe von hoher
Stand der Batterietechnik (2018)
Im Bereich der Elektromobilität haben sich Lithium-Ion-Batterien (Li-Ion) bewährt, da sie hohe Energiedichten sowie eine hohe Lebensdauer (Zyklenfestigkeit) im Vergleich zu anderen
Batterietechnologien aufweisen. Infolge des wachsenden Bedarfs an leistungsfähigen Energiespeichern im Energie- und Verkehrssektor wird die Entwicklung und Verbesserung der
Batterietechnik intensiv vorangetrieben. Entsprechend konnten in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte erzielt werden. So wurde bei Li-Ion Batteriezellen innerhalb von zehn Jahren
gleichzeitig eine Verdopplung der Energiedichte und eine Senkung der Herstellungskosten
um 80 Prozent erzielt.9 Nach dem aktuellen Stand bewegen sich die Energiedichten und die
Kosten von Li-Ion Batterien bei etwa 150-250 kWh/kg und 220-300 €/kWh für E-Autos. Im EBus-Bereich muss die Batterietechnologie infolge der hohen jährlichen Fahrleistungen, des
erforderlichen Leistungsbedarfs und des im Vergleich zu PKW höheren Energieverbrauchs
weitergehenden Ansprüchen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, Zyklenfestigkeit, Sicherheit
und des Speichervermögens genügen. Darüber hinaus ist das Angebot für E-Bus-Batterien
auf dem europäischen Markt gegenwärtig noch begrenzt. Dementsprechend ist auch das
Kostenniveau von Batterien für E-Busse je nach Batterietechnologie mit einem Faktor 3 bis 5
im Vergleich zu den günstigsten Batteriepreisen für E-Autos zu veranschlagen. Für die ersten E-Busse rechnet die BVG mit Batteriekosten von 1.500 €/kWh. In der aktuellen Literatur
(2017-2018) werden jedoch niedrigere Preise angenommen: Laut VerkehrsConsult DresdenBerlin (VCDB) liegt die Preisspanne bei 800-1.500 €/kWh10. Dagegen werden Batteriepreise
von 600 €/kWh von Bloomberg New Energy Finance unterstellt11. Das Fraunhofer-Institut
geht von Preisen von 750-1.000 €/kWh für E-Busse aus12.
Die Energiedichte, die Leistungsfähigkeit, die Zyklenfestigkeit, die Sicherheit und die Kosten
der Batterien hängen von der verwendeten Material-Kombination in den Batteriezellen ab.
Beim Depotlader sind hohe Batteriekapazitäten erforderlich. Von daher sind dort Batterien
mit hohen Energiedichten relevant, um das Fahrzeuggewicht im Rahmen zu halten und sinnvolle Reichweiten zu ermöglichen. Hingegen spielt die Schnellladefähigkeit der Batterien
eine kleinere Rolle, da der Depotlader über mehrere Stunden unter niedrigen Leistungen
nachgeladen werden kann. Für eine Nachladung mit höheren Leistungen und kurzen Ladezeiten wie beim Endstellenlader bzw. beim Streckenlader werden Hochleistungsbatterien
benötigt. Je nach der gewünschten E-Bus-Strategie sind unterschiedliche Batterietypen geeignet13:
Bei Hochenergiebatterien wird die Energiedichte (Kapazität) der Batterien maximiert. Zu dieser Kategorie gehören Li-Ion-Batterien der Art Nickel-Mangan-Kobalt
(NMC) sowie Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA). Mit einem guten Verhältnis zwischen
Lebensdauer (etwa 6 Jahre), Sicherheit und Kosten sowie hohe Energiedichten weisen NMC-Batterien günstige Eigenschaften für den Depotlader auf. Mit Blick auf die
geringe Ressourcenverfügbarkeit von Kobalt entstehen jedoch Risiken über die künftigen Produktionskosten Kobalt-basierter Batterien. NCA-Batterien haben höhere
Energiedichten (etwa Faktor 1,3-1,5) aber auch eine niedrigere Sicherheit hinsichtlich
der Erwärmung der Zellen.
Für Hochleistungsbatterien, die mit hohen Leistungen nachgeladen werden können, können Batterien der Art Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) und Lithium-Titanat-Oxid
(LTO) bei E-Bussen verwendet werden.
Vgl. The Economist, the growth of lithium-ion battery power, 14.08.2017
Vgl. VCDB, Herausforderungen beim Betrieb mit elektrisch betriebenen Bussen, 2017
Vgl. Bloomberg New Energy Finance, Electric Buses in Cities, Driving towards cleaner air and lower CO2, 2018, S.29
Vgl. Fraunhofer-Institut, Ansätze zur Standardisierung und Zielkosten für Elektrobusse, 2017, S.48
Vgl. Buchmann, Types of Lithium-Ion, 2017 (letzte Aktualisierung)
– Die LFP-Technologie hat gegenüber NMC eine leicht geringere Energiedichte
(etwa Faktor 0,6-0,8), ein gutes Verhalten beim Schnellladen und eine höhere
Sicherheit. Diese Batterietechnologie ist daher sowohl für die Depotladung als
auch für Ladekonzepte mit höheren Ladeleistungen vorteilhaft. Sie ist bei chinesischen Herstellern die am häufigsten eingesetzte Batterietechnologie und
weist eine ähnliche Lebensdauer wie NMC-Batterien auf. Trotz des zunehmenden Interesses chinesischer Hersteller an NMC-Batterien14 wegen ihrer
höheren Kapazitäten sollten LFP-Batterien in Abhängigkeit der steigenden
Preise von Kobalt noch häufig verwendet werden15.
– Die LTO-Technologie geht mit spezifischen Vorteilen für Endstellenlader und
Streckenlader einher, da sie bei sehr hohen Ladeleistungen eine hohe Sicherheit aufweist. Die Technologie zeichnet sich zudem durch eine deutlich
höhere Zyklenfestigkeit (etwa Faktor 2-3 im Vergleich zu NMC und LFP), ein
gutes Verhalten auch bei extremen Temperaturen und ein hohe Nutzbarkeit
der Batterien bis 80 % der Gesamtkapazität aus. Bei anderen Batteriearten
wird dagegen von Batterieherstellern empfohlen, nicht mehr als 50-60 % der
Batterien zu nutzen, um ihre Lebensdauer zu maximieren. Demgegenüber
stehen jedoch relativ geringe Energiedichten (etwa Faktor 0,3-0,4 gegenüber
NMC) und hohe Kosten (Faktor 1,5-3 gegenüber NMC).
Entwicklungsperspektive bis 2030
Entwicklung der Leistungsfähigkeit von Batterien
Inwieweit sich der Trend sowohl für die Preise als auch für die Leistungsfähigkeit der Li-Ion
Batterien zukünftig fortsetzen wird, ist mit starken Unsicherheiten verbunden. Nach den Fortschritten der letzten zwanzig Jahre besteht im Bereich der Li-Ion Batterien laut Experten lediglich Optimierungspotenzial der aktuellen Batteriegenerationen. Signifikante Sprünge in der
Leistungsfähigkeit und Energiedichte von Batterien sind jedoch nicht zu erwarten.
Aufgrund der bereits ausgereizten physikalischen Eigenschaften von Li-Ion Batterien und der
bei weiterer Erhöhung der Energiedichte zunehmenden Sicherheitsrisiken (Brandgefahr) sind
daher bis 2030 lediglich geringe Verbesserungen des Speichervermögens zu erwarten. In
der im Jahr 2017 aktualisierten Energiespeicher-Roadmap des Fraunhofer-Instituts wird für
den Zeitraum 2018-2030 eine Erhöhung der Batteriekapazitäten um 10 bis 50 Prozent prognostiziert16. Der Batteriehersteller Panasonic, der insbesondere Tesla versorgt, geht dagegen
von einer mittelfristigen Erhöhung der Energiedichte für seine Li-Ion Batterien um 30 Prozent
aus17.
Zudem konnten bisher bei NMC- und LFP-Batterien wenige Fortschritte in der Verbesserung
des Batterieverhaltens bei kalten Temperaturen gemacht werden. Kalte Temperaturen
schränken aufgrund der langsameren Ionen-Diffusion und der höheren internen Widerstände
Vgl. Fraunhofer Institut, Energiespeicher-Roadmap (Update 2017), 2017, S.14
Vgl. Bloomberg New Energy Finance, Electric Buses in Cities, Driving towards cleaner air and lower CO2, 2018, S.25
Vgl. Fraunhofer Institut, Energiespeicher-Roadmap (Update 2017), S.19
Vgl. Teslarati, Tesla partner Panasonic says 30% energy density increase in lithium-ion batteries possible, 10.04.2017
in den Li-Ion-Zellen die Speicherkapazität und den Energiewirkungsgrad der Batterien erheblich ein. Das ist für die verlässliche Energieversorgung von E-Bussen umso kritischer, als bei
kalten Temperaturen der Gesamtenergieverbrauch wegen der Beheizung des Innenraums
signifikant ansteigt. Wie in Kapitel 3.2.1 beschrieben, führt dies bspw. in Peking zu einer
Senkung der theoretischen Reichweite der Fahrzeuge von 250 km auf nur 100 km in kalten
Wintermonaten18. Das Laden von kalten Li-Ion Batterien wirkt sich zudem negativ auf deren
Neben der Entwicklung von Li-Ion Batterien werden viele neuartige Batterietechnologien zur
Speicherung elektrischer Energie mit dem Ziel erforscht, eine deutliche Erhöhung der Batterieleistungsfähigkeit zu erreichen. Im Fokus der Forschung liegt derzeit die Entwicklung von
Feststoffbatterien. Mit diesen soll einerseits der Brandgefahr entgegengewirkt und andererseits eine höhere Energiedichte ohne Beeinträchtigung der Sicherheit erreicht werden. In
Anbetracht der erforderlichen Entwicklungszeiten solcher Technologien vom Labor bis zur
Alltagstauglichkeit sind allerdings konkrete Anwendungsperspektiven im Bereich der Elektrofahrzeuge und insbesondere bei E-Bussen erst nach 2030 denkbar19. Bis 2030 stellen daher
Li-Ion Batterien weiterhin die einzige Energiespeicher-Alternative für E-Busse dar.
Kostenentwicklung von Batterien
Zwar werden weltweit die Produktionskapazitäten von Batterien an die wachsende Nachfrage angepasst. Die daraus resultierenden Mengeneffekte werden kurzfristig zu weiter sinkenden Preisen führen. Mit der Entwicklung des E-Bus-Marktes und der Serienbeschaffung von
E-Fahrzeugen könnten sich die Batteriepreise für E-Busse mittelfristig denen von E-Autos
annähern20. Allerdings werden für die Batterieentwicklung derzeit spezifische Rohstoffe wie
Lithium, Kobalt, Grafit, Nickel, Mangan oder Titan verwendet, die auch für die Herstellung
anderer wichtiger Konsumgüter (z.B. Smartphones und IT) benötigt werden. Es ist davon
auszugehen, dass infolge des wachsenden Verbrauchs sowohl im Mobilitätssektor als auch
in anderen Dienstleistungssektoren entsprechende Konkurrenzen um diese teilweise begrenzten Rohstoffe entstehen, die mittelfristig mindestens zu einer Konsolidierung der
Marktpreise führen. In der vom Fraunhofer-Institut erstellten Energiespeicher-Roadmap wird
für den Zeitraum 2018-2030 eine Senkung der Herstellungskosten für Li-Ion-Batteriezellen
von 25 bis 50 Prozent prognostiziert21.
Vgl. Süddeutsche Zeitung, In der E-Mobilität ist China einen großen Sprung voraus, 21.04.2018
Vgl. Fraunhofer Institut, Energiespeicher-Roadmap (Update 2017), S.112
Vgl. C40 Cities, Electric Buses in Cities, 2018
Vgl. Fraunhofer Institut, Energiespeicher-Roadmap (Update 2017), S.15
Annahmen für die Betrachtungsszenarien der Batterieentwicklung
Da sich die perspektivische Entwicklung der Batterietechnik nicht genau vorhersagen lässt,
werden für die Konzeption der E-Bus-Strategie mehrere Szenarien betrachtet, die auf Basis
von Literaturrecherchen, Expertengesprächen und der Abstimmungen mit der BVG entwickelt wurden. Die Szenarien beziehen sich auf optimistische, pessimistische und mittlere
Annahmen zur Preis- und Leistungsfähigkeitsentwicklung von Li-Ion Batterien. Die nachfolgend dargestellten Entwicklungsprognosen beziehen sich auf einen Zeithorizont bis 2035.
Für das Zieljahr 2030 sind daher etwas geringer ausfallende Prognosewerte zu erwarten. Es
ist jedoch davon auszugehen, dass das Verhältnis der Szenarien untereinander grundsätzlich bestehen bleibt.
Szenario 1 (pessimistisch): Bei diesem Szenario wird angenommen, dass die steigende
Nachfrage nach Li-Ion-Batterien bei stagnierenden Produktionskapazitäten und die ausgereizte Entwicklung in der Batterietechnik zu lediglich geringen Verbesserungen der BatterieEigenschaften gemäß Tabelle 10 führen.
Szenario 2 (mittleres Szenario): Die Entwicklung der Batterietechnik folgt den in Kapitel 4.1.2
vom Fraunhofer-Institut entwickelten Prognosen zur Batterie- und Kostenentwicklung.
Szenario 3 (optimistisch): Die Entwicklung in der Batterietechnik übertrifft die bisherigen Erwartungen. Darüber hinaus werden Produktionskapazitäten für Batterien konsequent erhöht.
Damit wird eine signifikante Senkung der Batteriekosten auf das Kostenniveau von Batterien
für E-Autos erreicht.
Die getroffenen Annahmen der drei Szenarien werden in der Tabelle 10 dargestellt.
Untersuchte Szenarien der Entwicklung der Batterietechnik (betrachteter Zeitraum: 2018-2035)
Einsatzbereiche von Batteriebussen bis 2030
Entsprechend der unterschiedlichen Systemeigenschaften von Batteriebussen ergeben sich
unterschiedliche Einsatzperspektiven. Die relativ komplexen und dispersen Anforderungen
im Berliner Busverkehr können nach aktuellem Stand der Technik nicht durch ein einziges
Batteriebuskonzept bewältigt werden. Für eine vollständige, wirtschaftliche und bedarfsgerechte Umstellung auf Elektroantrieb bis spätestens 2030 ist davon auszugehen, dass ein
Mix der unterschiedlichen Konzepte notwendig sein wird.
Durch die Batterieentwicklung scheinen im Bereich von Standardlinienbussen (12 Meter) die
Einsatzperspektiven von Depotladern mittelfristig für einen Großteil der Flotte gegeben zu
sein. Für diesen Fahrzeugtyp sind ausgehend von Szenario 2 verlässliche Reichweiten von
300 km zu erwarten (vgl. Tabelle 11). Mit solchen Reichweiten können ca. 80 % der von
Standardbussen zurückgelegten Umläufe von Depotladern abgedeckt werden (vgl. Tabelle 1
in Kapitel 2).
Entwicklung der Reichweite von Depotladern (untersucht für Zeitpunkt 2035)
Verlässliche Reichweite
≤ 250 km
≤ 350 km
≤ 150 km
Für Gelenkbusse sind mittelfristig Depotlader mit Einsatzreichweiten von 150 km zu erwarten. Bei kurzen Umläufen (z. B. Verstärkerfahrten) können daher mittelfristig Gelenkbusse
mit der Depotladung betrieben werden. Mit Blick auf den bestehenden Einsatzbereich von
Gelenkbussen, die zum großen Teil lange tägliche Umläufe von 150 bis über 400 km zurücklegen, wird eine Umstellung der gesamten Gelenkbusflotte auf Depotladung einen merklichen Mehrbedarf an Fahrzeugen im Verhältnis zum Dieselbus erzeugen. Eine Vergrößerung
der Fahrzeugflotte ohne entsprechende Leistungsmehrung hat unmittelbar Auswirkungen auf
die Kosten des Betriebs (Fahrzeug- und Personalmehrbedarf) sowie auf weitere für den EBusbetrieb notwendige Investitionen in die Infrastruktur (insbesondere zusätzliche Betriebshofkapazitäten und Nachlademöglichkeiten). Die Depotladung wäre dann für diesen
Einsatzbereich nicht wirtschaftlich (vgl. Kapitel 4.3).
Beim Doppeldecker ist der Spielraum für den Depotlader aufgrund des bereits ausgeschöpften Lichtraumprofils und Fahrzeuggewichts deutlich geringer, ohne signifikante Einbußen der
Leistungsfähigkeit (Fahrgastkapazität) hinnehmen zu müssen. Auch bei einer mittelfristig
signifikanten Verbesserung der Batterieenergiedichten können die Reichweiten nicht auf ein
betriebswirtschaftlich sinnvolles Niveau gesteigert werden. Für diesen Fahrzeugtyp steht
daher bis 2030 keine adäquate Batterietechnologie auf Basis der Depotladung in Aussicht.
Bei dem Endstellenlader sind die Reichweiten in Abhängigkeit von der Einrichtung ausreichender Nachlademöglichkeiten prinzipiell unbegrenzt.
Bei Linien mit bestehenden großen Taktabständen (> 10 Minuten oder Nachtlinien) und langen Wendezeiten können Standard- und Gelenkbusse mit Endstellenladung aufgrund der
ausreichenden Fahrzeitreserven und des geringeren Infrastrukturbedarfs wegen der geringen Anzahl nachzuladender Fahrzeuge optimal eingesetzt werden (vgl. Kapitel 3.2.2).
Auf Buslinien mit dichtem Angebot verringert sich die Betriebswirtschaftlichkeit des Endstellenladers im Vergleich zum Streckenlader unter Berücksichtigung der notwendigen Fahrzeug- und Personalmehrbedarfe sowie der kosten- und flächenintensiven Einrichtung mehrerer Ladestationen im Bereich der Endhaltestellen für die einzelnen Fahrzeuge. In Anbetracht
der perspektivisch angestrebten Angebotsverbesserungen im Berliner Busverkehr zu einem
weitgehenden „10-Minuten-Netz“ (vgl. Kapitel „Entwicklung der Angebote des ÖPNV“ im
Nahverkehrsplan) scheinen die Einsatzmöglichkeiten des Endstellenladers gering.
Der Einsatz von Doppeldeckern mit Endstellenladung ist analog zum Depotlader wegen der
erforderlichen Batteriekapazitäten nur mit erheblichen Kapazitätseinbußen realisierbar (vgl.
Tabelle 8). Damit würde der Vorteil des Doppeldeckers im Vergleich zum Gelenkbus bezügAnlage zum Nahverkehrsplan Berlin 2019-2023
lich der Fahrgastkapazität entfallen. Vor 2030 sind keine leistungsfähigen Endstellenlader für
diesen Fahrzeugtyp zu erwarten.
E-Busse mit Nachladung während der Fahrt (Streckenlader)
Mit Stand 2018 ist die Streckenladung aufgrund der Minimierung der Batteriekosten, der Beibehaltung der Betriebsbedingungen ohne Fahrzeug- und Personalmehrbedarf und der hohen
Lebensdauer der E-Busse und der Ladeinfrastruktur trotz der hohen Investitionskosten für
die Oberleitungsabschnitte das wirtschaftlichste E-Bus-Konzept und zugleich die energieeffizienteste Alternative (siehe Kapitel 3.1). Im Vergleich zu Depot- und Endstellenladung werden bei dichteren Takten günstigere Betriebskosten pro Fahrplan-Kilometer erzielt, da der
konstante Umfang der Infrastruktur mit Oberleitungen besser ausgelastet wird. Der Einsatz
von Streckenladung wird daher auf Linien und Korridoren mit häufigem Verkehr und großen
Fahrzeugen bevorzugt, die sich nur mit hohem betrieblichen und wirtschaftlichen Aufwand
auf Depotlader oder Endstellenlader umstellen lassen würden.
Mit Blick auf die perspektivischen Entwicklungen in der Batterietechnik wird die Streckenladung für den Einsatz von kapazitativ großen Fahrzeugen (Gelenkbusse und Doppeldecker)
und langen Umläufen bis 2030 weiterhin die wirtschaftlichste und energieeffizienteste E-BusAlternative darstellen. Bedeutende Buslinien mit hoher Fahrgastnachfrage und dichten Takten können damit bereits vor 2030 auf E-Busse umgestellt werden. Bei Überlagerungen von
Linien können mehrere Linien die Ladeinfrastruktur nutzen und Ergänzungslinien mit den
Fahrleitungen von Hauptlinien ohne zusätzliche Infrastruktur auf Streckenladung umgestellt
werden. Angebotsmaßnahmen wie Taktverdichtungen oder die Verlängerung einer Linie
können flexibler mit dieser Technologie durchgeführt werden, da die Ladeinfrastruktur von
mehreren Fahrzeugen gleichzeitig genutzt werden kann bzw. keine räumliche Verlagerung
der Ladeinfrastruktur notwendig wird.
Durch den besonders niedrigen Batteriebedarf ergeben sich mit der Streckenladungstechnologie auch Einsatzperspektiven für elektrische Doppeldecker. Doppelstöckige Trolleybusse
mit Stangenstromabnehmer wurden bspw. bereits bis in die 1960er-Jahre im Regelbetrieb in
London und in Hamburg sowie in Porto bis Anfang der 1990er-Jahre eingesetzt. Diese Fahrzeuge wiesen eine mit Dieseldoppeldeckern vergleichbare Kapazität im Fahrgastraum auf.
Entwicklung der Wirtschaftlichkeit von E-Bus-Systemen
Für einen Kostenvergleich der Betriebskosten (in €/Fzg-km) zwischen Dieselbussen und EBussen müssen die Ladekonzepte und mehrere Betriebsfälle betrachtet werden. Bei der Depotladung hängen die Betriebskosten stark davon ab, ob die E-Busse ausreichende Reichweiten für den benötigten Umlauf aufweisen. Bei der Endstellen- und der Streckenladung
werden unterschiedliche Takte (5, 10 und 20 Minuten) berücksichtigt, da der gesetzte Takt
bei Endstellenladung die Anzahl der Ladepunkte an Endhaltestellen bestimmt und die Kosten der Ladeinfrastruktur pro Betriebskilometer bei Streckenladung bei dichten bzw. dünnen
Takten vergleichsweise geringer bzw. höher ausfallen.
In der Betrachtung werden die folgenden Kostenstellen berücksichtigt:
 Fahrzeuginvestitionen mit Berücksichtigung von Fahrzeugmehrungen und der Entwicklung der Batteriekosten je nach Entwicklungsszenario. Die Kosten für das Grundfahrzeug
und dessen elektrische Ausrüstung basieren auf der Studie des Fraunhofer Instituts „Ansätze zur Standardisierung und Zielkosten für Elektrobusse“ (2017). Für den EndstellenSeite 33
lader bzw. für den Depotlader wird bei einer zu geringen Reichweite ein Fahrzeugmehrbedarf von 15 % bzw. 33 % gegenüber dem Bedarf an Dieselbussen unterstellt. Unterstellte typische Lebensdauer sind 12 Jahre für reine Batteriebusse, 18 Jahre für Streckenlader und 6 Jahre für Batterien.
 Ladeinfrastrukturinvestitionen für die Ausstattung von Nachtladestationen im Betriebshof (alle Konzepte), Schnelladestationen (Endstellenladung) und Ladeabschnitten mit
Fahrleitung (Streckenladung). Beim Endstellenlader wird die Anzahl von Ladesäulen an
den Endhaltestellen an dem betrachteten Takt angepasst (eine bis drei je nach Taktdichte). Bei Streckenladung wird eine Elektrifizierung von 40 % der Strecke angenommen (Berücksichtigung von Netzsynergien wie im Kapitel 3.4.2.2 erläutert). Die unterstellte typische Lebensdauer beträgt 15 Jahre für Ladepunkte und 30 Jahre für Fahrleitungen.
 Personalkosten für das Fahr- und Werkstattpersonal unter Berücksichtigung der eventuellen benötigten Erhöhung des Fahrzeugparks und der zusätzlichen Betriebsfahrten zur
Nachladung von Fahrzeugen
 Energiekosten, wobei die Entwicklung der Energiepreise über die Jahre nicht betrachtet
 Wartungskosten für Fahrzeuge und Infrastruktur. Es ist davon auszugehen, dass die
Instandhaltungskosten von E-Bussen gegenüber vergleichbaren Dieselbussen aufgrund
des geringen Anteils mechanischer Komponenten geringer ausfallen. Für die Infrastruktur
wird ein Instandhaltungssatz von 2 % p. a. angenommen.
Der aus einer Flottenvergrößerung resultierende Investitionsbedarf wegen des zusätzlichen
Flächenverbrauchs insbesondere in Betriebshöfen und an Endhaltestellen ist nicht Gegenstand der vorliegenden Betrachtung. Dies ist im Rahmen weitergehender Untersuchungen zu
beleuchten. Mögliche Änderungen der Overheadkosten werden hier ebenfalls nicht berücksichtigt.
Im Folgenden sind die ermittelten relativen Betriebskosten für E-Standard- und
E-Gelenkbusse ggü. vergleichbaren Dieselbussen dargestellt. Für die Kosten der Batterien
wurden 700 €/kWh für Hochenergiebatterien (Depotlader) und 1.000 €/kWh für Hochleistungsbatterien (Endstellenlader, Streckenlader) angenommen. Diese Annahmen ergeben
sich als überschlägiger Mittelwert aus Literaturangaben und Angaben der BVG (vgl. Kapitel
Im Bereich des Doppeldeckers sind aufgrund der nicht am Markt verfügbaren Modelle gegenwärtig keine seriösen Investitions- und Betriebskosten prognostizierbar.
Abbildung 6: Betriebskosten des E-Standardbusses im Vergleich zum Dieselbus (Stand 2018)
Bei allen E-Buskonzepten ist aufgrund der höheren Investitionsbedarfe in Fahrzeuge und
Ladeinfrastruktur eine Erhöhung der Betriebskosten gegenüber dem konventionellen Dieselbetrieb zu erwarten. Gleichwohl werden die Mehrkosten beim Einsatz von E-Bussen mit
Streckenladung durch die niedrigere Batteriekapazität, die höhere Lebensdauer der Fahrzeuge und die effizientere Energiezuführung insbesondere auf Linien oder Achsen mit dichten Takten im Rahmen gehalten (vgl. Abbildung 6). Bei hohen Angebotsdichten ist der Streckenlader infolge der besseren Auslastung der Oberleitungsinfrastruktur am wirtschaftlichsten. Beim Endstellenlader führt eine höhere Taktdichte umgekehrt tendenziell zu höheren
Kosten, da zusätzliche Ladeeinrichtungen an den Endhaltestellen zur Gewährleistung der
Betriebsstabilität erforderlich sind.
Bei Linien mit geringen Takten (20 Minuten) zeichnet sich der Depotlader als Alternative mit
den niedrigsten Mehrkosten aus, wobei er dafür über genügende Reichweiten verfügen
muss, um Dieselbusleistungen ohne Fahrzeugmehrbedarf zu ersetzen. Der Depotlader hat
zudem den Vorteil, dass keine Ladeinfrastruktur außerhalb der Betriebshöfe erforderlich
wird. Bei nicht ausreichenden Reichweiten ist der Depotlader im Gegenzug aufgrund der sich
aus dem Fahrzeugmehrbedarf ergebenden Mehrkosten (vgl. Abbildung 4) mit Abstand die
Alternative mit den höchsten Betriebskosten.
Für den E-Gelenkbus werden folgende relative Betriebskosten ermittelt:
Abbildung 7: Betriebskosten des E-Gelenkbusses im Vergleich zum Dieselbus (Stand 2018)
Für längere Fahrzeuge werden entsprechend des höheren Energiebedarfs größere Energiespeicher benötigt, die sich insbesondere auf die Mehrkosten der batterieintensiven Ladekonzepte auswirken. Daher spielen die Fahrzeugkosten bei den gesamten Betriebskosten von
Gelenkbus- im Vergleich zu Standardbuslinien eine noch wesentlichere Rolle. Bei dem Einsatz von großen Fahrzeugen ist die Streckenladung derzeit die beste Alternative, um die
Mehrkosten gegenüber dem Betrieb mit Dieselbussen im Rahmen zu halten.
Entwicklungsperspektive der Betriebskosten
Die perspektivischen Betriebskosten der E-Bus-Ladekonzepte hängen stark von der Entwicklung des Batterie- und E-Busmarktes ab. Auf Basis der in Kapitel 4.1 benannten Szenarien
zur wirtschaftlichen Entwicklung von Batteriekosten für den untersuchten Zeitraum 20182035 wird eine Sensitivitätsanalyse in Bezug auf die verschiedenen Ladekonzepte durchgeführt. Neben der Entwicklung der Batteriekosten wird zudem unterstellt, dass die Fahrzeugkosten (ohne Batterie) in Anbetracht der Mengeneffekte generell um 15 Prozent sinken werden.
Die folgende Abbildung zeigt die zu erwartenden Betriebskosten in Abhängigkeit von den
verschiedenen Szenarien der Batterietechnikentwicklung:
Abbildung 8: Mittelfristige Entwicklung der Betriebskosten des E-Standardbusses
Infolge der Verbesserungen in der Batterietechnik wird entsprechend der im Kapitel 4.1.3
dargestellten Szenarien eine Senkung der Betriebskosten von E-Bussen und insbesondere
des Depotladers aufgrund seines großen Batteriebedarfs erwartet.
Soweit Depotlader 1:1 vergleichbare Dieselbusse ersetzen können, sind sie im Bereich des
Standardbusses wirtschaftlicher als Endstellenlader und Streckenlader. Mit den von Depotladern mittelfristig zu erwartenden verlässlichen Reichweiten von 250 km bis 350 km können
68% bis 95 % der Umläufe von Standardbussen betrieben werden.
Für lange Umläufe bleiben die Mehrkosten von Depotladern auf einem hohen Niveau. Im
Vergleich dazu zeichnet sich der Endstellenlader für Linien mit geringem Betrieb aus. Streckenlader weisen eine hohe Wirtschaftlichkeit für Linien mit dichteren Takten auf. Es ist zu
beachten, dass Standardbuslinien bei einem hohen Überlagerungsgrad mit Strecken, die
bereits mit Oberleitungen ausgestattet sind, ebenfalls kostengünstig als Streckenlader betrieben werden können.
Szenario 1: Für Umläufe unter 250 km, die keinen Fahrzeugmehrbedarf erfordern,
sind Depotlader bei Linien mit geringem Betrieb wirtschaftlicher als Endstellen- und
Streckenlader. Bei langen täglichen Umläufen über 250 km wird der Einsatz von
Endstellenladern auf diesen Linien sinnvoll. Für Linien mit dichteren Takten bleibt die
Streckenladung das kostengünstigste E-Bus-Konzept.
Szenario 2: In Anbetracht der Tatsache, dass Linien mit Takten unter 10 Minuten selten mit Standardbussen betrieben werden, wäre bei diesem Szenario der Depotlader
bei ausreichender Reichweite das kostengünstigste Konzept für fast alle Einsatzbereiche von Standardbussen. Mit den von Depotladern bei dem Szenario 2 zu erwartenden verlässlichen Reichweiten bis zu 300 km lassen sich bis zu 83% der Umläufe
von Standardbussen bedienen. Für lange Umläufe bleiben die Mehrkosten von Depotladern auf einem hohen Niveau. Im Vergleich dazu zeichnen sich der Endstellenlader für Linien mit dünnen Takten und der Streckenlader für Linien mit dichteren
Takten mit hoher Wirtschaftlichkeit aus.
Szenario 3: Bei langen Reichweiten bis 350 km und mit geringen Batteriekosten kann
der Betrieb von Standardbussen mit Depotladern fast so günstig wie mit Dieselbussen durchgeführt werden. Nur etwa 5 % der Umläufe müssen aufgrund der begrenzten Reichweite angepasst werden.
Für den Gelenkbus ist die Entwicklung der Betriebskosten je nach Szenario in der Abbildung
9 dargestellt:
Abbildung 9: Mittelfristige Betriebskosten des E-Gelenkbusses
Im Vergleich zum Status Quo sinken die Betriebskosten insbesondere beim Depotlader. Die
Kosten von Depotladern sind aufgrund des hohen Batteriebedarfs stark von den Batteriekosten abhängig und daher mit größeren Unsicherheiten behaftet. Mit prognostizierten ReichAnlage zum Nahverkehrsplan Berlin 2019-2023
weiten von 150 km bis 200 km sind jedoch lediglich zwischen 18 und 28 % der Umläufe ohne
Fahrzeugmehrbedarf mit Depotladern zu bewältigen. Wie für Standardbusse sind die Mehrkosten der Depotladung bei einer Vergrößerung der Flotte gegenüber anderen Ladekonzepten bei allen Szenarien merklich höher. Aufgrund dieser Restriktionen ist der Streckenlader
bei allen Szenarien zumindest auf dicht befahrenen Linien die wirtschaftlichste Alternative.
 Szenario 1: Bei einer geringen Verbesserung der Kosten und der Leistungsfähigkeit von
Batterien wird der Depotlader aufgrund der geringen verfügbaren Reichweiten und des
hohen Batteriebedarfs im Bereich des Gelenkbusses nicht wirtschaftlich einsetzbar sein.
Die Streckenladung weist im Vergleich die geringsten Betriebskosten in diesem Szenario
 Szenario 2: Der Depotlader verzeichnet lediglich für Umläufe bis 150 km eine positive
Betriebswirtschaftlichkeit, da hier ein 1:1 Ersatz von Dieselbussen möglich ist. Der Einsatz
von Depotladern auf Umläufen über 150 km, die etwa 80-85 % der Umläufe von Gelenkbussen in Berlin ausmachen, ist wegen des hohen Fahrzeug- und Personalmehrbedarfs
auch bei diesem Szenario nicht wirtschaftlich darstellbar. Endstellenlader und Streckenlader bleiben für lange Umläufe mittelfristig deutlich kostengünstiger. Für die Bewältigung
von langen täglichen Laufleistungen ist der Streckenlader im Bereich des E-Gelenkbusses
mit Abstand der kostengünstigste E-Bus.
 Szenario 3: Bei einer erfolgreichen Verbesserung der Li-Ion Batterietechnik ist Streckenladung weiterhin für lange Umläufe sowie bei hochbelasteten Linien (<10-Min-Takt) die
kostengünstigste Alternative. Depotlader erzielen zwar bei Einhaltung der Reichweiten
niedrige Betriebskosten, ihre Einsatzperspektiven beschränken sich jedoch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten auf Umläufe bis 200 km. Bei diesem Szenario weist der
Endstellenlader lediglich im Bereich der im 20-Minuten-Takt bedienten Linien vergleichbare Betriebskosten wie bei der Streckenladung auf.
Um einen wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten, wird in absehbarer Zeit weiterhin eine
Nachladung der E-Gelenkbusse im Betrieb außerhalb des Betriebshofs erforderlich sein.
Dabei zeichnet sich die Streckenladungstechnologie in allen betrachteten Szenarien der Batterieentwicklung durch die beste Betriebswirtschaftlichkeit insbesondere auf Linien mit dichten Takten aus. Bei allen Szenarien liegen die Betriebskosten des Endstellenladers über
denen von Streckenladern. Für Depotlader ergeben sich auf kurzen Umläufen (z. B. Verstärker in den Hauptverkehrszeiten) Einsatzperspektiven.
Fazit zur Zieltechnologie
Entsprechend der im Mobilitätsgesetz festgelegten Anforderung ist eine vollständige Umstellung des ÖPNV auf alternative Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien bis spätestens
2030 erforderlich (vgl. Kapitel 1.2). Entscheidend für die Auswahl der hierfür in Frage kommenden Zieltechnologie sind die betrieblichen und wirtschaftlichen Einsatzperspektiven der
unterschiedlichen Ladekonzepte.
Ein erheblicher Anteil des Busverkehrs im Land Berlin lässt sich, unabhängig vom betrachteten Szenario zur technischen und kostenseitigen Entwicklung der Batterietechnik, mittelfristig
weder mit Depotladern noch mit Endstellenladern mit Schnellladung adäquat bewältigen.
Dies gilt mit dem im MobG gesetzten und ambitionierteren Ziel einer vollständigen Umstellung des Busverkehrs bis 2030 umso mehr. Insbesondere bei Linien mit großen Fahrzeugen,
hohen Laufleistungen je Bus und dichtem Takt ist eine Umstellung auf die eine oder die andere Ladetechnologie wegen technischer und betriebswirtschaftlicher Hürden bis zum Jahr
2030 nicht darstellbar. Eine weitere Ladetechnologie muss daher für Fahrzeuge mit langen
Umläufen und großen erforderlichen Kapazitäten angestrebt werden.
In Anbetracht der im Vergleich besten Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz von Streckenladern ist die Einführung der Streckenlader-Technologie in der Laufzeit des Nahverkehrsplans vorgesehen. Bei allen betrachteten Szenarien der Entwicklung der Batterietechnik stellt
die Streckenladung mittel- bis langfristig die kostengünstigste Alternative für Strecken mit
langen Umläufen und dichten Takten dar. Je früher die Investitionen in diese Technologie
getätigt werden, desto eher verbessert sich die Energie- und Kosteneffizienz.
Inwieweit in Kombination von Streckenladern für die längeren Umläufe mit Depotladern sich
die gesamte Busflotte schon bis 2030, wie von MobG gefordert (vgl. Abbildung 10), auf
elektrischen Betrieb umstellen lässt, muss im Weiteren noch untersucht werden.
Abbildung 10: Planungshorizont im Berliner Busverkehr
Ziel der Planungen wird sein, durch den Mix von Ladetechnologien mit Horizont 2030 den
Fahrzeugmehrbedarf sowie der Flächenverbrauch in Grenzen zu halten (vgl. Abbildung 11).
Je nach Entwicklung der Batterietechnik können mit dann verbesserten Reichweiten mehr
Depotlader wirtschaftlich eingesetzt werden.
Abbildung 11: Zielstellung für die Umstellung auf E-Busse mit einem Mix von Ladetechnologien
Der Einsatz von E-Bussen mit Streckenladung ermöglicht in allen Szenarien:
Eine technisch vollständig umsetzbare Dekarbonisierung bis 2030. Insbesondere für die
langen Berliner Doppeldecker (13,7 m, dreiachsig) besteht damit eine Möglichkeit zur
Umstellung auf Elektroantrieb.
Eine energieeffiziente und ressourcenschonende Gestaltung des Busverkehrs durch die
Minimierung des Batteriebedarfs von Streckenladern im Vergleich zu Depot- und Endstellenladern und die längere erwartete Lebensdauer der Fahrzeuge und der Ladeinfrastruktur. (vgl. Kapitel 3.2 und 3.4).
Ein im Vergleich der Ladekonzepte deutlich kostengünstiger Betrieb auch im Zeithorizont
über 2030 hinaus, insbesondere bei stark nachgefragten Linien mit dichtem Betrieb (inkl.
Abschreibung für die Fahrzeuge und die Ladeinfrastruktur) (vgl. Kapitel 4.3).
Eine weitgehend fahrzeugneutrale Umstellung des Busverkehrs auf elektrischen Betrieb.
Damit entfallen potenzielle Mehrbedarfe für Fahrpersonal oder für Flächen zur Abstellung
der Fahrzeuge auf den Betriebshöfen.
Risiken für eine frühe Umsetzung der Streckenladung werden insbesondere in den erforderlichen Voruntersuchungs- und Planungsphasen für die Ladeinfrastruktur im Rahmen von
Planfeststellungsverfahren gesehen. Ein Hauptaugenmerk ist dabei auf die öffentliche Akzeptanz dieses E-Bus-Systems zu legen.
Bei einer Beschränkung auf Endstellen- und Depotladung gäbe es bis 2030 sehr wahrscheinlich keine verfügbare E-Bus-Technologie für die Umstellung der Diesel-Doppeldecker.
Allein für die Umstellung der restlichen Busleistungen auf Elektroantriebe wäre zudem eine
Vergrößerung der Busflotte um mindestens 100-150 Fahrzeuge erforderlich (vgl. Abbildung
Abbildung 12: Umstellung auf E-Busse mit einem Mix Depotlader/Endstellenlader
Migrationspfade der Umstellung auf Elektrobusse
Das Land Berlin wird in der Laufzeit des Nahverkehrsplans die Rahmenbedingungen für den
Einstieg in eine substanzielle und kontinuierliche Umstellung des Busverkehrs auf Elektromobilität leisten. Als Zieltechnologie wird neben dem Depotlader die Streckenladung für Busverkehre mit langen Umläufen und großen benötigten Kapazitäten festgelegt. Diese wurde in
der Zeit der Erarbeitung des NVP unter der Prämisse abgeleitet, dass die fortgeschrittene
Umstellung des Busverkehrs im Zeithorizont bis ca. 2035 in Anlehnung an den Zeitraum der
vom Land Berlin angestrebten Direktvergabe zu realisieren sei. Die Anforderungen des Mobilitätsgesetzes vom Juni 2018 sehen nun aber eine vollständige Umstellung des Busverkehrs auf alternative Antriebe bzw. nicht fossile Antriebsenergien bereits bis spätestens 2030
vor. Daher ist es notwendig, den ausgearbeiteten Migrationspfad zur Dekarbonisierung des
Busverkehrs neu zu erarbeiten. Die vollständige Umstellung des Busverkehrs bis spätestens
2030 ist mit Blick auf die zu schaffenden organisatorischen Voraussetzungen, infrastrukturellen Vorleistungen und fahrzeugseitigen Entwicklungen überaus ein ambitioniertes Ziel. Im
Rahmen einer Umsetzungsplanung muss daher untersucht werden, wie die sich aus dem
gesetzten Ziel ergebenden Herausforderungen bewältigt werden können.
Weiterhin gültig ist jedoch die in den vorangegangenen Kapiteln beschriebene Herleitung der
Zieltechnologie insbesondere aus Sicht der Anforderungen an Klimaschutz, Luftreinhaltung
Perspektive für Elektromobilität bis 2023
Um in die Elektromobilität einzusteigen und Erfahrungen mit dem Betrieb von Elektrobussen
im Kontext der Anforderungen des Berliner Busverkehrs zu sammeln, führt die BVG im Zeit-
raum von 2018 bis 2023 eine „Hochlaufphase Elektromobilität“ durch (vgl. Abbildung 13).
Diese wird fortgesetzt.
Gemäß den gegenwärtigen Einsatzperspektiven von E-Bussen ist in der Laufzeit des NVP
zunächst die Beschaffung von insgesamt 120 E-Standardbussen (12 Meter) als Depotlader
mit der dafür erforderlichen Lade- und Werkstattinfrastruktur vorgesehen. Um eine optimale
betriebliche Eingliederung zu ermöglichen, ist eine Beschaffung in vier Stufen mit jeweils 30
E-Fahrzeugen geplant (vgl. Abbildung 13). Unter Berücksichtigung einer Reichweitenreserve
zur Gewährleistung der Betriebsstabilität und Absicherung der Verkehrsleistungen verfügen
die Fahrzeuge über eine Reichweite von 150 km. In Anbetracht der geringen Erfahrungen
mit Depotladern und des Entwicklungsgrades dieser Technologie wird im Rahmen der Hochlaufphase, in Ergänzung des vollelektrischen Antriebs, der Einsatz von VerbrennungsZusatzaggregaten zur Versorgung der Nebenverbraucher (Heizung, Klimaanlage und Kneeling) zugelassen. Im Ergebnis der Hochlaufphase ist für folgende Fahrzeuggenerationen der
Einsatz von fossilen Zusatzheizungen unter Berücksichtigung der technischen Entwicklung
neu zu bewerten. Mittelfristig besteht das Ziel, auch Depotlader vollständig mit elektrischer
Der Betriebshof Indira-Gandhi-Straße wird zunächst für die Stromversorgung und Wartung
der ersten 30 E-Busse umgerüstet.
Abbildung 13: Migrationspfad alternative Antriebe bis 2023
Für die Einflottung der ersten 30 Fahrzeuge wurden zwei Konzepte geprüft. Ausgehend von
der Annahme, dass die bestehende Umlaufplanung der BVG betrieblich und wirtschaftlich
optimiert ist, sollten die E-Busse ausschließlich auf bestehenden Umläufen mit einer Länge
von bis zu 150 km eingesetzt werden. So bliebe der Fahrzeug- und Personaleinsatz gegenüber dem Einsatz von Dieselbussen konstant. Es zeigte sich jedoch, dass die Fahrzeuge
ausgehend vom benannten Betriebshof bei diesem Konzept lediglich im Berufsverkehr für
Verstärkerfahrten eingesetzt werden können. Um die wirtschaftlichen Vorteile der zur Beschaffung anstehenden E-Busse in Bezug auf Energie- und Instandhaltungskosten und die
ökologischen Vorteile bestmöglich zu nutzen, ist für eine möglichst hohe Laufleistung der
Fahrzeuge zu sorgen.
Daher wurde mit der BVG abgestimmt, dass für die ersten 30 E-Busse die Umläufe auf bestehenden Linien so angepasst werden, dass reine Elektrobuslinien entstehen. Dies führt
jedoch dazu, dass einzelne Fahrzeuge tagsüber auf dem Betriebshof nachladen müssen.
Infolge der notwendigen Aus- und Einrückfahrten für die Nachladung wird voraussichtlich in
Abhängigkeit von der Liniencharakteristik ein Fahrzeugmehrbedarf gegenüber dem Einsatz
von Dieselbussen entstehen.
Zur Minimierung des Fahrzeugmehrbedarfs werden die ausgewählten Linien im Bündel betrachtet und entsprechend ihrer Nähe zum Betriebshof ausgewählt. So können Fahrzeuge
zwischen den Linien getauscht und regelmäßig zur Nachladung an den Betriebshof geführt
werden, um den Aufwand für Ein- und Ausrückfahrten zu minimieren. Bei der Auswahl der
Linien bzw. Linienbündel wurde zudem ein Hauptaugenmerk auf eine möglichst hohe Abdeckung von Gebieten mit hoher NOx- und Lärmbelastung gelegt, um dort ÖPNV-seitig einen
weiteren Beitrag zur Luftreinhaltung und zur Lärmminderung zu leisten.
Für die weiteren, zur Beschaffung vorgesehenen, 90 E-Busse werden auf Basis der Erfahrungen mit der ersten Charge die vorherigen Annahmen überprüft und bei Bedarf angepasst.
Grundsätzlich ist ein möglichst weitgehender 1:1-Ersatz von Dieselbussen anzustreben.
Im Rahmen des Forschungsprojektes „E-MetroBus“ wird die BVG zudem 15 E-Gelenkbusse
(18 Meter) mit Endstellenladung auf einer stark belasteten Berliner Buslinie testen. Gemäß
aktuellen Planungen werden die Fahrzeuge voraussichtlich auf der Linie 200 zum Einsatz
kommen. Diese Linie eignet sich insbesondere aufgrund ihrer Trasse im dichten innerstädtischen Verkehr, auf Achsen mit hohen NOx-Belastungen und aufgrund des verfügbaren
Raums für die Ladeinfrastruktur an den beiden Endhaltestellen. Das Hauptziel dieses Projektes ist die betriebliche Evaluation des Ladens an der Endhaltestelle mit Schnellladesystemen
unter erhöhten Lastbedingungen bei dichten Taktzeiten und hohen Tageskilometerleistungen. Die Zuverlässigkeit, der Klimanutzen und die Betriebskosten des Ladekonzepts werden
ermittelt. Der Beginn des Probebetriebs mit E-Bussen ist in diesem Projekt für das Jahr 2020
In der Laufzeit des Nahverkehrsplans sind zudem weitergehende Untersuchungen und Planungen für eine frühzeitige Einführung der Streckenladungstechnologie vorgesehen. Zunächst wird bis voraussichtlich Dezember 2018 eine Machbarkeitsstudie für die Implementierung eines E-Busbetriebs mit Streckenladung durchgeführt. Im Rahmen der Studie wird die
technische Auslegung der Fahrzeuge und der Energieversorgung für den Betrieb eines Teilnetzes der BVG ermittelt. Teil der Studie befasst sich auch mit der stadtverträglichen Gestaltung der Oberleitungsinfrastruktur. Als Untersuchungsgebiet für die Machbarkeitsstudie wurde Berlin-Spandau ausgewählt, das ein ausgeprägtes Busnetz mit dicht befahrenen Linien
und Achsen aufweist.
Umsetzungsplanung für eine vollständige Umstellung auf Elektromobilität bis 2030
Bis 2030 ist gemäß MobG die strukturelle Dekarbonisierung des Berliner Busverkehrs zu
leisten. Mit dieser Vorgabe ist der mit dem ursprünglichen Zielhorizont 2035 erarbeitete Migrationspfad obsolet geworden. Die Entwicklung des angepassten Migrationspfades bis 2030
ist daher mit Beschluss des Nahverkehrsplans als Umsetzungsplanung für die Migration des
Busverkehrs auf die im Nahverkehrsplan hergeleiteten Zieltechnologien neu zu erarbeiten.
Die Randbedingungen für die Umstellung auf einen elektrischen Busverkehr sind unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Machbarkeitsuntersuchung (vgl. Kapitel 5.1) zu ermitteln.
Die Ergebnisse der Umsetzungsplanung werden für das II. Quartal 2019 angestrebt.
Die für eine Umstellung des Busverkehrs auf Elektromobilität zu bewältigenden Herausforderungen betreffen insbesondere folgende Punkte:
Vor der Einflottung der elektrischen Busse sind die Betriebshöfe der BVG infrastrukturell für die Behandlung, Nachladung (Ladepunkt, Stromnetzanschluss) und Wartung
der elektrischen Busse umzurüsten.
Hierbei ist der Flächenmehrbedarf für die Ladeinfrastruktur auf den Betriebshöfen zu
berücksichtigen; ggf. müssen zur Bewältigung des Flächenmehrbedarfs weitere Abstellkapazitäten für den Busverkehr geschaffen werden.
Neben der Umrüstung der Betriebshöfe ist auch die Einrichtung der Ladeinfrastruktur
für Streckenlader entlang der Linienwege zu gewährleisten. Die Umstellung aller Linien, die wirtschaftlich für Streckenladung geeignet sind, erfordert nach derzeitigen
Erkenntnissen mindestens ein 240 km langes Oberleitungsnetz.
Auf den Betriebshöfen und entlang der Strecken sind in Abstimmung mit den Netzbetreibern rechtzeitig (nach Planung und Genehmigung) die erforderlichen Stromleistungsmengen bereitzustellen.
Fahrzeugseitige Aspekte
Im Anschluss an die Hochlaufphase sind zwischen 2022 und 2030 ca. 1.500 elektrische Busse neu zu beschaffen.
o Dabei ist bei einem 1:1 Ersatz von Dieselbussen die Beschaffung von jährlich
ca. 40 Standardbussen und 90 Gelenkbussen notwendig.
o Die Doppeldecker der BVG (ca. 400 Fahrzeuge) müssen im Zeitraum 20242027 vollständig ersetzt werden. Gegenwärtig ist am Markt kein Modell mit der
erforderlichen Leistungsfähigkeit (Dreiachser, max. 26 t) verfügbar. Es muss
entsprechend vor dem Jahr 2024 eine Sonderanfertigung entwickelt werden.
Angesichts der momentan hohen Zahl abgängiger Busse im Fuhrpark der BVG müssen aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit von gleichwertigen alternativen Antriebskonzepten derzeit dieselbetriebene Fahrzeuge beschafft werden. Unter Berücksichtigung der üblichen Lebensdauer von Dieselbussen von ca. 12 Jahren erreichen
diese Busse ihr technisch wirtschaftliches Lebensende erst nach 2030.
Für die Planung und Errichtung der für elektrische Busse erforderlichen Infrastruktur
sind unter Berücksichtigung der gesetzlichen Vorgaben zeitintensive Verwaltungsund Beteiligungsprozesse erforderlich. Unter den gegebenen Rahmenbedingungen
ist von Planungs- und Umsetzungszeiten für jede Linie von bis zu vier Jahren auszugehen.
Unter Berücksichtigung der vorgenannten Aspekte sind im Rahmen der Umsetzungsplanung
folgende Fragestellungen für eine stadtverträgliche und wirtschaftliche Migration des Busverkehrs auf elektrische Antriebskonzepte bis 2030 zu beantworten:
Umfang der benötigten Infrastruktur
Können die bestehenden Betriebshöfe den Zuwachs an elektrischen Fahrzeugen
bewältigen? In welchem Umfang sind weitere Betriebshöfe notwendig?
Für den Betrieb von E-Bussen mit Streckenladung ist eine entsprechende Infrastruktur im Stadtbereich für das Laden der Fahrzeuge zu schaffen, deren Umfang
zu ermitteln ist:
o Welche Linien oder Achsen mit Linienbündeln sind für einen Betrieb mit
Streckenladern vorzusehen?
o Wo liegt unter Berücksichtigung der notwendigen betrieblichen Flexibilität,
der Wirtschaftlichkeit und des Klimanutzens des E-Bus-Systems (inkl. KlimaAuswirkung der Batterieherstellung) das Optimum zwischen FahrzeugBatteriekapazität, Oberleitungsanteil und -verteilung im Netz?
o Welche Anforderungen ergeben sich aus der Stromversorgung der Oberleitungen (Unterwerke, Einspeisepunkte)?
o Ergeben sich Synergien durch Mitbenutzung von Stromversorgungssystemen anderer elektrischer Verkehrsmittel (U-Bahn, Straßenbahn)?
Welche Abschnitte schließen die Installation von Oberleitungen aus technischen
(Brücken, Tunnel, …) und städtebaulichen Gründen aus?
Wie schnell lassen sich die bestehenden Betriebshöfe für die Nachladung und die
Wartung von unterschiedlichen Fahrzeugtypen anpassen?
Wie schnell kann die Ladeinfrastruktur im Stadtbereich bis 2030 unter Berücksichtigung von Planungszeiten (inkl. Zeiten für Sondernutzungserlaubnis sowie straßenverkehrsbehördliche Anordnung für Ladepunkte; förmliche Planfeststellung für die
Errichtung von Bau- und Betriebsanlagen für Oberleitungen sowie Zustimmung des
Trägers der Straßenbaulast dazu, vgl. § 41 PBefG; Planung der Stromversorgung in
Abstimmung mit Netzbetreibern) und Bauzeiten umgesetzt werden?
Inwieweit kann ein adäquater Ausbau des Versorgungsnetzes für eine vollständige
Elektrifizierung des Busverkehrs bis 2030 umgesetzt werden?
Können die Planungs- und Umsetzungszeiten durch eine Priorisierung der Projekte
zur Dekarbonisierung des Busverkehrs und die Beseitigung von kapazitativen Engpässen minimiert werden?
Welche Strecken sollen vorrangig für die Nachladung der E-Busse mit Oberleitungen ausgebaut werden?
Unter welchen Rahmenbedingungen kann das voraussichtlich ca. 280 km lange
Doppeldecker-Streckennetz sukzessive bis 2024 bzw. 2027 mit den notwendigen
elektrotechnischen Anlagen ausgerüstet werden?
Einflottung der Fahrzeuge:
In welchem Rhythmus können Standardbusse und Gelenkbusse in Abhängigkeit
von der geplanten Lade- und Stromversorgungsinfrastruktur und unter Berücksichtigung der Ausmusterung der Bestandsfahrzeuge eingeflottet werden?
Ist durch technische Entwicklungen eine vollständige elektrische Versorgung der
Nebenverbraucher von Batteriebussen mittelfristig möglich?
Welche Batteriekapazitäten müssen für Streckenlader eingeplant werden? Für eine
flexible Fahrzeugeinsatzplanung sollten alle Streckenlader eines Fahrzeugtyps mit
der gleichen Batteriekapazität ausgerüstet werden. Die Dimensionierung erfolgt daher auf Basis des größten im Netz ohne Fahrdraht zu bewältigenden Abschnittes.
Für den Doppeldecker sind aufgrund der mittelfristig bevorstehenden Ausmusterung
und der notwendigen Entwicklung eines Nachfolgers weitere Aspekte zu klären:
o Inwieweit ist die Entwicklung und Auslieferung von 400 für Berlin anzufertigenden E-Doppeldeckern von 2024 bis 2027 möglich?
o Welche Rückfallszenarien bestehen, sofern eine vollständige Umstellung der
Doppeldecker-Flotte auf elektrische Antriebskonzepte bis 2027 nicht möglich
ist. In diesem Zusammenhang ist auch zu prüfen, inwieweit optionale Abnahmemengen für konventionelle Antriebskonzepte wirtschaftlich und rechtlich gestaltbar und umsetzbar sind.
Mit der Klärung dieser Punkte soll abschließend ermittelt werden, welcher Migrationspfad
sich aus dem Zusammenspiel von Infrastrukturausbau und Fahrzeugentwicklung ergibt.
Bloomberg New Energy Finance, Electric Buses in Cities, Driving towards Cleaner Air and
lower CO2, 2018
FEV GmbH, FEV entwickelt neue Großmotorenfamilie, 2017, online verfügbar unter:
http://magazine.fev.com/de/neuer-mittelschnelllaeufer-fuer-schiffsanwendungen-und-mehr/,
zuletzt geprüft am 27.06.2018
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Energiespeicher-Roadmap
https://www.isi.fraunhofer.de/content/dam/isi/dokumente/cct/lib/Energiespeicher-RoadmapDezember-2017.pdf
Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI, Ansätze zur Standardisierung
und Zielkosten für Elektrobusse, Dresden, 2017, online verfügbar unter:
https://www.erneuerbar-mobil.de/sites/default/files/2018-04/Abschlussbericht_E-BusStandard.pdf
Karlsruher Institut für Technologie, Power-to-Gas mit hohem Wirkungsgrad, 2018, online
https://www.kit.edu/kit/pi_2018_009_power-to-gas-mit-hohemwirkungsgrad.php, zuletzt geprüft am 27.06.2018
Laurent, Fabien; Optimierung des Oberleitungsnetzes bei einer Elektrifizierung des Busverkehrs mittels In-Motion-Charging am Beispiel der Berliner Verkehrsbetriebe (BVG), TU Berlin, 2017
Leuthardt, Helmut (Dipl.-Ing.); Die Wirtschaftlichkeit von Gelenkbussen und Buszügen; Der
Nahverkehr 05/2010, 2010
Petit, Vianney; Auswirkungen der Ladetechnologie auf den Busbetrieb bei Umstellung auf
Elektroantrieb, TU Braunschweig, 2017
Sachverständigenrat für Umweltfragen, Umsteuern erforderlich: Klimaschutz im Verkehrssektor, Sondergutachten November 2017, Berlin, 2017, online verfügbar unter:
https://www.umweltrat.de/SharedDocs/Downloads/DE/02_Sondergutachten/2016_2020/2017
_11_SG_Klimaschutz_im_Verkehrssektor_KF.pdf?__blob=publicationFile&v=5
Schaufenster Elektromobilität, E-Bus Berlin Gemeinsamer Abschlussbericht, 2016
TU Dresden, Stand und Entwicklungstendenzen bei elektrisch betriebenen Linienbussen,

References: § 8
 § 8
 § 26
 § 8
 § 26
 § 26
 § 26
 § 26
 § 26
 § 26
 § 41
 § 28
 § 41