In Ballungszentren und Städten ist der Bus als umweltfreundliches und hoch effizientes Verkehrsmittel nicht mehr wegzudenken. Steigende Qualitätsanforderungen an den ÖPNV sowie die Erfüllung von Emissions- und Umweltstandards erfordern eine kontinuierliche Erneuerung des Fuhrparks. Neben modernen Mobilitätskonzepten stärken neue Antriebstechnologien die Umweltvorteile dieses Transportmittels. Im Zuge der Energiewende rücken alternative Antriebe immer mehr in den Fokus.
Alternative Antriebe bezeichnen Antriebskonzepte von Fahrzeugen, die sich von den am Markt etablierten herkömmlichen Antriebssystemen unterscheiden. Auch im ÖPNV gewinnen sie immer mehr an Bedeutung, denn der innerstädtische Busbetrieb kann einen entscheidenden Beitrag zur verminderten Schadstoff- und Feinstaubbelastung in Städten leisten.
Vorgegebene Fahrpläne, regelmäßige Haltestellen, die geringe durchschnittliche Geschwindigkeit und die kurzen Strecken, stellen besondere Anforderungen und Ansprüche an die Fahrzeuge mit alternativen Antrieben. Da ein Großteil der Fahrzeuge im Stadtverkehr eingesetzt wird, wird vorausgesetzt, dass die Emissionswerte deutlich besser gegenüber den konventionellen Antrieben sind. Ein weiterer Punkt ist die hohe, innerstädtische Lärmbelästigung, verursacht durch den Verkehr. Somit sollten die neuen Antriebe geräuscharm sein. Bei allen technischen Verbesserungen muss aber darauf geachtet werden, dass der Fahrkomfort und letztendlich die Kapazität insgesamt nicht darunter leiden.
Derzeit werden neben den herkömmlich angetriebenen Diesel- und Erdgasbussen, Fahrzeuge mit Biogasantrieben, Hybridantrieben und Elektroantrieben im städtischen Betrieb verwendet. In Hamburg gibt es seit Dezember 2014 eine zehn Kilometer lange Innovationslinie, auf der dieselelektrische Hybride, Brennstoffzellen-Fahrzeuge, Plug-In-Hybridbusse und Batteriebusse (insgesamt 61 Fahrzeuge im Test) eingesetzt werden. Der Weg zu emissionsfreien Bussen umfasst aber nicht nur die Fahrzeuge, sondern die komplette Businfrastruktur von Betriebshöfen über die Ladeeinrichtung bis hin zu den Werkstätten.
Erdgasfahrzeuge
Erdgasfahrzeuge sind bereits weit verbreitet und praxiserprobt. Neben den Dieselantrieben sind Erdgasantriebe am weitesten entwickelt und stellen eine sinnvolle Ergänzung dar. Der Gasmotor arbeitet gegenüber dem Dieselmotor leiser, weswegen er gerade innerstädtisch gerne eingesetzt wird. Im Betrieb mit Biogas arbeitet der Gasmotor nochmals emissionsärmer als ein Euro VI Dieselmotor. Nachteilig auf die Gesamtbetrachtung wirken sich jedoch die notwendigen Investitionen in die Infrastruktur, der erhöhte Zeitbedarf beim Betanken der Erdgasfahrzeuge, sowie die höheren Anschaffungskosten aus.
Hybridfahrzeuge
Der Hybridantrieb weißt konzeptionell drei verschiedene Entwicklungsrichtungen auf. Den seriellen Hybrid, den parallelen Hybrid und den gemischten Hybrid.
Hybridfahrzeuge (zumeist Diesel- und elektrischer Antrieb) eignen sich für den Stop-and-go-Betrieb im ÖPNV, da die Bremsenergie gespeichert und später genutzt werden kann. Die realisierten Reichweiten sind dementsprechend höher als bei einem reinen Elektroantrieb.
Eine Studie des VDV bezüglich alternativer Antriebssysteme beschäftigt sich unter anderem mit dem Thema Hybridantriebe. Hierbei wurde der Kraftstoffverbrauch im Linienverkehr ermittelt. Die Einsparungen liegen in einer Bandbreite von 5 % bis 10 %. Einsparungen in Höhe von bis zu 25 % wie von den Herstellern angegeben, konnten nur dann realisiert werden, wenn die Fahrzeuge auf einer, dem Einsatz von Hybridantrieben entgegenkommenden Linie optimiert und auch nur hier eingesetzt wurden.
Batteriebetriebene Fahrzeuge
Die Elektromobilität nimmt Fahrt auf: Eine Vielzahl von Busherstellern erweitert ihre Modellpalette um neue Elektrofahrzeuge. Allerdings bedarf der Einsatz von Elektrobussen einer Umstellung der Beschaffungsstrategie. Während beispielsweise ein konventioneller Dieselbus nach der Beschaffung auf jeder Linie eingesetzt werden kann, ist dies für Elektrobusse aufgrund ihrer beschränkten Reichweite nur bedingt möglich. Weiterhin spielt bei Elektrobussen das Zusammenspiel von Batteriekapazität und Ladeinfrastruktur eine wichtige Rolle. Insgesamt kann ein Elektrobus bei der Anschaffung nicht isoliert betrachtet werden, sondern ist vielmehr ein Teil eines aufeinander abgestimmten Verbundes aus Fahrzeug, skalierbarer Batterie und Ladeinfrastruktur.
Aktuell ist aufgrund mangelnder Wirtschaftlichkeit, einer teils noch nicht ausreichenden Reichweite, technischer Kinderkrankheiten und der Tatsache, dass gerade im Winter Nebenaggregate wie die Heizung enorm viel Energie verbrauchen, noch keine wirkliche Serienreife erreicht.
Brennstoffzelle
Brennstoffzellenbusse nutzen Wasserstoff als umweltschonender Energieträger, der von Brennstoffzellen in Strom und über Elektromotoren in Antriebsenergie für das Fahrzeug umgewandelt wird. Da die Emissionen eines solchen Busses ausschließlich aus völlig unschädlichem Wasserdampf bestehen und zudem der Elektroantrieb praktisch keinerlei Geräuschemissionen verursacht, gilt der Einsatz von Brennstoffzellen-Bussen als äußerst vielversprechendes Konzept für den Nahverkehr der Zukunft.
Im Rahmen der EU-Förderinitiative „Jive“ (Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe), die in 2017 startet und auf sechs Jahre ausgelegt ist, soll die Brennstoffzellentechnik sowie die Wasserstofftankstelle entscheidend weiterentwickelt werden.
Dieselantrieb
Maßstab für alle Antriebstechnologien ist der konventionelle Dieselbus. Mit Einführung der umweltfreundlichen Euro-6-Busse, konnte der Energiebedarf der Busse nochmals deutlich gesenkt werden. Kraftstoffeinsparungen bis zu 10 % konnten in Aschaffenburg realisiert werden. Gleichzeitig haben sich der CO2-Ausstoß und die Stickstoff-Emissionen gegenüber dem Vorgängermodell nochmals deutlich reduziert. Die Rußemissionen befinden sich laut Aussage der Wissenschaftler an der Nachweisbarkeitsgrenze. Der moderne Dieselbus von heute weist eine fast unbegrenzte Flexibilität auf. Bei der Energiedichte ist Dieselkraftstoff bezogen auf das Tankvolumen und das Gewicht bis jetzt unerreicht.
Moderne Euro VI-Antriebe sind aktuell schon sehr sauber. Dennoch besteht ein weiteres Potenzial bei der Kraftstoffeinsparung und damit der Reduktion von CO2-Emissionen durch Optimierung der Aggregate und Komponenten.
Resümee
Verbrennungsmotor heißt nicht automatisch Dieselantrieb. Erdgasantriebe sind aufgrund ihres leiseren Antriebes verbunden mit leichten Vorteilen bei den Emissionen eine echte Alternative.
Aktuell zu beginnen, eine Busflotte auf Erdgasantriebe umzustellen ist aber nicht zu empfehlen. Bis durch die jährlichen Ersatzbeschaffungen der Busse eine nennenswerte Anzahl von Erdgasbussen vorhanden wäre, wäre die sehr rasche Entwicklung der Elektromobilität so weit fortgeschritten, dass diese Serienreife erlangt hat und somit in der Lage ist, die Verbrennungsmotoren zu ersetzen. Dementsprechend würden sich die Investitionen in Infrastruktur, verbunden mit höheren Anschaffungskosten bei den Fahrzeugen, bis hin zu einem nicht zu unterschätzenden Mehraufwand für die Fahrzeugbetankung, nicht rechnen.
Die bisher im ÖPNV eingesetzten Busse mit alternativen Antrieben werden meist im Rahmen von Forschungsprojekten als Testfahrzeuge eingesetzt. Sie sind in der Regel teurer als konventionell angetriebene Busse. Zudem sind die Wartungskosten für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben noch deutlich höher als bei den bisher eingesetzten herkömmlichen Antrieben. Oftmals ist zusätzlich erst der Aufbau einer eigenen Infrastruktur für alternative Kraftstoffe vonnöten. Daher ist bei der Beschaffung von alternativen Fahrzeugen nicht nur das Fahrzeug separat, sondern die gesamte notwendige Infrastruktur zu betrachten.
Der aktuelle Fokus der Entwicklung liegt auf dem Batteriebus. Erste Elektrobusse, die über das Stadium von Vorserienfahrzeugen hinausgehen, werden in den nächsten 2 bis 5 Jahren erwartet. Diese sollen dann, zumindest im Stadtbusbereich eine ähnliche Flexibilität wie Dieselbusse aufweisen.
Zero-Emission-Fahrzeuge und die hierfür benötigte Infrastruktur wird es allerdings nicht ohne Mehrkosten gegenüber dem Dieselbus geben können.
Der am 06.06.2005 im Werksenat getroffene Beschluss, Fahrzeugersatzbeschaffungen im Bereich der Busse auch weiterhin mit Dieselantrieben vorzunehmen, war rückwirkend betrachtet ökologisch wie auch ökonomisch die richtige Entscheidung.
