Forschung Zweites Leben für Elektrobus-Batterien

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Nach rund sechs Jahren sind die Batterien von vollelektrisch angetriebenen Stadtbussen nicht mehr leistungsfähig genug. Doch als stationäre Stromspeicher eignen sie sich noch rund zehn Jahre, wie im Projekt GUW+ gezeigt wird.

Der Lebenszyklus einer Antriebsbatterie endet nicht zwangsläufig nach dem Betrieb in einem Fahrzeug. Dies beweist das Pilotprojekt GUW+ der Üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG, an dem Daimler Buses als Partner beteiligt ist. In dem 2021 angekündigten Projekt erhalten Batteriesysteme aus Mercedes-Benz E-Citaro-Stadtbussen ein zweites Leben als stationärer Energiespeicher. Die Energiespeicher-Lösung ist von der Mercedes-Benz Energy GmbH entwickelt und umgesetzt worden. Das Speichersystem im Gleichrichter-Unterwerk der Üstra, das jetzt in Hannover in Betrieb gegangen ist, ermöglicht die gemeinsame, zeitgleiche Energieversorgung der Elektrobusse und Stadtbahnen des ÖPNV-Unternehmens.

Die stationäre Speicherlösung in diesem Pilotprojekt ist nicht nur rückspeisefähig und regelbar, sie kann auch individuell an andere Anwendungsbereiche angepasst und entsprechend skaliert werden. Weitere Pluspunkte: Die Weiternutzung der Batterien im Second-Life-Betrieb als stationärer Energiespeicher reduziert die Lebenszykluskosten des Elektro-Buses. Zugleich wirkt sich bei der Üstra die Nutzung der bestehenden Infrastruktur aus Gebäude, Netzanschluss und Leistungselektronik positiv auf die Investitionskosten aus und ermöglicht weitere Amortisationswege.

Kapazitätsverluste im stationären Betrieb untergeordnet

Der stationäre Stromspeicher verfügt über eine Gesamtkapazität von mehr als 500 kWh. Er besteht aus 28 Second-Life-Batteriesystemen aus dem E-Citaro-Bus. Jeder Stadtbus ist ausgestattet mit zwei NMC-Akkupaketen. Wenn diese nach rund fünf bis sechs Einsatzjahren etwa 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität erreicht haben, sind sie aber noch für den stationären Betrieb geeignet, bei dem Kapazitätsverluste nur eine untergeordnete Rolle spielen. Dann sind die Akkus noch bis zu zehn Jahre lang voll einsatzfähig. Die Weiterverwendung der Batterien in einer Second-Life-Applikation als stationäre Energiespeicher-Module erweitert damit ihren wirtschaftlichen Nutzen und unterstützt die Umweltbilanz des elektrischen Stadtbusses.

Die Batterien im stationären Batteriespeicher-Pilotprojekt der Üstra stammen derzeit noch aus Stadtbussen, die von Daimler Buses über tausende Kilometer für Erprobungsfahrten eingesetzt wurden. In Zukunft kann der stationäre Energiespeicher mit ausgetauschten Batterien aus den aktuell 49 vollelektrisch angetriebenen Solo- und Gelenkbussen erweitert werden.

Kreislauf von lokaler Stromspeicherung und Stromabgabe

Das Gleichrichter-Unterwerk in Hannover versorgt die Stadtbahnen ebenso wie die Elektrobusse der Üstra und ist an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Der Energiespeicher dient dabei als Puffer zur effizienten Nutzung der anfallenden Rekuperationsenergie im Rahmen des Stadtbahnbetriebs. Die dabei gespeicherte Energie ermöglicht den Ausgleich von Lastspitzen und einen reibungslosen Weiterbetrieb bei Netzausfällen.

Darüber hinaus steht bei der Üstra auch die Versorgung der öffentlichen Ladeinfrastruktur und die Einspeisung von Überkapazitäten ins öffentliche Stromnetz im Fokus. In Zeiten, in denen zu viel Strom produziert und ein erhöhter Bedarf im öffentlichen Netz festgestellt wird, sollen diese Spitzen abgefangen, das Stromnetz entlastet und Blackout-Szenarien in der Energieversorgung beherrschbar gemacht werden. Für die Aufladung der eigenen Elektrobusse über den Speicher des Gleichrichter-Unterwerks hat die Üstra eine speziell dafür ausgelegte Ladestation auf ihrem Betriebsgelände eingerichtet.

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Über das Projekt GUW+

Das Projekt GUW+ wird im Rahmen der Förderrichtlinie Elektromobilität durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert. Neben dem Konsortialführer Alstom Transport Deutschland GmbH aus Salzgitter gehören dem Konsortium die Firmen Elpro GmbH aus Berlin sowie das Unternehmen Motion Control and Power Electronics GmbH, das Fraunhofer IVI in Dresden und die TU Dresden an. Daimler Buses unterstützt das Projekt als assoziierter Partner.

Seit 2021 befand sich das Pilotprojekt zur erstmaligen Integration von gebrauchten E-Bus-Batterien aus Vorserienfahrzeugen des E-Citaro in der Umsetzungsphase, die nun mit der vollumfänglichen Integration des Batteriespeichers abgeschlossen wurde und den regulären störungsfreien Betrieb sicher und dauerhaft gewährleistet. Neben intensiven Testläufen erfolgte in der Erprobungs- und Identifikationsphase die Einbindung in das gesamte technische Umfeld und die elektrotechnischen Steueranlagen des Stadtbahn-Stromnetzes der Üstra sowie die Finalisierung des Brandschutzkonzepts.

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