KIT präsentiert auf der IAA modulares Batteriekonzept für den E-Nahverkehr
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) will batteriebetriebene Fahrzeuge attraktiver machen. Lösungen für den Öffentlichen Nahverkehr (ÖPNV) stellen die KIT-Wissenschaftler demnächst auf der Internationalen Automobilausstellung (IAA) in Frankfurt anhand ihres E-City-Bus-Demonstrators vor. Der Clou: ein modulares Batteriekonzept.
Beim KIT-Konzept für einen wirtschaftlichen E-Bus lassen sich die modularen Batterien (orange) einfach in die Freiräume der Fahrzeugstruktur intergrieren.
Foto: KIT
Sie sind umweltfreundlicher, leiser und die Kosten für Betrieb und Wartung sind geringer – das sind die Vorzüge elektrisch betriebener Fahrzeuge. Dagegen stehen eine geringe Reichweite und hohe Anschaffungskosten. Und genau diese Nachteile wollen die Karlsruher Wissenschaftler des Projekts Competence E aus dem Weg räumen.
Dafür stellten sie zunächst Berechnungen. Ergebnis: Der Elektro-Antrieb lohnt sich vor allem für Fahrzeuge, die vorwiegend auf kurzen bis mittleren Strecken eingesetzt werden. Car-Sharing-Fahrzeuge, Lieferwagen und Stadtbusse sind deshalb nach Ansicht des KIT-Teams der ideale Anwendungsbereich für den batterie-elektrischen Antrieb. Zumal ihre Berechnungen zeigten, dass sich der Einsatz von Stadtbussen mit batterie-elektrischem Antrieb durch die hohe Auslastung im öffentlichen Nahverkehr innerhalb der üblichen Nutzungsdauer amortisiert.
Optimal für den Stadtbetrieb
Das Projekt Competence E entwickelte daraufhin den optimalen elektrischen Bus für den Stadtbetrieb. Fakultätsübergreifend wurde der E-City-Bus-Demonstrator aufgebaut, um optimale Komponenten, Antriebssysteme und Betriebsstrategien zu entwickeln und unter realen Einsatzbedingungen zu testen. Der Busrahmen wurde mit einem elektrischen Antrieb – Motor und Fahrbatterie-, einem Hochvoltnetz und einem Steuerungssystem ausgestattet.
Die Energieversorgung des Elektrobus-Demonstrators erfolgt durch ein am KIT entwickeltes neuartiges Konzept eines modularen Batteriesystems mit Lithium-Ionen-Zellen. Flache, in der Baulänge skalierbare und in der Höhe stapelbare Batteriemodule ermöglichen die Ausnutzung unterschiedlichster Bauräume zum Aufbau eines bedarfsgerechten Energiespeichers. Das für den Demonstrator am KIT entwickelte Batterie-Management-System und die realisierte Antriebssteuerung erlauben den Fahrbetrieb unter Berücksichtigung der aktuellen Leistungsgrenzen des Systems und seiner Komponenten. „Das gewählte Antriebskonzept zeigt, dass die Energieeffizienz eines E-Busses bereits durch die Komponentenauswahl erhöht werden kann“, so Martin Gießler, Leiter des Entwicklungsprojekts für den Demonstrator.
Bremsenergie wird nutzbar
Außerdem wandelt das System die Bremsenergie wieder in elektrische Energie um – das ist im Stadtverkehr mit ständigem Anfahren und Abbremsen wichtig. „Die Realisierung einer vorausschauenden Betriebs- und Rekuperationsstrategie spielt eine wichtige Rolle“, nennt Gießler das.
„Der Demonstrator leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Elektromobilität“, fasst Andreas Gutsch zusammen, Koordinator des Projekts Competence E am KIT. Der E-City-Bus-Demonstrator wird auf der IAA in Frankfurt vom 12. bis zum 22. September zu sehen sein.
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