Man lebt nur zweimal.

Die Knorr-Bremse Tochter Kiepe Electric hat Technologien für die Umrüstung von Bestands-Dieselbussen und -zügen auf Hybrid- oder vollelektrischen Antrieb entwickelt – und damit den kurzfristig einsetzbaren Schlüssel zur Einsparung großer Energie- und Emissionsmengen.

Der Weg hin zu einer nachhaltigen Mobilität mit höherem E-Anteil ist keine Revolution, sondern vielmehr eine Evolution. Für die Mobilitätsbranche heißt das konkret: Sie braucht Lösungen für die Modernisierung bestehender Flotten und Fahrzeuge. Eine Möglichkeit ist das zweite Leben für gebrauchte Fahrzeuge und Komponenten, beispielsweise durch industrielle Aufarbeitung. Dadurch werden kostbare Rohstoffe genauso gespart wie die zur Herstellung neuer Produkte nötige Energie. Bei Straßen- und Schienenfahrzeugen steht der Antrieb im Fokus der Modernisierungsmaßnahmen. Schließlich bestimmt er den Energie- und Emissionshaushalt. Kiepe Electric hat Lösungen entwickelt, um Busse und Bahnen ad hoc umzurüsten – sowohl von Diesel auf Batterie als auch von Hybrid auf vollelektrischen Antrieb. Der Vorteil dieser Brückentechnologien: Sie sind sofort verfügbar. IMC-Busse, umgerüstete Dieselbusse und Hybridbahnen sind drei Optionen, die Verkehrskonzepte kurzfristig grüner machen.

E-Bus-Kit: Auch das von Kiepe Electric entwickelte E-Bus-Kit zur Umrüstung von Dieselbussen auf Batterie zeigt Wirkung: Der Elektroantrieb reduziert den Treibstoffverbrauch und somit die Abgase von Stadtbussen. Gleichzeitig entfällt der bei hochlaufenden Dieselmotoren typische Lärm – eine Entlastung für Anwohner, wartende Fahrgäste, Passagiere und Fahrer. Das Prinzip lautet: Die Batterie ist über einen elektrischen Zwischenkreis mit dem Traktionsmotor verbunden. Beim Bremsen wird die freiwerdende Energie effektiv von der Batterie aufgenommen und beim nächsten Anfahren oder Beschleunigen wieder zur Verfügung gestellt.

Gutes Stadtklima dank sauberer Busse

Vielerorts sollen stark befahrene Buslinien elektrifiziert werden – wirtschaftlich und umweltschonend. Bei Oberleitungsstrecken – in mehr als 300 Städten weltweit ist ein Oberleitungsstandard installiert – können IMC-Batteriebusse (In Motion Charging) eingesetzt werden – als modernisiertes oder Neufahrzeug. Darüber hinaus sind Oberleitungsbusse mit der von Kiepe Electric entwickelten IMC-Technologie IMC500 eine veritable Option für nachhaltige Nahverkehrskonzepte in Innenstädten ohne Oberleitungsinfrastruktur. So können die energieeffizienten, hochflexiblen und emissionsfreien IMC-Busse auch durch das Fahren auf Oberleitungs-Teilstrecken am Stadtrand die für den Tagesbetrieb notwendige Batterie-Reichweite erlangen. In der Peripherie der Stadt aufladen und in der gesamten Stadt umweltfreundlich unterwegs sein: eine nachhaltige Chance für den ÖPNV.

Das Fahrzeug mit IMC500 lädt während der Fahrt unter einer Oberleitung seine Batterien auf. Solange sich der Bus unter der Oberleitung befindet, nutzt er deren Energie zur Beschleunigung und zum Laden der Batterie. Die beim Bremsvorgang freigesetzte Energie kann durch Rückgewinnung ebenfalls zum Laden der Batterie verwendet werden. Im Batteriemodus ist der Bus unabhängig von Oberleitungen unterwegs, er kann eine flexible Streckenführung, je nach Batteriekapazität, bis zu 80 Kilometern ohne Ladevorgang bewältigen. In diesem Fall kommt die Energie für den Antrieb, die Bordnetzversorgung und die Klimaanlage ausschließlich aus der Traktionsbatterie. Die Nutzungsdauer eines Oberleitungsbusses liegt in der Regel zwischen 15 und 20 Jahren, die eines Dieselbusses bei zehn bis zwölf Jahren. Die geringeren Betriebskosten resultieren aus niedrigeren Wartungs-, Reparatur- und Energiekosten. All diese Vorteile hat beispielsweise das nordrhein-westfälische Solingen genutzt. Dort fuhren bis 2018 die auf der Linie 695 eingesetzten Dieselbusse rund 2,3 Kilometer unter der Oberleitung, ohne sie zu nutzen. Jetzt sind Busse mit emissionsfreier IMC-Technologie am Start.

Es gilt vorhandene elektrische Infrastruktur im ÖPNV zu nutzen, um Investitionskosten zu sparen. Mit dieser Absicht wurde die Nutzung der elektrischen Infrastruktur von Straßenbahnsystemen für partielle Oberleitungsbus-Abschnitte geprüft. Eine Machbarkeitsstudie stellt fest, dass ein Straßenbahnunterwerk mit wenig Modifikationen auch eine neue IMC-Linie versorgen könnte. Künftig könnten somit auch Elektrobusse den Bahnstrom nutzen.

Arnheim geht voran

„Mit unserem IMC-Konzept bringen wir den emissionsfreien Nahverkehr in die Städte“, sagt Klaus Kerth, Leiter Aftermarket bei Kiepe Electric. Die niederländische Stadt Arnheim beweist schon heute eindrucksvoll, wie die IMC-Technologie in der Ausbaustufe aussehen kann: Im Frühjahr 2019 gingen zwei umgerüstete Elektrobusse der Arnheimer Flotte mit moderner IMC-Ausrüstung von Kiepe Electric in Betrieb. Die IMC-Trolleybusse fahren zwischen den Stadtteilen Oosterbeek und Velp und haben ihren Radius auf Strecken ohne elektrische Oberleitungen erweitert. Arnheim ist dabei ein Vorreiter: Im Zuge des EU-Projekts „E-Bus 2020 IMC“ rüstet die Stadt das bestehende Oberleitungsnetz zum Smart Grid auf. Dieses nutzt die Oberleitungen als Stromverteilnetz, gespeist aus regenerativen Energien, mit Ladestationen für E-Autos und stationäre Batterien. Somit ist die IMC-Infrastruktur Tag und Nacht im Einsatz und verfügt über einen entsprechend hohen Nutzungsgrad.

Städte, die ihre Stadtbusse umrüsten möchten, können bestehende Hybridbusse zu vollelektrischen E-Bussen umbauen lassen. Hierfür müsste der Dieselmotor nebst Generator ausgetauscht werden. An deren Stelle würden Batterien eingebaut. „Durch die Umrüstung seiner Stadtbusse kann ein ÖPNV-Busbetrieb künftig erheblich Energie einsparen“, sagt Experte Kerth.

Alternative Zug-Antriebstechnologien

25 % weniger Energie auf der Schiene

Auch auf der Schiene hat Kiepe Electric Ad-hoc-Lösungen parat, um den Verkehr klimafreundlicher zu gestalten. In Düsseldorf beschäftigen sich die Experten seit etwa drei Jahren mit dem Thema alternative Antriebe von Dieseltriebzügen, die sofort einsetz- und finanzierbar sind. „Wir haben nach Lösungen für Bestandsfahrzeuge gesucht“, erklärt Peter Bunzeck, Projektleiter Hybridzug bei Kiepe Electric. „Unsere Brückentechnologien sind finanzierbar, praktikabel und schon heute einsetzbar. Das ist der große Vorteil gegenüber einer Flotten-Neuanschaffung.“ Dr. Thomas Münch, Leiter Geräteprojektierung und Technische Dienste bei Kiepe Electric, ergänzt: „Nichtelektrifizierte Strecken bei Schienenfahrzeugen sind mancherorts schwer zu elektrifizieren. Dort sind Brückentechnologien derzeit die beste Lösung.“ Kiepe Electric hat ein modulares Konzept für Voll- und Teilhybride entwickelt. Modular heißt: Es gibt verschiedene Bausteine für die Erweiterung oder Ergänzung von Dieselantrieben, beispielsweise Batterien, In Motion Charging (IMC) oder Technik zur Rückgewinnung der Bremsenergie. Die Batterie-Zelltechnologie ist dieselbe wie bei Bussen, der Unterschied liegt in der Systemgröße: 15 bis 60 kWh reichen bei IMC-Bussen aus. Bei Zügen fängt es erst bei 120 kWh an, weil diese mehr wiegen und bewegen. Mit Traktionsbatterien, die eine Energie von rund 300 kWh oder mehr haben, lassen sich sogenannte Vollhybrid-Züge mit Dieselantrieb und einem Trafo für Oberleitungsantrieb aufrüsten. Auch hybridfähige Züge mit Dieselantrieb lassen sich zu sogenannten Teilhybriden aufbauen. Vor der Umrüstung muss allerdings geprüft werden, in welche Zugmodelle man Batterien oder Trafos überhaupt einbauen kann. Kiepe Electric unterscheidet sich hier von anderen Anbietern, weil es ganzheitliches, modulares System-Know-how anbietet, nicht nur Elektrik-Einzellösungen. „Mit unserem Modul-Baukasten können wir spezifische Lösungen für Kunden individuell anbieten“, sagt Projektleiter Bunzeck. „Aus diesem Mix heraus, der viel elektrischen Antriebsanteil ermöglicht, kriegen wir je nach Streckenbeschaffenheit eine garantierte Energieersparnis hin, etwa in der Größenordnung von 20 % bis 25 %.“ Als Beispiele gelten Dieseltriebzüge der aktuellen Generation, die in den nächsten Jahren zur „großen“ Revision anstehen.

„Auf manchen Strecken, auf denen man früher nur mit Diesel fuhr, ist man heute entweder rein elektrisch oder mit nur noch 10 % bis 20 % Diesel-Anteil unterwegs“, sagt Technik-Experte Münch. Demnach hat man nach der Umrüstung nach vier Jahren rund ein Jahr an Energie eingespart. Die Vorteile einer nachhaltigen Umrüstung bringt Kiepe-Electric Projektleiter Bunzeck auf den Punkt: „Unsere Modernisierungen sind so ausgelegt, dass sie sich durch die Ersparnis in Energie, Wartung und Unterhalt quasi selbst finanzieren.“