Second life für eCitaro-Batterien in Hannover

Das Pilotprojekt GUW+ der Üstra Hannoverische Verkehrsbetriebe AG gemeinsam mit Daimler Buses nutzt „abgelaufene“ Batteriesysteme als stationäre Energiespeicher.

Der Lebenszyklus einer Antriebsbatterie endet nicht zwangsläufig nach dem Einsatz im Elektrobus – dass beweist das Pilotprojekt GUW+ der Üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG, an dem Daimler Buses als Partner beteiligt ist. (Foto: Daimler)
Der Lebenszyklus einer Antriebsbatterie endet nicht zwangsläufig nach dem Einsatz im Elektrobus – dass beweist das Pilotprojekt GUW+ der Üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG, an dem Daimler Buses als Partner beteiligt ist. (Foto: Daimler)
Martina Weyh

Der Lebenszyklus einer Antriebsbatterie endet nicht zwangsläufig nach dem Einsatz im Elektrobus – dass beweist das Pilotprojekt GUW+ der Üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG, an dem Daimler Buses als Partner beteiligt ist.

Im Rahmen des Projekts erhalten Batteriesysteme aus batterieelektrischen Mercedes-Benz eCitaro Stadtbussen ein zweites Leben als stationäre Energiespeicher – die Entwicklung und Umsetzung der Energiespeicherlösung zeichnet die Mercedes-Benz Energy GmbH verantwortlich. Das Speichersystem im Gleichrichter-Unterwerk der Üstra, das jetzt in Hannover in Betrieb genommen wurde, ermöglicht die gemeinsame und gleichzeitige Energieversorgung der eCitaro-Flotte und der Stadtbahnen des Nahverkehrsunternehmens.

Individuell anpass- und skalierbar

Die stationäre Speicherlösung in diesem Pilotprojekt sei nicht nur rückspeisefähig und regelbar, sondern auch individuell an andere Anwendungsbereiche anpassbar und entsprechend skalierbar, heißt es in der Pressemitteilung von Daimler Buses.

Weitere Pluspunkte: Die Weiternutzung der Batterien im Second-Life-Betrieb als stationärer Energiespeicher senkt die Lebenszykluskosten des eCitaro. Gleichzeitig wirkt sich die Nutzung der bei der Üstra vorhandenen Infrastruktur aus Gebäude, Netzanschluss und Leistungselektronik positiv auf die Investitionskosten aus und ermöglicht weitere Amortisationswege.

Zweites Leben für E-Bus-Batterien durch stationären Batteriespeicher

Der stationäre Stromspeicher hat eine Gesamtkapazität über 500 kWh. Er besteht aus 28 Second-Life-Batteriesystemen der Mercedes-Benz eCitaro. Jeder Daimler-Stromer verfügt über leistungsstarke NMC-Batteriepakete, die nun im Pilotprojekt GUW+ in Hannover nach Erreichen ihrer fahrzeugspezifischen Reichweitengrenze erstmals ein zweites Leben in einem stationären Energiespeicher erhalten.

Wenn die NMC-Batterien nach etwa fünf bis sechs Betriebsjahren rund 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität erreicht haben, ist in der Regel ein Austausch erforderlich, um die notwendige Reichweite der elektrischen Stadtbusse zu gewährleisten.

Im stationären Betrieb, bei dem Kapazitätsverluste nur eine untergeordnete Rolle spielen, sind die Batterien dagegen bis zu zehn Jahre voll einsatzfähig. Die Weiterverwendung in einer Second-Life-Anwendung als stationäre Energiespeichermodule erweitert somit ihren wirtschaftlichen Nutzen und unterstützt die Umweltbilanz der eCitaro.

Die Batterien im stationären Batteriespeicher-Pilotprojekt der Üstra stammen aktuell noch aus eCitaro-Stadtbussen, die von Daimler Buses mehrere tausend Kilometer im Testbetrieb gefahren wurden. Zukünftig kann der stationäre Energiespeicher mit ausgetauschten Batterien aus den derzeit 49 vollelektrischen eCitaro Solo- und Gelenkbussen der Üstra erweitert werden.

Kreislauf von lokaler Stromspeicherung und -abgabe in Hannover

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

Ein weiterer Fokus der Üstra liegt auf der Versorgung der öffentlichen Ladeinfrastruktur und der Einspeisung von Überkapazitäten in das öffentliche Stromnetz. 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.

Um die eigenen Elektrobusse über den Speicher des Gleichrichterunterwerks aufladen zu können, hat die Üstra auf ihrem Betriebsgelände eine eigens dafür konzipierte Ladestation errichtet.

Umsetzungsphase begann 2021

Seit 2021 befand sich das Pilotprojekt zur erstmaligen Integration gebrauchter E-Bus-Batterien aus Vorserienfahrzeugen des eCitaro in der Umsetzungsphase, die nun mit der vollständigen Integration des Batteriespeichers abgeschlossen wurde und den störungsfreien Regelbetrieb sicher und dauerhaft gewährleistet.

Neben intensiven Testläufen erfolgte in der Erprobungs- und Identifikationsphase die Integration in das gesamte technische Umfeld und die elektrotechnischen Leitsysteme des Stadtbahnstromnetzes der Üstra sowie die Finalisierung des Brandschutzkonzeptes.

Vom Batteriespeicher-Pilotprojekt zur skalierbaren Serienlösung

Das Konzept des stationären Batteriespeicher-Pilotprojekts GUW+ dient in erster Linie der Validierung für eine mögliche Bestückung mit Batterien aus der regulären eCitaro-Busflotte der Üstra, nachdem diese ihre Kapazitätsgrenze erreicht haben.

Die Üstra hat seit 2020 sukzessive 49 eCitaro -Stadtbusse in Betrieb genommen, deren 490 Batterien voraussichtlich ab 2026 schrittweise in die Second-Life-Speicherlösung integriert werden können. Die Üstra kann dann ihren Energiebedarf im stationären Second-Life-Einsatz vollständig aus eigenen Batterien decken und damit die Wirtschaftlichkeit erhöhen.

Das Projekt zur verlängerten Nutzungsdauer von E-Bus-Batterien ist grundsätzlich in Größe und Umfang skalierbar. Damit eignet es sich als Basis für die Weiterentwicklung des Konzepts und die zukünftige Umsetzung als wirtschaftlich effiziente Serienlösung, die den Fahrzeugbatterien der eCitaro ein zweites Leben schenkt.

Viel Potenzial für Verkehrsunternehmen

Der stationäre Energiespeicher kann bei der Üstra, aber auch bei anderen Verkehrsbetreibern beliebig erweitert und individuell an deren Bedarf angepasst werden. Angestrebt wird beispielsweise eine Containerlösung, die nicht auf bereits vorhandene Räumlichkeiten auf dem Betriebsgelände angewiesen ist, sondern sich flexibel in unterschiedliche Umgebungsbedingungen integrieren lässt.

Eine weitere Perspektive ist die Einbindung der Stromversorgung für weitere Elektrofahrzeuge wie Kommunalfahrzeuge-  oder die Fahrzeuge von Beschäftigten in die Ladeinfrastruktur; aber auch die Speicherung der Energie für die Nutzung in der eigenen Werkstatt oder den Administrationsbereichen der betriebseigenen Verwaltung führt zu einer deutlichen Steigerung des wirtschaftlichen Nutzens dieser Investition des Betreibers in ein zweites Batterieleben durch Austausch und stationäre Weiternutzung.

Interessant ist auch die Kombination mit Photovoltaikanlagen auf Dächern, Produktionshallen und Stellflächen des Betriebsgeländes. Die Zwischenspeicherung des Solarstroms in den weiterverwendeten Second-Life-Batteriesystemen aus dem eCitaro und die lokale Nutzung des selbst erzeugten Stroms z.B. in den Nachtstunden zum Laden der Fahrzeuge entspricht dem Wunsch vieler ÖPNV-Betreiber und Servicebetriebe, die eine Steigerung der Rentabilität ihrer Elektrobusflotten im Rahmen der Gesamtkosten-Kalkulation anstreben.

Last but not least dient das Pilotprojekt GUW+ für Daimler Buses auch der Evaluierung der Einsatzmöglichkeiten von stationären Energiespeichern als Ersatzteilspeicher: Neue Batterien für den eCitaro, die bei Daimler Buses oder von Servicebetrieben bevorratet werden und zur Verwendung als Tauschaggregate bei plötzlichen Batterieausfällen in den Fahrzeugen bestimmt sind, können bis zu ihrem Einsatz in Elektrobussen in stationäre Speichersysteme mit niedriger Last integriert werden. Auf diese Weise lassen sich die Batterien bis zum vorgesehenen Einsatz im Elektrobus fit halten, und einem vorzeitigen Alterungsprozess wird wirksam vorgebeugt.

Entwicklung und Realisierung des Energiespeichers – das Projekt GUW+

Das Projekt GUW+ wird im Rahmen der Förderrichtlinie Elektromobilität vom 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.

Die Mercedes-Benz Energy GmbH, ein Tochterunternehmen der Mercedes-Benz AG und spezialisiert auf Anwendungen aus den Bereichen „Second Life“ und „Ersatzteilspeicherung“, ist im Auftrag des Fraunhofer IVI für die Entwicklung und Umsetzung des Energiespeichers im Projekt GUW+ verantwortlich.

Daimler Buses stellte die Batterien zur Verfügung und unterstützte bei der Entwicklung der Software- und Steuerungskomponenten. Die neu gegründete Daimler Buses Solutions GmbH wird zukünftige Second-Life-Applikationen auf Basis von Batterien aus dem Mercedes-Benz eCitaro im Rahmen von schlüsselfertigen Elektrobus-Infrastrukturlösungen für ÖPNV-Unternehmen umsetzen.

Daimler Buses stellte die Batterien zur Verfügung und unterstützte bei der Entwicklung der Software- und Steuerungskomponenten. Die neu gegründete Daimler Buses Solutions GmbH wird zukünftige Second-Life-Anwendungen auf Basis der Batterien aus dem Mercedes-Benz eCitaro im Rahmen von schlüsselfertigen Elektrobus-Infrastrukturlösungen für Verkehrsunternehmen realisieren.