Auf der Linie 83 sind seit kurzem Batterie-Gelenktrolleybusse der neuesten Generation unterwegs. Wir haben mit Dominic Hink, und Beat Guggisberg, Leiter des Bereichs «Energy Storage System Solutions» bei ABB über die dafür nötige Batterietechnologie, Recycling und andere visionäre Themen gesprochen.
Titelbild: ©ABB
«Die Linie 83 fährt jetzt elektrisch», titelten die VBZ im vergangenen August. Mit der Umstellung auf Trolleybusbetrieb sind dort nämlich acht Gelenktrolleys der neuesten Generation basierend auf der Technologie des «Swiss Trolley Plus» im Betrieb. Das Besondere an den Fahrzeugen ist die Traktionsbatterie, die es erlaubt, längere Strecken auch ohne Fahrleitung zurückzulegen. Die besagten Energiespeichersysteme werden quasi in der Nachbarschaft zusammengebaut, genauer gesagt im Hause ABB, welches seit der Eröffnung Ende Oktober 2019 Energiespeicherlösungen am Standort Baden herstellt.
Der Projektleiter im Bereich Technik der VBZ, Dominic Hink, ist seit Anfang März 2020 in die Beschaffung von Bussen involviert. Gemeinsam mit ihm haben wir die Geburtsstätte der Traktionsbatteriemodule besucht, wo der VBZ-Fachmann mit Beat Guggisberg, Leiter des Bereichs «Energy Storage System Solutions» bei der ABB, fachsimpeln konnte.
Herr Guggisberg, Sie haben seit vergangenem Oktober in Baden einen hochmodernen Standort zur Montage von Energiespeichern in Baden. Warum genau dort?
Der Hauptgrund, weshalb wir unsere erste Fertigung für Energiespeicherlösungen an diesem relativ teuren Standort in der Schweiz gebaut haben, ist der, dass sich unser Entwicklungs- und das Kompetenzzentrum für Leistungselektronik in der Nähe befindet, nämlich in Turgi. Das Forschungszentrum indes liegt in Dättwil, also ebenfalls in unmittelbarer Nähe. Die Nähe der Expertise ist elementar für ein neues Produkt, weil es die Reaktionszeiten verkürzt und die notwendigen Kompetenzen aus Forschung und Entwicklung bei Bedarf rasch verfügbar sind.
Rechnet sich dieser teure Standort?
Mit der Innovation bauen wir auf die Stärken des Standorts. Und aus Qualitäts- und Sicherheitsgründen werden die entsprechenden Arbeitsschritte automatisiert von zwei Robotern ausgeführt. Auch wenn 15 bis 20 neue Arbeitsstellen geschaffen wurden, fallen so die Arbeitskosten doch weniger ins Gewicht. Die Automatisierung ermöglicht, die Produktionskosten auf einem wirtschaftlichen Niveau zu halten.
Bei der ABB in Baden entstehen Energiespeicher für die neueste Generation Gelenktrolleybusse der VBZ. Was wird hier sonst noch entwickelt?
Im Moment stellen wir hier ausschliesslich Energiespeicherlösungen für Bahn- und Busanwendungen her, wobei zu sagen ist, dass wir die Module auch für andere, etwa stationäre Anwendungen einsetzen können.
Produzieren Sie Ihre Speicherlösungen auch für Schienenfahrzeuge?
Ja, für Diesel-Triebzüge, sowohl für Neufahrzeuge wie auch bestehende, die man jetzt zu Diesel-Hybridfahrzeugen umrüstet– diese sind nicht in der Schweiz, aber in Deutschland und Holland beispielsweise im Einsatz. Es gibt ebenfalls Projekte für den Ersatz von Dieselfahrzeugen durch reine Batteriezüge.
Bei den VBZ soll die Batterie während der gesamten Lebensdauer eines Busses einmal ersetzt werden. Das sind etwa 15 bis 17 Jahre. Werden die Batteriemodule ausgetauscht oder muss man den kompletten Energiespeicher ersetzen?
Dadurch, dass wir einen modularen Ansatz verfolgen, ist es möglich, dass wir den Energiespeicher zurücknehmen, die Module entnehmen und ersetzen. Das System wird daraufhin getestet und wieder ins Fahrzeug eingebaut.
Würden Sie auch defekte Batterien reparieren?
Die Möglichkeit besteht, kleinere Reparaturen durchzuführen, aber natürlich nicht im grossen Stil. Wir erwarten aber auch nicht, dass wir Ausfälle haben (schmunzelt). Die Wege für Reparaturen müssen sehr kurz sein. Bei defekten Systemen sprechen wir dann nämlich von einem Gefahrenguttransport. Die meisten Unterhaltsarbeiten können von unserem Serviceteam ohnehin direkt vor Ort durchgeführt werden.
Nun zu den Zellen: Was für eine Zellchemie kommt in dieser Lithium-Ionen-Batterie zum Einsatz?
Es handelt sich um eine LTO-Zellchemie1.
Die meisten Anbieter von Elektro-Autos setzen momentan noch auf die Zellchemie NMC2. Warum ABB nicht?
Ein normaler Elektro-Personenwagen erfährt in seinem ganzen Leben in etwa dieselbe Belastung wie ein ÖV-Bus in einem Jahr. Nach einem Jahr müsste man so eine Batterie, wie sie in einem Elektro-PkW enthalten ist, in einem Bus also ersetzen. Aber natürlich muss sie wesentlich länger halten.
Wird für die Zukunft auch an anderen, potenziell einsetzbaren Zellchemien geforscht?
In unserem Forschungszentrum wird natürlich durchaus verfolgt, was für Trends sich für die Zukunft abzeichnen. Im Moment und für die kommenden Jahre wird LTO für diese Art von Anwendung, die bei hoher Belastung eine entsprechend hohe Zyklenfestigkeit3 und Lebensdauer aufweisen muss, aber sicher die beste Wahl sein. Der Zeithorizont für die Entwicklung anderer Zellchemien mag bei fünf bis zehn Jahren liegen.
Im Moment besitzen die Batterien unserer neuen Trolleybusgeneration 66 kWh Energieinhalt. Wie sehen Sie den Trend bezüglich Energiedichte bei gleichbleibendem Volumen?
Für solche Hochleistungsanwendungen dürfte sich bezüglich Energiedichte in den kommenden Jahren nicht viel ändern. Wenn es gelingen würde, die Feststoffbatterie so zyklenfest und leistungsfähig wie LTO zu machen, erreicht man wesentlich höhere Energiedichten als mit LTO, aber im Moment ist das noch in weiter Ferne. Eine Elektroauto-Batterie hat etwa 85 kWh und ist erst noch leichter als unsere. Aber wie gesagt, im Bus lebt so eine Batterie vielleicht acht bis 12 Monate. Zudem hat die Sicherheit bei Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs höchste Priorität.
Aber die Batterien werden doch bezüglich Sicherheit getestet, bevor sie zum Einsatz kommen?
Ja, natürlich. Zudem gibt es sowohl im Schienen-, wie auch im Strassenbereich entsprechende Vorschriften, ECE R100 zum Beispiel. Diese Tests werden mit den Zellen, den Modulen und dem gesamten System durchgeführt.
Was geschieht mit den Zellen am Ende ihrer Lebensdauer?
«Am Ende der Lebensdauer im Fahrzeug» heisst noch lange nicht, dass die Batteriemodule beziehungsweise die Zellen darin nicht mehr brauchbar wären. Wir prüfen derzeit Konzepte, die eine Weiternutzung für andere Anwendungen beinhalten. Das heisst, dass wir die Kapazität und Leistungsfähigkeit der Zellen im Modulprüfer testen und danach unter Umständen bei einem sogenannten «Second Life» in einer stationären Anwendung mit weniger Leistungsbeanspruchung noch ein paar Jahre einsetzen. Momentan ist das natürlich noch Theorie, da wir bislang ja keine Batterie zurückerhalten haben. Wie das in etwa acht Jahren aussieht, auch in kommerzieller Hinsicht, werden wir sehen. Der Aufbau der Batterie ermöglicht auf jeden Fall eine Zweitnutzung.
Auch ein Second-Life-Speicher ist irgendwann am Ende seines Lebens. Wie steht es mit dem Recycling?
Grundsätzlich nehmen wir die Batterien zurück, werden dann aber mit einem Recycler entsprechende Vereinbarungen treffen. Das Recycling führen wir nicht selber aus, es gibt Spezialisten, die das schon länger machen.
Gehen wir doch mal von den Batterien kurz weg. Wie schätzen Sie das Potenzial von Wasserstoff als Energiespeicher im ÖV ein? Sehen Sie das als Konkurrenz?
Nein, das bedeutet nicht unbedingt Konkurrenz. Wird der Wasserstoff in einer Brennstoffzelle verwertet, braucht es für Busse oder Schienenfahrzeuge eine Batterie, um schnell eine hohe Leistung zu erbringen. Die Brennstoffzelle kann das nicht. Beziehungsweise haben solche Peak-Leistungen einen sehr negativen Einfluss auf die Lebensdauer. Ich sehe Wasserstoff als Ergänzung für längere Strecken, vor allem im Lastwagenbereich.
Hat sich die Corona-Pandemie eigentlich auf die Bestellungen ausgewirkt?
Unser Geschäftsbereich Traktion zeichnet sich durch lange Projektzyklen aus. Abhängig sind wir unter anderem von allfälligen Auswirkungen der Pandemie auf den öffentlichen Verkehr, was sich auf die Beschaffung von neuen Bussen und Schienenfahrzeugen durchschlagen könnte. Grundsätzlich sind wir überzeugt, dass Energieeffizienz und Nachhaltigkeit im öffentlichen Verkehr wichtige Themen bleiben werden.
1 Lithium Titanat-Oxide
2 Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan
3 Bedeutet, dass die Batterie auch nach tausenden von Entlade- und Ladevorgängen (Zyklen) die erforderliche Leistung und Kapazität erbringt.
Modernste VBZ-Trolleybusse mit Hochleistungstraktionsbatterien von ABB
Insgesamt acht Trolleybusse der neuesten Generation mit Hochleistungstraktionsbatterien von ABB haben im ersten Halbjahr 2020 nach und nach die bislang eingesetzten Dieselbusse auf der Linie 83 abgelöst. Damit werden jährlich über 200 000 Liter Diesel und rund 540 Tonnen CO2 eingespart. Erfahren Sie mehr darüber.
