Machbarkeitsstudie – Alternative Antriebstechnologien
Die Leipziger Verkehrsbetriebe haben Mitte 2023 eine Machbarkeitsstudie in Auftrag gegeben, die Empfehlungen zur Strategie für die weitere Umstellung der LVB-Busflotte auf emissionsfreie Antriebe geben sollte. Die im Mai 2024 vorgestellten Ergebnisse werden nachfolgend zusammengefasst aufgeführt. Gefördert wurde die Untersuchung durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr.
Die Machbarkeitsstudie beschreibt und untersucht verschiedene Varianten für die weitere Umstellung der LVB-Busflotte auf emissionsfreie Antriebe. Sie basiert auf dem bereits realisierten Umstellungsschritt, mit der Inbetriebnahme von 21 Solo- und 17 Gelenkbatteriebussen als Gelegenheitslader, welche im Betriebshof Lindenau sowie an insgesamt sieben Endhaltestellen nachgeladen werden. Im Detail betrachtet wurden:
- Batteriebusse mit verschiedenen Heizungsvarianten und Ladestrategien,
- Hybridoberleitungsbusse,
- Brennstoffzellenbusse,
- die zugehörige Lade- bzw. Tankinfrastruktur,
- die Ausrüstung der Betriebshöfe,
- Personalschulungen,
- wirtschaftliche Aspekte sowie
- die Umweltwirkung.
Einleitend wurden der Stand der Technik sowie Entwicklungstrends beschrieben, die Busflotte, Betriebsabläufe sowie das Standortkonzept der LVB analysiert und darauf aufbauend die technischen Einsatzmöglichkeiten unter den realen Bedingungen untersucht. Die Untersuchungen, speziell die Analysen zur technischen Machbarkeit, erfolgten anhand des Bestandsnetzes sowie der Umlaufpläne vom August 2023. Die erzielten Aussagen lassen sich jedoch unter der Annahme, dass sich an der grundsätzlichen Betriebsorganisation nichts ändert, qualitativ auch auf das Liniennetz der Zukunft übertragen. Betrachtet wurde die für das Jahr 2030 prognostizierte Flottengröße und -zusammensetzung mit 62 Solo- und 131 Gelenkbussen, die auf den Betriebshöfen Lindenau, Dölitz und Heiterblick stationiert werden. Die LVB-Busflotte wird im Jahr 2030 noch nicht vollständig emissionsfrei sein. Die Außerdienststellung der letzten Dieselbusse ist im Jahr 2036 zu erwarten.
Weiterhin wird in der Machbarkeitsstudie die Lade-, Tank- und sonstige Infrastruktur in den Betriebshöfen beschrieben, quantifiziert und mit Kosten hinterlegt. Eine Zusammenstellung der Investitions- und laufenden Betriebskosten, ein auf Fahrzeug-Kilometer bezogener Kostenvergleich mit Dieselbussen sowie die Quantifizierung der Klima- und Umweltwirkungen schließen die Analysen ab. In einem letzten Schritt werden Einführungsschritte und die damit verbundenen Kosten beschrieben. Das Einführungskonzept orientiert sich zeitlich an dem ohnehin geplanten Fahrzeugerneuerungsprogramm der LVB.
Die Analysen zeigen ein weiteres Potenzial für Gelegenheitslader, vornehmlich auf der Linie 70. Vorbehaltlich der technischen Machbarkeit sind auch die Linie 80 sowie die verlängerte Linie 89 für Gelegenheitsladung vorzusehen. Durch die LVB werden weiterhin die Linien 64 und 79 für die Umstellung auf Gelegenheitslader favorisiert.
Es wird empfohlen, die Anzahl der Gelegenheitslader auf etwa 50 % der gesamten Busflotte zu begrenzen. Gründe hierfür sind die notwendige betriebliche Flexibilität sowie die mit jeder weiteren Linie abnehmende Kosteneffizienz beim Bau von Ladestationen an Endhaltestellen. Rechnet man die Fahrzeuge auf den bereits elektrifizierten Linien 60, 72, 73, 74, 76 und 89 sowie die für die oben benannten Linien notwendigen Fahrzeuge zusammen, summiert sich die Zahl der Gelegenheitslader inkl. Fahrzeugreserve auf 38 Solo- und 62 Gelenkbatteriebusse, was in etwa der Hälfte der Gesamtflotte entspricht. Für die ergänzend zu beschaffenden Volllader, die nur auf den Betriebshöfen nachgeladen werden, wird empfohlen, diese vorläufig noch mit Hybridheizungen ausrüsten zu lassen, um mit den damit erzielbaren Reichweiten die Betriebsabläufe der LVB besser abbilden zu können.
Die zeitliche Reihenfolge der Beschaffung von Voll- bzw. Gelegenheitsladern wird neben der Finanzierung im Wesentlichen von der Ausstattung der jeweiligen Endhaltestellen mit der notwendigen Ladeinfrastruktur definiert. Die vollständige Umstellung auf emissionsfreie Antriebe würde zu weiteren CO2-Einsparungen von rund 12.160 t/a für Batteriebusse mit reiner Elektroheizung bzw. 10.430 t/a für Batteriebusse mit Dieselzusatzheizer führen.
Neben dem reinen Batteriebusbetrieb wurde auch der ergänzende Einsatz von Brennstoffzellen- und Hybridoberleitungsbussen betrachtet.
Brennstoffzellenbusse wurden für Umlaufpläne vorgesehen, die nicht von Gelegenheitsladern bedient werden und durch Volllader aufgrund ihrer Länge nicht bedient werden können. Insgesamt wurde der Einsatz von 18 Solo- und 18 Gelenkbrennstoffzellenbusse betrachtet. Es wurden die Betankung in den Betriebshöfen Dölitz und Heiterblick sowie im Heizkraftwerk Süd mit unterschiedlichen Wasserstoffpreisen untersucht. Bei einer Betankung im Heizkraftwerk Süd kommt es bei niedrigen Wasserstoffpreisen zu Kostenvorteilen für Solobrennstoffzellenbusse. Alle übrigen Vergleiche zeigen z.T. deutliche Kostenvorteile für den reinen Batteriebusbetrieb.
Der Einsatz von Hybridoberleitungsbussen wurde nur auf Linien mit mindestens 10 Bussen im Umlauf untersucht, sofern diese noch nicht für den Einsatz von Gelegenheitsladern vorbereitet wurden. Hierbei handelt es sich um die Linien 65, 70, 79, 80 und 90, für die ein Vergleich mit Gelegenheits- bzw. Vollladern durchgeführt wurde. Unabhängig von den Möglichkeiten der Installation der Fahrleitungsinfrastruktur (ca. 35 – 40 % der jeweiligen Linienlänge) würde der ergänzende Betrieb von Hybridoberleitungsbussen im Vergleich mit reinem Batteriebusbetrieb zu jährlichen Mehrkosten im mittleren sechsstelligen Bereich führen.
In Abwägung der Ergebnisse wird weder der Einsatz von Brennstoffzellen- noch die Beschaffung von Hybridoberleitungsbussen empfohlen.