LFP-Batterien sind der Schlüssel für Ebusco

Die Batteriepacks sind laut Patrick Heuts, Innovationsmanager bei Ebusco, die wichtigste Komponente des Elektrobusses. Um eine stabile Grundlage zu garantieren, propagiert der Bushersteller aus Deurne schon jahrelang die LFP-Technologie (Lithium, Eisen und Phosphat) und rät von Schnellladen eher ab.

AUTOR: GUUS PUYLAERT
OV MAGAZINE, JUNI 2020

„Unsere Busse können maximal 90 Fahrgäste befördern mit einer Kapazität von 400 kWh an Bord. Vor zehn Jahren waren es noch 200 kWh.

Das sind zwei Optionen, auf die das Unternehmen die Auftraggeber auch gern hinweist, wie Heuts berichtet. Und eigentlich ist das sehr logisch: „Je mehr Energiekapazität eine Batterie hat, desto weniger Gewicht und Volumen sind erforderlich und desto größer ist die Reichweite. Und je mehr Zyklen die Batteriepacks durchlaufen können, desto länger hält die Batterie, bevor sie verbraucht ist. Auf Dauer ist es also preiswerter.“

Intensive Nutzung
Die Energiedichte und die Zahl der durchlaufenen Zyklen der Batterie bestimmen die Reichweite, die ein Bus fahren kann. „In den Niederlanden ist eine Reichweite von 500 km pro Tag schon sehr gut. Mit dem Ebusco 2.2 kann man ohne Aufladung 80 % der niederländischen Tagesrouten fahren, was bedeutet, dass der städtische Raum gut abgedeckt ist. Für die restlichen 20 % können möglicherweise Routenpläne angepasst oder der Ebusco 3.0 eingesetzt werden, der 500 km zurücklegen kann. So wie bei den Regionallinien Groningen-Drenthe, bei denen oft ein paar mehr Kilometer gefahren werden müssen. Hier wählt Ebusco jedoch eine andere Lösung: die Zwischenaufladung. „Diese Regionallinien sind für Hauptverkehrszeiten, Berufsverkehr und Schulbusfahrten konzipiert. Da sie für den Rest des Tages nicht so viel in Betrieb sind, ist eine Zwischenaufladung problemlos möglich. So durchläuft die Batterie zwei Zyklen an einem Tag, das ist gut zu schaffen.“

Patrick Heuts: “Wir geben der nächtlichen Aufladung in einem Depot den Vorzug vor der Zwischenaufladung über Opportunity Charging.“

Schnellladen nicht empfehlenswert

Die Zwischenaufladung über Opportunity Charging ist nicht empfehlenswert. Heuts erklärt, dass die Batterie beim Schnellladen schneller beschädigt wird, weil sie mehr Zyklen durchläuft und häufiger aufgeladen wird, obwohl sie noch nicht leer ist. „Schnellladegeräte sind teure und anfällige Vorrichtungen. Man muss separate Ladestationen einrichten, meistens im Stadtzentrum. Da sie viel Strom aus dem Netz benötigen, muss das gesamte Stromnetz entsprechend angepasst werden. Angesichts der raschen Entwicklung der Batterietechnologie stellt sich die Frage, ob sich die Investition überhaupt lohnt.“ Die nächtliche Aufladung in einem Depot ist die bessere Alternative. „Diese Option werden wir immer unterstützen“, meint Heuts. „Man muss niemals alle Busse gleichzeitig aufladen, sondern kann die Aufladung hervorragend planen, und die Belastung für das Stromnetz ist auch nicht so groß.“ Nichtsdestotrotz entscheiden sich einige Auftraggeber wie zum Beispiel in Utrecht und Dordrecht neben der Steckerladung auch noch für Opportunity Charging. „Viele Entscheidungen werden auf der Grundlage von Informationen aus der Vergangenheit getroffen. Und für manche Busfahrer kommt die Option der Steckerladung nicht in Frage. Letztlich bestimmt der Kunde, und wir wollen die Aufträge gern bekommen.“

„LFP-Technologie ist sauberer und preiswerter“
Bei der Wahl der richtigen Batteriepacks setzt Ebusco schon seit Jahren auf LFP: Lithium, Eisen und Phosphat. „Um schnell laden zu können, entschieden sich die Konkurrenten früher für kleine Batteriepacks mit NMC-Technologie: Lithium, Nickel, Mangan und Kobalt. Die Energiedichte von LFP war früher viel niedriger. Aber da die Batterien heute weiterentwickelt sind uns unser Erfolg Bände spricht, wird unser Buskonzept von unseren Konkurrenten kopiert und ist LFP glücklicherweise viel gefragter.“ Laut dem Innovationsmanager liegt der größte Vorteil von LFP in der Sicherheit. „Es bleibt ein chemischer Prozess. NMC ist weniger stabil und schwerer zu beherrschbar. Bei einem Überhitzungsproblem steigt die Temperatur um 154 Grad pro Sekunde. Dadurch tritt eine Art Kettenreaktion auf, die zur Explosion der Batterien führt. Bei LFP Steigt die Temperatur um maximal 7 Grad pro Sekunde. In diesem Fall ist keine separate Kühlung erforderlich und ein rechtzeitiger Eingriff bei einem Temperaturanstieg möglich.“ Die robuste LFP-Technologie kommt mit höherer Belastung während des Busbetriebs besser zurecht. „Es ist nämlich ein wahrer Kraftakt, langfristig so viel (Spitzen-)Strom aus einer Batterie zu ziehen“, versichert Heuts. „Außerdem wird für die NMC-Technologie Kobalt oder Nickel aus südafrikanischen oder südamerikanischen Minen benötigt. LFP ist also viel sauberer und sicherlich preiswerter.

C-Rate
Darüber hinaus erreichen große Batterien auf LFP-Basis auch die erforderliche Ladeleistung. „Die C-Rate gibt an, wie schnell die Batterie auflädt. Je schneller die Aufladung, desto mehr Zyklen kann die Batterie durchlaufen. Die magische Grenze liegt bei 1 C. Bei 2 C ist die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung der Batterie am größten. Man muss also die richtige Balance finden.“ Nach Aussage von Heuts liegt Ebusco unter 1 C mit Batteriepacks von etwa 400 kWh. „Natürlich bedeutet der Einbau von mehr Batterien ein höheres Gewicht und ein größeres Volumen. Aber wir bauen genauso viele Batterien ein, wie es hinsichtlich Platz und Gewicht möglich ist: Die Zahl der Fahrgäste ist ausschlaggebend. Unsere Busse können maximal 90 Personen befördern bei einer Verfügbarkeit von 400 kWh an Bord. Vor zehn Jahren waren es noch 200 kWh. Das ist also eine sehr gute Entwicklung!“

Quelle: OV magazine (NL), https://digitals.acquire.nl/mobiliteit/ov-magazine-2-2020