Second-Life-Speicher aus gebrauchten eCitaro Batterien geht in Betrieb

7. Dez. 2023 — Lesedauer 6 min

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Daimler Truck & Buses

7. Dez. 2023 — Lesedauer 6 min

Der Lebenszyklus einer Antriebsbatterie endet nicht zwangsläufig nach ihrem Einsatz in einem Fahrzeug und kann mit Second-Life-Lösungen deutlich mehr als 20 Jahre betragen. Dies will nun auch das Pilotprojekt GUW+ der Üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG unter Beweis stellen, an dem Daimler Buses als Partner beteiligt ist.

In dem 2021 angekündigten Projekt erhalten Batteriesysteme aus Mercedes-Benz eCitaro Stadtbussen ein zweites Leben als stationärer Energiespeicher. Die Energiespeicher-Lösung ist von Mercedes-Benz Energy entwickelt und umgesetzt worden. Das Speichersystem im Gleichrichter-Unterwerk der Üstra, das jetzt in Hannover in Betrieb gegangen ist, ermögliche die gemeinsame, zeitgleiche Energieversorgung der Elektrobusse und Stadtbahnen des ÖPNV-Unternehmens.

Die stationäre Speicherlösung in diesem Pilotprojekt ist nicht nur rückspeisefähig und regelbar, sie kann auch individuell an andere Anwendungsbereiche angepasst und entsprechend skaliert werden. Weitere Pluspunkte: Die Weiternutzung der Batterien im Second-Life-Betrieb als stationärer Energiespeicher verringert die Lebenszykluskosten des eCitaro. Zugleich wirke sich bei der Üstra die Nutzung der bestehenden Infrastruktur aus Gebäude, Netzanschluss und Leistungselektronik positiv auf die Investitionskosten aus und ermögliche weitere Amortisationswege, so Daimler Truck & Buses in einer aktuellen Mitteilung.

Der stationäre Stromspeicher verfügt über eine Gesamtkapazität von mehr als 500 kWh. Er besteht aus 28 Second-Life-Batteriesystemen aus dem Mercedes-Benz eCitaro. Jeder eCitaro Stadtbus verfügt über NMC-Akkupakete, die nun erstmals beim Erreichen ihrer fahrzeugspezifischen Reichweitengrenze im Pilotprojekt GUW+ in Hannover ein zweites Leben in einem stationären Energiespeicher erhalten.

Stationärer Batteriespeicher sichert zweites Leben für E-Bus-Batterien

Daimler Buses betrachtet laut eigener Aussage im Rahmen seines Nachhaltigkeitsverständnisses den Lebenszyklus von Omnibussen und ihrer Batteriesysteme ganzheitlich. Hat eine elektrische NMC-Antriebsbatterie im vollelektrisch angetriebenen Stadtbus nach rund fünf bis sechs Einsatzjahren etwa 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität erreicht, erfordere dies in der Regel einen Austausch, um die notwendige Reichweite der Stadtbusse zu gewährleisten.

Im stationären Betrieb, bei dem diese Kapazitätsverluste eine untergeordnete Rolle spielen, sind die Akkus jedoch noch über mehrere Jahre hinweg lang voll einsatzfähig. Forschende gehen von einer Gesamt-Lebensdauer einer E-Fahrzeug-Batterie von mehr als 20 Jahren aus. Die Weiterverwendung der Batterien in einer Second-Life-Applikation als stationäre Energiespeicher-Module erweitere damit ihren wirtschaftlichen Nutzen und unterstütze auch die Umweltbilanz des eCitaro.

eCitaro-Elektrobus-Batterie — Daimler Truck & Buses

Die Batterien im stationären Batteriespeicher-Pilotprojekt der Üstra stammen derzeit noch aus eCitaro Stadtbussen, die von Daimler Buses über tausende Kilometer für Erprobungsfahrten eingesetzt wurden. In Zukunft könne der stationäre Energiespeicher mit ausgetauschten Batterien aus den aktuell 49 vollelektrisch angetriebenen eCitaro Solo- und Gelenkbussen der Üstra erweitert werden.

Kreislauf von lokaler Stromspeicherung und Stromabgabe in Hannover

Das Gleichrichter-Unterwerk in Hannover versorgt die Stadtbahnen ebenso wie die Elektrobusse der Üstra und ist an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Der Energiespeicher dient dabei als Puffer zur effizienten Stromnutzung im Rahmen des Stadtbahnbetriebs. Die gespeicherte Energie ermöglicht den Ausgleich von Lastspitzen und einen reibungslosen Weiterbetrieb bei Netzausfällen.

Darüber hinaus steht bei der Üstra auch die Versorgung der öffentlichen Ladeinfrastruktur und die Einspeisung von Überkapazitäten ins öffentliche Stromnetz im Fokus. 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. Für das Aufladen der eigenen Elektrobusse über den Speicher des Gleichrichter-Unterwerks hat die Üstra eine speziell dafür ausgelegte Ladestation auf ihrem Betriebsgelände eingerichtet.

Seit 2021 befand sich das Pilotprojekt zur erstmaligen Integration von gebrauchten E-Bus-Batterien aus Vorserienfahrzeugen des eCitaro in der Umsetzungsphase, die nun mit der vollumfänglichen Integration des Batteriespeichers abgeschlossen wurde und den regulären störungsfreien Betrieb sicher und dauerhaft gewährleiste. Neben intensiven Testläufen erfolgte in der Erprobungs- und Identifikationsphase die Einbindung in das gesamte technische Umfeld und die elektrotechnischen Steueranlagen des Stadtbahn-Stromnetzes der Üstra sowie die Finalisierung des Brandschutzkonzepts.

Vom Batteriespeicher-Pilotprojekt zur skalierbaren Serienlösung

Das Konzept des stationären Batteriespeicher-Pilotprojekts GUW+ diene in erster Linie der Validierung für eine mögliche Bestückung mit Batterien aus dem regulären eCitaro Busbestand der Üstra, nachdem diese ihre Kapazitätsgrenze erreicht haben. Seit 2020 hat die Üstra 49 der Elektro-Stadtbusse sukzessive in ihren Betrieb aufgenommen, deren 490 Batterien voraussichtlich ab 2026 schrittweise in die Second-Life-Speicherlösung integriert werden können. Dies würde die Üstra in die Lage versetzen, ihren Energiebedarf dann komplett mit eigenen Batterien im stationären Second-Life-Einsatz abzudecken und die Wirtschaftlichkeit zu steigern.

Das Projekt zur verlängerten Nutzungsdauer von Elektrobus-Batterien sei grundsätzlich in Größe und Umfang skalierbar. Dadurch eigne es sich als Basis für die Weiterentwicklung des Konzepts und die künftige Umsetzung als wirtschaftlich effiziente Serienlösung, die den eCitaro Fahrzeugbatterien ein zweites Leben schenkt.

Potenziale von stationären Energiespeichern für ÖPNV-Unternehmen

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

Eine weitere Perspektive ist die Einbindung der Stromversorgung für weitere Elektrofahrzeuge wie Kommunalfahrzeuge oder die Elektroautos der Mitarbeiter in die Ladeinfrastruktur; doch auch die Speicherung der Energie zur Nutzung in der eigenen Werkstatt oder den Administrationsbereichen der betriebseigenen Verwaltung führe zu einer beträchtlichen Steigerung des wirtschaftlichen Nutzens dieser Investition.

Eine weitere interessante Lösung ist die Kombination mit Photovoltaikanlagen, die auf Dächern, Produktionshallen und Stellflächen des Betriebsgeländes installiert werden. Die Zwischenspeicherung des Solarstroms in den Second-Life-Batteriesystemen und die lokale Nutzung des selbst erzeugten Stroms zum Beispiel in den Nachtstunden zur Fahrzeugaufladung entspreche dem Wunsch einer Vielzahl von ÖPNV-Betreibern und Servicebetrieben, die eine Steigerung der Rentabilität ihrer Elektrobus-Flotten im Rahmen der Gesamtkosten-Kalkulation anstreben.

Last but not least dient das Pilotprojekt GUW+ für Daimler Buses auch zur Evaluierung der Nutzungsmöglichkeit des stationären Energiespeichers als Ersatzteilspeicher: Neue Batterien für den eCitaro, die von 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, einem vorzeitigen Alterungsprozess wird so effizient vorgebeugt.

Entwicklung und Realisierung des Energiespeichers – das Projekt GUW+

Das Projekt GUW+ wird im Rahmen der Förderrichtlinie Elektromobilität durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert. Neben dem Konsortialführer Alstom Transport Deutschland aus Salzgitter gehören dem Konsortium die Firmen Elpro aus Berlin sowie das Unternehmen Motion Control and Power Electronics, das Fraunhofer IVI in Dresden und die TU Dresden an. Daimler Buses unterstützt das Projekt als assoziierter Partner.

Die auf Anwendungen aus den Bereichen „Second Life“ und „Ersatzteilspeicher“ spezialisierte Mercedes-Benz Energy ist als Tochtergesellschaft der Mercedes-Benz AG 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 soll zukünftige Second-Life-Applikationen auf Basis von Batterien aus dem Mercedes-Benz eCitaro im Rahmen von schlüsselfertigen Elektrobus-Infrastrukturlösungen für ÖPNV-Unternehmen umsetzen.

Quelle: Daimler Truck – Pressemitteilung vom 06.12.2023

Michael Neißendorfer

Michael Neißendorfer ist E-Mobility-Journalist und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über Stromnetze, erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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Frank:

Da hast Du aber was aus den Medien abgeschrieben, die Politik alt oder neu hat immer die Ausschreibungen an Windkraft weiter erhöht nur wurden die Ausschreibungen fast immer nicht erreicht, der Umweltschutz und Artenschutz muss auch passen. Es hätte auch nichts genutzt wenn mehr Windräder stehen, ohne Netze bringt das nichts und man muss nur abregeln und den Strom trotzdem bezahlen.
Diese Woche hast Du ja bestimmt gesehen, Wind 3,6%, PV – Strom 0,8% wenn wir also doppelt soviele Windräder hätten und dreimal soviel PV dann hätten wir schon fast 10%, im Sommer würden wir natürlich im Ökostrom ersaufen und man könnte Wasserstoff oder E-Fuels herstellen.
RWE & Co verdienen doch prächtig mit den Windparks, es fehlen doch nur die Standorte und die Bevölkerung die das möchte aber die denken nur an die Insekten, Fledermäuse und Zugvögel. Die Regierung wird schon wissen was sie mit den Gasterminals machen und warum.

Übrigens ist der Akku bei einen Bus größer als bei einen PKW und hat deshalb auch einen größeren CO² Fußabdruck und natürlich ist der Ladehub >80% sonst würden die viel zu große Batterien mit rum schleppen / kosten.

Daniel W.:

Für mich besteht die Autozukunft aus leichten E-Fahrzeugen der L6e/L7e-Klasse mit tauschbaren und trag- bzw. fahrbaren Akkus, die ungefährlich sind (z.B. LFP-Akkus) und auch im Haus geladen werden können, falls keine Garage, Arbeitsplatz, Laterne oder PV-Modul zur Verfügung steht.

Dadurch können Akkus und Fahrzeuge getrennt voneinander betrachtet werden – so wie bei Taschenlampen und Batterien – wenn der Akku kaputt ist, dann wird dieser getauscht und wenn das Fahrzeug kaputt ist, dann wird der Akku in anderen Fahrzeugen weiter verwendet.

Übrigens warte ich immer noch auf die besonders günstigen Akkus, bei denen das Gewicht keine Rolle spielt, da sie von Anfang an auf den stationären Betrieb ausgelegt werden – kennt da jemand aktuelle Entwicklungen?

MMM:

Was redest du denn da? Was haben 5 PKW-Batterien mit der Laufleistung eines Busses zu tun?
Richtig: nichts. Das grundlegende Problem, das diese Batteriegeneration für einen Bus noch hat: die vergleichsweise knappe Kapazität, gemessen an der täglichen Fahrtstrecke – schon bei 80% SoH ist die tägliche Strecke nicht mehr zu schaffen, woraus man folgern kann, dass der tägliche Ladehub bei >80% liegen muss. Dazu kommt noch die ständige Rekuperation – im Schnitt alle 300m. Außerdem ist der durchschnittliche Leistungsbedarf durch das häufige Anfahren viel höher als bei einem PKW. Das sorgt natürlich für eine ganz andere zyklische Alterung als bei einer PKW-Batterie.
Das mit dem Kohlsstrom ist natürlich auch Unsinn.
Im Moment kommt da mehr Kohlestrom zum Einsatz, aber das liegt ja nicht an der Idee des elektrischen Antriebs, sondern an einer breiten politischen und lobbygesteuerten Blockadehaltung in den letzten 2 Dekaden. Hätte man den Ausbau von erneuerbaren Enregien konsequent vorangetrieben, könnte man heute schon auf die Kohlektaftwerke verzichten. Natürlich hätte das die Gewinne von RWE & Co geschmälert, was ja der Grund für die Blockadehaltung ist.
Die deutsche Solarindustrie, und inzwischen auch die deutsche Windkraftindustrie zu ruinieren, fiel dagegen leicht.
Außerdem hängt in D auf breiter Front der Netzausbau, was in der Vergangenheit oft der Grund war, warum Windräder nicht liefen: nicht die Flaute war schuld, sondern fehlende Leitungskapazitäten. Und ein AKW kann man eben nicht von jetzt auf gleich vom Netz nehmen. Das geht nicht allzu lange gut.
Der Weg kann daher nur sein, EE weiter auszubauen, und fossile Kraftwerke nach und nach abzuschalten – nicht, sich auch noch in den kommenden Dekaden von Ölmagnaten abhängig zu machen.

Ist aber vielleicht aber nicht deine Agenda.

Frank:

250.000km sind für 5 PKW Akkus nicht viel, weist Du aber selbst und das der zusätzliche Strombedarf mit Kohlestrom in Deutschland gedeckt wird, weist Du sicher auch und Du kennst bestimmt den Wirkungsgrad von Kohlekraftwerke, und die Batterieeffizienz usw., willst Du den Leuten hier ein Märchen erzählen ?

MMM:

Unsinn.
Das sind keine Privatwagen, die 23 Stunden am Tag rumstehen. Jeden Tag kommen je nach Route 150 bis 250 km zusammen, in 5 Jahren also leicht 250.000 km.
Um zu erfahren, ob sich das rechnet, sollte man im ersten Schritt die CO2-Emissionen für den verbrauchten Dieselkrafzstoff berechnen, das werden hier um die 100.000 Liter sein, was zu ca. 26,2 to CO2 führt.
https://alleantworten.de/wie-viel-verbraucht-ein-linienbus
(CO2 Emissionen pro Liter findest du selbst raus, falls du nachrechnen möchtest, was ich bezweifle)
Ohne die Vorkette, sollte man anmerken, also nix mit Exploration, Bohrung, Förderung, Transport, Rafination, erneutem Transport, Bereitstellung…
Aber das ist natürlich nur der Anfang. Jetzt musst du die CO2 Emissionen dieser und zukünftiger Batterien ermitteln.
Hast du das? Nö.
Und da diese Batterien ja stationär noch viele Jahre gute Dienste leisten werden, geht auch das in eine Ökobilanzierung ein, wenn die was taugen soll. Und in die Kostenrechnung natürlich.
Hast du sicher auch nicht gemacht.
Letztlich steht da das Recycling, das mit weniger CO2 und weniger Kosten als bei der ursprünglichen Rohstoffgewinnung diese Rohstoffe wieder für die nächsten Batterien zurückgewinnt.

Und Diesel?
Das wird verbrannt und ist dann weg. Der Tanker schleppt neues herbei.
Applaus!

Frank:

“ Second-Life sind aktuell sogar teurer als neue Batterien „, man braucht die passende Batterie für sein Fahrzeug und da muss man jeden Preis bezahlen, sonst kann man das Auto nicht nutzen, auch wenn die Batterien nach 5 Jahre getauscht werden gibt es “ plötzlichen Batterieausfällen in den Fahrzeugen “ hast Du ja geschrieben.

Natürlich ist jeden überlassen wie lange er seinen Akku nutzt, aber wenn man das Auto benutzen möchte ist man gezwungen einen guten Akku zu haben, kennt jeder der ein Handy oder Akkubohrmaschine benutzt und jeder wird sich genau überlegen in ein 13 Jahre alten Auto einen neuen Akkus einbauen lässt.

Das in 20 Jahre die noch passende Akkus für bestimmte Modelle mit bessere Zellchemie für ein Bruchteil der heutigen kosten einbauen, ist gut zu wissen.

Michael Neißendorfer:

Es bleibt jedem selbst überlassen, wie lange er die Batterie im Fahrzeug lassen will, man muss sie ja nicht hergeben, schließlich hat man das Ding ja bezahlt. Das können auch die gut 20 bis 25 Jahre sein, die als kalendarische Lebensdauer in Aussicht gestellt sind. Mit den Jahren hat der Oldie dann leider aufgrund der zyklischen Alterung immer weniger Reichweite. (Weshalb ja auch die Akkus aus den Bussen vorzeitig getauscht werden).

Ich gehe allerdings schwer davon aus, dass es trotzdem Elektro-Oldtimer geben wird – es steht ja jedem offen, einen neuen Akku einzubauen. Der wird dann sicherlich auch eine bessere Zellchemie haben, und in 20 Jahren womöglich einen Bruchteil dessen kosten, was heute an Preisen aufgerufen wird.

Und Ressourcenvernichtung würde ich das nicht nennen, schließlich können Batterien zu deutlich mehr als 90 Prozent recycelt werden. Und auch hier ist ja noch Luft nach oben. Eine Wertvernichtung sehe ich auch nicht, weil ein Second-Life-Speicher ja auch Einnahmen generiert – ein Auto-Akku „verdient“ in Pilotprojekten eine deutlich vierstellige Summe pro Jahr. FunFact: Batterien für Second-Life sind aktuell sogar teurer als neue Batterien, weil sehr wenig Angebot auf eine sehr hohe Nachfrage trifft.

heinr:

Endlich spricht es mal jemand aus. Mit Second Life bis 20 Jahre. Also 8 bis 10 Jahre im Fahrzeug und dann stationär. Den Elektro Oldtimer wird es also nicht geben, dafür unglaubliche Wert- und Recoucenvernichtung.

Frank:

“ Tauschaggregate bei plötzlichen Batterieausfällen in den Fahrzeugen “ hört sich nicht gut an und nach 5 Jahren nur noch 80% der Kapazität ist auch nicht gut, das ist ein großer Kostenfaktor ständig die Akkus zu wechseln, die Elektrobusse fahren doch nur die Kurzstrecken und haben sehr wenig Kilometer nach fünf Jahren, da wird es aber eng mit den CO² Rucksack.