Weltpremiere: Der vollelektrische Gelenkbus Mercedes-Benz eCitaro G mit Festkörperbatterien – ein Meilenstein im Automobilbau

• Konsequente Weiterentwicklung der Elektromobilität für Stadtbusse
• Neu: Festkörperbatterien – Pionierleistung im Automobilbau
• Neu: Die zweite leistungsstarke Generation der NMC-Batterien
• Neu: eCitaro G – der erste vollelektrische Gelenkbus mit Stern
• Neu: Maximale Traktion – Antrieb auf Wunsch mit zwei Achsen
• Neu: Modular aufgebaute eServiceverträge für planbare Kosten
• Nächster Halt des eCitaro: Range Extender mit Brennstoffzelle

Vorhang auf für eine doppelte Weltpremiere: Mercedes-Benz präsentiert den vollelektrisch angetriebenen Gelenkbus eCitaro G. Er verfügt optional über innovative Festkörperbatterien. Mit dieser Batterietechnologie setzt sich Mercedes-Benz nicht nur im Segment der Omnibusse, sondern weltweit im Automobilbau technologisch an die Spitze. Alternativ dazu geht in eCitaro und eCitaro G eine neue, nochmals deutlich leistungsstärkere Generation der bisher verwendeten Lithium-Ionen-Batterien an den Start. Mercedes-Benz eCitaro und eCitaro G sind damit ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zu einem emissionsfreien Öffentlichen Personennahverkehr in Städten und somit mehr Lebensqualität in Metropolen. Die ersten Fahrzeuge werden bereits in Kürze ausgeliefert.

Konsequente Weiterentwicklung der Elektromobilität für Stadtbusse

Stadtbusse fahren streng nach Fahrplan, ebenso verlässlich hält der Mercedes-Benz eCitaro seine raschen Entwicklungsschritte ein. Mit dem vollelektrisch angetriebenen eCitaro als innovativem Solobus hat
Mercedes-Benz im Jahr 2018 ein neues Kapitel für Elektromobilität mit Stadtbussen aufgeschlagen. Der eCitaro hat sich innerhalb von kürzester Zeit etabliert und bewährt. Er leistet als lokal abgasfreier und sehr leiser Stadtbus einen wesentlichen Beitrag zu mehr Lebensqualität in Ballungsgebieten.

Jetzt folgt mit der Weltpremiere des Gelenkbusses eCitaro G der nächste große, bereits 2018 angekündigte Schritt. Gleichzeitig präsentiert Mercedes-Benz den eCitaro mit Festkörperbatterien für Solo- wie Gelenk­busse, eine Pionierleistung für den gesamten Automobilbau. Parallel dazu wechselt Mercedes-Benz auf die nächste, nochmals leistungsstärkere Generation der bisher verwendeten Lithium-Ionen-Batterien, aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung auch NMC-Batterien genannt.

Damit hat sich der eCitaro in kürzester Zeit von einem Solitär zu einer kompletten Baureihe entfaltet. Sie setzt sich aus dem Solobus eCitaro, dem neuen Gelenkbus eCitaro G sowie unterschiedlichsten Lade- und Batterietechnologien zusammen. Somit profiliert sich der eCitaro als vollelektrischer Stadtbus nach Maß für alle Einsatzprofile von Stadtlinienbussen, und Mercedes-Benz unterstreicht seine Technologieführerschaft in der Elektromobilität. Bei der Wahl der passenden Technologie sowie der notwendigen Infrastruktur von der Stromversorgung und der Anlage des Betriebs bis zur Einsatzplanung erhalten die Verkehrsunternehmen Unterstützung durch die hauseigenen Experten von eConsulting.

Neu: Festkörperbatterien – Pionierleistung im Automobilbau

Der neue eCitaro G ist weltweit der erste Stadtbus seiner Kategorie mit Festkörperbatterien. Diese Lithium-Polymer-Batterien gehören ebenfalls zur Gattung der Lithium-Ionen-Batterien. Da der üblicherweise flüssige Elektrolyt hier in einer festen Form als Polymer vorliegt, werden sie als Festkörperbatterien bezeichnet. Die Anode der Batterie besteht aus Graphit mit purem Lithium, die Kathode aus Lithium-Eisen-Phosphat.

Festkörperbatterien zeichnen sich durch eine sehr hohe Energiedichte aus. Sie liegt etwa ein Viertel höher als die kommende Generation klassischer Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyt. Jede Batteriebau­gruppe von eCitaro und eCitaro G hat einen Energieinhalt von 63 kWh. Daraus errechnet sich angesichts seiner Bestückung mit sieben Baugruppen ein stattlicher Energieinhalt von 441 kWh. Daraus resultiert beim neuen eCitaro G eine Reichweite von bis zu 220 Kilometern unter günstigen Bedingungen mit durchschnitt­lichen Anforderungen an Geschwindigkeit, Topografie und Beladung sowie einfachen klimatischen Bedingungen. Im Winter mit Heizbetrieb fährt der eCitaro G beachtliche 170 Kilometer weit.

Festkörperbatterien unterscheiden sich in ihrer Ausprägung deutlich von NMC-Batterien: Sie sind insgesamt voluminöser und nicht austauschbar gegen NMC-Batterien.

Da die Festkörperbatterien auf einem Temperaturniveau von etwa 80 Grad Celsius arbeiten, ist im Unterschied zu NMC-Batterien keine aufwendige Kühlung erforderlich. Im Betrieb erreicht die Festkörperbatterie ihre Betriebstemperatur alleine durch den Energieumsatz. Während einer längeren Pause halten Heizelemente die Batterie auf Idealtemperatur. Dies geschieht im eCitaro G automatisch ohne Zutun des Fahrers.

Im Unterschied zu NMC-Batterien eignen sich Festkörperbatterien nur begrenzt für eine Schnellladung, ihre maximale Ladeleistung beläuft sich auf etwa 80 kW. Sie sind daher nur stark eingeschränkt für Zwischen­ladungen geeignet und werden von Mercedes-Benz ausschließlich in Verbindung mit einer Aufladung per Stecker angeboten. Beachtlich ist die hohe Lebensdauer der Festkörperbatterien von bis zu zehn Jahren.

Diese Batterietechnologie ist außerdem frei vom chemischen Element Kobalt.

Aufgrund ihrer gänzlich anderen Eigenschaften decken Stadtbusse mit Festkörperbatterien andere Einsatzprofile ab als mit NMC-Batterien. Deshalb lässt Mercedes-Benz den Verkehrsbetrieben die Wahl: Der eCitaro G wird künftig wahlweise mit Festkörperbatterien oder mit NMC-Batterien angeboten.

Neu: Die zweite leistungsstarke Generation der NMC-Batterien

Seit der Weltpremiere des eCitaro im Jahr 2018 erfolgt seine Stromversorgung durch Lithium-Ionen-Batterien. Mercedes-Benz verwendet Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Zellen, abgekürzt NMC. Sie sind in ihrer Zusammensetzung so gewählt, dass sie sich für hohe Ladeströme beim Hochleistungsladen eignen und dank ihrer Energiedichte ebenso eine große Reichweite ermöglichen. Mit dieser Batterietechnologie werden ebenfalls die ersten ausgelieferten eCitaro G bestückt.

Wie bereits bei der Weltpremiere des eCitaro im Jahr 2018 angekündigt, wird Mercedes-Benz zu Beginn des kommenden Jahres auf die nächste Generation von NMC-Batterien wechseln. Hintergrund ist das rasche Voranschreiten der Batterieentwicklung. Somit steht den Verkehrsbetrieben immer die neueste Technologie zur Verfügung.

Die neue Generation der NMC-Batterien verfügt über eine erheblich größere Kapazität, damit steigt gleich­zeitig die Reichweite. Bei rund 33 kWh Kapazität statt bisher 24 kWh pro Batteriemodul errechnet sich daraus bei einer Maximalbestückung eine Gesamtkapazität von bis zu 396 kWh. Der entsprechend bestückte Solobus fährt im Winter rund 200 Kilometer weit bzw. bis zu 270 Kilometer unter günstigen Rahmenbedingungen. Das bedeutet durchschnittliche Anforderungen an Geschwindigkeit, Topografie und Beladung sowie einfache klimatische Bedingungen.

Die neuen prismatischen NMC-Batterien sind geometrisch identisch mit den aktuell verwendeten Batterien und verfügen über die gleichen Anschlüsse. Daher können Verkehrsbetriebe bei einem späteren Batterie­tausch sogar die Reichweitenperformance ihrer vorhandenen eCitaro steigern. Je nach Batteriekonfiguration und Ladesystem sind beim Gelenkbus eCitaro G maximal 146 Fahrgastplätze darstellbar.

Mercedes-Benz hält die Batterien durch Flüssigkeitskühlung auf einer Idealtemperatur von rund 25 Grad Celsius. Das ergibt ein Maximum an Ladefähigkeit, Leistungskraft und Lebensdauer.

Neu: eCitaro G – der erste vollelektrische Gelenkbus mit Stern

Mercedes-Benz schreitet konsequent auf seinem Weg zur Elektrifizierung von Stadtbussen fort: Der neue eCitaro G ist der erste vollelektrisch angetriebene Gelenkbus mit Stern. Er eignet sich ideal für den Einsatz in hochbelasteten Städten und Metropolen auf Linien mit einem großen Fahrgastaufkommen und ist ein wesentlicher Baustein für lebenswerte Innenstädte.

Der neue eCitaro G verknüpft die Vorzüge des vieltausendfach bewährten Gelenkbusses Citaro G mit der herausragenden E-Antriebstechnik des eCitaro. Er ist daher wie der konventionell angetriebene Citaro G 18,13 m lang und als Drei- und Viertürer mit zahlreichen Bestuhlungs- und Ausstattungsvarianten lieferbar. 

Vom eCitaro übernimmt der eCitaro G seine prägenden Designelemente. Das beginnt mit dem eigenständigen Gesicht der Elektrobusse mit markant gewölbter Windschutzscheibe mit integrierter Fahrtzielanzeige. Über dunkle Stege links und rechts geht die Scheibe optisch fließend in das Dach über. Die Dachaufbauten verbergen sich hinter einer eleganten Dachranderhöhung aus einem mehrteiligen Aluminium-Strangpress­profil. Das schwarz glänzende untere Segment verlängert die üppige Seitenverglasung des Stadtbusses. Das obere Segment ist in Wagenfarbe gehalten. Diese optischen Kniffe verleihen dem eCitaro G gelungene Proportionen.

Neu: Aufladung mit unterschiedlichsten Varianten

Geladen werden die Batterien von eCitaro und eCitaro G per Stecker mit einer Ladeleistung von bis zu 150 kW. Der Stecker ist serienmäßig auf der rechten Seite über dem Radlauf der Vorderachse angebracht. Ergänzend dazu sind ab dem kommenden Frühjahr zusätzliche Steckerpositionen auf der linken Fahrzeugseite oder im Heck möglich. Damit passt sich der eCitaro flexibel an die Betriebshofstrategie der Verkehrsunter­nehmen an und kann unterschiedliche Ladesäulen anfahren. Ein Ladegerät an Bord ist nicht vorgesehen, die Aufladung erfolgt mittels Direct Current-Ladung (DC-Ladung = Gleichstrom).

Wie zum Start avisiert, ist der eCitaro jetzt alternativ zur Aufladung per Stecker auch mit Stromabnehmer/ Pantograph lieferbar. Als weitere Variante folgt der eCitaro mit Ladeschienen zur Aufladung mit ortsfesten Pantographen. Die Auslieferung der ersten Exemplare steht für das kommende Frühjahr bevor. Mit diesen beiden Varianten verdoppelt sich die ohnehin hohe Ladeleistung auf bis zu 300 kW. Die Ausrüstung mit Pantographen oder Ladeschienen ist wegen der eingeschränkten Schnellladefähigkeit von Festkörperbatterien ausschließlich in Verbindung mit NMC-Batterien vorgesehen.

Neu: Maximale Traktion – Antrieb auf Wunsch mit zwei Achsen

Der eCitaro G wird ebenso wie der Solobus von der bewährten elektrischen Achse ZF AVE 130 im Hinterwagen angetrieben. Für maximale Traktion und den Einsatz bei anspruchsvoller Topographie ist der neue eCitaro G sogar mit zwei angetriebenen Achsen lieferbar.

Die zusätzlich angetriebene Mittelachse ist ein wesentlicher Vorteil der E-Antriebstechnik von Mercedes-Benz mit radnabennahen Asynchron-Motoren. Sie leisten im eCitaro G analog zum eCitaro pro Achse maximal 2 x 125 kW, das Drehmoment beläuft sich auf 2 x 485 Nm. Es beträgt an der Achse dank Übersetzung 2 x 11.000 Nm und steht technisch bedingt ab Start voll zur Verfügung. Dies sichert dem Gelenkbus eine souveräne Antriebsleistung. 

Bis ins Detail optimiert (I): Das Beispiel Gewichtsverteilung

Zugunsten einer maximalen Fahrgastkapazität achtet Mercedes-Benz beim neuen eCitaro G ebenso wie schon beim Solowagen auf eine optimale Gewichtsverteilung. Die sieben Baugruppen der Festkörperbatterie verteilen sich beim eCitaro G wie folgt: vier Batteriebaugruppen auf dem Dach im Bauraum über der Mittelachse, eine weitere vorne auf dem Dach über dem Hinterwagen, schließlich zwei Batteriebaugruppen links hinten im Heck anstelle von Verbrennungsmotor und Getriebe.

Bei Vollbestückung mit NMC-Batterien sind acht Batteriebaugruppen auf dem Dach in Höhe der Mittelachse montiert. Zwei Baugruppen befinden sich vorn auf dem Dach des Hinterwagens. Zwei weitere Baugruppen sind ebenfalls links im Heck untergebracht. In beiden Varianten kommt die bestens bewährte Vorderachse aus dem eCitaro mit bis zu acht Tonnen Achslast zum Einsatz.

Bis ins Detail optimiert (II): Hocheffiziente Heizung und Klimatisierung

Die Batteriekapazität allein sagt zu wenig über Leistungsvermögen und Reichweite eines vollelektrisch angetriebenen Stadtbusses aus – der wahre Maßstab ist der Energieverbrauch. Er wird bei einem Stadtbus sehr stark durch die klimatischen Verhältnisse und damit durch die Kühlung und vor allem die Heizung des Innenraums beeinflusst. Dies spielt im eCitaro G mit drei Achsen und einer um mehr als 50 Prozent höheren zulässigen Gesamtmasse von 30 Tonnen eine nochmals weit größere Rolle als beim leichteren zweiachsigen Solowagen.

Sehr großes Augenmerk liegt daher auf dem Thermomanagement. Im Vergleich zum aktuellen Citaro G mit Verbrennungsmotor sinkt der Energiebedarf für Heizung, Lüftung und Klimatisierung um rund 40 Prozent. Diese außergewöhnliche Energieeffizienz legt die Basis für eine praxisgerechte Reichweite des eCitaro G selbst unter ungünstigen Bedingungen.

Zunächst werden die NMC-Batterien auf Idealtemperatur von 25 Grad Celsius temperiert. Daraus resultiert ein Maximum an Ladefähigkeit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer. Die Festkörperbatterien erreichen ihre Betriebstemperatur von 80 Grad Celsius im Einsatz von alleine.

Der Fahrgastraum wird energiesparend durch eine Wärmepumpe beheizt und im Bedarfsfall – bei starken Temperaturveränderungen - durch den Bremswiderstand unterstützt. Er ist – neu – jetzt bei allen eCitaro und eCitaro G an den Wasserkreislauf angebunden. Dies senkt den Energieverbrauch der Gebläseheizkörper und erhöht damit die Reichweite im Winterbetrieb. Das Frontheizgerät verfügt über einen doppelten Wärme­tauscher. Die Wärme abgebenden Komponenten sind miteinander vernetzt, um den Energieaufwand für deren Kühlung auf ein Minimum zu reduzieren. Die Leistung von Heizung und Klimaanlage variiert in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeugs und der Außentemperatur. 

Die Dachklimaanlage verfügt serienmäßig über eine zusätzliche Wärmepumpenfunktion. Damit wird der Fahrgastraum auch bei niedrigen Außentemperaturen sehr effizient geheizt. Verwendet wird das sowohl hocheffiziente als auch umweltschonende Kältemittel CO₂.

Ein weiteres Plus: Bereits während der Ladung der Batterien im Depot kann der Innenraum auf die gewünschte Temperatur vorkonditioniert werden. Somit wird die Energie für die notwendige Klimatisierung zu Fahrtbeginn nicht aus der Batterie bezogen und die Reichweite erhöht. Sogar eine Überkonditionierung ist möglich: Im Winter startet der Stadtbus dann mit einem Temperaturüberschuss aus dem Depot, um der Abkühlung von außen entgegenzuwirken, was den Verbrauch im Einsatz zusätzlich senkt. Analog wird im Sommer schon etwas stärker vorgekühlt. Weiterer Vorteil: Bei einem elektrischen Klimasystem steht jederzeit die erforderliche Leistung zur Verfügung. Dagegen sind herkömmliche Klimaanlagen abhängig von der aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors und benötigen daher eine höhere Leistung.

Funktionelles Cockpit, einfache Bedienung, höchste Sicherheit

Das Cockpit des eCitaro G unterscheidet sich nur unwesentlich vom gewohnten Fahrer-Arbeitsplatz. Das Bedienkonzept entspricht weitestgehend dem konventionellen Citaro G. Die Fahrtrichtung wird mit den gewohnten Drucktasten D-N-R gewählt. Dagegen wird die Instrumentierung angepasst. An die Stelle des Drehzahlmessers tritt ein Powermeter mit einer Anzeige der aktuellen Leistungsanforderung oder der Rekuperation. Ebenso wird der Ladezustand der Batterie angezeigt. Über das zentrale Display kann der Fahrer Reichweite, Leistungsverfügbarkeit und eine Ladeanzeige abrufen.

Zur Energieeinsparung verfügt der eCitaro G wie der Solowagen über eine Beschleunigungsregelung: Ob leer oder voll besetzt – der eCitaro G beschleunigt unter Volllast immer mit identischer Dynamik aus der Halte­stelle oder von der Ampel. Das verhindert unnötigen Energieverbrauch und führt zu einer fahrgastfreundlichen Fahrweise.

Zusätzlich gewinnt der eCitaro G Energie durch Rekuperation, der Umwandlung von kinetischer Energie beim Bremsen und im Schubbetrieb in elektrische Energie. Die Elektromotoren arbeiten in diesem Fall als Generatoren. Der Fahrer kann das Bremsmoment des Gelenkbusses und damit die Rekuperationsrate mittels eines E-Bremshebels am Lenkrad mehrstufig einstellen. In der Grundeinstellung rollt der Gelenkbus energie­effizient, wenn der Fahrer den Fuß vom Fahrpedal nimmt, er „segelt“.

Der eCitaro G ist nicht nur sauber, er ist ebenfalls sicher. Serienmäßig ist er wie der herkömmlich angetriebene Citaro G mit dem Knickschutz ATC (Articulation Turntable Controller) ausgestattet. ATC entspricht in seiner Wirkungsweise annähernd ESP. Optional liefert Mercedes-Benz den eCitaro G mit dem Abbiege-Assistenten Sideguard Assist mit Personenerkennung und mit Preventive Brake Assist, dem ersten aktiven Bremsassistenten für Stadtbusse.

Neu: Modular aufgebaute eServiceverträge für planbare Kosten

E-Mobilität verlangt nach spezifischen Services, die mit den Entwicklungen auf Fahrzeugseite Schritt halten. Aus diesem Grund stellt Omniplus das Angebot an maßgeschneiderten eServiceverträgen mit Einführung der neuen Batterietechnologien auf ein modulares Konzept um.

Wesentlicher Bestandteil ist eine standardmäßige Basisgarantie für die Hochvoltbatterie beim Kauf eines eCitaro mit Festkörperbatterien für bis zu zehn Jahre oder bis zu 280 MWh Energiedurchsatz je Batteriepack sowie eine zweijährige Garantie auf die Hochvoltkomponenten (bis 200.000 km). Die Basisgarantie für die Batterie NMC 2 eines Mercedes-Benz eCitaro als Solo- oder Gelenkbus (ohne Pantograph) gilt für eine Dauer von bis zu fünf Jahren, längstens jedoch bis zu einem Energiedurchsatz von 60 bis 80 MWh je Batteriebau­gruppe, jeweils abhängig von der Anzahl der verbauten Batteriebaugruppen im Fahrzeug.

Wünschen Verkehrsbetriebe eine längere Laufzeit oder einen höheren Energiedurchsatz, kann auf Grundlage einer kundenspezifischen Machbarkeitsstudie eine erweiterte Batteriegarantie zu planbaren Kosten abgeschlossen werden.

Darüber hinaus stehen den Verkehrsunternehmen weiterhin optional die bekannten Serviceverträge eBasic und ePremium zur Verfügung. Sie bieten Paketlösungen für Reparatur- und Wartungsarbeiten an den Hochvoltkomponenten sowie am Gesamtfahrzeug. Aufgrund der neuen Garantie entfällt darin die bisherige Absicherung der Hochvoltbatterie. Der optimale Service für die Elektrobusflotte kann somit kundenspezifisch und anforderungsgerecht aus den Modulen Basisgarantie, erweiterte Batteriegarantie und Servicevertrag zusammengestellt werden.

Nächster Halt des eCitaro: Range Extender mit Brennstoffzelle

Die ersten eCitaro G mit Festkörperbatterien bzw. NMC-Batterien werden noch in diesem Jahr an Kunden ausgeliefert. Unmittelbar im Anschluss folgt im kommenden Jahr der eCitaro G mit der neuen leistungs­stärkeren Generation der NMC-Batterien.

Damit ist der Fahrplan des Mercedes-Benz eCitaro noch längst nicht beendet. Im Jahr 2022 wird die Reichweite von eCitaro und eCitaro G nochmals durch einen Range-Extender in Form einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung gesteigert. Sie wird in ihrer Leistungsfähigkeit und Energieversorgung so ausgelegt, dass annähernd 100 Prozent aller Anforderungen an die Reichweite von Stadtbussen abgedeckt werden. Mit dieser Technik sind Zwischenladungen und die dafür notwendige Infrastruktur in nahezu allen Fällen überflüssig. Spätestens dann können vollelektrisch angetriebene und lokal emissionsfreie Stadtbusse herkömmlich angetriebene Fahrzeuge vollständig ablösen.