Mercedes-Benz Citaro Jubiläum auf dem UITP-Kongress 2007 in Helsinki

Exakt 10 Jahre nach der Premiere des Stadtlinienbusses Mercedes-Benz Citaro auf dem UITP-Kongress 1997 in Stuttgart feiert der Citaro auf dem UITP-Kongress 2007 in Helsinki ein bemerkenswertes Jubiläum: Dort präsentiert das Unternehmen den Citaro mit der Seriennummer 17.500. Fortlaufend aktualisiert und seit einem Jahr in zweiter Generation auf dem Markt, ist der hochmoderne Citaro heute wie bei seinem Start der Maßstab für Omnibusse seines Einsatzgebiets. Der Citaro bricht alle Rekorde: Im vergangenen Jahr wurden erstmals mehr als 3.000 Einheiten gefertigt. Längst fährt der Citaro erfolgreich in den meisten Metropolen Europas. Seine Stationen heißen unter anderem London, Paris, Madrid, Stockholm, Berlin, Rom, Bukarest und Istanbul. Außerdem ist der Citaro auch in Überseemärkten wie Dubai, Israel und Mexico etabliert.

Die Vielfalt des Mercedes-Benz Citaro ist unübertroffen: Niederflur-Solobus als Zwei- und Dreiachser von 10,5 m bis 15 m Länge, Niederflur-Gelenkbus und -Überlandwagen, der Low Entry Citaro LE und der vom Citaro abgeleitete Großraumbus Mercedes-Benz Capa-City geben Antwort auf die Fragen des städtischen und stadtnahen Linienverkehrs. Design, Komfort und Technik des Citaro sind wegweisend, vom Fahrerplatz bis zum Motor. So verfügt der Citaro neben zahlreichen anderen Features über eine besonders komfortable und fahrsichere Vorderachse mit Einzelradaufhängung.

Antrieb umweltfreundlich

Beim Jubiläumsfahrzeug handelt es sich um einen Citaro LE Ü. Der Antrieb des ausgestellten, 12 m langen Low Entry-Omnibusses für den stadtnahen Überlandverkehr erfolgt durch den liegend eingebauten Reihensechszylinder OM 457 hLA mit 220 kW (299 PS) Leistung und einem Wandler-Automatikgetriebe von ZF. Der Bus entspricht der seit Herbst vergangenen Jahres geltenden Abgasstufe Euro 4. Zum gleichen Zeitpunkt hat Mercedes-Benz bereits Citaro mit Dieselmotor nach der Abgasstufe Euro 5 ausgeliefert. Sie tritt erst 2008/2009 in Kraft. Der Citaro ist außerdem schon jetzt mit einem breiten Modellangebot nach der freiwilligen, nochmals schärferen Abgasstufe EEV lieferbar (Enhanced Environmental friendly Vehicle, besonders umweltfreundliches Fahrzeug).

SCR-Technik: sauber, wirtschaftlich, zukunftssicher

Die aktuellen und künftigen Abgasstufen erfüllt der Mercedes-Benz Citaro auf Basis der SCR-Technik (Selective Catalytic Reduction). Diese zukunftssichere Technik hat sich bereits bei einer vierstelligen Zahl von Citaro europaweit im praktischen Einsatz bewährt. Die Dieselmotoren Blue-Tec 4 und Blue-Tec 5 arbeiten nicht nur sauber, sie verbrauchen auch spürbar weniger Kraftstoff als Motoren mit anderen Verfahren zur Abgasreinigung. Damit trägt der Citaro zur Reduktion des von Experten als klimaschädlich bewerteten Abgasbestandteiles CO2 bei.

Bei Omnibussen nach Abgasstufe EEV werden im Citaro Blue-Tec 5-Dieselmotoren mit einem geschlossenen Partikelfilter kombiniert. Egal welche Abgasstufe der Käufer eines Citaro wünscht: Sein Omnibus hält nicht nur alle geForderten Grenzwerte ein, er unterschreitet sie in der Regel sogar erheblich.

Citaro mit Erdgasantrieb und Brennstoffzelle

Alternativ zum Dieselantrieb liefert Mercedes-Benz auf Wunsch den Citaro auch mit Erdgasantrieb. Auch diese Antriebsart erfüllt die Abgasstufe EEV und trägt als besonderes Gütesiegel sogar den blauen Umweltengel. Darüber hinaus weist der Citaro mit seiner Antriebstechnik den Weg weit in eine saubere Zukunft: Auf Basis von 36 Citaro–Fahrzeugen haben Busse mit Brennstoffzellenantrieb in zehn europäischen Metropolen, in der australischen Stadt Perth sowie in Peking inzwischen annähernd zwei Millionen Kilometer erfolgreich zurückgelegt. Mit dem Funktionsnachweis der Brennstoffzelle rücken bei Mercedes-Benz bereits zwei in der Vergangenheit untersuchte Komponenten ins Blickfeld: Für ein Zielkonzept eines Serien-Citaro mit Brennstoffzelle werden noch ein moderner Elektroantrieb und ein leistungsfähiger E-Speicher benötigt. Damit erweist sich der Citaro mit diesel-elektrischem Antrieb und E-Speicher als logischer Zwischenschritt auf dem Weg Zero-Emission-Nahverkehr mit dem Brennstoffzellen-Citaro hin.

Ehrgeizige Ziele: der erste Citaro mit diesel-elektrischem Hybridantrieb

Noch im laufenden Jahr wird Mercedes-Benz der breiten Öffentlichkeit den ersten Prototyp des Citaro mit diesel-elektrischem-Hybridantrieb präsentieren. Die Entwickler haben sich dabei ehrgeizige Ziele vorgenommen: Es handelt sich um einen technologisch besonders anspruchsvollen, diesel-elektrischen seriellen Hybridantrieb. Er ermöglicht Fahrtstrecken abgasfrei im reinen Batteriebetrieb. Auf einem hohen Niveau ist auch die Konfiguration des Antriebs angesiedelt: Er wird in einen Gelenkbus Citaro G eingebaut und treibt mit vier Radnabenmotoren Mittel- und Hinterachse an. Mit dieser Kombination steht der Citaro Hybrid zurzeit einzigartig da.

Der Dieselmotor arbeitet im seriellen Citaro Hybrid nicht mehr als ständiges Antriebsaggregat, sondern er dient als Generatorantrieb zur bedarfsweisen Stromerzeugung. Der Dieselmotor verzichtet deshalb, Kennzeichen des seriellen Hybridantriebs, auf eine mechanische Verbindung zu den Antriebsachsen. Damit entstehen neue Freiheitsgrade in der Innenraumgestaltung.

Den erzeugten Strom speichern wartungsfreie Lithium-Ionen-Batterien, die auf dem Dach des Citaro montiert sind. Diese Batterietechnik zeichnet sich durch eine besonders hohe Energiedichte und hohes Speichervolumen aus. Die Batterien leisten 170 kW und sind mit einem Gewicht von 450 kg vergleichsweise leicht. Sie werden nicht nur durch den Dieselgenerator, sondern auch durch die beim Bremsen anfallende Energie gespeist, die so genannte Rekuperation.

Vier elektrische Radnabenmotoren treiben zwei Achsen an

Den eigentlichen Antrieb auf die Räder des Citaro Hybrid übernehmen vier elektrische Radnabenmotoren an Mittel- und Hinterachse des Omnibusses. Sie leisten jeweils 80 kW und sind flüssigkeitsgekühlt. Die Gesamtleistung der Radnabenmotoren von 320 kW ist für einen Gelenkbus selbst unter schweren Einsatzbedingungen großzügig bemessen. Der Antrieb auf zwei Achsen sichert eine überlegene Traktion. Der Einsatz von vier Radnabenmotoren eröffnet überdies durch die prinzipielle Möglichkeit ihrer separaten Regelung attraktive Perspektiven zur Traktionssicherung und den Einsatz elektronischer Sicherheitssysteme.

Ein Hochvolt-Zwischenkreis mit 650 Volt stellt die Stromversorgung zwischen Generator, Batterie und den Radnabenmotoren sicher. Die mechanische Entkoppelung des Dieselmotors vom Antrieb sowie die Rekuperation erlauben mit Blick auf die Emissionen neue Regelungsstrategien. So wird die beim Bremsen während des Heranfahrens an Haltestellen oder Ampeln gewonnene Energie sowohl zur Versorgung des Fahrzeugs im Stand als auch zum Anfahren genutzt.

Stopp, Stand und Start an der Haltestelle emissionsfrei

Beim Heranfahren an die Haltestelle, im Stand und beim Beschleunigen aus der Haltestelle heraus kann der Hybridbus rein elektrisch und damit praktisch emissionsfrei agieren, einschließlich einer deutlichen Reduzierung des Geräuschs.

Downsizing ist einer der großen Vorteile für die Technik des besonders ausgefeilten seriellen Hybrids im Citaro: Anstelle des üblicherweise im Gelenkbus verwendeten großvolumigen Reihensechszylinders OM 457 hLA mit zwölf Liter Hubraum kommt im Hybridbus der kompakte OM 924 LA zum Einsatz. Er schöpft aus 4,8 Liter Hubraum 160 kW (218 PS) Leistung. Das Motorgewicht reduziert sich auf diesem Weg von etwa 1 000 kg auf nur noch rund 450 kg.

Da der Dieselmotor im Citaro-Hybrid nicht als Antriebsaggregat eingesetzt wird, muss er zum Beispiel keine Spitzenleistung abgeben und kann deshalb sehr wirtschaftlich und umweltfreundlich nahe seines Bestpunkts in einem engen Drehzahlfeld operieren. Deshalb ist die Drehmomentkennlinie des Triebwerkes emissions- und verbrauchsoptimiert auf die zum Teil stationäre Betriebsweise im Hybridbus abgestimmt worden.

Nebenaggregate elektrisch angetrieben

Auf ein herkömmliches Automatikgetriebe kann der Citaro mit Hybridantrieb verzichten. Das verbessert den Wirkungsgrad und verringert gleichzeitig das Gewicht. Optimiert sind auch die Nebenaggregate: Klimakompressor, Lenkhelfpumpe und Druckluftkompressor werden nicht mehr durch den Verbrennungsmotor über Riemen oder Zahnräder angetrieben, sondern einzeln per Elektromotor.

Damit einher geht eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads, da alle diese Aggregate nur bei Bedarf angetrieben werden. Dank ihres elektrischen Antriebs können die Nebenaggregate weitgehend frei positioniert werden, etwa auf dem Dach des Omnibusses. Mit dieser konsequenten Optimierung der Einzelaggregate ist der Citaro Hybridbus weltweit führend.

Ein neues Layout für den Fahrgastraum

Die Antriebstechnik des Citaro Hybrid ist nicht nur technisch anspruchsvoll, sondern erlaubt auch ein neues Layout im Innenraum. Da Getriebe und Differenzial entfallen und keine starre Verbindung zwischen den einzelnen Aggregaten besteht, ergeben sich im Heck eines Stadtlinienbusses andere Möglichkeiten zur Gestaltung des Fahrgastraums. Damit fällt die Bauhöhe beim stehend eingebauten Motor trotz der so genannten Turmbauweise so niedrig aus, dass die Verkleidung des Motors als Gepäckablage für Fahrgäste dienen kann. Aufgrund des Downsizings der Aggregate liegt das Mehrgewicht des Citaro-Hybrid mit nur rund einer Tonne im Vergleich zu einem herkömmlichen dieselgetriebenen Gelenkbus günstig.

Diesel-elektrischer Hybridbus: der logische Schritt zur Brennstoffzelle

Der Citaro mit Hybridantrieb entpuppt sich bei genauerer Betrachtung als ein logischer Schritt auf dem Weg zum Stadtlinienbus mit Brennstoffzellenantrieb. So verfügt der Citaro mit Hybridantrieb bereits über den adäquaten Elektroantrieb und über Batterien als Energiespeicher. Prinzipiell müsste nur der Dieselmotor durch Brennstoffzellen ersetzt werden. Der Generator und die Tanks für Dieselkraftstoff und Ad-Blue könnten entfallen, auf dem Dach würden in bekannter Weise im Bereich der Vorderachse die notwendigen Wasserstofftanks angebracht werden.

Mit diesen vergleichsweise geringen Änderungen im Bauaufwand wäre ein praktisch emissionsfreier Antrieb in der Stadt erreicht – das Zero Emission Vehicle ohne Ausstoß von Partikeln, Stickoxiden und CO2 sowie mit einem sehr geräuscharmen Antrieb.

Serienfertigung ab dem Jahr 2009

Während dies ein Blick in die weitere Zukunft bedeutet, ist der Weg des Mercedes-Benz Citaro mit Diesel-Hybridantrieb bereits präzise vorgezeichnet. Nach seiner Vorstellung in der zweiten Hälfte dieses Jahres wird er Anfang kommenden Jahres in den Versuchsbetrieb gehen. Die Serienproduktion ist für 2009 geplant.

Damit verbunden ist ein weiteres ehrgeiziges Vorhaben: Ziel ist der für den Betreiber wirtschaftliche diesel-elektrische Hybrid-Stadtbus. Bei derzeit noch kleinen Stückzahlen ist die Wirtschaftlichkeitsschwelle trotz einer bis zu 30%igen Kraftstoffersparnis noch nicht erreicht. Entscheidend für den Erfolg von Hybrid-Fahrzeugen wird damit neben Fortschritten auf Herstellerseite die Bereitschaft der Öffentlichkeit sein, den ökologischen Mehrwert des Konzeptes zu honorieren.

DaimlerChrysler: Seit fast 40 Jahren Omnibusse mit Hybridantrieb

Mercedes-Benz und der Konzern DaimlerChrysler blicken weltweit auf die längste und größte Erfahrung mit Hybrid-Omnibussen zurück. Den ersten Omnibus der Welt mit Hybridantrieb präsentierte die damalige Daimler-Benz AG bereits auf der IAA 1969. Es handelte sich um einen elf Meter langen Mercedes-Benz OE 302 in der Ausführung als Stadtlinienbus. Der Gleichstrom-Fahrmotor erreichte eine Dauerleistung von 115 kW (156 PS) sowie eine Spitzenleistung bei niedrigen Geschwindigkeiten von 150 kW (204 PS). Gespeist wurde der Fahrmotor von fünf Batterieblöcken im Unterboden mit 189 Zellen und einer Betriebsspannung von insgesamt 380 Volt sowie einer Kapazität von 91 kWh. Dies erlaubte eine Reichweite im Linienbetrieb von etwa 2,5 Stunden. Das Batteriegewicht betrug 3,5 t.

Zusätzlich erhielt der Bus einen Vierzylinder-Dieselmotor mit 3,8 Liter Hubraum und einer Leistung von 48 kW (65 PS). Dieses Aggregat, quer im Heck eingebaut, wurde in Stadtrandgebieten zugeschaltet und lief kraftstoffsparend mit konstanter Drehzahl. Eine elektrische Bremse diente damals bereits zur Energie-Rückgewinnung.

Vom Mercedes-Benz OE 302 zum OE 305

Zehn Jahre später fand der OE 302 im Stadtlinienbus OE 305 seinen Nachfolger. Die Batterien fanden ihren Platz nun in zwei von links nach rechts durchgehenden Wannen zwischen den Achsen. Bei einer Nennspannung von 360 Volt belief sich die Kapazität je nach Ausrüstung auf 150 Ah bis 275 Ah. Das Batteriegewicht lag entsprechend bei 2,0 t bis 3,5 t. Die Reichweite im reinen Batteriebetrieb betrug 50 km bis 75 km. Mit 115 kW (156 PS) Betriebsleistung und einer Spitzenleistung von 150 kW (204 PS) war das Leistungsvermögen des Motors unverändert geblieben. Als Dieselmotor kam nun ein Sechszylinder mit 74 kW (100 PS) Leistung zum Einsatz.

Vom Hybridbus zum Duo-Bus

Zum Hybridbus gesellte sich der rein elektrisch betriebene Duo-Bus, dessen Fahrmotor wahlweise über die Oberleitung oder über Batterien mit Strom versorgt wurde. Hinzu kam eine weitere Kombination, der Duo-Bus mit Oberleitung einerseits und Dieselmotor andererseits, jedoch ohne Batterien. Der Duo-Bus mit Oberleitung und Batterien sammelte ab 1975 erste Praxiserfahrungen im Probetrieb der Stadt Esslingen. Ab 1979 rollten sogar 25 Einheiten des O 305 mit unterschiedlichen Hybridantrieben in den drei deutschen Städten Stuttgart, Esslingen und Wesel auf Probe.

1984 gab es den Hybridbus in Form des Duo-Gelenkbusses als Kleinserie unter der Bezeichnung O 305 GTD. Er lief im täglichen Linienbetrieb, in Essen sogar spurgeführt und teils auf gemeinsamer Trasse mit der Straßenbahn. Als Antriebssystem hatte sich die Kombination aus einem elektrischen Fahrmotor mit Energieübertragung per Oberleitung oder über einen vollwertigen Dieselantrieb herauskristallisiert. Beide Motoren arbeiteten im Wechsel und trieben die dritte Achse an.

Der Duobus O 305 GTD sowie sein Nachfolger O 405 GTD schlugen sogar eine internationale Karriere ein. So lieferte Mercedes-Benz allein an die ekuadorianische Hauptstadt Quito mehr als 200 Exemplare. In Europa waren rund 50 Einheiten des O 405 GTD im Einsatz. Einige fahren heute noch in Esslingen im Liniendienst.

O 405 NÜH: der erste Hybrid-Omnibus mit Radnabenmotor

Mitte der neunziger Jahre erlebte die Entwicklung des Hybrid-Antriebs im Omnibus einen neuen Schub. Für den Betrieb in der City erprobte Mercedes-Benz den O 405 GNDE, einen dieselelektrisch angetriebenen Gelenkbus mit Radnabenmotoren, jedoch ohne Batterie als Energiespeicher. Mit dem O 405 NÜH (Niederflur-Überland-Hybridbus) setzte Mercedes-Benz einen weiteren Meilenstein in der Entwicklung des Hybridbusses. Es handelte sich um den ersten Hybrid-Omnibus mit Radnabenantrieb, Dieselmotor und Traktionsbatterien. Die zwei elektrischen Asynchron-Radnabenmotoren an der Hinterachse leisteten jeweils 75 kW (103 PS). Da der Bus im vorderen Bereich niederflurig ausgelegt war, waren die vier Traktionsbatterien Platz sparend auf dem Dach untergebracht. Die leistungsstarken Natrium-Nickelchlorid-Batterien wogen 800 kg, genug für eine zusammenhängende Strecke im Linienbetrieb von 10 km im reinen Elektrobetrieb. Nach jeder Stadtfahrt erfolgte eine Aufladung durch den Dieselmotor.

Dieselelektrisch war ebenfalls der Midi-Stadtbus Mercedes-Benz Cito angetrieben. Er wurde 1998 vorgestellt und von 1999 bis 2003 in Serie gefertigt. Sein Antrieb aus einem Dieselmotor zum Antrieb eines Generators, der wiederum einen elektrischen Fahrmotor speist, wurde in Form eines Power-Pack im Heck des kompakten Niederflur-Stadtlinienbusses eingebaut. Auch hier wurde auf eine Batterie als Energiespeicher verzichtet.

Bisher rund 1.000 Orion-Hybrid-Omnibusse

Über das Erprobungsstadium längst hinaus sind bereits die Omnibusse der Marke Orion, der nordamerikanischen Bustochter von DaimlerChrysler. Mit dem Niederflur-Stadtlinienbus Orion VII HybriDrive gewann Orion seit dem Jahr 2003 Ausschreibungen in zahlreichen amerikanischen und kanadischen Städten von New York bis San Francisco mit zusammen rund 1.500 Fahrzeugen, von denen ca. 1.000 heute schon auf der Strasse sind. Darüber hinaus sind weitere 525 Fahrzeuge in Option. Damit ist Orion weltweit Marktführer für Hybridbusse. Orion blickt auf eine große Erfahrung in der Entwicklung zurück: Schon Anfang der 90er Jahre sind die ersten Orion-Hybridbusse in Betrieb genommen worden.

Den Orion VII HybriDrive entwickelte Orion zusammen mit dem US-amerikanischen Partner BAE-Systems. Es handelt sich um einen seriellen Hybridantrieb: Der ständig aktive Dieselmotor überträgt seine Kraft auf einen Generator, der den Elektromotor speist. Orion verwendet eine konventionelle Antriebsachse mit Differenzial. Der quer im Heck eingebaute Dieselmotor leistet 191 kW (260 PS) aus 5,9 Liter Hubraum und verfügt über einen Partikelfilter. Die Leistung des Fahrmotors beläuft sich auf 184 kW (250 PS), kurzfristig sogar 235 kW (320 PS). Auf ein Getriebe kann Orion verzichten.

Alternativ übernehmen beim Orion Bleibatterien die Energieversorgung. Sie sind in zwei Behältern links und rechts auf dem Dach des Busses untergebracht, bestehen aus jeweils 23 Modulen und wiegen über 1,5 t. Eine Aufladung des Orion an der Steckdose ist nicht vorgesehen, der Ladevorgang erfolgt durch die Rückgewinnung von Bremsenergie sowie durch die Überschussleistung des Dieselmotors. Tests des Orion ergaben einen Minderverbrauch im Vergleich zu einem dieselgetriebenen Wettbewerbsfahrzeug in Höhe von etwa 25 %.

Fuso Aero Star: der erste serienmäßige Hybridbus Japans

Auch Fuso, die japanische Nutzfahrzeug-Tochtergesellschaft von DaimlerChrysler, setzt bei Stadtbussen mit dem Niederflur-Modell Aero-Star auf den Hybridantrieb. Der technische Aufbau des seriellen Antriebs ähnelt dem nordamerikanischen Orion: Ein quer im Heck eingebauter Dieselmotor mit 177 kW (241 PS) und einem optimierten Kennfeld treibt einen Generator an. Dieser versorgt zwei elektrische Fahrmotoren mit zusammen 134 kW (182 PS), die ihr Drehmoment über ein Summiergetriebe weiterleiten. Zum Einsatz kommt eine Portalachse. Die Batterien sind auf dem Dach untergebracht. Es handelt sich um Lithium-Ionen-Batterien mit einem Gewicht von nur 323 kg.

Dieser erste in Serie gebaute japanische Hybridbus ist in mehreren Exemplaren im Linienbetrieb unterwegs. Getestet wurden die Fahrzeuge in Japan bereits während der Fußball-Weltmeisterschaft 2002.