Mercedes-Benz zeigt eCitaro mit NMC 3 Batterien

Das Kürzel heißt NMC 3: Dahinter verbirgt sich eine neue Generation von High-Performance-Batterien für den vollelektrisch angetriebenen Niederflur-Stadtbus Mercedes-Benz eCitaro. Heraus­ragender Vorteil ist ihre enorme Leistungsfähigkeit, sie führt zu einer großen Reichweite ohne Zwischenladung. Hinzu kommt ein modularer Aufbau der Batteriebestückung. Voraussichtlich noch vor dem Jahresende 2022 werden die ersten eCitaro mit der neuen Batteriegeneration ausgeliefert.

Verkehrsunternehmen profitieren von der neuesten Batteriegeneration

Das Versprechen gilt unverändert: Bereits bei der Weltpremiere des Mercedes-Benz eCitaro im Jahr 2018 hatte Daimler Buses zugesagt, dass dessen Käufer stets von der neuesten Batterietechnologie profitieren. Sie sollen Nutznießer von den raschen Fortschritten in der Entwicklung der Stromspeicher sein.

Dies geschah bereits beim Wechsel des Batterietyps NMC 1 zur zweiten Generation NMC 2 ebenso wie bei der Einführung der Festkörperbatterien. Jetzt folgt der nächste Schritt in Form der schrittweisen Ablösung von NMC 2 durch die dritte Generation, NMC 3 genannt. Mit ihrer Leistungsfähigkeit ist die neue Batteriegeneration ein wichtiger Hebel, um den Wechsel zur Elektromobilität mit Omnibussen in Städten weiter energisch voranzutreiben. Partner für die Herstellung der Batterien ist wie bisher Akasol.

Kompakte Rundzellen mit hochenergetischer Zellchemie

Auch bei der neuen Generation handelt es sich um Lithium-Ionen-Batterien. Präzise formuliert um Zellen mit einer neuen hoch­energetischen NMC Kathode (NMC: Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid), einem flüssigen Elektrolyten und einer „advanced“ Graphit-Anode. Von der Batteriechemie rührt auch die gängige Abkürzung NMC (Nickel, Mangan, Cobalt) her. Anstelle der bisher verwendeten prismatischen Batteriezellen in Form und Größe eines Taschen­buchs kommen jedoch sehr kompakte zylindrische Zellen mit der Bezeichnung 21700 (Format 21 mm Durchmesser und 70 Millimeter Höhe) mit einer hochenergetischen Zellchemie zum Einsatz. Die Kombination einer verbesserten Zellchemie und ein optimiertes Batteriepaket führen zu einer Erhöhung der gesamten gravi­metrischen und volumetrischen Energiedichte des Batterie­pakets. Die Kapazität von 4,93 Ah pro Batteriezelle ergibt eine beachtliche Erhöhung der Kapazität um rund 50 Prozent bei gleichem Gewicht.

Jeweils 600 Batteriezellen sind innerhalb eines Batteriemoduls montiert. Sie sind in den Kühlkreislauf einbezogen um die Wohlfühltemperatur der Batterie von rund 25 Grad Celsius zu gewährleisten. Die Temperierung sichert maximale Lebensdauer und eine effiziente Aufladung. Neun Batteriemodule fügen sich zu einem Batteriepaket mit 5400 Zellen zusammen. Daraus errechnet sich eine nominelle Energie von 98 kWh pro Batteriepaket.

Große Reichweite, individuelle Batteriebestückung, enorme Kapazitätserhöhung

Wie von Beginn an vom eCitaro gewohnt, sind sowohl für den Solobus als auch für den Gelenkbus eCitaro G unterschiedliche Ausführungen der Bestückung möglich. Somit erhält jedes Verkehrsunternehmen auch mit der neuen Batteriegeneration ganz nach dem individuellen Einsatzprofil den eCitaro nach Maß. Damit einher geht eine enorme Steigerung der Energie. Beim eCitaro G zum Beispiel steigt sie beim Schritt von NMC 2 zu NMC 3 um mehr als 70 Prozent.

• eCitaro Solobus: minimal vier, maximal sechs Batterie­pakete mit zusammen bis zu 588 kWh Kapazität (verteilt auf drei oder vier Pakete auf dem Dach sowie ein oder zwei Pakete im früheren Motorraum).
• eCitaro Gelenkbus: minimal vier, maximal sieben Batteriepakete mit zusammen bis zu 686 kWh Kapazität (bis zu fünf auf dem Vorderwagen und je nach Konfiguration eines auf dem Hinterwagen sowie im früheren Motorraum).
• eCitaro Range Extender Solobus: minimal zwei, maximal drei Batteriepakete mit zusammen 192 oder 294 kWh Kapazität (eines auf dem Dach, zwei im früheren Motorraum).
• eCitaro Range Extender Gelenkbus: minimal drei, maximal vier Batteriepakete mit zusammen bis zu 392 kWh (drei auf dem Vorderwagen, eines im früheren Motorraum).

Die Maximalbestückung gewährleistet bei durchschnittlichen Bedingungen für den eCitaro Solobus eine zuverlässige Reichweite von 280 Kilometern und für den eCitaro G 220 Kilometer über die gesamte Lebensdauer der Batterie. Damit decken die Omnibusse den überwiegenden Teil der Anforderungen an die tägliche Fahr­leistung von Stadtbussen ab. Unter günstigen Bedingungen liegt die Reichweite mehr als 300 Kilometer.

Angesichts der Aufteilung der Batteriepakete wird eine bis ins Detail durchdachte Gewichtsverteilung deutlich. Sie sichert auch bei großer Anzahl von Batterien eine angemessene Zahl von Fahr­gastplätzen. Hinzu kommt der Gewichtsvorteil durch die hohe Energiedichte der neuen Batterien: Je nach Fahrzeugkonfiguration bietet der eCitaro mit der neuen Batteriegeneration bei gleichem Gewicht und somit identischer Zahl an Fahrgastplätzen eine erheblich größere Reichweite.

Priorität Depotaufladung an der Steckdose, optional Opportunity Charging

Aufgrund der hohen Energiekapazität eignet sich der eCitaro mit der neuen Batteriegeneration vorzüglich auch für lange Umläufe und eine anschließende Ladung an der Steckdose im Depot. Dabei ist eine Ladeleistung von bis zu 150 kW möglich. Dafür stehen die bekannten Positionen links und rechts über der Vorderachse sowie im Heck zur Verfügung (maximal zwei Positionen pro Fahrzeug sind möglich).

Sind noch größere Strecken geplant, sind auch Zwischenladungen per Pantograph oder Ladeschienen möglich, in der Fachsprache Opportunity Charging genannt. In Verbindung mit Ladeschienen ist sogar die Maximalbestückung mit Batterien erreichbar. Die Lade­leistung beträgt in diesem Fall bis zu 300 kW.

Neben ihrer hohen Energiedichte haben die Batterien weitere Vorzüge: So erfüllt die neue Generation bereits die Sicherheits­anforderungen nach ECE R 100-3, sie wird erst im Herbst 2023 verbindlich. Diese Vorgabe umfasst eine Vielzahl von Tests und Prüfungen. Beachtlich ist auch die Langlebigkeit bei schonender Depotladung: Hersteller Akasol geht, abhängig unter anderem von Entladetiefe und Nutzungsprofil – von 4000 Ladezyklen aus.
Dies würde bei täglichem Einsatz und Aufladung im Depot einer Lebensdauer von bis zu zehn Jahren entsprechen.

Trägersystem und Anschlüsse neu konstruiert

Der andere Aufbau der Batteriepakete verhindert eine einfache Plug and Play-Lösung bei der Adaption der neuen Batterien. So erreichen die Batteriepakete etwa die doppelten Abmessungen der Vor­gänger­generation. Komplett neu konstruiert haben die Entwickler von Daimler Buses das Trägersystem und das Gehäuse, die Verkabelung und die Verrohrung. Die Batterien wurden außerdem speziell an die Elektronik von Daimler Buses angepasst.

Der eCitaro mit der neuen NMC 3-Batteriegeneration wird in Linkslenkerausführung als Solobus mit rund zwölf Meter Länge sowie als etwa 18 Meter langer Gelenkbus lieferbar sein. Hinzu kommt der Solobus als Rechtslenker. Zeitgleich mit dem Start im europäischen eCitaro wird Daimler Buses die neue Batterie­generation auch bei seinen vollelektrisch angetriebenen Fahrge­stellen in Südamerika einsetzen.

Einsatz im eCitaro, eCitaro Range Extender und im brasilianischen Chassis eO500U

Die neue Batteriegeneration NMC 3 wird vielfältig verwendet. Das betrifft neben Mercedes-Benz eCitaro und eCitaro Range Extender als Solo- und Gelenkbus auch das Omnibus-Fahrgestell Mercedes-Benz eO500U aus brasilianischer Fertigung. Mit ihm tritt Daimler Buses in Lateinamerika in die Ära der Elektromobilität für Omnibusse ein. Das zweiachsige Niederflur-Fahrgestell wurde in Brasilien entwickelt und dient als Plattform für Stadtbus-Aufbauten von bis zu 13,2 Meter Länge und 21,2 Tonnen zulässiger Gesamtmasse. Es bietet den gleichen hohen technologischen Standard wie der eCitaro.

Quelle: Daimler Truck AG