Neue Studie deckt verborgene Herausforderungen der Elektrifizierung des öffentlichen Nahverkehrs auf

Wir Menschen mögen die Kälte nicht wirklich. Schließlich sinkt unser Blutfluss, der Wärmeverlust steigt und wir leiden unter eingeschränkter manueller Geschicklichkeit.

Aber wie steht es um die Maschinen, insbesondere unsere Elektrofahrzeuge (EVs)? Nun, es stellt sich heraus, dass auch sie das kalte Wetter nicht mögen.

Eine neue Studie¹ hat ergeben, dass die von Elektrobusse insgesamt verbrauchte und regenerierte Energie im Durchschnitt um 48 % steigt, wenn die Temperatur im Bereich von –4 °C bis 0 °C liegt, verglichen mit der optimalen Temperaturzone (OTZ). Im Bereich von –12 °C bis 10 °C beträgt der durchschnittliche Anstieg 28,6 %.

Warum die Elektrifizierung den Verkehr und die Energie weltweit neu gestaltet

Elektrobusse sind Teil des Elektrifizierungstrends, der die globale Energielandschaft rasch umgestaltet. Dies bedeutet einen Wandel hin zu Elektrofahrzeugen und Energiespeicherlösungen, die den Einsatz fossiler Brennstoffe ersetzen. Diese Ersatzlösungen sind effizienter, reduzieren den Energiebedarf und entkarbonisieren die Strom- und Verkehrssektoren.

Dieser Übergang senkt nicht nur die Treibhausgasemissionen (THG), sondern stärkt auch die Energiesicherheit, fördert nachhaltiges Wirtschaftswachstum und unterstützt die Entwicklung sauberer, widerstandsfähiger Energiesysteme weltweit.

Im Rahmen dieses Trends gewinnen Elektrofahrzeuge (EVs) stark an Bedeutung, mit mehr als 4 Millionen verkauften Elektroautos im ersten Quartal 2025, was über eine Million mehr EVs in den ersten drei Monaten dieses Jahres im Vergleich zum gleichen Zeitraum des Vorjahres bedeutet.

Leichtfahrzeuge (LDVs) wie Autos und Lieferwagen machen den Großteil dieser EV-Verkäufe aus. Laut einem Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) hatten Elektrobusse und elektrische LDVs im Jahr 2024 etwa denselben Bestandanteil, wobei der Verkaufsanteil der ersteren langsamer wächst.

Der Anteil soll bis zum Ende dieses Jahrzehnts im Szenario „Stated Policies Scenario“ (STEPS) weltweit weniger als 20 % erreichen, das eine sektorspezifische Bewertung der umgesetzten Politiken zur Erreichung der festgelegten energiebezogenen Ziele liefert. Infolgedessen wird erwartet, dass Elektrobusse bis 2030 etwas mehr als 10 % des globalen Busbestands ausmachen.

Dennoch wird prognostiziert, dass der globale Markt für Elektrobusse von 17 Milliarden $ im Jahr 2024 auf 37,5 Milliarden $ bis 2030 wachsen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,2 % entspricht.

Im Einklang mit diesem Trend erhielt Tompkins Consolidated Area Transit (TCAT), ein öffentlicher Verkehrsbetreiber in Ithaca, New York, die Finanzierung für sieben vollelektrische Busse für einen Testlauf, doch die Erfahrung entsprach nicht den Erwartungen. Die Busse hatten Schwierigkeiten im hügeligen Gelände der Region und waren bei kaltem Wetter mit verringerter Reichweite unzuverlässig. Daher wandte sich TCAT an Forscher der Cornell University, um Erkenntnisse aus ihrem Pilotprogramm zu gewinnen.

Cornell-Forscher übernahmen diese Aufgabe und bewerteten sorgfältig die Unterperformance der Busse bei kaltem Wetter sowie deren Auswirkungen auf Hersteller, Betreiber, politische Entscheidungsträger, Schulen, Städte und andere Gruppen, die die Elektrifizierung ihrer Flotten in Betracht ziehen.

Warum Elektrobusse bei kaltem Wetter Schwierigkeiten haben: Schlüsselherausforderungen

Obwohl batterieelektrische Busse (BEBs) ein großes Potenzial zur Reduzierung von THG-Emissionen gezeigt haben und voraussichtlich eine Schlüsselrolle bei der Umstellung des öffentlichen Nahverkehrs auf saubere Energiealternativen spielen werden, stehen sie vor Herausforderungen, die ihre flächendeckende Einführung einschränken.

Zu diesen technischen Herausforderungen gehört die begrenzte Betriebsreichweite von BEBs, insbesondere bei kalten Wetterbedingungen, was ein Hauptproblem darstellt.

Der Punkt ist, dass batterieelektrische Busse, ähnlich wie jedes andere EV mit Hochvoltbatteriepacks, bei Betrieb unter der optimalen Temperatur einen erheblichen Rückgang der Energieeffizienz erleiden. Dies gilt besonders für Temperaturen unter dem Gefrierpunkt und führt zu höheren Gesamtkosten und Reichweitenangst.

Da städtische Verkehrsbussse durchschnittlich 42.940 Meilen pro Jahr zurücklegen, also viermal mehr als ein typisches Auto, und nach festen Routen und Fahrplänen verkehren, erzeugt die Schwankung der Leistung von Elektrobusen bei kaltem Wetter ernsthafte Herausforderungen bei der Erfüllung des Verkehrsbedarfs.

Neben Komplikationen bei der Planung von Ladevorgängen und dem Einsatz von Fahrzeugen umfassen die Herausforderungen die Schwierigkeit bei der Auswahl der Batteriekapazität und der Planung von Ladeinfrastrukturen. All diese Faktoren können die Wirtschaftlichkeit von BEBs im Vergleich zu Dieselbussen negativ beeinflussen.

Die verringerte Betriebsreichweite von BEBs bei kaltem Wetter ist auf eine Reihe miteinander verbundener Faktoren zurückzuführen.

Am wichtigsten sind die chemischen Eigenschaften der Batteriezellen, die temperaturempfindlich sind und zu einer verringerten Kapazität sowie niedrigeren Entladeraten führen. Um die Batteriezellen bei optimaler Temperatur zu halten, wurden Batteriethermomanagementsysteme (BTMS) entwickelt, die jedoch je nach Betriebsbedingungen energieintensiv sein können.

Dann gibt es die erhöhte Energielast durch das Belüftungs-, Heiz- und Klimasystem (HVAC), das wesentlich zur verringerten Betriebsreichweite beiträgt.

Die Wirksamkeit von regenerativen Bremssystemen, die beim Bremsen Energie zurückgewinnen, wird bei kalten Bedingungen durch verschiedene technische und Umweltfaktoren beeinträchtigt. Zusätzlich beeinflussen das Verhalten von Fahrern und Betreibern, das durch widrige Wetterbedingungen und Streckencharakteristika geprägt ist, die Energieeffizienz von BEBs erheblich.

Daher ist das detaillierte Verständnis all dieser menschlichen und mechanischen Faktoren entscheidend, um wirksame Strategien zur Abschwächung der negativen Auswirkungen von Kälte auf BEBs zu entwickeln. Dies reduziert wiederum die Betriebskosten für Flottenbetreiber und ermöglicht es den Herstellern, ihre Fahrzeugkonstruktion für eine bessere Leistung bei kaltem Wetter zu verbessern.

Mehrere Studien haben versucht, die Auswirkungen von Kälte auf die Leistung von BEBs zu quantifizieren, indem sie deren Energieverbrauch simulierten und den Einfluss der Umgebungstemperatur in der Praxis untersuchten.

Allerdings bestehen weiterhin erhebliche Lücken im Verständnis, wie dieser Einfluss unter unterschiedlichen, komplexeren Szenarien, wie Leerlauf- und Fahrphasen auf ländlichen und städtischen Strecken, wirkt – was für gezielte regionale Betriebsstrategien entscheidend ist.

Nicht nur wurden die Beiträge von Batteriewärmung, regenerativem Bremsen und anderen Schlüsselkomponenten zur Energieperformance in komplexen Streckenplanungen nicht ausreichend diskutiert, sondern es mangelt auch an realen Studien, die erhebliche Distanzen bei Gefriertemperaturen abdecken. Darüber hinaus ist das Wissen über die Machbarkeit von BEBs bei Kälte begrenzt, und es fehlt an Leitlinien für Betriebsstrategien bei kaltem Wetter.

Daher übernahmen Forscher der Cornell University die Aufgabe, die Auswirkungen von Kälte auf den Energieverbrauch und die Regeneration zu analysieren, indem sie BEBs anhand von realen Daten aus zwei Jahren von den sieben batterieelektrischen Bussen, die von TCAT betrieben werden, untersuchten. Mehr als 40 % der Fahrten dieser BEBs fanden bei Temperaturen unter 12 °C statt.

Um den Einfluss zu quantifizieren, entwickelte das Team Modelle der optimalen Temperaturzone (OTZ), um den Energieverbrauch während Leerlauf, Fahrt und Regeneration für jede Fahrt unter Annahme idealer Temperaturen vorherzusagen.

Nachdem die betrieblichen Faktoren, die für den erhöhten Verbrauch verantwortlich sind, identifiziert wurden, geben die Forscher zudem Empfehlungen zur Verbesserung der Busfunktionalität.

Quantifizierung der Auswirkungen von Kälte auf die Effizienz von Elektrobusen

Wie bereits beschrieben, hat die Studie der Cornell University ergeben, dass Batterien in Elektrobusen bei kaltem Wetter bis zu 48 % mehr Energie verbrauchen, bei Temperaturen von 25 °F bis 32 °F. Diese Batterien verbrauchten zudem fast 27 % mehr Energie in einem breiteren Temperaturbereich von 10 °F bis 50 °F.

Dieser drastische Anstieg des Energieverbrauchs, sagte der leitende Autor Max Zhang, Irving Porter Church Professor für Ingenieurwesen an der Cornell Engineering, war unerwartet, fügte jedoch hinzu: „Jede Lektion ist eine gute Lektion. Das hilft uns als Gesellschaft zu lernen und es besser zu machen.“

Die Quantifizierung des erhöhten Energieverbrauchs der Pilotflotte basiert auf zwei Jahren Daten, die von TCAT gesammelt wurden, und ist damit die erste Studie, die die Leistung von Elektrobusen im Nordosten der USA bewertet und analysiert.

Auf diese Weise teilen TCAT und die Cornell-Forscher ihre Erkenntnisse miteinander und lernen durch Daten und Zusammenarbeit voneinander. Zhangs Team traf sich wiederholt mit TCAT-Vertretern, während die Forschung voranschritt.

Bemerkenswert ist, dass der Datensatz von TCAT eine erhebliche Distanz abdeckte, mit einer Gesamtkilometerleistung von 225.837 km im Tompkins County, New York, unter verschiedenen Bedingungen, wodurch er umfassender ist als frühere BEB-Studien.

4,7 % dieser Gesamtdistanz wurden bei durchschnittlichen Umgebungstemperaturen, also unter dem Gefrierpunkt, erfasst, während etwa 50.000 Meilen bzw. über 80.000 Kilometer bei kalten Temperaturen (0 °C bis 12 °C) aufgezeichnet wurden.

„Wir profitieren davon, dass TCAT in dieser Region führend ist, und es ist ein echtes Privileg, Zugang zu diesen Daten zu haben, sodass wir die Leistung in Echtzeit sehen können. Eine der Lektionen, die wir gelernt haben, ist, dass diese Busse für das ganze Land konzipiert werden sollten, einschließlich Bundesstaaten mit kälteren Klimazonen. Wir haben außerdem festgestellt, dass sie sich von herkömmlichen Dieselbussen unterscheiden, mit anderem Verhalten, das unterschiedliche Strategien erfordert, um davon zu profitieren.“

Die Forscher modellierten zunächst, wie die Fahrzeuge bei idealen Temperaturen funktionieren würden, um Faktoren zu berücksichtigen, die nicht ausschließlich mit der Temperatur zusammenhängen, wie etwa Verkehrsschwankungen.

Dafür entwickelten sie ein innovatives OTZ-Basismodell, das die BEB-Leistung bei optimalen Temperaturen simuliert, während die nicht temperaturabhängigen Bedingungen wie zum Zeitpunkt des realen Kältebetriebs beibehalten werden.

Anschließend verglichen sie es mit der tatsächlichen Leistung über mehr als 40 komplexe Routen und Fahrpläne.

Forscher stellten fest, dass die Eigenwärmung der Batterie für die Hälfte des erhöhten Energieverbrauchs bei Kälte verantwortlich ist. EV-Batterien arbeiten am besten bei etwa 75 °F, sodass je kälter sie beim Starten sind, desto mehr Energie zum Aufwärmen benötigt wird.

Die Heizung der Buskabine ist der andere Hauptgrund. Häufige Stopps, die besonders bei städtischen Routen vorkommen, beinhalten das Öffnen und Schließen der Türen alle paar Minuten, was bedeutet, dass die Batterien stärker arbeiten müssen, um die Kabinen zu heizen.

„Bei einem rein elektrischen Fahrzeug ist die Batterie die einzige Energiequelle an Bord. Alles muss von ihr kommen.“

– Zhang, der zudem Senior Faculty Fellow am Cornell Atkinson Center for Sustainability ist

Forscher haben außerdem festgestellt, dass regeneratives Bremsen bei niedrigen Temperaturen weniger effizient ist. Dieser Energierekuperationsmechanismus verlangsamt ein fahrendes Fahrzeug, indem er seine kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt, die sofort genutzt oder für später gespeichert werden kann.

Dieser Mechanismus ist in den meisten Hybrid- und vollelektrischen Fahrzeugen zu finden. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Bremssystem, bei dem das Fahrzeug durch Reibung zwischen Bremsbelägen und Bremsscheiben verlangsamt wird, wobei fast die gesamte kinetische Energie verloren geht, fängt das regenerative Bremsen über 70 % der Energie wieder ein.

Jetzt wird dieses System bei kaltem Wetter weniger effizient, wahrscheinlich weil die Batterie Schwierigkeiten hat, eine gleichmäßige Temperatur über alle Zellen hinweg zu halten. Die Batterie von Elektrobusen ist schließlich etwa achtmal so groß wie die einer Standard‑EV‑Batterie, um längere Strecken und größere Passagierkapazitäten zu ermöglichen.

Nun stellt sich die Frage, was getan werden kann, um die Leistung von batterieelektrischen Bussen bei Kälte zu verbessern. Dafür empfehlen die Forscher, die Busse bei Nichtgebrauch in Innenräumen zu lagern, um die Batterieleistung zu verbessern. Neben der Aufrechterhaltung einer wärmeren Umgebungstemperatur während längerer Leerlaufphasen umfassen weitere kurzfristige Strategien für Betreiber das Laden der Batterie, solange sie noch warm ist, das Anbringen von Seitenabdeckungen, um die Luftkonvektion in die Kabine zu reduzieren, und das Begrenzen der Türöffnungsdauer an Haltestellen.

Für Hersteller empfahlen die Forscher optimierte Designs für Batteriewärmung und HVAC‑Systeme. Die Studie kann Politikern zudem helfen, Anreizrichtlinien zu erstellen, die Machbarkeit zu bewerten und Prioritäten für Routen im elektrifizierten öffentlichen Verkehr festzulegen.

In größerem Maßstab stellte Doktorand Jintao Gu, der Erstautor der Studie, fest, dass diese Forschung den Bedarf an Bewertung und umfangreicheren Anpassungen der Infrastruktur zur Unterstützung von Elektrobusen hervorhebt.

„Man muss versuchen, den Fahrplan aller Busse zu optimieren und die Kapazität der Infrastruktur zu berücksichtigen – wie viele Ladestationen vorhanden sind und ob man eine eigene Werkstatt hat. Man muss die Fahrer, Disponenten und Servicekräfte schulen. Ich denke, aus betrieblicher und infrastruktureller Sicht gibt es hier viele Botschaften für die zukünftige Planung von Verkehrssystemen.“

– Gu

Die ländlichen und städtischen Routen von Ithaca sowie das hügelige Gelände ermöglichten den Forschern tiefere Einblicke in die Busleistung.

Dies half ihnen zu erkennen, dass Elektrobusse bei kaltem Wetter auf ländlichen Strecken einen geringeren Anstieg des Energieverbrauchs zeigten als auf städtischen. Laut ihm könnte diese Information Flottenplanern helfen, fundierte strategische Entscheidungen bei der Zuweisung von Routen an Elektrobusse zu treffen.

Investition in den Elektrifizierungstrend

Die REV Group dürfte am meisten von dem wachsenden Trend profitieren, traditionelle kraftstoffbetriebene Fahrzeuge in Elektrofahrzeuge umzuwandeln. Sie ist ein Designer und Hersteller von Sonder- und Freizeitfahrzeugen und bedient hauptsächlich den nordamerikanischen Markt mit den folgenden Produkten:

• Feuerwehrausrüstung unter den Marken KME, E-ONE, Ferrara und Spartan ER
• Ambulanzen unter den Marken Leader, Horton, Road Rescue, AEV und Wheeled Coach
• Terminal-Lkw unter den Marken Laymor und Capacity
• Freizeitfahrzeuge über American Coach, Lance Camper, Holiday Rambler, Renegade RV, Fleetwood RV und Midwest Automotive Designs

REV Group  

Im Jahr 2021 stellte die REV Fire Group einen vollelektrischen Feuerwehrwagen namens Vector vor, der über 316 kWh automobilgeeigneter Batterien verfügt. Zusätzlich kündigte die REV Ambulance Group das erste rein elektrische Ambulanzfahrzeug in den USA an, das bis zu 105 kWh Batteriekapazität bietet. Die Tochtergesellschaft von REB Group, Capacity Trucks, hat hingegen einen Wasserstoff‑Brennstoffzellen‑ und einen batterieelektrischen Terminal‑Lkw mit Lithium‑Ion‑(NMC‑)Batterien produziert.

Das Unternehmen war ebenfalls im Busherstellungsbereich tätig, entschied sich jedoch im letzten Jahr, den Markt zu verlassen, indem es seine Collins‑Schulbusmarke im 1. Quartal 2024 für 303 Millionen $ an Forest River und seine El Dorado National (ENC) Transit‑Bus‑Division im 4. Quartal 2025 für 52 Millionen $ an Rivaz verkaufte, im Rahmen seiner Initiative zur Straffung der Geschäftsabläufe und zur Steigerung der Rentabilität.

Was die Marktperformance der REV Group betrifft, so genießt das Unternehmen mit einer Marktkapitalisierung von 1,9 Milliarden $ einen starken Aufwärtstrend. Zum Zeitpunkt dieses Schreibens werden REVG-Aktien zu 37,49 $, ein Anstieg von 17,63 % in diesem Jahr, gehandelt. Der Aktienkurs liegt nahe seinem Allzeithoch (ATH) von 38,50 $, das erst vor ein paar Wochen erreicht wurde.

Es weist ein EPS (TTM) von 1,76, ein KGV (TTM) von 21,26 und ein ROE (TTM) von 20,13 % auf und bietet eine Dividendenrendite von 0,64 %.

Bezüglich der Unternehmensfinanzen meldete die REV Group einen Nettoumsatz von 525,1 Millionen $, einen Nettogewinn von 18,2 Millionen $ bzw. 0,35 $ pro verwässerter Aktie und ein Rekord‑adjustiertes EBITDA von 36,8 Millionen $ für das erste Quartal 2025. Die Investitionsausgaben sanken ebenfalls stark von 10,5 Millionen $ im 1. Quartal 2024 auf 4,9 Millionen $ im 1. Quartal 2025.

Dieser Rekord, der 2025 beginnt, zeigt laut CEO Mark Skonieczny die „Stärke unserer operativen Umsetzung und disziplinierten Vorgehensweise“. Diese Leistung stärkt unser Vertrauen in das Momentum, das wir aufbauen, und positioniert uns gut für das kommende Jahr.

Unter Nutzung seiner soliden Finanzlage nahm das Unternehmen den Rückkauf von Aktien wieder auf, den Skonieczny als „attraktive Kapitalverwendung bei der aktuellen Bewertung“ bezeichnete.

Im ersten Quartal 2025 kaufte die REV Group etwa 0,6 Millionen ihrer Stammaktien für 19,2 Millionen $ zu einem durchschnittlichen Kaufpreis von 33,09 $ pro Aktie zurück. Zum 31. Januar 2025 meldete das Unternehmen ein Handelsbetriebskapital von 290,2 Millionen $, eine Nettoverschuldung von 108,4 Millionen $ und 31,6 Millionen $ liquide Mittel.

Neueste Nachrichten und Entwicklungen zu REV Group (REVG) Aktien

Fazit: Überwindung von Kältebarrieren im öffentlichen EV‑Verkehr

Während die Welt auf Elektrofahrzeuge umsteigt, bieten batterieelektrische Busse einen vielversprechenden Weg zur Erreichung eines nachhaltigen Massentransports. Ihre Leistung in kälteren Klimazonen stellt jedoch kritische Herausforderungen dar, die einer breiteren Akzeptanz im Wege stehen.

Die Bewältigung dieser Herausforderungen ist entscheidend für die Dekarbonisierung des Verkehrssektors, was ein Verständnis der Komplexität des Energieverbrauchs, der Betriebsbedingungen und der Klimaauswirkungen erfordert. Die neueste umfassende Forschung der Cornell liefert die dringend benötigten Einblicke in diese Faktoren, unterstützt Betreiber, Hersteller und politische Entscheidungsträger dabei, die Versprechen und Fallstricke der Elektrifizierung besser und fundierter zu navigieren, und ebnet so den Weg für einen reibungsloseren und widerstandsfähigeren Übergang zu einem saubereren öffentlichen Verkehrssystem.

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Studien zitiert:

^{1. Gu, J., Liao, Q., & Zhang, K. M. (2025). Bewertung der Auswirkungen von Kälte auf batterieelektrische Linienbusse. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809}