AG Innovative Antriebe Bus

Marktsituation und innovative Busprojekte in
Deutschland –
Auswertung und Erkenntnisse aus der Praxis
Dr. Michael Faltenbacher
thinkstep AG
(vormals PE International AG)
Elektromobilität vor Ort – 3. Fachkonferenz des BMVI
Aachen, 08.03.2016
Übersicht
AG Innovative Antriebe Bus
 Baut auf früheren Begleitforschungsaktivitäten/ Prüfprogramm von BMVI/
BMUB aus 2010-12 auf (KoPa II)
 Koordination AG Bus:
 Koordination Begleitforschung:
 Teilnehmer:
34 Verkehrsbetriebe
10 Hersteller und Zulieferer
12 Verbände, Forschungsinstitute
und Beratungsunternehmen
 Laufzeit: 2013 – 2016
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AG Bus - Projektübersicht
G = Gelenk
S = Solo
M = Mini-/MidiE = Elektro
BZ = Brennstoffzelle
P = Plug-In Hybrid
Hybridbusse in Hannover
üstra (10 G)
Emissionsfreier
Nahverkehr für Hannover
üstra (3 SE)
Hybridbusse für Stadtverkehr HH
VB Hamburg-Holstein (10 S)
eBTO
Hochbahn (5 G)
ErPaD
Hochbahn (5 S, 15 G)
Held
Hochbahn (3 SP, 3 SE)
SaHyb
Jasper (24 S), Süderelbe Bus (10 S)
NaBuZ demo
Hochbahn (4 S BZ, 2 G BZ)
Hub Osnabrück
Stadtwerke Osnabrück AG (2 ME)
Hybridbusse für einen
umweltfreundlichen ÖPNV
Stadtverkehr Lübeck (5 S, 5 G)
Inmod
Mecklenburg-Vorpommern
GBB/Nahbus (1 ME),
BBW (1 S), AVG (1 S)
Hybridbus Wolfsburg
Wolfsburger Verkehrsgesell.
(3 S)
E-bus Berlin
BVG (4 SE)
EMIL Braunschweiger
Verkehrs-AG (1 SE, 4 GE)
EFBEL
Verkehrsverbund Rhein Ruhr
• Krefeld - SWK Mobil (4 G)
• Hagener Straßenbahn (2 S, 2 G)
• Dortmund - TRD Reisen (2 S)
• Bochum - BOGESTRA (5 G)
Null Emission
Köln - RVK (2 S BZ, 2 G BZ)
FREE
Kassel - Regionalmanagement
Nordhessen (1 ME)
Primove Mannheim
Mannheim - RNV GmbH (2 SE)
Hybridbusse für
Ingolstadt
Stadtbus Ingolstadt (3 S)
ElvoDrive
Voith AG (1 S)
HyLine-S
Hybridbuserprobung
Stuttgart - SSB (5G + 5 GP)
München - MVG (1 S, 2 G)
 31 Projekte
 34 Betreiber
 179 Dieselhybridbusse
• 97 Solobusse
• 82 Gelenkbusse
 25 Elektrobusse
 12 BZ Busse
RegioHybrid
• Regiobus Mittelsachsen (10 S)
• Dresden - DVB (3 S, 3 G)
• Leipzig - LVB (3 G)
• 5 weitere Betreiber (11 S)
SaxHybrid
• Dresden - DVB (10 G)
• Leipzig - LVB (10 G)
SaxHybrid Plus
FhG IVI (1 PG)
SEB-EDDA-Bus
FhG IVI (1 SE)
Linie 79
Dresden – DVB (1 SE)
Pilotlinie 64
Dresden – DVB (1 G)
eBus Batterfly
Leipzig – LVB (2 SE)
eBus Skorpion
Leipzig – LVB
gefördert durch Sächsisches Ministerium für
Wirtschaft, Arbeit und Verkehr
S-Presso
Stuttgart - SSB (4 S BZ)
Fördernde Ministerien
BMVI
BMUB
BMWi
BMBF
Stand: 16.01.2016
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Übersicht
Bewertungskategorien und Evaluationskriterien
 Gemeinsam von AG
Teilnehmern entwickelt
 Untersuchung Dieselhybrid
als im Einsatz befindliche
Brücken-technologie für
zukünftige Busse mit reinelektrischem Antrieb
 Aufbau einer Datenbasis für
Batteriebusse
 Technologieoffener Ansatz:
Berücksichtigung weiterer
Antriebstechnologien (z.B.
BZ- und Trolley Hybrid)
geplant
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Datengrundlage
Gesamtlaufleistung AG Bus
Datenbasis:
Datenbasis:
Batteriebusse
• 4 Midi (Konduktiv Kabel)
• 8 Solo
(7 Induktiv, 1 Konduktiv
mit Stromabnehmer)
• 4 Gelenk (Induktiv)
Dieselhybrid
• 76 Solo
(20 seriell, 56 parallel)
• 78 Gelenk
(51 seriell, 17 parallel,
10 leistungsverzweigt)
Diesel:
• 25 Solo, 24 Gelenk
 Wesentliche Verbreiterung Datenbasis gegenüber Vorgängerbegleitforschung
 Grundstein für Datenbasis für Batteriebusse
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Ergebnisse Praxistauglichkeit, Effizienz und Ökologie
Dieselhybridbusse
 Erfahrung aus bis zu 5 Jahren Betrieb belegen
Praxistauglichkeit weitestgehend erreicht
(Ø 4.700 km an 23 Betriebstagen/ Monat,
Verfügbarkeit bis 92%)
 Kraftstoffeinsparung und Treibhausgase:
bei Einsatz auf geeigneten Routen 20% und
mehr vs. konv. Dieselbus, bereits 20.000 t
CO2 eingespart
 Schadstoffemissionen (NOX, PM) und Lärm:
je nach Antriebskonzept noch höheres
Einsparpotential (>50%) durch zeitweise rein
elektrischen Betrieb (z.B. bei An-/Abfahren
und Stand an Haltestellen)
-2%
-13%
-28%
-26%
-51% -43%
-56%
-96%
Beispiel Solohybrid seriell Euro VI
 Zeitlicher Anteil rein elektrisches Fahren je
nach Antriebskonzept bei bis zu ~60%
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Marktübersicht
Batterieelektrische Busse

2 Ladekonzepte:
- Gelegenheitsladung auf Strecke
- Übernacht-/ Depotladung

Gelegenheitsladung:
8 Hersteller, 8 – 18,6 m
verwendete Energiespeicher:
- Supercaps: 25 kWh
- Batterie:
36 – 200 kWh

Übernacht-/ Depotladung
14 Hersteller, 8 - 18 m
Batterie 160 – 376 kWh

Marktübersicht in Broschüre
„Projektübersicht 2015/16
Hybrid- und Elektrobus-Projekte in
Deutschland“
…
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Übersicht implementierte Bussysteme
Batterieelektrische Busse
Ladekonzept
Verkehrsbetrieb
Stromübertragung
Übernachtladung
Gelegenheitsladung
Braunschweiger
Verkehrs-GmbH
BVG – Berlin
Rhein-NeckarVerkehr
Fahrzeuge
Einsatzkontext
(Länge,
Wendezeit)
Anzahl Ladepunkte
Ladeleistung
Induktiv
1 12 m Solaris, Linie M19, 12 km, 2 Hbf, 2 auf Strecke
Depot: 1x 200 kW
4 18 m Solaris 12 min (Hbf)
Induktiv
4 12 m Solaris Linie 204, 6 km,
6 min
Induktiv
2 12 m HESS
Je 1 Endhalt, 200 kW
Depot: 1x 200, 4x 30 kW
Linie 63, 9,4 km, Je 1 Endhalt, 4 Strecke
2-3 min
Depot: 1x 200 kW
DVB – Dresden
1 12 m Solaris Linie 79, 5,2 km, 1 am Endhalt, 200 kW
Konduktiv
16 min
Depot: 1x 35 kW
Stromabnehmer
Hamburger
Hochbahn
Konduktiv
3 12 m Volvo
Stromabnehmer Plug-In Hybrid
Linie 109, 10 km, Je 2 Endhalt, 120 kW
6-7 min
Depot: 3x 11 kW
Stadtwerke
Osnabrück
Konduktiv
Kabel
1 6 m Breda
1 9 m PVI
Linie 94, 3,7 km
KVG – Kassel
Konduktiv
Kabel
1 10,5 m SOR
Linie 16, 12,8 km, 1 im Depot, 22 kW




2 im Depot, 8,8 & 25 kW
Betrieb auf einzelnen ausgewählten Linien (4-12 km Länge)
Planungs-/Umbaudauer Infrastruktur: 6-9 Monate/ 1 Wo.- 2 Monate
Anpassung Werkstätten (Dacharbeitstand, Werkzeuge)
Mitarbeiterqualifikation (nach BGI 8686, 3 Stufen, 4-5 Tage) 9
Praxistauglichkeit und Einsatzreife
Verfügbarkeit Batteriebus
 Technologie am Anfang Lern- und
Erfahrungskurve
 Tendenzen nach 6 Monaten Betrieb:
12/18 m Gelegenheitslader:
Verfügbarkeit ca. 76% akzeptabel
(ähnlich zu Dieselhybrid bzw.
einzelne VU‘s besser)
 4 Midi Busse (Okt 14 - Nov 15): ~86% (
(seit Aug 13: Ø 72%)
 Zunehmende Komplexität Gesamtsystems, zentrale Bedeutung
der Ladeinfrastruktur
 Nutzung bestehender Energieinfrastruktur teilweise anspruchsvoll
Ladeinfrastruktur Dresden:
Monat (2016)
Jun
Verfügbarkeit
88 %
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
95 % 100 % 99 %
94 %
68 %
 Nächster Schritt: Erprobung Übertragbarkeit auf (Teil-)Netze
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Energieeffizienz
Energieverbrauch Batteriebus
 Kurzer Erfassungszeitraum
 Energieverbräuche ab Netz:
12 m (verschiedene Linien):
1,2 - 2,4 kWh/km
18 m: 2,3 - 3,1 kWh/km
 Erste Indikation: Höhenprofil
nicht so relevant (Rekuperation),
klimatische Einflüsse dominieren
 2 Heizkonzepte:
elektrisch oder kraftstoffbasiert
 Elektrische Heizung: Anstieg
Verbrauch: Jul – Dez 16: ~ 60%
 Dieselzusatzheizung: in
Wintermonaten vergleichbarer
Energiebedarf wie Fahrantrieb
 Energiebedarf Heizung im Jahres
Ø: ~40% Fahrenergiebedarf
Elektrische Fahrgastraumheizung
Temperatur
Verbrauch
Dieselzusatzheizung
Fahrantrieb
Zusatzheizung
*
*Erhöhung Energiebedarf Fahrantrieb aufgrund Streckenänderung
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Energieeffizienz
Ladewirkungsgrad Batteriebus
 Kurzer Erfassungszeitraum
 Ladeeffizienz: Induktiv:
Konduktiv:
~ 90%
92 - 95%
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Ökologie und Klimaschutz
Treibhausgasemissionen (THG) Batteriebus
Beispielverbrauchswerte,
kein direkter Routenbezug
 Verlagerung der Emissionen von
Busbetrieb in Energiebereitstellung
 Betrachtung Lebenszyklus
 THG Dieselbus:
Busherstellung/ -verwertung 9%,
Dieselherstellung 14%, Betrieb 77%
 THG Batteriebus: abhängig von
Strombereitstellung: Strommix vs.
Strom aus erneuerbaren Energien
Herstellung/Verwertung 13 – 62%,
Stromerzeugung 87 – 38%
 bei Nutzung von Strom aus EE
Einsparpotential von >80%
 Zusatzheizung je 100 km:
Diesel (10 l): + 31 kg CO2e,
Strom + 58/ 5 kg CO2e (DE-/EE Mix)
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Wirtschaftlichkeit
Umweltkosten am Beispiel Hybrid
 Aus wirtschaftlicher
Euro V
Euro VI
Sicht derzeit kein
Anreiz innovative
Antriebe einzusetzen
 Bsp. Dieselhybrid Solo:
Mehrkosten vs. Diesel
16-24 ct/km
 Motivation für Einsatz
innovative Antriebe:
Reduktion/Vermeidung
THG, Schadstoffe, Lärm
 Berücksichtigung externe
Umweltkosten nach UBA
Methodenkonvention 2.0: Reduktion Mehrkosten Euro V/ VI um 11 bzw. 6 ct./km
 Derzeit noch keine Betrachtung Batteriebusse aufgrund Vorserienstatus
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Begleitforschung AG Innovative Antriebe Bus
Zusammenfassung und Ausblick
 Dieselhybrid:
 Praxistauglich, 20 % Einsparung Kraftstoff, noch höhere Einsparungen bei
Schadstoffen & Lärm
 Weitere Verbesserung Energieeffizienz (Nebenverbraucher, Energiemanagement), Lebensdauer Hauptkomponenten (z. B. Energiespeicher) zu
beobachten, signifikante Reduktion Fahrzeugmehrkosten erforderlich
 Batteriebusse:
 Im Betrieb emissionsfrei und leise, Umstellung einzelner Linien machbar
 für angemessene Technologiebewertung Verbreiterung Datenbasis erforderlich
 Nächster Schritt: Betrieb mehrerer Linien und (Teil-) Netzen zur Bewertung
betriebliche Stabilität & Flexibilität (z.B. saisonale Einflüsse Energiebedarf
(Heizung/ Klimatisierung), Auswirkungen von Verspätungen, Umleitungen etc.)
 Gute Eignung ÖPNV als Leuchtturm für Einführung innovativer Antriebe:
1 Mio. E-Fahrzeuge Ziel der Bundesregierung entspricht 440 Stadtbussen: heute
bereits erreicht, täglich Hundertausende von Nutzern
 Fortführung AG Bus in Vorbereitung
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Vielen Dank
 den fördernden Bundesministerien
 den Partnern für die aktive Mitarbeit und
Datenbereitstellung
 für Ihre Aufmerksamkeit
 Kontakt:
Dr. Michael Faltenbacher,
[email protected]
Oliver Braune,
[email protected]
Heinrich Klingenberg,
[email protected]
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