Warum der Trolleybus / e-bus Zukunft hat

Transkript

1 Warum der Trolleybus / e-bus Zukunft hat 3. Klagenfurter Verkehrstagung MTZ 25. / 26. April 2013 Daniel Steiner Dipl. Ing. ETH

2 Allgemeine Vorteile des Trolleybusses / e-busses Beliebter beim Publikum Höherer Fahrkomfort als Diesel Macht öv sichtbar dank der Fahrleitung: Die Fahrleitung als Marketing-Element Auslastungsgrad um 10-20% höher als bei Diesel Alternative zum Tram als Light-Tram/Lighttram Keine lokalen Emissionen (Abgase=0!) Geräuscharm. In Fahrt und an Haltestellen (=0!) Rückspeisung von Bremsenergie Energieeffizienz Reale Kostenvorteile bei Energie: Strom Diesel Bedeutend billiger als Tram / Strassenbahn und schneller zu realisieren Instrument der Stadtentwicklung

3 Umweltaspekte Photo Stau / Dreckluft

4 Externe Kosten in EUR/a Zusammenfassung der Umweltwirkungen: Systembezogene externe Kosten einer Busflotte mit (17 64 Bussen a) im gesamten Lebenszyklus Quelle: R. Pütz

5 Im Vergleich der Emissionen schneidet der Trolleybus am besten ab Treibhausgase 1 (CO 2 ) Betrieb inkl. Fzg.- Unterhalt indirekte Emissionen Stickoxid (NO x ) Betrieb inkl. Fzg.- Unterhalt indirekte Emissionen Personenwagen Personenwagen Linienbus (innerstädtisch) Linienbus (innerstädtisch) Euro IV Trolleybus Trolleybus Tram Tram Kohlenwasserstoff (NMHC) Personenwagen Feinpartikel (< 2,5 µm) Personenwagen Linienbus (innerstädtisch) Linienbus (innerstädtisch) mit Partikelfilter Trolleybus Trolleybus Tram Tram insb. CO 2, weitere klimarelevante Emissionen sind Methan (CH 4 ) und Lachgas (N 2 O), die in CO 2 -äquivalente umgerechnet wurden Quelle: Dr. Peter Marti, Metron Verkehrsplanung AG, Brugg

6 Im Vergleich der Emissionen schneidet der Trolleybus am besten ab Trolleybus um ca.... % besser Kriterium Dieselbus Tram Energieverbrauch Treibhausgase 75 0 Stickoxide Kohlenwasserstoffe Feinpartikel Grobpartikel Lärm Landverbrauch Der Trolleybus ist lokal nahezu emissionsfrei, insbesondere im Gegensatz zum Dieselbus (und auch Gasbus) Für die städtische Lebensqualität ist dies wesentlich Hinsichtlich des Energieverbrauchs ist der Trolleybus in etwa gleich effizient wie die Tram bezogen auf eine Personenfahrt Der Strom-Mix der SBB für Regionalzüge/S-Bahn dürfte dem für den Trolleybus ähnlich sein (91% Wasser, 7% Uran, 2% Import) Insgesamt ist der Trolleybus das umweltverträglichste Nahverkehrsmittel, das ausgereift zur Verfügung steht Quelle: Dr. Peter Marti, Metron Verkehrsplanung AG, Brugg

7 Bahnen Tram Trolley Stadtbus Regionalbus Schifffahrt öv Schweiz MIV Der Trolleybus produziert weniger als 20% CO 2 pro Fahrgast im Vergleich zum Dieselbus 300 CO 2 -Produktion öffentlicher Verkehr der Schweiz 2004, je Pkm/tkm in g Quelle: VÖV, Schweiz Anmerkungen Bahnbetrieb enthält Personen- und Güterverkehr Umrechnung der kwh im Bahnbetrieb mit Verbrauch von 90% bahninternem Wasserkraftstrom und von 10% Strommix Schweiz inkl. Importe, dadurch gesamt 12 g CO 2 /kwh Für Tram und Trolleybus Annahme des Strommix Schweiz mit 120 g CO 2 /kwh Umrechnungsfaktor für Dieselkaftstoff:2.611t CO 2 pro Liter Treibstoffverbrauch Schifffahrt und Diesellokomotiven teilweise geschätzt

8 No x -Emissionen Stadt Zürich 2005 Quelle: Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich (UGZ)

9 Stadt Zürich No 2 Belastung Quelle: Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich (UGZ)

10 Stadt Zürich Feinstaub Belastung (pm10) Quelle: Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich (UGZ)

11 Dieselmotoren: Entwicklung Quelle: Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich (UGZ)

12 Antriebsarten von Nahverkehrsbussen in der EU Quelle: Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich (UGZ)

13 Batterien und Aufladung

14 Energiedichten Bordenergieträger Quelle: Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich (UGZ)

15 Energie für 18 m Gelenkbus Ein paar Zahlen: Reine mechanische Traktionsenergie: 2.05 kwh/km Gesamtverbrauch: 3 kwh/km Potential Rekuperation: 0.9 kwh/km Verbrauch el. Energie: 1.2 kwh/km Gesamtverbrauch el. Energie: 2 kwh/km

16 Energie für 18 m Gelenkbus Energiedichte Li-Ionen-Batteriesystem: Leistungsdichte Li-Ionen Batteriesystem: 0.1 kwh/kg 0.5 kwh/kg Rechenbeispiele: Ohne Rekuperation: 3 kwh/km. Moderates Höhenprofil 200 km/tag = 600 kwh 100 Wh/kg (0.1 kwh/kg) 6000 kg Batteriemasse Mit Rekuperation: 2 kwh/km. Moderates Höhenprofil 200 km/tag = 400 kwh 4000 kg Batteriemasse

17 Aufladung I Quelle: Prof. L. Guzella, ETH, Zürich

18 Aufladung II Praxisbeispiel vbl Trolleybuslinie 7 Quelle: VöV-Fachtagung KTBB, C. Zumsteg

19 Aufladung III Demonstrationsstrecke Palexpo- Aéroport de Genève (1.8 km) erste Fahrten ab Mai 2013 (UITP 2013) Inbetriebnahme Linie 5 (8.8 km) im März Schnelladestationen (Ladezeit ca. 15 Sekunden) 2 Ladestationen an den Endhaltestellen (Ladezeit ca. 3 Minuten) Quelle: VöV Fachtagung KTBB, Ch. Zumsteg

20 Elektrischer MIV als Konkurrenz? Handelsblatt : «Warum das e-auto nicht zündet» Elektrischer MIV kann die urbanen Verkehrsprobleme nicht lösen:

21 Wirtschaftlichkeit

22 Trolleybus-Systeme sind schnell und günstig zu realisierende Strassenbahnen Dieselbus Trolleybus Tram Antrieb, Elektronik, Infrastruktur sind von Strassenbahnen abgeleitet Die Nutzungsdauer der Anlagen ist ähnlich Trolleybus = "Lightram" Dauer Strassen- Trolleybahn bus Planung 5-10 J. 1-2 J. Bau J. 1-2 J. Gesamt J. 2-4 J. Investitionen Strassenbahn Trolleybus Infrastruktur Fuhrpark Gesamt Fünf mal so lang Sechs mal so hoch Darüber hinaus betragen die Betriebskosten weniger als 50% 1 Bau der Infrastruktur Trolleybusse sind häufig die sinnvollere Alternative im Vergleich zum Tram (Umsetzungsdauer, Investitionsmittel und Betriebskosten) Quelle: S2R Consulting

23 Übliche Nutzungsdauern von ÖPNV-Fahrzeugen Dieselbus: 12 bis 15 Jahre Gasbus: 12 bis 15 Jahre Trolleybus: 20 bis 30 Jahre Tram: 25 bis 40 Jahre U-Bahn: 30 bis 40 Jahre S-Bahn: 30 bis 40 Jahre Index Anschaffungskosten und jährliche Amortisationen im Vergleich Anschaffungskosten ,3 9,7 9, jährliche Amortisationen 22,2 Diesel Gas Trolley Tram U-Bahn 33,3 Beim Trolleybus und den Schienensystemen wird üblicherweise zumindest eine umfassende Modernisierung des Innenraums durchgeführt Diesel- und Gasbusse verschleissen auf Grund der Vibrationen durch den Verbrennungsmotor deutlich früher Gegenüber der Tram ist das Verhältnis von Investitionen und Nutzungsdauern beim Trolleybus hervorragend Quelle: S2R Consulting

24 Im ungünstigsten Fall verursacht der Trolleybus als System Mehrkosten von maximal 1 /km Infrastruktur Diesel Trolley Mehrkosten von 0,30 bis 0,70 /km abhängig von Lebensdauer und Effizienz in der Instandhaltung Fahrzeug-Kapitalkosten Mehrkosten von 0,10 bis 0,25 /km abhängig von Lebensdauer und Nutzung der Fahrzeuge typische Kostenstrukturen Innenstadt (indexiert) Mehrkosten von 0,40 bis 0,95 /km 1 AHK = Anschaffungs- und Herstellungskosten Quelle: S2R Consulting

25 Dem stehen aber Einsparungen an anderer Stelle gegenüber Diesel Trolley Treibstoffe/Energie Kostenvorteil von 0,30 bis 0,40 /km abhängig von Topographie und Rückspeisung sowie den nationalen Steuersystemen steigende Differenz zugunsten des Trolleys Fahrzeug-Instandhaltung keinesfalls Kostennachteile weniger bewegte Massen, keine Vibrationen, kein Getriebe typische Kostenstrukturen Innenstadt (indexiert) Minderkosten von 0,30 bis 0,40 /km Insgesamt Mehrkosten zwischen 0 und 0,65 /km Trolleybus kann genauso günstig wie der Dieselbus produzieren Maximal 15% teurer bezogen auf die Gesamtkosten Quelle: S2R Consulting

26 Die Stromrückspeisung ist ein weiterer Vorteil des Trolleybus-Systems Jährl. Kosten [ /km] Trolley Trolley mit Stromrückspeisung Diesel Energie / Öl 0,28 0,18 0,54 Instandhaltung 0,37 0,37 0,48 Fzg 1.-kapitalkosten 0,62 0,62 0,51 Abhängig von unterschiedlichen Energiekosten (MwSt., etc). Der Trolleybus ist insgesamt preiswerter Infrastruktur 0,27 0,27 0,02 Weitere Funktionen identisch Gesamt 1,54 1,44 1,55 Erstmalig konnte der Trolleybus in Solingen genauso günstig wie der Dieselbus produzieren Durch die Stromrückspeisung konnten sogar Kostenvorteile erzielt werden Technische Weiterentwicklungen und die hohe Nutzung führen zu besseren Kosten in Solingen Nicht nur aus Umweltgründen setzt die Stadt auf den Trolleybus 1 Fzg = Fahrzeug Quelle: SW Solingen, UTP, Switzerland, , Kalkulationen von S2R Consulting

27 Neue Technologien + Anwendungen Weitere Forschung/Entwicklung Batterien, Brennstoffzellen; inkl. Trolley-Batterie-Hybrid. Für Trolleybusse: Automatische Ab-/Aufdrahteinrichtung: DiaLOGIKa / KM: GPSbased software and pole drive system for automatic wiring and de-wiring Europe s first Trolley-Battery-Hybrid- Bus operating in Eberswalde

28 Neue Technologien + Anwendungen Doppelnutzung vorhandener Stromversorgungs-Infrastruktur von Strassenbahn- / Trolleybusbetrieben für öv und für e-miv: Quelle: Prof. Müller-Hellmann, VDV-Förderkreis

29 Zusammenfassende Argumente und Ausblick Trolleybus mit Fahrleitung ist «Klassenbester» technisch/energetisch (Energieeffizienz) Der Trolleybus unter 100% Fahrleitung ist die einzige zuverlässige funktionierende elektrische Bus-Lösung mit langjähriger Erfahrung Andere elektrische Lösungen benötigen noch viel Entwicklung Batteriebusse noch ineffizient und nicht ohne Risiko (Dreamliner) Trolleybusse (und Tramsysteme) als Brückentechnologie für flexiblere und effiziente e-bus-systeme ab

30 Zusammenfassende Argumente und Ausblick Ölabhängigkeit in öv in EU gross: Nur 6% der Flotte ist alternativ angetrieben Ölimportkosten 4,2 Billion EUR 2020, 9,3 Billion EUR in 2030 (Prof. Müller-Hellmann) Fehlende Netz-/Ladeinfrastrukturen in EU behindern die Entwicklung des elektrischen öv

31 Zusammenfassende Argumente und Ausblick Der Trolley / e-bus ist ein wichtiges Mittel der Stadtentwicklung Der Trolleybus braucht dringend ein neues Marketing und einen «integrierten» Ansatz zur Darstellung als kosten- und energieeffizientes elektrisches Bus-System