Anforderungen und Konzepte für Energiespeicher im ÖPNV

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1 Unsere Energie für Ihren Erfolg Anforderungen und Konzepte für Energiespeicher im ÖPNV Accumulatorenwerke HOPPECKE Carl Zoellner & Sohn GmbH Bontkirchener Straße 1 D Brilon-Hoppecke Motive Power Systems Reserve Power Systems Special Power Systems Service

2 Inhalt Elektrifizierungsgrade für Busantriebe Anforderungen an den Energiespeicher Verfügbare Batterietechnologien Beispiele an realisierten Projekten und ausgewählten Beispielen Zusammenfassung und Ausblick

3 Elektrifizierungsgrade für Busantriebssysteme HEV unterschiedliche Primärenergie / Energiespeichergrößen. -Boost -Rekuperation -Sicherheits-reserve (elektrische Fahren) O-Leitung auxililary battery Stoß- Überbrückung EV rein elektrischer Antrieb (nur kurze Distanzen)

4 Inhalt Elektrifizierungsgrade für Busantriebe Anforderungen an den Energiespeicher Verfügbare Batterietechnologien Beispiele an realisierten Projekten und ausgewählten Beispielen Zusammenfassung und Ausblick

5 Anforderungen an den Energiespeicher Energieversorgung (Bordnetz) für Verbraucher Peakabdeckung für Beschleunigungsvorgänge Rekuperation bei Bremsvorgängen Einsatz zum Systemstart Mechanische Anforderungen Klimatische Anforderungen Kalendarische - bzw. Zyklen- Lebensdauer Kosten

6 Anforderungen an den Energiespeicher Häufig geforderte Spezifikationsdaten Batterienennspannung Hybridbus 300V 600 V Elektrobus 80 bis 800 V Energieinhalt kwh >150 kwh Entladestrom Max.Leistung bis 250 A bis 200 kw bis 250 A bis 200 kw Rekuperation bis 180 kw bis 180 kw Kapazitätsdurchsätze 3000 p.a p.a.

7 Anforderungen des ÖPNV an Batteriesysteme ÖPNV PKW Beschleunigen & Bremsen 1 Zyklus / min. 0,6 0,9 Zyklen / min. Betriebsstunden pro Jahr 400 pro Jahr Zyklen / Jahr Zyklen / Jahr

8 Inhalt Elektrifizierungsgrade für Busantriebe Anforderungen an den Energiespeicher Verfügbare Batterietechnologien Beispiele an realisierten Projekten und ausgewählten Beispielen Zusammenfassung und Ausblick

9 Vergleich von Batterietechnologien Li-Metall Li-Ion, 2010

10 Entladekurven verschiedener elektrochemischer Energiespeicher Power Density [W/kg] Energy Density [Wh/kg]

11 Inhalt Elektrifizierungsgrade für Busantriebe Anforderungen an den Energiespeicher Verfügbare Batterietechnologien Beispiele an realisierten Projekten und ausgewählten Beispielen Zusammenfassung und Ausblick

12 Elektrifizierungsgrade für Busantriebssysteme HEV unterschiedliche Primärenergie / Energiespeichergrößen. -Boost -Rekuperation -Sicherheits-reserve (elektrische Fahren) O-Leitung auxililary battery Stoß- Überbrückung EV rein elektrischer Antrieb (nur kurze Distanzen)

13 Brennstoffzellen Hybrid Bus Energiespeicher Hybridbatterie: Einbauort: NiMH Boost und Rekuperation Dach NiMH Batteriesystem Ladezustandsänderung während(soc) Stadtzyklus

14 14 NiMH Hybridbatterie Hoppecke Nickel Metal Hydride Bus Traction Battery 252 SNH Cells 75 Ah Specification: 310 V, 24 kwh, Peakleistung 325 kw

15 Elektrifizierungsgrade für Busantriebssysteme HEV unterschiedliche Primärenergie / Energiespeichergrößen. -Boost -Rekuperation -Sicherheits-reserve (elektrische Fahren) O-Leitung auxililary battery Stoß- Überbrückung EV rein elektrischer Antrieb (nur kurze Distanzen)

16 Oberleitungsbusse Trolley-Bus Vancouver Sicherheitsbatterie System bei Ausfall der Elektrizitätszuführung durch Oberleitung NiCd Technologie

17 Oberleitungsbusse Das Batteriesystem besteht aus zwei Batterietrögen, die im Heck des Busses eingebaut sind. Batterie Inbetriebnahme: 94 cells type FNC A 32 XR C nom = 32Ah

18 Oberleitungsbusse Auslegung Vancouver Projekt Li-Ion Li-Ion Alkalisches System Nennspannung [V] Nennkapazität [Ah] Nennenergie [kwh] 16,3 7,2 Zellen seriell Zellen parallel 2 - Zellkonfiguration 110s2p Systemgewicht [kg] x 2

19 Elektrifizierungsgrade für Busantriebssysteme HEV unterschiedliche Primärenergie / Energiespeichergrößen. -Boost -Rekuperation -Sicherheits-reserve (elektrische Fahren) O-Leitung auxililary battery Stoß- Überbrückung EV rein elektrischer Antrieb (nur kurze Distanzen)

20 Anwendungsspezifische Produktentwicklung

21 Aufbau von Subsystemen / verteilte Anordnung Submodul mit integriertem BMS, Leistungselektronik und Flüssigkeitskühlung Submodulintegration im Elektrobus, individuell an die Bauraumsituation angepasst.

22 Inhalt Elektrifizierungsgrade für Busantriebe Anforderungen an den Energiespeicher Verfügbare Batterietechnologien Beispiele an realisierten Projekten und ausgewählten Beispielen Zusammenfassung und Ausblick

23 Ausblick Die Stromspeichertechnologien werden in den nächsten Jahren zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die Lithium-Ionen Technologie bietet derzeit die höchste Energie- und Leistungsdichte im Bereich verfügbarer elektrochem Speicher. Die Lithium Ionen Technologie stellt durch Ihre Doppelnutzung (V2G) eine Schlüsseltechnologie im Bereich der E-Mobilität dar. Skaleneffekte durch Massenproduktion, die mit der Elektromobilität einher gehen, können Kostenziele erreicht werden, welche einen wirtschaftlichen Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in stationären Anwendungen sinnvoll machen. Mit Kostenzielen von < 300 /kwh für Lithium-Ionen Batteriesystemen, ist jedoch erst infolge der Einführung von einer flächendeckenden Elektromobilität also nicht vor 2020 (2030) zu rechnen. Dr. B. Riegel, HOPPECKE

24 Vielen Dank... Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 80 Jahre HOPPECKE - Jubiläumsfeier 2007

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