E-Mobilität im Kontext des öffentlichen Nahverkehrs

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1 - Nils Schmidt, 5. E-Mobilität im Kontext des öffentlichen Nahverkehrs siemens.com

2 Globale Megatrends bestimmen unser Leben für die nächsten Jahrzehnte Demografischer Wandel Urbanisierung Klimawandel Starker Anstieg der Weltbevölkerung auf 9 Mrd. Menschen bis 2050 (2010: 7 Mrd.) Alterung der Gesellschaften: Generation 65+ wird sich bis 2050 fast verdreifachen Anteil der Stadtbevölkerung steigt auf rund 70% in 2050, gegenüber rund 50% in 2010 Zahlreiche Megacities entstehen, besonders durch das Wachstum in den Schwellenländern Klimawandel ist eine Tatsache, die Mensch und Natur bedroht Die Folgekosten des Nichtstuns sind deutlich höher als die Kosten, die jetzt notwendig sind, um Maßnahmen zu ergreifen Globalisierung Immer stärkere Verflechtung von Wirtschaft, Politik, Kultur und anderen Lebensbereichen BRICS-Staaten wachsen am stärksten: China überholt die USA in der Wirtschaftskraft noch vor 2040 Seite 2

3 Schienen- und Straßenverkehrsnetze sind essentiell für die Mobilität und stehen vor bedeutenden Herausforderungen Trend Städte wachsen um 2 Einwohner pro Sekunde Immer mehr Personen und Waren müssen in und zwischen Städten befördert werden vorwiegend auf Schiene und Straße Herausforderungen Schienenverkehr, z.b. Bis 2030: Anstieg des schienengebundenen Nahverkehrs in Deutschland von 6 Mio. auf 10 Mio. Fahrgäste pro Tag Bis 2050: Zunahme der Transportkapazität des Schienengüterverkehrs in den USA auf jährlich 4 Mrd. Tonnen Straßenverkehr, z.b. Durchschnittsgeschwindigkeit in vielen großen Städten liegt unter 20 km/h und wird weiter sinken Bis 2030: Zunahme der Pkw-Dichte in Indien um das Dreifache, in Indonesien um das Vierfache und in China um das Zehnfache Fokus Mobilität hat auf der politischen Agenda der Bürgermeister oberste Priorität insbesondere, um... die Kapazität zu erhöhen die Umwelt zu schützen... Sicherheit zu gewährleisten mit knappen Budgets zurechtzukommen Seite 3

4 Mit unserer Innovationskraft prägen wir die Mobilität von morgen ebus Technical Monitoring System Controlguide OCS Sitraffic sx/smartguard ICx Flexibles Überwachungssystem zur Zustandskontrolle von Pantographen Erweiterte Betriebsleittechnik für den Personennah- und fernverkehr sowie für Fracht, Minen- und Industriebahnen Neue, webbasierte Steuersysteme für Straßenverkehrsmanagement Neue modulare, flexible und energieeffiziente Generation von Fernverkehrszügen System- Integrierte und Integrationsanbieter Sitras SFC für plus ebus Mobiliätsplattform Technologien: Ladetechnologien, Energietechnik, Service und Instandhaltung, Trackguard Sinet Smart Parking Remote Services Vernetzung von Information, Routenplanung, Buchung und Reservierung über verschiedene Verkehrsmittel Modernste Multilevel- Umrichter zur Stabilisierung der Bahnstromversorgung Echtzeitfähiges, verteiltes Wide-Area-Kommunikationssystem für elektronische Stellwerke Automatisiertes und integriertes On-Street Parkraummanagement Ferndiagnose und -wartung von Fahrzeugen, Anlagen und Infrastruktur Seite 4

5 Markt für alternative Antriebe Ab 2020 wollen Städte wie Hamburg oder Bremen (ab 2025) emissionsfrei beschaffen ab 2030 wollen viele ÖV Anbieter emssionsfrei fahren Derzeit fahren in Deutschland Busse im Linienverkehr, davon über 60 Prozent in Mittelund Großstädten. Schon der Einsatz von Diesel-Hybridantrieben führt bei Bussen zu Kraftstoffeinsparungen und Emissionsreduzierungen von bis zu 20 Prozent. Bundesministerium für Verkehr und Digitale Wirtschaft Arbeitsgruppe Innovative Antriebe Bus Statusbericht 2014 Seite 5

6 Praxistauglichkeit alternativen Antriebe im ÖPNV Ökologie und Umweltschutz Klimaschutz und Ressourcenschonung: Die betrachteten Dieselhybridbusse haben seit Anfang 2013 mehr als t CO2 Äquivalente bzw l Dieselkraftstoff vermieden. Schadstoff- und Lärmemissionen: Die Hybridbusse weisen ein erhebliches Reduktionspotential bei Schadstoffen (bis zu 92% NOX, damit bereits auf Euro VI Niveau) auf. Abhängig von der Antriebstechnologie ist der zeitweise Betrieb im Null Emissions-Modus möglich. Im Stand an Haltestellen und Ampeln ist der Dieselmotor in bis zu 80% der Zeit aus. Daher erfolgt das Anfahren aus der Haltestelle ebenfalls mehrheitlich rein elektrisch. Daraus ergibt sich die entsprechende Reduktion von Schadstoffen und Lärm für Anwohner und Fahrgästen, gerade an Haltestellen. Die Batteriebusse fahren prinzipiell lokal emissionsfrei. Geräuschmessungen: Bei den Dieselhybridbussen ergibt sich durch das rein elektrische Anfahren eine Reduktion der Lautheit um über 65% gegenüber konventionellem Dieselbussen. Die Batteriebusse weisen ein analoges Lärmminderungspotential auf. Seite 6 Arbeitsgruppe Innovative Antriebe Bus Statusbericht 2014

7 Praxistauglichkeit alternativen Antriebe im ÖPNV Wirtschaftlichkeit Mehrkosten Dieselhybrid: Es bestehen weiterhin 12-19% Mehrkosten für Hybridbusse (für Solobusse ct/km und Gelenkbusse bei 28 ct/km). Allerdings ist eine Reduktion der Mehrkosten gegenüber den Ergebnissen aus der früheren Begleitforschung um etwa 5 10 ct/km zu beobachten. Szenario zur Erreichung Kostenäquivalenz mit konventionellen Diesel (ohne finanzielle Förderung): Auf Basis der Abschätzung der Entwicklung wesentlicher Kostenparameter (Reduktion Anschaffungsmehrkosten und evtl. Batteriemieten um jährlich 10 bzw. 5 %, Steigerung Kraftstoffeinsparung auf 25% und hybridspezifische Mehraufwand Instandhaltung <10%) ist die Erreichung der Kostenäquivalenz mit dem konventionellen Dieselbusse über den Gesamtlebenszyklus von 12 Jahren in 5 Jahren möglich. Seite 7 Arbeitsgruppe Innovative Antriebe Bus Statusbericht 2014

8 Gute Praxis in Stadt und Land Bodenseeregion Landkreis Osterholz, Niedersachsen Verknüpfung E-Mobilität mit Bus und Bahn Stellplätze mit Lademöglichkeit für E-Bikes Erhöhung Attraktivität für Elektromobilität im ländlichen Bereich Baiersbronn, Schwarzwald Integration E-Fahrzeuge in ÖPNV-Netz mit elektronischer Fahrplanauskunft E-Bus à Privat-Partnership-Modell als Linienbaus in ÖPNV integriert Nutzung E-Fahrzeuge im CarSharing- System Private E-Car Besitzer können öffentliche Ladeinfrastruktur nutzen Seite 9 Mit Elektromobilität zu Bahn und Bus à Bike & Ride 20-Sitzer, rollstuhltauglich, durch Installations- und Projektmanagement Rampe barrierefrei Reichweite 150 km, Öko-Ladestrom, Höchstgeschwindigkeit 70 km/h

9 Rolle von Siemens im Rahmen der ebus-infrastruktur Dieselbusse Elektrobusse sind aufgrund vom Netzanschluss etablierter Tankinfrastruktur abhängig autonom. Städte Feinstaub eliminieren Emissionen senken Lärm verringern Qualität verbessern Strafen vermeiden Profil schärfen Nachhaltigkeit fördern Nahverkehrsbetreiber Dienst aufrechterhalten Kosten senken Effizienz schaffen Infrastruktur begrenzen Als Anbieter und Integrator von Technologien bietet Siemens: Ladelösungen Energietechnik Systeminstallation Service und Instandhaltung Anlagenmanagement Energielieferanten Elektrizität verkaufen Neue Kunden akquirieren Netz warten Fahrzeuglieferanten Fahrzeuge verkaufen Lösungen und Services verkaufen Kundenbeziehungen pflegen Energieservices Technologieanbieter und Systemintegrator Seite 10

10 Optionen der ebus-technologie Einfluss auf infrastrukturelle Wahlmöglichkeiten Dauerladen Kostspielige Infrastruktur Unflexibel Laden über Nacht Schwere Fahrzeuge Reduzierte Kapazität Zwischenladen Induktiv Teure Fahrzeuge Magnetische Abschirmung Kostspielige Montage Geringer Wirkungsgrad bei Energieübertragung Konduktiv Fahrzeugkomponenten mit geringem Gewicht Bewährte, sichere Technologie Geringe Fahrzeugkosten/Komplexität Schnellladen bis 450 kw Effiziente Energieübertragung Quelle: Google Images und Volvo Bus Corp. Seite 11

11 Siemens-Schnellladestation Netzanschluss und Schaltgeräte Tragmast für Pantograph Trenntransformator Invers montierter Pantograph Kernladestation und Systemcontroller Sichere Umhausung der Anlage Designmast und Abdeckungen Drahtlose Kommunikation zwischen Bus und Ladestation Seite 12

12 HPC Beispiel eines typischen Systems 300 kw Ladeleistung (entspricht 5 kwh je Minute) Ladezeit abhängig vom Ladezustand (z.b. 5 min entspricht bis zu 25kWh Ladung) Endstation A 10 km (Verbrauch 15-20kWh) Endstation B HPC, 300 kw VDC HPC, 300 kw VDC Seite 13

13 ebus-einsatz Bedarf an skalierbaren Lösungen für die Praxis Kostengünstige integrierte Komponenten je Fahrzeug Schnell, zuverlässig, effizient Automatikbetrieb, höchste Verfügbarkeit Eine Ladestation mehrere Busse/h Integrierte Komponenten mit geringem Gewicht Ladesystem ausgelagert Konform mit EN-Normen und SAE- Regelwerken für Elektrofahrzeuge Drahtlose Kommunikation gemäß ISO Integrierbar in alle Busfabrikate und Bustypen Automatische Ladevorgänge Seite 14

14 HPC Referenzprojekte Hamburg Deutschland HPC mit 4 x 300 kw Stockholm Schweden HPC mit 2 x 150 kw Göteborg Schweden HPC mit 3 x 300 kw Hallerad Schweden HPC mit 1 x 300 kw Wroclaw Polen HPC mit 1 x 300 kw Testsysteme Im Fahrgastbetrieb Projektauslieferungsphase Montreal Kanada HPC mit 1 x 450 kw Seite 15

15 Richtungsweisende Off-board-Schnellladelösung von Siemens für die Hamburger Hochbahn Projektinformationen Schnellladung am Start-/Endpunkt der Linie mit Off-board-Ladesystem Beginn des Fahrgastbetriebs 18. Dezember 2014 Innovationslinie 109 (9,3 km Streckenlänge, 6-8 min Ladezeit) Projektorganisation Konsortium aus Siemens und Volvo (Federführung) Projektdauer <24 Monate Technische Informationen Siemens 4 Schnelladesysteme mit je 300 kw Zugang zu 10-kV-Netz über Hamburger U-Bahn Volvo 3 Elektro-Hybridbusse der 12m-Klasse des Typs Volvo 7900H (32, 64+1) Lithium-Ionen-Batterie mit 19 kw/h Elektroantrieb 150 kw, Dieselmotor 177kW Nachhaltigkeit Reduzierte lokale Emissionen (CO 2, Lärm) Höhere Energieeffizienz (Elektroantriebe, Nebenanlagen usw.) Nutzung erneuerbarer Energie Klimatisierung und Heizung vollelektrisch Instandhaltung Geringerer Umfang bei Instandhaltungsarbeiten aufgrund einer reduzierten Anzahl an mechanischen Teilen Seite 16

16 Referenzfilm Hamburg Seite 17

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. E-Mobilität im Kontext des öffentlichen Nahverkehrs siemens.com