Elektrifizierte Stadtbusse im Testbetrieb

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1 Elektrifizierte Stadtbusse im Testbetrieb Ergebnisse der AG Antriebe Bus im Themenfeld Innovative Antriebe und Fahrzeuge Ressortübergreifende Begleitforschung von BMUB und BMVI Dr. Michael Faltenbacher PE International AG Fachkochkonferenz Elektromobilität vor Ort Offenbach,

2 Agenda Überblick AG Bus Erste Ergebnisse Verfügbarkeit Energieeffizienz Ökologie Wirtschaftlichkeit Zusammenfassung und Ausblick 2

3 Übersicht AG Innovative Antriebe Bus Baut auf früheren Begleitforschungsaktivitäten/ Prüfprogramm von BMVI/ BMUB aus auf (KoPa II) Koordination AG Bus: Koordination Begleitforschung: Teilnehmer: 30 Verkehrsbetriebe 10 Hersteller und Zulieferer 12 Verbände, Forschungsinstitute und Beratungsunternehmen Laufzeit:

4 AG Bus - Projektübersicht G = Gelenk S = Solo M = Mini-/Midi- Suffix E = Elektro- Suffix BZ = Brennstoffzelle Suffix P = Plug-In Hybrid Hybridbusse in Hannover üstra (10 G) Emissionsfreier Nahverkehr für Hannover üstra (3 SE) Hub Osnabrück Stadtwerke Osnabrück AG (2 ME) 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) RVK H 2 Busse (2 S BZ, 2 G BZ) Hybridbusse für Stadtverkehr HH VHH Verkehrsbetriebe Hamburg- Holstein (10 S) ebto HOCHBAHN (5 G) ErPaD HOCHBAHN (5 S, 15 G) HELD HOCHBAHN (3 SP, 3 SE) SaHyb Jasper (17 S), Süderelbe Bus (5 S) NaBuZ demo HOCHBAHN (4 S BZ, 2 G BZ) 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) Hybridbusse für Ingolstadt Stadtbus Ingolstadt (3 S) Primove Road Pilsting (1 SE) 30 Projekte 32 Betreiber 171 Dieselhybridbusse 86 Solobusse 85 Gelenkbusse 25 Elektrobusse 14 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) Linie 79 Dresden DVB (1 SE) ebus Batterfly Leipzig LVB (2 SE) ebus Skorpion Leipzig LVB FREE Kassel - Regionalmanagement Nordhessen (1 ME) Primove Mannheim Mannheim - RNV GmbH (2 SE) Hyline S Stuttgart - SSB (5G + 5 GP) S presso Stuttgart - SSB (4 S BZ) ElvoDrive Voith AG (1 S) BMVI BMUB Hybridbuserprobung Münchener Verkehrsgesellschaft (MVG) (2 S, 2 G) Stand: BMWi 4

5 Übersicht Bewertungskategorien und Evaluationskriterien Gemeinsam von AG Teilnehmern entwickelt Untersuchung Dieselhybrid als im Einsatz befindliche Brückentechnologie für zukünftige Busse mit rein-elektrischem Antrieb Ergebnisse dienen zur Vorbereitung der Einführung reiner E-Busse Praxistauglichkeit und Einsatzreife Effizienz Ökologie und Klimaschutz Wirtschaftlichkeit Täglicher Einsatz Verfügbarkeit Fahrzeuge Verfügbarkeit Ladeinfrastruktur Anpassung Infrastruktur (Werkstatt/ Nachladen auf Linie) Kraftstoffverbrauch aus Langzeitdatenerfassung Einfluss Nebenverbraucher Reduktion CO 2 NO x, Feinstaub/PM Lärm Lebenszykluskosten (LCC) Break Even Analyse mit Referenztechnologie Akzeptanz Öffentlichkeitsarbeit Fahrer/ Werkstattleitung 5

6 Datengrundlage Gesamtlaufleistung AG Bus Praxistauglichkeit und Einsatzreife Datenbasis: Überblick Laufleistung Verfügbarkeit Datenbasis: Batterie: 4 Midi (Steckerladung im Depot) Dieselhybrid: 61 Solo (20 seriell, 41 parallel), 62 Gelenk (51 seriell, 2 parallel, 9 leistungsverzweigt) Diesel: 20 Solo, 19 Gelenk Wesentliche Verbreiterung Datenbasis gegenüber Vorgängerbegleitforschung erster Grundstein für Datenbasis für Batteriebusse 6

7 Praxistauglichkeit und Einsatzreife Verfügbarkeit Hybridbus nach Antriebsart Praxistauglichkeit und Einsatzreife Verfügbarkeitsbereich konv. Diesel Überblick Laufleistung Verfügbarkeit Datenbasis: Parallel: Solo (41), Gelenk (2), Gelenk leistungsverzw. (9) Seriell: Solo (20), Gelenk (39) Zeitraum: Jan 13 Sep 14 LVB, Hochbahn, MVG ab Jan 13; VRR ab Apr 13; Jasper, SBG ab Sep 13; HVG ab Okt 13; VHH, SBI ab Mrz 14; AVG, BBW, üstra ab Apr 14; WVG ab Aug 14 Solo Parallel-Hybrid bereits mit annähernd vergleichbarer Verfügbarkeit zum Dieselbus (Verfügbarkeit konv. Dieselbus > 90%) Ausfallgründe der Hybridbusse liegen mehrheitlich im konventionellen Fahrzeugteil (9% vs. 6% Hybridantrieb) 7

8 Praxistauglichkeit und Einsatzreife Verfügbarkeit Batteriebus Praxistauglichkeit und Einsatzreife Überblick Laufleistung Verfügbarkeit Datenbasis im Aufbau, bisher nur Daten für 4 Batterie-Midibusse (alle mit Ladung über Stecker im Depot) Geringere Verfügbarkeit teilweise bedingt durch Einmaleffekte, zwei der vier Fahrzeuge liegen bereits bei ca. 80%. Technologie erst am Anfang der Lernkurve, in & 18 m Busse (versch. Ladesysteme) 8

9 Auswertungen Hybridbusse technologiebezogen Kraftstoffeinsparung seriell parallel Solo Gelenk Einsparung auf allen Linien (Hybrid und Diesel Busse alle mind. Euro V/ EEV) Bandbreite Kraftstoffeinsparung: 7-25% ; Ø AG Bus 14 % Implementierung Optimierungsmaßnahmen (Bsp. Gelenkbus: +12% Kraftstoffverbrauch in 2010/11-9% in 2013/14) Klimaschutz: bisher t CO 2 e eingespart 9

10 Energieeffizienz Energieverbrauch Batterie-Bus Zusatzheizung Effizienz Energieverbrauch Nebenaggregate Batterie-Midibus (9m) mit Dieselzusatzheizung Zusatzheizung erreicht in kalten (4-6 C) Monaten annähernd Fahrenergieverbrauch (1 l Diesel/ Heizöl entspricht ~10 kwh) 12 Monatsmittel (Aug 13 - Jul 14) Zusatzheizung: ca. ~ 40% des Fahrenergieverbrauchs 10

11 Messuntersuchungen Projekt EFBEL Treibhausgase und Luftschadstoffe Ökologie und Klimaschutz Treibhausgase Luftschadstoffe Lärm Vermessung mit Onboard Messtechnik auf 8 repräsentativen Strecken im VRR nach standardisiertem Verfahren Gelenkhybride (seriell) Reduktion für NO x bis zu 92%, für NO 2 bis zu 99% Einsparung Dieselhybrid CO 2 : 13 38% NO x : 51-60%, auf Euro VI Niveau Ergebnisse NO 2 abhängig von Abgasnachbehandlung (Diesel seriell mit AGR) 11

12 Messuntersuchungen Projekt EFBEL Lärmemissionen Ökologie und Klimaschutz Treibhausgase Luftschadstoffe Lärm Vermessung auf ika eigener Messstrecke nach standardisiertem Verfahren 1 Abfahrt im Hybridmodus (Dieselmotor an) 2 Abfahrt im Null-Emission-Modus (rein elektrisch, Dieselmotor aus) 3 Messung bei geschlossener Schneedecke 4 Messung bei feuchter Fahrbahn Statt Schalldruckpegel Berechnung linear skalierte Lautheit der Geräuschereignisse Hybrid: deutliche Reduktion Geräuschemissionen vs. konv. Diesel, unabhängig vom Betriebsmodus; jeweils bestes Fahrzeug Reduktion Lautheit um ca. 2/3 Batteriebus: ZEV Ergebnisse in erster Näherung übertragbar 12

13 Ökologie Anteil rein-elektrischer Betrieb Dieselhybrid Ökologie und Klimaschutz Treibhausgase Luftschadstoffe Lärm Anteil rein-elektrischer Betrieb abhängig vom Fahrzeugkonzept Speichergröße, Betriebsstrategie: Maximierung Energieeffizienz vs. Null-Emissionsbetrieb Beispiel serieller Gelenkhybrid: - zeitlicher / streckenbezogener Anteil Dieselmotor aus: >50% / ~30% - dabei zurückgewonnene Antriebsenergie: 36% (0,8 kwh/km) Beispiel paralleler Solohybrid: zeitlicher Anteil Dieselmotor aus ~ 20% Wesentliche Entlastung Anwohner und Passanten bzgl. Lärm und Schadstoffe, gerade an Haltestellen/ Ampeln 13

14 Wirtschaftlichkeit Vergleich Hybrid vs. Diesel Wirtschaftlichkeit Lebenszykluskosten (LCC) Mehrkosten Hybrid aktuell 12-19% (Solo: ct/km; Gelenk: ca. 28 ct/km) Verbesserung gegenüber ersten Begleitprogramm (2012: 22-26% Mehrkosten) Vergleich Batterie Diesel aktuell noch nicht sinnvoll, da Batteriebus noch am Anfang der Lernkurve 14

15 Begleitforschung AG Innovative Antriebe Bus Status (I/II) Mit AG Bus Plattform für Informations- und Erfahrungsaustausch zwischen Verkehrsunternehmen, Herstellern, Forschungsinstitutionen und Bundesministerien geschaffen Begleitforschung dient: Unterstützung der Industrie bei Entwicklung innovativer Antriebskonzepte Bewertung für Betreiber als Marktimpuls zur Stärkung der Nachfrage Aufbau einer breiten Datenbasis für Dieselhybridbusse und Grundstein für aufzubauende Datenbasis für Batteriebusse Erfahrungen und Ergebnisse werden weiteren Verkehrsunternehmen über VDV zugänglich gemacht 15

16 Begleitforschung AG Innovative Antriebe Bus Status (II/II) Verfügbarkeit: Dieselhybrid: abhängig von Antriebstechnologie bis zu 91% Batteriebusse: am Anfang der Lernkurve (2 von 4 Bussen ~80%) Energieeffizienz: Dieselhybrid: 7-25% KV-Einsparung (abhängig von Antriebstechnologie) Batteriebusse: aufgrund Datenverfügbarkeit noch kein Vergleich möglich, Relevanz Nebenaggregate Ökologie: Dieselhybrid: Batterie: bisher > t Treibhausgase eingespart signifikante Reduktion Schadstoffe (NO x : bis zu -92% modellabhängig) und Lärm (Lautheit bei Abfahrt -60% und mehr) Null Emissionen im Betrieb, Lärmreduktion von Hybrid im ZEV Modus übertragbar Wirtschaftlichkeit: Dieselhybrid: Reduktion Mehrkosten von 22-26% (2012) auf 12-19% (2013/14) Batterie: da Vorserien-Entwicklungsstand, Analyse noch nicht sinnvoll 16

17 Begleitforschung AG Innovative Antriebe Bus Ausblick Fortführung der Begleitforschung in 2015 Ausbau Datenbasis aus Langzeitdatenerfassung, speziell bei Elektrobussen Ausbau der Analysen für rein-elektrische Busse als nächste Stufe auf dem Weg zum emissionsfreien Busverkehr Dieselhybridbusse: Monitoring Verfügbarkeit Einsatz > 5 Jahre (Defektbehebung und Ersatzteilverfügb.) Detailanalyse Abhängigkeit Kraftstoffverbrauch von Einsatzparametern zur Identifikation Potentiale (Vermeidung THG/ Ressourcenschonung) je Antriebstechnologie Detaillierte Messungen: Euro VI Parallel-Hybrid, Brennstoffzellen- und Batteriebus hinsichtlich Kraftstoff/ Energieverbrauch, Schadstoffe (nur Hybrid) und Lärm Fortsetzung Förderung: BMVI: Technologieentwicklung/ -erprobung E-Busse BMUB: Beschaffung Dieselhybrid- /Plug-In Hybridbusse 17

18 Vielen Dank den fördernden Bundesministerien den Partnern für die aktive Mitarbeit und Datenbereitstellung für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Dr. Michael Faltenbacher, Oliver Braune, Heinrich Klingenberg, 18