Elektrobusse Technik Wirtschaftlichkeit - Ausblick

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1 Elektrobusse Technik Wirtschaftlichkeit - Ausblick 11. Deutscher Nahverkehrstag Koblenz, 03. Mai 2016 Jens Schmitz, VDV e.v. Fachbereichsleiter, Bussysteme, Elektromobiltät, Betriebshöfe und Werkstätten

2 Mark Twain Zitat Eine gute Rede hat einen guten Anfang und ein gutes Ende und beide sollten möglichst dicht beieinander liegen Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

3 E-Mobilität: E-Bus-Projekte Die deutschen Verkehrsunternehmen realisieren und erproben seit 2013 bereits in 21 Städten Elektrobus-Projekte (siehe Grafik rechts). Sie investieren zudem weiterhin kontinuierlich in effiziente und verbrauchsarme Fahrzeuge mit konventionellen Antrieben sowie in Hybrid- und Erdgas-Busse. Der Einsatz von Elektrobussen ist für die Unternehmen zur Zeit noch mit erheblichen Mehrinvestitionen verbunden; zum einen mit Blick auf die Anschaffungskosten der Fahrzeuge, zum anderen mit Blick auf die neu zu errichtende Ladeinfrastruktur. So liegen die aktuellen Marktpreise beim Kauf eines 18m Elektrobusses bei rd Euro. Zum Vergleich: Die Anschaffungskosten eines konventionellen ÖPNV-Busses mit Dieselmotor belaufen sich auf durchschnittlich nur etwa Euro. Darüber hinaus fallen bei den Elektrobussen weitere hohe Kosten für Ersatzbatterien, die Umrüstung von Betriebshöfen & Werkstätten sowie für zusätzliches Personal an, die in entscheidungsrelevanter Größenordnung sind. VDV Hamburg Bremen Eberswalde Berlin Hannover Osnabrück Braunschweig Münster Oberhausen Bochum Leipzig Düsseldorf Köln Solingen Bonn Mannheim Regensburg Stuttgart Esslingen München Dresden 3 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

4 E-Mobilität E-Bus Projekte E-Bus-Projekte in Deutschland: über 21 E-Bus-Projekte unterschiedliche Konzepte unterschiedliche technische Lösungen opportunity charging fast charging Trolley overnight charging fuel cell Hamburg Bremen Hannover Bochum Düsseldorf Köln Bonn Mannheim Esslingen Pinneberg Osnabrück Berlin Münster Eberswalde Leipzig Kassel Dresden Stuttgart Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

5 Beispiele von E-Bus Projekten in Deutschland Folgende Städte sind u.a. mit verschiedenen Systemen an Versuchsprojekten beteiligt: Ingolstadt : 2 Diesel Hybridbusse Wolfsburg : 3 Diesel-Hybridbusse Düsseldorf : 12 Busse vollelektrisch und Dieselhybrid Lübeck : 10 Diesel-Hybridbusse Region Sachsen : 55 Busse rund um Dresden und Leipzig Diesel-Hybrid und vollelektrisch Berlin : 6 vollelektrische Busse (Besonderheit: kontaktlose Aufladung an einzelnen Haltestellen durch Induktionsschleifen im Boden) Bonn : 6 vollelektrische Busse (Start 2016) Köln : 10 vollelektrische Busse (Start 2016) Mannheim: 2 Elektrobusse mit induktiver Ladung Es gibt noch weitere kleinere Projekte. Besonders ist hier wohl der Großraum Hamburg INNOVATIONSLINE 109 mit seiner Vielfältigkeit hervor zu heben. Ebenfalls die Busse mit induktiver Ladetechnik. Jens Schmitz T4 5 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

6 Marktübersicht E-Bus Solaris/PL Sileo/D-TR VOLVO/S Bilder: VDV VDL/NL 6 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

7 Marktübersicht alternative Antrieb (z.b. Hybrid) und weitere Solaris/PL Hybrid und Trolley MAN/D Hybrid Quelle:VDV /Hersteller BYD/ CHN 7 VDV 2015 EBUSCO /NL Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland und weitere

8 Antriebskonzepte (Beispiele) ZF- AVE 130 Niederflur-Elektroportalachse für Busse Radnahmemotoren Antriebskonzepte: Hybrid, Vollelektrisch (Brennstoffzelle und Batterie) und Oberleitung Einbaukompatibel zu den Niederflurachsen AV 132 und AVN 132 Hohe Leistungsdichte durch integrierte flüssigkeitsgekühlte Asynchronmotoren Vollelektrisches-/ Emissionsfreies Fahren über längeren Zeitraum möglich Signifikante Kraftstoffeinsparung im Stadtverkehr Es gibt auch noch Portalachsen mit zentralem Elektromotor. Quelle:ZF 8 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

9 Antriebskonzepte ZIEHL-ABEGG Radnarbenmotoren Produktspezifikation: Getriebelose, elektrisch angetriebene Niederflurachse mit integrierten wassergekühlten Radnabenmotoren (Einzelradantrieb) zur Verwendung in seriellen Hybrid- oder vollelektrischen Fahrzeugen. Eigenschaften und Besonderheiten: Bauart: Niederflurachse mit Achslast kg. Verwendung als Hinterachse oder Mittelachse. Bei Stadtbussen konstruktiv breiterer Mittelgang von bis zu 880 mm möglich. Anwendungen und Einsatzgebiete: Elektrofahrzeuge. Serielle Hybridfahrzeuge. Stadt- und Flughafenbusse. Hinterachsantriebsmodul für Solobusse. Hinterachs- und Mittelachsantriebsmodul für Gelenkbusse sowie Sonderfahrzeuge. Quelle: Ziehl-Abegg 9 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

10 E-Mobilität Warum Bus-Projekte mit alternativen Antrieben? Rahmenbedingungen ändern sich: Luftreinhaltung Reduktion CO 2 -Ausstoß 4. Eisenbahnpaket Lärm CO 2 -Vorgaben für Nutzfahrzeuge Ölpreisanstieg (nach 2020) Bereitstellung regenerativ erzeugter Energie Weiterentwicklung der Umweltzonen Steigerung der Energieeffizienz Verstädterung ÖV ist auch in Zukunft das umweltfreundlichste Transportmittel Komfortsteigerung (leise, gleichmäßiges Beschleunigen) Quelle: IWR Reseach Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

11 E-Mobilität Rahmenbedingungen und Abschätzung der Aktivitäten Quelle: Martin Schmitz Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

12 Praxis Beispiele: Hamburg Innovationslinie 109 Attraktive Linie überwiegend in der Innenstadt Erreichbarkeit von Betriebshof und Wasserstofftankstelle Ausreichend verfügbare Flächen für Ladestationen an den beiden Endpunkten Direkter Anschluss an die Energieversorgung Länge der Linie passt zur Auslegung des Busses Quelle: Hochbahn Viele Fahrgäste können die Vorteile live erleben

13 Hamburg Neue Standorte und Abstellkonzepte Quelle: Hochbahn

14 Hamburg Innovationslinie 109 Rein elektrisch betriebene Fahrzeuge: Brennstoffzellenbus Effekt: null CO 2 Leise und besonders komfortabel Teil-elektrisch betriebene Busse: Diesel-elektrischer Hybridbus (parallel, seriell) Effekt: weniger CO 2 Batteriebus mit Brennstoffzelle als Range-Extender Effekt: null CO 2 Leise und besonders komfortabel Quelle: Hochbahn Plug-in-Bus Effekt: noch weniger CO 2 Überwiegend elektrisch und leise Referenzfahrzeug: Dieselbus Euro VI

15 Köln Batteriebusline Gelenk-Batteriebusse von VDL Reichweite bei einer Außentemperatur von -20 C Reichweite: mit elektr. Heizung (20 kw) : 30 km ohne Heizung : 50 km Energieverbrauch ohne Heizung / Kühlung: 1,85 kwh / km Ladung: 3 DC Ladestationen auf der Strecke 8 DC Ladestationen mit 50 kw im Depot Fzg. 5 Fzg. 4 Fzg. 3 Fzg. 6 Fzg. 2 Fzg. 7 Fzg. 8 Fzg. 1 Quelle: KVB Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

16 Oberhausen Ladekonzepte Linie 966 Schnellladung Nutzung der Versorgungsinfrastruktur Nutzung für mehrere Fahrzeugkategorien. Quelle: Müller-Hellmann zwei Busse Batterie: 200 kwh Linienlänge: 13km Fahrweite: 170 km Ladedauer: 10 min

17 Berlin Batteriebus auf Linie 204 vier Busse induktive Ladestationen am Zoo und am Südkreuz vier kabelgebundene Ladestationen auf dem Betriebshof 20-Minuten-Takt / Ladezeit: 4 7 min Batteriekapazität: 90 kwh erwarteter Energieverbrach: 1,3 1,8 kwh betriebliche Sicherheit bei Streckenverlegungen? weitere Projekte mit induktiver Ladung: Braunschweig Mannheim Quelle: BVG

18 Düsseldorf Batteriebus auf Linie 778 und 779 zwei Busse Batterie: 200 kwh Opportunity Ladung Reichweite: 150 km pro Batterieladung Ladedauer: 10 min an 10-kV-Station Übernachtladung: ca. 6 h. Quelle: Rheinbahn

19 Bonn Batteriebus Mittelfristige Komplettumstellung auf E-Busse bis zum Jahr 2030 Zeitlich gestaffelt parallel zur technischen Weiterentwicklung von Fahrzeugen und Batterien Einsatz ausschließlich vollelektrisch betriebener Batteriebusse (keine Hybride) Verwendung von Naturstrom (zusätzliche Wertschöpfung im SWB-Konzern durch Energiebezug bei SWB Energie und Wasser (EnW)) unter folgenden Rahmenbedingungen keine signifikanten Änderungen im Liniennetz und in der Betriebsplanung kein Nachladen im Linienbetrieb keine bzw. nur geringfügige Einschränkungen in der Passagierkapazität Quelle: Stadtwerke Bonn

20 Bonn Batteriebus ab Anfang 2016 auf allen geeigneten Solobuslinien in Bonn vollelektrisch betriebene Batteriebusse (keine Hybride) Fabrikat Sileo (Typ S12) Länge Passagierkapazität Nutzbare Batteriekapazität Reichweite Klimaanlage Heizkonzept Ladestrategie Lademethode Ladestrom 12 m 80 Fahrgäste 200 kwh 200 km Spheros Citysphere Spheros Thermo S (fossil) Übernachtladung Plug-in 64 kw Quelle: Stadtwerke Bonn

21 Wasserstoff H2O am Beispiel RVK Je nach Hersteller kostet ein kg Wasserstoff zwischen 3,80 und 9, dass liegt an den unterschiedlichen Gewinnungsmöglichkeiten. Ein Bus benötigt für die Brennstoffzellen zwischen 8 und 13 kg auf 100 km, dass hängt vom Einsatzgebiet und der Gefäßgröße ab. Im Betrieb benötigt wird neben der Normalen Fahrereinweisung keine weitere Schulung notwendig Ca. 90% der Buskomponenten entsprechen dem Standardbus. Deshalb kann der größte Teil der Wartungsarbeiten vom Werkstattpersonal durchgeführt werden. Für die Brennstoffzellen gibt es spezielle Servicetechniker zb. die Fa. Enzel aus Köln die sich mit der Ballard Brennstoffzelle bestens auskennt. Die neuere Generation läuft mit über 90% Einsatzfähigkeit sehr zuverlässig. Hersteller der Busse van Hool und VDL

22 E-Mobilität Weiterentwicklung Trolley/Batterie-Technologie Hohe Betriebsstabilität Verschiedene Fahrzeugtypen möglich (12 m bis 24 m) Batterieoberleitungshybridbusse werden z. B. in Solingen, Esslingen, Eberswalde, Zürich (CH) und Landskrona (S) beschafft. Städtebauliche Fortschritte: Durch die Hybridtechnik können besonders aufwendige Leitungskreuzungen und Weichen eingespart werden oder eine durch partielle Oberleitungen das System leichter integriert werden. Betriebliche Fortschritte: Streckenabschnitte, auf denen nur aufwendig Oberleitungen angebracht werden können, sind durch die Hybridtechnik einfach zu überbrücken. Bild: Hybrid - Obus in Landskrona (S), Eberswalde Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

23 Lenkungskreis EBUS Veröffentlichungen / VDV-Schriften Ergebnisse / Veröffentlichungen: VDV-Schrift E-Bus-Lastenheft VDV-Schrift 825 Auswirkungen alternativer Technologien im Linienbus auf Betriebshöfe und Werkstätten VDV-Schrift 260 EBUS Infrastruktur / Ladestellen VDV-Mitteilung 2319 Bewertung von E-Buskonzepten aus der Sicht von Planung und Betrieb VDV-Mitteilung Fakten-Check EBUS Beziehbar unter: Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

24 Lenkungskreis EBUS Standardisierung EBUS-AG Standardisierung Zusammenarbeit mit DKE / DIN mit dem Ziel einen europäischen Standard zu schaffen. Der VDV verbindet europäische Hersteller (und VDA) und Betreiber zur Erarbeitung von Use-case-Beschreibungen requirements zu den Themen: Opportunity Charging Depot-Ladung Energieversorgung Kontaktsystem Die Auftaktveranstaltung hat am stattgefunden. CENELEC hat im Nov 15 zur Entscheidung der Bildung einer AG getagt Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

25 Warum Standardisierung? Internationale Salzburger Verkehrstage

26 Bus ÖV Finanzierung / Förderung von alternativen Antrieben Förderprogramme: BMUB Förderprogramm Hybridbus (Einstieg jederzeit möglich) Laufzeit 2014 bis % bis 50 % der Mehrkosten Infrastruktur, Fahrzeug, Ausbildung, Werkstatt BMVi Förderprogramm Elektromobilität Stichtag für die Bewertung eingereichter Skizzen ist der 31. August 2015 BMWi Förderprogramm "Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien" Stichtag für die Bewertung eingereichter Skizzen ist der 30. September 2015 Infos unter Investitionsoffensive des Bundes (siehe VDV Rundschreiben 11/2015) Laufzeit 2015 bis 2019 bis zu 90 % der Projektkosten E-Bus, EURO 6 Bus, Kommunikation, Barrierefreiheit etc. BMUB Förderprogramm Batteriebus in Diskussion / Erarbeitung geplante Laufzeit 2016 ff. bis 2019 ff. 30 % bis 50 % der Mehrkosten in Diskussion Infrastruktur, Fahrzeug, Ausbildung, Werkstatt 27 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

27 Bus- Förderkonzepte Finanzierung / Förderung von alternativen Antrieben EBUS-AG Finanzierung: Zusammenführen der einzelnen Aktivitäten, wie z. B.: Ausdehnung der Stromsteuerermäßigung nach 9 Abs. 1 Nr. 5 StromStG auf Hybridund Elektrobusse und geringere EEG-Umlage auf Busstrom E-Bus-Förderprogramm - Kumulierung von Bundes- und Landesförderung Bündelung der Fördermittel beim ÖPNV-Aufgabenträger Verankerung im öffentlichen Dienstleistungsauftrag Erzielen von Skaleneffekten, Standardisierung, Retten des Umweltvorteils der VU weitere Schritte: Abstimmung in der EBUS-AG Finanzierung und mit dem BMUB Hinwies: Es wichtig, dass eine Förderung von Hybridbussen bzw. alternativen Antrieben nicht explizit in der Landesförderung aufgeführt ist. Sollte es dennoch vorgesehen sein, dann könnte ein Passus in die Landesförderung eingebaut werden, der eine Förderung alternativer Antriebe vorsieht, sofern es keine entsprechende Bundesförderung gibt. 28 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

28 Elektrobusse liefern einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige Mobilität Generationengerechtigkeit Klimaschutz Mobilität von Treibhausgasemissionen entkoppeln; Verbesserung des Stadtklimas; Beitrag zum Erreichen kommunaler Klimaschutz-Ziele grüne Stadt ; EBus-Fahrstrom aus erneuerbaren Energien Ressourceneffizienz Natürliche Ressourcen optimal nutzen; EBusse tragen zur Energiewende (= Verkehrswende) bei Lebensqualität Mobilitätsmanagement Anreize zur Verkehrsverlagerung schaffen; Ganzheitlicher Mobilitätsverbund aus EBus + EBike, Pedelec + E CarSharing + zu Fuß gehen Gesundheit Verkehr emissionsarm, sicher und gesundheitsfördernd gestalten; mehr Lebensqualität in Städten Gesellschaftliche Verantwortung Volkswirtschaftlicher Nutzen Mehrwert für die Gesellschaft stiften; Integration der EBus-Infrastruktur in Stadtentwicklung und Stadtgestaltung Zukunftsfähiges Geschäftsmodell Unternehmen verantwortungsbewusst führen; Vorreiterrolle des ÖPNV mit großem Umweltvorteil 29 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

29 Elektrobusse liefern einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige Mobilität Elektrobusse haben bereits einen Klimavorteil, wenn der heutige Strommix genutzt wird Für den Elektrobus-Markthochlauf in Deutschland ist Strom aus erneuerbaren Energien zu verwenden der nicht anderen Bereichen entzogen, sondern zusätzlich erzeugt wird Hohe lokalpolitische Relevanz durch Vertragsverletzungsverfahren Überschreiten der Feinstaub-Tagesmittelwerte in Leipzig und Stuttgart Überschreiten der NO 2 -Grenzwerte in 29 deutschen Kommunen Quelle: Gesamtwirtschaftliche Bewertung der Elektrifizierung von Dieselstrecken in Baden-Württemberg 30 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

30 Wirtschaftlichkeit Ein Elektrobus (bei einer im ÖPNV-Regelbetrieb üblichen Nutzungsdauer von durchschnittlich 16 Stunden pro Tag) erreicht eine Entlastung bei den Schadstoffemissionen, die umgerechnet erst durch bis zu 100 Elektro-PKW erzielt werden könnte. Der Elektrobus ist also hinsichtlich der Schadstoffentlastung um den Faktor 100 besser als das Elektroauto und könnte damit schon bei deutlich geringeren Stückzahlen (und einer deutlich geringeren Förderung) als der E-PKW zu nennenswerten weiteren Entlastungen der lokalen Emissionen beitragen. Foto: VDV 31 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

31 Ausblick Die ÖPNV-Branche ist bereit, ihren Beitrag dazu zu leisten: Aus einer aktuellen Bedarfsermittlung für Elektrobusse liegen dem VDV bereits heute Interessensbekundungen aus 30 Mitgliedsunternehmen vor, die im Zeitraum insgesamt 550 Elektrobusse zu beschaffen beabsichtigen. Der VDV schlägt vor, hierfür eine 40%ige Förderung auf die Mehrinvestitionen des alternativen Antriebs (durch den Bund) sowie eine 80%ige Förderung auf die Ladeinfrastruktur und die Umrüstung von Betriebshöfen und Werkstätten (durch die Länder) zugrunde zu legen. So würde eine öffentliche E-Bus-Förderung in Höhe von jährlich 30 Mio. - insgesamt 120 Mio. über vier Jahre - ausreichen, um die geplanten E-Bus-Projekte zu realisieren. Da 550 Elektrobusse bzgl. der Schadstoffentlastung etwa Elektroautos entsprechen, könnte so innerhalb von vier Jahren eine weitere nennenswerte lokale Schadstoffreduktion vor allem in Ballungsräumen und Städten erreicht werden. 32 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

32 Strategie Die vorgenannte Gesamtstrategie und die in der Strategie vorgeschlagene Förderkulisse für den Markthochlauf von Elektrobussen bis 2020 sind im Gesamtkontext eines ohnehin bereits umweltfreundlichen und größtenteils elektromobil betriebenen öffentlichen Verkehrsangebots zu betrachten. Anders als beim PKW erbringen Busse und Bahnen bereits heute nicht nur einen Großteil ihres Verkehrsangebots elektrisch (z Zt. rund 60 % des Gesamtangebots), sondern sind auch mit herkömmlichen Antrieben, wie z. B. beim Dieselbus, wesentlich ökologischer und effizienter hinsichtlich Emissionen und Nutzung des begrenzten Verkehrsraums als der motorisierte Individualverkehr. Der marktfähige batteriebetriebene Elektrobus heutiger Generation kann noch nicht als Ersatz für den über Jahrzehnte etablierten und effizienten Dieselbus betrachtet werden. Die öffentlichen Verkehrsunternehmen verstehen sich hinsichtlich der Entwicklung und Markteinführung neuer Technologien als Vorreiter ökologischer, wirtschaftlicher und effizienter Verkehrsangebote und wollen auch weiterhin ihren Beitrag leisten, um die hoch gesetzten Umwelt- und Klimaziele der Bundesrepublik Deutschland zu erreichen. VDV 33 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

33 Homepage des VDV Nutzen Sie unsere Homepage! 34 VDV Übersicht der E-Bus Projekte in Deutschland

34 ÖPNV steht für nachhaltige Mobilität Jens Schmitz Fachbereichsleiter E j.schmitz@vdv.de T