Keynote Elektrische Antriebe im ÖPNV in Deutschland

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1 Keynote Elektrische Antriebe im ÖPNV in Deutschland Dr. Klaus Bonhoff NOW GmbH Tagungsworkshop: Elektrische Antriebe für Busse im ÖPNV Münster,

2 C 1 Why invest in FC buses now? Shifting public awareness towards sustainability and ecofriendli-ness requires new sustainable transport solutions Europeans perceive major environmental problems to be caused by the transport sector and want local authorities to solve them > 50% of Europeans think that climate change is one of the three most important challenges our world faces > 81% say that air pollution is an important problem > 72% of citizens say that noise pollution is a problem in their cities > 63% feel that transport is a main threat to air quality > 56% of Europeans think pollution can be reduced by improving public transport > 71% of European citizens say that electric cars are the most environmentally friendly mode of transport > 56% of Europeans think that public transport can best be improved by city authorities > 72% of Europe's population believe that public authorities aren't doing enough to improve air quality Source: Eurobarometer "Climate Change" (2014); Eurobarometer "Urban Mobility" (2013); Eurobarometer "Air quality"(2013) 2

3 Übersicht: AG Innovative Antriebe Bus Basis der heutigen AG bilden frühere Begleitforschungsaktivitäten von BMVI und BMUB Koordination AG Bus: Begleitforschung: Teilnehmer: 32 Verkehrsbetriebe 10 Hersteller und Zulieferer 12 Verbände, Forschungsinstitute und Beratungsunternehmen Laufzeit:

4 AG Methodik: gemeinsam entwickelte Bewertungskategorien und Evaluationskriterien Gemeinsam von AG Teilnehmern entwickelt Technologieoffene Untersuchung der verfügbaren Elektrobuskonzepte Untersuchung Dieselhybrid als im Einsatz befindliche Brückentechnologie 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 4

5 AG Bus Projekt- und Fahrzeugübersicht G = Gelenk S = Solo M = Mini-/Midi- E = Elektro BZ = Brennstoffzelle 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 VB Hamburg-Holstein (10 S) ebto Hochbahn (5 G) ErPaD Hochbahn (5 S, 15 G) Held Hochbahn (3 SP, 3 SE) SaHyb Jasper (24 S), Süderelbe Bus (10 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) 29 Projekte 34 Betreiber 179 Dieselhybridbusse 97 Solobusse 82 Gelenkbusse 24 Elektrobusse 12 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) Hybridbuserprobung Münchener Verkehrsgesellschaft (MVG) (1 S, 2 G) Fördernde Ministerien BMVI BMUB BMWi 5

6 Praxistauglichkeit und Einsatzreife: Verfügbarkeit Hybridbus nach Antriebsart annährend vergleichbar mit konv. Fahrzeugen Praxistauglichkeit und Einsatzreife Verfügbarkeitsbereich konv. Diesel Überblick Laufleistung Betriebsstunden Verfügbarkeit Datenbasis: 138 Busse Parallel: Solo (53), Gelenk (17), Gelenk leistungsverzw. (9) Seriell: Solo (20), Gelenk (39) Zeitraum: Jan 13 Mai 15 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%), Rest mit positiver Entwicklung über Betriebsdauer Ausfallgründe der Hybridbusse liegen mehrheitlich im konventionellen Fahrzeugteil (9% vs. 6% Hybridantrieb) 6

7 Praxistauglichkeit und Einsatzreife: Verfügbarkeit Batteriebus derzeit noch reduziert (bezogen auf verfügbare Datenbasis) Praxistauglichkeit und Einsatzreife Gesamt h Überblick Laufleistung Verfügbarkeit Anzahl Batterie-Midibusse: 4 Zeitraum: Jan 13 Mai 15 Datenbasis im Aufbau, bisher Daten für 4 Batterie-Midibusse (alle mit Ladung über Stecker im Depot), weitere Busse in F+E-Projekten im Aufbau reduzierte Verfügbarkeit teilweise bedingt durch Einmaleffekte, zwei der vier Fahrzeuge liegen bereits bei ca. 80%. Hinweis: Technologie erst am Anfang der Lernkurve, in & 18 m Busse (versch. Ladesysteme) 7

8 Verfügbarkeit Brennstoffzellen-Busse Zielwert FCH JU von 85 % Verfügbarkeit der Fahrzeuge noch nicht erreicht Unterschiedliche Bemessungsgrundlagen an den verschiedenen Standorten Systemproblem DC/DC Gleichrichter seit 2014 überwunden, Ausfälle aus verschiedenen Gründen (Isolationsfehler, Unfall) Beginn Maßnahmen Daimler 8

9 Energieffizienz Hybridbusse: Übersicht Kraftstoffeinsparung (bezogen auf Technologie und Gefäßgröße) 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 Batteriebus: Zusatzheizung ist wesentlicher Einflussfaktor Praxistauglichkeit und Einsatzreife Überblick Laufleistung Verfügbarkeit Energieverbrauch Beispiel Osnabrück Fahrzeug (9 m) Zusatzheizung erreicht in kalten (3-6 C) Monaten annähernd Fahrenergie-verbrauch (1 l Diesel/ Heizöl entspricht ~10 kwh) 12 Monatsmittelwert (Jan 14 - Dez 14) Stromverbrauch: 105 kwh/100 km Zusatzheizung: 36 kwh/100 km (~1/3 des jährl. Fahrenergieverbrauchs) 10

11 Ökologie (Lärm): Messuntersuchungen Projekt EFBEL (BMVI) Lärmemissionen Ökologie und Klimaschutz Treibhausgase Luftschadstoffe Lärm Vermessung auf ika eigener Messstrecke nach standardisiertem Verfahren 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 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 11

12 Wirtschaftlichkeit (LCC-Vergleich Dieselhybrid und Diesel): Kostensenkung ggü. 1. Begleitprogramm erkennbar 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 12

13 B What does it cost? Costs of FC buses are expected to decrease with a remaining cost premium of 11-18% compared to conventional diesel buses in 2030 Total Servicing Cost development scenarios, solo bus [EUR/km] FC bus 3.65 Diesel Niche scenario Scale scenario TSC = Total Servicing Cost: TCO plus diesel bus replacement cost due to lower availability of FC buses 18% 11% Best case scenario ,500 FC buses until ,000-10,000 FC buses until 2025 Best case scenario: Lower hydrogen and financing costs and increased FC bus lifetime assumed > Total cost gap to the diesel bus expected to decrease to 11% in 2030, may remain higher though > Deploying more buses earlier will support scale effects and cost reduction > More locations need to be mobilised as first movers > Synergies with fuel cell passenger car industry offer further significant cost reduction potential (not depicted here) Note: More information on methodology and results can be found in the FCH JU report "Fuel Cell Electric Buses Potential for Sustainable Public Transport in Europe" 13

14 B What does it cost? The cost development highly depends on the total number of FC buses deployed in the years ahead Total Servicing Cost solo bus [EUR/km] Fuel cell bus Diesel bus 3,8 2,3 3,6 2,5 3,3 2,8-11% 3,3 3,0 > In 2030, a cost premium of 11% is expected for the FC bus > By 2025, ~8,000 FC buses need to be deployed for the cost projections to materialise Cumulated # FC buses ,000-10,000 10,000-20,000 TSC split [EUR/km] Downtime costs Financing costs Labour costs for bus operation Infrastructure costs 0.21 Fuel costs Bus maintenance Bus depreciation > The largest cost components are labour, bus purchasing and financing costs > Reducing the purchase price of the bus and of hydrogen infrastructure are important levers for reducing total costs > Labour costs do not drive cost gap to diesel bus, as these are expected to be roughly equal TSC = Total Servicing Cost: TCO plus diesel bus replacement cost due to lower expected availability of FC buses 14

15 Begleitforschung AG Innovative Antriebe Bus Zusammenfassung Die AG Innovative Antriebe Bus ist eine inter-ministerielle Arbeitsgruppe zwischen BMVI und BMUB und schafft Synergien zw. Förderprogrammen Sie schafft den Informations- und Erfahrungsaustausch zwischen Verkehrsunternehmen, Herstellern, Forschungsinstitutionen und Bundesministerien. Die aktive Begleitforschung unterstützt die Industrie bei der Entwicklung innovativer Antriebskonzepte und der Bewertung für Betreiber als Marktimpuls zur Stärkung der Nachfrage Aufbau einer breiten Datenbasis für zu verfügbaren alternativen Technologien im ÖPNV Der VDV ist fester Bestandteil der AG, u.a. zur Kommunikation der Erfahrungen und Ergebnisse an weitere Akteure 15

16 Begleitforschung AG Innovative Antriebe Bus: Ausblick und weitere Arbeiten Fortführung der Begleitforschungstreffen: nächstes Treffen am in Stuttgart Kontinuierliche Datenerfassung (Abdeckung alle Jahreszeiten, Verbreiterung Datenbasis) Detailanalyse zur Abhängigkeit der Verbräuche von Einsatzparametern über Aktivitäten in BMUB Begleitforschungsprogramm Einbindung weiterer Projekte mit rein elektrischen Bussen Detail-Analyse zu Brennstoffzellenbussen Fortsetzung und Verankerung der Förderung: BMVI: Technologieentwicklung/ -erprobung E-Busse BMUB: Beschaffung von Dieselhybrid- und Plug-In-Hybridbussen 16

17 Warum Brennstoffzellenbusse? Langfriststrategie für sichere Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energie Bedarf an Infrastruktur (Wasserstofftankstellen) ist im Verhältnis eher geringer Einführung neuer Technologie kann nur schrittweise gelingen (Kostensprünge in der Technologie, Modularität etc.) Ausreichend Zeit für Ausbildung von Experten sowie für betriebliche Weiterbildung Aufbau der benötigten Infrastruktur nur sukzessive möglich (Technologie, Kosten, Know-how) Energiespeicher für bis zu 20 Stunden/200 km täglichen Fahrzeugeinsatz Vermeidung von Produktivitätsverlusten im Fahrdienst Höhere Flexibilität im Einsatz Quelle: FFG 17

18 D Do they work in practice? FC buses have been successfully and safely operated in Europe for more than 10 years Major cities support the technology Major cities support FC buses "The City of Hamburg envisages replacing its entire bus fleet by purchasing only emission-free buses from 2020, thereby increasing quality of life for all citizens." Olaf Scholz, First Mayor of Hamburg FC technology has developed significantly > Fuel cell buses and hydrogen infrastructure are rapidly approaching technological maturity, partly driven by past European demonstration projects > No major safety problems have occurred so far Currently 54 FC buses are operated in Europe Daily range [km] "We want London to be at the forefront of the low-emission revolution and getting these buses on the road is the first step." Kit Malthouse, Former Deputy Mayor of London Fuel efficiency [km/kg H 2 ] Refuelling efficiency [buses/hour] Source: CUTE Detailed Summary of Achievements; BC Transit Fuel Cell Bus Project, NREL; CHIC Presentation of Emerging Conclusions; Roland Berger 18

19 Brennstoffzellenbusse in Europa Bereitschaft der Hersteller altenergymag.com FCH JU Hydrogen Fuel News Hamburger Abendblatt Online Hamburg.de

20 Europäische Initiative für Brennstoffzellenbusse Übergabe Letter of Intent für eine gemeinsame Beschaffung von 300 bis 400 Brennstoffzellenbussen an EU-Kommissarin für Verkehr Violeta Bulc am europäische Städte/Regionen beteiligt, aktuell werden nationale Beschaffungscluster gebildet Parallel wird FCH JU 2016 und 2017 jeweils einen Call für die Förderung von Bussen Bussen und Wasserstoffinfrastruktur auf Busdepots starten Gemeinsames Beschaffungscluster in Europa sowie auf nationaler Ebene In Deutschland (incl. Bozen) neun Partner und voraussichtlich 140 Busse 20

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Klaus Bonhoff Geschäftsführer (Sprecher) NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie Fasanenstraße Berlin