FORSCHUNG FÜR EINE MOBILE ZUKUNFT

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Claus Huber
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1 FORSCHUNG FÜR EINE MOBILE ZUKUNFT DRESDEN Schnellladefähige Busse gezeigt am Beispiel EDDA- Bus Dr.-Ing. Thoralf Knote Zeunerstraße Dresden

2 Ein Blick zurück Es war einmal 2008 / 2009

3 Nachladekonzept Betriebshof vs. Gelegenheitsladung an Haltestellen Vielzahl von Einflussfaktoren (objektiv, subjektiv) technische Sichtweise basierend auf Tagesfahrweiten (Dienst, Umlaufplan) Analyse: 12 Verkehrsbetriebe / Verkehrsverbünde hauptsächlich Großstädte unterschiedliche Anteile übergebene Unterlagen Ziel: Machbarkeiten prüfen

4 Anteil der Umlaufpläne [%] Nachladekonzept Tägliche Fahrweiten Standardbusse (Datengrundlage: 258 Umlaufpläne) Reichweite einer Batterieladung: km dauerhaft machbar ,4 39, ,6 12,0 5 0 < > 300 Tägliche Fahrweiten [km]

5 Anteil an der Gesamtfahrweite [%] Nachladekonzept Tägliche Fahrweiten Standardbusse (Datengrundlage: 258 Umlaufpläne) häufig Verstärkerfahrten / Schülerverkehr 60 56, , ,6 10,7 0 < > 300 Tägliche Fahrweiten [km]

6 Laufzeit: 02/ / Teilprojekte (E-ÖPNV, EDDA-Bus) 10 Partner

7 Zielstellung Schnellladesysteme für ElektroBusse im ÖPNV Entwicklung der Teiltechnologien Ladestation Kontaktsystem schnellladefähiger Speicher Leistungselektronik Sicherheitskonzept Zulassung Test im realen Linienbetrieb

mit bis zu 700 kw Ladeleistung (interner Superkondensatorspeicher mit 2,0

8 EDDA-Bus Ladestation Doppelte Ladestation Anschluss an Gleichstrom, 10 / 20 kv, 400 VAC Schnellladestation mit 250 kw Ladeleistung Pulsladestation mit bis zu 700 kw Ladeleistung (interner Superkondensatorspeicher mit 2,0 kwh) minimale Kommunikation mit Bus per Bluetooth (keine Sicherheitsfunktion)

1000 A für 30 s Buspositionierung 100 cm Toleranz in

9 EDDA-Bus Kontaktsystem 4-poliger Kontakt über dem Fahrzeug 750 VDC 500 A konst A für 30 s Buspositionierung 100 cm Toleranz in Fahrtrichtung ca. 75 cm in Querrichtung extrem schnelle Kontaktherstellung (< 1 s) kompakte Bauweise

10 EDDA-Bus Kontaktsystem Andockvorgang kurze Kontaktzeiten < 1 s ab Stillstand Fahrzeug Positionserkennung automatischer Vorgang manuelle Unterbrechung im Notfall manuelle Bedienung, wenn gewünscht

11 EDDA-Bus Kontaktsystem Kontaktierung

12 EDDA-Bus Fahrzeug Batterie HOPPECKE-Batterie für Nutzfahrzeuganwendungen Gesamtenergieinhalt: 86 kwh Ladeleistung: 450 kw Entladeleistung: >250 kw Zelltechnologie: Lithium-Polymer (Pouch) auf dem Fahrzeugdach integriert

Elektrifizierung von Nebenaggregaten (Luftpresser, Lenkhilfpumpe)

13 EDDA-Bus Fahrzeug Leistungselektronik Ertüchtigung der bereits installierten VK-Leistungselektronik Einbindung der Nachladefunktion Elektrifizierung von Nebenaggregaten (Luftpresser, Lenkhilfpumpe) Leistungserweiterung des Fahrzeugbordnetzes Sicherheits- und Energiemanagement

14 EDDA-Bus Fahrzeug Nutzung von seriellem Hybridbus des Fraunhofer IVI Umbau Substitution von Generator durch Batterie Qualifizierung von Leistungselektronik Integration von Kontaktsystem mit Automatisierungslösung

15 EDDA-Bus Fahrzeug Nutzung von seriellem Hybridbus des Fraunhofer IVI Umbau Substitution von Generator durch Batterie Qualifizierung von Leistungselektronik Integration von Kontaktsystem mit Automatisierungslösung

der Hydraulikrohre mit Unterboden und Motorraumwand ->

16 EDDA-Bus Fahrzeug Kleines Problem am Rande Geräuschentwicklung der Lenkhilfpumpe Starre Verbindung der Hydraulikrohre mit Unterboden und Motorraumwand -> riesiger Resonanzkörper schwingungstechnische Entkopplung Helmholtz-Resonator

17 Praxistest EDDA-Bus 1. Phase ca. 14,1 km - Nachladung am Betriebshof Gruna

18 Praxistest EDDA-Bus 1. Phase Ergebnisse Energieverbrauch 1,19 kwh/km ab Kontaktsystem benötigte Nachladezeit < 4,5 min (geplant: 6 min) Randbedingungen Heizung über Dieselstandheizung einfache Ausrüstung für Fahrgastinformation (keine TFT) Kneeling bei Bedarf wenige Fahrgäste im ersten Drittel der Linie

19 Praxistest EDDA-Bus 2. Phase ca. 19,6 km - Nachladung am Betriebshof Gruna Betriebshof Gruna Ullersdorfer Platz Betriebshof Gruna

20 Praxistest EDDA-Bus 2. Phase Ergebnisse Energieverbrauch 1,19 kwh/km ab Kontaktsystem benötigte Nachladezeit < 6 min (geplant: 8 10 min) Randbedingungen Heizung über Dieselstandheizung einfache Ausrüstung für Fahrgastinformation (keine TFT) Kneeling bei Bedarf wenige Fahrgäste auf Teilstück

21 Praxistest EDDA-Bus Ergebnisse Kontaktsystem - Positionierung Kontaktsystem - Positionierung hohe Zufriedenheit bei Fahrpersonal und Fahrgästen extrem niedriger Geräuschpegel im Vergleich zu einem Standardbus das Anfahr- und Beschleunigungsverhalten wird als sehr angenehm empfunden Verfügbarkeit / Wirkungsgrad Verfügbarkeit der im Projekt entwickelten Technologien (Batterie, Ladestation und Kontaktsystem mit Automatisierungslösung) > 98 % Verfügbarkeit von Ladestation 99,8 % Wirkungsgrad zwischen Netzanschluss und Batterieklemme 94,7 % Ursachen für anfängliche Ausfälle: Standardkomponenten (Heizung, Türsteuerung, Isolationsfehler)

22 Fazit Kontaktsystem - Positionierung Kontaktsystem - Positionierung Die Kerntechnologien für schnellladefähige Batteriebusse sind am Markt verfügbar. Aber hohe Kosten (nicht nur durch die Batterien) Entwicklungsbedarf Heizung & Klimatisierung Nebenaggregate Leistungs- und Energiemanagement

23 FORSCHUNG FÜR EINE MOBILE ZUKUNFT DRESDEN Viele Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr.-Ing. Thoralf Knote Zeunerstraße 38, Dresden 0351/

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