Chancen der Elektromobilität im öffentlichen Personennahverkehr

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1 Chancen der Elektromobilität im öffentlichen Personennahverkehr 10. Deutscher Nahverkehrstag / Koblenz Prof. Dr. O. Türk, Dipl.-Ing. (FH) J. Schied, Dipl.-Ing. (FH) J. Walter, Cand. M. Sc. B. Helsper

2 Die Transferstelle Bingen Gründung 1989 An-Institut der Fachhochschule Bingen Themenschwerpunkte: Beratung zu regenerativen Energiesystemen, rationeller Energienutzung, nachhaltige Mobilität, nachwachsende Rohstoffe und Ressourceneffizienz Heutige wissenschaftliche Leitung: Prof. Dr. Ralf Simon, Stellvertretung Prof. Dr. Oliver Türk Die TSB ist integriert in das Institut für Innovation, Transfer & Beratung ggmbh (ITB ggmbh), das die Projekte kaufmännisch abwickelt 2

3 Daten & Fakten TSB 20 fest angestellte Ingenieure + 20 freie Mitarbeiter (Studierende) + 5 Professoren Bundesweite Projekte mit Schwerpunkt RLP 1,7 Mio. Euro Umsatz im Jahr Ca. 130 Energie- und Nachhaltigkeitsprojekte jährlich 9 Fachtagungen zu unterschiedlichen Energiethemen Besucher auf den Fachtagungen in

4 Leistungen der TSB im Bereich des ÖPNV mit Schwerpunkt E-Busse Lokalisierung von geeigneten Strecken innerhalb einer Region Bewertung einzelner Strecken (Länge, Höhenprofile) Übertragung von bereits gewonnenen Erkenntnissen auf andere Strecken Auswertung von CAN-Bus-Daten des Herstellers Netzwerk im Bereich Bushersteller Batteriekonzepte Batterieforschung Bewertung Einflüsse der Nebenverbraucher in einem Fahrzeug 4

5 Leistungen der TSB im Bereich des ÖPNV mit Schwerpunkt E-Busse Erstellen und Vergleich von Energie- und Emissionsbilanzen der eingesetzten Fahrzeuge Erstellen von Wirtschaftlichkeitsberechnungen Kostenvergleich zwischen den untersuchten Bussen Kosten [ /a] konv. Dieselbus E Bus 1 E Bus 2 E Bus 3 Kapitalkosten ohne Fördermittel Verbrauchskosten sonstige Betriebskosten 5

6 These: Elektromobilität beginnt am sinnvollsten dort wo die Fahrzeuge berechenbare Strecken zurücklegen wenn die Reichweite für diese Strecken ausreicht. Dies ist vor allem im ÖPNV gegeben. Der ÖPNV ist damit der logische Ansatzpunkt, um mit der Umsetzung der Elektromobilität zu beginnen.

7 Vorstudie Elektrobusse in Bingen: Cobus 2500e auf der Buslinie x 13,5 km + An- und Abfahrt: ca. 170 Tageskilometer 10 Min. Wendezeit 7 Geobasisdaten, Landesamt für Vermessung & Geobasisinformation RLP

8 Vorstudie Elektrobusse: Contrac Cobus Cobus 2500e Produktinformation Cobus 2500e

9 Vorstudie Elektrobusse: Contrac Cobus Cobus 2500e bingen-will-e-mobilitaet-voranbringen/- /id= /did= /nid= /ylum6i/index.html

10 Vorstudie Elektrobusse: Contrac Cobus Cobus 2500e Akkumulatoren: Li-Fe-Phosphat 150 kwh el, Batteriegewicht: 1,5 t Garantie auf die Batterie: 5 Jahre Elektromotor: 100 kw el Dauerleistung, 150 kw el Maximale Leistung Reichweite: km Verbrauch: deutlich unter 1 kwh / km (Hersteller) 1,2 kwh (Test Bingen) On-Board Ladegerät (230 V): 3 x 3,2 kw el Ladeleistung, 7 Stunden Ladezeit Externes Ladegerät (500 V): 62,5 kw el Ladeleistung, 3 Stunden Ladezeit 23 Sitzplätze und 42 Stehplätze Räumliche Trennung zwischen Fahrer und Fahrgästen Preis: ca , Verschiedene Modelle möglich Produktinformation Cobus 2500e

11 Vorstudie: Testfahrt Cobus 2500e i.e. ca. 11% der Kapazität von 150 kwh für 13,5 km, damit ca. 1,2 kwh/km

12 Vorstudie: Testfahrt Cobus 2500e Rekuperation, Fahrt 2

13 Vorstudie: Testfahrt Cobus 2500e hoher Energieverbrauch in der Innenstadt

14 Vorstudie: Testfahrt Cobus 2500e hoher Energieverbrauch in der Innenstadt

15 Vorstudie: Reichweitensimulation Cobus 2500e, Variante 3b Winterbetrieb Keine induktive Ladung durchgeführt, damit: Nach Tagesstrecke kann Betriebshof nicht mehr erreicht werden

16 Anforderungsprofil Stadtwerke Anforderungen der Stadtwerke an einen Linienbus Niederflurtechnik mit Klappe für Rollstuhlfahrer Kneeling-Funktion Reichweite: 170 km Fahrzeuglänge: 12 m Platzangebot: 90 Fahrgäste (mit 34 bis 36 Sitzplätzen) Temperierung Sommer: Klimaanlage Busfahrerplatz Temperierung Winter: Heizung Fahrgastraum (ca. 17 C) Fahrschein: Erwerb eines gültigen Ticket im Bus 16

17 17 Machbarkeitsstudie: EBus Bingen am Rhein

18 Solaris Urbino electric Hersteller Herkunft Solaris Polen Modell Urbino electric 12 Max. Anzahl Sitzplätze Batteriekapazität [kwh el ] 210 Reichweite [km] 150 Marktverfügbarkeit ja Länge [m] 12 8,9 Leergewicht [kg] Abhängig von kwh 18 Preis [ ] Info Solaris. (2013). Urbino electric. Infobroschüre.

19 VDL Citea electric Hersteller Herkunft Modell Anzahl Fahrgäste VDL Niederlande Citea electric Batteriekapazität [kwh el ] Reichweite [km] Marktverfügbarkeit Länge [m] 12 Leergewicht [kg] Preis [ ] Info ach.com/home.aspx 19

20 AMZ CS12E Hersteller Herkunft Polen Modell CS12E Max. Anzahl Sitzplätze 31 Batteriekapazität [kwh el ] 230 Reichweite [km] 220 AMZ (Midea) Präsentation Herr Riess Marktverfügbarkeit ja Länge [m] Leergewicht [kg] k. A. (10 m = kg) Preis [ ] Info AMZ. (2013). Präsentation Herr Riess

21 EBE Blue City Bus Hersteller EBE Herkunft Deutschland Modell Blue City Bus Max. Anzahl Sitzplätze 28 Batteriekapazität [kwh el ] 240 Reichweite [km] Infobroschüre EBE Blue City Bus Marktverfügbarkeit ja Länge [m] Leergewicht [kg] Preis [ ] Info Infobroschüre EBE Blue City Bus 21

22 Eurabus 1.0 Hersteller Tewoo (Euracom Group) Herkunft Deutschland Modell Eurabus Max. Anzahl Sitzplätze 42 Batteriekapazität [kwh el ] 242 Reichweite [km] Marktverfügbarkeit Nein (Prototyp) Länge [m] 11,48 Leergewicht [kg] Info 22

23 Eurabus 2.0 Hersteller Tewoo (Euracom Group) Herkunft China / Deutschland Modell Eurabus 2.0 Max. Anzahl Sitzplätze 39 Batteriekapazität [kwh el ] 214, 242, 318 Reichweite [km] 200, 230, 285 Quelle: Präsentation Eurabus 2.0 Marktverfügbarkeit ja Länge [m] 11,98 Leergewicht [kg] Preis [ ] Info Euracom. (op). Präsentation Eurabus

24 Testbetrieb Eurabus Geobasisdaten, Landesamt für Vermessung & Geobasisinformation RLP

25 Testbetrieb Eurabus : Testfahrt auf der Linie 604 Test musste auf der 9 (12) Runde abgebrochen werden (Restladung 10 % / 25 %) : Geschwindigkeitsmessung (2 x ca. 95 km/h auf der B 9) reguläre Strecke der Line 604 (einen Umlauf) Strecke vom FH-Campus in Büdesheim zum Bergwerk in Waldalgesheim (Höhendifferenz von 244 m) 25 Geobasisdaten, Landesamt für Vermessung & Geobasisinformation RLP

26 26 Testergebnisse Eurabus 1.0

27 Energiebilanz Elektrobusse Jahresenergieverbrauch der untersuchten Busse auf der Linie 604 AMZ: CS12E Euracom: Eurabus Solaris: Urbino electric konv. Dieselbus Effektive Theoretischer Endenergie Endenergiebedarf [kwh Hi,el / ohne a] Endenergiebedarf Sekundärenergieverbrauch [kwh Hi,el [kwh / a] Hi, el / a] Abwärme und Reibungsverluste [kwh Hi,el / a]

28 CO 2 e - Bilanz CO 2 e Bilanzierung mit verschiedenen Energieträgern t CO2e / a konv. Dieselbus Solaris: Urbino electric 12 Euracom: Eurabus 2.0 AMZ: CS12E 0,5 0,6 Solaris: Urbino electric 12 Euracom: Eurabus AMZ: CS12E Dieselkraftstoff Deutscher Strommix Windpark (Onshore) 28

29 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Vergleich Jahreskosten in Abhängigkeit eingeworbener Fördermittel für einen E Bus Jahreskosten [ /a] eingeworbene Fördermittel für E Bus [ invest. ] Solaris: Urbino electric 12 Euracom: Eurabus 2.0 AMZ: CS12E konv. Dieselbus 29

30 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Kostenvergleich zwischen den untersuchten Bussen (mit Fördermitteln) Kosten [ /a] konv. Dieselbus Solaris: Urbino electric 12 Euracom: Eurabus 2.0 AMZ: CS12E Kapitalkosten mit Fördermitteln Verbrauchskosten sonstige Betriebskosten 30

31 Bewertung Technische Eigenschaften der untersuchten Elektrobusse 10 Punkte = Bestwert In Klammern Wichtung max. Sitzplätze (1) Jahreskosten ohne Fördermittel (1) CO2e Emissionen Windpark (0,5) Reichweite (1) Energiebedarf (0,5) 31 Solaris: Urbino electric 12 Euracom: Eurabus 2.0 AMZ: CS12E

32 Zwischenbewertung Solaris: zu teuer, Reichweite nicht ausreichend, um Linie 604 zu bedienen AMZ: bei den Kriterien Reichweite und Energiebedarf die besten Ergebnisse (zu beachten: lediglich Herstellerangaben) 32 Eurabus: Beste Ergebnisse bei Wirtschaftlichkeit und Sitzplatzangebot (basierend auf Testfahrt am ) Empfehlung für Eurabus 2.0 mit Batterie 318 kwh el Test mit Prototyp (1.0), Serienfahrzeug (2.0) soll aufgrund eines verbesserten Antriebssystems noch 10 % effektiver sein Anschaffung des Eurabus 2.0 grundsätzlich möglich wenn dieser die Linie 604 bedienen kann

33 Aktuelle Entwicklung EBE Blue City Bus 33

34 Aktuelle Entwicklung EBE Blue City Bus Importeur für AMZ bietet jetzt neues Fahrzeug an Fahrzeug getestet in Bingen: o VDL Chassis, o Ziehl-Abegg-Radnabenmotor, o zwei verschiedene Batteriesysteme chinesischer Hersteller o Heizung Webasto mit Diesel oder Biodiesel o Batterie: 108 kwh (mit Diesel-Range-Extender), empfohlen 240 kwh o Kosten: (netto) Leasing des Fahrzeugs und der Batterien möglich (Leasing-Gesellschaft) Kauf mit Batterie-Garantie möglich, vorläufiges Konzept: Gesetzliche Garantie 24 Monate, dann innerhalb der ersten 6-7 Jahre Rücknahme mit Gutschrift zwischen 20 und 25 % des Batteriepreises. 34

35 Testergebnisse EBE Blue City Bus 35

36 Aktuelle Entwicklung Eurabus Euracom hat für den Eurabus 2.0 einen Angebots-Entwurf vorgelegt, der für den aktuellen Stand im Markt sehr weitreichend ist Kosten Eurabus 2.0: (netto) mit der 314 kwh-batterie Diese 314 kwh-batterie wird empfohlen für die Linie 604 mit Heizungs- und Klimaanlageneinsatz auf batterieelektrischer Basis Eurabus garantiert, dass das Fahrzeug den gewünschten Betrieb auf der Linie 604 mit der 314 kwh-batterie schafft, ansonsten Rücknahme des Fahrzeugs und Vergütung aller Kosten Garantie für die Batterie: 2000 Ladezyklen, d.h. ca. 8 Jahre. Danach sollte das Fahrzeug abgeschrieben sein. 36

37 Fazit Elektrobus im ÖPNV Der ÖPNV ist durch die Vorhersagbarkeit der Fahrstrecken der sinnvollste Ansatz zur Einführung von Elektromobilität Durch die Entwicklungen der letzten Jahre insbesondere bei Batteriekapazitäten können Buslinien im Stadtverkehr heute von Elektrobussen ohne Zwischenladung bedient werden. Insoweit ist die Aufgabe technisch gelöst. Die Kosten des Elektrobusses sind deutlich höher als die des konventionellen Busses mit Dieselantrieb (Differenz ca ). Ohne Fördermittel liegen die Amortisationszeiten oberhalb der betriebswirtschaftlichen Abschreibedauer der Fahrzeuge. Emissionsarmut (Abgase, Feinstaub und Lärm) ist ein Mehrwert, der schwer monetär zu bewerten ist (Situation der Anwohner!) Erste Hersteller bieten Garantien (Batterie), die einen risikoarmen Betrieb von Elektrobussen für die Dauer von bis acht Jahren ermöglichen. 37

38 Danksagung Frau Staatsministerin Eveline Lemke und dem Ministerium für Wirtschaft, Klimaschutz, Energie und Landesplanung Rheinland-Pfalz für die finanzielle Unterstützung. 38

39 39 Bingen, den

40 Danksagung Frau Staatsministerin Eveline Lemke und dem Ministerium für Wirtschaft, Klimaschutz, Energie und Landesplanung Rheinland-Pfalz für die finanzielle Unterstützung. Hr. Dr. Kaufmann, Abteilungsleiter Verkehr und Straßen, und Hr. Gerhard Harmeling, stellv. Abteilungsleiter Verkehr und Straßen, aus dem Ministerium des Inneren, für Sport und Infrastruktur für die Unterstützung unserer Mobilitätsprojekte. Hr. Dieter Birkholz, Werksleiter Stadtwerke Bingen, und Hr. Michael Hanne, Beigeordneter der Stadt Bingen, für die Unterstützung der Elektrobus-Projekte. Hr. Friedbert Belzer, Stadtwerke Bingen, für geduldige Testfahrten. Dem Elektrobus-Projektteam der Transferstelle Bingen (Hr. Dipl.-Ing. (FH) Joachim Walter, Hr. Dipl.-Ing. (FH) Jochen Schied, Hr. cand. M.Sc. Björn Helsper, Hr. Thorsten Goschler, B.Sc., Fr. Yvonne Mark, B.Sc., Hr. Daniel Junker, B.Sc.) für eine exzellente Zusammenarbeit. 40

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42 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt Prof. Dr. Oliver Türk (06721) Björn Helsper Cand. M. Sc. (06721) TSB - Mit Energie für Effizienz und Umwelt Dipl.-Ing. Jochen Schied (06721) Schied@tsb-energie.de Transferstelle Bingen Berlinstraße 107a Bingen 42