Potentiale und technologische Optionen für vollelektrische Busse im ÖPNV

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Benedikt Weiss
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1 Potentiale und technologische Optionen für vollelektrische Busse im ÖPNV Batterietag NRW Matthias Rogge AC 1

2 Der ÖPNV im Umbruch (1) wienerzeitung.at (2) wn.de 2 (3) abendblatt.de

3 Der ÖPNV im Umbruch (1) wienerzeitung.at (2) wn.de 3 (3) abendblatt.de

4 Der ÖPNV im Umbruch Quellen: (1) wienerzeitung.at (2) wn.de 4 (3) abendblatt.de

5 Der ÖPNV im Umbruch Diesel Elektro Technisch umsetzbar? Bezahlbar? 5

6 Technologische Optionen Systemüberblick Versorger Verbraucher 6

7 Technologische Optionen Systemüberblick Versorger Verbraucher E-Maschine 7

8 Technologische Optionen Systemüberblick diverse Nebenverbraucher Verbraucher Umrichter AC AC E-Maschine Zwischenkreis: V Versorger 8

9 Technologische Optionen Systemüberblick diverse Nebenverbraucher Versorger & Speicher Verbraucher Permanente Oberleitung AC Dieselgenerator Batterie AC 9 Supercaps AC Brennstoffzellen E-Maschine

10 Technologische Optionen Aufbau Batteriebus diverse Nebenverbraucher Verbraucher AC AC E-Maschine Versorger & Speicher Nachladen über Zwischenkreis oder direkt an Batterie oder Batteriewechsel Batterie Batteriebus 10

Hochenergiebatterie Ladung auf der Strecke mit hoher Leistung

11 Batteriebus Ladekonzepte Standardlader Schnelllader Ladung über Nacht im Depot oder bei längeren Standzeiten Hochenergiebatterie Ladung auf der Strecke mit hoher Leistung (P > 100 kw) Hochleistungsbatterie Quelle: BYD Quelle: IFAS RWTH Aachen 11

Batteriebus Standardlader Lange Betriebsdauer

Geringe Zyklenanzahl Quelle: Ebusco Relativ

12 Batteriebus Standardlader Lange Betriebsdauer erfordert eine Batterie mit hohem Energieinhalt Reduzierte Passagierkapazität Hohe Anschaffungskosten Begrenzte Reichweite Geringe Zyklenanzahl Quelle: Ebusco Relativ geringe Ströme Niedrige Wärmeverluste Einfaches Thermomanagement 12

13 Batteriebus Standardlader - Batteriegewicht Batteriegewicht [kg] Annahmen Standard 12 m Bus Zuladung kg 70 % DOD der Batterie 1,1 kwh/km; 110 Wh/kg 1,1 kwh/km; 150 Wh/kg 1,6 kwh/km; 110 Wh/kg 1,6 kwh/km; 150 Wh/kg Reichweite [km] Schnelllader 16 h Betrieb pro Tag bei 15 km/h 13

Batteriebus Schnelllader Nutzung der regulären Standzeit zum Laden

notwendig Quelle: Bombardier Primove Nahezu identische Verfügbarkeit

Ladevorgang zwingend erforderlich Induktiv Stromschiene, Pantograph

14 Batteriebus Schnelllader Nutzung der regulären Standzeit zum Laden der Batterie Keinen Einfluss auf die Umlaufzeit Hohe Ladeleistung notwendig Quelle: Bombardier Primove Nahezu identische Verfügbarkeit und Beförderungskapazität wie ein Dieselbus Automatisierter Ladevorgang zwingend erforderlich Induktiv Stromschiene, Pantograph Partielle Oberleitung Verbindungsroboter Quelle: Proterra Quelle: IFAS RWTH Aachen 14

15 Batteriebus Schnelllader Projekt SEB EÖPNV Linienlänge 12 km 12 m Niederflur Bus Schnellladung an den Endhaltestellen mit bis zu 500 kw Zwei Ladestationen schaffen Redundanz im Fehlerfall 15

16 Batteriebus Schnelllader Projekt SEB EÖPNV Betreiber Projektleiter Koppelsystem Bus Batterie Antrieb Quelle: IFAS RWTH Aachen Ladegerät 16

17 Batteriebus Schnelllader Projekt SEB EÖPNV Entwicklungen sind abgeschlossen Bus und Ladestation werden derzeit aufgebaut Nachfolgeprojekt mit weiteren Bussen ist bereits gestartet! (1) VDL Bus & Coach (2) Hoppecke 17 (3) aa-zoo.de

18 Finanzielle Aspekte Sind Elektrobusse überhaupt bezahlbar? 18

19 Finanzielle Aspekte Batteriesystem Batteriesystem ist die teuerste Komponente im Elektrobus Kostendegression nur bei steigenden Stückzahlen Beispiel Photovoltaik Matthias Rogge Quellen: BSW-Solar, solargrafik.de, erneuerbare-energien-und-klimaschutz.de

20 Fallende Batteriesystemkosten Geplantes Werk von Tesla Motors Quelle: Tesla Motors 20

21 Kostenvergleich Diesel- und Elektrobus Annahmen Vergleich der TCO von Diesel und Batteriebus mit Schnellladung Kapitalkosten (Abschreibungen + 4% Zinsen) Betriebskosten (Energie, Wartung) Anfangsinvestitionen Elektrobus: Batterie (5 Jahre Lebensdauer) Dieselbus (EURO VI): Kostendegression für das Batteriesystem Austausch alle 5 Jahre zu fallenden Preisen (Preisdegression 12 %) Betriebsmittelkosten Strom: 15 ct/kwh (jährliche Steigerung 3,2 %) Diesel: 1,20 /l (jährliche Steigerung 6,1 %) 21

22 Kostenvergleich Diesel- und Elektrobus TCO über 15 Jahre Heute schon angeschaffter E-Bus kostet bei fallenden Batteriepreisen in 6 bis 9 Jahren weniger als heute angeschaffter Dieselbus! bei km/a 22

23 Kostenvergleich Diesel- und Elektrobus TCO über 15 Jahre Einmalige Förderung (z.b. auf Batterie) bei km/a 23

Zusammenfassung Vollelektrische Busse können konventionelle Dieselbusse ersetzten Batteriebusse mit Schnellladung sind technisch realisierbar und bieten vergleichbare Beförderungskapazitäten und

24 Zusammenfassung Vollelektrische Busse können konventionelle Dieselbusse ersetzten Batteriebusse mit Schnellladung sind technisch realisierbar und bieten vergleichbare Beförderungskapazitäten und Verfügbarkeiten Bei fallenden Batteriepreisen und steigenden Dieselkosten ergibt sich ein Kostenvorteil bei der TCO Kostendegression nur bei steigenden Stückzahlen Marktanzreizprogramm könnte hohe Anfangsinvestition reduzieren Kostenloser Vergleichsrechner TCO für Diesel- und Elektrobus 24

25 Potentiale und technologische Optionen für vollelektrische Busse im ÖPNV Batterietag NRW Matthias Rogge AC 25

26 Annahmen bei der Kostenrechnung Allgemein: 4% Kalkulationszinssatz Laufleistung km/a Dieselbus: Bus (Euro VI): a 5% Restwert bei 2% Inflation Diesel: 40l/100km (Innenstadt) 1,2 /l jährl. Steigerung 6,1% Sonstige Kosten: /a bei 2% Inflation Elektrobus: Bus: a 5% Restwert jährl. Preisdegress. unrelevant, da 15a Strom: 1,8 kwh/km (ab Stromnetz!) 15ct/kWh jährl. Steigerung 3,2% Batterie: a 0% Restwert jährl. Preisdegression 12% Ladestation: a 5% Restwert anteilig (2,5 Busse pro Station) Sonstige Kosten Bus: /a jährl. Preisdegression 1% Sonstige Kosten Ladestation: /a jährl. Preisdegression 1% anteilig (2,5 Busse pro Station) 26

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