Eine echte Alternative?

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1 Eine echte Alternative? Der elektrische Bus in der Forschung Dr. Ing. Jan Schubert EBF Dresden GmbH Forschung, Entwicklung, Erprobung

2 Voraussetzungen im ÖPNV Elektrische Antriebe im ÖPNV Alter Hut o Straßenbahnen o Oberleitungsbusse In Städten elektrische Infrastruktur vielfach vorhanden Vorteilhafte Betriebsabläufe o Feste Linien o Geringe durchschnittliche Geschwindigkeiten Elektromote Siemens & Halske (1882) EBF (2013) 2

3 Spez. Anforderungen im ÖPNV Tagesfahrstrecke bis 350 km ( C) Speicherkapazität Stop and Go Drehmomentcharakteristik Rekuperation i.d.r. sehr kurze Haltezeiten Nachladezeit Beförderungskapazität Gewicht Nutzungszeit Fahrzeuge Lebensdauer Antrieb / Speicher Gesetzgebung geringe Emissionen Wirtschaftlichkeit Kosten (Invest, Betrieb) EBF (2013) 3

4 Elektromobilität im ÖPNV O Busse o o Konventionell Mit Speicher Hybride Dieselbasiert o o o Seriell Parallel Leistungsverzweigt Elektrisch angetriebene Busse BSZ Busse Batterie Busse 4

5 Lösungen Dieselbasierte hybride Antriebskonzepte Brückentechnologie % Kraftstoffeinsparung (linienabhängig) Serienreife erreicht Keine Infrastrukturmaßnahmen notwendig O Busse Technisch ausgereift Aufwändige Infrastrukturmaßnahmen Städtebauliche Einschränkungen Volvo Parallel Hybrid ( Solaris O Bus ( 5

6 Lösungen O Busse mit Batteriespeicher Nutzung bewährter O Bus Technologie Partiell oberleitungsfreies Fahren Energetische Infrastruktur erforderlich Nachladung aus Oberleitung BSZ Busse emissionsfrei Aufwändige Technologie Geringe Dynamik (Speicher erforderlich) BSZ Bus Hamburger Hochbahn ( bild.de) 6

7 Lösungen Batterie Busse Umsetzbarkeit noch eingeschränkt durch Speichertechnologien Reichweite Haltbarkeit Bauraum Masse Kosten Bsp.: 12 Meter Batteriebus mit 210 kwh Reichweite: max. 210 km (Sommer!) Haltbarkeit Speicher: ca. 5 7 Jahre Masse Speicher: ca kg Kosten Speicher: ca EUR Eurabus ( Batteriebus ohne Nachladen nicht für alle Betriebsbedingungen darstellbar! 7

8 Energieübertragungstechnologien Konduktiv Im Stand o Stecker/Steckdose o Kontaktsystem Während der Fahrt o Stromabnehmer (O Bus) Induktiv Im Stand (Projekt emil, Braunschweig) während der Fahrt (Primove, Bombardier) Busbaar ( Wechselsysteme 8

9 Sorgenkind Energiespeicher Batteriebus Dieselbus Energiedichte Wh/kg 11,8 kwh/kg Ladezeit Stunden Wenige Minuten Speicherkosten /kwh Wenige Euro Energiekosten 0,12 0,14 /kwh 0,13 /kwh Wirkungsgrad Antriebssystem 0,6..0,8 0,4 Heizenergie ( 20 C) EHeiz 3*ETrak Abfallprodukt Lebensdauer Speicher Zyklen Sicherheit Beherrschbar Umwelt Lokal / Global? EBF (2014) 9

10 Herausforderung Heizen Bsp. 6,0 5,0 Heizung/Klima NV Traktion Energie [kw/km] 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 20 C 0 C 15 C 40 C 20 C 0 C 15 C 40 C Linie A (18m Bus) Linie B (12m Bus) 10

11 Heizsysteme für Elektrobusse Elektrisches Heizen große Reichweitenverminderung Chemisches Heizsystem Verbrennung von Kraftstoffen Wärmepumpensysteme (z.b. Luft/Luft) effizient bis 0 C Hybridheizsystem Kombination chemisch/elektrisch Sensible Wärmespeicher Energiespeicherung ohne Aggregatzustandsänderung (Wasser, Wasser/Glykol, Thermoöl) Latente Wärmespeicher Energiespeicherung durch Aggregatszustandsänderung von flüssig zu fest bei Energieabgabe (Salzhydrate, Paraffine) Sorptive Wärmespeicher Energiespeicherung durch thermo chemische Vorgänge 11

12 Elektromobilität Emissionsfrei? Lokal Wirkung Keine Treibhausgase, keine Luftschadstoffe, geringe Lärmemissionen Globale Wirkung Bereitstellung der Energieträger entscheidend Bsp. 18m Linienbus Fahrstrecke Batteriebus 100% Grüner Strom Batteriebus ca. 25% Grüner Strom (Strommix) 300 km Dieselbus Verbrauch 3,0 kwh/km 55 l/100km Energiebedarf 900 kwh 1650 kwh WTT (Well to Tank) 0 g CO 2 /kwh 576 gco 2 /kwh 55,4 g CO 2 /kwh TTW (Tank to Wheel) 0 g CO 2 /kwh 0 g CO 2 /kwh 264 g C0 2 /kwh WTW (Well to Wheel) 0 g CO 2 /kwh 576 gco 2 /kwh 319,4 g C0 2 /kwh WTW abs. 0 kg CO kg CO kg CO 2 EBF (2014) 12

13 Zusammenfassung Elektromobilität im ÖPNV Hervorragende Eignung Straßenbahn /U Bahn Städte Energie Infrastrukturen Treiber Umweltanforderungen Umweltfreundlichkeit lokal: sehr gut global: Stromerzeugung entscheidend EBF (2014) 13

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