Fahrzeugtechnik: Ist die Zukunft elektrisch und emissionsfrei?

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1 Fahrzeugtechnik: Ist die Zukunft elektrisch und emissionsfrei? 20.Mai 2016 Wolfgang Hess Vertriebsleiter Schweiz Bucher Municipal AG CH-8166 Niederweningen

2 Kleine Geschichte der E-Mobilität Vorsprung Um 1900 Ende Ab 1910 Renaissance Ab 1970er - Verteilung der Antriebe (USA): 44% Dampf 38% elektrisch 22% Benzin - Erfindung des Anlassers - Benzin in rauen Mengen und günstig führt Henry Ford Fliessbandproduktion ein - Überlebende in der Nische: Milk Floats - Warum die Wende? Quelle: de.wikipedia.de 2

3 Warum die Wende 1970? Probleme Ursache - Importabhängigkeit von fossilen Brennstoffen - Ressourcenknappheit Öl - Stetig steigende Energiepreise - Ölkrise Anfang der 70er - Weltwirtschaftswachstum durch Ölkrise ins Stocken geraten - Industrialisierung der zweiten und dritten Welt hat begonnen - Stetig steigender Energiebedarf 3

4 E-Mobilität muss kommen Treiber 1: Klimawandel erfordert Umdenken Auswirkungen: - Weltweiter, langfristiger Temperaturanstieg - Extreme Wetter- und Temperaturschwankungen - Zunehmende Anzahl von Naturkatastrophen Quelle: de.wikipedia.de 4

5 E-Mobilität muss kommen Emissionen nach Sektor in der Schweiz Emissionssteigerung ist in der Schweiz hauptsächlich der Verkehr! - Grösster Sprung im Bereich Verkehr! - Nur Verkehr und Abfall steigend, restliche Sektoren fallen Quelle: BAFU Quelle: Bundesamt für Umwelt BFU 5

6 E-Mobilität muss kommen Treiber 2: Politik ist bestrebt die Wende einzuleiten Politische Ziele formuliert am Weltklimagipfel 2015 «Pariser Abkommen zum Schutz des Weltklimas vom 15. Dezember 2015» Das Ziel des Übereinkommens ist in Artikel 2 "Verbesserung der Umsetzung" des UNFCCC wie folgt geregelt: [3] (a) Begrenzung des Anstiegs der globalen Durchschnittstemperatur auf deutlich unter 2 C über dem vorindustriellen Niveau, wenn möglich auf 1,5 C über dem vorindustriellen Niveau. Dadurch sollen die Risiken und Auswirkungen des Klimawandels deutlich reduziert werden; (b) Stärkung der Finanzströme, die zu einem Weg mit niedrigen Treibhausgasemissionen und klimaresistenter Entwicklung führen. (c) Die Stärkung der Fähigkeit, sich durch eine Förderung der Klimaresistenz und geringeren Treibhausgasemissionen an die nachteiligen Auswirkungen des Klimawandels anzupassen. Dieses soll in einer Weise geschehen, die nicht die Nahrungsmittelproduktion bedroht; Quelle: de.wikipedia.de 6

7 E-Mobilität muss kommen Treiber 3: Ökonomische Erwägungen 2016 Herausforderungen Ursachen - Importabhängigkeit von fossilen Brennstoffen besteht für die meisten europäischen Länder - Ressourcenknappheit fossile Brennstoffe sind nicht unbegrenzt - Produktion von fossilen Brennstoffen auf Höchststand - Steigende Energiepreise - Technologien zur Gewinnung von erneuerbarem Energiestrom werden immer attraktiver - Öl im Moment nur günstig wegen politischer Querelen - Weltwirtschaftswachstum (auch heute noch Abhängig von fossilen Brennstoffen) - Weltweiter, stetig steigender Energiebedarf - Industrialisierung der zweiten und dritten Welt geht weiter - Solarzellen, Photovoltaik, Windräder etc. werden einfacher und günstiger 7

8 E-Mobilität muss kommen Entwicklung der CO2-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Energieträger Quelle: Bundesamt für Umwelt BFU 8

9 Worüber reden wir bei E-Mobilität & Emmissionsfrei 20.Mai 2016 Wolfgang Hess Vertriebsleiter Schweiz Bucher Municipal AG CH-8166 Niederweningen

10 Anteil am Antrieb Elektrifizierung des Antriebsstrangs Stationäre Stromerzeugung möglich Stromerzeugung im Fahrzeug Elektor- Elektrofahrzeug Plug-In- Voll-Hybrid Mild-Hybrid Konv. Antrieb fahrzeug mit RangeExtender Hybrid Verbrennungsmotor Elektromotor mit Wasserstoff-Brennstoffzelle: Elektrische Antriebsenergie wird an Board aus Wasserstoff durch eine Brennstoffzelle erzeugt. Kopplung mit Batterie möglich. 10

11 Antriebsstränge im Vergleich Elektrofahrzeug mit Range- Extender Plug-in- Hybrid Voll-Hybrid Konventioneller Antrieb (Verbrennungs -motor) Elektrofahrzeug Brennstoffzellen Fahrzeug Die Energie für den Antrieb kommt ausschliesslich aus der Batterie, welche über das Stromnetz geladen wird. Bei Bedarf erzeugt ein Verbrennungsmotor mittels Generator Strom für den Elektromotor. Der Stromspeicher in Plug-in-Hybriden kann zusätzlich über das Stromnetz aufgeladen werden. In Hybridfahrzeugen kommen Elektro- und Verbrennungsmotoren zum Einsatz. Eine Batterie wird beim Fahren über den Motor aufgeladen. Sie dient auch zur Speicherung von Bremsenergie. Diesel- und Ottomotoren werden auch in Zukunft eingesetzt. Ihr Effizienzpotenial ist noch nicht ausgeschöpft. Stromerzeugung für den Elektromotor geschieht direkt an Bord. In der Brennstoffzelle wird chemische Energie von Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt. Im PKW Bereich verbreitet, bei den übrigen eher selten auf Grund mangelnder Batteriekapazitäten resp. Gewicht Im PKW Bereich verbreitet, bei den übrigen eher selten auf Grund mangelnder Batteriekapazitäten resp. Gewicht Im PKW Bereich verbreitet, bei den übrigen eher selten auf Grund mangelnder Batteriekapazitäten resp. Gewicht Im PKW verbreitet, jedoch bei den leicht bis schweren Motorwagen nur vereinzelt, bei Fahrzeug mit hohem Rekuperationsbereich sinnvoll Einsatz stark verbreitet von leicht bis schwerste Motorwagen Im PKW Bereich verbreitet, bei den übrigen eher selten auf Grund mangelnder Batteriekapazitäten (1Prototyp durch EMPA, ETH, Bucher) 11

12 Die Energieeffizienz von Antriebskonzepten im Vergleich Typischer Wirkungsgrade Verbrennungsmotor: 20-25% Brennstoffzellen-Elektroantrieb: 40 50% Batterie-Elektroantrieb: 70 85% 12

13 Treibhausgasemissionen verschiedener Kraftstoffe und Antriebsarten Saldo 65 Saldo 45 Saldo Betrieb direkte Emissionen am Fahrzeug Vorkette Emission durch Förderung, Produktion Transport Quelle: Umweltbundesamt 2014 Elektromobilität *Negative Vorkettenwerte durch optimale Nutzung der Nebenprodukte aus der Produktion (Glycerin, Stroh, Schlempe) Energieverbrauch: 3.3l/100km Diesel, 4.2l/100km Benzin, 15.1 kwh/100km Strom. 13

14 Lieferung Elektroauto als Speicher für fluktuierenden Erneuerbarer Energie Strom (Vision) Intelligentes/Geschlossenes Stromsystem Prognosen Sonne Ladestation Biogas Geplanter Strombedarf Fahrplan Prognose Bedarf Wasser Fahrplan Laden Ladesteuerung Prognosen Wind 14

15 Die Kontras zu Elektrofahrzeugen im Kurzcheck 20.Mai 2016 Wolfgang Hess Vertriebsleiter Schweiz Bucher Municipal AG CH-8166 Niederweningen

16 Potentielle Auswirkung auf Betrieb, Instandhaltung & Reparatur Chance Risiken - Spezialisierung oder Fokussierung auf alternative Antriebe kann zu attraktiverem Arbeitgeber führen - Geringere Reparatur-/Wartungsumfang von E-Autos - Informations- und Telekommunikation (IKT) gestütztes Flottenmanagement - Kombination eigener, dezentraler erneuerbarer Energieversorgung und E- Mobilität - Batterien für Vollelektrofahrzeuge werden nicht gekauft sondern gemietet (Z.B. Kw/h pro Jahr) Minimierung von Risiken und Anschaffungskosten - Reichweite der bestehenden Kommunalfahrzeuge Beschränkt auf ca Km (Strassenkehrmaschinen auf ca. 4 h Leistung) - Neue Elektrokomponenten benötigen geschultes oder sogar neues Personal (z.t. Hochvoltsysteme auf Fahrzeugen im Einsatz) - Neues Personal oder Schulung von bestehenden MA verbunden mit Kosten - Aufbau Ladeinfrastruktur (Bsp. 400V/32A) - Tatsächliche Kosten Gesamtinfrastruktur - Planung Entwicklung E-Fahrzeuge-Bestand und daraus resultierender Kapazitätsbedarf - Brandlast bei hohen Batteriekapazität - Spezielle Schulung bei Unfälle notwendig 16

17 Fazit Den Elektromotor gibt es schon lange. Der Grundstein für den Gleichstrommotor wurde 1832 gelegt, der für den Drehstrommotor Im hybriden und vollelektrischen Auto der Zukunft spielt der Elektromotor neben Energiespeicher und Steuerung eine zentrale Rolle! Der grosse Durchbruch steht noch bevor! Elektrofahrzeuge = reine Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybride und Elektrofahrzeuge mit Range-Extender. Über die Zusammensetzung entscheidet der Markt! Steigender politischer Druck wird die Kommunen zur Handlungen in diesem Bereich zwingen Die Beschaffung von Elektrofahrzeugen ist einfach Die Beurteilung und Planung der Randbedingungen (Chancen/Risiken) sind Entscheidend für den erfolgreichen Einsatz der Fahrzeuge. Elektromobilität = Epoche und nicht Episode 17

18 Das Chancen & Risiken eines Elektrofahrzeugs 20.Mai 2016 Wolfgang Hess Vertriebsleiter Schweiz Bucher Municipal AG CH-8166 Niederweningen

19 Erwartungshaltung an alternative Antriebstechnologien bei Strassenreinigungsfahrzeugen - CO 2 Ausstoss reduziert auf ein Minimum - Lebenszykluskosten inkl. Beschaffung gleich oder günstiger - Lärmemissionen auf ein Minimum - Gleiche Einsatzmöglichkeiten wie bisher ohne Einschränkungen (Reichweite & Leistungsstunden pro Tag) - Gleiche Nutzlasten - Betrieb ohne Mehraufwand bezüglich Organisation - Servicefreundlich 19

20 Bucher CityCat 2020ev (electro vehicle) 20

21 Bucher CityCat 2020ev Statusbericht 1. Professionelle elektrische Kehrmaschine 26 Tonnen Co2 Reduktion pro Maschine 85 % Effizienzsteigerung Vollständige Ladung der Batterie innerhalb 2.5h Reinigungsschicht von 8h möglich 75% Reduktion der Geräuschemissionen 72% Reduktion der Betriebskosten Erste erfolgreiche Praxistests 21

22 Bucher CityCat 2020ev Effizienzmessung 22

23 Bucher CityCat 2020ev Lärmmessungen Lärmmessung nach 2000/14/EG und ECE R51/ 74/151/EWG 1.8 Lärmpegel (LWAD) 92dBA (so gering wie möglich) 1.9 Leerlaufgeräusch 59.5 dba 1.10 Antriebsgeräusch 70.9 dba 1.11 Lärm bei Fahrtgeschwindigkeit 69.4 dba

24 Bucher CityCat 2020ev Einsätze mit Testmaschine in verschiedenen grossen Städten seit Anfang März im alltäglichen Betrieb beweisen die volle Funktions- und Einsatzfähigkeit der neuen CC Mit einer Batterieladung kann eine komplette Schicht (8h) gearbeitet werden 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Wolfgang Hess