Busse im Schnellladebetrieb

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1 Busse im Schnellladebetrieb Grundlagen und Systembewertung Bonn Frankfurt I I Elektrische Busse Electric Vehicle (EV) Batteriebus Battery Electric Vehicle (BEV) Plug-In Hybridbus Plug-In Hybrid Electric Vehicle (PHEV) Batteriebus mit Range-Extender Range Extended Electric Vehicle (REEV) Volllader/Übernachtlader (Overnight-Charging Batteriebus) (Opportunity-Charging Batteriebus) Oberleitungsbus (Trolleybus) Diesel-Hybridbus (Electric Diesel Hybrid Bus) Wasserstoff-Hybridbus (Fuel Cell Hybrid Bus) Erdgas-Hybridbus (Natural Gas Hybrid Bus) Batteriebus mit Brennstoffzelle (Fuel Cell Bus) Batteriebus mit Dieselgenerator (Auxiliary Power Unit) Traktionsenergiespeicher Energiespeicher (Batterie) Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 2 Grundlagen und Systembewertung 1

2 Elektrische Energiezuführung Dynamisch Konduktiv Induktiv (AC/AC-Übertragung) Induktionsschleife/Pick-Up (DC/AC-Übertragung) Oberleitung (DC/DC-Übertragung) Stationär Docking-System (AC/DC-Übertragung) Docking-Station (DC/DC-Übertragung) Ladepunkt Oberleitung (DC/DC-Übertragung) Plug-In-System fahrzeugseitiges Ladegerät (AC/AC-Übertragung) stationäres Ladegerät (AC/DC-Übertragung) Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 3 Ausgangssituation: Der Dieselbus 12m Standardbus Euro 6 Vollklimaanlage Stadteinsatz SORT 2 Verbrauch Diesel: 38 Liter je 100 km 1 Liter Diesel entspricht einem Energieinhalt von 9,86 kwh Zusatzheizung Diesel: 3,5 Liter je Stunde Tank: 150 Liter für 395 km Zusatztank für Heizung: 75 Liter für 21 Heizstunden Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 4 Grundlagen und Systembewertung 2

3 100% 100% Energiebedarf Dieselbus (überschläglich) Gesamtenergiebedarf Dieselbus: kwh 33% für Antrieb 33% Abgaswärme 33% Motorwärme Energie fürs Fahren Energieinhalt Dieseltank Antrieb: kwh Energieverbrauch: 3,74 kwh/km Energie fürs Heizen Energieinhalt Zusatztank Heizung: 740 kwh Energieverbrauch 1,75 kwh/km (bei Ø Geschwindigkeit von 20km/h) Grundannahme Dieselbus 150 l Dieseltank Antrieb für 395 km 75 l Zusatztank Heizung für 21 Heizstunden Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 5 Energiebedarf Elektrobus (überschläglich) Gesamtenergiebedarf Elektrobus: kwh 98% für Antrieb 2% Motorwärme Energie fürs Fahren Energieinhalt Energiespeicher: 500 kwh ca. 1/3 der für Dieselbus aufgewendeten Energie kwh / 3 Energieverbrauch: 1,26 kwh/km Energie fürs Heizen Energieinhalt Zusatztank Heizung: kwh 740 kwh kwh (Äquivalent für entgangene Motorwärme) Energieverbrauch: 2,35 kwh/km (bei Ø Geschwindigkeit von 20km/h) Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 6 Grundlagen und Systembewertung 3

4 Gewichtsbilanzierung Dieselbus und Elektrobus (überschläglich) Dieselbus: kwh Elektrobus: kwh 150 l Dieseltank für Antrieb 75 l Zusatztank für Heizung kwh Speicher Gesamtgewicht Tank : 210 kg Diesel: 0,83 kg/l Eigengewicht Tank: 0,10 kg/l Gesamtgewicht Speicher: kg Speicher incl. BMS: 10 kg/kwh BMS = Batteriemanagementsystem Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 7 BeSystO Auslegung Elektrobussystem Vorzugsvariante tägliche Fahrleistung über 200 km technische Auslegung des Speichers auf 120 kwh konduktives Ladesystem mit Hochstrom (244 kw) für das Laden am Endpunkt konduktives Ladesystem mit 19 kw (32 A) für das Laden über Nacht im Betriebshof (120 kwh) Zentralmotor (80 kw) Hybridheizung 87 Plätze ( kg) 1,48 kwh/km 6,33 kwh/h Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 8 Grundlagen und Systembewertung 4

5 Batteriespeicher Nutzbare Energiemenge Energiemenge Betrieb AK Elektrobusse Rhein-Main, BeSystO Auslegung Speicher Variante: 120 kwh (Vorzugsvariante) 120 kwh Zentralmotor 80 kw Hybridheizung 87 Plätze, kg 78 Plätze, kg 1,48 kwh/km 6,33 kwh/h Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 9 BeSystO Auslegung Speicher Variante: 90 kwh 90 kwh Zentralmotor 80 kw Hybridheizung 87 Plätze ( kg) 82 Plätze ( kg) 1,48 kwh/km 6,33 kwh/h Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 10 Grundlagen und Systembewertung 5

6 BeSystO Auslegung Speicher Variante: vollelektrische Heizung 120 kwh Zentralmotor 80 kw vollelektrische Heizung 87 Plätze ( kg) 2,38 kwh/km 25,00 kwh/h Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 11 BeSystO Auslegung Speicher Variante: Wendezeit plus 2 min 120 kwh Zentralmotor 80 kw Hybridheizung 87 Plätze, kg 78 Plätze, kg 1,48 kwh/km 6,33 kwh/h Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 12 Grundlagen und Systembewertung 6

7 BeSystO Auslegung Speicher Variante: 550 kwh, Volllader Volllader 550 kwh Zentralmotor 80 kw Hybridheizung 44 Plätze, kg 1,48 kwh/km 6,33 kwh/h Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 13 BeSystO was kann es noch? Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 14 Grundlagen und Systembewertung 7

8 BeSystO Streckenanalyse Einstufung Fahrplan- SORT Stop&Go lage Geschwindigkeit +1:20 Halte Einstufung TOPO Höhenprofil Topographie Batterie 62% Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 15 BeSystO Streckenanalyse Fahrplanlage SOC-Tagesverlauf (Prognose) SOC max Batterie +1:20 Reserve SOC min 62% Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 16 Grundlagen und Systembewertung 8

9 Bildquelle: Bildquelle: Bildquelle: de.wikipedia.org Bildquelle: wunschdienstplan.com BeSystO komplette Systemauslegung Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 17 BeSystO TCO Jahresmehr-/ -minderkosten ohne Förderung Betrachtung Kosten auf Basis Kapitalwertmethode Jahresmehr-/ -minderkosten mit Förderung Szenarien Kostenentwicklung EB im Vergleich zum DB Mehrkosten / Minderkosten ohne Förderung mit Förderung Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 18 Grundlagen und Systembewertung 9

10 BeSystO Folgekostenrechnung Betrachtung Folgekostenrechnung Einnahmen + Ausgaben Restwerte der Investitionen diskontierter Cash-Flow Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 19 BeSystO Ökologie Elektrobusflotte / Angaben je Jahr und Linie Elektrobusflotte (Angaben je Jahr und Linie) Betrachtung Well-to-Tank Tank-to-Wheel Energieverbrauch Energieverbrauch MJ MJ davon Heizung davon Heizung MJ MJ Mehraufwand Ersparnis MJ 139% MJ -62% CO 2-Äquivalent kg CO 2-Äquivalent kg Mehraufwand kg Ersparnis kg 200% -96% CO 2-Äquivalent CO 2-Äquivalent 911 Mehraufwand Ersparnis % -96% NO x -228,6 kg -100% Well-to-Wheel PM -5,7 kg -100% Energieverbrauch MJ CO -850,9 kg -100% davon Heizung MJ HC -73,5 kg -100% Ersparnis MJ -23% CO 2-Äquivalent kg Ersparnis kg -34% CO 2-Äquivalent Ersparnis % Energiemix Stromanbieter Energiekette Referenzfahrzeug Dieselbus Hybridbus Erdgasbus Bezugsfahrzeug E-Bus Hybridbus Partielle Oberleitung Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 20 Grundlagen und Systembewertung 10

11 Bildquelle: Haben Sie Fragen? Dipl.-Geogr. Christian Soffel Geschäftsbereich Elektromobilität VCDB VerkehrsConsult Dresden-Berlin GmbH Könneritzstraße Dresden 0351 / c.soffel@vcdb.de Elektromobilität Fahrzeugtechnik Infrastrukturplanung Verkehrsplanung Verkehrstechnik Telematik Arbeitskreis Elektrobusse Rhein-Main 21 Grundlagen und Systembewertung 11