Hybridbuseinsatz im VRR Ein Weg zur Kraftstoff- und Emissionsminderung im ÖPNV

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1 E-world 14. Fachkongress Zukunftsenergien Hybridbuseinsatz im VRR Ein Weg zur Kraftstoff- und Emissionsminderung im ÖPNV Essen, 9. Februar 2010 Dipl.-Ing. B. Kuphal SWK Mobil GmbH Dipl.-Ing. M. Kleinebrahm TÜV Nord Mobilität Dipl.-Ing. J. Hammer Institut für Kraftfahrzeuge RWTH Aachen University

2 Warum Hybridbuseinsatz im VRR? Busflotte bei VRR-Unternehmen: ca Jährliche Neubeschaffung von Bussen ÖPNV ist DIE umweltfreundliche Mobilitätsalternative zum Auto und muss selbst umweltfreundlich sein Klimaschutz, Luftreinhaltung und Lärmminderung sind auch für die Busunternehmen Herausforderung Luftreinhalteplan Ruhrgebiet mit 8 Umweltzonen und weiteren Umweltzonen z. B. in Düsseldorf und Wuppertal

3 VRR fördert Busbeschaffung Insgesamt 10 Mio. Euro in 2009 und Hybridbusse (2 Solo-, 19 Gelenkbusse) sind bestellt 5 verschiedene Hersteller und Technologien Solaris (6), Evobus (5), MAN (1), Volvo (1), Hess/Vossloh- Kiepe (8) Einsatz bei 10 Verkehrsunternehmen (SWK (Krefeld - 4), SWN (Neuss - 1), BGS (Bochum - 3), MHVG (Mülheim - 1), DSW21 (Dortmund - 2), VER (Ennepe-Ruhr-Kreis) - 1, WSW (Wuppertal - 1), RBG (Düsseldorf - 5) und HST (Hagen 2 ) sowie TRD-Reisen Fischer - 1 als privates Unternehmen) Lieferung 1. Halbjahr 2010 Einsatz im Linienbetrieb

4 Übersicht Projektvorhaben Forschungsbegleitung für den Einsatz von Hybridbussen im Verkehrsverbund Rhein-Ruhr Geplante Laufzeit: Januar 2010 bis Juni 2011

5 v [km/h] T [Nm] n [rpm] SOC [%] t [s] ICE EM ICE EM Themenbereiche im Rahmen des angestrebten Forschungsprojekts Emissionen/Kraftstoffbedarf Eingangsdaten Simulationsmodell Ergebnisse xwunsch ysoll yist VCU Fahrer Antriebssystem Fahrzeug Fahrwiderstände ygrenz, yist vist, hist vist, hist Fdem a x FZ p fr c w A e m m i F Zu L 2 v 2 Lärmemissionen & Fahrer-/Kundenakzeptanz Reparatur-/Wartungsfreundlichkeit Zuverlässigkeit

6 Hybridstrukturen Verbrennungsmotor E-Motor Kraftstofftank Kupplung Getriebe Planengetriebe inkl. E-Motoren EM EM A C4 C3 B C2 C1 E-Motor Energiespeicher Differential seriell parallel leistungsverzweigend

7 Messung Konventionell vs. Hybrid 2 konventionelle Busse mit unterschiedlicher Abgasnachbehandlung in 8 Einsatzgebieten auf jeweils 2 Linien 5 Hybrid-Busse in 4 Einsatzgebieten auf jeweils 2 Linien Reduzierung Messaufwand Simulation Aussagen für alle Einsatzgebiete im VRR????

8 AP1: Abgasemissionsmessung 1/2 CO HC NO NO x NO 2 O 2 PM PAS CO 2 Datenerfassung Online-Emissionsmessung Last- und Geschwindigkeitszyklen Motorische Betriebsparameter Energieflüsse Temperaturen GPS... AGR-EEV SCR-EEV 2 konventionelle Busse mit unterschiedlicher Abgasnachbehandlung in 8 Einsatzgebieten auf jeweils 2 Linien 5 Hybrid-Busse in 4 Einsatzgebieten auf jeweils 2 Linien

9 AP1: Abgasemissionsmessung 2/2 Diesel AGR-EEV SCR-EEV Datenbank Auswertung, Simulation Hybrid

10 SOC [%] n [rpm] T [Nm] v [km/h] AP2: Simulation Aufbau und Validierung von Simulationsmodellen der einzelnen Fahrzeuge Motivation und Zielsetzung Reduzierung des Messaufwands (Energiebedarf kann für alle Busvarianten auf allen Strecken mit geringem Mehraufwand berechnet werden) Vergleich verschiedener Konzepte bei identischen Randbedingungen hinsichtlich Beladung, Fahrverhalten, Straßenzustand und Verkehrsaufkommen Quantitative Darstellung einzelner Verbrauchseinflüsse wie z.b. Fahrzeuggewicht, Rollwiderstand, Luftwiderstand, Motorverluste, Nebenaggregate Berechnung der Potenziale zur Verbrauchsreduktion durch eine Anpassung der Betriebsstrategie der Hybrid-Busse Eingangsdaten x wunsch Fahrer VCU Simulationsmodell y grenz, y ist y soll v ist, h ist Antriebssystem Fdem a x y ist v ist, h ist L FZ p fr c w A v 2 e m m i Fahrzeug Fahrwiderstände F Zu Ergebnisse t [s] ICE EM ICE EM

11 AP3: Geräuschemissionen & Fahrer-/Kundenakzeptanz Geräuschmessung Fahrer-/Kundenakzeptanz Motivation und Zielsetzung Weitere Reduktion der Abgas- und Geräuschemissionen ist gefordert (zunehmende Einrichtung von Umweltzonen und kommunale Lärmaktionspläne ); dies gilt auch für den Betrieb von Linienbussen im ÖPNV. Eine nachhaltige Geräuschreduktion ist bei Hybrid- Linienbussen realisierbar; Leitthema: Reduktion der innerstädtischen Geräuschbelastung. Neue, erweiterte Aufgabenstellungen, um die Außengeräuschemissionen und auch den Komfort für die Fahrgäste gesamtheitlich weiter zu verbessern. Schwerpunkte Innengeräuschmessung Außengeräuschmessung (Haltestellenan- und abfahrt) Kundenbefragung (Schwerpunkt Akustik/Komfort)

12 Forschungsziele Beschleunigung der Markteinführung/Serienreife von Hybridbussen Ganzheitlicher Ansatz zur Erreichung höchster Umweltstandards unter Einbeziehung der Abgas- und Geräuschemissionen Entlastung der in den Luftreinhalteplänen definierten Hot Spots Input-Daten für Immissionsberechnungen Umfangreiche Simulation macht Forschungsergebnisse nutzbar für alle Verkehrsunternehmen auch außerhalb VRR Erkenntnisse, welche Hybridtechnologien für welche Einsatzprofile geeignet sind Größere Wirtschaftlichkeit für die Verkehrsunternehmen Erprobung der Technologiebausteine für zukünftige Fahrzeuggenerationen, z.b. Brennstoffzellenbusse

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

14 Kontakt Dipl.-Ing. Burkard Kuphal SWK MOBIL GmbH Telefon Dipl.-Ing. Martin Kleinebrahm TÜV Nord Mobilität Telefon Dipl.-Ing. Jan Hammer Institut für Kraftfahrzeuge - RWTH Aachen University Telefon hammer@ika.rwth-aachen.de