Oberleitungskonzepte für Hybrid-Lkw Entwicklung und Erprobung des Siemens ehighway - Vortrag Hypermotion, Unrestricted Siemens AG 2017

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1 Oberleitungskonzepte für Hybrid-Lkw Entwicklung und Erprobung des Siemens ehighway - Vortrag Hypermotion, siemens.com

2 Straßengüterverkehrsdichte: 2010, 2030 and 2050 Quelle: ITF - Transport Infrastructure Needs for Future Trade Growth (2016) Seite 2

3 Die THG-Emissionen des Straßengüterverkehrs werden zunehmend zu einer Herausforderung für die Dekarbonisierung Prognostizierter Wachstum im Güterverkehr Verdreifachung der Güterverkehrsleistung von 2015 bis 2050 Straßengüterverkehr ist in Deutschland von 2015 auf 2016 um 2,8% gewachsen Modal Split des Güterverkehrs in 2050 Anteil des Straßengüterverkehrs ca. 60% Schienengüterverkehr wächst bei maximaler Ausschöpfung des Verlagerungspotenzials auf 30% Die Herausforderung Reduktionsziele hinsichtlich THG-Emissionen bis 2050 Sektorübergreifendes Ziel der Bundesregierung: 80% bis 95% auf Basis 1990 Notwendiger Beitrag des Verkehrssektor ist eine Reduktion um 98% Verkehrssektor als THG- Emittent 20% der THG-Emissionen fallen im Verkehrssektor an Anstieg um 5,4 Mio. t Emissionen im deutschen Verkehrssektor in 2016 Seite 3 Quellen: Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050, Umweltbundesamt, Texte 56/2016, Juni 2016; Erarbeitung einer fachlichen Strategie zur Energieversorgung des Verkehrs bis zum Jahr 2050, Umweltbundesamt, Texte 72/2016, November 2016 ITF Transport Outlook 2017, Januar 2017 Umweltbundesamt, Pressemitteilung Nr. 09 vom

4 Anforderungen an Lösungen für einen klimaneutralen Straßengüterverkehr Bauliche Integrierbarkeit in bestehende Infrastruktur Offen für verschiedene Antriebssysteme / Kraftstoffe Wartungsfreundliches, sicheres und bewährtes System Langer Lebenszyklus Die Lösung Skalierbarkeit Ermöglichen einer vollständigen Dekarbonisierung Hoher Wirkungsgrad Wirtschaftlichkeit / Niedrige Betriebskosten Geringer / kein Einfluss auf Betriebsabläufe Interoperabilität Seite 4

5 Vom Konzept zur Realität - Systemaufbau Seite 5

6 Das ehighway-system ist kompatibel mit und komplementär zu alternativen Antriebs- und Kraftstofftechnologien Der ehighway Hybrid-Lkw kann für spezifische Anwendungsfälle konfiguriert werden ehighway LKW Antriebssystem Fahrzeugseitige Stromversorgung Verbrennungsmotor Nicht-elektrische Energiequelle Zugmaschine (2 Achsen) Parallelhybrid Batterie (klein) Motor (klein) Diesel Zugmaschine (3 Achsen) Serieller Hybrid Batterie (mittel) Motor (mittel) Biokraftstoff Gliederzugmaschine (2 Achsen) Vollelektrifiziert Batterie (groß) Motor (groß) CNG/LNG Gliederzugmaschine (3 Achsen) Brennstoffzelle H 2 Gliederzugmaschine (4 Achsen) Seite 6

7 Im Hafengebiet von L. A. werden zugeschnittene Antriebssysteme für Shuttle-Anwendungen erprobt Drei Hybridtrucks in der Erprobung im öffentlichen Straßenraum A - Volvo / Mack Parallelhybrid Unabhängiger Antrieb: Diesel Kleine Pufferbatterie B - Transpower CNG-Truck Serienhybrid Unabhängiger Antrieb: CNG und Batterie Mittelgroße Batterie (~ 50 km) C - Transpower Batterie-Truck Reiner E-Truck Unabhängiger Antrieb: nur Batterie Mittelgroße Batterie (~ 50 km) A B C Seite 7

8 Mit erneuerbarer Energie sind emissionsfreie LKW möglich, aber je nach technischer Lösung schwankt der Wirkungsgrad stark Stromverlauf Reichweite Kosten pro km Wirkungsgrad (WTW) Beispielfahrzeug Electric Road Systems e - Netz (inkl. Oberleitung) e - 96 kwh 12 ct/kwh etruck (Oberleitungs- Hybrid) 1,6 kwh/km 60 km 19 ct/km 77% Batterie e - Netz e - 96 kwh 10 ct/kwh etruck (Batterie) 2 kwh/km 48 km 20 ct/km 62% 100 kwh 6.0 ct/kwh Brennstoffzelle 2 kwh 5 kwh Elektrolyse ŋ = H 2 H 2 -Netzwerk 1) H 2 C.H CH 2 - e - 70% Tankstelle 2 Wasser-stoff- LKW 24 km 55 ct/km 29% 93 kwh 65 kwh 15 ct/kwh Power-to-Gas 65 kwh 18 ct/kwh 65 kwh 20 ct/kwh 2 kwh Elektrolyse ŋ = H 2 NG-Netzwerk 1) NG CNG CNGe - Methanisierung 70% ŋ = 80% CH 4 Tankstelle 2.7 kwh/km Gas-LKW 17 km 70 ct/km 20% 98 kwh 69 kwh 15 ct/kwh 55 kwh 19 ct/kwh 55 kwh 20 ct/kwh 55 kwh 22 ct/kwh 3.2 kwh/km 1) inkl. Lagerung Quelle: BMUB (2013) Seite 8

9 Ökonomische Vorteile des ehighways im Vergleich mit anderen Lösungen zur Entkarbonisierung des Straßengüterverkehrs Die im November 2016 veröffentlichte UBA Studie vergleicht verschiedene Energieszenarien und Optionen für einen CO 2 -neutralen Transportsektor bis 2050 Um Klimaneutralität im Transportsektor bis 2050 zu erreichen, wurden vier verschiedene Energieversorgungsoptionen entwickelt und miteinander verglichen Für den Straßenfernverkehr berücksichtigt das Szenario E+ eine weite Verbreitung von Oberleitungsfahrzeugen (OC-GIV) Fl+: PtL-Flüssigkraftstoffe als zentrale THG-freie Energieträgeroption E+: Elektrische Energie als zentrale THG-freie Energieträgeroption CH4+: PtG-CH4 als zentrale THG-freie Energieträgeroption H2+: PtG-H2 als zentrale THG-freie Energieträgeroption. Seite 9 Die Differenzkosten des E+ Szenarios (Oberleitungsfahrzeuge) im Vergleich zum Referenzszenario* liegen bei ca. 50% des nächst teureren Szenarios (Fl+). Quelle: UBA: Erarbeitung einer fachlichen Strategie zur Energieversorgung des Verkehrs bis zum Jahr 2050 (2016) * Das Referenzszenario ist Fl+ mit konventionellen Kraftstoffen

10 Die positive technische Bewertung des ehighway-systems durch die BASt legt die Basis für öffentliche Erprobung Prozess der Technischen Bewertung mit der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) Identifikation und Bearbeitung Finalisierung und Abstimmung Abschluss 20 Bewertungsthemen in 4 Rubriken identifiziert: TB1: Bauliche Infrastruktur (7) TB2: Elektr. Infrastruktur (3) TB3: Errichtung / Betrieb (5) TB4: Fahrzeugtechnik (5) Abstimmung von Zielen, Gliederungen und Bewertungsmethodik. Zwischenberichte und Berichtsentwürfe zur Abstimmung. Vervollständigung und finale Abstimmung. Übergabe von 20 abgestimmten Berichten an die BASt. Keine grundsätzlichen Einwände. Auflagen und Hinweise für öffentliche Erprobung. Abschluss Dezember 2012 Abschluss Januar 2015 abgeschlossen Begleitender Gesprächsprozess - Fachgespräche mit den beteiligten Referaten der BASt - Dokumentation der Ergebnisse in abgestimmten Protokollen Seite 10

11 Forschungsprojekte ergänzen die derzeit implementierten Projekte auf öffentlichen Straßen in Los Angeles und Schweden Forschungsprojekte ENUBA (Deutschland) Erstes Forschungsprojekt mit BMUB Zeitraum: 05/ /2011 ENUBA 2 (Deutschland) Zweites Forschungsprojekt mit BMUB Zeitraum: 05/ /2015 ELANO (Deutschland) Drittes Forschungsprojekt mit BMUB Zeitraum: 01/ /2019 Seite 11 Projekte auf öffentlichen Straßen Los Angeles Hafenanwendung Einjähriges Demonstrationsprojekt über eine Strecke von einer Meile der Verbindung zum Schienenterminal Vorrangiges Ziel ist die Förderung der Umsetzung von Technologien des dekarbonisierten Güterverkehrs Kooperation mit Volvo und lokalen LKW-Herstellern Schweden Autobahnanwendung Zwei Kilometer lange Teststrecke auf einer öffentlichen Straße zwischen einem Industriegebiet und dem Hafen für zwei Jahre Ziel ist die Beurteilung verschiedener Elektrifizierungsmöglichkeiten für einen längeren Straßenabschnitt Kooperation mit Scania

12 Feldversuche in Deutschland als notwendiger nächster Schritt für die Entwicklung des Systems Streckenführung Hessen Projekt: ELISA A5 Zeppelinheim- Weiterstadt Schleswig-Holstein Projekt: FESH A1 Reinfeld - Lübeck Baden-Württemberg Projekt: eway-bw B462 Kuppenheim- Gaggenau Seite 12 Bildquellen: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (links, mitte); Straßenbauverwaltung Baden-Württemberg (rechts)

13 Systematische Entwicklung durch Forschung, öffentliche Erprobung und Feldversuche in Deutschland und international Strecke und Land Groß Dölln, Deutschland E16 Gävle, Schweden Carson (CA), USA Länge Oberleitung 2 km, eine Richtung 2 km, eine Richtung 1,2 km, zwei Richtungen Anzahl und Typ Hybrid- oder vollelektrischer Lkw 2 seriell hybride 40-t-Gliederzüge; 1 Sattelzug 40-t mit 120-kWh-Batterie Betrieb seit Förderung 2012 BMUB Scania: 2 parallel hybride 40-t-Sattelzüge 2016 Trafikverket (schw. Verkehrsbehörde) TransPower: 1 OL-Batterie-Sattelzug (vollelektrisch); 1 OL-Gas-Hybrid; Volvo: 1 Parallelhybrid 38-t-Sattelzug 2017 South Coast Air Quality Management Disctrict Die geplanten Feldversuche in Deutschland laufen öffentliche Ausschreibungen und Vergaben. A5 Hessen, Deutschland 5 km, zwei Richtungen noch nicht bekannt ab 2019 BMUB A1 Lübeck, Deutschland B462 Gaggenau, Deutschland ca. 5 km, zwei Richtungen ca. 7 km, zwei Richtungen Summe ca. 35 km noch nicht bekannt ab 2019 BMUB noch nicht bekannt ab 2020 BMUB 8 schwere Lkw-Züge mit Stromabnehmern ehighway entwickelt sich rasch und ist in naher Zukunft bereit für eine kommerzielle Nutzung. Seite 13

14 Beispiele involvierter europäischer Stakeholder Politische Stakeholder Fahrzeughersteller Fahrzeugnutzer Infrastruktur Betreiber Institute Seite 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Michael Lehmann Senior Engineer ehighway Siemens AG Mobility Technology & Innovation ehighway Erlangen Mobile: +49 (162) Lehmann.Michael@Siemens.com #ehighway Seite 15

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