Anforderungen und Konzepte für Energiespeicher im ÖPNV

Unsere Energie für Ihren Erfolg Anforderungen und Konzepte für Energiespeicher im ÖPNV Accumulatorenwerke HOPPECKE Carl Zoellner & Sohn GmbH Bontkirchener Straße 1 D-59929 Brilon-Hoppecke www.hoppecke.com Motive Power Systems Reserve Power Systems Special Power Systems Service

07.10.2011 Inhalt 1 2 3 4 5 Elektrifizierungsgrade für Busantriebe Anforderungen an den Energiespeicher Verfügbare Batterietechnologien Beispiele an realisierten Projekten und ausgewählten Beispielen Zusammenfassung und Ausblick

Elektrifizierungsgrade für Busantriebssysteme HEV unterschiedliche Primärenergie / Energiespeichergrößen. -Boost -Rekuperation -Sicherheits-reserve (elektrische Fahren) O-Leitung auxililary battery Stoß- Überbrückung EV rein elektrischer Antrieb (nur kurze Distanzen)

Anforderungen an den Energiespeicher Energieversorgung (Bordnetz) für Verbraucher Peakabdeckung für Beschleunigungsvorgänge Rekuperation bei Bremsvorgängen Einsatz zum Systemstart Mechanische Anforderungen Klimatische Anforderungen Kalendarische - bzw. Zyklen- Lebensdauer 07.10.2011 Kosten

07.10.2011 Anforderungen an den Energiespeicher Häufig geforderte Spezifikationsdaten Batterienennspannung Hybridbus 300V 600 V Elektrobus 80 bis 800 V Energieinhalt 10-25 kwh >150 kwh Entladestrom Max.Leistung bis 250 A bis 200 kw bis 250 A bis 200 kw Rekuperation bis 180 kw bis 180 kw Kapazitätsdurchsätze 3000 p.a. 4500 p.a.

07.10.2011 Anforderungen des ÖPNV an Batteriesysteme ÖPNV PKW Beschleunigen & Bremsen 1 Zyklus / min. 0,6 0,9 Zyklen / min. Betriebsstunden 3.000 pro Jahr 400 pro Jahr 180.000 Zyklen / Jahr 14.400 21.600 Zyklen / Jahr

07.10.2011 Vergleich von Batterietechnologien Li-Metall Li-Ion, 2010

Entladekurven verschiedener elektrochemischer Energiespeicher Power Density [W/kg] Energy Density [Wh/kg]

07.10.2011 Brennstoffzellen Hybrid Bus Energiespeicher Hybridbatterie: Einbauort: NiMH Boost und Rekuperation Dach NiMH Batteriesystem Ladezustandsänderung während(soc) Stadtzyklus

14 NiMH Hybridbatterie Hoppecke Nickel Metal Hydride Bus Traction Battery 252 SNH Cells 75 Ah Specification: 310 V, 24 kwh, Peakleistung 325 kw

07.10.2011 Oberleitungsbusse Trolley-Bus Vancouver Sicherheitsbatterie System bei Ausfall der Elektrizitätszuführung durch Oberleitung NiCd Technologie

07.10.2011 Oberleitungsbusse Das Batteriesystem besteht aus zwei Batterietrögen, die im Heck des Busses eingebaut sind. Batterie Inbetriebnahme: 94 cells type FNC A 32 XR C nom = 32Ah

07.10.2011 Oberleitungsbusse Auslegung Vancouver Projekt Li-Ion Li-Ion Alkalisches System Nennspannung [V] 407 226 Nennkapazität [Ah] 40 32 Nennenergie [kwh] 16,3 7,2 Zellen seriell 110 188 Zellen parallel 2 - Zellkonfiguration 110s2p Systemgewicht [kg] 390 320 x 2

Anwendungsspezifische Produktentwicklung

Aufbau von Subsystemen / verteilte Anordnung Submodul mit integriertem BMS, Leistungselektronik und Flüssigkeitskühlung Submodulintegration im Elektrobus, individuell an die Bauraumsituation angepasst.

Ausblick Die Stromspeichertechnologien werden in den nächsten Jahren zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die Lithium-Ionen Technologie bietet derzeit die höchste Energie- und Leistungsdichte im Bereich verfügbarer elektrochem Speicher. Die Lithium Ionen Technologie stellt durch Ihre Doppelnutzung (V2G) eine Schlüsseltechnologie im Bereich der E-Mobilität dar. Skaleneffekte durch Massenproduktion, die mit der Elektromobilität einher gehen, können Kostenziele erreicht werden, welche einen wirtschaftlichen Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in stationären Anwendungen sinnvoll machen. Mit Kostenzielen von < 300 /kwh für Lithium-Ionen Batteriesystemen, ist jedoch erst infolge der Einführung von einer flächendeckenden Elektromobilität also nicht vor 2020 (2030) zu rechnen. Dr. B. Riegel, HOPPECKE

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