Ein Beitrag zur Elektromobilität: Mit der Akkustraßenbahn nach Hainichen? FBS-Anwendertreffen, Chemnitz, Frühjahr 2016 Dirk Bräuer irfp Institut für Regional- und Fernverkehrsplanung Leipzig Dresden www.irfp.de
Ausgangssituation: Wie kommt die Straßenbahn nach Hainichen? Problemstellung: drei Systeme 1) Stadtgebiet Straßenbahn-Gleichstrom 600 V 2) DB-Abschnitt Chemnitz Hbf. Niederwiesa (9 km): 15 kv~ 16,7 Hz 3) RIS-Infrastruktur Niederwiesa Hainichen (17,5 km): nicht elektrifiziert Mehrsystemfahrzeug Gleichstrom, Wechselstrom Hochspannung und Dieselantrieb? Chemnitz Hbf. Niederwiesa: EBO, 15 kv~ 16,7 Hz Stadtgebiet: BOStrab, 600 V= Quelle: Openstreetmap-Mitwirkende und irfp www.openstreetmap.org Seite 2
Kapazität vs. Masse: Die Entwicklung von Akkus Energiedichte (Wh/kg) hier unterstellt für weitere Berechnungen Zukunftsprognose und ihrer Anwendung im öffentlichen Verkehr: Hybrid-Busse z. B. Mercedes Benz Citaro G, MAN Lion s City Auf dem Markt für Stadtbahnen: Bombardier PRIMOVE Li-Ionen-Akku mit 49/60/90 kwh bei 667 / 720 / 1100 kg Seite 3
Annahmen zum Fahrzeug Ausgangsbasis: Vossloh Citylink wie in Chemnitz bereits vorhanden (100 km/h, 580 kw Fahrmotorleistung, Masse 75 t, 87 Sitzplätze) jedoch: - ohne Dieselmotor, Generator und Tank - mit 3x PRIMOVE-Modul á 90 kwh, 1100 kg - Massezuwachs ca. 1 t Foto: G. Schleicher, City-Bahn Chemnitz Vergleichbare bestehende Anwendungsfälle: in Nanjing, Mannheim; in Braunschweig, Berlin, Brügge Electrostar UK class 379 (500 kwh, bis zu 50 km Reicheweite) Reichweitentest in Mannheim: 41,6 km ohne Fahrdraht Seite 4
Energieverbrauchsberechnungen obere Werte: Reisezeit inkl. Zwischenhalte, ohne Wendezeiten untere Werte: Energieverbrauch am Stromabnehmer bzw. Akku Fahrregime Unterschied der beiden Fahrregime bezgl. Verteilung der Zeiten: Seite 5
Energieverbrauchsberechnung mit dem FBS-Energie-Modul Beispiel Fahrtrichtung Schönau Hainichen, energiesparend Geschwindigkeit Energieverbrauch ohne Rekuperation Energieverbrauch mit Rekuperation Höhenprofil (ohne Skale) km Seite 6
Reicht der Akkufüllstand? Eine Energiebilanz a) Fahrregime kürzeste Fahrzeit = relativ hoher Energieverbrauch Stadt, 600 V = Land, Fahrstromversorgung aus Akku max. 270 kwh (ohne Nachladen in Hainichen) Akkufüllstand (kwh) Aufladen in der Stadt Akku hat etwa an der Zentralhaltestelle wieder seinen max. Füllstand erreicht Verbrauch während der Wendezeit min. 30 kwh Höhenprofil (ohne Skale) km Seite 7
Reicht der Akkufüllstand? Eine Energiebilanz b) Fahrregime energiesparend = relativ niedriger Energieverbrauch Stadt, 600 V = Land, Fahrstromversorgung aus Akku max. 270 kwh (ohne Nachladen in Hainichen) Akkufüllstand (kwh) Aufladen in der Stadt Akku erreicht bereits während der Wende in der Endstelle wieder seinen max. Füllstand Verbrauch während der Wendezeit Höhenprofil (ohne Skale) Seite 8
Fahrzeugumlauf mit 2 Fahrzeugen bei 1-h-Takt Seite 9
Welches sind für Akku geeignete Linien? Betrachtung von SPNV-Linien um Chemnitz Chemnitz Mittweida: ist bereits elektrifiziert reiner Fahrleitungsbetrieb ist besser? Chemnitz Burgstädt: Elektrifizierung sinnvoller? 15kV Chemnitz Hainichen: scheinbar gut geeignet! 15kV 15kV Glauchau Stollberg: - Ladung in Stollberg vmtl. zu kurz - Ladung unter 15 kv erhöht Masse und Fahrzeugkosten Chemnitz Stollberg: elektrisch Chemnitz Annaberg-B.: zu weit ohne Nachladung? Chemnitz Aue: Elektrifizierung sinnvoller? Seite 10
Fazit und Thesen: Für Chemnitz Hainichen ist Gleichstrom+Akku-Betrieb gut möglich Immer im Zusammenhang mit Fahrzeugumlauf zu sehen (Verweildauer unter Ladung) Akku-Betrieb kommt in Betracht für einen bestimmten Wertebereich des Verhältnisses aus Lade- und Akku-Betrieb: bei zu langer Akku-Strecke reicht die Kapazität nicht bei zu kurzer Akku-Strecke wird Elektrifizierung rentabler? Reiner Fahrleitungsbetrieb sollte langfristig günstiger sein als Akku Man findet nicht so leicht günstige Strecken Akku eignet sich zur Überbrückung und für spezielle Verhältnisse Chemnitz Hainichen scheint solch ein günstiger Fall zu sein Seite 11