Vom Hybrid- und Trolleybus zum Elektrobus Wolfgang Presinger Solaris Bus & Coach S.A. wolfgang.presinger@solarisbus.com Intelligenter und Gesunder Öffentlicher Stadtverkehr Pilsen, 06.04.2011
Produkte Stadtbusse Solaris Urbino 8,6 / 10 / 12 / 15 / 18 m Diesel / Erdgas Überlandbusse Solaris Urbino LE 8,9 / 12 / 15 m Diesel / Erdgas Überlandbus Solaris InterUrbino 12 m Diesel
Produkte Hybridbusse Solaris Urbino Hybrid 12 / 18 m diesel-elektrisch seriell/parallel Trolleybusse Solaris Trollino 12 / 15 / 18 m Straßenbahn Solaris Tramino 32 m
Produkte Solaris Urbino Hybrid Referenzen: 70 E. bis 12/2011 Norwegen: 15 E. Oslo Île-de-France Frankreich: 8 E. Hannover Poznań Bochum Leipzig Neuss Herten Dresden Düsseldorf Sosnowiec Strasbourg Deutschland: 43 E. Lenzburg München Schweiz: 1 E. Polen: 3 E. Toulon La Réunion
Hybridbusse Hybridbus-Komponenten (Auswahl) Hybridart seriell parallel leistungsverzweigt Energiespeicher Batterien Supercaps hydraulische Speicher Schwungrad Energiezuführung Verbrennungsmotor + Generator Brennstoffzelle Plug-in-Anschluss Oberleitung Induktion Batteriewechsel Effizienzsteigerung elektrifizierte Nebenverbraucher Start/Stop streckenspezifisches Energiemanagement Leichtbau ( spaceframe ) elektrischer Antrieb Zentralmotor Radnabenmotoren
Systemlösungen Hybrid Urbino 18 Hybrid (Allison) Leistungsverzweigter Hybridbus mit NiMH-Batterie Erster europäischer Hybridbus mit serienmäßiger Technologie Vorstellung 2006, Weiterentwicklung 2008 Elektromotoren Dieselmotor Batterie 150 kw 181 kw ~20 kwh
Systemlösungen Hybrid Urbino 18 Hybrid (Allison)
Systemlösungen Hybrid Kraftstoffverbrauch Solaris Urbino 18 Hybrid (Allison) ggü. konventionellem Solaris Urbino 18 Diesel 1 DAF (265 kw, Euro 5) Hybrid 2 Cummins (181 kw, Euro 5) Allison E P 50 Einsparung l/100km l/100km l/100km % SORT1 12km/h SORT2 17km/h SORT3 27km/h 74,7 56,9-17,8-23,8% 62,4 47,8-15,1-23,4% 56,0 43,2-12,8-22,9% 1 Messungen durchgeführt von Fraunhofer IVI Dresden 2 Messungen durchgeführt von TÜV SÜD
Systemlösungen Hybrid Abgasemissionen Solaris Urbino 18 Hybrid (Allison) ggü. konventionellem Solaris Urbino 18 (Diesel, Euro 5) Reduzierung NO X (gesundheitsschädlich, saurer Regen) DPIM -13,3% CO 2 (Klimawandel, Treibhauseffekt) -25,3% HC -31,8% CO -56,4% PM (gesundheitsschädlich, krebserregend) -78,1% Messungen 2008 auf Referenzstrecke in Stadtregion Posen Messungen von TU Posen durchgeführt mit Messausstattung SEMTECH DS
Systemlösungen Hybrid Urbino 12 Hybrid (Eaton) Paralleler Hybridbus mit Li-Ion-Batterie Hybridisiertes automatisiertes Getriebe, einfache Systemarchitektur Vorstellung 2009 Elektromotor Dieselmotor Batterie 44 kw 162 kw 3,6 kwh
Systemlösungen Hybrid Urbino 12 Hybrid (Eaton)
Systemlösungen Hybrid Kraftstoffverbrauch Solaris Urbino 12 Hybrid (Eaton) ggü. konventionellem Solaris Urbino 12 (EEV) Diesel 1 DAF (231 kw, EEV) ZF 6AP EcoLife Hybrid 2 Cummins (162 kw, EEV) Eaton Hybrid Einsparung l/100km l/100km l/100km % SORT1 12km/h SORT2 17km/h SORT3 27km/h 54,7 36,5-18,2-33,3% 43,3 33,7-9,6-22,2% 38,0 30,8-7,2-18,9% 1 Messungen durchgeführt von TÜV SÜD 2 Messungen durchgeführt von IDIADA, Spanien
Systemlösungen Hybrid Urbino 18 Hybrid (Voith) Paralleler Hybridbus mit Supercaps DIWAhybrid : Hybridvariante des DIWA-Automatikgetriebes Vorstellung 2011 Elektromotor Dieselmotor Supercaps 150 kw 181 kw 0,5 kwh
Systemlösungen Hybrid Urbino 18 Hybrid (Voith)
Systemlösungen Hybrid Urbino 18 Hybrid (Vossloh Kiepe) Serieller Hybridbus mit Li-Ion-Batterie, Supercaps und Plug-in Basierend auf Trolleybus-Technologie, Erprobungsträger zur maximalen Nutzung elektrischer Energie, modulares Konzept Vorstellung 2010 Elektromotor Dieselgenerator Batterie Supercaps Plug-in 240 kw 195 kw 26,5 kwh 1 kwh 63 A
Systemlösungen Hybrid Urbino 18 Hybrid (Vossloh Kiepe)
Trolleybusse seit 2001 geliefert 475 Solaris Trollino (Trolleybus) davon 270 Solaris Trollino 12 (Zweiachser) 57 Solaris Trollino 15 (Dreiachser) 148 Solaris Trollino 18 (Gelenk) Referenzen Bologna (I), Budapest (H), La Chaux-de-Fonds (CH), Chomutov-Jirkov (CZ), Coimbra (P), Debrecen (H), Eberswalde (D), Gdynia (PL), Jihlava (CZ), Kaunas (LT), Landskrona (S), Lublin (PL), Napoli (I), Opava (CZ), Ostrava (CZ), Pardubice (CZ), Plzeň (CZ), Riga (LV), Roma (I), Salzburg (A), San Remo (I), Sofia (BG), Tallinn (EST), Teplice (CZ), Tychy (PL), Vilnius (LT), Winterthur (CH) (Stand 31.12.2010)
Trolleybusse Systempartner für Trolleybusse Škoda Pilsen (CZ) Trollino 12, 15, 18 Cegelec Prag/Ostrava (CZ) Trollino 12, 15, 18 Medcom Warschau (PL) Trollino 12
Trolleybusse Mögliche Weiterentwicklung leistungsstärkere Hilfsantriebe (Dieselgeneratoren, verbesserte Batterien) Energiespeicher zur Nutzung von Bremsenergie im Fahrzeug anstelle von ggf. verlustbehafteter Rückspeisung in die Fahrleitung, dadurch geringerer Energieverbrauch automatische Stromabnehmer (Heben und Senken während der Fahrt?) Nutzung von Synergien aus Hybridbus-Entwicklung Weiterentwicklung zu oberleitungsunabhängigem Elektrobus
Elektrobus Entwicklungspfad Elektrobus Paralleler Hybrid Serieller Hybrid elektrische Nebenverbraucher Plug-in- Hybrid Elektrobus Trolleybus Batterie- Hilfsantrieb Bremsenergiespeicher Gewichtsreduzierung
Elektrobus Energiebedarf Energiebedarf für einen Standardbus (12 m), 18 t Gewicht (voll beladen), 350 km Tageszyklus, SORT 2 1500 1000 500 1575 kwh 4,5 kwh/km 1225 kwh 3,5 kwh/km 875 kwh 2,5 kwh/km Speicherkapazität aktuell (noch?) nicht darstellbar 0 Diesel Hybrid Elektrobus (Messungen: TU Posen)
Elektrobus Energiebedarf Aktueller Stand Batterietechnologie (Li-Ionen) Spezifisches Batteriegewicht (inkl. Housing) 14 kg/kwh Kosten ca. 700 EUR/kWh Bedarf für Tageszyklus 350 km x 2,5 kwh = 875 kwh 875 kwh x 14 kg = 12 250 kg 875 kwh x 700 EUR = 612 500 EUR nicht darstellbar Kompromisslösungen notwendig (z.b. Batteriewechsel, Schnellladung, partielle Oberleitung)
Elektrobus Energiebedarf Konstruktive Begrenzung Derzeit konstruktiv im Fahrzeug max. ca. 1,4 t Batteriegewicht darstellbar, entspricht 100 kwh Energieinhalt Limitierung der Zyklentiefe auf max. 50% notwendig zur Erhöhung der Lebensdauer auf ca. 5-8 Jahre (= ½ Busleben) Damit bei Standardbus 20 km Streckenlänge darstellbar bis zur nächsten Energiezufuhr, d.h. bei durchschnittlicher Umlauflänge (20 km) 1x Batterieladen pro Umlauf notwendig weitere Maßnahmen wichtig, insbesondere Leichtbau
Elektrobus Offene Entwicklungsfelder Reichweitenausdehnung leistungsfähigere, leichtere, preiswertere Batterien Energiespeicher mit längerer Lebensdauer (Gesamtfzg. >12 Jahre) elektrifizierte Komponenten (Kompressoren, Lenkhilfpumpe, etc.) Gewichtsreduktion (z.b. spaceframe ) verbesserte Rekuperation Aufbau von Infrastruktur, insbesondere (Schnell-) Ladestationen Aufbau von Produktions- und Servicekapazitäten (Qualifikationen) für Verkehrsunternehmen wirtschaftlicher Kostenrahmen möglich!?
Elektrobus Elektrobus: Prototyp in Entwicklung auf Basis Alpino 8,9 LE geplante autonome Reichweite 100 km, langfristig 350 km (abhängig von Speichertechnologie) Fertigstellung Prototyp Sommer 2011 Serienfertigung ab ca. 2015 Entwicklung mit Unterstützung der Europäischen Union
Elektrobus Antriebsschema (Konzept) Traktionsbatterie Verteilerkreis Leistungselektronik zentraler Traktionsmotor Plug-in Bremswiderstand - Heizung - Batterien 24V - Lenkungspumpe - Luftkompressor - Ventilatoren
Elektrobus Anordnung der Komponenten Bremswiderstand Drosselspule Traktionscontainer elektrischer Kompressor Traktionsbatterie elektrischer Traktionsmotor elektrische Lenkhilfspumpe
Elektrobus Ziel: E-Mobilität mit oberleitungsunabhängigem Elektrobus Heutiger Stand: Trolleybusse mit unterschiedlichen Hilfsantrieben (Dieselaggregate down-sized / Batterie) Hybridbusse (parallel / seriell + Plug-in) daraus Synergienutzung und Weiterentwicklung Jedoch: Es wird noch einige Zeit vergehen, bis Elektrobusse flächendeckend fahren!
Entwicklungspfad Supercaps verbesserte Batterien elektrifizierte Komponenten Energierekuperation größerer Einsatzradius Start/Stop
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!