Olivier Augé, Global Product Manager, ABB Sécheron SA TOSA, eine Lösung von Schweizer Partner Moderne Bussysteme für den öffentlichen Verkehr, Bern, 17-02-2015
ABB Nachhaltige Mobilität Offering Überblick February 18, 2015 Slide 2
Nachhaltige Mobilität Offering Überblick Plug-in hybrid bus Batteriebus Schnellladung an Haltestellen Trolleybus Onboard Elektroantrieb Paket Elektroantrieb Paket Elektroantrieb Paket TOSA Infrastruktur Schnellladung (+ Unterwerke) Infrastruktur Paket Gleichstrom-Unterwerk February 18, 2015 Slide 3
Agenda Der Sinn des Projekts Das Konzept und die Technologie Betriebserfahrungen und nächste Schritte February 18, 2015 Slide 4
Herausforderungen der nachhaltigen Mobilität Der öffentliche Verkehr Zunahme der Stadtbevölkerung Verkehrszunahme und Stau Bedarf eines Transportsystems mit grosser Kapazität, BRT Gesundheitsfürsorge: CO2 Reduktion und Lärmverringerung Emanation von krebserregenden Substanzen (OMS) durch Dieselmotore der Gruppe 1 (seit 2012) Vorstellung von Fahrzeugen mit hoher Energieeffizienz Flexibles System, welches sich schnell einsetzen lässt February 18, 2015 Slide 5
TOSA Vorführ-Projekt Die Partner Die 4 Partner des Vorführ- Projekts TOSA 2013 ABB: TPG: SIG: OPI: Technologieanbieter Öffentlicher Verkehrsbetreiber Energieanbieter Projektkoordinator February 18, 2015 Slide 6
Vorteile Vorteile für die Passagiere und Fussgänger die Stadt den öffentlichen Verkehrsbetreiber February 18, 2015 Slide 7
Vorteile 1/4 Für die Passagiere und Fussgänger Effizienter Service mit optimalem Komfort Hohe Transportkapazität 133 Pass.: 88 Steh- + 44 Sitzplätze + 2 Rollstuhl-Plätze Optimierte Lärmverringerung Geschmeidige Beschleunigung und Verlangsamung Sauberes Stadtbild ohne Oberleitung Ohne Kompromisse gegenüber Komfort Hindernisloser Betrieb auf Grund der Flash- Ladestationen 15s (nötige Zeit an den Haltestellen) Respekt des Fahrplans Betrieb im Fall von Schnee Sicherheit der Passagiere garantieren und Gesundheit wahren Limitiertes Umfallrisiko von Personen (keine andauernde Netzspannung) Elektromagnetische Ausstrahlung February 18, 2015 Slide 8
Vorteile 2/4 Für die Stadt Die Umwelt schützen Bekämpfung der Luftverschmutzung Bekämpfung der Lärmverschmutzung Bekämpfung der industriellen Abfälle Aufwertung von urbanen Flächen mit positiver visuellen Wirkung «zero emissions» nehmen im öffentlichen Verkehr zu (Dieselbus 60 l/100km) Ein effizientes, bequemes und sicheres öffentliches Transportsystem offerieren Kommerzielle Maximalgeschwindigkeit jeder Zeit Flexibler Transportservice Geschmeidiges Antriebssystem System ohne Netzspannung ausserhalb der Auflade-Zeiten Installationsarbeiten und der Instandhaltung Schnelle Installation Instandhaltung der Infrastruktur ohne Auswirkung auf den Service February 18, 2015 Slide 9
Vorteile 3/4 Für den öffentlichen Verkehrsbetreiber Sich für Verfügbarkeit engagieren Kompatibel mit einer Ausnutzung von 24h/24h 7/7Tage Respekt des Fahrplans Mehrfachnutzung der Infrastruktur beim Depot 1 Ladegerät lädt 4 Busse Optimierte Ladung vom Gesichtspunkt des Liniennetzes Sicherheit garantieren Vollautomatisches Energieübertragungssystem Stabilität der Batterien Verschmutzungsniveau der elektromagnetischen Felder Profitieren von einer Kosteneffizienz Lebensdauer der optimalen Batterie: 10 Jahre (1 Batteriewechsel pro Lebenszyklus eines Buses) Abnahme der Infrastruktur und Energierechnung beim Depot Instandhaltungskosten der Traktions-Austattung optimiert Geringere Instandhaltekosten am Standort und beim Aufladen auf der Linie February 18, 2015 Slide 10
Vorteile 4/4 Für den öffentlichen Verkehrsbetreiber Energieeffizienz fördern Auswechseln des Verbrennungsmotors durch Elektrotechnologie Kleine Batterien mit geringem Gewicht Rückgewinnung von Energie während dem Bremsprozess Flexibilität ermöglichen Kompatibel mit hohen Anforderungskriterien (Anhalte- Zeiten) Funktionsfähig mit Aussentemperaturen von -40 bis +40 C Funktionsfähig im Falle von Verkehrsstörung oder Umfall auf der Linie Optimierte Zone für Bushaltestelle (3m für die Geschwindigkeit bei Einfahrt zur Ladestation und 55cm visà-vis dem Bürgersteig für eine gute Positionierungstoleranz) February 18, 2015 Slide 11
Hohe Kapazität Mit Opportunity Charging Prinzip TOSA ist eine Weltpremiere im nachhaltigen Personentransport mit Stadtbussen Doris Leuthard, Bundesrätin, Vorsteherin des Eidgenössischen Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK February 18, 2015 Slide 12
Schweizer Innovation mit internationaler Reichweite Internationale Pressemitteilungen und Auszeichnungen 2014: 2x EBUS Award, KCologne/DE 2014: Smart Awards, Paris/FR 2014: Auszeichnung für ökologische Innovation von Legambiente/IT 2013: British Swiss Chamber of Commerce Auszeichnung/CH 2012: WIPO Auszeichnung (World intellectual property organization) Ungefähr 500 Artikel und Video Reportagen in der Presse und auf einer Viehlzahl von Platformen February 18, 2015 Slide 13
Das «Flash» Konzept Intelligentes Energiemanagement Ladestationen Technologie auf dem Dach February 18, 2015 Slide 14
Intelligentes Energiemanagement 100% elektrisch Ziel: Minimierung des Energiespeichers an Bord Hohe Energie- und Kosteneffizienz Altitude [m] 510 490 470 450 430 410 390 370 Altitude Battery energy level 34 32 30 28 26 24 22 Battery energy level [kwh] 350 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Distance [m] 20 February 18, 2015 Slide 15
Ladestationen Flash / Endstation / Depot Netzseite Vorführ-Projekt Busseite Flash 2 30 50 kva, 400VAC Flash 15 400kW, 500VDC Endstation 3-4 200kVA, 400VAC Endstation 3-4 200kW, 500VDC Depot 30 120 (4 Busse) 50kVA, 400VAC Depot 30 50kW,500VDC February 18, 2015 Slide 16
On-board Ausrüstung Technologie auf dem Dach Vollautomatisches Energy Transfer System Wassergekühlte Batterie Wassergekühlter Traktionsumrichter Zwei angetriebene Achsen mit wassergekühlten Traktionsmotoren Ich transportiere Passagiere und nicht Batterien. February 18, 2015 Slide 17
Ausrüstung auf dem Dach Energy Transfer System February 18, 2015 Slide 18 Vollautomatisches Energie Transfer System (keine Aktion notwendig für den Fahrer) Verbindung wird innerhalb 1 Sekunde erstellt Kompensation zum Strassenrand: bis zu 55cm 3m langes Gegenstück um Einfahrtsgeschwindigkeit in Station zu optimieren Hohe Leistung und sichere Energieübertragung (Einhaltung der Normen für nicht ionisierende Strahlung und ICNIRP Richtlinien) Hohe Energieeffizienz: weniger als 1% Verlust
Vorführ-Projekt - Endstation Flughafen Genf 3-4 Aufladezeit für eine Haltestelle von 5 February 18, 2015 Slide 19
Vorführ-Projekt - Infrastruktur an der Endstation 3 Aufladezeit mit 200kW 13 kwh Transformator, Gleichrichter und Steuerung Vorderseite Rückseite Niederspannungs Einspeisung (Rückseite) Endladestation Energietransfer- Mast am Flughafen February 18, 2015 Slide 20
Vorführ-Projekt - Palexpo Flash Stop: 15 Flash-charging an jeder 4ten Haltestelle February 18, 2015 Slide 21
Betriebserfahrung Betrieb Zwischenfälle Messungen des Energieverbrauchs Lärmmessungen February 18, 2015 Slide 22
Betriebserfahrung Betrieb: Erfahrungen aus dem Vorführ-Projekt Seit dem 26 Mai 2013, 3 Tage pro Woche + Event bei PALEXPO: 9:00-17:00 (100 Tage im Betrieb nach dem Genfer Autosalon) Mehr als 5 000 Verbindungen mit der Infrastruktur bis Ende des letzten Autosalons (inklusive Wechsel der Kontaktteile) ~ 11'500 km bis zum heutigem Tag February 18, 2015 Slide 23
Betriebserfahrung Zwischenfälle Fahrmotor 3te Achse Ersatz wegen Isolationsdefekt Ausgleich der Alarmbatterie Upgrade mit der letzten Softwareversion des Batterieliferanten Unkritischer Alarm bei Fahrmotorkonverter Nicht adaptierte Alarmschwelle für Betrieb Erkennen eines unpassenden Isolationsdefekts Änderung des Types der Trecking-Karte Mikro-Netzwerkunterbrechung bei PALEXPO Ohne Wiederaufnahme von der Flash Unterwerke Softwareänderung Alarm wegen Temperaturstand der Flash UW Nicht adaptierte Alarmschwelle für Betrieb Alarm des Batterie Management Systems Nicht aufgeladen Abschleppung ins Depot Softwareänderung: Filter der CAN-Netzwerke Keine Verbindung Laserlinse verdreckt wegen Öl in der Pressluft Wechsel des Kompressfilters Versagen der Erkennung der UW Typ Unterbrechung des Ladeprozesses Softwareänderung Klimatisationsleck Klemmschelle festgezogen Funktionsstörung der Türen Eingriff HESS February 18, 2015 Slide 24
Energieverbrauch Der Antrieb Referenzstrecke: TPG Depot Flughafen TPG Depot Netz zum Rad* 1.59 kwh/km Batterie zum Rad* 1.46 kwh/km 1.59 kwh/km Elek. Netzwerk 1.55 kwh/km Ausfahrt bei Haltestellen 1.51 kwh/km Eingang des on-board Konverter 1.46 kwh/km Aus Sicht der Batterie 1.46 kwh/km Aus Sicht der Batterie 1.31 kwh/km Ausfahrt des Buses CC 0.99 Antrieb 0.28 Hilfsmittel * Variabler Konsum ausgeschlossen. Nachfolgend einige Schätzungen: Klimatisation/Heizung : 0.4-0.8 kwh/km Passagiere: 0.8 kwh/km für 10t + 1.6 kwh/km (max.) February 18, 2015 Slide 25
Energieverbrach Der Antrieb: Andere Fahrstrecke Netz zum Rad* Batterie zum Rad* Strecke des Vorführ-Projekts: Flughafen Palexpo Flughafen (3.1 km) 1.76 kwh/km 1.56 kwh/km Leicht steigend: Depot Flughafen (9.6 km, +25m Höhenunterschied) 1.77 kwh/km 1.57 kwh/km Leicht abfallend: Flughafen Depot (9.6 km, -25m Höhenunterschied) 1.48 kwh/km 1.34 kwh/km February 18, 2015 Slide 26
Lärmmessungen In Genf bei Nacht Beschleunigungsphase Von 20 und 30 km/h, maximale Beschleunigung (Differenz zwischen 20 und 30 ist schwach) Bus: 78 db (A) TOSA: 70 db (A) Anfahren bei der Bushaltestelle Bus: 78 db (A) TOSA: 69 db (A) Ein Delta von 10 db(a) entspricht einer Verdopplung des Lärms. February 18, 2015 Slide 27
Nächste Schritte TOSA Pilot-Linie Genf, Buslinie 23 Technische Fortschritt February 18, 2015 Slide 28
TOSA Nach dem Vorführ-Projekt... Tribune de Genève,12.3.2014 Aktionsprogramm 2014-2018 Departament für Umwelt, Transport und Landwirtschaft (DETA), publiziert 14.4.2014 February 18, 2015 Slide 29
TOSA Pilot-Linie Buslinie 23 (Provisorische) Verteilung der Flash-Stationen Konfiguration der Infrastruktur: 5 Flash bei absteigender Strecke und 9 Flash bei ansteigender Strecke mit 600kW 3 Endstationen mit 400kW 3 Depots: 50kW Linie 23: 11.4km 30 Haltestellen February 18, 2015 Slide 30
TOSA Pilot-Linie Buslinie 23 Technische Konfiguration Erste Figur (links nach rechts): Endstation I II : 11.4km 30 Haltestellen Zweite Figur: Endstation II I: 13.6km 34 Haltestellen : Konfiguration des Fahrzeugs (x 12): Batterie: 2 * 41.4kWh Passagierzahl: Reduziert von 133 auf 124 auf Grund des Batteriegewichts Betriebsnutzung (Zeit an den Endstationen): Endstation I II : 3 07 (19 Pass.) und 4 17 (78 Pass. ) Aktuell zwischen 4 und 7 je nach Fahrplan. Endstation II I: 2 55 (19 Pass.) und 4 22 (78 Pass. ) Aktuell zwischen 4 und 7 je nach Fahrplan. February 18, 2015 Slide 31
Technische Fortschritt vs. Vorführ-Projekt Fahrzeug LiTO Batterien : Gleiche Technologie aber neue Module Wechselrichter des Antriebs als Ladegerät gebraucht Abschaffung des zugeordneten Ladegeräts ETS: Anerkennung des Infrastrukturtyps und automatische Ausrüstung des Verbindungsarms Zunahme der Informationsmenge für den Infrastrukturtyp February 18, 2015 Slide 32
Technische Fortschritt vs. Vorführ-Projekt Infrastruktur Höhe unter dem Träger: >4.5m Gemäss Schweizerische und Europäischer Gesetzgebung Spule neu auf Netzseite eingebaut Abnahme des Fahrzeuggewichts Flash mit oder ohne Speicherung Abnahme der Grösse der Infrastruktur Energie-Speicher: Superkapazität Lithium capacitor Ungefähr 2/3 Abnahme der Lagergrösse für gleiche Kapazität Flash : Mittelfrequenz Ladegerät mit IGBT Technologie Abnahme des Harmonisierungsgrades auf das Netzwerk und die Ladegerätgrösse February 18, 2015 Slide 33
Technische Fortschritt vs. Vorführ-Projekt AC+DC Ladung Netzseite Flash 4 30 < 55 kva, 400VAC Busseite Flash 15 ou 20 600kW, 370-600VDC Endstation 3-4 400kVA, 400VAC Endstation 3-4 400kVA, 400VAC Depot 30 120 (4 buses) 50kVA, 400VAC Depot 30 50kVA, 400VAC February 18, 2015 Slide 34
mytosa Technische und Vertriebskonfigurator Zusammenarbeit mit EPFL und HE-Arc Können alle wirtschaftlichen und technischen Parameter zu berücksichtigen. ZB. Energie auf der Strecke unter Berücksichtigung der Höhenprofil, Anzahl der Stopps, die Auslastung, die Reisegeschwindigkeit
Konzept für hohe Kapazität 133 bis 182 Passagiere 114 à 4 pass./m2 133 à 5 pass./m2 (17.5 m2 + 44 assis) 156 à 4 pass./m2 182 à 5 pass./m2 (25.1 m2 + 56 assis) Ich transportiere noch mehr Passagiere und nicht Batterien February 18, 2015 Slide 36
Metrobus/BRT: Gelenkbusse Doppelgelenkbusse Infrastruktur-Konfiguration Länge: 2x7km Haltstellen: 2x15 Doppelgelenkbusse: 20 Freq. Max: 2min30sec Zeit Terminus: < 5mn Komfort: Heizung+A/C Haltstellen mit Flash: «Train de bus» : Zwei Busse mit einem Intervall von einer Minute. Dann wird ein Bus pro 1min20sec. 4+4 Flash - 20sec (2.8kWh) Netzanschluss: 200* kva (BT) Terminus und Depot 6 x Teminus - 400kVA- 4min15sec 4x (3 aktive, 1 reserve). 2x Backup 6 Depot - 36kVA 30 bis 45min February 18, 2015 Slide 37
Partner, Unterstützung und Zusammenarbeit Vorführ-Projekt Partner Mit der Unterstützung von In Zusammenarbeit mit February 18, 2015 Slide 38
Contact Olivier Augé Global Product Manager & Innovation Agent ABB Sécheron Ltd Rue des Sablières 4-6 Industrial Zone Meyrin Satigny CH-1211 Geneva 2 / SWITZERLAND Phone +41 58 586 22 32 Mobile +41 79 540 91 87 E-mail olivier.auge@ch.abb.com Group February 18, 2015 Slide 39