Quo vadis Linienbus-Elektromobilität? Dr.-Ing. Ralph Pütz Verband Deutscher Verkehrsunternehmen VDV Neue Horizonte im Stadtverkehr Innovative E-Bus-Systeme für attraktive Städte Luzern, 30. November/01. Dezember 2010
Inhaltsübersicht 1. Warum Elektromobilität? 2. Was ist Elektromobilität? 3. Wie geht es weiter mit der Batterieelektromobilität? 2
Teil 1: Warum Elektromobilität? 3
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Treiber für die Weiterentwicklung von Antriebssystemen bei Linienbus-Verkehrssystemen Wirtschaftlichkeit Geringe Investitions- und IH-Kosten Niedriger Kraftstoffverbrauch LCC-Optimierung der Fahrzeugkosten Umfangreiche automatisierte Diagnose Standardisierte Antriebskonzepte Ressourcenschonung Endlichkeit fossiler Energieträger Weltweit steigender Verbrauch Anstieg der Kraftstoffpreise Abhängigkeit von Kraftstoffimporten aus politisch instabilen Regionen Umweltschutz Lokale Emissionen Globale Emissionen Geräuschemissionen 5
Ökologischer Systemansatz Linienbus mit Subsystemen Kraftstoff Fahrzeug Instandhaltung 6
Zusammenfassung der Umweltwirkungen: Systembezogene externe Kosten einer Busflotte mit 64 Bussen im gesamten Lebenszyklus (17 a) 7
Ausblick Windenergiestandorte Quelle: Prof. Dr.-Ing. Jochen Tewes, Vortrag: Der Beitrag zur Windenergie zu einer nachhaltigen Energieversorgung Optionen zu einer Verbesserung der Integration ins Stromnetz 8
Herausforderung bei der Netzintegration von Windenergie (Szenario) Quelle: Vortrag»Die Rolle der Energiemeteorologie bei der Netzintegration«, Arne Wessel, ISET 9
ie Partnerschaft der Stakeholder beschleunigt den aradigmenwechsel hin zur Elektromobilität Verkehrsunternehmen Politik Energieversorger Fahrzeug- und Elektroindustrie 10
Teil 2: Was ist Elektromobilität? 11
Elektromobilität: Rein elektrisches Fahren mit ÖPNV-Bussen Quelle: Müller-Hellmann, A.; 2010 12
Option 1: Aufladung von Ultracaps an Ladestationen in jeder Haltestelle (Shanghai) 13
Option 2: Batteriewechsel 14
Option 3: Induktive Batterieladung Quelle: Der Nahverkehr 2003, Heft 12, S. 28-31 15
Option 4: Hochstromladung (auch über partielle Oberleitung) Quelle: Erweiterter Elektrobus-Einsatz in Düsseldorf, DER STADTVERKEHR, Heft 8/1982, S. 299-302 16
Technologie-Wettbewerbb hin zur Zielvorstellung Batterieelektromobilität : Strecken-/Betriebs- Management 1: Diesel, CNG, LPG, H 2 2: Adaptive Schaltprogramme : Zwischenladung (Induktiv, Ultra- Caps, Oberleitung, Schwungrad) 5: Speicher- Wechseltechnik 17
Teil 3: Wie geht es weiter mit der Batterieelektromobilität? 18
Synergien bei der Komponentenentwicklung auf dem Weg zur Elektromobilität Reine Elektromobilität Hybrid- Module Hybrid-Systeme Komponenten Quelle: ZF, 2009 19
Gravimetrische Leistungsdichte vs. Energiedichte (Leistungs- und Energiedichten spezifischer Produkte aus Datenblättern und eigenen Messungen) Leistung in W/kg (Zel llebene) 100,000 10,000 1,000 100 SuperCap Blei spiral wound Blei Saft VHP 6 Ah NiCd Li-Ion Very High Power Li-Ion High Power NiMH NaNiCl 2 Zebra GAIA LiFePO 4 LiTeC HP 6 Ah Quelle: Prof. Dirk Uwe Sauer, RWTH Aachen LiM-Polymer GS Yuasa LEV 50 A123 Saft VL M Kokam Coffee Bag Li-Ion High Energy E- One Moli Spezifische 10 1 100 120 140 160 180 200 Spezifische Energie in Wh/kg (Zellebene) 0 20 40 60 80 GAIAA HE 60 Ah Quelle Ragone Plot: Saft 20
Potenziale unterschiedlicher Kathodenmaterialien Quelle: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) 21
Zusammensezung der heutigen Batteriekosten (Kosten für OEMs) 22 Quelle: Dinger, A.; Boston Consulting Group, 2010
Erwartete Degression der Batteriekosten bis zum Jahr 2020: rund 60% 23 Quelle: Dinger, A.; Boston Consulting Group, 2010
Next Step: Nachweis, dass mit Batteriebussen ein ÖPNV ohne Einschränkung gegenüber Dieselbussen möglich ist Individuelle Empfehlungen je Verkehrsunternehmen und Linie fü - Batterietyp (HP/HE) - Lade-/Entladehub - Modulzahl - Lade-/Wechseltechnik 24
Batterie-Lebensdauer stark abhängig von Lade-/Entladehub 10,000,000 1,000,000 HE cell - cycles HE cell - full cycle equivalents HP cell - cycles HP cell - full cycle equivalents Cycles 100,000 10,000 1,000 Quelle: Sinhuber, P. /RWTH, 2010 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% Depth of cycling 80% 90% 100% 25
Weiteres Problem: Temperaturmanagementt von Elektrofahrzeugen Quelle: Neumeister, D.; BEHR, 2010 26
Personal - Qualifizierungbedarf Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung ist der Qualifizierungsbedarf des Personals zu ermitteln Festlegen der Tätigkeiten (unternehmensspezifisch) Gefährdungsbeurteilung Schulungsbedarf nach Abgleich mit der BGI 8686 für jeden MA individuell festlegen und dokumentieren Schulungen durchführen Arbeiten an Hybridfahrzeugen in Abhängigkeit der festgelegten Tätigkeiten 27
Speichermöglichkeit der Stadtwerke Quelle: Hans-Peter Heikens, Envia-netz.de, Rueckl-Gruppe.de, Wallner 28
Die klassische Netzstruktur Kohle Nuklear Wasser Erzeugung in Großkraftwerken HöS/HS MS NS Quelle: E.ON, 2010 Quelle: In Anlehnung an DEN NA, efzn / BNetzA Tagung 2010 Klare Energieflussrichtung Passive Kunden 29
Neue Netzstrukturen sind erforderlich! Kohle Nuklear? Wasser Wind Offsh. HöS/HS Wind Onsh. Erzeugung in unterschiedlichen Kraftwerkstypen mit stark schwankender Charakteristik MS NS Biomasse PV NA, efzn / BNetzA Tagung 2010 Quelle: In Anlehnung an DE Wechselnde Energieflussrichtung Wandel des Kunden vom Consumer zum Prosumer (Producer and Consumer) Quelle: E.ON, 2010 30
Neue Geschäftsmodelle mit Win-Win-Charakter: z.b. Batterieleasing im ÖPNV Fahrzeughersteller Fahrzeug ohne Batte erie Verkehrsunternehmen Infrastruktur Entwicklungspartnerschaft Leasingvertrag Nutzungsrechte an der Batterie Batteriehersteller Batterie Energieversorger 31
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