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Chancen der Elektromobilität im öffentlichen Personennahverkehr

10. Deutscher Nahverkehrstag / Koblenz

Prof. Dr. O. Türk, Dipl.-Ing. (FH) J. Schied, Dipl.-Ing. (FH) J. Walter, Cand. M. Sc. B. Helsper

Die Transferstelle Bingen

Gründung 1989

An-Institut der Fachhochschule Bingen

Themenschwerpunkte: Beratung zu regenerativen Energiesystemen, rationeller Energienutzung, nachhaltige Mobilität, nachwachsende Rohstoffe und Ressourceneffizienz

Heutige wissenschaftliche Leitung:Prof. Dr. Ralf Simon, Stellvertretung Prof. Dr. Oliver Türk

Die TSB ist integriert in das Institut für Innovation, Transfer & Beratung gGmbH (ITB gGmbH), das die Projekte kaufmännisch abwickelt

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Daten & Fakten TSB

3

20 fest angestellte Ingenieure + 20 freie Mitarbeiter (Studierende) + 5 Professoren

Bundesweite Projekte mit Schwerpunkt RLP

1,7 Mio. Euro Umsatz im Jahr

Ca. 130 Energie- und Nachhaltigkeitsprojekte jährlich

9 Fachtagungen zu unterschiedlichen Energiethemen

1.800 Besucher auf den Fachtagungen in 2012

Leistungen der TSB im Bereich des ÖPNV mit Schwerpunkt E-Busse

• Lokalisierung von geeigneten Strecken innerhalb einer Region

• Bewertung einzelner Strecken (Länge, Höhenprofile)

• Übertragung von bereits gewonnenen Erkenntnissen auf andere Strecken

• Auswertung von CAN-Bus-Daten des Herstellers

• Netzwerk im Bereich

• Bushersteller• Batteriekonzepte • Batterieforschung

• Bewertung Einflüsse der Nebenverbraucher in einem Fahrzeug

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Leistungen der TSB im Bereich des ÖPNV mit Schwerpunkt E-Busse

• Erstellen und Vergleich von Energie- und Emissionsbilanzen der eingesetzten Fahrzeuge

• Erstellen von Wirtschaftlichkeitsberechnungen

5

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

konv. Dieselbus E‐Bus 1 E‐Bus 2 E‐Bus 3

Kosten

 [€/a]

Kostenvergleich zwischen den untersuchten Bussen

Kapitalkosten ohne Fördermittel Verbrauchskosten sonstige Betriebskosten

These:

Elektromobilität beginnt am sinnvollsten dortwo die Fahrzeuge berechenbare Strecken zurücklegen – wenn die Reichweite für diese Strecken ausreicht.

Dies ist vor allem im ÖPNV gegeben.

Der ÖPNV ist damit der logische Ansatzpunkt, um mit der Umsetzung der Elektromobilität zu beginnen.

7 Geobasisdaten, Landesamt für Vermessung & Geobasisinformation RLP

Vorstudie Elektrobusse in Bingen:Cobus 2500e auf der Buslinie 604

10 x 13,5 km+ An- und Abfahrt:ca. 170 Tageskilometer10 Min. Wendezeit

Vorstudie Elektrobusse:Contrac Cobus – Cobus 2500e

Produktinformation Cobus 2500e

Vorstudie Elektrobusse:Contrac Cobus – Cobus 2500e

http://www.swr.de/odysso/imgruenenrp/elektrobus-auf-testfahrt-bingen-will-e-mobilitaet-voranbringen/-/id=10728412/did=8831838/nid=10728412/ylum6i/index.html

• Akkumulatoren: Li-Fe-Phosphat 150 kWhel, Batteriegewicht: 1,5 t

• Garantie auf die Batterie: 5 Jahre

• Elektromotor: 100 kWel Dauerleistung, 150 kWel Maximale Leistung

• Reichweite: 120 – 160 km

• Verbrauch: deutlich unter 1 kWh / km (Hersteller)1,2 kWh (Test Bingen)

• On-Board Ladegerät (230 V): 3 x 3,2 kWel Ladeleistung, 7 Stunden Ladezeit

• Externes Ladegerät (500 V): 62,5 kWel Ladeleistung, 3 Stunden Ladezeit

• 23 Sitzplätze und 42 Stehplätze

• Räumliche Trennung zwischen Fahrer und Fahrgästen

• Preis: ca. 450.000 €, Verschiedene Modelle möglich

Vorstudie Elektrobusse:Contrac Cobus – Cobus 2500e

Produktinformation Cobus 2500e

Vorstudie: Testfahrt Cobus 2500e

i.e. ca. 11% der Kapazität von 150 kWh für 13,5 km, damit ca. 1,2 kWh/km

Vorstudie: Testfahrt Cobus 2500e Rekuperation, Fahrt 2

Vorstudie: Testfahrt Cobus 2500ehoher Energieverbrauch in der Innenstadt

Vorstudie: Testfahrt Cobus 2500ehoher Energieverbrauch in der Innenstadt

• „Winterbetrieb“• Keine induktive Ladung durchgeführt, damit:• Nach Tagesstrecke kann Betriebshof nicht

mehr erreicht werden

Vorstudie: ReichweitensimulationCobus 2500e, Variante 3b

Anforderungsprofil Stadtwerke

Anforderungen der Stadtwerke an einen Linienbus

Niederflurtechnik mit Klappe für Rollstuhlfahrer

Kneeling-Funktion

Reichweite: 170 km

Fahrzeuglänge: 12 m

Platzangebot: 90 Fahrgäste (mit 34 bis 36 Sitzplätzen)

Temperierung Sommer: Klimaanlage Busfahrerplatz

Temperierung Winter: Heizung Fahrgastraum (ca. 17 °C)

Fahrschein: Erwerb eines gültigen Ticket im Bus

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Machbarkeitsstudie:EBus – Bingen am Rhein

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Solaris Urbino electric

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Hersteller Solaris

Herkunft PolenModell Urbino electric 12Max. Anzahl Sitzplätze 23-34

Batteriekapazität [kWhel] 210

Reichweite [km] 150

Marktverfügbarkeit ja

Länge [m] 128,9

Leergewicht [kg] Abhängig von kWh

Preis [€] 650.000

Info Solaris. (2013). Urbino electric. Infobroschüre.

http://roter-renner.de/uploads/pics/sor_ebn_105city.jpg

VDL Citea electric

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http://www.omnibusrevue.de/weltpremiere-vdl-citea-electric-1247822.html

Hersteller VDL

Herkunft NiederlandeModell Citea electricAnzahl Fahrgäste

Batteriekapazität [kWhel]

Reichweite [km]

Marktverfügbarkeit

Länge [m] 12

Leergewicht [kg] 11.560

Preis [€]

Info http://www.vdlbuscoach.com/Home.aspx

AMZ CS12E

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Hersteller AMZ (Midea)

Herkunft PolenModell CS12EMax. Anzahl Sitzplätze 31

Batteriekapazität [kWhel] 230

Reichweite [km] 220

Marktverfügbarkeit ja

Länge [m] 1210

Leergewicht [kg] k. A. (10 m = 11.500 kg)

Preis [€] 500.000

Info AMZ. (2013). Präsentation Herr Riess 08.10.2013

Präsentation Herr Riess 08.10.2013

EBE Blue City Bus

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Hersteller EBE

Herkunft DeutschlandModell Blue City BusMax. Anzahl Sitzplätze 28

Batteriekapazität [kWhel] 240

Reichweite [km] 180 -200

Marktverfügbarkeit ja

Länge [m] 1210

Leergewicht [kg] 12.000

Preis [€] 485.000

Info InfobroschüreEBE Blue City Bus

Infobroschüre EBE Blue City Bus

Eurabus 1.0

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Hersteller Tewoo(Euracom Group)

Herkunft DeutschlandModell EurabusMax. Anzahl Sitzplätze 42

Batteriekapazität [kWhel] 242

Reichweite [km] 180

Marktverfügbarkeit Nein (Prototyp)

Länge [m] 11,48

Leergewicht [kg] 11.800

Info http://eurabus.com/

http://www.autobild.de/artikel/elektro-linienbus-3475288.html

Eurabus 2.0

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Hersteller Tewoo(Euracom Group)

Herkunft China / DeutschlandModell Eurabus 2.0Max. Anzahl Sitzplätze 39

Batteriekapazität [kWhel] 214, 242, 318

Reichweite [km] 200, 230, 285

Marktverfügbarkeit ja

Länge [m] 11,98

Leergewicht [kg] 12.500

Preis [€] 425.000 – 450.000

Info Euracom. (op). Präsentation Eurabus2.0.

Quelle: Präsentation Eurabus 2.0

Testbetrieb Eurabus 1.0

24 Geobasisdaten, Landesamt für Vermessung & Geobasisinformation RLP

Testbetrieb Eurabus 1.0

19.12.2014:• Testfahrt auf der Linie 604• Test musste auf der 9 (12) Runde abgebrochen werden (Restladung 10 % / 25 %)

20.12.2014:

• Geschwindigkeitsmessung (2 x ca. 95 km/h auf der B 9)

• reguläre Strecke der Line 604 (einen Umlauf)

• Strecke vom FH-Campus in Büdesheim zum Bergwerk in Waldalgesheim (Höhendifferenz von 244 m)

25 Geobasisdaten, Landesamt für Vermessung & Geobasisinformation RLP

Testergebnisse Eurabus 1.0

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Energiebilanz Elektrobusse

42.000   

40.000

51.000

33.000

 ‐  50.000  100.000  150.000  200.000

konv.Dieselbus

Solaris:Urbino electric 12

Euracom:Eurabus 2.0

AMZ:CS12E

Effektive Endenergie [kWh Hi ,el / a] Endenergiebedarf [kWh Hi ,el / a]

162.000

51.000

49.000

65.000

Theoretischer Endenergiebedarf ohne Abwärme‐ und Reibungsverluste [kWhHi,el / a]

Sekundärenergieverbrauch [kWhHi, el / a]

Jahresenergieverbrauch der untersuchten Busse auf der Linie 604 

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CO2e - Bilanz

51 

29

36

25

0,5 0,6 3

0

10

20

30

40

50

60

konv.Dieselbus

Solaris:Urbino electric

12

Euracom:Eurabus 2.0

AMZ:CS12E

Solaris:Urbino electric

12

Euracom:Eurabus 2.0

AMZ:CS12E

t CO2e

 / a

CO2e Bilanzierung mit verschiedenen Energieträgern 

Deutscher Strommix Windpark (Onshore)Dieselkraftstoff

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Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

 40.000

 50.000

 60.000

 70.000

 80.000

 90.000

 100.000

 110.000

 40.000  80.000  120.000  160.000  200.000  240.000  280.000

Jahreskosten

 [€/a]

eingeworbene Fördermittel für E‐Bus [€invest.]

Vergleich Jahreskosten in Abhängigkeit eingeworbener Fördermittel für einen E‐Bus

Solaris:Urbino electric 12

Euracom:Eurabus 2.0

AMZ:CS12E

konv. Dieselbus

210.000

150.000

29

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

32.000

71.000

39.00050.000

18.100

7.600

9.700

7.0007.300

10.300

8.000

8.800

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

konv. Dieselbus Solaris:Urbino electric 12

Euracom:Eurabus 2.0

AMZ:CS12E

Kosten

[€/a]

Kostenvergleich zwischen den untersuchten Bussen (mit 150.000 € Fördermitteln)

Kapitalkosten mit Fördermitteln Verbrauchskosten sonstige Betriebskosten

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Bewertung

012345678910

Jahreskosten ohneFördermittel (1)

CO2e‐EmissionenWindpark (0,5)

Energiebedarf (0,5)Reichweite (1)

max. Sitzplätze (1)

Solaris: Urbino electric 12 Euracom: Eurabus 2.0 AMZ: CS12E

Technische Eigenschaften der untersuchten Elektrobusse

10 Punkte = BestwertIn Klammern Wichtung

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Zwischenbewertung

Solaris:

• zu teuer, Reichweite nicht ausreichend, um Linie 604 zu bedienen

AMZ: • bei den Kriterien Reichweite und Energiebedarf die besten Ergebnisse (zu

beachten: lediglich Herstellerangaben)

Eurabus:• Beste Ergebnisse bei Wirtschaftlichkeit und Sitzplatzangebot

(basierend auf Testfahrt am 19.12.2013)• Empfehlung für Eurabus 2.0 mit Batterie 318 kWhel

• Test mit Prototyp (1.0), Serienfahrzeug (2.0) soll aufgrund eines verbesserten Antriebssystems noch 10 % effektiver sein

• Anschaffung des Eurabus 2.0 grundsätzlich möglich wenn dieser die Linie 604 bedienen kann

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Aktuelle Entwicklung EBE Blue City Bus

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Aktuelle Entwicklung EBE Blue City Bus

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• Importeur für AMZ bietet jetzt neues Fahrzeug an

• Fahrzeug getestet in Bingen:o VDL Chassis,o Ziehl-Abegg-Radnabenmotor,o zwei verschiedene Batteriesysteme chinesischer Herstellero Heizung Webasto mit Diesel oder Biodieselo Batterie: 108 kWh (mit Diesel-Range-Extender), empfohlen 240 kWho Kosten: 480.000 € (netto)

• Leasing des Fahrzeugs und der Batterien möglich (Leasing-Gesellschaft)

• Kauf mit Batterie-Garantie möglich, vorläufiges Konzept: Gesetzliche Garantie 24 Monate, dann innerhalb der ersten 6 - 7 Jahre Rücknahme mit Gutschrift zwischen 20 und 25 % des Batteriepreises.

Testergebnisse EBE Blue City Bus

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Aktuelle Entwicklung Eurabus

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• Euracom hat für den Eurabus 2.0 einen Angebots-Entwurf vorgelegt, der für den aktuellen Stand im Markt sehr weitreichend ist

• Kosten Eurabus 2.0: 450.000 € (netto) mit der 314 kWh-Batterie

• Diese 314 kWh-Batterie wird empfohlen für die Linie 604 mit Heizungs- und Klimaanlageneinsatz auf batterieelektrischer Basis

• Eurabus garantiert, dass das Fahrzeug den gewünschten Betrieb auf der Linie 604 mit der 314 kWh-Batterie schafft, ansonsten Rücknahme des Fahrzeugs und Vergütung aller Kosten

• Garantie für die Batterie: 2000 Ladezyklen, d.h. ca. 8 Jahre. Danach sollte das Fahrzeug abgeschrieben sein.

Fazit Elektrobus im ÖPNV

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Der ÖPNV ist durch die Vorhersagbarkeit der Fahrstrecken der sinnvollste Ansatz zur Einführung von Elektromobilität

Durch die Entwicklungen der letzten Jahre insbesondere bei Batteriekapazitäten können Buslinien im Stadtverkehr heute von Elektrobussen ohne Zwischenladung bedient werden. Insoweit ist die Aufgabe technisch gelöst.

Die Kosten des Elektrobusses sind deutlich höher als die des konventionellen Busses mit Dieselantrieb (Differenz ca. 200.000 €).

Ohne Fördermittel liegen die Amortisationszeiten oberhalb der betriebswirtschaftlichen Abschreibedauer der Fahrzeuge.

Emissionsarmut (Abgase, Feinstaub und Lärm) ist ein Mehrwert, der schwer monetär zu bewerten ist (Situation der Anwohner!)

Erste Hersteller bieten Garantien (Batterie), die einen risikoarmen Betrieb von Elektrobussen für die Dauer von bis acht Jahren ermöglichen.

Danksagung

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• Frau Staatsministerin Eveline Lemke und dem Ministerium für Wirtschaft, Klimaschutz, Energie und Landesplanung Rheinland-Pfalz für die finanzielle Unterstützung.

Bingen, den 26.02.2014 www.tsb-energie.de

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Danksagung

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• Frau Staatsministerin Eveline Lemke und dem Ministerium für Wirtschaft, Klimaschutz, Energie und Landesplanung Rheinland-Pfalz für die finanzielle Unterstützung.

• Hr. Dr. Kaufmann, Abteilungsleiter Verkehr und Straßen, und Hr. Gerhard Harmeling, stellv. Abteilungsleiter Verkehr und Straßen, aus dem Ministerium des Inneren, für Sport und Infrastruktur für die Unterstützung unserer Mobilitätsprojekte.

• Hr. Dieter Birkholz, Werksleiter Stadtwerke Bingen, und Hr. Michael Hanne, Beigeordneter der Stadt Bingen, für die Unterstützung der Elektrobus-Projekte.

• Hr. Friedbert Belzer, Stadtwerke Bingen, für geduldige Testfahrten.

• Dem Elektrobus-Projektteam der Transferstelle Bingen (Hr. Dipl.-Ing. (FH) Joachim Walter, Hr. Dipl.-Ing. (FH) Jochen Schied, Hr. cand. M.Sc. Björn Helsper, Hr. Thorsten Goschler, B.Sc., Fr. Yvonne Mark, B.Sc., Hr. Daniel Junker, B.Sc.) für eine exzellente Zusammenarbeit.

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Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit

TSB - Mit Energie für Effizienz und Umwelt

Kontakt

Prof. Dr. Oliver Türk (06721) 98 424-0Tuerk@tsb-energie.de

Björn Helsper Cand. M. Sc.(06721) 98 424-226Helsper@tsb-energie.de

Dipl.-Ing. Jochen Schied(06721) 98 424-252Schied@tsb-energie.de

Transferstelle BingenBerlinstraße 107a55411 Bingen

www.tsb-energie.de