Forschungsprojekt

Studie Elektrifizierung der Busflotte eines Nahverkehr Unternehmens

Bis 2035 soll die Busflotte eines Nahverkehrsverbunds rein elektrisch sein. Die politisch vorgeschriebene Lösung sieht nur rein elektrische Busse vor und schliesst so alle anderen technischen Möglichkeiten einer Dekarbonisierung von Vornherein aus. Ziel dieser Studie war eine Machbarkeitsanalyse dieser Vorgabe.

Die durchgeführte Studie gliedert sich in folgende Teilkapitel:

1) Berechnung des elektrischen Energiebedarfs pro Strecke. Visualisierung der Ergebnisse mit SOC Zeitreihen (state-of-charge). Vergleich des Busbetriebs mit

  • Zwischenladung an geeigneten Haltestellen
  • reiner Depot Ladung.

2) Analyse Netzanschluss und Netzkapazität am Standort

3) Abschätzung Energieertrag einer PV-Anlage am Depot Dach

4) Analyse möglicher Alternativen der Dekarbonisierung zu einer rein elektrischen Lösung.

Elektrischer Energiebedarf pro Strecke
Die Simulationen haben gezeigt, dass eine Depot Ladung im Vergleich mit der Zwischenladung für das Unternehmen besser geeignet ist, da die Anzahl der Ladestopps wie auch die Ladezeit bei einigen Strecken zu klein ausfällt. Bei Verspätungen könnten die Busse unzureichend nachgeladen werden, was zu Ausfällen führen könnte.

Werden hingegen die Busse mit einer reinen Depot Ladung betrieben, können diese einfach mit vollgeladenen Bussen aus dem Depot ausgetauscht werden. Zudem ist diese Variante unabhängig vom Verkehr und von den Standzeiten. Die Simulationen haben gezeigt, dass die Bus Flotte gegenüber der momentanen Anzahl an Diesel Fahrzeuge nicht aufgestockt werden muss. Das nachfolgende Bild zeigt in schwarz den momentanen Ladezustand der Batterie einer Buslinie. Es ist gut zu erkennen, dass keine der verwendeten Buslinie seinen kritischen SOC von 30% unterschreitet was für die Lebensdauer der Akkus wichtig ist.

Netzanschluss und Netzkapazität
Mit dem elektrischen Verbrauch der Fahrzeuge und dessen Betriebszeiten, kann die benötigte Anschlussleistung berechnet werden.Im nachfolgenden Bild wird die benötigte Anschlussleistung gezeigt. Die momentan vorhanden Anschlussleistung würde nicht ausreichen. Der Netzanschluss müsste erheblich ausgebaut werden damit die benötigte Anzahl e-Busse geladen werden kann.

PV-Anlage

Bei der Elektrifizierung der Busflotte macht der Einsatz einer PV-Anlage Sinn. Insbesondere dann, wenn die Busse im Depot geladen werden, so kann die generierte Energie der PV-Anlage direkt in den Bussen gespeichert werden. Die Verfügbare Fläche auf dem Haupt- und Nebengebäude würde ca. 8.1 % des jährlichen Energiebedarfs decken können.

Alternative Antriebstechnologien

Diese Resultate in dieser Studie beziehen sich ganz spezifisch auf die Gegebenheiten des Projektpartners und dürfen daher nicht als allgemeingültig angeschaut werden. Alternative Antriebskonzepte wie Wasserstoff, Erdgas/Biogas oder synthetische Kraftstoffe wurden ebenfalls untersucht. Für die Anforderungen und gefahrenen Strecken und Topologien ist für diesen Nahverkehrs Versorger eine rein elektrische Lösung aber die geeignetste.

Schlusswort

  • Im Hinblick auf eine Dekarbonisierung der Bus Flotte hat sich gezeigt, dass eine rein elektrische Variante unter Verwendung der Depot Ladung die beste Lösung für unseren Projektpartner darstellt. Die Resultate haben gezeigt, dass bei einer Depot Ladung nicht mehr Busse wie beim herkömmlichen Dieselbetrieb benötigt werden.