Mit dem Ansatz zur Batteriepufferung der Ladeinfrastruktur, gespeist von einer Brennstoffzelle, werden Angebote mit einer oder mehreren Schnell-Ladestationen an Standorten ohne ausreichende Netzanschlussleistung überhaupt erst sinnvoll möglich.

Das Konzept vermeidet teuren Netzausbau und sorgt für einen bilanziellen Ausgleich der bezogenen Energie über den Tag bei gleichzeitiger Pufferung von Leistungsspitzen. Der Einsatz von Brennstoffzellen als Energiespeicher trägt entscheidend zur Verminderung des CO2-Ausstoßes bei. Unnötige Übertragungsverluste werden durch Nutzung dezentrale Energiespeicher vermieden.

Ein übergeordnetes Energiemanagementsystem soll den Bilanzausgleich sicherstellen und die Ladekapazitäten unter dem Blickwinkel der verfügbaren Energie der Brennstoffzelle ermitteln. Die Brennstoffzelle wird optimiert hinsichtlich der Dynamik des Ladevorganges.

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Funktionsprinzips

 

Konkreter Beitrag zur Nachhaltigkeit

Durch das vorliegende Projekt können in erster Linie die folgenden beiden Punkte zu einer nachhaltigen Mobilitätsstrategie beitragen:

  • Förderung des elektrischen ÖPNV durch Schnellladestationen ausreichend hoher Leistung
  • Zusammenschalten verschiedener erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen und Pufferspeicher konzeptionell möglich

 

Konkreter Beitrag zum Klimaschutz

 

Die Elektrifizierung des Omnibusbetriebs bringt mehrere Vorteile. So reduziert sich nicht nur der NOx Ausstoß in den Innenstädten, auch die gesamte CO2-Bilanz der Fahrzeuge ist über ihre gesamte Lebensdauer geringer. Das Umweltbundesamt gibt für den Diesel-Linienbus eine Lebensdauer von 10 Jahren bei einer Jahresfahrleistung von 35.759 km und einem Auslastungsgrad von 14,5 Personen pro Fahrzeug an.[1] Der CO2-Ausstoß beträgt dabei 87,2 g CO2 / Personenkilometer. Nach folgender Rechnung:

10 Jahre * 35.000 km / Jahr * 87,2 g CO2 / Pkm * 14,5 Personen

ergibt sich der Ausstoß für einen Dieselbus damit über seine Lebensdauer mit 442,5 t CO2. Der Energiebedarf für einen Elektrobus beträgt 2,0 kWh/km.[2] Für 2017 ist der hochgerechnete Wert der CO2-Emissionen des deutschen Strommix mit 489 g CO2 / kWh angegeben.[3] Die Herstellung der Traktionsbatterie für Elektrofahrzeuge ist mit 150 bis 200 kg CO2 pro kWh Speicherkapazität sehr energieintensiv.[4] Mit dem gemittelten Wert von 175 kg CO2 / kWh errechnet sich für einen Elektrobus mit einer Traktionsbatterie von 250 kWh2 der CO2-Ausstoß zu 386 t CO2.

Damit wird, bei gleicher Fahrleistung, über die Lebensdauer pro Elektrobus ca. 56 t CO2 gegenüber einem Dieselbus eingespart. Geht man davon aus, dass mit einem Ladesystem im Betrieb 10 Elektrobusse geladen werden können, ergibt sich eine Einsparung von 560 t CO2 pro System.

Wird ein Dieselbus durch einen Elektrobus ersetzt, beträgt die jährliche Einsparung an CO2 pro Fahrzeug 5,6 t. Anfang 2019 betrug die Anzahl an Bussen mit Elektroantrieb in Deutschland 228 Stück.[5] Bis 2031 beträgt die geplante Anzahl an Elektrobusbeschaffungen, der zehn deutschen Städte mit den meisten Anschaffungen, über 3500 Stück.[6] Die jährliche CO2 Einsparung dieser Fahrzeuge würde dann 19 600 t gegenüber konventionellen Dieselbussen betragen. Die Reduzierung der CO2-Emissionen im Strommix ist dabei noch nicht berücksichtigt.

 

 

 

[1] M. Mottschall, T.Bergmann: Treibhausgas-Emissionen durch Infrastruktur und Fahrzeuge des Stra-ßen-, Schienen- und Luftverkehrs sowie der Binnenschifffahrt in Deutschland, Umweltbundesamt, Dez. 2013

[2] Mercedes-Benz: Der neue eCitaro, Produktbroschüre verfügbar unter: https://www.mercedes-benz-bus.com/content/dam/mbo/markets/common/buy/services-online/download-product- brochures/images/content/regular-service-buses/ecitaro/MB-EC-1-DE-0818.pdf, Abgerufen am 12.9.2019

[3] P. Icha: Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 – 2017, Umweltbundesamt, Stand April 2018

[4] M. Romare, L. Dahllöf: The Life Cycle Energy Consumption and Greenhouse Gas Emissions from Lithium-Ion Batteries, IVL Swedish Environmental Research Institute, 2017

[5] A. Ahlswede: Anzahl der Busse mit alternativen Antrieben in Deutschland (Stand: 1. Januar 2019), Statista GmbH, verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/259805/umfrage/bestand-an-bussen-mit-alternativen-antrieben-in-deutschland/,abgerufen am 3.4.2019

[6] A, Ahlswede: Deutsche Städte mit den meisten geplanten Anschaffungen von Kraftomnibussen mit reinem Elektroantrieb bis 2031, Statistika GmbH, verfügbar unter: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/937890/umfrage/deutsche-staedte-mit-den-meisten-geplanten-anschaffungen-elektrisch-betriebener-busse/, abgerufen 12.9.2019