Fahrzeugtechnik - Kommunale Infrastruktur

Fahrzeugtechnik:
Ist die Zukunft elektrisch und
emissionsfrei?
20.Mai 2016
Wolfgang Hess
Vertriebsleiter Schweiz
Bucher Municipal AG
CH-8166 Niederweningen
www.buchermunicipal.com
Kleine Geschichte der E-Mobilität
Vorsprung
Um 1900
-
Ende
Ab 1910
Verteilung der Antriebe
(USA):
-
44% Dampf
38% elektrisch
22% Benzin
-
-
Erfindung des Anlassers
Benzin in rauen Mengen
und günstig
1913 führt Henry Ford
Fliessbandproduktion ein
Renaissance
Ab 1970er
- Warum die Wende?
Überlebende in der
Nische: Milk Floats
Quelle: de.wikipedia.de
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Warum die Wende 1970?
Probleme
-
Importabhängigkeit von fossilen
Brennstoffen
Ressourcenknappheit – Öl
Stetig steigende Energiepreise
Ursache
-
-
Fahrzeugtechnik: Ist die Zukunft elektrisch & emissionsfrei - 20. Mai 2016
Ölkrise Anfang der 70er
Weltwirtschaftswachstum durch
Ölkrise ins Stocken geraten
Industrialisierung der zweiten
und dritten Welt hat begonnen
Stetig steigender Energiebedarf
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E-Mobilität muss kommen
Treiber 1: Klimawandel erfordert Umdenken
Auswirkungen:
- Weltweiter, langfristiger
Temperaturanstieg
- Extreme Wetter- und
Temperaturschwankungen
- Zunehmende Anzahl von
Naturkatastrophen
Quelle: de.wikipedia.de
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E-Mobilität muss kommen
Emissionen nach Sektor in der Schweiz
Emissionssteigerung ist in der Schweiz hauptsächlich der Verkehr!
- Grösster Sprung im Bereich Verkehr!
- Nur Verkehr und Abfall steigend, restliche Sektoren fallen
Quelle: BAFU
Quelle: Bundesamt für Umwelt BFU
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E-Mobilität muss kommen
Treiber 2: Politik ist bestrebt die Wende einzuleiten
Politische Ziele formuliert am Weltklimagipfel 2015
«Pariser Abkommen zum Schutz des Weltklimas vom 15. Dezember 2015»
• Das Ziel des Übereinkommens ist in Artikel 2 "Verbesserung der Umsetzung"
des UNFCCC wie folgt geregelt:[3]
– (a) Begrenzung des Anstiegs der globalen Durchschnittstemperatur auf deutlich unter
2 °C über dem vorindustriellen Niveau, wenn möglich auf 1,5 °C über dem
vorindustriellen Niveau. Dadurch sollen die Risiken und Auswirkungen des
Klimawandels deutlich reduziert werden;
– (b) Stärkung der Finanzströme, die zu einem Weg mit niedrigen
Treibhausgasemissionen und klimaresistenter Entwicklung führen.
– (c) Die Stärkung der Fähigkeit, sich durch eine Förderung der Klimaresistenz und
geringeren Treibhausgasemissionen an die nachteiligen Auswirkungen des
Klimawandels anzupassen. Dieses soll in einer Weise geschehen, die nicht die
Nahrungsmittelproduktion bedroht;
Quelle: de.wikipedia.de
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E-Mobilität muss kommen
Treiber 3: Ökonomische Erwägungen 2016
Herausforderungen
-
-
Importabhängigkeit von fossilen
Brennstoffen besteht für die meisten
europäischen Länder
Ressourcenknappheit – fossile
Brennstoffe sind nicht unbegrenzt
Produktion von fossilen Brennstoffen
auf Höchststand
Steigende Energiepreise
Technologien zur Gewinnung von
erneuerbarem Energiestrom werden
immer attraktiver
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Ursachen
-
-
-
Öl im Moment nur günstig wegen
politischer Querelen
Weltwirtschaftswachstum (auch
heute noch Abhängig von fossilen
Brennstoffen)
Weltweiter, stetig steigender
Energiebedarf
Industrialisierung der zweiten und
dritten Welt geht weiter
Solarzellen, Photovoltaik, Windräder
etc. werden einfacher und günstiger
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E-Mobilität muss kommen
Entwicklung der CO2-Emissionen aus der
Verbrennung fossiler Energieträger
Quelle: Bundesamt für Umwelt BFU
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Worüber reden wir bei E-Mobilität &
Emmissionsfrei
20.Mai 2016
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Elektrifizierung des Antriebsstrangs
Stationäre Stromerzeugung
möglich
Anteil am Antrieb
Stromerzeugung im
Fahrzeug
Elektorfahrzeug
Elektrofahrzeug
mit RangeExtender
Plug-InHybrid
Voll-Hybrid
Mild-Hybrid
Konv. Antrieb
Verbrennungsmotor
Elektromotor mit Wasserstoff-Brennstoffzelle:
Elektrische Antriebsenergie wird an Board aus Wasserstoff durch eine
Brennstoffzelle erzeugt. Kopplung mit Batterie möglich.
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Antriebsstränge im Vergleich
Elektrofahrzeug
Elektrofahrzeug mit
RangeExtender
Plug-inHybrid
Voll-Hybrid
Konventioneller Antrieb
(Verbrennungs
-motor)
Brennstoffzellen
Fahrzeug
Die Energie für den
Antrieb kommt
ausschliesslich aus
der Batterie,
welche über das
Stromnetz geladen
wird.
Bei Bedarf erzeugt
ein Verbrennungsmotor mittels
Generator Strom
für den
Elektromotor.
Der Stromspeicher
in Plug-in-Hybriden
kann zusätzlich
über das Stromnetz
aufgeladen werden.
In Hybridfahrzeugen kommen
Elektro- und
Verbrennungsmotoren zum
Einsatz. Eine
Batterie wird beim
Fahren über den
Motor aufgeladen.
Sie dient auch zur
Speicherung von
Bremsenergie.
Diesel- und
Ottomotoren werden
auch in Zukunft
eingesetzt. Ihr
Effizienzpotenial ist
noch nicht
ausgeschöpft.
Stromerzeugung für
den Elektromotor
geschieht direkt an
Bord. In der
Brennstoffzelle wird
chemische Energie
von Wasserstoff in
elektrische Energie
umgewandelt.
Im PKW Bereich
verbreitet , bei den
übrigen eher selten
auf Grund
mangelnder
Batteriekapazitäten
resp. Gewicht
Im PKW Bereich
verbreitet , bei den
übrigen eher selten
auf Grund
mangelnder
Batteriekapazitäten resp.
Gewicht
Im PKW Bereich
verbreitet , bei den
übrigen eher selten
auf Grund
mangelnder
Batteriekapazitäten resp.
Gewicht
Im PKW verbreitet,
jedoch bei den
leicht bis schweren
Motorwagen nur
vereinzelt, bei
Fahrzeug mit
hohem
Rekuperationsbereich sinnvoll
Einsatz stark
verbreitet von leicht
bis schwerste
Motorwagen
Im PKW Bereich
verbreitet , bei den
übrigen eher selten
auf Grund
mangelnder
Batteriekapazitäten
(1Prototyp durch
EMPA, ETH ,
Bucher)
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Die Energieeffizienz von Antriebskonzepten im
Vergleich
Typischer Wirkungsgrade
Verbrennungsmotor:
20 - 25%
Brennstoffzellen-Elektroantrieb:
40 – 50%
Batterie-Elektroantrieb:
70 – 85%
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Treibhausgasemissionen verschiedener
Kraftstoffe und Antriebsarten
150
139
100
119
105
Betrieb
direkte Emissionen am Fahrzeug
85
50
Saldo
65
Saldo
45
Vorkette
Emission durch Förderung,
Produktion Transport
Saldo
37
9
0
-50
-100
Elektromobilität
Quelle: Umweltbundesamt 2014
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*Negative Vorkettenwerte durch optimale
Nutzung der Nebenprodukte aus der
Produktion (Glycerin, Stroh, Schlempe)
Energieverbrauch: 3.3l/100km Diesel,
4.2l/100km Benzin, 15.1 kWh/100km
Strom.
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Elektroauto als Speicher für fluktuierenden
Erneuerbarer Energie Strom (Vision)
Intelligentes/Geschlossenes
Stromsystem
Sonne
Prognosen
Ladestation
Biogas
Fahrplan
Prognose
Bedarf
Wasser
Fahrplan
Ladesteuerung
Lieferung
Geplanter Strombedarf
Laden
Wind
Prognosen
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Die Kontras zu Elektrofahrzeugen im
Kurzcheck
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Potentielle Auswirkung auf Betrieb,
Instandhaltung & Reparatur
Chance
-
-
-
-
Spezialisierung oder Fokussierung auf
alternative Antriebe kann zu attraktiverem
Arbeitgeber führen
Geringere Reparatur-/Wartungsumfang von
E-Autos
Informations- und Telekommunikation (IKT)
gestütztes Flottenmanagement
Kombination eigener, dezentraler
erneuerbarer Energieversorgung und EMobilität
Batterien für Vollelektrofahrzeuge werden
nicht gekauft sondern gemietet (Z.B. Kw/h
pro Jahr) – Minimierung von Risiken und
Anschaffungskosten
Risiken
-
-
-
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Reichweite der bestehenden
Kommunalfahrzeuge Beschränkt auf ca. 50
– 150Km (Strassenkehrmaschinen auf ca.
4 h Leistung)
Neue Elektrokomponenten benötigen
geschultes oder sogar neues Personal (z.T.
Hochvoltsysteme auf Fahrzeugen im
Einsatz)
Neues Personal oder Schulung von
bestehenden MA verbunden mit Kosten
Aufbau Ladeinfrastruktur (Bsp. 400V/32A)
Tatsächliche Kosten Gesamtinfrastruktur
Planung Entwicklung E-Fahrzeuge-Bestand
und daraus resultierender Kapazitätsbedarf
Brandlast bei hohen Batteriekapazität
Spezielle Schulung bei Unfälle notwendig
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Fazit
• Den Elektromotor gibt es schon lange. Der Grundstein für den
Gleichstrommotor wurde 1832 gelegt, der für den Drehstrommotor 1889. Im
hybriden und vollelektrischen Auto der Zukunft spielt der Elektromotor neben
Energiespeicher und Steuerung eine zentrale Rolle!
• Der grosse Durchbruch steht noch bevor!
• Elektrofahrzeuge = reine Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybride und
Elektrofahrzeuge mit Range-Extender. Über die Zusammensetzung entscheidet
der Markt!
• Steigender politischer Druck wird die Kommunen zur Handlungen in diesem
Bereich zwingen
• Die Beschaffung von Elektrofahrzeugen ist einfach – Die Beurteilung und
Planung der Randbedingungen (Chancen/Risiken) sind Entscheidend für den
erfolgreichen Einsatz der Fahrzeuge.
Elektromobilität = Epoche und nicht Episode
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Das Chancen & Risiken eines
Elektrofahrzeugs
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Erwartungshaltung an alternative Antriebstechnologien bei Strassenreinigungsfahrzeugen
- CO2 Ausstoss reduziert auf ein Minimum
- Lebenszykluskosten inkl. Beschaffung gleich oder günstiger
- Lärmemissionen auf ein Minimum
- Gleiche Einsatzmöglichkeiten wie bisher ohne Einschränkungen (Reichweite &
Leistungsstunden pro Tag)
- Gleiche Nutzlasten
- Betrieb ohne Mehraufwand bezüglich Organisation
- Servicefreundlich
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Bucher CityCat 2020ev (electro vehicle)
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Bucher CityCat 2020ev
Statusbericht
1. Professionelle elektrische
Kehrmaschine
26 Tonnen Co2 Reduktion pro
Maschine
Vollständige Ladung der
Batterie innerhalb 2.5h
75% Reduktion der
Geräuschemissionen
85 % Effizienzsteigerung
Reinigungsschicht von 8h
möglich
72% Reduktion der
Betriebskosten
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Erste erfolgreiche Praxistests
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Bucher CityCat 2020ev
Effizienzmessung
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Bucher CityCat 2020ev
Lärmmessungen
Lärmmessung nach 2000/14/EG und ECE R51/ 74/151/EWG
≤92dBA (so gering wie möglich)
1.8
Lärmpegel (LWAD)
1.9
Leerlaufgeräusch
59.5 dBA
1.10
Antriebsgeräusch
70.9 dBA
1.11
Lärm bei Fahrtgeschwindigkeit
69.4 dBA
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Bucher CityCat 2020ev
• Einsätze mit Testmaschine in verschiedenen grossen Städten seit Anfang März
im alltäglichen Betrieb beweisen die volle Funktions- und Einsatzfähigkeit der
neuen CC 2020.
• Mit einer Batterieladung kann eine komplette Schicht (8h) gearbeitet werden
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Wolfgang Hess