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trolley:planung - Rückblick auf die 6. TrolleyMotion-Konferenz in Solingen

J. Lehmann - 26.11.18


Wer vermutet hatte, dass es bei der 6.TrolleyMotion-Konferenz nur um das Thema Trolleybus geht und Fragen behandelt werden, welches Aussehen die Trolleybusse haben müssen, wieviele es in der Welt gibt und wohin aktuell geliefert wird, der fühlt sich angenehm enttäuscht. Denn es wurden zahlreiche Vorträge um das Gesamtthema der e-Mobilität einschließlich der erforderlichen Stromversorgung geboten. Der Trolleybus ist inzwischen ein fester Bestandteil in der Planung für die ebus-Welt geworden. Er taucht dabei als In-Motion-Charging in der Betrachtung zwischen den Ladesystemen wie die stationäre Depot- und Gelegenheitladung für Elektrobusse auf. Dabei gehen die Bezeichnungen etwas auseinander, der Begriff In-Motion-Charging kann IMC abgekürzt werden, aber dieses Kürzel ist von Kiepe electric geschützt worden. Als weitere Bezeichnungen erschienen in den Vorträgen OMC (on-motion-charging) und dynamic charging. Die entsprechenden Trolleybusse erhielten auch schon verschiedene Bezeichnungen und werden beispielsweise beim Gastgeber Solingen BOB (Batterie-Oberleitungsbus) genannt. In den tschechischen Betrieben heißen sie Teil-Trolleybusse, andere Betriebe nennen sie Hybrid-Trolleybusse. Dabei ist diese Bezeichnung irreführend, da keine zwei Antriebe vorhanden sind, sondern nur zwei Arten der Stromversorgung (Fahrleitung und Batterie).

Die zweitägige Konferenz begann am Mittwoch, 22.11.2018 mit dem Grußwort des Präsidenten der TrolleyMotion Daniel Steiner und einem Gastbeitrag des Stadtdirektors Hartmut Hoferichter. In vier Themenblöcken wurden in den beiden Tagen Vorträge geboten, zuerst über die Fahrzeugtechnik aus Herstellersicht (Session 1), dann aus wissenschaftlicher und technologischer Sicht (Session 2).
Hier trug Dr. sc. ETH Michael Schwertner die Untersuchungen im Rahmen seiner Doktorarbeit vor, die den Vergleich des Energiebedarfs von Busantriebssystemen untersucht. Einige Diagramme, die den Einfluss der Parameter wie Halteabstand (Häufigkeit von Beschleunigung und Bremsung), Neigung (Leistungsbedarf für Neigungswiderstand), Besetzung (Variation der Fahrzeuggesamtmasse) und der Außentemperatur (variierender Heizenergiebedarf) bei den 12 Antriebssystemen darstellen führen zu dem Fazit, dass die energieeffizientesten Systeme die vollelektrischen Antriebe sind. Der Primärenergiebedarf bei Trolleybus, Trolley-Hybridbus und Batteriebus ist rund 60 - 70 % geringer als beim Dieselbus. Dieses gilt bei Temperaturen von 20°C, bei Außentemperaturen unter 0°C steigt der Energiebedarf bei Trolleybussen, während der Verbrauch bei Dieselbussen konstant bleibt. Da für die Versorgung der vollelektrischen Busse eine aufwändige Infrastruktur für Energieversorgung erforderlich ist, ist hierzu die „graue“ (indirekte) Energie zu berücksichtigen, wie zum Beispiel der Energiebedarf für Errichtung, Betrieb und Rückbau der Infrastruktur und der Energiebedarf für Herstellung und Rezyklierung von Batterien. Über den aktuellen Stand der Batterietechnik trug Professor Vanessa Wood von der ETH Zürich vor, dass aufgrund steigender Anzahl in der Produktion - in 2017 wurden rund 2.5 Billion Mobiltelefone, Tablets und Laptops verkauft - die Herstellkosten der Batterien sinken. Zudem weisen die Batterien eine dreifach höhere Energiedichte als in 1991 durch Nutzung anderer Materialien bei der Herstellung auf. Die Technik der Lithium-Ionen-Batterie hat sich dabei als heutiger Stand der Technik herausgestellt. Jedoch läuft die Forschung auf dem Gebiet weiter und wird Innovationen im Bereich von Material und Fabrikation bringen, die für eine weitere Verbesserung der Lebenszeit, der Energiedichte und Kapazität sowie einer Senkung der Produktionskosten führen wird.
Ebenfalls zum Thema Batterietechnik und der Bewertung der Umweltfreundlichkeit von Batterien referierte Lisbeth Dahllöf vom Schwedischen Umwelt-Forschungsinstitut IVL. Sie zeigte auf, dass die bisher vorliegenden Untersuchungsergebnisse für den CO2-Verbrauch der Batterien weit auseinander gehen. Während es bei der Nutzung der Batterien keine CO2-Produktion entsteht, fällt dieser im Wesentlichen bei der Gewinnung der Rohmaterialien und der Herstellung der Batterien an. Der Durchschnittswert von 131 kg CO2/kWh Batterie eines 24,4 kWh Batteriepacks ergibt sich aus verschiedenen Untersuchungen im Zeitraum 2010 bis 2016, dabei lag der Höchstwert bei 200 kg, die niedrigsten bei knapp unter 50 kg. Das Recyceln der Batterien ist hingegen noch wenig untersucht, bislang werden hier nur 10% der anfallenden CO2-Produktion angesetzt.
Über den Status-quo beim Brennstoffzellenbus referierte Elena Hof, Programm Managerin des Projekts NIP von der NOW GmbH. Obwohl im Vergleich zum Batteriebus hohe tägliche Reichweiten von durchschnittlich 300 km ohne Nachtanken möglich sind und das Betanken sich einfach wie beim Dieselbus gestaltet, ist die Betriebsart aufgrund des fehlenden Fahrzeugangebots und der hohen Wasserstofferzeugungskosten weiterhin nicht verbreitet und wirtschaftlich darstellbar. Mit Hilfe von Förderprogrammen der Bundesregierung über die Programmgesellschaft NOW werden in den Städten Hamburg, Stuttgart, Wuppertal und Karlsruhe sowie im Rhein-Erft-Kreis bei Köln und im Rhein-Main-Gebiet Fahrzeuge und Infrastruktur beschafft um eine Serienreife der Fahrzeuge und eine Reduzierung der Invest- und Betriebskosten bei Fahrzeugen und der Infrastruktur zu erreichen.

In der Session der wissenschaftlichen Vorträge hielt Prof. Stephan einen emotionalen Vortrag, der nicht auf wissenschaftliche Fakten seines Lehrstuhls wiedergab, sondern die allgemeine Situation der Elektrifizierungswürdigkeit im öffentlichen Verkehr wiederspiegelte. Dabei stellte er hervor, dass die Randbedingungen und Erfolgsaussichten der heute erforderlichen Elektrifizierung im Nahverkehr deutlich anders als in der Historie der frühen Straßenbahn-, Obus und Eisenbahnelektrifizierung. Bei der Umstellung von der Pferdebahn zur elektrischen Straßenbahn ab 1880 und von der Dampflok zur Elektrolok ab 1910 sowie von der Straßenbahn zum Obus ab 1940 waren bessere Leistungen, Fahrdynamik und Reichweite sowie ein wesentlich wirtschaftlicher Betrieb die wesentlichen Gründe für die damalige Umstellung. Jedoch sind bei der heutigen Erfordernis diese Gründe nicht gegeben, da der weltweit etablierte, antriebstechnisch vergleichsweise einfache, betrieblich hoch flexible und wirtschaftlich sehr erfolgreiche Dieselbus eine nahezu unschlagbare Konkurrenz darstellt. Der einzige Nachteil ist die Umweltunfreundlichkeit, eine wirtschaftliche Vergleichbarkeit kann nur durch die Einführung von CO2-Vermeidungskosten oder ähnlichen fiktiven Ansätzen entstehen, da für jegliche Elektrifizierung, egal ob elektrische Busse mit Fahrleitungen, Batterien oder Brennstoffzellen, Kosten für die erforderliche Infrastruktur anfallen. Zudem ist diese Infrastruktur in urbane Räume mit umfangreichen anderen Infrastrukturen zu integrieren, dabei stehen die Menschen, die in den urbanen Räumen leben, grundsätzlich neuen Verkehrsinfrastrukturen skeptisch entgegen. Für die Fachleute, die den langfristigen Planungs- und Finanzierungsvorlauf der Elektrifizierung begleiten und organisieren bildet die TU Dresden ab 2019 einen neuen MASTER-Studiengang “Elektrische Verkehrssysteme” an, nachfolgend die entsprechende Mitteilung:

An der Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ der TU Dresden startet ab dem Wintersemester 2019/ 2020 ein neuer Master-Studiengang „Elektrische Verkehrssysteme“. Ausbildungsziel des Master-Studiengangs Elektrische Verkehrssysteme ist die Qualifizierung für eine forschungsnahe oder leitende technische bzw. technisch-wirtschaftliche berufliche Tätigkeit im Bereich elektrischer Verkehrssysteme. Der Studiengang ist in 4 Semestern in Vollzeit und in 8 Semestern in Teilzeit studierbar.
Der Master-Studiengang Elektrische Verkehrssysteme dient einer wissenschaftlichen Erweiterung eines vorherigen Studiums im Bereich der Elektrotechnik, Mechatronik oder Fahrzeugtechnik und erschließt den Studierenden eine Spezialisierung, die Grundlage ihrer späteren beruflichen Tätigkeit werden soll oder - im Fall von Bewerbern mit Berufserfahrung - diese wissenschaftlich erweitert. Er zielt auch darauf ab, bestehende, wiederkehrend in studienspezifischen Wirtschaftsfeldern zu Tage tretende Diskrepanzen zwischen rein ingenieurtechnischen und verkehrstechnischen Sichtweisen abzubauen und so Fachkräfte auszubilden, die nach erfolgreichem Abschluss des Studiums ein entsprechend umfassendes, bewusst interdisziplinäres Know-how in die Lösung anstehender praktischer Herausforderungen einbringen können.
Die Masterabsolventinnen und -absolventen verfügen nach Abschluss des Studiums über ein breites, detailliertes und kritisches Verständnis zu den einzelnen Teilgebieten des elektrischen Verkehrs auf dem neusten Stand des Wissens. Der Master-Studiengang Elektrische Verkehrssysteme qualifiziert die Absolventinnen und Absolventen zur Übernahme von Leitungsaufgaben und Verantwortung in mittleren und höheren Entscheidungsebenen.


Als Partner des europäischen Projektes Electric Mobility Europe „trolley:2.0” standen am zweiten Tag Vorträge aus der Praxis der Verkehrbetriebe und über deren Projekte (Session 3) auf dem Programm.

Es gab Vorträge über die Entwicklungen in Pilsen, Prag, Luzern, Zürich, Berlin,
Esslingen, Eberswalde, Solingen, Arnheim, Szeged und Gdingen, über die in Kürze auf TrolleyMotion berichtet wird. An dieser Stelle einige Auszüge aus den Referaten von der Hamburger Hochbahn und Stockholm. Die Hamburger Hochbahn beabsichtigt sich auf die Depotladung bei der Elektrifizierung des Busbereichs zu konzentrieren. Ein Netz von 924 km wird derzeit mit rund 850 Autobussen befahren. Die Argumentation für die Depotladung liegt an dem hohen Anteil der Kursumläufe von unter 250 km. Nur 19% der Umläufe liegt im Bereich von 250-450 km, für die dann einzelne Ladestationen im Netz errichtet werden. Für die Depotladung wurde in diesem Jahr ein neues Depot im Gleisdreieck nördlich des S-Bahnhofs Rübenkamp im Norden der Stadt errichtet, welches eine eigene Energieversorgung für die Ladung von Elektrobussen erhielt. Für das Laden der elektrischen Flotte von derzeit rund 50 Fahrzeugen wird eine Energieleistung von 0,4 kWh benötigt. Wenn in 2032 der gesamte Buspark aus knapp 1000 Elektrobussen besteht, wird ein Energieverbrauch von 132 GWh erwartet, zum Vergleich benötigt die Hamburger U-Bahn derzeit 112 GWh.

Über die Planungen zur Umstellung des Busverkehrs in Stockholm auf elektrischen Betrieb berichtete PG Andersson von der Trivector Traffic. Derzeit ergänzt der Busbetrieb mit rund 1800 Bussen das U-, S- und Straßenbahnnetz im Bereich Stockholms mit 2,5 Mill. Einwohner. Die Busse werden derzeit vollständig mit Biodiesel, Biogas und Ethanol betankt. Der Busverkehr wird generell ausgeschrieben und ist unterteilt in elf 10Jahres-Verträge. Eine Änderung von Fahrzeugen ist erst bei einem Neuvertrag möglich. Eine 2015 beauftragte Vorstudie hielt fest, daß die Politiker die Einführung von Elektrobussen wünschen. In einer weiteren Projektstudie wurde nun untersucht, wie der Busbetrieb am besten elektrifiziert werden kann. Die Beauftragung erfolgte im Januar 2017, die Studie wird im Dezember 2018 vorgelegt und ab Februar 2019 startet die Diskussion mit den Politikern. Für die Ausschreibung des Busverkehrs in der Innenstadt im Zeitraum 2024-26 soll dann rechtzeitig eine Entscheidung getroffen werden. Der Busverkehr in der Innenstadt besteht aus den Hauptlinien, die mit blauen Bussen befahren wird, es sind hier derzeit 108 Gelenkwagen im Einsatz, die einen Takt von 3-10 Minuten bieten. Auf dem ergänzenden Busnetz kommen auf 15 Linien 165 rote Busse in 12-18m Lange zum Einsatz. Bei 10 Linien könnte problemlos eine Depotladung erzielt werden, da hier größtenteils 250 km Reichweite mit einer Ergänzung durch eine Öl/Diesel-Beheizung in den Bussen ausreicht.
Bei den blauen Bussen wären bei Depotladung statt 108 dann 140 Busse erforderlich, bei Opportunity-Charging wird nur mit 117 Bussen gerechnet, aber es besteht kaum Platz für Ladeeinrichtungen an den Endhaltestellen. Somit wird die Lösung des In-motion-charging für die fünf Hauptbuslinien als beste Lösung empfohlen. Mit 15 km doppelspurige Fahrleitung könnten die Batteriebusse von der Linie 1: 32%, der Linie 2: 45%, der Linie 3: 61%, der Linie 4: 42% und der Linie 5: 60% unter Fahrleitung aufladen. Die Batteriestärke könnte damit auf 96 kWh gesenkt werden. Es ist jedoch noch zu klären, ob der Kauf der Batteriebusse, die für eine Lebensdauer von 20 Jahren ausgelegt sind, weiterhin durch die Betreiber erfolgt. Die Infrastruktur wie Ladestationen und Oberleitung kann jedoch nicht in das Eigentum des Betreibers gehen, hier ist zu klären, wer Eigentümer wird und sich damit um die Instandhaltung der Infrastruktur kümmern muß.


Am Vortag der Tagung fand bei den Verkehrsbetrieben der Stadtwerke Solingen das 29. Trolleybus Committee meeting der UITP und im alten Hauptbahnhof beim Restaurant Steinhaus das erste Trolley 2.0 User-Forum statt. Für die Teilnehmer beider Veranstaltungen fand ab 15 Uhr eine Testfahrt im BOB 861 mit einer Besichtigung des Wagens in der Werkstatthalle des Betriebshofs Weidenstraße statt.

Projekt-Partner Trolley 2.0:
→Trolleymotion, international action group to promote modern Trolleybus Systems, Austria
→Szeged Transport Company (SZKT), Szegedi Közlekedési Kft., Szeged, Hungary
→University of Szeged (USZ), Szegedi Tudományegyetem, Szeged, Hungary
→evopro Group, Budapest, Hungary
→Barnim Bus GmbH, Eberswalde, Germany
→Technical University Dresden, Dresden, Germany
→University of Gdansk, Gdansk, Poland
→Technical University of Delft, Delft University of Technology (TU Delft), Delft, Netherlands
→Power Research Electronics (PRE), Breda, Netherlands


Fotos:
Vor dem Veranstaltungsort am Stadttheater Solingen stand zeitweise der Solinger BOB 861 der Hersteller Solaris/Kiepe um den Besuchern eine Besichtigung zu ermöglichen.
Start der Probefahrt am Vortag ab Solingen-Grünewald vom Veranstaltungsort des Trolley 2.0- UserForums im Restaurant Steinhaus am alten Solinger Hauptbahnhof. Aufnahmen: J. Lehmann.
Die Vorträge werden in Kürze auf TrolleyMotion gespeichert, Voraussetzung für die Zusendung des Links ist die Anmeldung zum Newsletter am Ende der Seite unter:


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