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TOSA, eine Lösung von Schweizer PartnerModerne Bussysteme für denöffentlichen Verkehr, Bern, 17-02-2015
Olivier Augé, Global Product Manager, ABB Sécheron SA
Nachhaltige Mobilität OfferingÜberblick
February 18, 2015 | Slide 3© ABB
Plug-inhybrid bus
Batterie-bus Schnellladung an Haltestellen Trolleybus
Elektroantrieb Paket
Schnellladung (+ Unterwerke)
Elektroantrieb Paket
TOSA
Infrastruktur Paket
Elektroantrieb Paket
Gleichstrom-Unterwerk
Onb
oard
Infra
stru
ktur
Agenda
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Der Sinn des Projekts Das Konzept und die Technologie Betriebserfahrungen und nächste Schritte
Herausforderungen der nachhaltigen Mobilität
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Zunahme der Stadtbevölkerung
Verkehrszunahme und Stau Bedarf eines Transportsystems mit grosser Kapazität, BRT
Gesundheitsfürsorge: CO2 Reduktion und Lärmverringerung Emanation von krebserregenden Substanzen (OMS) durch
Dieselmotore der Gruppe 1 (seit 2012)
Vorstellung von Fahrzeugen mit hoher Energieeffizienz
Flexibles System, welches sich schnell einsetzen lässt
Der öffentliche Verkehr
TOSA Vorführ-ProjektDie Partner
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Die 4 Partner des Vorführ-Projekts “TOSA 2013”
ABB: Technologieanbieter
TPG: Öffentlicher Verkehrsbetreiber
SIG: Energieanbieter
OPI: Projektkoordinator
Vorteile
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Vorteile für
die Passagiere und Fussgänger die Stadt den öffentlichen Verkehrsbetreiber
Vorteile 1/4Für die Passagiere und Fussgänger
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Effizienter Service mit optimalem Komfort Hohe Transportkapazität 133 Pass.: 88 Steh- + 44
Sitzplätze + 2 Rollstuhl-Plätze Optimierte Lärmverringerung Geschmeidige Beschleunigung und Verlangsamung Sauberes Stadtbild ohne Oberleitung Ohne Kompromisse gegenüber Komfort Hindernisloser Betrieb auf Grund der Flash-
Ladestationen 15s (nötige Zeit an den Haltestellen) Respekt des Fahrplans Betrieb im Fall von Schnee
Sicherheit der Passagiere garantieren und Gesundheit wahren
Limitiertes Umfallrisiko von Personen (keine andauernde Netzspannung)
Elektromagnetische Ausstrahlung
Vorteile 2/4Für die Stadt
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Die Umwelt schützen Bekämpfung der Luftverschmutzung Bekämpfung der Lärmverschmutzung Bekämpfung der industriellen Abfälle Aufwertung von urbanen Flächen mit positiver visuellen
Wirkung «zero emissions» nehmen im öffentlichen Verkehr zu
(Dieselbus 60 l/100km)Ein effizientes, bequemes und sicheres öffentliches Transportsystem offerieren
Kommerzielle Maximalgeschwindigkeit jeder Zeit Flexibler Transportservice Geschmeidiges Antriebssystem System ohne Netzspannung ausserhalb der Auflade-Zeiten
Installationsarbeiten und der Instandhaltung Schnelle Installation Instandhaltung der Infrastruktur ohne Auswirkung auf den
Service
Vorteile 3/4Für den öffentlichen Verkehrsbetreiber
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Sich für Verfügbarkeit engagieren Kompatibel mit einer Ausnutzung von 24h/24h 7/7Tage Respekt des Fahrplans Mehrfachnutzung der Infrastruktur beim Depot 1 Ladegerät
lädt 4 Busse Optimierte Ladung vom Gesichtspunkt des Liniennetzes
Sicherheit garantieren Vollautomatisches Energieübertragungssystem Stabilität der Batterien Verschmutzungsniveau der elektromagnetischen Felder
Profitieren von einer Kosteneffizienz Lebensdauer der optimalen Batterie: 10 Jahre (1 Batterie-
wechsel pro Lebenszyklus eines Buses) Abnahme der Infrastruktur und Energierechnung beim Depot Instandhaltungskosten der Traktions-Austattung optimiert Geringere Instandhaltekosten am Standort und beim Aufladen
auf der Linie
Vorteile 4/4Für den öffentlichen Verkehrsbetreiber
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Energieeffizienz fördern Auswechseln des Verbrennungsmotors durch
Elektrotechnologie Kleine Batterien mit geringem Gewicht Rückgewinnung von Energie während dem Bremsprozess
Flexibilität ermöglichen Kompatibel mit hohen Anforderungskriterien (Anhalte-
Zeiten) Funktionsfähig mit Aussentemperaturen von -40°bis +40°C Funktionsfähig im Falle von Verkehrsstörung oder Umfall
auf der Linie Optimierte Zone für Bushaltestelle (3m für die
Geschwindigkeit bei Einfahrt zur Ladestation und 55cm vis-à-vis dem Bürgersteig für eine gute Positionierungstoleranz)
Hohe KapazitätMit Opportunity Charging Prinzip
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TOSA ist eine Weltpremiere im nachhaltigen Personentransport mit StadtbussenDoris Leuthard, Bundesrätin, Vorsteherin des Eidgenössischen Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK
Schweizer Innovation mit internationaler ReichweiteInternationale Pressemitteilungen und Auszeichnungen
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Ungefähr 500 Artikel und Video Reportagen in der Presse und auf einer Viehlzahl von Platformen
2014: 2x EBUS Award, KCologne/DE 2014: Smart Awards, Paris/FR 2014: Auszeichnung für ökologische Innovation von
Legambiente/IT 2013: British Swiss Chamber of Commerce
Auszeichnung/CH 2012: WIPO Auszeichnung (World intellectual
property organization)
Das «Flash» Konzept
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Intelligentes Energiemanagement Ladestationen Technologie auf dem Dach
Intelligentes Energiemanagement 100% elektrisch
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350
370
390
410
430
450
470
490
510
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
Distance [m]
Alti
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[m]
20
22
24
26
28
30
32
34
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l [kW
h]
AltitudeBattery energy level
Ziel: Minimierung des Energiespeichers an BordHohe Energie- und Kosteneffizienz
LadestationenFlash / Endstation / Depot
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Flash 2’30’’50 kVA, 400VAC
Endstation 3-4’200kVA, 400VAC
Depot 30’120’ (4 Busse)
50kVA , 400VAC
Flash 15’’400kW, 500VDC
Endstation 3-4’200kW, 500VDC
Depot 30’50kW,500VDC
BusseiteNetzseite Vorführ-Projekt
On-board AusrüstungTechnologie auf dem Dach
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WassergekühlterTraktionsumrichter
VollautomatischesEnergy Transfer System
Wassergekühlte Batterie
Ich transportiere Passagiere und nicht Batterien.
Zwei angetriebeneAchsen mitwassergekühltenTraktionsmotoren
Ausrüstung auf dem DachEnergy Transfer System
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Vollautomatisches Energie Transfer System (keine Aktion notwendig für den Fahrer)
Verbindung wird innerhalb 1 Sekunde erstellt Kompensation zum Strassenrand: bis zu 55cm 3m langes Gegenstück um Einfahrtsgeschwindigkeit in Station zu
optimieren Hohe Leistung und sichere Energieübertragung (Einhaltung der Normen
für nicht ionisierende Strahlung und ICNIRP Richtlinien) Hohe Energieeffizienz: weniger als 1% Verlust
Vorführ-Projekt - Endstation Flughafen Genf3-4’ Aufladezeit für eine Haltestelle von 5’
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Vorführ-Projekt - Infrastruktur an der Endstation3’ Aufladezeit mit 200kW 13 kWh
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Transformator, Gleichrichter und Steuerung
Rüc
ksei
te
Vorderseite
Endlade-station
Energietransfer-Mast am
Flughafen
NiederspannungsEinspeisung (Rückseite)
Vorführ-Projekt - Palexpo Flash Stop: 15’’ Flash-charging an jeder 4ten Haltestelle
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Betriebserfahrung
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Betrieb Zwischenfälle Messungen des Energieverbrauchs Lärmmessungen
BetriebserfahrungBetrieb: Erfahrungen aus dem Vorführ-Projekt
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Seit dem 26 Mai 2013, 3 Tage pro Woche + Event bei PALEXPO: 9:00-17:00 (100 Tage im Betrieb nach dem Genfer Autosalon)
Mehr als 5’000 Verbindungen mit der Infrastruktur bis Ende des letzten Autosalons (inklusive Wechsel der Kontaktteile)
~ 11'500 km bis zum heutigem Tag
BetriebserfahrungZwischenfälle
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Fahrmotor 3te Achse Ersatz wegen Isolationsdefekt Ausgleich der Alarmbatterie Upgrade mit der letzten Softwareversion des
Batterieliferanten Unkritischer Alarm bei Fahrmotorkonverter Nicht adaptierte Alarmschwelle für
Betrieb Erkennen eines unpassenden Isolationsdefekts Änderung des Types der
Trecking-Karte Mikro-Netzwerkunterbrechung bei PALEXPO Ohne Wiederaufnahme von der
Flash Unterwerke Softwareänderung Alarm wegen Temperaturstand der Flash UW Nicht adaptierte Alarmschwelle
für Betrieb Alarm des Batterie Management Systems Nicht aufgeladen Abschleppung
ins Depot Softwareänderung: Filter der CAN-Netzwerke Keine Verbindung Laserlinse verdreckt wegen Öl in der Pressluft Wechsel
des Kompressfilters Versagen der Erkennung der UW Typ Unterbrechung des Ladeprozesses
Softwareänderung Klimatisationsleck Klemmschelle festgezogen Funktionsstörung der Türen Eingriff HESS
Energieverbrauch Der Antrieb
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Netz zum Rad*1.59 kWh/km
1.59kWh/km
1.55kWh/km
1.51kWh/km
1.46kWh/km
Elek.Netzwerk
Ausfahrt bei Haltestellen
Eingang des on-board Konverter
Aus Sichtder
Batterie
1.46kWh/km
1.31kWh/km
0.99 Antrieb0.28 Hilfsmittel
Aus Sichtder
Batterie
Ausfahrt des Buses CC
* Variabler Konsum ausgeschlossen. Nachfolgend einige Schätzungen:
• Klimatisation/Heizung : 0.4 - 0.8 kWh/km• Passagiere: 0.8 kWh/km für 10t + 1.6 kWh/km (max.)
Referenzstrecke: TPG Depot Flughafen TPG Depot
Batterie zum Rad*1.46 kWh/km
Energieverbrach Der Antrieb: Andere Fahrstrecke
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1.76 kWh/kmStrecke des Vorführ-Projekts: Flughafen Palexpo Flughafen (3.1 km)
1.56 kWh/km
1.77 kWh/km
Leicht steigend: Depot Flughafen (9.6 km, +25m Höhenunterschied)
1.57 kWh/km
1.48 kWh/kmLeicht abfallend: Flughafen Depot (9.6 km, -25m Höhenunterschied)
1.34 kWh/km
Netz zum Rad*Batterie zum Rad*
Lärmmessungen In Genf bei Nacht
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Beschleunigungsphase Von 20 und 30 km/h, maximale Beschleunigung(Differenz zwischen 20 und 30 ist schwach)
Bus: 78 dB (A) TOSA: 70 dB (A)Anfahren bei der Bushaltestelle
Bus: 78 dB (A) TOSA: 69 dB (A)
Ein Delta von 10 dB(A) entspricht einer Verdopplung des Lärms.
Nächste Schritte
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TOSA Pilot-Linie – Genf, Buslinie 23 Technische Fortschritt
TOSANach dem Vorführ-Projekt...
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Tribune de Genève,12.3.2014 Aktionsprogramm 2014-2018Departament für Umwelt, Transport und Landwirtschaft (DETA), publiziert 14.4.2014
TOSA Pilot-Linie – Buslinie 23(Provisorische) Verteilung der Flash-Stationen
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Konfiguration der Infrastruktur: 5 Flash bei
absteigender Strecke und
9 Flash bei ansteigender Strecke mit
600kW 3 Endstationen mit
400kW 3 Depots: 50kW
Linie 23: 11.4km 30 Haltestellen
TOSA Pilot-Linie – Buslinie 23Technische Konfiguration
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Konfiguration des Fahrzeugs (x 12): Batterie: 2 * 41.4kWh Passagierzahl: Reduziert von 133 auf 124 auf Grund des
BatteriegewichtsBetriebsnutzung (Zeit an den Endstationen):
Endstation I II : 3’07 (19 Pass.) und 4’17 (78 Pass. ) Aktuell zwischen 4’ und 7’ je nach Fahrplan.
Endstation II I: 2’55 (19 Pass.) und 4’ 22 (78 Pass. ) Aktuell zwischen 4’ und 7’ je nach Fahrplan.
Erste Figur (links nach rechts):Endstation I II : 11.4km 30 Haltestellen
Zweite Figur: Endstation II I: 13.6km 34Haltestellen
:
Technische Fortschritt vs. Vorführ-ProjektFahrzeug
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LiTO Batterien : Gleiche Technologie aber neue Module
Wechselrichter des Antriebs als Ladegerät gebraucht Abschaffung des zugeordneten Ladegeräts
ETS: Anerkennung des Infrastrukturtyps und automatischeAusrüstung des Verbindungsarms Zunahme derInformationsmenge für den Infrastrukturtyp
Technische Fortschritt vs. Vorführ-ProjektInfrastruktur
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Höhe unter dem Träger: >4.5m Gemäss Schweizerische und Europäischer Gesetzgebung
Spule neu auf Netzseite eingebaut Abnahme des Fahrzeuggewichts
Flash mit oder ohne Speicherung Abnahme der Grösse der Infrastruktur
Energie-Speicher: Superkapazität Lithium capacitor Ungefähr 2/3 Abnahme der Lagergrösse für gleiche Kapazität
Flash : Mittelfrequenz Ladegerät mit IGBT Technologie Abnahme des Harmonisierungsgrades auf das Netzwerk und die Ladegerätgrösse
Technische Fortschritt vs. Vorführ-ProjektAC+DC Ladung
February 18, 2015 | Slide 34© ABB
Flash 4’30’’< 55 kVA, 400VAC
Endstation3-4’
400kVA, 400VAC
Depot 30’120’ (4 buses)
50kVA , 400VAC
Flash 15 ou 20’’
600kW, 370-600VDC
Endstation
3-4’
400kVA, 400VAC
Depot 30’
50kVA, 400VAC
BusseiteNetzseite
myTOSA – Technische und VertriebskonfiguratorZusammenarbeit mit EPFL und HE-Arc
Können alle wirtschaftlichen und technischen Parameter zu berücksichtigen.ZB . Energie auf der Strecke unter Berücksichtigung der Höhenprofil, Anzahl der Stopps , die Auslastung , die Reisegeschwindigkeit…
Konzept für hohe Kapazität
February 18, 2015 | Slide 36© ABB
133 bis 182 Passagiere
Ich transportiere noch mehr Passagiere und nicht Batterien
114 à 4 pass./m2
133 à 5 pass./m2
(17.5 m2 + 44 assis)
156 à 4 pass./m2
182 à 5 pass./m2
(25.1 m2 + 56 assis)
Metrobus/BRT: Gelenkbusse Doppelgelenkbusse
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Infrastruktur-Konfiguration
Haltstellen mit Flash:«Train de bus» : Zwei Busse mit einem Intervall von einer Minute. Dann wird ein Bus pro 1min20sec.
• 4+4 Flash - 20sec (2.8kWh)
Netzanschluss: 200* kVA (BT)
Terminus und Depot • 6 x Teminus - 400kVA- 4min15sec
4x (3 aktive, 1 reserve).2x Backup
• 6 Depot - 36kVA – 30 bis 45min
Länge: 2x7kmHaltstellen: 2x15Doppelgelenkbusse: 20Freq. Max: 2min30secZeit Terminus: < 5mnKomfort: Heizung+A/C
Partner, Unterstützung und ZusammenarbeitVorführ-Projekt
February 18, 2015 | Slide 38© ABB
Partner
Mit der Unterstützung von
In Zusammenarbeit mit
© ABB Group February 18, 2015 | Slide 39
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Olivier Augé