E-közösségi közlekedés, szakmai délután 2017. november 8. AZ ELEKTROMOS AUTÓBUSZOK ÜZEMELTETÉSE A KÖZFORGALMÚ KÖZLEKEDÉSBEN Dr. Csiszár Csaba egyetemi docens Csonka Bálint PhD hallgató Földes Dávid PhD hallgató
Tartalom 1. Járművek jellemzői 2. Mobilitási szolgáltatás jellemzői 3. Nemzetközi gyakorlatok - tendenciák 4. Hazai gyakorlat 5. A töltési technológia és a töltési infrastruktúra jellemzői 6. Üzemeltetési sajátosságok 7. Környezeti hatások 2
1. Járművek jellemzői 1918 Elektromos autóbusz Amerikából 3
1. Járművek jellemzői 1933. december 16. Vörösvári út Óbudai temető 4
1. Járművek jellemzői ENERGIAHATÉKONYSÁG Az autóbusz energiahatékonysága az akkumulátor méretével együtt nő 5
1. Járművek jellemzői ÖNJÁRÓ HATÓTÁVOLSÁG Megjelennek a trolibusz és elektromos autóbusz közötti átmenetek 6
1. Járművek jellemzői Önjáró: mozgáshoz szükséges energiát a fedélzeten tárolja Nem-önjáró: az energiát mozgás közben, külső forrásból kapja (pl. trolibusz) Energia tárolása: Akkumulátor Kondenzátor Hidrogén (tüzelőanyagcella) Alacsony üzemeltetési költség Magas hatásfok Magas beszerzési ár Töltő infrastruktúra hiánya/ hosszú töltési idő Technológia újszerűsége miatt alacsonyabb rendelkezésre állás 7
1. Járművek jellemzői BYD K9 Akkumulátor: 324 kwh; hatótáv: 250 km; szállítható személyek: 59 fő 8
1. Járművek jellemzői Skoda PERUN HE Akkumulátor: kb. 220 kwh; hatótáv: 150 km; szállítható személyek: 82 fő 9
1. Járművek jellemzői Siemens Rampini Alé El Akkumulátor: 96 kwh, hatótáv: 60 km, szállítható személyek: 46 fő 10
1. Járművek jellemzői Solaris Urbino 18 electric csuklós városi busz Akkumulátor: 120kWh; hatótáv: kb. 100 km; opcionális pantográf 11
1. Járművek jellemzői BYD C10 távolsági autóbusz Hatótáv: 321 km; szállítható személyek száma: 57+1; töltési teljesítmény: 300kW 12
1. Járművek jellemzői Dízel elektromos hibrid, OppCharge töltővel (3-4 perc, akár 450kW teljesítmény) 13
1. Járművek jellemzői Autóbusz Személyautó Akkumulátor kapacitás 90-300kWh 20-50kWh (Tesla 90kWh) Hatótáv 60-250 km 100-200 (Tesla 400 km) Átlagos energiafogyasztás 1-1,5 kwh/km 0,15-0,2 kwh/km Töltési teljesítmény Akár 300kW Akár 60 kw (Tesla 150 kw) 14
Energiaipar 2. Mobilitási szolgáltatás jellemzői Integrálás a közlekedési rendszerbe Töltőinfrastruktúra, járműszám tervezés Forgalom és töltés menedzsment (fordatervezés) Karbantartás tervezés/javítás Vezetési/ használati tanács (eco-driving) Alkalmazhatóság (városi, távolsági) Megújuló energiaforrások Smart grid fejlesztés ELEKTROMOS AUTÓBUSZ Jogszabályok Ösztönzők Közigazgatás Alternatív hajtástechnológia fejlesztés Töltéstechnológia fejlesztés Akkumulátor fejlesztés Önvezető jármű fejlesztés Járműipar 15
2. Mobilitási szolgáltatás jellemzői városi használathoz előnyös alacsony sebesség kevesebb energia fogyasztás sűrű megállások fékenergia visszatáplálás, töltési lehetőség lokális szennyezés minimális (károsanyagkibocsátás, zaj) sűrű beépítettségű területeken környezetbarát jelleg fokozott előny hegyvidéki üzemeltetés lejtmenetben minimálási energiafogyasztás, visszatáplálás távolsági használat nem jellemző (akkumulátor kapacitása, töltési idő) utas szempontjából komfortos (halkabb), de lényegi szolgáltatás-beli különbség nincs 16
3. Nemzetközi gyakorlat - tendenciák A meghajtás típusokon belül a tisztán elektromos autóbuszok dominálnak 17
3. Nemzetközi gyakorlat - tendenciák 2015: 173 000 elektromos autóbusz, ebből 170 000 Kínában Az élenjáró országokban ösztönzőkkel támogatják a terjedést Európában: Egyesült Királyság, Hollandia, Svájc, Lengyelország, Németország Elektromos autóbuszok megoszlása Európában a meghajtás módja szerint Plug-In Hibrid; 87 Trolibusz akkumulátorral 271 Akkumulátoros; 956 Éjszakai töltés; 614 Megállóhelyi; 342 Elsősorban az akkumulátoros önjáró autóbuszok dominálnak Forrás: ZeEUS ebus Report, 2017 18
darab 3. Nemzetközi gyakorlat - tendenciák Elektromos autóbuszok megoszlása Európában a hosszúság szerint 700 600 500 400 616 300 200 100 0 242 90 124 161 79 2 8 m 9 m 10.5 m 12-13 m 15 m 18-19 m 24 m Elsősorban a 12-13 méter hosszú elektromos autóbuszok a népszerűek Forrás: ZeEUS ebus Report, 2017 19
4. Hazai gyakorlat Budapest 20 db evopro akkumulátoros autóbusz, töltés: telephelyen Szeged 13 db Ikarus-Skoda akkumulátoros trolibusz, tölthető felsővezetékről és töltőállomáson is Komárom: BYD elektromos autóbuszgyár megnyitása 2017 áprilisában, szeptemberre elkészült az első 2 db Komáromban gyártott elektromos autóbusz 20
5. Töltési technológia és infrastruktúra jellemzői Pontbeli Vonalmenti Vezetékes Vezeték nélküli Vezetékes Vezeték nélküli A töltési teljesítmény: vezetékes: 450kW, vezeték nélküli: 200 kw. A vezeték nélküli töltés hatásfoka állóhelyzetben elérheti akár a 95%-ot, jelenleg kb. 85%. 21
5. Töltési technológia és infrastruktúra jellemzői 22
5. Töltési technológia és infrastruktúra jellemzői 23
5. Töltési technológia és infrastruktúra jellemzői Töltő infrastruktúra kialakítása: optimumkeresés a helyi jellemzők szerint Éjszakai töltés telephelyen Töltőállomás helyszínek adottak Nincs szükség speciális töltőpontokra Nagy akkumulátor kapacitású autóbuszok Időigényes nappali töltés Koncentrált töltési teljesítmény Éjszakai lassú és napközbeni villám vagy vonalmenti töltés Kisebb akkumulátor kapacitású autóbuszok Decentralizált töltési teljesítmény Kisebb telephelyi rezsimenet Költséges töltőberendezések Helyszínek? 24
6. Üzemeltetési sajátosságok Előnyök olcsóbb üzemeltetés (karbantartás, hajtóanyag) kisebb karbantartási igény jármű rendelkezésre állása nagyobb energia visszatáplálás jobb menetdinamika egyszerűbb vezethetőség lokális környezetszennyezés csekély (zaj és levegő) Hátrányok magasabb beszerzési ár kiforratlan technika (több meghibásodás, hosszabb szerelés) kevés üzemeltetési tapasztalat jármű napon belüli kihasználhatósága alacsony (alacsony hatótáv, lassabb töltés) töltés miatti üresfutások száma nő fordatervezés összetettebb globális környezetszennyezés (energia előállítása) 25
6. Üzemeltetési sajátosságok Tervezés - Fordatervezés összetettebb, több szempont: statikus jellemzők töltéstípus, jármű hatótáv vonali adottágok domborzat, úthálózat, megállóhelytávolság dinamikus jellemzők időjárás (hőmérséklet, hó) forgalmi viszonyok (torlódások) utasforgalom nagysága (terheltség) járművezető vezetési stílusa műszak közbeni töltési idő/helyszín tervezése ugyanazon forda teljesítéséhez több elektromos autóbusz szükséges 26
6. Üzemeltetési sajátosságok Töltéstervezés - töltés töltéstípus meghatározása telephelyi töltőpontok számának meghatározása járműszám vonali töltőhelyszínek meghatározása - tartózkodási idő Dízel autóbuszok telephelyen (töltőállomáson) külön töltőszemélyzet egy-két töltőállomás telephelyenként soros kiszolgálás időtartam: pár perc Elektromos autóbuszok telephelyen (töltőállomáson) + végállomásokon, megállóhelyeken járművezető (személyzet) telephelyenként több töltőpont időtartam: párhuzamos kiszolgálás telephelyen: több óra megállóhelyeken: pár perc végállomáson: fél óra 27
6. Üzemeltetési sajátosságok Üzemeltetés karbantartás/javítás egyszerűbb technika, kevesebb kopó alkatrész nem szükséges: olaj, kenőanyag csere; más féktechnika kiforratlan technika meghibásodások száma nagyobb, összetettebb, hosszabb szerelési idő kevés tapasztalat, szakképzett karbantartó új szaktudás: elektroműszerész Kína, Hangzoo 1 : 70% rendelkezésre állás, dízel buszokhoz képes 1,4 elektromos busz szükséges ugyanazon szolgáltatási szint eléréshez nagy flotta nagyobb tapasztalat gyorsabb javítás, nagyobb rendelkezésre állás 1 Forrás: Real World Performance of Hybrid and Electric Buses, REPIC Final Report, Grütter Consulting AG, 2015 28
Üzemeltetési költség [USD/km] Beszerzési ár [USD] 6. Üzemeltetési sajátosságok 1,4 Beszerzési ár és üzemeltetési költségek 700000 1,2 600000 1 500000 0,8 400000 0,6 300000 0,4 200000 0,2 100000 0 Dízel Párhuzamos hibrid Soros hibrid Elektromos (megállóhelyi) Elektromos (telephelyi) 0 Karbantartási költség Üzemanyag költség Töltőállomás költség Drágább beszerzés, olcsóbb üzemeltetés megtérülés becslés: 9-10 év Adatok forrása: Mahmoud M., Garntt, R., Ferguson, M., Kanaroglou, P. (2017) Electric buses: A review of alternative powertrains. Renewable and Sustainable Energy Közlekedésmérnöki Reviews, 62, 673-684. és Járműmérnöki Kar 29
7. Környezeti hatások Korlátos kőolaj készletek, energia függőség: kőolaj 90%-a import az EU-ban Környezetszennyezés globális és lokális hatásai 2030: CO 2 kibocsátás csökkentése 40%-kal az 1990-es bázis évhez képest 2050: CO 2 kibocsátás csökkentése 60%-kal az 1990-es bázis évhez képest Energia fogyasztás szektoronként EU28, 2013 (EUROSTAT) Egyéb 17% Háztartások 27% Ipar 25% Közlekedés 31% Közút 26% Légi közlekedés 3% Vasút 1% Vízi közlekedés 1% 30
Lokális károsanyag-kibocsátás (PM és NO X ) 7. Környezeti hatások Biodízel Dízel Benzin Biogáz E 95 E 85 Benzin hibrid CNG LPG Hidrogén, áram (vízenergia) Áram (EU mix) Globális károsanyag-kibocsátás (CO 2 ) 31
gco2eq/km 7. Környezeti hatások 1400 Autóbuszok üvegházhatású gázok kibocsátása 1200 1000 800 600 400 200 0 Dízel CNG Párhuzamos hibrid WTT (Well-to-Tank) - energia előállítás Soros hibrid Elektromos (EU mix) Elektomos (megújuló) TTW (Tank-to-Wheel) - használat közben Adatok forrása: Közlekedésmérnöki Mahmoud M., Garntt, és R., Járműmérnöki Ferguson, M., Kanaroglou, Kar P. (2017) Electric buses: A review of alternative powertrains. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 62, 673-684. Szennyező tiszta előállítás, tiszta üzemeltetés 32
TDK dolgozat, szakdolgozat, diplomaterv, PhD kutatás Publikációk: Pauer, G. Csiszár, Cs.: Concept of Mobile Application Aiding Electromobility 5th IEEE International Conference on Advanced Logistics and Transport, Symposium on Intelligent Transportation Systems (ITS) Krakow, Poland, 1-3 June 2016. Csonka, B. Csiszár, Cs.: Az elektromobilitást támogató utazói információs szolgáltatások fejlesztése Közlekedéstudományi Konferencia, Győr, 2016. március 24-25. Csonka, B. Csiszár, Cs.: Elektromos járművek töltőinfrastruktúrájának kiépítéséhez a felhasználói elvárások feltárása Közlekedéstudományi Konferencia, Győr, 2017. március 30-31. Csonka, B. Csiszár, Cs.: Determination of Charging Infrastructure Locations for Electric Vehicles EWGT EURO Working Group on Transportation Meeting (EWGT) Budapest, 4-6 September 2017 Csonka, B. Csiszár, Cs.: Integrated Information Service For Plug-in Electric Vehicle Users Including Smart Grid Functions Transport (revision) Csiszár, Cs. Csonka, B. Földes, D. Lovas, T. - Wirth, E.: Locating Method For Fast Charging Stations Along National Roads Transportation Research Part D (submitted) Csiszár, Cs. Csonka, B. Földes, D.: Elektromosautó-töltőhálózat Magyarországon: Hol, mivel és hogyan töltsünk? Városi Közlekedés 2017/53(2) 31-36. Csiszár, Cs. - Pauer, G.: Concept of an Integrated Mobile Application Aiding Electromobility Transport (under review) Csiszár, Cs. - Pauer, G.: Calculation Method of Electric Vehicle Charging Demands International Journal of Sustainable Transportation (submitted) Csiszár, Cs. Csonka, B. Földes, D. Dán, A. Farkas, Cs. Prikler, L.: Az e-mobilitáshoz kapcsolódó közép- és hosszú távú villamos hálózati hatások Elektrotechnika 110 (9) pp. 14-17. (2017)
KÖZLEKEDÉSÜZEMI ÉS KÖZLEKEDÉSGAZDASÁGI TANSZÉK H-1111 BUDAPEST STOCZEK 2., ST ÉPÜLET 4. EMELET WWW.KUKG.BME.HU Dr. Csiszár Csaba, egyetemi docens csiszar.csaba@mail.bme.hu +36-70-336-0612 Csonka Bálint, PhD hallgató csonka.balint@mail.bme.hu +36-20-446-4682 Földes Dávid, PhD hallgató foldes.david@mail.bme.hu +36-20-570-4667 KÖSZÖNJÜK A MEGTISZTELŐ FIGYELMET