Es ist schwer zu sagen, ob die Zukunft der Elektrobusse schon da ist. In einem Artikel mit dem Titel “Elektrobusse werden sich bis 2025 durchsetzen” wird diskutiert, wie Shenzhen in China zu einem Beispiel für eine erfolgreiche Elektrifizierung des Busses wurde. Lesen Sie jedoch “US-Transitagenturen vorsichtig bei Elektrobussen” dann erfahren Sie mehr über die Nachteile des Einsatzes neuer Technologien, die immer noch teuer und wenig bewährt sind.
Eines ist sicher: Elektrobusse werden zu einer tragenden Säule des innerstädtischen Personennahverkehrs und erfordern Änderungen an der Elektro- und Ladeinfrastruktur, was jedoch einige Zeit in Anspruch nehmen wird.
So wie Smartphones uns immer wieder Sorgen machen, wann und wo wir sie aufladen können, müssen auch Elektrofahrzeuge aufgeladen werden. Dies hat natürlich Auswirkungen auf die Planung des öffentlichen Personennahverkehrs, welcher Elektrofahrzeuge einsetzt. Bei der Terminplanung müssen jetzt Überlegungen zum Aufladen berücksichtigt werden. Mal sehen, wie das geht:
Die Herausforderung der Terminplanung
Unabhängig davon, ob Elektrobusse in großen oder kleinen Pilotprojekten eingesetzt werden, fügen sie neue Überlegungen in die Planung und Disposition des Nahverkehrs ein. Die Terminplanung war nie einfach. Das richtige Fahrzeug mit dem richtigen Fahrer zur richtigen Zeit am richtigen Ort zu platzieren, ist eine komplexe Herausforderung (NP-hard). Es richtig zu machen, bedeutet einen besseren Service und niedrigere Betriebskosten zu erreichen (Verringerung der Kosten um echte, harte Euro). Richtige Optimierung bedeutet weniger Überstunden, weniger Leerfahrten und mehr Pünktlichkeit.
Die Optimierung des Fahrplans muss der einfachen Tatsache Rechnung tragen, dass Elektrobusse andere Reichweiten haben als Dieselbusse und unterschiedliche Anforderungen an die “Kraftstoffversorgung”. Das liegt daran, dass Elektrofahrzeuge entsprechende Zeit zum Aufladen benötigen. Es geht einfach nicht so schnell wie beim Tanken. Elektrofahrzeuge verfügen auch über Mindestgrenzwerte für die Batterie, die sich auf die Fahrtzeiten auswirken, wodurch sie kürzer sind als die von Fahrzeugen, welche fossile Brennstoffe tanken. Andere Überlegungen für Elektrofahrzeuge beziehen sich auf die zeitliche Koordinierung. In einigen Fällen variieren die Strompreise im Laufe des Tages und in diesem Fall sollte das Aufladen vorzugsweise erfolgen, wenn die Preise niedrig sind. Ein weiterer Aspekt ist die Ladestationskapazität. Wenn Sie über fossile Brennstoffe nachdenken, bedeutet eine schnelle Wiederaufladung, dass beim Tanken nicht viele Kapazitätsengpässe bestehen (höchstens eine Warteschlange vor der Zapfsäule). Da bei Elektrofahrzeugen jedoch Zeit für das Aufladen erforderlich ist, wird die Kapazität der Ladestation berücksichtigt, d.h. wie viele Fahrzeuge sie maximal unterstützen kann.
Elektrofahrzeuge verändern also die Spielregeln, weil sie die Zeitpläne an die Ladezeiten und den Mindestladezustand der Batterien anpassen müssen. Außerdem ist es auch notwendig Änderungen in der Routenlänge zu berücksichtigen.
Die Herausforderung mit der Batterie
Im Gespräch mit Branchenexperten haben wir von vornherein gelernt, dass sich die Batterien von Elektrobussen nicht immer gemäß den Herstellerangaben verhalten. Das fügt dem Zeitplanungsproblem eine weitere Komplexitätsebene hinzu, die die Verwendung historischer Daten zu Elektrofahrzeugen und der Batterieleistung erfordert, um genaue Zeitpläne zu erstellen, die die Realität des Batterieverhaltens widerspiegeln.
Um einen wirklich optimalen Zeitplan zu verwenden, müssen diese Unterschiede berücksichtigt werden, wobei die richtigen Eingaben bezüglich der Entladungsrate oder der erforderlichen Ladedauer verwendet werden müssen. Ziel ist es, die Anzahl der elektrischen Kilometer zu maximieren und das Risiko von Batterieproblemen zu minimieren.
Vermeiden von Diesel-Rückfällen oder wie elektrische Kilometer maximiert werden können
Können Sie elektrische Busse ohne Erhöhung der Kosten in Ihre Flotte integrieren? Die Antwort ist Ja.
Ein optimierter Zeitplan kann:
Die elektrischen Kilometer erhöhen
Den Bedarf an Ersatzfahrzeugen auf fossiler Kraftstoffbasis reduzieren
Betriebsunterbrechungen verringern, und
die Zeit des Aufladens optimieren, zur besseren Anpassung an die Fahrpläne.
Gehen wir ein hypothetisches Beispiel mit den folgenden Voraussetzungen durch
9 Busse
Batterieeigenschaften basierend auf historischen Leistungsdaten von Elektrofahrzeugen
Öffentlich verfügbare Fahrpläne für mehrere Strecken von Elektrofahrzeugen in einer großen Stadt in Großbritannien
Die wichtigsten Planungseinschränkungen waren:
Anzahl der Aufladevorgänge
Minimale Batteriekapazität
Der “Zwischenstopp” – der Zeitbereich zwischen aufeinanderfolgenden Reisen, wird auch als Zwischenstopp oder Aufenthalt bezeichnet.
Ein wichtiger Kompromiss besteht zwischen der Begrenzung der Mindestkapazität der Batterie und der Anzahl der Wiederaufladevorgänge. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf den Zeitplan. Je höher die untere Grenze für die minimale Batteriekapazität eingestellt wird, desto mehr Ladevorgänge werden benötigt.
Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist die Ladestrategie. Verwenden wir kurze Aufladevorgänge während des Tages oder sollten wir nur aufladen, wenn wir genug Zeit haben, um 100% aufladen zu können?
So legen wir die Ladepräferenzen in Optibus fest:
So definieren wir Batterietypen:
So funktioniert die Planungsoptimierung für Elektrofahrzeuge
Wir legen den Rest der Präferenzen und Einstellungen (d.h. Nicht-Elektrofahrzeuge) in der Optibus Plattform fest. Wir haben jede Batterieentladungsrate basierend auf historischen Daten und unterstützten Ladeprofilen definiert. Wir haben dann jedes Ladeprofil definiert. Zu guter Letzt haben wir die Ladestationen und die Anzahl der Fahrzeuge festgelegt, die gleichzeitig aufgeladen werden können.
Zwei Szenarien
Szenario 1 umfasste 8 elektrische Busse, für die eine Strategie für einen kurzen Ladepuls implementiert wurde. Dieses Szenario stellte eine Reduzierung des PVR (Peak Vehicle Requirement) dar. Jedoch entstanden Kosten für mehr Ladevorgänge während des Tages, durchschnittlich 3,75 Ladevorgänge pro Fahrzeug. Dieses stellt eine operative Herausforderung dar.
Hier sehen Sie die Ergebnisse von Szenario 1:
Das zweite Szenario umfasste 9 elektrische Busse. Wir haben uns zum Ziel gesetzt, die Anzahl der Ladevorgänge zu reduzieren, und zwar auf 2 Ladevorgänge pro Fahrzeug.
Hier sehen Sie die Ergebnisse von Szenario 2:
Ergebnisse
Insgesamt zeigen beide Szenarien, dass die gesamte Strecke vollständig mit Elektrofahrzeugen, d.h. ohne Dieselbusse als Ersatzfahrzeuge, betrieben werden kann. Da der bisherige Fahrplan Dieselbusse verwendet hatte, um die aufladenden Elektrofahrzeuge zu ersetzen, wurden in diesem Fall 270 Dieselkilometer weggelassen, wodurch 1552 Kg CO2-Emissionen vermieden wurden.
Die tatsächliche Schlussfolgerung ist, dass der Erfolg bei der Verwendung von Elektrofahrzeugen für den Nahverkehr von der Fähigkeit abhängt, gute Planungspraktiken anzuwenden, welche die realen Eigenschaften von Elektrofahrzeugen berücksichtigen.
