AZ ELEKTROMOS AUTÓBUSZOK ÜZEMELTETÉSE A KÖZFORGALMÚ KÖZLEKEDÉSBEN

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 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI

EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar

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

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

2

1. Járművek jellemzői

1918 Elektromos autóbusz Amerikából BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

3


1933. december 16. Vörösvári út – Óbudai temető BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

4


ENERGIAHATÉKONYSÁG Az autóbusz energiahatékonysága az akkumulátor méretével együtt nő BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

5


ÖNJÁRÓ HATÓTÁVOLSÁG Megjelennek a trolibusz és elektromos autóbusz közötti átmenetek BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

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


BYD K9 Akkumulátor: 324 kWh; hatótáv: 250 km; szállítható személyek: 59 fő BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

8


Skoda PERUN HE Akkumulátor: kb. 220 kWh; hatótáv: 150 km; szállítható személyek: 82 fő BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

9


Siemens Rampini Alé El Akkumulátor: 96 kWh, hatótáv: 60 km, szállítható személyek: 46 fő BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

10


Solaris Urbino 18 electric csuklós városi busz Akkumulátor: 120kWh; hatótáv: kb. 100 km; opcionális pantográf BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

11


BYD C10 távolsági autóbusz Hatótáv: 321 km; szállítható személyek száma: 57+1; töltési teljesítmény: 300kW BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

12


Dízel elektromos hibrid, OppCharge töltővel (3-4 perc, akár 450kW teljesítmény) BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

13


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

2. Mobilitási szolgáltatás jellemzői Integrálás a közlekedési rendszerbe Forgalom és töltés menedzsment (fordatervezés)

Karbantartás tervezés/javítás

Vezetési/ használati tanács (eco-driving)

Megújuló energiaforrások

Jogszabályok

ELEKTROMOS AUTÓBUSZ

Smart grid fejlesztés

Alternatív hajtástechnológia fejlesztés

Alkalmazhatóság (városi, távolsági)

Töltéstechnológia fejlesztés

Akkumulátor fejlesztés

Ösztönzők

Közigazgatás

Energiaipar

Töltőinfrastruktúra, járműszám tervezés

Önvezető jármű fejlesztés

Járműipar BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

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 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

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 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

Forrás: ZeEUS eBus Report, 2017

18

3. Nemzetközi gyakorlat - tendenciák Elektromos autóbuszok megoszlása Európában a hosszúság szerint 700

616

600

darab

500 400 300

242

200 100

90

124

161 79 2

0

8m

9m

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 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

19

4. Hazai gyakorlat

Budapest Szeged 20 db evopro akkumulátoros autóbusz, 13 db Ikarus-Skoda akkumulátoros trolibusz, töltés: telephelyen tölthető felsővezetékről és töltőállomáson is Komárom: BYD elektromos autóbuszgyár megnyitása 2017 áprilisában, szeptemberre elkészült az első 2 db Komáromban gyártott elektromos autóbusz BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

20

5. Töltési technológia és infrastruktúra jellemzői Pontbeli

Vezetékes

Vezeték nélküli

Vonalmenti

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%. BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

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

Hátrányok  magasabb beszerzési ár

 kiforratlan technika (több meghibásodás, hosszabb szerelés)  kevés üzemeltetési tapasztalat

 energia visszatáplálás

 jármű napon belüli kihasználhatósága alacsony (alacsony hatótáv, lassabb töltés)

 jobb menetdinamika

 töltés miatti üresfutások száma nő

 egyszerűbb vezethetőség

 fordatervezés összetettebb

 lokális környezetszennyezés csekély  globális környezetszennyezés (zaj és levegő) (energia előállítása) BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

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 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

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 párhuzamos kiszolgálás • időtartam: • 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, Hangzoo1: • 70% rendelkezésre állás, dízel buszokhoz képes • 1,4 elektromos busz szükséges ugyanazon szolgáltatási szint eléréshez nagy flotta → nagyobb tapasztalat → gyorsabb javítás, nagyobb rendelkezésre állás BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

1 Forrás: Real

World Performance of Hybrid and Electric Buses, REPIC Final Report, Grütter Consulting AG, 2015

28

6. Üzemeltetési sajátosságok 1,4

700000

1,2

600000

1

500000

0,8

400000

0,6

300000

0,4

200000

0,2

100000

0

Beszerzési ár [USD]

Üzemeltetési költség [USD/km]

Beszerzési ár és üzemeltetési költségek

0

Dízel

Párhuzamos hibrid

Karbantartási költség

Soros hibrid

Elektromos (megállóhelyi)

Üzemanyag költség

Elektromos (telephelyi) Töltőállomás költség

Drágább beszerzés, olcsóbb üzemeltetés megtérülés becslés: 9-10 év

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI

EGYETEM Adatok forrása: Mahmoud M., Garntt, R., Ferguson, M., Kanaroglou, P. (2017) Electric buses: A review of alternative powertrains. Renewable and Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Sustainable Energy Reviews, 62, 673-684. Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

29

7. Környezeti hatások • • • •

Korlátos kőolaj készletek, energia függőség: kőolaj 90%-a import az EU-ban Környezetszennyezés globális és lokális hatásai 2030: CO2 kibocsátás csökkentése 40%-kal az 1990-es bázis évhez képest 2050: CO2 kibocsátás csökkentése 60%-kal az 1990-es bázis évhez képest Energia fogyasztás szektoronként EU28, 2013 (EUROSTAT) Egyéb 17%

Háztartások 27%

Közlekedés 31%

Ipar 25%


Közút 26% Légi közlekedés 3% Vasút 1% Vízi közlekedés 1% 30

Lokális károsanyag-kibocsátás (PM és NOX)

7. Környezeti hatások

Biodízel

Dízel

Benzin

Biogáz

E 95

E 85

LPG

Benzin hibrid CNG

Hidrogén, áram (vízenergia)

Áram (EU mix) Globális károsanyag-kibocsátás (CO2)


31

7. Környezeti hatások Autóbuszok üvegházhatású gázok kibocsátása 1400 1200

gCO2eq/km

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

Szennyező tiszta előállítás, tiszta üzemeltetés

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

Közlekedésmérnöki ésR.,Járműmérnöki Kar P. (2017) Electric buses: A review of alternative powertrains. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 62, 673-684. Adatok forrása: Mahmoud M., Garntt, Ferguson, M., Kanaroglou, Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék

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 [email protected] +36-70-336-0612 Csonka Bálint, PhD hallgató [email protected] +36-20-446-4682

Földes Dávid, PhD hallgató [email protected] +36-20-570-4667

KÖSZÖNJÜK A MEGTISZTELŐ FIGYELMET BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI

EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar

AZ ELEKTROMOS AUTÓBUSZOK ÜZEMELTETÉSE A KÖZFORGALMÚ KÖZLEKEDÉSBEN

Recommend Documents