hybrid bussen bij RET Monitoring en evaluatie periode

Mercedes Citaro G-hybrid hybrid bussen bij RET Monitoring en evaluatie periode 2010-2013 2010

Mercedes Citaro G-hybrid bij RET 2010-2013

RET Voertuigtechniek, Vloot Management, 2014

2


Mercedes Citaro G-hybrid bussen bij RET Monitoring en evaluatie periode 2010-2013

Auteur: Ruben van Paasen; Voertuigtechniek, Vloot Management Redactie: Theo Konijnendijk; Regie & Ontwikkeling Document 77.188 Rotterdam, September 2014


3


Managementsamenvatting Doel In de context van Maatschappelijk Verantwoord Ondernemen en de reductie van CO2–uitstoot heeft de RET sinds begin 2010 vier hybride bussen in exploitatie genomen (voertuigen die door een combinatie van twee krachtbronnen worden aangedreven). Twee daarvan zijn 18m gelede Mercedessen van het type Citaro Ghybrid. Deze bussen zijn onderwerp van deze rapportage. De andere twee hybride bussen zijn door e-Traction omgebouwde VDL´s Citea, genaamd “e-Busz”, en vallen buiten deze rapportage. De stadsregio Rotterdam verstrekte een subsidie voor de meerkosten met als doel hiermee kennis en ervaring op te doen. Twee bussen Deze rapportage betreft twee Mercedes Citaro G-hybrid gelede bussen (18 meter) van fabrikant EvoBus, een dochter van DaimlerChrysler. Het brandstofverbruik van de hybride bus was tijdens het project een belangrijk aandachtspunt (hetgeen indirect is gerelateerd aan de CO-2 uitstoot). Bij het monitoren van de bussen zijn tevens ervaringen van zowel reizigers, chauffeurs als monteurs betrokken. Daarnaast is het door McKinsey opgestelde rapport ‘Urban buses alternative powertrains for Europe’ gespiegeld aan het project. Citaro G-hybrid Het project met de Mercedes Citaro G-hybrid werd uitgevoerd van voorjaar 2010 tot en met eind 2012. Bij deze diesel-serieel-hybride bus wordt de elektriciteit opgewekt door een dieselgenerator. Na een aantal modificaties in het concept, waarbij de achterassen zijn vervangen door een geluidsarme versie en het koelsysteem is aangepast, alsmede storingen in het batterijpakket zijn verholpen, is de bus steeds betrouwbaarder geworden. Naar verwachting doet dit type in 2014 qua betrouwbaarheid niet onder voor een conventionele bus. Zowel reizigers als chauffeurs waren positief over het stille en comfortabele rijden, terwijl monteurs het uitdagend vonden om met de nieuwe technologie te werken. De beloofde brandstofbesparing van 25 % is binnen bereik en hoewel de onderhoudskostprijs nog relatief hoog blijft, is het concept in een vergevorderd ontwikkelstadium. Conclusie Conventionele bussen zijn nu nog de meest betrouwbare voertuigen voor het OV. Hybride technieken zijn nog in ontwikkeling: betrouwbaarheid is nog niet optimaal en de onderhoudskosten relatief hoog, zo blijkt uit projecten bij de RET. Voor de RET is het raadzaam de actuele ontwikkelingen te volgen en naast conventionele technieken te experimenteren met nieuwe technologieën en deze te testen / kleinschalig te exploiteren. Die bevindingen zijn in lijn met recent onderzoek van McKinsey naar alternatieve aandrijflijnen. Daaruit blijkt tevens dat naast alle technologische oplossingen ook het rijgedrag van de chauffeur een belangrijke factor is in de reductie van energiegebruik en CO2- uitstoot.


4


Projectrapportage in hoofdlijnen Hybride busprojecten bij de RET

De RET heeft sinds begin 2010 een viertal hybride bussen in exploitatie genomen. Deze rapportage beschrijft de resultaten van de twee Mercedes Citaro G-hybrid bussen. Dit zijn 18 meter gelede bussen, gefabriceerd door EvoBus, een dochteronderneming van Daimler Chrysler. De andere twee bussen zijn “e-Buszen”, door e-Traction omgebouwde VDL Citea bussen. Hoewel het in beide gevallen om hybride bussen gaat, is sprake van verschillende concepten. De Mercedes is een dieselhybride, waarbij elektriciteit uitsluitend wordt opgewekt door een dieselgenerator. De ‘e-Busz ‘ is een plug-in dieselhybride, wat betekent dat die daarnaast (’s nachts) wordt opgeladen aan het net. In de periode van voorjaar 2010 tot en met eind 2012 is ervaring opgedaan met de Citaro G-hybrid. In mei 2013 is een afsluitende tweelingtest gehouden. De resultaten daarvan zijn ook meegenomen in deze rapportage. Het monitoren project gebeurde in opdracht van de stadsregio Rotterdam en AgentschapNL. Beschikbaarheid

Conventionele bussen rijden ongeveer 60.000 kilometer per jaar. De twee Citaro Ghybrid bussen hebben vanaf maart 2010 tot en met december 2012 in totaal 170.353 km gereden. Doordat een beperkt aantal RET-chauffeurs geïnstrueerd was om met hybride bussen te rijden, zijn de voertuigen regelmatig slechts een deel van de dag ingezet. Ook hebben technische aangelegenheden de beschikbaarheid beïnvloed. Bijvoorbeeld storingen aan de nieuwe hybride technologie, storingen aan de conventionele functies van de bus, langere wachttijden (omdat onderdelen niet standaard voorradig waren) alsmede het reguliere onderhoud. Zowel voor de RET als voor de fabrikant was het een enorme uitdaging de beschikbaarheid van de bussen in de buurt te laten komen van die van conventionele bussen. In de volgende grafiek is de kilometrage per jaar weergegeven.


5


De grafiek hieronder geeft de beschikbaarheid van de hybride voertuigen weer, met daarbij diverse oorzaken waarom de bussen niet inzetbaar waren.

Modificaties

De Citaro G-hybrid heeft tijdens de proefperiode een aantal modificaties ondergaan ter verbetering van het concept. Die modificaties betroffen onder meer de vervanging van de achterassen door een geluidsarme versie. Daarnaast is het koelsysteem aangepast. Tevens zijn softwarematige updates uitgerold ter verbetering van het energiemanagement. Storingen

De Citaro G-hybrid heeft in het hybride systeem een aantal technische storingen gehad. Deze storingen traden voornamelijk op in het batterijpakket. Dit batterijpakket is speciaal ontwikkeld door Mercedes, met een complex ‘thermomanagementsysteem’. De elektrische aandrijving heeft eveneens de nodige problemen vertoond. De voertuigen hadden ook last van enkele constructiefoutjes en lekkages. Betrouwbaarheid

Sinds 2012 rijden de bussen vele diensten zonder storingen en uitval. De inzet is weliswaar nog niet geheel op volwassen niveau, maar naar verwachting zal de Ghybrid in 2014 qua betrouwbaarheid niet meer onderdoen voor een conventionele Citaro. Ervaringen reizigers

Over het algemeen zijn reizigers zich er vaak niet van bewust in wat voor bus zij van A naar B vervoerd worden. Reizigers hebben meer oog voor netheid, dan voor technologie. Als reizigers er persoonlijk op geattendeerd werden dat zij zich in een elektrische bus bevonden, werd opgemerkt dat de bus comfortabel rijdt en stiller is. Tevens waren reizigers positief over het feit dat de RET als maatschappelijk verantwoorde onderneming rekening houdt met het milieu.


6


Ervaringen chauffeurs

Over het algemeen zijn de chauffeurs positief over de hybride bussen. Zo rijden de voertuigen comfortabel en reageren ze goed op het gaspedaal. Wel vond men de inzet van de 18 meter gelede bus opmerkelijk. Een 12 meter bus biedt doorgaans ruim voldoende capaciteit voor de lijnen bij de RET. Ervaringen monteurs

De monteurs vonden het uitdagend om aan de hybride bussen te werken, hoewel hiermee nog onvoldoende ervaring is opgedaan. Bij complexere problemen was slechts een selecte groep monteurs alsmede de betreffende leverancier betrokken. Brandstofverbruik

Evobus beloofde voor de Mercedes Citaro G-hybrid een brandstofbesparing 25% ten opzichte van de EEV techniek (=enhanced envorinmentally friendly vehicle). Het kostte Mercedes drie jaar om dit beloofde rendement te halen. In de tweede tweelingtest is aangetoond dat het met de modificaties en software updates het stapsgewijs in de richting van de beloofde brandstofbesparing gaat. Tweelingtesten geven resultaten energiebesparing

Voor de Citaro G-hybrid heeft de RET geen relevante vergelijkingsgegevens. Om toch een vergelijk te kunnen maken, zijn tweelingtests uitgevoerd met een conventionele gelede dieselbus uit Hamburg. In september 2010 is een tweelingtest uitgevoerd die een beeld gaf van een besparing variërend van 6,28% tot 12,3%. De volgende grafiek toont de trend in brandstofverbruik van de Citaro G-hybrid.

In september 2011 zijn de Citaro G-hybrid bussen voor een grote modificatie een maand naar de leverancier gegaan. Eind februari 2012 is een software update uitgerold met betrekking tot het energiemanagement. In oktober 2012 zijn nog enkele modificaties gedaan, gevolgd door een laatste software update in november 2012. Vervolgens is de tweede tweelingtest uitgevoerd in maart 2013. In vergelijking tot die meetgegevens en de eerste tweelingtest, was sprake van benadering van de beloofde 25% . Deze brandstofbesparing betekent een overeenkomstige reductie van CO2-uitstoot.


7


Kilometerkostprijs

Diverse aspecten, zoals kinderziektes en logistieke kleinschaligheid, hebben geleid tot meer curatief onderhoud, modificaties en langere wachttijden op onderdelen. Deze factoren waren mede oorzaak van de lagere beschikbaarheid en hogere onderhoudskosten, wat resulteert in een relatief hoge kilometerkostprijs. Conclusie

Evobus doet met de Mercedes Citaro G-hybrid praktijkonderzoek naar alternatieve aandrijving. De Mercedes Citaro G-hybrid is in een vergevorderd ontwikkelstadium. Het beloofde rendement van 25% is in mei 2013 tijdens de tweelingtest zo goed als gehaald. De betrouwbaarheid van de Citaro G-hybrid benadert de betrouwbaarheid van een conventionele 12 meter Citaro bus. In de kilometerkosten is de nodige progressie geboekt. Het kilometrage is omhoog gegaan en het aantal monteururen omlaag. Aanbevelingen

Het is voor de RET raadzaam de laatste stand van de technologie te volgen. Strategisch gezien is het goed om naast het volgen van de huidige (betrouwbare) techniek ook te experimenteren met nieuwe technologieën en ideeën. Kleinschalige projectmatige inzet verdient daarbij de voorkeur. Daarnaast blijkt de rijstijl van de chauffeur een belangrijke factor voor het uiteindelijke resultaat bij het besparen van brandstof en elektriciteit. (Hernieuwde) aandacht voor energiezuinig rijden, gekoppeld aan een monitoringsprogramma en beloning van besparend rijgedrag zijn nodig om de hogere kostprijs van dit type bussen (deels) te compenseren.


8


Inhoudsopgave 1

Inleiding............................................................................................................ 10

2

Beschrijving Mercedes Citaro G-hybrid concept ......................................... 11

3

Prestaties ......................................................................................................... 12 3.1 Beschikbaarheid....................................................................................... 12 3.2 Kilometrage .............................................................................................. 13 3.3 Betrouwbaarheid ...................................................................................... 13

4

Ervaringen van reizigers, chauffeurs en monteurs ...................................... 15

5

Brandstofverbruik ........................................................................................... 16 5.1 Meten van brandstofverbruik ....................................................................... 16 5.2 toekomst besparingspotentieel Mercedes Citaro G-hybrid .......................... 17

6

Resultaten en kilometerkostprijs ................................................................... 18

7

McKinsey onderzoek : Urban buses alternative powertrains for Europe ... 21 7.1 Overzicht verschillende aandrijflijnen .................................................... 21 7.2 Total Cost of Ownership ten opzichte van broeikasgasemissie .......... 22 7.3 Vergelijking diverse aandrijflijnen .......................................................... 23 Euro VI dieselbussen......................................................................................... 23 Hybride bussen ................................................................................................. 24 Plug-in bussen................................................................................................... 24 Waterstofbussen ............................................................................................... 24 7.4 Elektrisch rijden in de toekomst ............................................................. 25

8

Conclusie en aanbevelingen .......................................................................... 26 8.1 Conclusies ................................................................................................ 26 8.2 Aanbevelingen .......................................................................................... 26


9


1 Inleiding De RET exploiteert sinds begin 2010 een viertal hybride bussen. Twee daarvan zijn 18m gelede Mercedessen van het type Citaro G-hybrid. Fabrikant is EvoBus, een dochter van DaimlerChrysler. Deze bussen zijn onderwerp van deze rapportage. De andere twee hybride bussen zijn door e-Traction omgebouwde VDL´s Citea, genaamd “e-Busz”, en vallen buiten dit project. De opdracht voor het uitvoeren van dit project is afkomstig van de Stadsregio Rotterdam. Zij heeft met middelen van het ministerie van Infrastructuur en Milieu aan de RET middelen verstrekt op basis van meerkosten van aanschaf en gebruik van de bussen ten opzichte van conventionele voertuigen. Deze subsidie is gebruikt voor de aanschaf en het onderhoud. Deze hybride bussen wijken af van de rest van de RETvloot, die uit 12m-bussen bestaat (Mercedes Citaro LF uit 2006 en 2008). Het project is gestart in januari 2010 en de RET heeft de uitvoering van het project gemonitord tot en met december 2012. In mei 2013 is een afsluitende tweelingtest gehouden. De resultaten daarvan zijn ook meegenomen in deze rapportage. In deze rapportage wordt het concept beschreven en worden de prestaties besproken. Het concept worden uitgelegd aan de hand van de techniek en de visie van de fabrikant. De prestaties van de voertuigen worden vergeleken met die van de huidige RET-vloot. Daarbij is het brandstofverbruik een van de belangrijkste punten (wat direct gerelateerd is aan de CO2-uitstoot). De gerealiseerde kilometerkostprijs en de te verwachten kilometerkostprijs worden besproken. Ook ervaringen van directe gebruikers zijn van belang. Daarom zijn reizigers, chauffeurs en monteurs geënquêteerd. Naast de eigen bevindingen wordt ook het rapport Urban buses: alternative powertrains for Europe van McKinsey besproken en gespiegeld aan de RETprojecten.


10


2 Beschrijving Mercedes Citaro G-hybrid concept In de visie van EvoBus is het hybride concept de schakel tussen diesel en elektrisch transport, met name voor openbaar vervoer in de stad. Het hybride concept is in theorie ook geschikt voor een brandstofcel op waterstof als krachtbron.

EvoBus heeft haar huidige Citaro G-diesel concept aangepast en het hybride deel compleet geïntegreerd. Het voertuig heeft drie assen waarvan twee elektrisch aangedreven achterassen (ZF, AVE130). Aan de voorzijde van het dak liggen de nevenaggregaten (luchtcompressor, stuurbekrachtiging, aircopomp, 24v DC transformator en de 400v AC transformator). Daarachter ligt de klimaatregeling van het batterijpakket, vervolgens het batterijpakket en de wisselrichters van de middenas. Na de geleding, op het achterste deel van het voertuig, zijn de wisselrichters van de achteras geplaatst. Aan de achterzijde van het dak liggen koelunits, voor zowel de dieselmotor als de elektrische componenten. De motorruimte wordt benut door een kleine vier cilinder dieselmotor (160 kW) met een generator en een uitlaatpakket. Daarnaast is een standkachel gemonteerd (Webasto), die de passagiersruimte moet voorzien van warmte (als gevolg van het ontbreken van restwarmte door de conventionele dieselmotor). Het batterijpakket heeft een capaciteit van 26.1 kWh waarmee de bus 4 à 5 km emissieloos kan rijden.


11


3 Prestaties Het project ging om het testen van experimentele concepten van hybride voertuigtypen. De Mercedes Citaro G-hybrid was zowel voor de RET als voor de fabrikant een test van nieuwe technologie. Tijdens de exploitatie kwamen problemen aan het licht, die hebben geleid tot de nodige ontwikkelingen in het concept, modificaties en reparaties. In dit hoofdstuk worden de variabelen beschreven die van invloed zijn geweest op de beschikbaarheid en inzet. 3.1

Beschikbaarheid

De inzet van hybride bussen in de exploitatie is afhankelijk van verschillende factoren, zoals de technische beschikbaarheid van de bussen, het rooster van de speciaal geïnstrueerde chauffeurs alsmede nevenactiviteiten van de voertuigen voor promotie en educatie. In de twee grafieken hieronder is de beschikbaarheid van de hybride voertuigen te zien, met daarbij de diverse oorzaken van het niet beschikbaar zijn.

- Beschikbaarheid voor de lijn: het percentage van inzet op lijndiensten ten behoeve van het exploitatie proces - Educatie, test, en promotieritten: ritten met als doel de technologie te beproeven en te promoten. Daarnaast heeft de RET een samenwerkingsverband met de Hogeschool Rotterdam waarvoor testritten zijn gemaakt. - Regulier onderhoud en instructie: geplande dagen ter controle van de techniek en rijinstructie voor de chauffeurs. De controles zijn in het begin tweewekelijks uitgevoerd. Daarnaast zit het reguliere onderhoud in dit percentage, zoals APK, preventief en correctief onderhoud. - Modificatie: geplande dagen om de techniek van het voertuig te upgraden zowel qua hardware als software. Deze modificaties zijn zowel bij de RET uitgevoerd als bij fabrikant EvoBus. - Reparatie / Storing technologie: het percentage niet beschikbaarheid is het gevolg van uitval door technische mankementen aan de nieuwe technologie. Naast uitval door reparatie was er ook uitval als gevolg van wachten op onderdelen en support RET Voertuigtechniek, Vloot Management, 2014

12


van de fabrikant. Deze uitval is voornamelijk het gevolg van het (nog) niet gangbaar zijn op de markt, hierdoor waren voertuigen langere tijd niet beschikbaar voor exploitatie. 3.2

Kilometrage

In de volgende grafiek is weergegeven wat de beschikbaarheid is geweest ten opzichte van de huidige vloot. Het betreft de jaarkilometrage van de 200 en 300 serie Citaro ten opzichte van de Mercedes Citaro G-hybrid. De kilometrage is in kwartalen weergegeven, wat de ontwikkeling in de technologie en de inzet zichtbaar maakt. De kilometrage van hybride busconcept is geprojecteerd ten opzichte van de huidige RET busvloot. De grafiek laat zien dat de Citaro G-hybrid ongeveer 60% van de kilometers heeft gereden in vergelijking tot de conventionele bussen.

3.3

Betrouwbaarheid

Uitval De Mercedes Citaro G-hybrid heeft in de afgelopen drie jaar diverse kinderziektes vertoond. • De keerringen in de elektrische aandrijfassen hebben in het begin lekkage vertoond, waardoor er koelvloeistofverlies optrad. Dit resulteerde in diverse meldingen op het dashboard. Eind 2010 begin 2011 is het probleem verholpen door montage van gemodificeerde aandrijfassen. Deze assen zijn ook voorzien van schuine vertanding, die geluidsreductie beoogde. • Er traden enkele elektrische tractiestoringen op. Bijvoorbeeld spanningsverlies als gevolg van isolatieproblemen in de bekabeling. Deze storingen ontstonden bij de faseaansluiting van de wielmotoren. Om dit op te lossen heeft de fabrikant nieuwe kabelbomen met verbeterde contacten gemonteerd. • De zekeringen van het accupakket hebben een aantal maal voor uitval gezorgd met als gevolg dat het batterijpakket maar voor de helft functioneerde. • Daarnaast zijn nog enkele batterijmanagementstoringen geweest. • Door een constructiefout aan de ophanging van de generator, ontstond lekkage aan het generatorpakket. Het flexibele deel van de uitlaat van de


13


•

• • •

•

generator is gescheurd met als gevolg dat het automatisch brandblussysteem in werking trad. De luchtcompressor heeft wat olielekkage problemen gehad. Deze problemen zijn in een grote modificatieactie, in augustus 2011, opgelost. Tijdens dezelfde modificatie zijn ook de koelsystemen aangepast en geïntegreerd met het verwarmingssysteem. In oktober 2011 en maart 2012 zijn diverse software updates uitgerold om het energiemanagement te verbeteren. De interne zekering van het batterijpakket is verhoogd van 200 naar 300 ampère, alsmede een software update voor het balanceren van de batterijen. Van beide bussen is in het voorjaar van 2012 de radiateur gerepareerd. Het batterijmanagement heeft aan beide bussen, in de zomer van 2012, nog eenmaal een storing veroorzaakt. Daarnaast zijn nog enkele storingen geweest aan isolatie, elektrische systeem, batterijsoftware en een defecte uitlaatsteun. Eind 2012 hebben beide bussen een laatste software update gehad ten behoeve van het energiemanagement en het batterijmanagement.

Vanaf het begin van de monitoringsperiode zijn reguliere technische controles uitgevoerd. Deze controles, die in het begin tweewekelijks plaatsvonden, zijn op den duur vervallen. De frequentie van deze controles heeft de beschikbaarheid voor exploitatie negatief beïnvloed. De Mercedes Citaro G-hybrid is inmiddels een betrouwbaar product. Naar verwachting doet de Citaro G-hybrid bus in 2014 niet onder ten opzichte van de conventionele diesel Citaro.


14


4 Ervaringen van reizigers, chauffeurs en monteurs Ondanks kinderziektes en aanloopproblemen is tijdens het project voldoende input verzameld over ervaringen met de hybride bussen. Hierbij zijn zowel ervaringen van reizigers als van chauffeurs en monteurs betrokken. Om deze meningen te peilen zijn enquêtes gehouden onder reizigers en chauffeurs. Monteurs hebben hun mening gegeven tijdens regulier werkoverleg. Deze onderzoeken zijn in 2010 gehouden. Reizigersenquête In mei 2010 is er onder passagiers van de Mercedes Citaro G-hybrid een enquête gehouden. De meeste passagiers vinden het positief dat de RET zich met proefprojecten bezig houdt omwille van het milieu, als daarnaar gericht wordt gevraagd. Opvallend is dat reizigers zich er nauwelijks van bewust zijn in wat voor bus ze worden vervoerd, ondanks de uitstraling van de hybride voertuigen aan de buitenkant. Ook qua rijgedrag, wegligging, acceleratie, trillingen merken reizigers weinig tot geen verschil met conventionele bussen. Verbeteringen worden minder opgemerkt dan verslechteringen. Als reizigers geen verschil merken met conventionele bussen, betekent dit dat hybride bussen in comfort niet onderdoen. Chauffeursperceptie Bij de start van het project op de noordzijde van de Maasoever zijn vijftig chauffeurs opgeleid om met de gelede Mercedes hybride te rijden. Een vertegenwoordigende delegatie chauffeurs heeft in juni 2010 hun mening gegeven. Zij ervaren het rijden als zeer prettig. Zo is de aandrijving traploos en erg comfortabel en bevalt ook de trekkracht goed. Nadeel is dat de bus qua capaciteit en afmeting (18 meter in plaats van 12) niet echt efficiënt is in de huidige dienstregeling. De rookwalm van de standkachel doet bij slechte afstelling afbreuk aan het imago. Chauffeurs hadden in het begin ook moeite met de manier waarop storingen werden afgehandeld. Dit kwam voort uit de scherpe afstellingen van het storingsysteem en de kinderziektes. Bestuurders willen inzicht in hun verbruiksprestaties en willen graag frequenter met het voertuig rijden om het gevoel met de techniek te behouden. In 2012 is het project met de Citaro G-hybrid bussen voortgezet op de zuidzijde van de Maasoever. Ook hier waren chauffeurs positief over de bus. Monteursperceptie Gedurende de hele projectperiode is er contact geweest met de monteurs. Het hybride concept vraagt extra kennis en veiligheidsmaatregelen van monteurs. Een kleine groep monteurs is bij reparatie en onderhoud aan hybride bussen betrokken. Over het algemeen vinden de monteurs het interessant om aan deze voertuigen te werken. Door de regelmatige reparaties, modificatie en het wachten op onderdelen zijn de bussen een belasting voor de werkplaats. Naast deze groep monteurs was EvoBus zo nu dan aanwezig voor modificatie, updates en storingen. Dit leidt tot enige onrust, omdat andere monteurs zich buitengesloten voelen van nieuwe ontwikkelingen.


15


5 Brandstofverbruik Hoofddoel van het toepassen van hybride voertuigen is om het brandstofverbruik ten opzichte van conventioneel aangedreven bussen te reduceren. Met het brandstofverbruik wordt de CO2 uitstoot in dezelfde mate gereduceerd. Mercedes beloofde een brandstofbesparing van 25% ten opzichte van de huidige conventionele EEV techniek (enhanced environmentally friendly vehicle). 5.1 Meten van brandstofverbruik

De huidige RET-vloot bestaat uit 12 meter voertuigen (series 200 en 300). De Mercedes Citaro G-Hybrid is een 18 meter gelede bus. Het verbruik van de hybride bussen kan daarom niet worden vergeleken met de rest van de vloot. Om de verwachte besparing op het brandstofverbruik toch in beeld te brengen, zijn door de RET in samenwerking met de ontwikkelingsafdeling van EvoBus Duitsland twee tweelingtests uitgevoerd. Hiertoe is een 18 meter gelede diesel Citaro G (EEV diesel) uit Hamburg gebruikt. Tweelingtesten In september 2010 vond de eerste tweelingtest plaats (zie tabel). Tijdens deze test zijn bussen uit Rotterdam en Hamburg een aantal maal in colonne ingezet op buslijnen 38 en 56. Deze testwijze reduceert de verschillen in weer, verkeer, belading en rijgedrag tot een minimum. De Hamburgse Citaro was een van de beter presterende bussen uit hun vloot. En deze bus had een lange rit vanuit Hamburg naar Rotterdam achter de rug waardoor de motor goed schoon was en optimaal presteerde. Deze bus haalde in de tweelingtest een gemiddeld verbruik van 1,85 km/ltr (0,54 ltr/km).

In mei 2013 vond de tweede tweelingtest plaats. De test is na de monitoringsperiode uitgevoerd omdat de laatste updates aan de bus in 2013 zijn uitgevoerd. In de tabel staan de resultaten.


16


In de volgende grafiek is te zien wat de Citaro G-hybrid bus de afgelopen drie jaar verbruikt heeft op het lijnennet van de RET.

De grafiek heeft betrekking op de gehele monitoringperiode. In deze periode zijn veel verbeteringen uitgevoerd in het concept. Zie paragraaf 3.3. De verbetering van het energiemanagementsysteem in maart 2012 gaf een duidelijk effect op het verbruik. In oktober en november 2012 is een tweede energiemanagement verbetering uitgevoerd, waarbij het batterijmanagementsysteem, het koelmanagementsysteem en het aandrijfmanagementsysteem is verbeterd. Het verbruik van de tweeling testen is niet te vergelijken met de verbruiksgrafiek. De tweelingtest heeft als doel gehad om het verschil in brandstofverbruik tussen de twee technieken te meten, niet om het dagelijks brandstofverbruik te verifiëren. De dagelijkse inzet van een bus is afhankelijk van vele factoren welke in de tweelingtest redelijk goed geconditioneerd konden worden. 5.2 toekomst besparingspotentieel Mercedes Citaro G-hybrid

Mercedes had met de G-hybrid Citaro een lange aanloop nodig om de beloofde brandstofverbruikbesparing waar te maken. De betrouwbaarheid van het product is momenteel op volwassen niveau. Ondanks de brandstofbesparing blijkt de bus kostentechnisch nog niet interessant voor de huidige markt. De verdere ontwikkeling van het hybride concept lijkt zich nu te richten op het gebruik van een brandstofcel op waterstof, in plaats van een dieselgenerator. Daarbij maakt Mercedes gebruik van het concept van elektrische aandrijving uit de Citaro G-hybrid.


17


6 Resultaten en kilometerkostprijs De beschreven techniek van hybride bussen staat nog in de kinderschoenen. De resultaten van de brandstofbesparing waren aanvankelijk lastig weer te geven. Ook ontstonden soms storingen die leidden tot een hogere kilometerkostprijs. Deze opstartproblemen zullen afnemen naarmate er meer ervaring komt met hybride bussen. Die trend was zichtbaar tijdens de testtrajecten met de Mercedes Citaro G Hybrid. Vergelijking G-diesel met G-hybrid In de onderstaande tabel is een Citaro G-diesel met een Citaro G-hybride vergleken. Daarnaast is, uit de resultaten van het andere RET-project met hybride bussen, een Citaro diesel (12m) met een ‘e-Busz’ (12m) vergleken. De gemeten besparingen uit de tweelingtest zijn vertaald naar een theoretische besparing zoals die in de dagelijkse inzet door de Citaro G-hybrid aan het eind van de proefperiode werd bereikt.


18


Raming kilometerkostprijs In de volgende grafiek is het werkelijke kilometrage tot en met december 2012 weergegeven. Voor 2013 en 2014 zijn de te verwachten kilometrages weergegeven.

Voor de RET is het zaak alle factoren die de inzet beïnvloeden, op normaal niveau te brengen. Als dat lukt is een gemiddeld kilometrage van 57.000 km per jaar haalbaar. Dat is mogelijk mits de chauffeursplanning sluitend is, er adequaat en tijdig op storingen gereageerd kan worden, onderdelen snel beschikbaar zijn en er geen grote schades worden gereden. De RET had als doel met deze projecten antwoorden te vinden op de milieuproblematiek van heden en toekomst. Daarnaast is het exploiteren en onderhouden ook een vorm van kennisontwikkeling voor het bedrijf. Deelname aan dergelijke projecten brengt echter wel risico’s met zich mee. Kinderziektes zijn inherent aan het feit dat er nog weinig ervaring is op het gebied van bussen met hybride aandrijving. Kinderziektes hebben extra reparaties, modificaties en stilstand tot gevolg, die de kilometerkostprijs verhogen. In de volgende grafiek is de kilometerkostprijs van de Citaro G-hybrid weergegeven ten opzichte van een conventionele Citaro G.


19


De kilometerkostprijs is bekend tot met december 2012, op basis van monitoringgegevens. Na deze datum is een kostencalculatie gemaakt. Voor het berekenen van de te verwachten kosten is een aantal aannames gedaan. De RET heeft geen ervaring met conventionele gelede Citaro’s, maar uit ervaringsgetallen van de fabrikant blijkt dat rekening gehouden moet worden met 38% tot 42% hogere kosten dan bij een 12 meter Citaro. Met een gemiddelde factor van 1,4 zijn de kosten van de 12 meter Citaro omgerekend naar een 18 meter gelede conventionele Citaro.


20


7 McKinsey onderzoek : Urban buses alternative powertrains for Europe McKinsey heeft in de zomer van 2012 in samenwerking met diverse Europese bedrijven onderzoek verricht naar alternatieve aandrijvingen. Hierin zijn onder andere de hybride busprojecten bij de RET betrokken. De algemene bevindingen uit dit onderzoek zijn in lijn met de bevindingen van de RET. 7.1

Overzicht verschillende aandrijflijnen

Alternatieve aandrijflijnen hebben vanuit diverse invalshoeken voor- en nadelen, die in een spectrum kunnen worden weergegeven. In het spectrum zijn milieu-invloeden, de Total Cost of Ownership (TCO1) en prestaties met hun verschillende factoren uitgelegd. In de grafiek hieronder zijn de diverse factoren in beeld gebracht.

Bron: MCKinsey rapport, Urban buses: alternative powertrains for europe

Alle alternatieve aandrijflijnen hebben een efficiëntere omzetting van energie en verminderen de uitstoot van broeikasgassen en geluidsemissie op lokaal niveau. De alternatieven bieden verschillende niveaus van flexibiliteit en verschillen op diverse vlakken in kosten ten opzichte van een conventionele aandrijflijn. In de volgende grafieken is de evaluatie van de verschillende alternatieven zichtbaar gemaakt.

1

TCO Total Cost of Ownership, de totale kosten: aanschaf-, exploitatie- en infrastructuurkosten gedurende de hele periode van gebruik.


21


Bron: MCKinsey rapport, Urban buses: alternative powertrains for europe

- Conventionele bussen laten een relatief lage kostprijs en TCO zien en hebben een hoge routeflexibiliteit. Deze bussen hebben daarentegen de hoogste uitstoot van broeikasgassen, lokale emissies en geluidsniveau. - Dieselhybride bussen tonen iets hogere aanschafkosten en TCO, dan conventionele bussen. Brandstof en uitstoot van broeikasgassen kan met maximaal ~ 20% worden gereduceerd. Deze bussen tonen ook hoge rijprestaties en routeflexibiliteit. parallel hybride constructie zijn vaak om grote fluctuaties in het gevraagde vermogen op te vangen. - Brandstofcelhybride bussen op waterstof hebben zowel hoge rijprestaties als een hoge routeflexibiliteit. Voor deze bussen is een speciaal vulstation nodig (meestal in depots), vergelijkbaar met conventionele bussen. Ze hebben ook een groot potentieel om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen (met 70-100% op een well-to-wheel basis, afhankelijk van de waterstof productie). - Volledig elektrische bussen (met tussenlaadstations en ’s nachts laden) tonen gemiddelde tot hoge aanschafkosten en TCO, maar hoog potentieel om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen (met 30-100% op een well-to-wheel basis). De routeflexibiliteit is hier afhankelijk van de laadinfrastructuur en de accucapaciteit.

7.2

Total Cost of Ownership ten opzichte van broeikasgasemissie

Uit concurrentieoverwegingen bekijken vervoerbedrijven ieder hybride concept vanuit de TCO. Naast de TCO en de milieuwet heeft een vervoerbedrijf ook een maatschappelijke verantwoording ten aanzien van uitstoot van schadelijke


22


uitlaatgassen. Uit het McKinsey onderzoek is tevens gekeken naar de TCO in combinatie met broeikasgas (GHG). De volgende grafiek geeft hiervan een beeld.

Bron: MCKinsey rapport, Urban buses: alternative powertrains for europe Uit de grafiek is te concluderen dat tot 2030 grote ontwikkelingen te verwachten zijn met betrekking tot TCO. De conventionele diesel lijkt kostentechnisch het meest interessante concept te blijven. Naast TCO is de uitstoot van CO2 (GHG) een belangrijke peiler. 7.3

Vergelijking diverse aandrijflijnen

Euro VI dieselbussen

Bij de diesel Euro VI bus is de motor uitgerust met Uitlaat Gas Recirculatie (EGR) en AdBleu2 injectie. Met deze aanpassingen is er een complex systeem bij gekomen, met als risico dat meer diesel verbruikt zal gaan worden.. Toevoegen van een complexer systeem betekent een hoger risico op faalgedrag.

2

De EGR weerhoudt de motor ervan NOx (stikstofoxide) te produceren, waardoor de C (root/fijnstof) en CO (koolmonoxide) weer toeneemt. Dit wordt weer opgevangen door het roetfilter. Met injectie van Adbleu (ureum) reduceert het SCR filtersysteem de overgebleven NOx en verbindt weer een deel O2 (zuurstof) met een deel resteerde CO. Om dit proces op de juiste temperatuur te houden word er in het proces diesel geïnjecteerd.


23


Hybride bussen

Hybride bussen hebben het voordeel dat een groot deel van de kinetische energie kan worden teruggewonnen tijdens het vertragen van de bus. Deze energie kan weer gebruikt worden tijdens het versnellen. Verschillende busfabrikanten kunnen bussen leveren met deze technologie. Het beloofde besparingspotentieel ligt tussen 15% en 30%, maar de vraag is of dit in alle gevallen gehaald wordt. De hybride techniek is complex, hierdoor zijn de kinderziektes nog niet uit alle concepten verdwenen. Kinderziektes zorgen voor een lagere beschikbaarheid en betrouwbaarheid. Hybride bussen hebben een hogere aanschafprijs in vergelijking tot conventionele bussen. De laatste schatting is dat hybride 12 meter bussen ongeveer € 400.000,- gaan kosten. Conventionele 12 meter bussen kosten daarentegen ongeveer € 200.000,-. Om financieel interessant te zijn, zal het verschil moeten worden terugverdiend met brandstofbesparing en afschrijving op langere termijn. Gegeven de huidige stand van zaken zal het maatschappelijke belang de doorslag moeten geven. Plug-in bussen

Plug-in bussen zullen ‘s nachts en/ of tijdens de bedrijfsvoering opgeladen moeten worden en aan het elektriciteitsnet worden gekoppeld. De batterijcapaciteit van deze bussen speelt in de actieradius en in de aanschafkosten een grote rol. De batterijcapaciteit is momenteel nog ontoereikend voor een volledige daginzet. De aanschafprijs van deze bussen is hoger dan die van conventionele dieselbussen. Daarnaast is een investering in infrastructuur noodzakelijk met eventuele oplaadmogelijkheden op haltes en/ of eindpunten (met inductieplaten of aansluitpunten) en een grote hoeveelheid oplaadpunten in de busgarages met als gevolg een lokaal grote vermogensvraag (±2,5MW/100 bussen). De tanktijd of het tussentijdsladen is bij plug-in bussen ook een belangrijk punt. De dienstregelingen moeten zo worden ingericht dat de voertuigen de gehele dag over voldoende energie beschikken. Voorbeeld: Tussentijds opladen op eindpunten zal mogelijk leiden tot inlassen van extra pauzetijd. Om dit te voorkomen kan extra technische reserve een oplossing vormen. Daarnaast is goed bulderen3 van belang. Op enkele eindpunten is wellicht een reservebus nodig om te worden ingezet als de binnenkomende bus moet worden opgeladen. Waterstofbussen

Waterstofbussen zijn te vergelijken met diesel serieel hybride bussen. Het verschil zit in het aggregaatpakket. Bij waterstofbussen is dit vervangen door een pakket met brandstofcellen. De dieseltanks zijn verwijderd en er zijn waterstoftanks toegevoegd. Ook deze technologie zal zijn kinderziektes hebben. Het diesel hybride concept is hierin een goede voorstudie, hetgeen de bedrijfszekerheid ten goede komt. Kinderziektes zullen zich vooral uiten in de koppeling van de brandstofcel aan de bus en in de brandstofcel zelf. Waterstof is vloeibaar bij -250°C. Om waterstof in vloeibare toestand te krijgen is veel energie nodig. Een goedkopere en energiezuinigere oplossing is comprimeren van gasvorming tot waterstof 350 of 750 bar. Voor het tanken van waterstof is een 3

Bulderen is een “First in First out” principe, hier door is de langste oplaadtijd te realiseren.


24


speciale pomp- en opslaginstallatie nodig op of in de buurt van de depots. In verband met veiligheidseisen zullen de depots voldoende geventileerd moeten worden, om lekkages bij opeenhoping van gas tegen te gaan. 7.4

Elektrisch rijden in de toekomst

De tijdens het project met de Citaro G-hybrid gehaalde brandstofbesparing zal met deze techniek niet veel groter meer worden. In het parallelle project met de e-Busz is een besparing bereikt tot 40%. De verwachting is dat meer plug-in voertuigen dit in de toekomst bereiken. Tegelijkertijd worden landelijk en regionaal doelstellingen gesteld gericht op volledig zero emissie busvervoer. Dit kan alleen bereikt worden met een volledige elektrische bus. Een elektrische bus kan een bus voorzien van batterijen zijn. Hiervoor zal het verbruik liggen rond het eerder gemeten verbruik van de ‘e-Busz’ van 1,6 kWh/km. Het wachten is op betere, compactere en goedkopere batterijtechnologie. Daarnaast kan het hybride concept worden ingezet voor een elektrisch voertuig met waterstof als krachtbron. Hiervoor is het wachten op de volwassenheid van de inzet van de brandstofcel en waterstoftechnologie. Belangrijk aandachtspunt voor beide varianten elektrische bussen is de energieinfrastructuur tot aan de bus, op de depots en onderweg: aanleg van laadapparatuur (over night of snelladen) voor batterij bussen en opwekking en tanken van waterstof,. Diesel hybride bussen volgens het concept van Mercedes zijn minder afhankelijk van speciale infrastructuur. Het rendement zal niet veel hoger worden dan de beloofde 25% brandstofbesparing.


25


8 Conclusie en aanbevelingen De RET en de stadsregio hebben de intentie het OV zo milieuvriendelijk mogelijk uit te (laten) voeren. Door het aangaan van experimenten zoals de projecten met de hybride bussen kunnen milieudoelstellingen gehaald worden. Evobus doet met de Mercedes Citaro G-hybrid praktijkonderzoek naar alternatieve aandrijving. 8.1

Conclusies

De Mercedes Citaro G-hybrid is in een vergevorderd ontwikkelstadium. Het beloofde rendement van 25% is in mei 2013 tijdens de tweeling test zo goed als gehaald. De betrouwbaarheid van de Citaro G-hybrid benadert inmiddels de betrouwbaarheid van een conventionele bus. 8.2

Aanbevelingen

Bij de aanschaf van nieuwe bussen is inmiddels een keuze te maken uit diesel euro VI, dieselhybride, plug-in en brandstofcel hybride bussen op waterstof. De conventionele diesel bus is op dit moment het meest betrouwbare voertuig met een verantwoord TCO. Hybride voertuigen zijn inmiddels in diverse proeftuinen operationeel. De prestaties van deze voertuigen zijn, voor zover bekend, voldoende tot goed. Ook met betrekking tot de betrouwbaarheid gaan de meeste voertuigen richting betrouwbaarheid van conventionele dieselbussen. Met volledig elektrisch bussen is nog relatief weinig ervaring op gedaan. De brandstofcel hybride bussen op waterstof zijn in verschillende testfases en hiermee is in vergelijking met andere hybride voertuigen nog weinig operationele ervaring opgedaan. Over betrouwbaarheid en energieverbruik hiervan is derhalve nog weinig te zeggen. De kosten van een brandstofcelhybride op waterstof zijn momenteel nog erg hoog. Het is voor de RET raadzaam de laatste stand van de technologie te volgen. Strategisch gezien is het goed om naast het volgen van de huidige (betrouwbare) techniek ook te experimenteren met nieuwe technologieën en ideeën. Kleinschalige projectmatige inzet verdient daarbij de voorkeur. Daarnaast blijkt de rijstijl van de chauffeur een belangrijke factor voor het uiteindelijke resultaat bij het besparen van brandstof en elektriciteit. (Hernieuwde) aandacht voor energiezuinig rijden, gekoppeld aan een monitoringsprogramma en beloning van besparend rijgedrag zijn nodig om de hogere kostprijs van dit type bussen (deels) te compenseren.


26



27

hybrid bussen bij RET Monitoring en evaluatie periode

Recommend Documents