Van Hool Brandstofcelbus Van Hool Fuel Cell Bus (2003-2010)
Inhoud Contents Waterstof en Brandstofcellen - hoe ze werken Hydrogen and Fuel Cells - how they work AC Transit en het Brandstofcelbus programma AC Transit and the Fuel cell bus program Een eigen Europese Brandstofcelbus Our own European Fuel cell bus De partners : een (h)echte privaat-publieke samenwerking Van Hool - UTC Power - Siemens - Air Liquide - De Lijn - IWT Genuine private-public partnerships Van Hool - UTC Power - Siemens - Air Liquide - De Lijn - IWT Ontwerp en en testen van de bus Design and testing of the bus De lancering bij Van Hool en bij De Lijn The unveiling at Van Hool and De Lijn Naar de H2O Wereldtentoonstelling in Zaragoza To the H2O World Exhibition in Zaragoza In dienst bij Connexxion (Provincie Zuid Holland) In service at Connexxion (Province South Holland) Internationale Erkenning International Acclaim Een nieuwe generatie A new generation Promotie Promotion
6 9 19 23 25 27 37 41 43 45 48
Waterstof en brandstofcellen - hoe ze werken Hydrogen and fuel cells - how they work Waterstof is het meest voorkomend element in het universum. Op aarde komt waterstof meestal voor als een deel van andere elementen. Waterstof is geen brandstof maar eerder een energiedrager. Om bruikbaar te zijn moet waterstof eerst gescheiden worden van fossiele brandstoffen – zoals door het omvormen van methaan - of van water. Dit laatste kan gebeuren door electrolyse van water met hernieuwbare zonne- of windenergie. Hydrogen is the most common element in the universe. On earth, it is most often found in compounds with other elements. Hydrogen is not a fuel so much as an energy carrier. To be used, it must first be separated from fossil fuels – such as in the steam reformation of methane – or from water, which can be done renewably by using solar or wind-powered electrolysis.
6
Oxygen (from the air) Zuurstof (uit de lucht)
Hydrogen Waterstof
Water
Excess Hydrogen (for reuse) Overschot waterstof (voor hergebruik)
Electric power to wheels Elektrisch vermogen naar de wielen
Water
FUEL CELL Een PEM (Proton Exchange Membrane) brandstofcel is een apparaat dat de protonen in de waterstof door een membraan stuurt. De electronen daarentegen verlaten de cel via een externe kring om electriciteit op te wekken. Er is geen schadelijke uitstoot en het enige bijproduct is waterdamp. Een brandstofcel heeft geen bewegende delen die wrijving kunnen veroorzaken. In tegenstelling tot klassieke verbrandingsmotoren produceert een brandstofcel geen geluid. Bij gebruik van hernieuwbare energiebronnen om waterstof te produceren, is een brandstofcel een van de meest milieuvriendelijke middelen om een aandrijving te verzekeren. A PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cell is a device in which hydrogen protons pass through a membrane that the electrons cannot. The electrons must instead leave the cell through an external circuit, creating electricity. There are no harmful emissions, and the only byproduct is water vapor. A fuel cell has no moving parts that cause friction. Hence, unlike common internal combustion engines, a fuel cell does not produce any noise. When using renewable energy sources to produce hydrogen, a fuel cell can be one of the most environmentally-friendly means of producing traction power.
HYBRID In tegenstelling tot de eerste generatie van waterstofaangedreven bussen in het CUTE (Clean Urban Transport for Europe) programma, onderscheidt de Van Hool brandstofcelbus zich door een hybride aandrijving. De aandrijving gebeurt door twee verschillende bronnen : de brandstofcel en de tractie batterijen. Deze hybride aandrijving maakt het mogelijk om enerzijds de autonomie van de bus te verhogen en brandstof te besparen. As opposed to the first generation of hydrogen-powered buses in the CUTE (Clean Urban Transport for Europe) program, the Van Hool fuel cell bus features a hybrid drive. The traction power is derived from two distinct sources: the fuel cell and the traction batteries. This allows the bus to increase its operating range while offering much greater fuel efficiency.
7
AC Transit en het Brandstofcelbus programma AC Transit and the Fuel cell bus program Toen AC Transit (Alameda-Contra Costa Transit District) in Oakland, Californië, aan Van Hool vroeg een “bus zonder diesel motor en met een versterkt dak” te leveren, geschikt voor de aandrijfcomponenten van een brandstofcel, vermoedde niemand dat dit de bus van de toekomst zou worden. When the AC Transit (Alameda-Contra Costa Transit District) in Oakland, California, requested that Van Hool build a “bus without a diesel engine, and with a reinforced roof,” suitable to house components for a fuel cell drive, nobody could imagine that this would be the bus of the future.
9
10
A330 Brandstofcelbus VS A330 Fuel Cell Bus USA Naast de ontwikkeling van een aangepaste structuur, met drie deuren en een lage vloer over de volledige lengte, ging Van Hool een technisch partnership aan met UTC Power en een locale integrator om 5 bussen te bouwen. Drie ervan waren bestemd voor AC Transit en telkens één bus voor Sunline Transit in Thousand Palms, Californië en CT Transit in Hartford, Connecticut. Engineering a modified chassis, which featured a three-door, full-length, low-floor body, Van Hool partnered with UTC Power and a third-party integrator to build five fuel cell buses. Three were designated for AC Transit, and one each for AC Transit’s partners, Sunline Transit in Palm Springs, California, and CT Transit in Hartford, Connecticut.
11
Drie bussen worden begin 2006 in bedrijf gezet bij AC Transit. Tegen september 2010 hadden ze samen 400.000 km afgelegd en meer den 700.000 passagiers vervoerd. Three buses entered passenger service at AC Transit in early 2006. By September, 2010, they had accumulated over 250,000 miles and carried more than 700.000 passengers.
12
Het gemeten brandstofverbruik was 60% beter dan diesel bussen en de totale CO2 emissies – bij een productie van waterstof uit methaan verminderden met 43%. Fuel economy consistently measured 60% better than diesel buses, and CO2 emissions – using hydrogen from methane reformed on site – have been reduced by 43%.
13
AC Transit is wereldleider in het testen en inzetten van waterstoftechnologie in het openbaar vervoer. Faze 1 van het programma bracht 21 miljoen US dollar samen en werd gefinancierd door 26 publieke en private partners. Meer dan 54 miljoen US dollar aan publieke fondsen werden ter beschikking gesteld voor faze 2 van het programma. AC Transit has established itself as a world leader in testing and implementing fuel cell technology. Phase I of the program is valued at $21 million USD and was financed by 26 public agencies and private development partners. More than $54 million in public grants have been raised to support Phase II.
14
Het programma werd formeel gelanceerd in Oakland op 13 maart 2006, in aanwezigheid van autoriteiten, de pers en Van Hool. Goeverneur Schwarzenegger van Californië feliciteerde het team door middel van een videoconferentie en bedankte iedereen voor het mooie werk. In 2008 werd de toenmalige president van de VS, George W. Bush, op de hoogte gebracht van de vorderingen. The program was formally launched in Oakland on March 13, 2006, in the presence of public agencies, technology partners, the press, and Van Hool. Governor Schwarzenegger of California congratulated the team by means of a video conference and thanked everyone for a job well done. In 2008, then-president of the U.S., George W. Bush, was briefed on the program’s progress.
15
Source : UTCP
Een eigen Europese Brandstofcelbus Our own European Fuel Cell Bus Samen met UTC Power, de leverancier van de brandstofcel, ontwikkelde en assembleerde Van Hool een nieuwe Europese brandstofcelbus, met het doel deze in een tweejarig demonstratie programma in te zetten in Europa. Ingevolge de europese beperkingen van as- en voertuiggewichten, werd hij als 3 asser uitgevoerd, en met ongeveer één meter verlengd. De capaciteit werd hierdoor verhoogd tot 104 passagiers met 34 zetels. In a joint effort with UTC Power (United Technology Corporation), the supplier of the fuel cell system, Van Hool developed a plan for a European fuel cell bus, intended for a two-year European demonstration program. Due to European axle and bus weight limitations, the bus was designed as a three-axle version, extending the length by about one meter. This would enable the bus to carry as many as 104 passengers, 34 of whom would be seated.
19
20
A330 Brandstofcelbus Europa A330 Fuel Cell Bus Europe De reizigerscapaciteit, laag brandstofverbruik, grote autonomie, lage vloer over de volledige lengte, drie brede duren, panoramische zijruiten, electrische verwarming en airconditioning waren de belangrijkste objectieven van het ontwerp. De bussen hebben geen schadelijke uitstoot, enkel zuivere waterdamp. De reizigers van een opmerkelijk geruisloos voertuig, zonder vibraties en een zeer zachte rit. Passenger capacity, fuel efficiency, operating range, full-length, low-floor, three wide doors, panoramic side windows, electric heating, and air conditioning were imperative design objectives. The buses emit no harmful emissions, only purified water vapor. Passengers benefit from an amazingly quiet vehicle, with no vibrations, and a very smooth ride.
21
Het hart van de bus is de brandstofcel, geleverd door UTC Power. Deze aanstaande firma heeft haar sporen verdiend als leverancier van brandstofcel technologie aan de NASA voor het Space Shuttle programma. The heart of the bus is the fuel cell, supplied by UTC Power. A major corporation, UTC earned its marks by supplying fuel cell technology to the NASA Space Shuttle program.
22
Siemens Transportation leverde beide electromotoren, omvormers en aangepaste software. Siemens Transportation supplied the twin electric motors, convertors, and adapted traction software.
Air Liquide bezit en beheert een uitgebreid netwerk van waterstof voorzieningen in België en leverde het tankstation bij Van Hool in Lier. De bus werd getankt vanaf de tankoplegger op een druk van 350 bar. Air Liquide owns and operates an extensive network of hydrogen facilities in Belgium and supplied the on-site fueling station at the Van Hool plant. The bus was fueled from trailers, using buffer tanks at 350 bar pressure.
De Lijn is de belangrijkste maatschappij van openbaar vervoer in Vlaanderen en als dusdanig de meest geschikte partner voor de uitbating van de bus. Alle betrokken gegevens werden dagelijks verzameld en doorgestuurd naar UTC Power. Dit maakte het mogelijk de graad van veroudering van de brandstofcel te bewaken samen met de staat van lading/ontlading van de batterijen. De resultaten waren buiten verwachting. De Lijn is the most important public transport company in Flanders and, as such, was the most suitable partner to operate the bus. All relevant operating data was recorded and sent daily to UTC Power in Connecticut. This allowed monitoring of the wear pattern of the fuel cell, the fuel efficiency, and the state of battery charge. Results have been beyond expectations.
De partners : een hechte privaat-publieke samenwerking Van Hool - UTC Power - Siemens - Air Liquide - De Lijn - IWT Genuine private-public partnerships Van Hool - UTC Power - Siemens - Air Liquide - De Lijn - IWT Binnen nagenoeg negen maanden volgend op de beslissing de europese brandstofcelbus te bouwen was het werk voltooid, dankzij de toewijding van een kleine groep geëngageerde partners, ondersteund door de Vlaamse overheid en vooral door De Lijn. After nearly nine months following the decision to build the European fuel cell bus, the work was completed, thanks to the focus and dedication of a small number of committed partners, supported by the regional Flemish authorities, and especially De Lijn.
23
Koeling aandrijfcomponenten Cooling
Hoogspanningsbatterij Traction batteries
Airco 32kW Airco 32kW
Waterstof-opslagsysteem Hydrogen storage tanks
Omvormers Inverters Brandstofcel Fuel Cell
24V batterijen 24V batteries
24
Aandrijfmotor Traction motors
Hulptoestellen Accessories
Ontwerp en testen van de bus Design and testing of the bus De bus werd onderworpen aan fysieke testen : • Geluidstesten • Prestatietesten • Verbruik en Autonomie The bus was then put to the physical test: • Noise testing • Performance • Fuel efficiency and operating range
25
26
De lancering bij Van Hool en bij De Lijn The unveiling at Van Hool and De Lijn Op 24 mei 2007 werd de bus officiëel gelanceerd bij Van Hool. In de aanwezigheid van vele genodige gasten, o.m. Mevr. Kathleen Van Brempt, Minister van Mobiliteit en Mevr. Lieten, Directeur-generaal bij De Lijn, werd de bus officiëel gedoopt voor een tweejarige demonstratieperiode. De Lijn was de eerste om de bus in te zetten in reizigersdienst. Van Hool en UTC Power bleven eigenaar van resp. de bus en de brandstofcel. De ceremoniële lancering van de eerste brandstofcelbus die volledig bij en door Van Hool was ontwikkeld en gebouwd, had de aandacht van alle nationale media. On May 24, 2007, the stage was set for an unveiling ceremony at Van Hool. In the presence of many invited guests, including Mrs. Kathleen Van Brempt, Minister of Mobility, and Mrs. Lieten, General Director of De Lijn, the bus was formally dedicated, commencing a two-year demonstration period in which De Lijn was the first to operate the bus in passenger service. Van Hool retained ownership of the bus, and UTC Power retained ownership of the fuel cell system. The ceremonial unveiling of the first fuel cell bus to be fully integrated by Van Hool was covered by all national media.
27
De bus maakte zijn eerste publiek optreden, met de impressie film van Stijn Meuris, in de geest van Al Gore’s “An Inconvenient Truth”. Met de openingszin : Waar zijn we mee bezig ? werd een aanzet gegeven voor de publieke bewustwording dat er meerdere zuivere, efficiënte en koolstofvrije oplossingen zijn. The bus made its first public appearance, with Belgian film director Stijn Meuris making an emotional impression of the bus, in the spirit of Al Gore’s “An Inconvenient Truth.” The opening question, “What on earth are we doing?” set the stage for building public awareness that there are many ways to achieve clean, efficient, zero-emission, carbon-free solutions.
28
29
30
31
De bus werd ingezet in dagelijkse dienst tussen Lier en Antwerpen tijdens een periode van zes maanden, en vervolgens in Gent en Leuven. The bus operated in revenue service between Lier and Antwerp during a six-month period, and subsequently in Ghent and Leuven.
32
In de universiteitsstad Leuven deelde een gelukkige Burgemeester Louis Tobback zijn enthoesiasme : dit is de bus die we in Leuven nodig hebben , vooral in de drukke stadskern zoals de Bondgenotenlaan. In the university city of Leuven, Mayor Louis Tobback shared his enthusiasm: This is the bus that Leuven needs, especially on busy, city-center streets such as the Bondgenotenlaan.
33
De bus maakte zijn opgemerkt optreden in Hamburg op 5 juni 2007. Hier moest hij het opnemen tegen zijn tegenhanger uit het CUTE project. The bus made its remarkable debut in Hamburg on June 5, 2007. There, it measured against its “CUTE” brother.
34
Naar de H2O Expo in Zaragoza To the H2O Expo in Zaragoza Gevraagd door de organisatoren van de Expo om het practisch gebruik van waterstof in het openbaar vervoer te demonstreren, verzorgde de Van Hool brandstofcelbus de dagelijkse dienst op de H20 Expo in Zaragoza, Spanje tussen 15 juni en 15 september 2008. Requested by the Expo organizers to demonstrate the practical use of hydrogen in public transport to a broad audience, the Van Hool fuel cell bus offered daily service at the H2O Expo in Zaragoza, Spain, between June 15 and September 15, 2008.
37
De bus werd ingezet als shuttle tussen de parkeerplaats en de hoofdingang. Ondanks buitentemperaturen van 40°C, was de bus altijd beschikbaar op het gewenste ogenblik. De Expo had haar eigen tankinstallatie. Naast een van de vele ervaringen van deze tentoonstelling was de bus een kennismaking met de toekomst in het openbaar vervoer. The bus was used for shuttle service between the parking area and the main entrance. Despite ambient temperatures of 40°C, the bus was always ready when needed. The Expo operated its own hydrogen fueling installation. The fuel cell bus provided one of many rewarding experiences for visitors, as well as a feel for what the future may hold.
38
Gelanceerd werd het initiatief in het Provinciehuis in Den Haag en niets minder dan feestelijk afgesloten nadat de bus de koude winter met goede resultaten foutloos afgelegd had. Launched at the Provinciehuis in The Hague, the test was concluded with a true dutch celebration after the bus had completed excellent service in winter conditions.
40
In dienst bij Connexxion (provincie Zuid Holland) In service at Connexxion (South Holland Province) De provincie Zuid Hollard nam het voortrouw in Nederland om milieuvriendelijk openbaar vervoer te introduceren. Een belangrijke test was met de Van Hool brandstofcelbus in het gebied Den Haag-Leiden. De bus werd uitgebaat door Connexxion, die – samen met Movares – de evaluatie van deze proef op zich nam. The Province of South Holland took the lead in introducing environmental public transport to the Netherlands. The first important test was with the Van Hool fuel cell bus in the Hague and Leiden service area. The bus was operated by Connexxion, which also monitored bus performance and – together with Movares – monitored the environmental aspects of the test.
41
Dankzij een nationale advertentie campagne in de VS tijdschriften, konden 68 miljoen lezers kennis nemen hoe de spreekwoordelijke kip-en-het-ei controverse werd bewaarheid door het koppelen van de Van Hool bus aan een tankinstallatie op het terrein. De bus werd bovendien beloond met de “Milieuprijs” op het Busworld Salon in oktober 2009 in Kortrijk. Thanks to a widely-placed advertisement in US magazines, some 68 million readers could see that the proverbial chicken-and-egg question was being answered by pairing the Van Hool fuel cell bus with on-site fueling. Additionally, the fuel cell bus received the “Environment Award” during the October, 2009 Busworld Show in Kortrijk.
42
Internationale erkenning International acclaim Tijdens de tweejarige testperiode ontving de Van Hool brandstofcelbus voortdurende internationale erkenning. De bussen van AC Transit, Sunline Transit en Connecticut Transit ontvingen de prijs voor “Excellence in Innovation and Leadership” uitgereikt door de IPHE (International Partnership for the Hydrogen Economy). During the two-year test period, the Van Hool fuel cell bus received consistent, international acclaim. The buses for AC Transit, Sunline Transit, and Connecticut Transit were given the award for “Excellence in Innovation and Leadership” by the IPHE (International Partnership for the Hydrogen Economy).
43
Een nieuwe generatie A new generation Opnieuw neemt AC Transit het voortouw in de ontwikkeling van de markt voor zero emissie brandstofcelbussen in de VS. Om tegemoet te komen aan de markt ontwierp en bouwde Van Hool de volgende generatie bussen : een moderne, 40 voet stadsbus die meer dan 2.200 kg lichter is en compromisloos efficiënter is dan de vorige generatie. Een reeks van twaalf bussen werden sinds juli 2010 in dienst gezet in de Bay Area van San Francisco. Een bijkomende reeks van vier stuks zullen ingezet worden in Connecticut. Once again, AC Transit is taking the lead in developing the market for zeroemission fuel cell bus transport in the United States. To meet the demand, Van Hool has designed and built the next generation bus: a modern, 40-foot transit bus that is over 2200 kg lighter in weight and more fuel efficient than the previous generation, without compromise. Twelve of these buses have begun operating in the San Francisco Bay Area as of July 2010, an additional four buses are destined for the state of Connecticut.
45
46
A300L Brandstofcelbus VS A300L Fuel Cell Bus USA Als belangrijkste verbetering op de vorige generatie werden alle componenten door Van Hool ingebouwd : een 120 kW brandstofcel, een hybride electrische aandrijving, ondersteund door lithium-ion batterijen. Dit ontwerp komt ten goede aan de prestaties. A vast improvement over the previous generation, Van Hool has integrated all the components: a 120 kW fuel cell stack, with a hybrid-electric drive system, supported by advanced lithium ion batteries. The efficiency of design translates into efficiency in performance.
47
Promotie Promotion De promotionele activiteiten werden opgezet om het publiek vertrouwd te maken met deze nieuwe technologie : wat een brandstofcel is en hoe ze werkt, welke voordelen ze biedt enz. Bij de promotionele campagne werden onder meer informatieve en educatieve borden ontworpen en een video getoond aan boord van de bus. Een levensgrote afdruk van de bus op doek werd getoond op het UITP congres in Helsinki in mei 2007. Talloze presentaties werden gegeven aan overheden, studenten en het publiek in het algemeen. Deze omvattende benadering is van het grootste belang voor een algemene aanvaarding van het gebruik van waterstof in het openbaar vervoer. Promotional activities related to the fuel cell bus have been designed to familiarize the public with this new technology: what a fuel cell is, how it works, and what its advantages are. The promotional campaign has included educational displays within the bus and at trade shows, video shown on the bus, a life-size photo of the bus, such as was displayed at UITP in Helsinki in May, 2007, and presentations to officials, students, and the general public. This comprehensive approach is critical in gaining broad acceptance for hydrogen use in public transport.
48
49
de toekomst. hier. nu the future. here. now.
Van Hool NV • Bernard Van Hoolstraat 58, BE-2500 Lier (Koningshooikt), Belgium • tel. +32 3 420 20 20 • fax +32 3 482 30 68 • www.vanhool.be
