TOSA-Eine Lösung von Schweizer Partner-short-de-2015-02-17 · TOSA, eine Lösung von Schweizer...

TOSA, eine Lösung von Schweizer PartnerModerne Bussysteme für denöffentlichen Verkehr, Bern, 17-02-2015

Olivier Augé, Global Product Manager, ABB Sécheron SA

ABB Nachhaltige Mobilität OfferingÜberblick

February 18, 2015 | Slide 2© ABB

Nachhaltige Mobilität OfferingÜberblick


Plug-inhybrid bus

Batterie-bus Schnellladung an Haltestellen Trolleybus

Elektroantrieb Paket

Schnellladung (+ Unterwerke)


TOSA

Infrastruktur Paket


Gleichstrom-Unterwerk

Onb

oard

Infra

stru

ktur

Agenda


Der Sinn des Projekts Das Konzept und die Technologie Betriebserfahrungen und nächste Schritte

Herausforderungen der nachhaltigen Mobilität


Zunahme der Stadtbevölkerung

Verkehrszunahme und Stau Bedarf eines Transportsystems mit grosser Kapazität, BRT

Gesundheitsfürsorge: CO2 Reduktion und Lärmverringerung Emanation von krebserregenden Substanzen (OMS) durch

Dieselmotore der Gruppe 1 (seit 2012)

Vorstellung von Fahrzeugen mit hoher Energieeffizienz

Flexibles System, welches sich schnell einsetzen lässt

Der öffentliche Verkehr

TOSA Vorführ-ProjektDie Partner


Die 4 Partner des Vorführ-Projekts “TOSA 2013”

ABB: Technologieanbieter

TPG: Öffentlicher Verkehrsbetreiber

SIG: Energieanbieter

OPI: Projektkoordinator

Vorteile


Vorteile für

die Passagiere und Fussgänger die Stadt den öffentlichen Verkehrsbetreiber

Vorteile 1/4Für die Passagiere und Fussgänger


Effizienter Service mit optimalem Komfort Hohe Transportkapazität 133 Pass.: 88 Steh- + 44

Sitzplätze + 2 Rollstuhl-Plätze Optimierte Lärmverringerung Geschmeidige Beschleunigung und Verlangsamung Sauberes Stadtbild ohne Oberleitung Ohne Kompromisse gegenüber Komfort Hindernisloser Betrieb auf Grund der Flash-

Ladestationen 15s (nötige Zeit an den Haltestellen) Respekt des Fahrplans Betrieb im Fall von Schnee

Sicherheit der Passagiere garantieren und Gesundheit wahren

Limitiertes Umfallrisiko von Personen (keine andauernde Netzspannung)

Elektromagnetische Ausstrahlung

Vorteile 2/4Für die Stadt


Die Umwelt schützen Bekämpfung der Luftverschmutzung Bekämpfung der Lärmverschmutzung Bekämpfung der industriellen Abfälle Aufwertung von urbanen Flächen mit positiver visuellen

Wirkung «zero emissions» nehmen im öffentlichen Verkehr zu

(Dieselbus 60 l/100km)Ein effizientes, bequemes und sicheres öffentliches Transportsystem offerieren

Kommerzielle Maximalgeschwindigkeit jeder Zeit Flexibler Transportservice Geschmeidiges Antriebssystem System ohne Netzspannung ausserhalb der Auflade-Zeiten

Installationsarbeiten und der Instandhaltung Schnelle Installation Instandhaltung der Infrastruktur ohne Auswirkung auf den

Service

Vorteile 3/4Für den öffentlichen Verkehrsbetreiber


Sich für Verfügbarkeit engagieren Kompatibel mit einer Ausnutzung von 24h/24h 7/7Tage Respekt des Fahrplans Mehrfachnutzung der Infrastruktur beim Depot 1 Ladegerät

lädt 4 Busse Optimierte Ladung vom Gesichtspunkt des Liniennetzes

Sicherheit garantieren Vollautomatisches Energieübertragungssystem Stabilität der Batterien Verschmutzungsniveau der elektromagnetischen Felder

Profitieren von einer Kosteneffizienz Lebensdauer der optimalen Batterie: 10 Jahre (1 Batterie-

wechsel pro Lebenszyklus eines Buses) Abnahme der Infrastruktur und Energierechnung beim Depot Instandhaltungskosten der Traktions-Austattung optimiert Geringere Instandhaltekosten am Standort und beim Aufladen

auf der Linie

Vorteile 4/4Für den öffentlichen Verkehrsbetreiber


Energieeffizienz fördern Auswechseln des Verbrennungsmotors durch

Elektrotechnologie Kleine Batterien mit geringem Gewicht Rückgewinnung von Energie während dem Bremsprozess

Flexibilität ermöglichen Kompatibel mit hohen Anforderungskriterien (Anhalte-

Zeiten) Funktionsfähig mit Aussentemperaturen von -40°bis +40°C Funktionsfähig im Falle von Verkehrsstörung oder Umfall

auf der Linie Optimierte Zone für Bushaltestelle (3m für die

Geschwindigkeit bei Einfahrt zur Ladestation und 55cm vis-à-vis dem Bürgersteig für eine gute Positionierungstoleranz)

Hohe KapazitätMit Opportunity Charging Prinzip


TOSA ist eine Weltpremiere im nachhaltigen Personentransport mit StadtbussenDoris Leuthard, Bundesrätin, Vorsteherin des Eidgenössischen Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK

Schweizer Innovation mit internationaler ReichweiteInternationale Pressemitteilungen und Auszeichnungen


Ungefähr 500 Artikel und Video Reportagen in der Presse und auf einer Viehlzahl von Platformen

2014: 2x EBUS Award, KCologne/DE 2014: Smart Awards, Paris/FR 2014: Auszeichnung für ökologische Innovation von

Legambiente/IT 2013: British Swiss Chamber of Commerce

Auszeichnung/CH 2012: WIPO Auszeichnung (World intellectual

property organization)

Das «Flash» Konzept


Intelligentes Energiemanagement Ladestationen Technologie auf dem Dach

Intelligentes Energiemanagement 100% elektrisch


350

370

390

410

430

450

470

490

510

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Distance [m]

Alti

tude

[m]

20

22

24

26

28

30

32

34

Bat

tery

ene

rgy

leve

l [kW

h]

AltitudeBattery energy level

Ziel: Minimierung des Energiespeichers an BordHohe Energie- und Kosteneffizienz

LadestationenFlash / Endstation / Depot


Flash 2’30’’50 kVA, 400VAC

Endstation 3-4’200kVA, 400VAC

Depot 30’120’ (4 Busse)

50kVA , 400VAC

Flash 15’’400kW, 500VDC

Endstation 3-4’200kW, 500VDC

Depot 30’50kW,500VDC

BusseiteNetzseite Vorführ-Projekt

On-board AusrüstungTechnologie auf dem Dach


WassergekühlterTraktionsumrichter

VollautomatischesEnergy Transfer System

Wassergekühlte Batterie

Ich transportiere Passagiere und nicht Batterien.

Zwei angetriebeneAchsen mitwassergekühltenTraktionsmotoren

Ausrüstung auf dem DachEnergy Transfer System


Vollautomatisches Energie Transfer System (keine Aktion notwendig für den Fahrer)

Verbindung wird innerhalb 1 Sekunde erstellt Kompensation zum Strassenrand: bis zu 55cm 3m langes Gegenstück um Einfahrtsgeschwindigkeit in Station zu

optimieren Hohe Leistung und sichere Energieübertragung (Einhaltung der Normen

für nicht ionisierende Strahlung und ICNIRP Richtlinien) Hohe Energieeffizienz: weniger als 1% Verlust

Vorführ-Projekt - Endstation Flughafen Genf3-4’ Aufladezeit für eine Haltestelle von 5’


Vorführ-Projekt - Infrastruktur an der Endstation3’ Aufladezeit mit 200kW 13 kWh


Transformator, Gleichrichter und Steuerung

Rüc

ksei

te

Vorderseite

Endlade-station

Energietransfer-Mast am

Flughafen

NiederspannungsEinspeisung (Rückseite)

Vorführ-Projekt - Palexpo Flash Stop: 15’’ Flash-charging an jeder 4ten Haltestelle


Betriebserfahrung


Betrieb Zwischenfälle Messungen des Energieverbrauchs Lärmmessungen

BetriebserfahrungBetrieb: Erfahrungen aus dem Vorführ-Projekt


Seit dem 26 Mai 2013, 3 Tage pro Woche + Event bei PALEXPO: 9:00-17:00 (100 Tage im Betrieb nach dem Genfer Autosalon)

Mehr als 5’000 Verbindungen mit der Infrastruktur bis Ende des letzten Autosalons (inklusive Wechsel der Kontaktteile)

~ 11'500 km bis zum heutigem Tag

BetriebserfahrungZwischenfälle


Fahrmotor 3te Achse Ersatz wegen Isolationsdefekt Ausgleich der Alarmbatterie Upgrade mit der letzten Softwareversion des

Batterieliferanten Unkritischer Alarm bei Fahrmotorkonverter Nicht adaptierte Alarmschwelle für

Betrieb Erkennen eines unpassenden Isolationsdefekts Änderung des Types der

Trecking-Karte Mikro-Netzwerkunterbrechung bei PALEXPO Ohne Wiederaufnahme von der

Flash Unterwerke Softwareänderung Alarm wegen Temperaturstand der Flash UW Nicht adaptierte Alarmschwelle

für Betrieb Alarm des Batterie Management Systems Nicht aufgeladen Abschleppung

ins Depot Softwareänderung: Filter der CAN-Netzwerke Keine Verbindung Laserlinse verdreckt wegen Öl in der Pressluft Wechsel

des Kompressfilters Versagen der Erkennung der UW Typ Unterbrechung des Ladeprozesses

Softwareänderung Klimatisationsleck Klemmschelle festgezogen Funktionsstörung der Türen Eingriff HESS

Energieverbrauch Der Antrieb


Netz zum Rad*1.59 kWh/km

1.59kWh/km

1.55kWh/km

1.51kWh/km

1.46kWh/km

Elek.Netzwerk

Ausfahrt bei Haltestellen

Eingang des on-board Konverter

Aus Sichtder

Batterie

1.46kWh/km

1.31kWh/km

0.99 Antrieb0.28 Hilfsmittel

Aus Sichtder

Batterie

Ausfahrt des Buses CC

* Variabler Konsum ausgeschlossen. Nachfolgend einige Schätzungen:

• Klimatisation/Heizung : 0.4 - 0.8 kWh/km• Passagiere: 0.8 kWh/km für 10t + 1.6 kWh/km (max.)

Referenzstrecke: TPG Depot Flughafen TPG Depot

Batterie zum Rad*1.46 kWh/km

Energieverbrach Der Antrieb: Andere Fahrstrecke


1.76 kWh/kmStrecke des Vorführ-Projekts: Flughafen Palexpo Flughafen (3.1 km)

1.56 kWh/km

1.77 kWh/km

Leicht steigend: Depot Flughafen (9.6 km, +25m Höhenunterschied)

1.57 kWh/km

1.48 kWh/kmLeicht abfallend: Flughafen Depot (9.6 km, -25m Höhenunterschied)

1.34 kWh/km

Netz zum Rad*Batterie zum Rad*

Lärmmessungen In Genf bei Nacht


Beschleunigungsphase Von 20 und 30 km/h, maximale Beschleunigung(Differenz zwischen 20 und 30 ist schwach)

Bus: 78 dB (A) TOSA: 70 dB (A)Anfahren bei der Bushaltestelle

Bus: 78 dB (A) TOSA: 69 dB (A)

Ein Delta von 10 dB(A) entspricht einer Verdopplung des Lärms.

Nächste Schritte


TOSA Pilot-Linie – Genf, Buslinie 23 Technische Fortschritt

TOSANach dem Vorführ-Projekt...


Tribune de Genève,12.3.2014 Aktionsprogramm 2014-2018Departament für Umwelt, Transport und Landwirtschaft (DETA), publiziert 14.4.2014

TOSA Pilot-Linie – Buslinie 23(Provisorische) Verteilung der Flash-Stationen


Konfiguration der Infrastruktur: 5 Flash bei

absteigender Strecke und

9 Flash bei ansteigender Strecke mit

600kW 3 Endstationen mit

400kW 3 Depots: 50kW

Linie 23: 11.4km 30 Haltestellen

TOSA Pilot-Linie – Buslinie 23Technische Konfiguration


Konfiguration des Fahrzeugs (x 12): Batterie: 2 * 41.4kWh Passagierzahl: Reduziert von 133 auf 124 auf Grund des

BatteriegewichtsBetriebsnutzung (Zeit an den Endstationen):

Endstation I II : 3’07 (19 Pass.) und 4’17 (78 Pass. ) Aktuell zwischen 4’ und 7’ je nach Fahrplan.

Endstation II I: 2’55 (19 Pass.) und 4’ 22 (78 Pass. ) Aktuell zwischen 4’ und 7’ je nach Fahrplan.

Erste Figur (links nach rechts):Endstation I II : 11.4km 30 Haltestellen

Zweite Figur: Endstation II I: 13.6km 34Haltestellen

:

Technische Fortschritt vs. Vorführ-ProjektFahrzeug


LiTO Batterien : Gleiche Technologie aber neue Module

Wechselrichter des Antriebs als Ladegerät gebraucht Abschaffung des zugeordneten Ladegeräts

ETS: Anerkennung des Infrastrukturtyps und automatischeAusrüstung des Verbindungsarms Zunahme derInformationsmenge für den Infrastrukturtyp

Technische Fortschritt vs. Vorführ-ProjektInfrastruktur


Höhe unter dem Träger: >4.5m Gemäss Schweizerische und Europäischer Gesetzgebung

Spule neu auf Netzseite eingebaut Abnahme des Fahrzeuggewichts

Flash mit oder ohne Speicherung Abnahme der Grösse der Infrastruktur

Energie-Speicher: Superkapazität Lithium capacitor Ungefähr 2/3 Abnahme der Lagergrösse für gleiche Kapazität

Flash : Mittelfrequenz Ladegerät mit IGBT Technologie Abnahme des Harmonisierungsgrades auf das Netzwerk und die Ladegerätgrösse

Technische Fortschritt vs. Vorführ-ProjektAC+DC Ladung


Flash 4’30’’< 55 kVA, 400VAC

Endstation3-4’

400kVA, 400VAC

Depot 30’120’ (4 buses)

50kVA , 400VAC

Flash 15 ou 20’’

600kW, 370-600VDC

Endstation

3-4’

400kVA, 400VAC

Depot 30’

50kVA, 400VAC

BusseiteNetzseite

myTOSA – Technische und VertriebskonfiguratorZusammenarbeit mit EPFL und HE-Arc

Können alle wirtschaftlichen und technischen Parameter zu berücksichtigen.ZB . Energie auf der Strecke unter Berücksichtigung der Höhenprofil, Anzahl der Stopps , die Auslastung , die Reisegeschwindigkeit…

Konzept für hohe Kapazität


133 bis 182 Passagiere

Ich transportiere noch mehr Passagiere und nicht Batterien

114 à 4 pass./m2

133 à 5 pass./m2

(17.5 m2 + 44 assis)

156 à 4 pass./m2

182 à 5 pass./m2

(25.1 m2 + 56 assis)

Metrobus/BRT: Gelenkbusse Doppelgelenkbusse


Infrastruktur-Konfiguration

Haltstellen mit Flash:«Train de bus» : Zwei Busse mit einem Intervall von einer Minute. Dann wird ein Bus pro 1min20sec.

• 4+4 Flash - 20sec (2.8kWh)

Netzanschluss: 200* kVA (BT)

Terminus und Depot • 6 x Teminus - 400kVA- 4min15sec

4x (3 aktive, 1 reserve).2x Backup

• 6 Depot - 36kVA – 30 bis 45min

Länge: 2x7kmHaltstellen: 2x15Doppelgelenkbusse: 20Freq. Max: 2min30secZeit Terminus: < 5mnKomfort: Heizung+A/C

Partner, Unterstützung und ZusammenarbeitVorführ-Projekt


Partner

Mit der Unterstützung von

In Zusammenarbeit mit

© ABB Group February 18, 2015 | Slide 39

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Global Product Manager & Innovation Agent

ABB Sécheron LtdRue des Sablières 4-6Industrial Zone Meyrin SatignyCH-1211 Geneva 2 / SWITZERLAND

Phone +41 58 586 22 32Mobile +41 79 540 91 87E-mail [email protected]

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