BOB Solingen: Mit dem Batterie-Oberleitungs-Bus (BOB) und der intelligenten Oberleitungsinfrastruktur zum emissionsfreien ÖPNV

Die Stadt Solingen verfolgt zusammen mit Stadtwerken und SWS Netze Solingen sowie weiteren Kooperationspartnern aus Wissenschaft und Praxis (Neue Effizienz, Bergische Universität Wuppertal, Voltabox AG, NetSystem GmbH) das Ziel, den ÖPNV in Solingen zukünftig rein elektrisch und emissionsfrei zu gestalten. Die Neue Effizienz entwickelt das Gesamtkonzept, koordiniert die Zusammenarbeit im Konsortium und übernimmt dabei die zentrale Rolle zur Definition und Koppelung der interdisziplinären Schnittstellen.

Die Ausgangslage

Die Weiterentwicklung des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) zu einem nachhaltigen, modernen und effizienten System stellt die Verkehrsbetriebe deutschlandweit vor große Herausforderungen. Neue Technologien von Elektrobussen sind verfügbar und werden in einigen deutschen Städten bereits getestet. Diese haben im Kern drei Gemeinsamkeiten: Zum einen sind sie deutlich teurer als Dieselbusse, zum anderen machen sie eine Änderung der Betriebsabläufe notwendig. Zu guter Letzt ist eine Elektrifizierung der gesamten Flotte eines Verkehrsbetriebs mit infrastrukturellen und logistischen Problemen verbunden.

Durch die Kombination von bewährter Oberleitungsbus- und neuester Batterietechnologie im Batterie-Oberleitungs-Bus (BOB) soll in diesem Solinger Projekt demonstriert werden, wie die Elektrifizierung des ÖPNV in Kommunen gelingen kann. Im Kern des Vorhabens steht ein herkömmlicher Oberleitungsbus, dessen Dieselhilfsmotor gegen ein modernes Batteriesystem ausgetauscht wird. Ausgehend vom BOB wird das bestehende Solinger Oberleitungsnetz zur intelligenten Ladeinfrastruktur aufgerüstet, die dynamisches Nachladen der Batterien während der Fahrt erlaubt und es so ermöglicht, den ÖPNV trotz begrenzter Kapazitäten vollständig zu elektrifizieren, die Ladeinfrastruktur energieeffizient zu betreiben und darüber hinaus Kosten zu senken. Das Projekt legt den Grundstein für einen ganzheitlichen Ansatz zur Verknüpfung und Optimierung von Verkehrs- und Energiefragen, um den notwendigen Systemwandel in den beiden Sektoren aktiv zu voranzutreiben.

Das Projekt

Durch die Einführung von 20 Batterie-Oberleitungsbussen (BOB) über die Projektlaufzeit wird es möglich, bislang teilelektrische oder sogar reine Dieselbuslinien komplett elektrisch zu befahren. Eine solche sukzessive Umstellung verursacht neben einem veränderten Nutzungsverhalten der Fahrzeuge eine Steigerung der benötigten elektrischen Leistung. Dies stellt entsprechende Anforderungen an die Infrastruktur, für die diese jedoch nicht ausgelegt wurde. Diesen neuen Anforderungen wird im Rahmen dieses Vorhabens mit Hilfe von Regelungsverfahren begegnet, mit denen die Solinger Oberleitung im Verlauf des Vorhabens in eine intelligente Ladeinfrastruktur umgewandelt wird. Durch eine koordinierte Laderegelung der BOB kann die Ladeinfrastruktur optimal ausgelastet werden, um beispielsweise Übertragungsverluste zu minimieren und die Energieeffizienz des e-ÖPNV zu steigern. Da das Oberleitungsnetz kontinuierlich Netzkapazität bereitstellt, die Busflotte jedoch stark fluktuierend Leistung entnimmt, stehen freie Kapazitäten z. B. zur Lastspitzenreduktion oder zur Versorgung von Ladesäulen zur Verfügung. Die Integration von weiteren Anlagen ist jedoch nur durch ein Leistungsmanagementsystem möglich, da die primäre Aufgabe, den e-ÖPNV mit Energie zu versorgen stets im Vordergrund stehen muss.

Zudem wird im Rahmen des Projektes die Möglichkeit erarbeitet, fluktuierende Energie z.B. aus Photovoltaik (PV) Anlagen direkt mit dem STS zu verbinden. So muss der lokal erzeugte Gleichstrom (DC) nicht in einen Wechselstrom (AC) um-, und für die Einspeisung in das Oberleitungsnetz wiederrum gleichgerichtet werden. Durch die Vermeidung unnötiger Umwandlung kann die Energieeffizienz erhöht werden, da keine Umwandlungsverluste auftreten. Durch diese Sektorenkopplung kann der zukünftige Netzausbau für die Erweiterung der BOB-Flotte so gering wie möglich gehalten oder sogar komplett vermieden werden. Darüber hinaus kann das STS durch die neuen Betriebskomponenten im Oberleitungsnetz (BOB, bidirektionale Unterwerke, Ladesäulen und dezentrale Energieanlagen) Systemdienstleistungen für das Mittelspannungsnetz anbieten, welche der Verkehrsbetrieb zukünftig an regionalen Flexibilitätsmärkten anbieten und so neue Erlösquellen erschließen kann.

Ziele

Das Projekt soll insbesondere zur Entlastung der Städte durch die Auswirkungen der gegenwärtigen Mobilitätsituation beitragen. Hier sind neben hohem Verkehrsaufkommen auch die negativen Folgen für die Umwelt, das Klima und die Gesundheit der Bevölkerung durch Schadstoff- und Lärmemissionen zu nennen.

Weiterhin steht die effiziente Nutzung der bestehenden öffentlichen Infrastruktur als ein zu erreichendes Teilziel auf der Agenda. Durch die Betrachtung des Gesamtsystems mit besonderem Fokus auf die Energieinfrastruktur ergibt sich ein enormes Gesamtpotential, welches sich mit Hilfe der verschiedenen Projektbestandteile heben lässt. So werden innerhalb des Projektes eine Vielzahl von Themen behandelt, welche im Zusammenhang mit der Energiewende intensiv diskutiert werden. Das ist nicht nur die Elektromobilität per se, sondern ebenso die nachhaltige Energieumwandlung, der Energietransport und die Energiespeicherung. Eine solche Verbindung von ÖPNV und Smart Grid kann helfen, Städte effizienter, technologisch fortschrittlicher, grüner und sozialverträglicher zu gestalten.

Ziele sind unter anderem:

  • Schadstoff- und Lärmreduzierung und damit Steigerung der Lebensqualität in Städten.
  • Anbindung von Außenbezirken an E-ÖPNV durch elektrisches Befahren oberleitungsfreier Streckenabschnitte
  • Reduzierte Oberleitungslängen durch Weiterentwicklung zum "Smart-Trolley-System"
  • Verstärkte Nutzung Erneuerbarer Energien im Verkehrssektor unter Einbindung von mobilen und stationären Speicherkapazitäten
  • Reduzierung von Lastspitzen durch intelligente Verteilung von Energie und Kopplung des Oberleitungsnetzes mit dem Versorgungsnetz
  • Ertüchtigung des Gesamtsystems zu einem Virtuellen Kraftwerk und zur Teilnahme am Regelenergiemarkt
  • Nutzung des Oberleitungsnetzes für Speicherung und intelligente Verteilung von Energie.
  • Integration von Ladesäulen für E-Autos und Pedelecs
  • Ressourcenschonende Anschlussverwertung von Traktionsbatterien als stationäre Speicher („Second-life-use“)
  • Akzeptanzsteigerung des ÖPNV durch offensive Vermarktung CO2-freier Mobilität

 

Projektpartner

 

Weitere Informationen unter www.bob-solingen.de

Ansprechpartner

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Daniel Bogatz

Projektleiter 

0202 / 963 506 31

bogatz(at)neue-effizienz.de

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Lisa Döring

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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Maxim Jonelat

Projektassistent

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Adrian Dogge

Projektassistent

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