• Intelligentes Elektrofahrzeug-Lademanagement für den ÖPNV 4.0

    Betriebshof-Management und Smart Grids

Weltweit verzeichnet der Öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) steigende Fahrgastzahlen. Immer mehr Menschen nutzen Bus, TRAM und U-Bahn – vor allem in den Metropolen. Gleichzeitig steigt gerade in den Städten weltweit die Schadstoff- und Lärmbelastung, was auch den ÖPNV zwingt, langfristig umzurüsten und auf alternative Antriebstechnologien zu setzen.

Daher werden vielerorts Testfahrzeuge oder neue Technologien auf Innovationslinien auf ihre Tauglichkeit hin untersucht, und in einigen Städten sind die ersten konkreten Pläne für eine konsequente Umstellung auf Elektro oder Wasserstoff bereits beschlossene Sache.

Neben dem Einsatz von zuverlässigen Fahrzeugen bedeutet dieses Vorhaben aber auch eine Umstellung in den betrieblichen Abläufen und wiederum den Einsatz neuer Technologien, um die Fahrzeuge auf dem Betriebshof am nächsten Morgen wieder einsatzbereit zur Verfügung zu stellen.

Elektromobilität – eine Alternative mit Geschichte

Wer sich noch nie mit der Geschichte der Elektromobilität befasst hat, mag angesichts der momentanen Diskurse schnell den Eindruck gewinnen, hier werde eine völlig neue Technologie vorangetrieben.

Doch der Eindruck täuscht. Schon zur Jahrhundertwende surrten Zehntausende elektroangetriebene Fahrzeuge durch die Metropolen der Welt. Dabei setzte vor allem auch der ÖPNV schon früh auf den Stromantrieb. So gab es vor Beginn des Ersten Weltkriegs elf größere Droschkenbetriebe allein in Berlin, deren über 550 Fahrzeuge nur mit Strom angetrieben wurden.

Doch obwohl es in den USA um 1900 sogar einen kleinen Elektroauto-Boom gab, konnten sich die „sauberen“ Fahrzeuge vor allem wegen der unbefriedigenden Batterietechnik und die damit verbundene Problematik der Reichweite und Ladevorgänge gegenüber den Benzinmotoren nicht halten – Problemstellungen, die sich in diesem Zusammenhang bis ins 21. Jahrhundert gehalten haben.

Saubere Technologien auf dem Prüfstand

Batteriebus der Hamburger Hochbahn AG.
Batteriebus der Hamburger Hochbahn AG.

Heute sind alternative Antriebe und darunter auch die Elektromobilität wieder in den Fokus des Interesses gerückt. Sowohl die Schadstoff- als auch die Geräuschbelastung, insbesondere in Großstädten, hat einen neuen Entwicklungsboom der Fahrzeugindustrie in Richtung emissionslose Antriebe bewirkt und zwingt nicht zuletzt die Betreiber öffentlicher Verkehrsunternehmen schon mittelfristig auf nachhaltige Technologien zu setzen.

In Stuttgart beispielsweise, wo Messungen mehrmals im Jahr ein Überschreiten der Grenzwerte für Feinstaubbelastung belegen, gibt es bereits Pläne zur Erstellung eines flächendeckenden Konzepts für einen alternativ angetriebenen ÖPNV.

Hamburg zählt zu den Städten, in denen neben dem Bedarf durch die Umweltbelastung auch die Politik bereits ihre notwendige Unterstützung zugesagt hat, um konsequent auf emissionsfreie Fahrzeuge zu setzen und dabei deutschland- oder gar europaweit als Vorbild voranzugehen. Unabhängig von konkreten Umsetzungsplänen sind derzeit in vielen Städten Elektro- und Wasserstoff-Fahrzeuge verschiedener Hersteller testweise im Einsatz, wenn auch vorrangig auf einzelnen Linien oder Strecken.

Herausforderung Lademanagement und Energieversorgung

Dabei zeigt sich, dass das Laden von Elektrofahrzeugen nach wie vor ein Thema ist, für dessen Lösung derzeit unterschiedliche Ansätze existieren. Einige namhafte Hersteller und Verkehrsunternehmen setzen auf ein Laden an Haltestellen auf der Strecke oder an den Endhaltestellen. Angesichts der Menge an Haltestellen im Netz sowie des daraus resultierenden, notwendigen baulichen und behördlichen Aufwands, wird jedoch schnell klar, dass dieser Lösungsansatz für einen Regelbetrieb mit einer gesamten Flotte nicht der richtige Weg sein kann.

Zudem haben aktuelle Tests ergeben, dass mit der aktuell verfügbaren Batterietechnik in den meisten ÖPNV-Unternehmen bereits mehr als 50% der Strecken gefahren werden können – wofür eine ausschließliche Depotladung ausreichend ist. Bedenkt man, dass sich die Batterietechnik rasant weiterentwickelt, ist kurz- bis mittelfristig mit weiteren Fortschritten hinsichtlich der Reichweite zu rechnen.

Tankoptimierung und Smart Grid

Das Lademanagement in den Betriebshöfen und die Steuerung der Stromversorgung, wo es schnell zu Einspeisungen von 10-110KV kommt, haben in diesem Zusammenhang eine zentrale Bedeutung, für die es bereits praxiserprobte Lösungsansätze gibt.

Beispielsweise bildet das Betriebshof-Management-System PSItraffic/BMS mit einer bereits in der Praxis bewährten Tankoptimierung im Zusammenspiel mit dem Modul Smart Grid für die Netzeinspeisung des PSI Geschäftsbereichs Elektrische Energie eine passende Voraussetzung, diese Aufgaben ohne komplizierte Schnittstellen zu lösen. Während PSItraffic sicherstellt, dass alle Fahrten mit Fahrzeugen durchgeführt werden können, beschafft das Energiemodul den Strom zum erforderlichen Zeitpunkt zu den jeweils besten Konditionen.

Die beiden Technologien verbinden damit das Wissen um die Abläufe im ÖPNV mit dem Wissen um die Abläufe bei der Energieversorgung und können so maßgeblich dazu beitragen, die Testphase mit Elektrofahrzeugen in den Regelbetrieb zu überführen.

Noch nicht absehbar ist, ob sich im ÖPNV eine einzige Technologie wie Elektro oder Wasserstoff durchsetzen kann, die in der Zukunft den Markt allein bestimmt oder ob sich die parallele Nutzung verschiedener Technologien bewährt, wie sie im Bereich der Stromerzeugung bereits Alltag ist. Hier existieren konventionelle Kraftwerke, Windparks und Solaranlagen nebeneinander - mit PSI Smart Grid als bedarfsorientiertem Steuertool. Eine Kombination mit dem Betriebshof-Management bedeutet daher keinesfalls Neuland, sondern lediglich die Übertragung in eine andere Branche.

Umrüstung in Raten

Ohne Zweifel ist eine Umstellung auf Alternativantriebe auch oder gerade im ÖPNV unumgänglich. Angesichts der großen Anstrengungen und Investitionen, die für einen flächendeckenden Einsatz der Fahrzeuge zu tätigen sind, macht die sukzessive Umstellung der Flotten unter Einsatz bestehender Optimierungstools Sinn.

Gerade die schrittweise Umrüstung verschafft Spielräume, die enormen infrastrukturellen Baumaßnahmen zu stemmen, das notwendige Know-how zur Wartung und Instandhaltung der neuen Technologien aufzubauen und Investitionen in neue Anlagen und Werkzeuge in wirtschaftlich tragbaren „Portionen“ zu tätigen.

Wer sich also mit alternativen Antriebstechnologien beschäftigt weiß, dass sie bereits lange vor dem Siegeszug des Benzinmotors eine beachtliche Rolle spielten. Heute stehen alle Beteiligten vor der Herausforderung, zum Schutz der Umwelt und der endlichen Energieressourcen die Technologien konsequent weiter zu entwickeln und mutig in die Praxis zu überführen.

Vorbehalte hinsichtlich Reichweite oder Ladeproblematik sind dabei längst ausgeräumt und praxistaugliche Softwaresysteme auf dem Markt, die mit dem Einsatz der „sauberen“ Flotten verbundene Problemstellungen lösen und optimieren helfen.

Wie schon vor einigen hundert Jahren, kann der ÖPNV in den Metropolen der Welt eine entscheidende Rolle einnehmen, wenn es um den Einsatz alternativ angetriebener Fahrzeuge geht.

Wir unterstützen Sie gern bei der Transformation zum ÖPNV 4.0. Sprechen Sie uns an!

PSI Transcom GmbH
Torsten Vogel
Geschäftsführer