Flash-Laden

Eine weitere Variante der Elektrifizierung ist das sogenannte Flash-Laden. Mit dieser Technologie wird ein Aufladen innerhalb von lediglich 20 Sekunden ermöglicht. Das Flash-Laden ermöglicht den Einsatz von kleineren Busbatterien gegenüber dem reinen Depot- und Gelegenheitsladen. Flash-Laden eignet sich optimal für Strecken mit hoher Busfrequenz und hohem Passagieraufkommen ohne längere Standzeiten der Busse. Besonders auf Hauptlinien zu Stoßzeiten oder als günstige Alternative zur Straßenbahn zeigt das Flash-Laden seine Stärken. Pro Ladung wird die Traktionsbatterie mit genügend Energie geladen, um selbst im Winter bei komplett elektrischer Heizung einen bis drei Kilometer zu fahren.

Weniger Batterien, mehr Fahrgastraum

Ein grundlegender Unterschied zwischen Bus und Auto ist die fest vorgegebene Route. Die Frage nach der Reichweite des täglichen Betriebs lässt sich auf die Reichweite zur nächsten Nachlademöglichkeit neu definieren. Busse halten planbar an Haltestellen und ermöglich somit ein strategisches Platzieren der Ladepunkte. Mit der Möglichkeit einer Nachladung des Busses im laufenden Betrieb sind schwere Batterien vermeidbar. Die Busbatterien lassen sich kleiner dimensionieren und das Fahrzeug ist leichter, agiler und energieeffizienter und kann auch kleinere Steigungen bewältigen. Zusätzlich bietet der Bus mehr Raum für Fahrgäste. Voraussetzungen für das Betriebskonzept des Ladens auf der Strecke ist die Einhaltung des Fahrplans und Vermeidung von verlängerten Standzeiten zum Nachladen.

Die hohe Ladeleistung der Flash-Ladestationen (600 kW, 20 Sekunden) können sich mit Lastspitzen auf das lokale Netz auswirken. Flash-Ladestationen glätten die hohe Last jedoch über einen Batteriespeicher auf Infrastrukturseite. Beim Ladevorgang des Busses wird gespeicherte Energie der Ladestation genutzt und anschließend wieder über einen Zeitraum von mehreren Minuten netzschonend aufgefüllt. Der vom Netz bezogene Strom zum Auffüllen des Energiespeichers beträgt im Vergleich zum Ladestrom so nur ein Zehntel und lässt sich über einen Niederspannungsnetzanschluss realisieren. Das Aus- und Einsteigen von Fahrgästen dauert zwischen 15 und 25 Sekunden. Daher sollte die Verbindung von Bus zur Ladeinfrastruktur so wenig Zeit wie möglich benötigen. Das Energy-Transfer-System (ETS) erreicht einen automatisierten Aufbau der Verbindung in unter einer Sekunde. Ein Laser hilft bei der Positionierung des Dachpantographen und bei der Herstellung der Verbindung zur Stromschiene der Ladeinfrastruktur. Der Aufbau der Ladeverbindung beginnt sobald der Busfahrer die Parkbremse betätigt. Elektrobusse in diesem System benötigen daher auch keine Oberleitungen (Bild 1).

Flash-Laden im Detail

Bild 3: Simulation eines typischen Fahrverlaufs eines Elektrobusses im Normalbetrieb.

Bild 3: Simulation eines typischen Fahrverlaufs eines Elektrobusses im Normalbetrieb mit Flash-Laden und Nachladen an der Endstation. ABB

Der Wechsel vom Dieselbus zum Elektrobus soll keine Fahrplanänderungen mit sich bringen oder den Einsatz von zusätzlichen Bussen erfordern. Diese Anforderungen waren die Grundlage für die Entwicklung von zwei verschiedenen Ladestationen entlang der Strecke zusätzlich zum Depotladen. Die Zusammensetzung der Ladestationen ist abhängig von den individuellen Streckengegebenheiten der Buslinie und des Busnetzes. Die Flash-Ladestationen liefern dem Bus einen kurzen Energieschub. Die Ladeleistung von 600 kW für 15 bis 20 Sekunden reicht jedoch nicht für ein komplettes Aufladen der Busbatterien. Daher erfolgt zusätzlich an den Endhaltestellen ein Nachladen mit 400 kW für vier bis fünf Minuten. Die Streckengegebenheiten mit Distanz und Höhenprofil gegenüber dem Ladezustand der Busbatterie ist in Bild 3 simuliert. Die Gesamtladelösung kann aus bis zu drei Arten von Ladestationen bestehen: TFS (Terminal Feeding Station), 3-5 Minuten DC-Schnellladen an Endhaltestellen, FFS (Flash Feeding Station), 15-20 Sekunden Flash-Laden an jeder dritten oder vierten Haltestelle und DFS (Depot Feeding Station), 15-60 Minuten schonendes DC-Laden.

 

Im Folgenden beschreibt der Artikel einen typischen Fahrzyklus und wie Flash-Laden letztlich in der Praxis aussieht.

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