Als Praxispartner fungiert die Albus Salzburg Verkehrsbetrieb GmbH. | © Albus Salzburg
Ein intelligentes Lademanagement kann die Stromversorgung großer Elektrobusflotten erheblich entlasten. Das zeigt das Forschungsprojekt „OptiChargE“, das die Elektrifizierung des Linienbusbetriebs in Salzburg über 32 Monate begleitete. Im Vergleich zu einer ungesteuerten Ladestrategie konnten die monatlichen Spitzenlasten um 55 bis 75 Prozent reduziert werden. Daraus ergab sich über den Pilotzeitraum eine rechnerische Einsparung von rund 80.000 Euro bei leistungsabhängigen Netzkosten.
An dem Projekt waren Salzburg Research, EQOS Energie Österreich und Consilio Information Management beteiligt. Als Praxispartner fungierte die Albus Salzburg Verkehrsbetrieb GmbH. Ziel war es, eine wachsende Elektrobusflotte so zu steuern, dass alle Fahrzeuge rechtzeitig einsatzbereit sind, ohne unnötig hohe Lastspitzen im Stromnetz zu verursachen.
Während des 13-monatigen Pilotbetriebs wuchs die elektrische Flotte von sieben auf 58 batterieelektrische Busse. Gleichzeitig stieg die Zahl der Ladepunkte von 20 auf 56. Die installierte Photovoltaikleistung wurde von 480 auf 1.420 Kilowattpeak (kWp) erhöht.
Lastspitzen deutlich reduziert
Im Mittelpunkt stand eine Softwarelösung, die Fahrzeug-, Lade-, Betriebs- und Infrastrukturdaten aus unterschiedlichen Systemen zusammenführt. Auf dieser Grundlage werden die Ladevorgänge koordiniert und die verfügbare elektrische Leistung bedarfsgerecht auf die Fahrzeuge verteilt.
Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede zwischen den Ladestrategien. Würden alle Busse unmittelbar nach ihrer Rückkehr mit maximaler Leistung geladen, entstünden wesentlich höhere Leistungsspitzen. Das entwickelte Lademanagement reduzierte diese im Monatsvergleich um 55 bis 75 Prozent.
Auch gegenüber einer einfacheren zeitgesteuerten Strategie erzielte die aktive Steuerung meist weitere Reduktionen von 15 bis 35 Prozent.
„Ein leistungsfähiges Lademanagement muss Betriebssicherheit und wirtschaftliche Optimierung verbinden“, erklärt Markus Klein, stellvertretender Leiter der Business Unit Energietechnik bei EQOS Energie. „Das Projekt hat gezeigt, dass intelligente Steuerung Lastspitzen deutlich reduzieren und vorhandene Infrastruktur effizient nutzen kann.“
Die errechneten Einsparungen von rund 80.000 Euro beziehen sich auf den Vergleich mit einer ungesteuerten Referenzstrategie. Sie sind daher nicht mit einer tatsächlich realisierten Senkung der gesamten Stromkosten gleichzusetzen.
Betriebssicherheit entscheidet über den Erfolg
Neben der Energieoptimierung stand die zuverlässige Einsatzbereitschaft der Busse im Vordergrund. Das System musste gewährleisten, dass die Fahrzeuge zum vorgesehenen Zeitpunkt ausreichend geladen sind und der Linienbetrieb nicht beeinträchtigt wird.
Dafür wurden bestehende IT-Systeme, unter anderem aus Disposition und Abrechnung, eingebunden. Als besonders wichtig erwiesen sich laufendes Monitoring, automatisierte Alarmierungen und die Möglichkeit, bei Bedarf manuell einzugreifen.
„Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Elektrifizierung von Busflotten weit mehr ist als der Austausch des Antriebs. Fahrzeuge, Ladeinfrastruktur, Energieversorgung, Daten, Software und betriebliche Abläufe müssen als Gesamtsystem betrachtet werden“, sagt Projektleiterin Cornelia Zankl von Salzburg Research.
Auch die betriebliche Planung beeinflusst die Wirtschaftlichkeit. Durch angepasste Umläufe und gezielte Zwischenladungen können Ladefenster geschaffen werden, in denen selbst erzeugter Photovoltaikstrom besser genutzt wird.
„Für uns war entscheidend, dass sich das Lademanagement unter realen Betriebsbedingungen bewährt“, sagt Hermann Häckl, Geschäftsführer der Albus Salzburg Verkehrsbetrieb GmbH. „Die Erfahrungen aus OptiChargE helfen uns, die weitere Elektrifizierung unseres Linienverkehrs praxistauglich und betriebssicher umzusetzen.“
Wetter beeinflusst Verbrauch stärker als Fahrstil
Ein weiterer Schwerpunkt war die Analyse des Energieverbrauchs der Elektrobusse. Dafür wurden detaillierte Fahrzeug- und Telematikdaten ausgewertet und zur Entwicklung von Verbrauchsmodellen und Prognosen herangezogen.
Dabei zeigte sich, dass Wetterbedingungen und Verkehrslage einen größeren Einfluss auf den Energiebedarf hatten als der individuelle Fahrstil. Zwar wurden Unterschiede zwischen einzelnen Lenkerinnen und Lenkern festgestellt, ein statistisch signifikanter Einfluss unterschiedlicher Fahrstile ließ sich jedoch nicht nachweisen.
Aus den beobachteten Unterschieden ergab sich laut Projektanalyse auch kein ausreichendes Einsparpotenzial, um zusätzliche Fahrstil-Schulungen wirtschaftlich zu rechtfertigen.
Datenqualität wird zum Erfolgsfaktor
Eine wesentliche Herausforderung bei der Elektrifizierung größerer Busflotten ist die Verfügbarkeit zuverlässiger Daten. Für die Ladeoptimierung müssen Informationen über Fahrzeugzustand, Batterieladung, geplante Einsätze, Energieversorgung und Wetterbedingungen zusammengeführt werden.
„Verlässliche Fahrzeug- und Telematikdaten sind eine zentrale Grundlage für ein intelligentes Lademanagement“, betont Klaus Satz von Consilio Information Management GmbH. „Datenzugang, Schnittstellen und Datenqualität sollten deshalb bereits bei der Beschaffung und Planung zukünftiger E-Busflotten mitgedacht werden.“
Die Forschenden empfehlen Verkehrsunternehmen daher, die Elektrifizierung ihrer Flotten von Beginn an als integrierten Planungsprozess zu betrachten. Netzanschluss, Ladeinfrastruktur, Energieversorgung und betriebliche Abläufe sollten auf ein langfristiges Ausbauziel abgestimmt werden.
Gleichzeitig spricht sich das Projektteam für eine schrittweise Skalierung aus. Jede Ausbaustufe sollte zunächst im Betrieb stabilisiert werden, bevor zusätzliche Fahrzeuge und Ladepunkte hinzukommen.
Die Ergebnisse von OptiChargE liefern damit konkrete Anhaltspunkte für Verkehrsunternehmen, die ihre Dieselbusflotten elektrifizieren oder bereits bestehende E-Bus-Flotten vergrößern wollen.