1. Einsatzkonzept
Häufig ist der erste Schritt in die Elektromobilität der Einsatz von einem oder wenigen Testfahrzeugen auf den kurzen Umläufen der Morgen- und Nachmittagsspitzen. Doch müssen E-Busse so viel wie möglich fahren, um ihren Break-even-Point zu erreichen. Deshalb gilt es Wege zu finden, wie die Fahrzeuge auch auf längeren oder zusätzlichen Umläufen sinnvoll eingesetzt werden können. Dabei müssen insbesondere die Parameter berücksichtigt werden, die starke Auswirkungen auf den Energieverbrauch und damit die Reichweite haben. Zu nennen sind hier vorrangig die Topologie der Strecke, die Anzahl der Starts und Stopps, das Fahrverhalten des Fahrers, die Größe der Batterie sowie die Außentemperatur am Betriebstag.
Vergleich von Szenarien ist unerlässlich
Nun ist die Unterstützung durch ein leistungsfähiges Planungs- und Simulationssystem wie eMOBILE-PLAN gefragt. Mit seiner Hilfe lassen sich zahlreiche Einsatzszenarien und Umlaufvarianten durchspielen bzw. optimieren und dabei auch evtl. erforderliche zusätzliche Fahrzeuge und Fahrer berücksichtigen. Im Vergleich verschiedener möglicher Szenarien können Sie am Ende eine wirtschaftlich fundierte Entscheidung für den optimalen Einsatz treffen.
2. Ladekonzept
Unter Berücksichtigung der Umläufe muss nun eruiert werden, welche Ladestrategie wirtschaftlicher ist: Laden im Depot, Laden auf der Strecke (Opportunity Charging) oder eine Mischform? Dazu ist zu ermitteln, bei welcher Strategie man wie viele Ladestellen benötigt, wo diese sinnvoll platziert werden sollten, wie hoch die Investitionskosten und in der Folge auch die Betriebskosten wären. Letztere werden maßgeblich durch die Spitzenlast bestimmt. Durch den Vergleich unterschiedlicher Szenarien behalten Sie die Investitions- und Betriebskosten bei allen strategischen Entscheidungen im Blick.
3. Lademanagement
Auch mit der geeigneten Ladestrategie ist es unerlässlich, die eigentlichen Ladevorgänge intelligent zu steuern, um die laufenden Kosten für den Energieverbrauch so gering wie möglich zu halten. Dabei gilt es sicherzustellen, dass die Busse für ihren Einsatz pünktlich und vorkonditioniert zur Verfügung stehen, aber gleichzeitig Lastspitzen vermieden werden. Die Ladeslots müssen entsprechend zugewiesen und automatisch gesteuert werden. All dies wird durch den Einsatz eines intelligenten Lademanagementsystems wie MOBILEcharge ermöglicht.
4. Betriebshofkonzept
Eine intelligente Steuerung der Ladevorgänge ist nur dann möglich, wenn das Lademanagementsystem an das Depotmanagementsystem angebunden ist. Denn dort sind die Informationen über die geplanten Umläufe des Folgetages und der damit einhergehende Ladebedarf bekannt, beides wichtige betriebliche Vorgaben für die Priorisierung von Ladevorgängen. Umgekehrt muss das Lademanagement informieren, falls ein Ladevorgang nicht wie geplant abgeschlossen werden kann – ein Fahrzeug also nicht zum Ausrückzeitpunkt mit ausreichend Ladung und vorkonditioniert bereitstehen kann. In der Folge weist das Depotmanagementsystem MOBILE-DMS ein anderes Fahrzeug zu oder passt die jeweiligen Umläufe oder Dienste an.
5. Optimierung der Umläufe
Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten sollten E-Busse auf möglichst lange Betriebszeiten kommen und müssen damit auch auf längeren Umläufen eingesetzt werden können. Ein geeignetes Planungstool wie eMOBILE-PLAN berücksichtigt alle oben genannten und noch zahlreiche weitere Elektromobilitätsparameter. Es verfügt zudem über leistungsfähige Optimierungsalgorithmen, mit denen verschiedene Ansätze in Szenarien durchgespielt werden können. So können Sie am Ende des Optimierungsprozesses die sinnvollste Variante ermitteln.
Zielkonflikt: Zwischenladung und Dienste
In längeren Umläufe kann ein Zwischenladen des E-Busses erforderlich werden, was ggf. eine Fahrzeugmehrung und auch eine Personalmehrung erforderlich macht. Für diese Zwischenladungen gilt es den optimalen Zeitpunkt zu ermitteln, wobei auch die Auswirkungen auf die Dienstbildung berücksichtigt werden müssen. Denn die Anforderungen aus dienstlicher Sicht (der Fahrer benötigt seine Pause) und Fahrzeugsicht (ein Nachladen ist unabdingbar) können in Konflikt stehen. Dabei unterstützen die überlegenen Algorithmen von MOBILEopti² für die integrierte Umlauf- und Dienstoptimierung.
6. Reichweitenüberwachung und -prognose
Der aktuelle Ladezustand der Batterie sollte nicht nur dem Fahrer angezeigt, sondern auch in der Leitzentrale überwacht werden. Dazu ist auf Gründen der Arbeitseffizienz eine Integration in das Intermodal Transport Control System (ITCS) unerlässlich.
Die Reichweite im Blick
MOBILE-ITCS verschafft den Disponenten einen schnellen Überblick. Der prozentuale Ladezustand wird farbcodiert dargestellt. Zusätzlich können Schwellenwerte für Alarmmeldungen definiert werden und beim Ausführen von dispositiven Maßnahmen (z. B. Adhoc-Umleitung) wird darüber hinaus geprüft, ob die Restreichweite des Fahrzeugs für die neu zu fahrende Distanz ausreichend wäre.
Reichweitenprognose: Entscheidend für Zuverlässigkeit
Zur Berechnung der sogenannten Restreichweite sollten neben den statischen Werten wie dem typischen Batterieverbrauch und der Topologie der zu fahrenden Strecke auch dynamische Faktoren berücksichtigt werden. Vorrangig ist hier die Temperatur zu nennen, aber auch die Fahrweise des diensthabenden Fahrers kann Auswirkungen haben. Unter Einsatz geeigneter statistischer Verfahren und modernster Methoden des maschinellen Lernens ermittelt die Reichweitenprognose MOBILErange aus all diesen Informationen ein Modell für den Batterieverbrauch der einzelnen Fahrzeuge, bezogen auf alle Parameter. So kann zuverlässig eine spezifische Reichweite bestimmt werden. Diese Schlüsselgröße für den effizienten Einsatz von Elektrobussen stellt MOBILErange als zentraler Dienst allen INIT-Applikationen zur Verfügung.
7. Fortlaufende Optimierung
Um bei der Kalkulation der Reichweiten und Restreichweiten bessere Ergebnisse zu erzielen sollten zwingend historische Betriebsdaten herangezogen werden. Diese gilt es im Betriebsalltag aufzuzeichnen, in geeigneter Weise auszuwerten und dann dem zentralen Reichweiteprognosetool zur Verfügung zu stellen, so dass die verbesserten Prognosen in der Folge allen anderen betrieblichen Informationssystemen zur Verfügung stehen.
Reale Energieverbräuche
Das System für energieeffizientes Fahren, MOBILEefficiency erfasst die realen Energieverbräuche und Fahrsituationen in Verbindung mit Einflussfaktoren wie Fahrzeug, Fahrer, Topologie, Streckeneinsatz oder Wetter und stellt diese historischen Daten der Reichweitenprognose zur Verfügung. Durch Hinweise an den Fahrer (z. B. bei zu starkem Bremsen oder Beschleunigen) animiert es diesen auch zu einer energieeffizienteren Fahrweise und erschließt so weiteres Optimierungspotential.
In der konsequenten Abarbeitung dieser sieben Schritte liegt der Schlüssel zum erfolgreichen Einsatz von Elektrobussen. Dazu müssen nicht nur die geschilderten Betrachtungen angestellt und neue Abläufe und Parameter eingeführt werden, sondern auch eine adäquate Unterstützung durch betriebliche Informationssysteme geschaffen werden. Sie wurden in bisherigen Betrachtungen oft vernachlässigt. Für einen effizienten Betriebsablauf spielen sie aber die entscheidende Rolle.
Informationssysteme bilden die integrierte Produktsuite eMOBILE
Von der Informationsbasis für strategische Entscheidungen über Lademanagement, Depotmanagement, Planung, Disposition und Reichweitenprognose bis hin zur Steuerung der E-Bus-Flotte im ITCS – INIT vereint all diese Funktionalitäten in einer durchgängigen Lösung. Somit können Sie auch bei der Einführung der Elektromobilität auf die Vorteile eines integrierten Systems setzen und von abgestimmten Prozessen, einem durchgängigen Datenfluss, Synergieeffekten und effizienten Arbeitsabläufen profitieren.
Head of Department Corporate Marketing
init SE
Deutschland
