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Standortspezifische Umsetzung einer H2-Ladeinfrastruktur für Stadtbusse in Heidelberg

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Menges, S.; Kupferschmid, S.; Eckert, S.

2020

Projektbericht - Abschlussbericht

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Beschreibung

Im Vorhaben wurde eine Grobplanung für die Umstellung der innerstädtischen Busflotte in der Stadt Heidelberg auf wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen-Busse erarbeitet. Als Technologie wurden Brennstoffzellenhybrid (BZ)-Busse und Batteriebusse mit Brennstoffzellen-Range-Extender (BZ-REX) berücksichtigt. Da der derzeitige Betriebshof aus Platzgründen die Installation einer Lade- als auch Wasserstoffbetankungsinfrastruktur nicht zulässt und ein neuer Betriebshofstandort noch nicht absehbar ist, sollte die erste Phase der Flottenumstellung auf einem Interimsbetriebshof erfolgen. Daraus ergaben sich drei Planungsvarianten:

 

- Variante A: BZ-REX mit Abstellung auf dem Interimsbetriebshof

- Variante B: BZ mit Abstellung auf dem Interimsbetriebshof

- Variante C: BZ reine Betankung und Abstellung auf dem bisherigen Betriebshof Bergheim

 

Bei der Planungsvariante C, die nur für BZ-Fahrzeuge möglich ist, wird der aufwändige Abriss der bestehenden Gebäude und die Anlage einer Busabstellfläche auf dem Interimsbetriebshof vermieden. Allerdings erfordert die Variante einen höheren Aufwand bei der Fahrzeugversorgung, da die Busse zur Betankung zwischen dem bisherigen Betriebshof Bergheim und dem Interimsstandort hin- und hergefahren werden müssen.

Zunächst wurde anhand der Flottenstruktur und der aktuellen Umläufe der Energiebedarf der Fahrzeuge bestimmt. Dieser diente unter Berücksichtigung der Randbedingungen für die Fahrzeugversorgung als Grundlage für die Auslegung der Tank- und Ladeinfrastruktur, die durch AirLiquide bzw. EvoBus vorgenommen wurde. Für das Areal Wieblinger Weg 92 erfolgte dann eine detaillierte Standortanalyse für die Nutzung als Interimsbetriebshof. Nach Auskunft der Stadtwerke Heidelberg kann die jeweils notwendige Anschlussleistung auf dem Grundstück ohne zusätzliche Netzertüchtigungsmaßnahmen bereitgestellt werden. Die Analyse umfasste dann ein mögliches Layout für jede der Planungsvarianten, wozu der Platzbedarf für die Abstellung, Wasserstofftankstelle und Ladeinfrastruktur, Rangierfläche, Werkstatt und Sozialräume, sowie Abstandsregelungen und bauliche Restriktionen aufgrund der auf dem Grundstück verlaufenden Gashochdruck- und Mittelspannungsleitung berücksichtigt werden mussten. Ergänzend wurden weitere planerische Aspekte wie die erforderlichen Baumaßnahmen und die Genehmigungserfordernisse einschließlich naturschutzrechtlicher und Lärmschutzaspekte dargestellt.

 

Für die drei Planungsvarianten wurden die resultierenden Gesamtkosten mittels der Kapitalwertmethode verglichen. Angesichts der Unsicherheiten hinsichtlich der getroffenen Annahmen liegen die Ergebnisse für beide Technologievarianten in einem ähnlichen Bereich. Mit den Angaben von EvoBus, dass mit dem Einsatz einer Festkörperbatterie beim BZ-REX kein Komponententausch mehr erforderlich ist, erweist sich der BZ-REX um etwa 3 % günstiger als der BZ. Ist ein Komponententausch bei beiden Technologieoptionen gleichermaßen erforderlich bzw. entfällt, weist der BZ-REX gegenüber dem BZ um 2-3 % höhere Kosten auf. Bei einer Variation des H2-Preises um ±20 % oder einer Senkung des Ladestrompreises auf bis zu 6 ct/kWh erweisen sich die Ergebnisse als stabil.

 

Weiterhin wurde die Reduktion an NOx- und Treibhausgasemissionen der Varianten im Vergleich zum Einsatz von Dieselbussen (Euro VI) verglichen. So werden durch den Betrieb der H2-Busse bei einer kompletten Flottenumstellung rund eine Tonne NOx-Emissionen pro Jahr vermieden. Sofern erneuerbarer Strom sowie grüner Wasserstoff verwendet werden, lassen sich mit beiden Fahrzeugtechnologien unter den getroffenen Annahmen pro Jahr etwa 3.000 Tonnen CO2e im Vergleich zur konventionellen Diesel Euro VI-Technologie einsparen.  

 

Abschließend wurden weitere für die Umsetzung der Flottenumstellung wichtige Aspekte wie Bürgerbeteiligung und Mitarbeiterqualifikation aufgegriffen und ein Zeitplan für die erste Phase der Umsetzung skizziert. Danach ist für die Phase 1 der Flottenumstellung eine Projektlaufzeit von mindestens 2,5 Jahren zu veranschlagen.