249 BahnenergieversorgungFachwissen 116 (2018) Heft 7 Auslegungsrelevant sind vor allem die gewählten Ladestrategien (Bild 1), die in zwei Gruppen einteilbar sind: • Ladungen während der Betriebsruhe (Overnight Charging) • Ladungen während der Betriebszeit (Opportunity Charging) Ladevorgänge während der Betriebszeit sind sowohl an Haltestellen während oder nach Umläufen als auch während der Fahrt von Oberleitungsbussen durchführbar (In Motion Charging). Die in den Ladestrategien festzulegende maximal zulässige Ladezeit in Verbindung mit der während dieser Zeit in die Batterie zu ladende Energie beeinflusst wiederum die einsetzbaren Batterietypen. Erfahrungen mit Ladeverfahren (Bild 2) liegen vor allem aus Systemen mit stationären oder auf den Bussen befindlichen Stromabnehmern sowie aus solchen mit induktiver Energieübertragung vor. Hinsichtlich der Ladestrategien überwiegen bisher die Realisierungen mit Ladevorgängen während der Betriebszeit und bei den Ladeverfahren die mit Stromabnehmern auf den Bussen. Vorschläge für die Weiterentwicklung von Batteriebus-Systemen liegen vor [1]. 2.2 Ladungen während der Betriebsruhe (Overnight Charging) Die Darstellung in Bild 3 verdeutlicht überschlägig die Zusammenhänge zwischen der Ladeleistung der Ladegeräte, der Ladezeit, des spezifischen Energiebedarfs und der erreichbaren Fahrweite bei einem 12-m-Bus mit einem spezifischen Energiebedarf zwischen 1,0 und 1,5 kWh/km. Dargestellt sind die Ergebnisse beim Einsatz einer zu 80% ausnutzbaren 320-kWh-Batterie unter Berücksichtigung der Wirkungsgrade beim Laden und Entladen der Batterie und den Ladeleistungen von 75 kW, 100 kW und 150 kW. Beim Laden der Busse im Betriebshof mit einer zentralen Drehstromversorgung während der Betriebsruhe oder in Pausenzeiten werden aktuell insbesondere zwei Varianten (Bild 4) eingesetzt. Variante 1 Das Batteriemanagement-System des Batteriebusses stellt mittels eines Telegramms wireless oder konduktiv die Ausgangs-Gleichspannung des externen Ladegeräts so ein, dass der gewünschte Ladestrom fließt. Die Energie wird zweipolig über Stecker oder Stromabnehmer zugeführt. Der Bus wird beim Laden sicher geerdet. Energiezufuhr durch ... sich absenkenden Stromabnehmer Stromabnehmer auf dem Bus sich absenkende Kontakte Induktion manuelle Steckverbindung partiellen Obus-Betrieb Bild 2: Prinzipielle Darstellung der Ladeverfahren für Batteriebusse. 50 100 100 1 2 3 4 5 6 h km erreichbare Fahrweite Ladezeit Ladeleistung Energiebedarf pro km 320-kWh-Batterie 200 300 150 200 250 300 kWh am Batterieausgang verfügbare Leistung 50 75 100 150 kW 1,0 0,95 0,95 Annahme: Wirkungsgrad Batterie η Laden η Entladen Annahme: Batterieausnutzung 80 % 2,0 3,0 kWh/km 2,5 1,5 350 Bild 3: Grafische Ermittlung der erreichbaren Fahrweite für einen 12-m-Bus bei vorgegebener Batteriegröße beim Overnight Charging. Variante 1 AM AM Variante 2 3AC 10 kV50Hz 3~ 3~ 3~ 3~ Bild 4: Anordnung der Ladegeräte bei dreiphasiger Energieversorgung. b Probeheft zur Ansicht
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