Biogas für den ÖPNV Roland Bartosch Augsburg

BIOMETHAN
FÜR
DEN ÖPNV
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 01
VERANTWORTUNG DER LOKALPOLITIK
• Der ÖPNV ist ebenso eine Daseinsvorsorge für die Bürger
einer Stadt, wie die Energie- und Wasserversorgung oder
die Abfallbeseitigung.
• Damit entscheiden die Lokalpolitiker auch über die
ökologisch und ökonomisch sinnvolle Technologie der
eingesetzten Arbeitsmittel und Fahrzeuge.
• CNG-Fahrzeuge sind eine Technologie, um die ökologische
Zielsetzung einer Kommune auch im Rahmen der Energiewende zu erreichen.
• Der erste Schritt ist immer die Entscheidung der
Kommune.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 02
DERZEITIGE SITUATION (1)
o JEDER WARTET AUF DEN ELEKTROANTRIEB, WEIL DIES DER
UMWELTSCHONENDSTE ANTRIEB IST.
o WAS IST IM ANGEBOT?
o DIESEL-HYBRIDBUSSE
PREIS: DIESELBUSSE + 100 T€J
o ELEKTROMOTOREN MIT BATTERIEN
PREIS: doppelter Dieselpreis
o BRENNSTOFFZELLEN MIT WASSERSTOFF
PREIS:
derzeit nicht kalkulierbar
LIEFERMÖGLICHKEIT: unkalkulierbar jEDER
Dipl.-Ing. Roland Bartosch - 28. 10. 2015,
Zürich
# 03
DERZEITIGE SITUATION (2)
CNG-BUSSE
o DIE TECHNOLOGIE IST AUSGEREIFT UND BAUT AUF JAHRZEHNTELANGEN ERFAHRUNGEN AUF.
o DER PREIS LIEGT 40 – 50 T€ ÜBER DIESELFAHR-ZEUGEN.
o MIT BIOMETHAN FAHREN DIESE FAHRZEUGE QUASI CO2NEUTRAL UND SIND DER ERSTE SCHRITT ZUR ENERGIEWENDE.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch - 28. 10. 2015,
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# 04
DERZEITIGE SITUATION (3)
HEUTE WERDEN HYBRIDBUSSE GEKAUFT OHNE BERÜCKSICHTIGUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT UND NUR WEIL
FÖRDERMITTEL FLIESSEN.
HYBRIDBUSSE HABEN INSBESONDERE IM WINTER KAUM
KRAFTSTOFFERSPARNISSE.
HYBRIDBUSSE KÖNNEN IM GEGENSATZ ZU CNG-BUSSEN
NICHT MIT ALTERNATIVEN KRAFTSTOFFEN BETRIEBEN
WERDEN.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch - 28. 10. 2015,
Zürich
# 05
DIE SITUATION IN AUGSBURG
DIE BUSSE DES ÖPNV
Augsburg ist die erste und bislang einzige Stadt in Deutschland,
die konsequent die Umstellung der Busflotte auf CNG im Zuge von
Neubeschaffungen beschlossen hat (Februar 1995) – noch ohne
Förderzusage.
Dabei war es hilfreich, dass der Fahrzeughersteller mit dem
Namen der Stadt im Namen der Firma Erdgasfahrzeuge im
Angebot hatte.
Heute sind die Stadtwerke Augsburg das einzige Verkehrsunternehmen in Deutschland, das die komplette Entwicklungslinie der
MAN auf diesem Sektor betreibt und so Auskunft über die
Entwicklung der Technologie bezüglich Zuverlässigkeit, Wartung
und Verbräuche geben kann.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10 2015,
Zürich
# 06
DIE SITUATION IN ÖSTERREICH
Auch in der Schweiz gibt es Städte, die beim ÖPNV auf
Erdgas setzen:
•
Basel
•
Bern
• Olten
• Grenchen
Erdgasfahrzeuge sind die Grundvoraussetzung für die Einführung des alternativen Kraftstoffes Biomethan, der in
Deutschland Bio-Erdgas heißt.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 07
AUFBAU DER AUGSBURGER FLOTTE
KALENDERJAHR
HERSTELLER
ANZAHL
FAHRZEUGTYPE
VERBRENNUNGSSYSTEM
MOTORLEIST.
(kW/PS)
1995
MAN
8
NG 232 CNG
Lambda = 1
170/231
1996
MAN
9
NL 232 CNG
Lambda = 1
170/231
1998
MAN
12
NG 313 CNG
Magermix
228/310
2002
MAN
13
NL 243 CNG
Lambda = 1
180/245
2003
MAN
10
NG 313 CNG
Magermix
228/310
1.240
2006
MAN
26
NG 313 CNG
Magermix
228/310
1.240
2007
MAN
6
NL 243 CNG
Lambda = 1
180/245
880
2009
MAN
5
NL 243 CNG
Lambda = 1
180/245
880
2012
MAN
MAN
10
12
NL 243 CNG
NG 313 CNG
Lambda = 1
Lambda = 1
200/272
228/310
1.050
1.250
SUMME:
111
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# 08
DREHMOMENT
(Nm)
MAN-SOLOBUS NL 243 CNG
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# 09
TECHNISCHE DATEN MAN NL 243 CNG
MAN NL 243 CNG
E 2876 LUH
MAN NL 243 CNG
E 2876 LUH
Zylinderanzahl/Anordnung
6/Reihe
6/Reihe
Motorhubraum
12.000
12.000
Verdichungsverhältnis
11,0 : 1
11,0 : 1
max. Motorleistung (kW/PS)
200/270
228/310
1.250 ab 1.000 1/min
1.250 ab 1.000 1/min
3-Wege-Kat;
Lamda = 1; AGR;
3-Wege-Kat;
Lambda = 1; AGR;
Euro 6
Euro 6
1.200 – 1.700
1.200 – 1.700
40 – 42
40 – 42
6-Gang Automatik
6-Gang-Automatik
1.056 – 1.109
1.056 – 1109
+ 35.000 – 40.000
+ 35.000 – 40.000
(cm3)
max. Drehmoment
(Nm)
Abgasbehandlung
Emissionsklasse
CNG-Speicher
Verbrauch
(l)
(kg/100 km)
Anzahl Gänge
CO2 Emission
(g/km)
Preisdifferenz zu Dieselfz.
netto
(€)
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Zürich
# 10
MB CITARO NGT
Dipl.-Ing. Roland Bartosch, 28. 10. 2015
Zürich
# 11
TECHNISCHE DATEN MB CITARO NGT
CITARO G NGT
OMG 936 G
CITARO
OMG 936 G
6/Reihe
6/Reihe
7.698
7.698
Verdichungsverhältnis
13,4 : 1
13,4 : 1
max. Motorleistung (kW/PS)
222/302
222/302
1.200 ab 1.200 1/min
1.200 ab 1.200 1/min
3-Wege-Kat;
Lamda = 1; AGR;
3-Wege-Kat;
Lamda = 1; AGR
Euro 6
Euro 6
(l)
1.700 l
1.200 l
Verbrauch (kg oder l/100 km)
38 – 40
Topografie, Fahrstil
6-Gang Automatik
38 – 40
1.003 – 1.056
1.003 – 1.056
Zylinderanzahl/Anordnung
Motorhubraum
max. Drehmoment
(cm3)
(Nm)
Abgasbehandlung
Emissionsklasse
CNG-Speicher
Anzahl Gänge
CO2 Emission
(g/km)
Preisdifferenz zu Dieselfz.
netto
(€)
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
+ 35.000 – 40.000
Zürich
+
35.000 – 40.000
# 12
MERCEDES-BENZ ECONIC NGT
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 13
TECHNISCHE DATEN MB ECONIC NGT
Zylinderanzahl/Anordnung
Motorhubraum
(cm3)
Verdichungsverhältnis
MONOVALENT CNG
OMG 936 G
DIESEL
OM 936 LA
6/Reihe
6/Reihe
7.698
7.698
13,4 : 1
17,6 : 1
max. Motorleistung
(kW)
222
220
max. Drehmoment
(Nm)
1.200 ab 1.200 1/min
1.200 ab 1.200 1/min
3-Wege-Kat
SCR-DPF-AGR
Euro 6
Euro 6
Abgasbehandlung
Emissionsklasse
CNG-Speicher
(l)
Diesel-Tank
(l)
Verbrauch (kg oder l/100 km)
Anzahl Gänge
CO2 Emission
Preisdifferenz netto
(g/km)
(€)
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
570 – 700 l
330 l
Topografie, Fahrstil
Topografie, Fahrstil
6-Gang Automatik
6-Gang Automatik
Nach Verbrauch
Nach Verbrauch
+ 22.000,00
Zürich
# 14
VERSIEGEN DER FÖRDERMITTEL
Sobald den Steuern verteilenden Körperschaften wie Bundesregierung oder Europäische Kommission die Geldmittel
abhanden kommen, suchen Sie nach Fördermöglichkeiten, die
nicht „haushaltswirksam“ sind.
So ist der Europäischen Kommission die Vergaberichtlinie
2033/2009 eingefallen. Diese Richtlinie betrachtet nicht mehr
nur die Investitionen, sondern die gesamten Kosten während
einer bestimmten Nutzungsdauer und kommt damit einer
betriebswirtschaftlichen Betrachtung, die eigentlich immer
angestellt werden müsste, schon sehr nahe.
Neu ist dabei, dass auch Kosten für Schadstoffemissionen in
die Überlegungen mit eingeführt werden, ohne allerdings zu
bestimmen, wer diese bezahlt.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 15
RICHTLINIE 2009/33/EG
L 120/12
DE
Amtsblatt der Europäischen Union
15. 5. 2009
ANHANG
Daten zur Berechnung der über die gesamte Lebensdauer anfallenden externen Kosten von Straßenfahrzeugen
Tabelle 1:
Energiegehalt von Kraftstoffen
KRAFTSTOFF
ENERGIEGEHALT DER KRAFTSTSOFFE
DIESELKRAFTSTOFF
36 MJ/l
10,00 kWh/l
OTTOKRAFTSTOFF
32 MJ/l
8,89 kWh/l
ERDGAS (METHAN)
33 – 38 MJ/m3
9,17-10,56 kWh/m3
FLÜSSIGGAS (LPG)
24 MJ/l
6,67 kWh/l
ETHANOL
21 MJ/l
5,83 kWh/l
BIODIESEL
33 MJ/l
9,17 kWh/l
EMULSIONSKRAFTST.
32 MJ/l
8,89 kWh/l
WASSERSTOFF
11 MJ/l
3,06 kWh/l
12,262-14,466
kWh/kg
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 16
EMISSIONSKOSTEN
L 120/12
DE
Amtsblatt der Europäischen Union
15. 5. 2009
ANHANG
Daten zur Berechnung der über die gesamte Lebensdauer anfallenden externen Kosten von Straßenfahrzeugen
Tabelle 2: Emissionskosten
KOHLENDIOXYD
STICKOXYD
CO2
0,3 – 0,4
€/kg
im Straßenverkehr (Preise von 2007)
PARTIKEL
NOX
NICHTMETHANKOHLENWASSERSTOFFE
NMHC
0,0044 €/g
4,4000 €/kg
0,001 €/g
1,000 €/kg
0,087 €/g
87,00 €/kg
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 17
PM
FAHRLEISTUNGEN ÜBER DIE NUTZUNGSDAUER
L 120/12
DE
Amtsblatt der Europäischen Union
15. 5. 2009
ANHANG
Daten zur Berechnung der über die gesamte Lebensdauer anfallenden externen Kosten von Straßenfahrzeugen
Tabelle 3:
Gesamtkilometerleistungen von Straßenfahrzeugen
FAHRZEUGKLASSE
(KATEGORIEN M UND N GEMÄSS
RICHTLINIE 2007/46/EG)
PERSONENKRAFTWAGEN
GESAMTKILOMETERLEISTUNG
IN DER NUTZUNGSDAUER
(M1)
200.000 km
LEICHTE NUTZFAHRZEUGE (N2)
250.000 km
SCHWERE NUTZFAHRZEUGE
(N2 und N3)
1.000.000 km
BUSSE
(M2 und M3)
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
800.000 km
Bei 60.000 km/a =
13,3 a
Zürich
# 18
SCHADSTOFFEMISSIONEN (1)
Abgasemissionen nach ETC-Zyklus (g/kWh)
Quelle: Iveco Irisbus Deutschland vom 27. 06. 2011
für einen 12m-Solobus von Iveco Irisbus
CNG EEV
DIESEL EEV GRENZWERTE GRENZWERTE
EEV
EU 6
CO
2,7870
0,6160
3,0000
3,0000
NMHC
0,8500
0,0100
0,4000
0,1600
CH4
0,1490
0,1490
0,6500
0,5000
NOX
0,1530
1,7610
2,0000
0,4600
PARTIKEL
0,0016
0,0180
0,0200
0,0100
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 19
SCHADSTOFFEMISSIONEN (2)
Abgasemissionen km-abhängig für einen 12 m-Solobus (g/km)
Quelle:
Iveco Irisbus Deutschland vom 27. 06. 2011
Dies sind bisher die einzig veröffentlichten Werte eines Fahrzeugherstellers
in g/km, mit denen die Forderungen der Richtlinie berechnet werden können!
EMISSIONEN
CNG (g/km)
DIESEL (g/km)
CO2
1,112/
1,120
NOX
0,601
3,143
NMHC
0,150
0,153
Partikel PM
0,015
0,037
40,8 kg/100 km
42,6 l/100 km
Verbrauch nach
Sort 2
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 20
KOSTEN FÜR EINEN 12 m-SOLOBUS
Die nachfolgenden Kosten hat Irisbus für eine
Nutzungsdauer von 8 Jahren und eine jährliche
Fahrleistung von 50.000 km/a ermittelt. Sie
wurden für 10 Jahre Nutzungsdauer – letzte Ausschreibung der Stadtwerke Augsburg und für
60.000 km/a – interpoliert. Weiterhin wurden
Werte für einen Diesel-Hybridbus hinzugefügt.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 21
KOSTEN FÜR EINEN 12 m-SOLOBUS
Quelle: Ivecobus Deutschland vom 27. 06. 2011
CNG
DIESEL
DIESELHYBRID
CNG
DIESEL
DIESELHYBRID
8
8
8
10
10
10
50.000
50.000
50.000
60.000
60.000
60.000
LAUFLEIST. ges. (km)
400.000
400.000
400.000
600.000
600.000
600.000
FZ-PREIS
225.000
200.000
290.000 (1)
225.000
200.000
290.000 (1)
NUTZUNGSD.
LAUFLEIST.
(a)
(km/a)
(€)
VERBR. nach Sort 2
(kg/100 km
bzw. l/100 km)
40,8
42,6
34,0 (2)
40,8
42,6
34,0 (2)
(kg/100 km)
(l/100 km)
(l/100 km)
(kg/100 km)
(l/100 km)
(l/100 km)
KRAFTSTOFFREIS (3)
1,02 (€/kg)
1,43 (€/l)
1,43 (€/l)
1,072 (€/kg)
1,502 (€/l)
1,502 (€/l)
0,32
0,28
0,36 (5)
0,336 (4)
0,294 (4)
0,378 (4)
INSTANDH.
1)
2)
3)
4)
5)
(€/km)
Preis geschätzt (bisherige Angaben lagen bei + 100 T€)
20 % Kraftstoffersparnis (sehr optimistisch)
Iveco-Angabe (Mittelwert über 8 Jahre)
Interpoliert mit 2,5 %/a Inflationsanpassung
Geschätzt (optimistisch ?)
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 22
GESAMTKOSTEN FÜR EINEN 12 m-SOLOBUS NACH RICHTLINIE 2033/2009/EU
Quelle: Iveco Irisbus Deutschland vom 27. 06. 2011
CNG
DIESEL
DIESELHYBRID
CNG
DIESEL
DIESELHYBRID
8
8
8
10
10
10
225.000
200.000
290..000
225.000
200.000
290.000
KRAFTSTOFFK. (€)
166.464
243.672
194.480
262.426
383.911
306.408
INSTANDHALT. (€)
128.000
112.000
144.000
201.600
176.400
226.800
FZ-KOSTEN ges. (€)
519.464
555.672
628.480
689.026
760.311
823.208
NUTZUNGSD. (a)
FZ-PREIS
(€)
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 23
SPEZ. KOSTEN DER SCHADSTOFFEMISSIONEN
CO2
gerechnet mit
=
=
0,03 – 0,04 €/kg;
0,035
€/kg;
NOx
=
0,0044 €/g
=
4,40
€/kg;
NMHC
=
0,001 €/g
=
1,00
€/kg;
Partikel
=
0,087 €/g
=
87,00
€/kg.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 24
CO2-EMISSIONEN VON KRAFTSTOFFEN
•1 kg Erdgas
•1 kg Biomethan
≙
≙
2,640 kg CO2
0,264 kg CO2
•1 l Diesel
≙
2,660 kg CO2
•Quelle:
ADAC-Motorwelt 11.07
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 25
GESAMTKOSTEN (FAHRZEUG + EMISSIONEN)
FÜR EINEN 12 m-SOLOBUS NACH RICHTLINIE
CNG
DIESEL
DIESELHYBRID
CNG
DIESEL
DIESELHYBRID
Nutzungsdauer (a)
Laufleistung (km)
8
400.000
8
400.000
8
400.000
10
600.000
10
600.000
10
600.000
Fz.-Kosten
(€)
519.464
555.672
628.480
689.026
760.311
823.208
Kosten d. Schadstoffemission (€)
CO2
NOX
NMHC
Partikel PM
15.080
1.058
60
522
15.864
5.532
63
1.288
12.662
4.425
50
1.030
22.620
1.587
90
783
23.796
8.298
94
1.931
18.992
6.638
75
1.544
536.184
578.419
646.647
714.106
794.430
850.457
Durch den Einsatz von Biomethan reduzieren sich die Kosten für die CO2-Emissionen
um 13.572 bzw. 20.358 € (garantierte CO2-Minderungsquote = 90 %!) .
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 26
ZUSAMMENSTELLUNG DER ERGEBNISSE
Die Ergebnisse der vorherigen Folie erklären sich selbst.
Interessant ist, dass mit zunehmender Nutzungsdauer die beste
Variante, nämlich die CNG-Ausführung, die Kostenvorteile noch
vergrößert. In Augsburg liegt die Nutzungsdauer der ersten CNGBusse inzwischen bei 15 Jahren und es ist bei zunehmender
Kürzung der Zuschüsse davon auszugehen, dass die
Nutzungsdauer noch über die 10 Jahre hinausgehen dürfte, was
auch noch durch die Verlängerung der Gasflaschenprüffrist von
5 auf 20 Jahre unterstützt wird.
Ein weiterer Vorteil ist der Einsatz von zertifiziertem Biomethan,
mit dem die CO2-Emissionen innerhalb eines Tages um 90 %
reduziert werden können, vorausgesetzt, man hat schon eine
CNG-Busflotte wie in Augsburg.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 27
ZUSAMMENSTELLUNG DER ERGEBNISSE (FORTS.)


Eine Nutzfahrzeugflotte, deren Fahrzeuge regelmäßig
ausgetauscht werden – Busflotten oder Müll-Sammelflotten – bieten dem Gasversorger Planungssicherheit für die Tankstelle, die eine beträchtliche
Investition darstellt.
Die o. a. Flotten sind sehr häufig kommunale Flotten
und haben eine Vorbildfunktion für private Autobesitzer, die bei guter Öffentlichkeitsarbeit ebenfalls
zur Luftsauberhaltung beitragen – und dies bei
Kostenneutralität.
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 28
ENTWICKLUNG DES KRAFTSTOFFABSATZES
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
Privatfahr-zeuge
Städt. Ämter
0
STAWA-ServiceFz.
STAWA-Busse
1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
Zürich
# 29
CO2-BILANZ FÜR AUGSBURG
GESAMTABGABE CNG 2012:
CO2-EMISSION AUS ERDGASABGABE:
68.644
MWh(H-Gas)/a;
4.534,9 t (H-Gas)/a;
11.972 t/a;
CO2-MINDERUNG DUCH SUBSTITUTION
VON BENZIN UND DIESEL (FREMDFZ.): 1.600
ZUSÄTZL. CO2-REDUZIERUNG DURCH
EINSATZ ZERTIFIZIERTEN BIO-ERDGAS:
10.775
GESAMTE CO2-REDUZIERUNG FÜR
DIE STADT:
12.375
DAVON STÄDTISCHE FLOTTEN
(BUSSE + MÜLLFZ. + SERVICE-FZ.):
Dipl.-Ing. Roland Bartosch – 28. 10. 2015,
75 %
Zürich
# 30
t/a;
t/a;
t/a;
Vielen Dank für
Ihre
Aufmerksamkeit.