Zentrale Randbedingung für die Entwicklung eines THS ist der Heizleistungsbedarf des entsprechenden Referenzfahrzeugs. Da bisher keine Daten zum Heizleistungsbedarf der am Stuttgarter Flughafen verwendeten Batteriebusse vorliegen, wurde im Zeitraum von Januar 2019 bis März 2019 ein geeignetes Messsystem im Flughafenbus FB71 installiert. Mit Hilfe von Temperatursensoren an den Kühlmittelleitungen konnte auf den Betriebszustand des verbauten Elektroheizers geschlossen werden. Da dieser im AN/AUS – Modus betrieben wird, lässt sich über die Detektion entsprechender Temperaturanstiege im Kühlmittelvorlauf die zugeführte Heizleistung ermitteln.
Neben den Messungen zur Bestimmung der Heizleistung wurden außerdem die Innenraumtemperaturen in der Fahrerkabine und im Fahrgastraum detektiert sowie eine Positionsmessung via GPS durchgeführt. Hierüber können bei Bedarf weitere Analysen zum Betrieb der Busse durchgeführt werden.
Die Ergebnisse zur Messung des Heizleistungsbedarfes sind im unten gezeigten Diagramm dargestellt. Jeder der im Diagramm aufgetragenen Punkte entspricht der innerhalb einer Stunde im Mittel zugeführten Heizleistung über der Umgebungstemperatur. Die Umgebungstemperaturen stammen aus der Messung der Lufttemperatur des Deutschen Wetterdienstes am Standort Stuttgart Flughafen. Deutlich zu erkennen ist die große Streuung der Heizleistung über der Umgebungstemperatur. Verantwortlich hierfür ist die Varianz einer Vielzahl von Effekten, die Einfluss auf die benötigte Heizleistung haben. Hierzu zählen beispielsweise die Dauer der Türöffnung, die Solarstrahlung, die im Führerhaus gewünschte Temperatur, Windgeschwindigkeiten, beförderte Passagierzahl, etc.
Trotz der hohen Streuung ist ein Trend hin zu einem linearen Zusammenhang zwischen Heizleistung und Umgebungstemperatur zu erkennen. Die mit „Mittlere Heizleistung“ bezeichnete Gerade repräsentiert die mittlere benötigte Heizleistung in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur. Bei 0 °C beträgt diese beispielsweise ca. 5,7 kW, bei -10 °C ca. 10,5 kW. Weiterhin zeigt die mit „Maximale Heizleistung“ bezeichnete Gerade die im Maximum benötigten Heizleistungen. Diese betragen bei 0 °C ca. 10,3 kW, bei -10 °C ca. 17,5 kW. Ergänzend zur Heizleistung ist die für Traktion und sonstige Verbraucher benötigte Leistung eingezeichnet. Diese liegt im Bereich zwischen 5 kW und 8 kW. Der Vergleich mit der notwendigen Heizleistung macht deutlich, dass ein großer Anteil der in der Batterie gespeicherten elektrischen Energie zu Heizzwecken benötigt wird. Verglichen mit der mittleren Heizleistung wird bei Umgebungstemperaturen zwischen -4 °C und +1 °C in etwa genau so viel Leistung zur Beheizung wie zum Antrieb des Fahrzeugs benötigt. Bei niedrigeren Umgebungstemperaturen wird die Heizung entsprechend zum größten Verbraucher. Im Extremfall kann der Heizleistungsbedarf bereits im Temperaturbereich zwischen +5 °C und +9 °C dem Leistungsbedarf für Traktion und Sonstige Verbraucher entsprechen. Bei einer Temperatur von -10 °C kann die Heizung im Extremfall damit für über 70 % des Leistungsbedarfs des Busses verantwortlich sein. Die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie wird damit zum großen Teil zur Beheizung des Busses verwendet.
Um auf die Herausforderungen bei der Beheizung batterieelektrischer Busse aufmerksam zu machen, hat das DLR zusammen mit verschiedenen Partnern ein Positionspapier erstellt. Beteiligt hieran sind die Konvekta AG, das ZAE Bayern sowie die Hannoverschen Verkehrsbetriebe ÜSTRA. Das Positionspapier kann rechts im Downloadbereich heruntergeladen werden.
Erste Ergebnisse aus dem Projekt THS-Bus wurden bereits beim Seminar „Erneuerbare Energien“ an der Hochschule Karlsruhe veröffentlicht. Einen weiterführenden Link zum Seminar sowie zur Veröffentlichung finden Sie hier.
