Snabbladdningsbara hybridbussar i Umeå

Världens första snabbladdningsbara hybridbussar testas i Umeås stadstrafik i ett samarbete mellan Umeåföretaget Hybricon och Umeå kommunföretag. Den snabbt växande studentstaden Umeå blir testarena för en världsunik teknisk lösning.

I september 2009 konverterade Hybricon sina första Toyota Prius till laddhybrider, varav en på uppdrag av det kommunala parkeringsbolaget i Umeå, UPAB. Det blev starten på ett nytänkande i Umeå. Nu tar Ultra tillsammans med Hybricon nästa steg – snabbladdningsbara hybridbussar i stadstrafik.

Fördelarna med stadsbussar som drivs med el är många. Med dagens pris på diesel ger det sänkta driftkostnader från 50-60 kr per mil till 10-20 kr per mil. Fossilbränsleförbränningen vid drift upphör helt. Vidare så minskar utsläppen av växthusgaser och andra partiklar som är farliga för hälsan. Dessutom är bussarna ljudlösa vilket minskar bullernivåerna och ger en behagligare bussfärd för resenärerna.

För den växande staden Umeå innebär införandet av snabbladdningsbara hybridbussar en möjlighet att lösa miljö- och bullerproblemen i centrum. Med hänsyn till de ökade drivmedelspriserna kan därutöver eldriften vara ekonomiskt fördelaktig under förutsättning att laddningstiderna kan hållas nere. I Umeå kan bussarna dessutom köras av lokalproducerad el frånvatten- och vindkraft.

För företaget Hybricon innebär projektet en möjlighet att sätta de snabbladdningsbara hybridbussarna i verklig drift i ett kallt vinterklimat. Om tekniken fungerar fullt ut innebär det oändliga möjligheter för både Umeå stad och företaget Hybricon. Visionen är att Umeås gator ska trafikeras av ett antal laddhybridbussar år 2014 – året då Umeå är Europas kulturhuvudstad.

Det unika med denna stadsbuss är kombinationen snabbladdning och laddhybridteknik. Hybricon har tillsammans med sina internationella samarbetspartners en spetskompetens inom respektive område som möjliggör att denna buss kan sättas på gatan redan nu. Själva snabbladdningen skall utvecklas i projektet och målet är att 5-6 minuters laddning skall ge 2 mils eldrift.

Till sommaren skall bussen in i linjetrafik och det är bara början. Umeå Kommunföretag har tillsammans med Hybricon satt upp vissa mål. I takt med att Umeå ökar i befolkning skall år 2014, 15 stycken snabbladdningbara hybridbussar trafikera gatorna och bidra till förbättrad luft Umeå. Införandet av eldrivna fordon, bilar, bussar, parkfordon är en självklarhet i det övergripande målet som är Umeå Elfordonsstad 2014.  

Tekniska data

> Förbränningsmotorer har 25-35 procents verkningsgrad

> Elmotorer har upp till 90 procent verkningsgrad

> Eldriften ger mycket låga driftkostnader

> Cirka 50-60 kronor för 4-5 liter diesel som räcker en mil

> Cirka 10-20 kronor för 10-20 kWh som räcker en mil

Vilka möjligheter ger snabbladdningsbara laddhybridbussar?

En snabbladdningsbar hybridbuss kan gå helt på el i innerstadstrafik:

> Ingen fossilbränslebränning

> Inga avgaser

> Inget buller

> Billiga i drift

> Eldriften kan självklart kombineras med biogas eller biodiesel

Spännande projekt. En fråga angående buller. Hur stor del av bullret kommer från motorn? Jag har fått för mig att en ganska ansenlig del av bullret kommer från hjulens kontakt med vägbanan.

Ja, det är ett spännande projekt. Jag har själv jobbat som bussförare i Stockholms innerstad, så jag blir väldigt nyfiken.

Stadsbussar accellererar och stannar väldigt mycket, både i trafiken och för busshållplatser, så de borde ju vara ideala objekt för hybridteknik. För i konceptet innebär att bussens bromsenergi omvandlas till er, eller?

Vad gäller buller skulle jag säga att el-drift inte automatiskt tar bort motorljuden. Jag har åkt, men inte kört, en elhybridbuss som testkördes i söderort för något år sedan (den på bilden). Den hade ett märkbart ljud från den elektriska motorn, den lät typ som de nya och mer ljudliga spårvagnarna i Göteborg. Jag har ju åkt även i relativt tysta spårvagnar, så elmotorer kan säkert göras tysta, men de verkar inte vara någon garanti för tysta motorer i sig.

Samtidigt skulle jag säga att vibrationerna från förbränningsmotorer är en nackdel som elmotorer inte har. Det finns många bussar (främst stadsbussar) där sittplatserna i närheten av motorn har påtaglig sämre komfort på grund av ljud, vibrationer och ibland värme (vilket främst är ett problem på sommaren). 

Rörande buller som Mattias frågar om skulle jag (helt utan vetenskapliga källor) säga att motorn ändå avger tydligt märkbart buller från stadsbussar. Dels vad gäller bullermiljön inne i bussen, där man ofta hör motorn (man reagerar nog mer på den än bullret från däcken eftersom motorns ljudvolym varierar så mycket). Vad gäller ljudvolymen utanför bussen tror jag att däckljudet märks mest när bussen färdas på plan mark i någorlunda konstant hastighet, men att motorljudet lätt kan bli ganska högt vid acceleration och uppförsbackar. Och stadsbussar accelererar ofta, ofta i närheten av människor vid busshållplatser och övergångsställen, så bullret från motorn är nog värt att arbeta med.

Jag skulle också vilja ställa en fråga om batterierna. Hur många laddningar/mil/produktionsdagar beräknas de klara av med godtagbar prestanda. Hur miljöfarliga är de vid produktion, och vad händer med batterierna när de måste bytas ut?

Scania anger 44% verkningsgrad för sina dieselmotorer de siffrorna som presenteras verkar gälla verkar vara lite i underkant.
Källa: http://tinyurl.com/5r5aev6

När det gäller snabbladdning ger inte det ganska stora energiförluster?

Mattias: Det mest anmärkningsvärda jag reagerar på när jag åker bussen är att jag hör motorer från passerande fordon. Visst nu när vi kör med vinterdäck så avger det lite mer ljud. Men skall man tala om bullernivåer i termer av decibel, så tror jag att ljudet från däcken kontra ljudet från dieselmotorn skiljer sig väldigt mycket.

Alvin: Vad skoj att du finner vårt projekt spännande. Det är ju en unik produkt vi sätter på gatorna. Hybrid har ju som du visar testats av Scania. Vet du mer kring utfallet av de testen? Har Scania någon hybridmodell nu som de säljer på bred skala nu? Vovlo har ju också en hybridmodell. Vi tar det ju ett steg längre och satsar på laddhybridtekniken.

Ja, precis som i en vanlig hybrid regenereras en liten mängd energi vid inbromsning, men den stora skillnaden är ju mängden batterier. Stadsbussen är den mest lämpade formen för laddhybridtekniken då den går på fasta tider, med vissa ställtider där det kan laddas. Vidare går den oftast i låga hastigheter. Man kan med vårt systemtänk (snabbladdningsbar hybridbuss + laddstation) anpassa mängden batterier och antalet laddstationer efter behovet i den aktuella staden eller den aktuella linjen. 

Livslängden beror ju på en mängd olika faktorer. Men normalt klarar traditionella blybatterier ca 500 cykler. De batterier vi satsar på nu, litium järn fosfat, 2-4000 cykler. Medan de batterier vi skall ha framöver, LTO, litium titante, 12-15 000 cykler. Dock skall tilläggas att det är en uppskattad livslängd då battrierna inte testats under så lång tid. 

Hur miljöfarliga de är vid produkton kan nog bäst besvaras av producenten själv, Valence http://www.valence.com/. När batterierna byts ut är också en intressant frågeställning som gäller hela elfordonsbranschen. Den återvinningsindustrin är under uppbyggnad, precis som hela branschen. Men ett scenario är att elbolagen hyr ut batterierna under en viss tid av dess livslängd och sedan använder de själva för nätbalansering.  

Calle: Verkningsgraden är ofta en svårt diskussionsämne då olika statistik säger olika saker. Det intressanta som kvarstår är dock den energieffektivitet som elmotorn har.

Oss veterligen så finns det inget samband mellan snabbladdning och energiförluster. Har du kännedom om något fall då detta inträffat?  

Lite teknisk info:

Bussarna har i sitt första utförande:
2 st navmotorer med 160 kW nominell effekt och 2500 Nm vridmoment. Max vridmoment är 7500 Nm/hjul

Batteripacket är på 100 kWh med en nominell spänning på 380 V.

Drivsystemet är inget experiment utan funkar perfekt och värme kommer att finnas i bussarna. Utmaningen är att hålla energiförbrukningen låg.

Mer utförlig tekniskt spec kommer att finnas på www.hybricon.se framgent.

Det här verkar ju spännande. Finns det alltså bussar som rullar på gatorna redan? Jag har varit på väg att göra rep från Umeå om smarta energisatsningar, solenergi, tror jag. Men då var det fortfarande mest på pappers stadiet..

Hej Marie-Loiuse

Bussen har rullat i Umeå sedan en dryg månad tillbaks och nästa är på väg.

Vi har lämnat pappers stadiet och erbjuder idag konkreta lösningar för att bemöta miljöproblemen i centrala stadsmiljöer. För kollektivtrafiken erbjuder vi dessa snabbladdningsbara hybridbussar som kan gå på ren el i innestadstrafik, vilket ger lägre driftkostnader, minskade bullernivåer och mindre negativ påverkan på miljön.

Vi erbjuder även lösningar för personbilar genom att erbjuda konvertering av hybridfordon till laddhybrider.

Du är välkommen att kontakta mig på min e-post om du finner detta intressant.

Aha. Bra. Jag kontaktar dig..

Det jag menade var att, som jag har förstått det, snabbladdning genererar en hel del värme. Detta leder som sagt till energiförluster. Er konstruktion kanske inte har de egenskaperna men det var det som jag undrade.

Jag hittar ingen data för era bussar men om man tittar på er Prius ger inte en ökning av strömmen med 3 ggr en tredjedel så lång laddtid. Laddtiden för Priusen är inte ens halverad. Detta innebär väl att en massa energi går förlorad?

Från Pär Jonssons svar:
"Verkningsgraden är ofta en svårt diskussionsämne då olika statistik säger olika saker. Det intressanta som kvarstår är dock den energieffektivitet som elmotorn har."


Elmotorns energieffektivitet är väl bra men det är naturligtvis hela kedjan som räknas. Det enda som egentligen är relevant är ett well-to-wheel perpektiv. Jag menar det spelar ingen roll hur effektiv motorn är om något annat är ineffektivt och slösar bort den insparade energin.

Ett fantastiskt projekt !
Det är kul när exprimenten kommer ut i trafiken, först då får vi en reell test. Det gällr då att inte nån stor överraskning uppträder, utan att man med normal justering och uppföljning klarar att gå vidare.
Jag kan ändå inte hålla fingrarna borta helt. Det är en djupt grundad livsstil.
Jag anar att de placerat batterierna på taket. - Hur blir det med tyngdpunkten ?
Förhoppningsvis har de lyft golvet, behållit fönstren och lagt batterierna på golvet.
En lösnig som jag skulle föredra är att placera batteripacken på en släpkärra. Då vinner man ytterligar tid för laddning. Man byter bara kärran. Backning kan aldrig vara ett tugnt argument mot lösningen. Det är ju yrkeschaufförer bakom ratten.
Man bör även vinna i läge kostnad för batterierna. Snabbladbara låter nytt och dyrt, rätta mig gärna om jag har fel.
De batterier jag testat i en anläggning för energilagring i villa, har gett insikten att de gamla hederliga blyaccumulatorerna är bäst. Nya påfund, med extremt höga strömstyrkor under kort tid, har havererat. De klarar inte djupurladdning lika bra.
Som med allt försöker man trolla till nåt, så uppkommer alltid bieffekter.
Fysiken låter inte sig gärna luras. - Likt en bångstyrig häst slår den bakut.

I London har kollektivtrafikmyndigheten TfL introducerat dieselhybridbussar på senare år. Nu har man även fått ett tillskott i form av en uppgraderad hybrid vars bränsleförbrukning i stadstrafik är halverad jämfört med en konventionell dieselbuss. Men introduktionen av hybridbussarna går dock långsamt. Sedan 2008 har antalet hybridbussar ökat från 56 till 133. Den totala bussflottan består av drygt 8000 fordon.

En förklaring till att introduktionen går så långsamt är att det fortfarande råder en viss osäkerhet kring hur väl hybridversionerna håller över tid.

Why the problem? As the Boris/Hendy answer also says, the price of hybrids "has not reduced as originally anticipated." A man at TfL tells me that it's basically down to the confidence of the companies that lease vehicles to the route operators. Hybrids haven't been around very long, so they've yet to prove their staying power over the dozen or more years required. That makes the leasing companies wary of investing in them, which means smaller orders for the bus manufacturers, which keeps the prices of the buses high, which puts the operators off buying them - yer basic economies of scale.

I Sydkorea testas ett system för induktionsladdning av bussar i stadstrafik.

Men det är inte hela sträckan som har elektrifierats. Det räcker med att omkring tio procent av gatorna förses med ledningar som laddar bussarnas batterier när de passerar dessa sektioner.

Tack vare den kontinuerliga laddningen kan bussarna använda batterier som bara är en tredjedel så stora som de som används i konventionella elbussar vilket sparar både pengar och vikt.

Ledningarna är dragna 20 cm under vägbanan och är bara strömförande när OLEV-bussarna passerar vilket både spar energi och minskar det totala elektromagnetiska fältet som enligt KAIST inte påverkar människors hälsa.

Forskare vid Blekinge tekniska högskola har kommit fram till att helt eldrivna bussar med snabbladdningssystem har lägre kostnader över sin livscykel (8 år har man räknat med) än såväl hybridbussar, som biogas- och dieseldrivna bussar. De hävdar även att detta gäller för såväl lokal- som regional busstrafik.

Ja, känner igen resultatet från examensarbeten från andra högskolor också. Elbussens tid är här. I morgon presenteras en ny elbuss i Umeå.