Um sein Ziel zu erreichen, bis 2035 keine Kohlendioxidemissionen mehr zu verursachen, hat der Bezirk Montgomery in Maryland ein Programm zur Elektrifizierung seiner Busflotte mit einem integrierten Mikronetz aus erneuerbaren Energien und Batteriespeichern für ein robustes Aufladen der Fahrzeuge in Angriff genommen.

Das Brookville Smart Energy Bus Depot wird eine 62-prozentige Reduzierung der Kohlenstoffemissionen und einen lebenslangen Treibhausgasvorteil von 160.000 Tonnen für die Busflotte erm?glichen, die durch das Mikronetz betrieben wird. Der Bezirk ist bereits führend im Bereich der Mikronetze und hat Prototypen von EaaS-Vertr?gen (Energy as a Service) und Entwicklungsverfahren entwickelt, die von lokalen Beh?rden untersucht und genutzt werden k?nnen.

Publikation
Fünf-Minuten-Leitfaden für Microgrids
Five minute guide to microgrids

Für das Brookville Smart Energy Bus Depot beauftragte AlphaStruxure das Ingenieurbüro Arup mit der Aufrüstung der bestehenden Businfrastruktur für die Elektrifizierung der Fahrzeuge und dem Anschluss aller Komponenten für den Betrieb des Microgrids. Das 6,5-MW-Microgrid umfasst bushohe Solard?cher, Energieerzeugung vor Ort, Batteriespeicher und über 4,14 MW Ladekapazit?t. Neben der Microgrid-Ausrüstung und den Bus-Ladeger?ten umfasst das System auch 2 MW Photovoltaik-Paneele auf einer überdachung, ein Batterie-Energiespeichersystem (BESS) und Vor-Ort-Energieerzeuger, um eine 100-prozentige Widerstandsf?higkeit gegen Unwetter und Netzausf?lle zu erreichen. Die Zusammenschaltung von Mikronetzen ist ein komplexes Unterfangen, und die Umstellung der Busflotten von Diesel- auf Elektroantrieb erfordert einen ununterbrochenen Betrieb. Zwar gibt es die Werkzeuge und Produkte für den Aufbau von Microgrids für die Elektrifizierung von Busflotten, doch sind das Wissen über diese im Entstehen begriffene Branche, das Bewusstsein für die raschen Ver?nderungen auf dem Markt und die Koordination zwischen den verschiedenen Anbietern entscheidend für die erfolgreiche Entwicklung und den Betrieb von Microgrids.

Mit dem übergang zu batterieelektrischen Bussen hat jeder Standort, jede Region und jedes Verkehrsunternehmen seine eigenen Anforderungen, die ma?geschneiderte, gut koordinierte L?sungen für Microgrids erfordern. Arup konnte auf ein multidisziplin?res Ingenieurteam zurückgreifen, das Erfahrung mit der Elektrifizierung von Infrastruktur und Fuhrparks hat, um eine L?sung für Brookville zu entwickeln, die den Betrieb optimiert und sich an die schwierigen Standortbedingungen anpasst. Neben der elektrischen Planung des Microgrids umfassten unsere Leistungen auch die bautechnische Planung des Gel?ndes für die Einhaltung der Regenwasservorschriften und die Erteilung von Genehmigungen, die bautechnische und geotechnische Planung zur Unterstützung der Anlagen auf dem begrenzten Gel?nde, die Sanit?rtechnik für die Anschlüsse der Generatoren, die Stromversorgungsstudien für das Microgrid und die Koordinierung der Versorgungsunternehmen, einschlie?lich der Vereinbarungen über den Anschluss an das Netz.

An electrified bus
Die Elektrifizierung bringt mehrere Vorteile mit sich: Die Anwohner entlang der Buslinien, die von elektrifizierten Fahrzeugen bedient werden, werden eine sauberere Luft vorfinden, und sowohl die Anwohner als auch die Fahrgäste werden sich über leisere Busse im Innen- und Außenbereich freuen.

Anpassung des Standorts für die Elektrifizierung

Da es sich um eine aktive Busflotte handelte, die w?hrend der Bauarbeiten in Betrieb blieb, passte das Arup-Team den Entwurf schnell an die bestehenden Bedingungen und Einschr?nkungen des Standorts an. Dazu geh?rten die Koordinierung bestehender Regenwasserbewirtschaftungsanlagen, die Implementierung von Ausrüstungsstrukturen, um den Verlust von Busparkpl?tzen zu verringern, und die enge Zusammenarbeit mit dem Photovoltaik-Designteam, um eine maximale Effizienz bei der Verlegung von Leitungen und Gr?ben auf dem Gel?nde zu erreichen. Da das Projekt an den Meadowbrook Park und den Rock Creek Bach angrenzt, war es wichtig, Ver?nderungen am Standort zu minimieren, die die vorhandenen durchl?ssigen Grünfl?chen beeintr?chtigen würden. Für den 70 Tonnen schweren BESS-Container wurde eine Stahldeckkonstruktion auf schraubenf?rmigen Pfeilern entworfen, und eine Gabionenwandl?sung wurde verwendet, um einen vorhandenen geneigten Teil des Parkplatzes für die Generatoren auszugleichen.

Nachhaltige, widerstandsf?hige Elektrifizierung

Wir konnten unsere Erfahrung mit der Elektrifizierung von Bussen, der Energiespeicherung und mit Systemen für erneuerbare Energien in das Brookville Smart Energy Bus Depot einbringen. Die Komponenten der Vor-Ort-Erzeugung sorgen für Ausfallsicherheit und Zuverl?ssigkeit, um die ununterbrochene Verfügbarkeit des Ladevorgangs für die Busflotte zu jeder Zeit zu gew?hrleisten. Darüber hinaus erm?glicht die Steuerung des Mikronetzes mehrere Betriebsmodi, so dass die Betreiber zwischen Inselbetrieb und Netzanbindung wechseln k?nnen. Wenn beispielsweise die Batterie leer ist, das ?rtliche Stromnetz ausf?llt oder die Stromerzeugungsanlagen gewartet werden müssen, gibt es immer zus?tzliche Betriebsarten, um sicherzustellen, dass die ben?tigten Fahrzeuge geladen werden k?nnen.

Eine Herausforderung für die Elektrifizierung von Busflotten ist der rasche Zustrom von Herstellern, Anbietern und Konkurrenzprodukten auf den Markt, der durch die Unterbrechung der Lieferkette durch die Covid-19-Pandemie noch versch?rft wurde. Arup war in der Lage, auf ?nderungen an der Ausrüstung zu reagieren, die über die ursprünglich ausgew?hlten hinausgingen, was zu einer verbesserten Leistung des Mikronetzes und zu einer erh?hten Flexibilit?t führte, um zukünftige Anforderungen an das Depot zu erfüllen. Das Team koordinierte auch verschiedene Hersteller, um eine optimale Interkonnektivit?t und die Einhaltung von Vorschriften zu gew?hrleisten. Darüber hinaus erwiesen sich die Kenntnisse von Arup über das ?rtliche Genehmigungsverfahren und die frühere Erfahrung mit dem ?rtlichen Energieversorger als entscheidend, um das elektrifizierte Busdepot effektiv voranzubringen.

Elektrifizierung bringt viele Vorteile

Mit dem weiteren Ausbau der Elektroflotte und der Ladeinfrastruktur sieht Montgomery County nicht nur Vorteile in Bezug auf die Verringerung der Kohlendioxidemissionen und ein stabiles, zuverl?ssiges Bussystem. Die Anwohner entlang der Buslinien, die von elektrifizierten Fahrzeugen bedient werden, werden eine sauberere Luft vorfinden, und sowohl die Anwohner als auch die Fahrg?ste werden sich über leisere Busse innen und au?en freuen. Die geringeren Betriebskosten einer Elektrobusflotte, die sich aus den Einsparungen bei Wartung und Dieselkraftstoff ergeben, werden Mittel für die Beschaffung weiterer Elektrobusse freisetzen.

Den Weg ebnen

Das Brookville Smart Energy Bus Depot zeigt einen nachhaltigen Weg für andere Gemeinden und den privaten Sektor auf, der es ihnen erm?glicht, auf die Elektrifizierung umzustellen und von den Vorteilen eines nachhaltigen, widerstandsf?higen und kosteneffizienten Verkehrssystems zu profitieren.

Das Brookville Smart Energy Bus Depot reduziert nicht nur die Kohlenstoffemissionen, sondern gew?hrleistet auch ein zuverl?ssiges ?ffentliches Verkehrssystem für den Landkreis. Es erm?glicht einen unterbrechungsfreien Busverkehr bei langfristigen Stromausf?llen aufgrund von Unwettern sowie bei kurzfristigen St?rungen oder Beeintr?chtigungen des Stromnetzes. Der Landkreis betreibt derzeit ein Pilotprogramm mit vier Bussen und plant, die Flotte schrittweise auf bis zu 70 Busse zu erweitern, um den Standort Brookville zu unterstützen. Im Hinblick auf das gemeindeweite Ziel der Kohlenstoffneutralit?t des Landkreises für das Jahr 2035 wird dieses Microgrid der erste gro?e Schritt zur Reduzierung der Emissionen im ?ffentlichen Nahverkehr sein.

Das Microgrid und die Ladeinfrastruktur des Brookville Smart Energy Bus Depot wurden am 31. Oktober 2022 er?ffnet.

Partner und Kollaborateure

SunPower