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Project aims
(French)
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La conversion des bus diesel de transport public, par adaptation des moteurs existants pour un fonctionnement à l’hydrogène, serait un moyen simple, économique et rapide pour réduire leurs émissions de CO2 jusqu’à zéro du puits à la roue.
L’objectif de ce projet est de :
- Qualifier et quantifier les intérêts écologique, économique, technologique et sécuritaire de l’usage des moteurs à combustion pour la génération du couple de traction d’un bus sur base d’hydrogène généré à partir d’une source renouvelable.
- Comparer cet usage avec des solutions concurrentes.
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Abstract
(German)
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Die zukünftigen Erneuerungen von Busflotten bei konzessionierten Transportunternehmungen (KTU) werden durch die Energiestrategie 2050 und das zukünftige CO2-Gesetz erheblich verändert. Es wird nicht mehr ausreichen, das neueste Modell eines Dieselbusses beim üblichen Lieferanten zu bestellen und ein Fahrzeug in Betrieb zu nehmen, das mit den vorherigen Fahrzeugen vollkommen übereinstimmt. Sowohl die Energiequelle, der Betrieb, die Wartung als auch die Kosten (Total Cost of Ownership) werden in Zukunft völlig unterschiedlich sein.
Diese Studie, die in enger Zusammenarbeit mit den Freiburgischen Verkehrsbetrieben (TPF) durchgeführt wurde, bewertet sowohl die technische als auch die wirtschaftliche Realisierbarkeit eines Ersatzes der Dieselbusse der TPF-Flotte durch Busse, die mit einem wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor (H2ICE) ausgestattet sind.
Eine umfangreiche Messkampagne auf städtischen und regionalen "Referenz"-Buslinien des TPF-Netzes wurde durchgeführt und diente als Grundlage für die Berechnungen und Simulationen, die zur Bestimmung der Gesamtbetriebskosten des zukünftigen Wasserstoffbusses H2BICE herangezogen wurden. Parallel dazu wurde bei Fiat Powertrain Technologies (FPT/IVECO) eine Motorbasis identifiziert, die auf Wasserstoffverbrennung umgestellt werden sollte, und beim Bushersteller HESS wurde eine Fahrzeugbasis ausgewählt.
Die Bedingungen für die Integration der verschiedenen Komponenten, die für einen Bus mit H2ICE erforderlich sind (Motor, Wasserstofftanks usw.), wurden in Betracht gezogen, um die Realisierbarkeit des Fahrzeugs zu überprüfen. Eine Sicherheitsanalyse sowie die für die Zulassung eines solchen Fahrzeugs erforderlichen Bedingungen vervollständigen die Analyse der Machbarkeit des Fahrzeugs.
Schließlich wurde eine umfassendere Betrachtung angestellt, die die Produktion von grünem Wasserstoff, der für den täglichen Betrieb einer Flotte von H2BICE-Fahrzeugen benötigt wird, einbezieht und einen Überblick über diese neue Technologie verschafft.
Die durchgeführte Arbeit ermöglicht den Nachweis, dass die Realisierung eines solchen Fahrzeugs sowohl in technischer als auch in sicherheitstechnischer Hinsicht möglich ist und dass es im Vergleich zu den heute bekannten CO2-neutralen Technologien wirtschaftlich sehr wettbewerbsfähig ist (26% niedrigere Gesamtbetriebskosten im Vergleich zu Brennstoffzellenfahrzeugen und 34% niedrigere Gesamtbetriebskosten im Vergleich zu Batteriefahrzeugen für außerstädtische Fahrten bis 2050).
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Abstract
(English)
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The future renewal of bus fleets with the licensed public transport companies (ETC) will be significantly affected by the 2050 energy strategy and the future CO2 law. It will no longer be sufficient to order the latest Diesel bus model from the usual supplier and to put a vehicle that is a perfect continuation of the previous ones into service. The energy source, operation, maintenance and costs (Total Cost of Ownership) will be completely different in the future.
This study, carried out in close collaboration with the Transports Publics Fribourgeois (TPF), evaluates the technical and economic feasibility of replacing the Diesel buses in the TPF fleet with buses equipped with a hydrogen-powered combustion engine (H2ICE).
An extensive measurement campaign on urban and regional "reference" bus lines of the TPF network was carried out and served as a basis for the calculations and simulations used to define the total cost of ownership of the future H2BICE hydrogen bus. In parallel, an engine base was identified at Fiat Powertrain Technologies (FPT/IVECO) to be converted to hydrogen combustion and a vehicle base was selected at the bus manufacturer HESS.
The conditions necessary for the integration of the various components required for the realisation of a bus equipped with an H2ICE (engine, hydrogen tanks, etc.) were considered to verify the feasibility of the vehicle. A safety analysis as well as the conditions required for the approval of such a vehicle complete the feasibility analysis of the vehicle.
Finally, a more global reflection, integrating the production of the green hydrogen required for the daily operation of a fleet of H2BICE vehicles was carried out, providing an overview of this new technology.
The work carried out has shown that the realisation of such a vehicle is possible both technically and in terms of safety, and that it is economically very competitive compared to the CO2-neutral technologies known to date (TCO 26% lower than fuel cell vehicles and 34% lower than battery-powered vehicles for extra-urban journeys by 2050).
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Abstract
(French)
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Les futurs renouvellements de flottes de bus auprès des entreprises de transport concessionnaires (ETC) seront significativement bouleversés par la stratégie énergétique 2050 et la future loi sur le CO2. En effet, il ne suffira plus de commander le dernier modèle de bus Diesel auprès du fournisseur habituel et pouvoir mettre en service un véhicule dans la parfaite continuité des précédents. Tant la source d’énergie, l’opération, la maintenance que les coûts (Total Cost of Ownership) seront à l’avenir totalement différents.
Cette étude, réalisée en étroite collaboration avec les Transports Publics Fribourgeois (TPF), évalue la réalisabilité tant technique qu’économique d’un remplacement des bus Diesel de la flotte des TPF avec des bus équipés d’un moteur à combustion alimenté par de l’hydrogène (H2ICE).
Une campagne de mesures extensive sur des lignes de bus « référence » urbaines et régionales du réseau des TPF a été faite et a servi de base aux calculs et simulations utilisés pour définir le coût total de possession du futur bus à hydrogène H2BICE. En parallèle, une base moteur a été identifiée chez Fiat Powertrain Technologies (FPT/IVECO) pour être convertie à la combustion d’hydrogène et une base véhicule a été sélectionnée chez le constructeur de bus HESS.
Les conditions nécessaires à l’intégration des divers composants requis à la réalisation d’un bus équipé d’un H2ICE (moteur, réservoirs d’hydrogène, etc.) ont été considérées pour vérifier la réalisabilité du véhicule. Une analyse sécuritaire ainsi que des conditions requises pour l’homologation d’un tel véhicule complètent l’analyse de faisabilité du véhicule.
Finalement, une réflexion plus globale, intégrant la production de l’hydrogène vert requis pour l’exploitation journalière d’une flotte de véhicules H2BICE a été réalisée, apportant une vue d’ensemble sur cette nouvelle technologie.
Le travail effectué permet de prouver que la réalisation d’un tel véhicule est possible tant sur le plan technique que sécuritaire et qu’il est économiquement très concurrentiel par rapport aux technologies neutres en CO2 connues à ce jour (TCO inférieur de 26% par rapport aux véhicules à pile à combustible et inférieur de 34% par rapport aux véhicules à batterie pour des trajets extra-urbains à l’horizon 2050).
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Publications / Results
(French)
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