Quantifizierung Energieeinsparpotenzial Sonnenschutzfolie bei Trams

• Forschungsstelle: BAV
• Projektnummer: 290

Projektziele (Deutsch)

• Reduktion der benötigten Energie für die Klimaanlage im Sommer durch Sonnenschutzfolien.
• Analyse der Auswirkungen auf den Heizenergiebedarf im Winter.
• Quantifizierung der jährlichen energetischen Auswirkungen und Berechnung der Amortisationszeit.
• Bereitstellung von Entscheidungshilfen für Verkehrsbetriebe.
• Beitrag zur Umsetzung der Energiestrategie 2050 im öffentlichen Verkehr.

Abstract (Deutsch)

Im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogrammes Energiestrategie 2050 im öffentlichen Verkehr des Bundesamtes für Verkehr (ESöV 2050) untersuchten die VBZ, ob spektral-selektive Sonnenschutzfolien auf Cobra-Trams den Energiebedarf der Klimatisierung senken, ohne im Winter mehr Energie für die Heizung zu benötigen. Die gemessene Kühlleistung des Fahrzeugs mit Sonnenschutzfolien lag um rund 1.1 kW unter jener der Referenzflotte. Im Winter war der Unterschied bei der Heizleistung deutlich kleiner, die mittlere Differenz der Heizleistung betrug lediglich 0.2 kW. Auf Jahresbasis resultiert daraus eine Einsparung von ca. 3.6 MWh pro Tram (ca. -25 %), was bei 300 CHF/MWh rund 1'080 CHF entspricht. Die Richtung der Effekte ist über Temperatur- und Strahlungsgruppen konsistent, wenngleich die Streuung der Einzelwerte hoch ist.

Um zu diesen Ergebnissen zu gelangen, wurde das InnoTram (Cobra 3020) mit Sonnenschutzfolien ausgerüstet und für rund ein Jahr wurde der Energiebedarf mit dem Rest der Flotte ohne Sonnenschutzfolien verglichen (Referenzflotte) verglichen. Die Energiemessung stützte sich auf die Fahrzeugsoftware (EcoDrive) und wurde mit Wetterdaten (Station Mythenquai) verknüpft. Der Erhebungszeitraum umfasste den 03.07.2024 bis 15.07.2025.

Für die Wirtschaftlichkeitsrechnung wurden betriebsnahe Annahmen angesetzt. Mit Materialkosten von ca. 7'000 CHF und einem Installationsaufwand von rund 6 Personentage ergibt sich eine Amortisationszeit von knapp 10 Jahren. Die Massnahme ist betrieblich niedrigschwellig und reversibel, sicherheitsrelevante Systeme bleiben unberührt. Negative Komfort- oder Sicherheitsauswirkungen wurden nicht festgestellt.

Diese Studie hat mehrere Limitationen: In der Studie wurde lediglich ein Fahrzeug in der Versuchsgruppe mit 87 Fahrzeugen in der Referenzgruppe verglichen. Dies führte unter anderem dazu, dass die Standardabweichung bei den Ergebnissen grösser ist, als die mittleren Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Eine breitere Einführung auf mehreren Fahrzeugen würde die statistische Aussagekraft deutlich erhöhen.

Kurzfazit: Sonnenschutzfolien senkten den Kühlbedarf des InnoTrams messbar, ohne den Heizbedarf in bedeutender Weise zu erhöhen, die Massnahme ist technisch einfach und wirtschaftlich in ca. 10 Jahren amortisierbar, sofern eine entsprechende Lebensdauer erreicht wird.

Abstract (Englisch)

As part of the Energy Strategy 2050 Research and Innovation Program for Public Transport of the Federal Office of Transport (ESöV 2050), VBZ investigated whether spectrally selective solar protection films on Cobra trams could reduce the energy demand for air conditioning without significantly increasing the energy required for heating during winter.

The measurements showed that the cooling power of the vehicle equipped with solar protection films was approximately 1.1 kW lower than that of the reference fleet. In winter, the difference in heating power was much smaller, with an average difference of only 0.2 kW. On an annual basis, this results in an energy saving of around 3.6 MWh per tram (approx. -25%), which corresponds to CHF 1,080 per vehicle, based on an energy cost of CHF 300/MWh. The direction of the effects was consistent across different temperature and radiation ranges, although the variability of individual measurements was high.

To obtain these results, the InnoTram (Cobra 3020) was fitted with solar protection films and its energy consumption was monitored for about one year. The data was then compared to that of a reference fleet without films. Energy measurements were based on the vehicle’s software (EcoDrive) and were correlated with weather data from the Mythenquai station. The observation period covered 03 July 2024 to 15 July 2025.

For the cost-effectiveness analysis, operational assumptions were applied. With material costs of approximately CHF 7,000 and an installation effort of around six person-days, the payback period was calculated to be just under 10 years. The measure is operationally simple and reversible, with no impact on safety-critical systems. No negative effects on comfort or safety were observed.

This study has several limitations:

• Only one vehicle was equipped and compared with a reference group of 87 vehicles, which limits the statistical significance of the results.
• The standard deviation of the data was larger than the mean differences between the two groups.

A broader implementation across several vehicles would greatly improve statistical reliability and provide a stronger basis for decision-making.

Summary conclusion: The solar protection films measurably reduced the cooling demand of the InnoTram without meaningfully increasing the heating demand. The measure is technically straightforward, reversible, and economically viable within roughly 10 years, provided that the film’s service life is sufficient.

Abstract (Französisch)

Dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Stratégie énergétique 2050 dans les transports publics de l’Office fédéral des transports (ESöV 2050), les VBZ ont étudié si l’application de films de protection solaire à sélectivité spectrale sur les trams Cobra permettait de réduire la consommation d’énergie pour la climatisation, sans pour autant augmenter significativement la consommation d’énergie pour le chauffage en hiver.

Les mesures ont montré que la puissance frigorifique du véhicule équipé de films de protection solaire était inférieure d’environ 1,1 kW à celle de la flotte de référence. En hiver, la différence au niveau de la puissance de chauffage était nettement plus faible, avec un écart moyen de seulement 0,2 kW. Sur une base annuelle, cela se traduit par une économie d’environ 3,6 MWh par tram (soit env. -25 %), ce qui correspond à 1 080 CHF par véhicule, sur la base d’un coût de l’énergie de 300 CHF/MWh. La direction des effets est cohérente à travers les différentes plages de température et de rayonnement, bien que la dispersion des valeurs individuelles soit importante.

Pour parvenir à ces résultats, le InnoTram (Cobra 3020) a été équipé de films de protection solaire et sa consommation énergétique a été suivie pendant environ un an, puis comparée à celle de la flotte de référence, qui ne disposait pas de ces films.

Les mesures d’énergie se sont appuyées sur les données logicielles du véhicule (EcoDrive) et ont été croisées avec les données météorologiques de la station de Mythenquai. La période d’observation s’étendait du 03.07.2024 au 15.07.2025.

Pour le calcul de la rentabilité, des hypothèses opérationnelles ont été utilisées. Avec des coûts maté- riels d’environ 7 000 CHF et un effort d’installation estimé à environ 6 journées-personne, la période d’amortissement est d’un peu moins de 10 ans. La mesure est simple à mettre en œuvre et réversible, sans impact sur les systèmes critiques pour la sécurité. Aucun effet négatif sur le confort ou la sécurité n’a été constaté.

Cette étude présente plusieurs limitations :

• Un seul véhicule a été équipé et comparé à une flotte de référence de 87 véhicules, ce qui limite la solidité statistique des résultats.
• L’écart-type des mesures est supérieur à la différence moyenne entre les deux groupes.

Une mise en place plus large sur plusieurs véhicules améliorerait nettement la fiabilité statistique et permettrait de tirer des conclusions plus robustes.

Conclusion : Les films de protection solaire ont permis de réduire de manière mesurable les besoins en climatisation de l’InnoTram, sans augmentation significative des besoins en chauffage. La mesure est techniquement simple, réversible et rentable sur une période d’environ 10 ans, à condition que la durée de vie du film soit suffisante.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Zugehörige Dokumente

• P-290: Schlussbericht [PDF] 872 kB