Elektrifizierung von Blaulicht-Fahrzeugen

Die Transformation hin zu einer emissionsfreien Mobilität stellt Blaulichtorganisationen vor komplexe Herausforderungen. Dieser Beitrag fasst die Erkenntnisse bezüglich Elektrifizierung der Fahrzeugflotte der Sanität Basel-Stadt zusammen.

Autoren: Volker Wouters, Marius Flury, Matthias Vogelsang (Partner Ingenieure  AG)

Die Elektrifizierung einer Fahrzeugflotte erfordert ein systematisches und mehrstufiges Vorgehen. Im Mittelpunkt steht die Analyse der Nutzer- und Betriebsanforderungen, die Auskunft darüber gibt, wie viele Fahrzeuge im Endausbau vorgesehen sind, welche Fahrprofile existieren und welche Ladezeiten im Betrieb realistisch möglich bzw. nötig sind, um die Betriebsbereitschaft sicherzustellen. Das Beispiel der Sanität des Kantons Basel-Stadt zeigt, wie technische, bauliche und betriebliche Aspekte ineinandergreifen müssen, um die Einsatzfähigkeit der Fahrzeuge zu gewährleisten.

Technische Rahmenbedingungen

Basierend auf dieser Analyse werden die technischen Rahmenbedingungen festgelegt, wie zum Beispiel die Kapazität des Netzanschlusses, bauliche Erweiterungen sowie begleitende Massnahmen in den Bereichen Brandschutz, Cybersicherheit und Sicherheitsstromversorgung. Ziel ist die Entwicklung einer skalierbaren Ladeinfrastruktur, die sowohl aktuellen als auch zukünftigen Anforderungen gerecht wird. Die verschiedenen Ausbauphasen ermöglichen eine schrittweise Umsetzung so-wie eine investitionsorientierte Planung nach Bedarf.

Abschliessend werden die betrieblichen und baulichen Auswirkungen bewertet, um notwendige Anpassungen an Gebäuden, Betriebsprozessen und am Netzanschluss frühzeitig in die Wege zu leiten. Dadurch lässt sich eine wirtschaftliche und zukunftssichere Elektrifizierung der Fahrzeugflotte sicherstellen.

Nutzer- und Betriebsanalyse

Anhand der detaillierten Nutzer- und Betriebsanalyse für die relevanten Szenarien werden die realen Anforderungen des Einsatzbetriebs präzise erfasst und die Infrastruktur sowie die Investitionen richtig dimensioniert.
Im Mittelpunkt stehen dabei folgende Parameter: Ladezeiten und Ladebereitschaft während der Einsatzpausen, Einsatzdauer und Einsatzzeiten der Fahrzeuge, die geplante Fahrzeuganzahl im Endausbau, verfügbare Batteriekapazitäten und Reichweiten sowie der Leistungsbedarf der einzelnen Ladepunkte. Die Ergebnisse dieser Analyse verdeutlichen, dass das Zusammenspiel von Ladebereitschaft und Einsatzprofil der Fahrzeuge entscheidend für die Auslegung der Ladeinfrastruktur ist. So lassen sich Engpässe vermeiden und die Einsatzfähigkeit sicherstellen.

Simulationsgrundlagen

Zur Bewertung von Energie- und Leistungsbedarf wurden detaillierte Simulationen unter Berücksichtigung verschiedener Eingangsparameter durchgeführt. Dazu gehören beispielsweise der Wirkungsgrad beim Laden, die Batteriekapazität in Verbindung mit Verbrauchsdaten, Fahr- und Ladeleistung, Netzbezug sowie die verfügbare Ausbaukapazität. Zusätzlich wurden der potenzielle Einsatz von Photovoltaikanlagen, Strategien zum Lastmanagement und wirtschaftliche Aspekte einbezogen. Basierend darauf können verschiedene Betriebsszenarien wie Intensiv- und Normaltage verglichen und ihre Auswirkungen auf den Netzanschluss und die Ladezeiten abgeschätzt werden.

Leistungsbedarf

Ein wesentlicher Aspekt ist der elektrische Leistungsbedarf, der sich aus der Summe der Gebäudelasten und den simulierten, kumulierten und künftigen Ladeleistungen ergibt. Die maximale Anschlusskapazität legt fest, ob der bestehende Netzanschluss genügt oder eine Erweiterung, beispielsweise durch eine Vergrösserung des Netzanschlusses, notwendig ist. Besonders in Spitzenlastsituationen kann der gleichzeitige Betrieb mehrerer Ladepunkte erhebliche Zusatzlasten erzeugen, die ohne intelligentes Lastmanagement nicht abgedeckt werden können, wobei ein Lastmanagement für Blaulichtorganisationen nur bedingt einsetzbar ist.

Ausbauprognose der Ladeinfrastruktur

Die Ausbauprognose verdeutlicht die Notwendigkeit einer skalierbaren Lösung. Ziel ist es, eine Ladeinfrastruktur zu entwickeln, die den vollständigen Ausbau für etwa 30 Einsatzfahrzeuge ermöglicht und darüber hinaus ausreichende Kapazitätsreserven für flexible Nutzungsszenarien sowie Optionen zur Schnellladung bereitstellt. Die Prognose bezieht verschiedene Ausbaustufen (A–D) nach SIA 2060 mit jeweils steigender Ladeleistung ein und beschreibt den Übergang vom Grundausbau hin zu einer vollumfänglichen Ladeumgebung mit hoher Leistungsdichte.

Fazit

Die Elektrifizierung einer Flotte geht weit über das blosse Installieren von Ladestationen hinaus. Nur mit einer detaillierten Betriebs- und Bedürfnisanalyse lassen sich die technischen, baulichen und wirtschaftlichen Konsequenzen realistisch bewerten. Wesentliche Erfolgsfaktoren für die Elektrifizierung sind eine ganzheitliche Analyse und präzise Bedarfsermittlung zur Vermeidung unnötiger Investitionen, eine skalierbare Infrastruktur, die sich flexibel an wachsende Anforderungen anpassen lässt, und ein Lastmanagement mit integriertem Peak-Shaving, erneuerbaren Energien und allenfalls bidirektionalem Laden.