Elektromobilität, Smart Grid und Eigenerzeugung (Emosyn)

Zur Erreichung der Klimaschutzziele im Verkehrsbereich ist die Elektromobilität im öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) ein wichtiger Baustein für eine nachhaltige Mobilität. Elektrobusse tragen außerdem zu einer Verbesserung der Luftqualität in Städten, Gemeinden und Dörfern sowie zu einer Reduzierung des Fahrzeuglärms bei. Während sich große in Metropolregionen aktive ÖPNV-Betreiber mit sehr hohem Einsatz mit einer Elektrifizierung ihrer Flotte beschäftigen, ist es für einen kleinen Betreiber unabdingbar, Investitionsentscheidungen und Betriebskosten im Vorfeld so genau wie möglich abschätzen zu können.

Deshalb befasst sich dieses Projekt mit der Optimierung der Ladeinfrastruktur auf einem Depot für ÖPNV-Busse in ländlichen Regionen. Im Zusammenspiel mit einer eigenen Energieerzeugung (Photovoltaikanlage), einer stationären Speicherbatterie und dem vom Energieversorger zur Verfügung gestellten Netzanschluss sollen ÖPNV-Batteriebusse geladen werden. Hierbei geht es um die Definition eines auch wirtschaftlich optimierten Eigenanteils über regenerative Energieerzeugung und die erforderliche Dimensionierung eines stationären Energiespeichers, der erstens die Eigenenergie aufnehmen soll und zweitens dem Energieversorger als Stabilisator von Spannungsschwankungen dienen kann. Zu Letzterem können gegebenenfalls auch die Fahrzeugbatterien herangezogen werden. Daneben gilt es einen Anforderungskatalog hinsichtlich der physikalischen Leistungsfähigkeit ehemaliger Traktionsbatterien für den Einsatz als stationäre Speicher abzuleiten.

Projektziele:

• Entwickeltes und praktiziertes Lademanagement für einen Elektrobus mit modularen Batterien mit Konzept und LCC -Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zur Ausweitung
• Konzepte der netz- und systemdienlichen Integration von Elektrobussen ins intelligente Energiesystem (inkl. Fragen der Netzanbindung und Ladestrategie)
• Entwickeltes und praktiziertes System eines stationären Batteriespeichersystems mit Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Konzept zur Skalierung
• Nutzenbewertung von Energieeigenerzeugung hinsichtlich der Minimierung der Netzanschlussleistung
• Modellierung von Ladeinfrastrukturen für kleine und mittlere Fahrzeugflotten

Forschungsfragen:

• Wie lässt sich ein Betriebshof mit lokaler Energieerzeugung aus Photovoltaik und einem Netzanschluss in einem Simulationsmodell abbilden, dass von einem ÖPNV-Betreiber angewendet werden kann? Wie lässt sich dies auch bidirektional im Dialog mit einem Netzbetreiber erweitern?
• Wie sehen Lademanagementstrategien unter Berücksichtigung geplanter Umläufe und dem Verwerten von erneuerbaren Energien aus? Welche Rolle spielt dabei die Dimensionierung des Pufferspeichers? Helfen Ansätze einer dezentralen Energieerzeugung vor Ort in Form von Photovoltaik?
• Wie lassen sich Daten aus einem Modellversuch auf einen Endausbau von ca. 30 bis 50 Fahrzeuge skalieren? Welche Rolle können dabei Simulationen spielen? Wie können diese komplexen Methoden so aufbereitet werden, dass sie auch für weitere ÖPNV-Betreiber anwendbar sind?
• Welche Optimierungskriterien sollte ein kleiner ÖPNV-Betreiber ansetzen, um eine Flotte von ca. 30 bis 50 wirtschaftlich sinnvoll betreiben zu können? Welche Werkzeuge zur Entscheidungsfindung sind dabei hilfreich?
• Welche Strategien sind bei der Fahrzeugeinsatzplanung sinnvoll, um einen fehlertoleranten bzw. ausfallsicheren Betrieb bei dieser Flottenstärke gewährleisten zu können? Wie können solche Werkzeuge zur Verfügung gestellt werden?

Kontakt Konsortium:

Merle Bach
KViP – Kreisverkehrsgesellschaft in Pinneberg mbH