Mobilität - Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.

Mobilität

Die Umstellung der individuellen Mobilität auf umweltfreundliche und nachhaltige Konzepte ist eine weltweite Herausforderung. Mit Blick auf die knapper werdenden Rohölreserven und den fortschreitenden Klimawandel ist eine Abkehr von endlichen fossilen Brennstoffen im Verkehrssektor dringend erforderlich.

Elektrische Antriebe können einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, die Abhängigkeit vom Erdöl zu verringern und die Nutzung regenerativ erzeugten Stroms im Straßenverkehr zu ermöglichen. Die großflächige Einführung von Elektrofahrzeugen in Innenstädten trägt zudem zur Verbesserung der Luftqualität und zur Verringerung der Lärmbelastung bei. Aber auch alternative Energieträger wie Erdgas, Wasserstoff oder Biomasse können eine wichtige Rolle für eine nachhaltige Mobilität spielen.

Forschungsschwerpunkte der FfE im Rahmen der Mobilität sind:

Szenarien und Regionalisierung

Im Rahmen einer Modellierung für den Szenariorahmen des Netzentwicklungsplans 2012-2035 wurde dem geographisch heterogenen Anstieg der Elektrofahrzeuge in Deutschland durch entsprechende Regionalisierungsmethoden Rechnung getragen. Die räumliche Verteilung von Elektrofahrzeugen in naher und ferner Zukunft wird dabei durch die Definition spezifischer struktureller und charakteristischer Parameter kleinräumig modelliert. Für die Synthetisierung entsprechender Ladelastgänge wird die Studie „Mobilität in Deutschland“ herangezogen.

Neben privatem Laden im Nahverkehr modelliert die FfE ebenfalls regional anfallende Ladeleistungen im privaten Fernverkehr über die Kombination aus Verkehrserhebungsdaten und Geodaten des Fernverkehrs.

Im Falle von gewerblichen Elektrofahrzeugen werden relevante Wirtschaftszweige betrachtet und durch Daten zu Beschäftigungszahlen pro Wirtschaftszweig, Bestandszahlen nach Kraftfahrtbundesamt sowie dem Datensatz „Kraftfahrzeugverkehr in Deutschland“ können auch hier entsprechende Ladeleistungen auf Landkreisebene modelliert werden.

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Ökobilanzen im Bereich Verkehr

Für die ökologische Bewertung von verschiedenen Antriebsarten im Verkehrsbereich wird oftmals auf die Methode der Ökobilanz (Life Cycle Assessment, LCA) zurückgegriffen. Sie umfasst sowohl die Bereitstellung von Energieträgern und deren Vorketten sowie die Produktion und Entsorgung der Fahrzeuge. Aufgrund der aktuellen Diskussion steht dabei im Moment die Umweltwirkung der Treibhausgasemissionen im Vordergrund. Die Methode bietet allerdings auch die Bewertung weiterer Umweltwirkungen wie bspw. der Eutrophierung, Versauerung, des Wasser- und Ressourcenverbrauchs sowie des kumulierten Energieaufwands (KEA). Ziel der Bewertungen sind neben ganzheitlich ökologischen Vergleichen die Identifikation von Verbesserungspotenzialen in Form sogenannter Hot-Spot-Analysen.

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Bewertung unterschiedlicher Ladestrategien

Ein Hauptbereich im Themenfeld Mobilität ist die Modellierung und Bewertung unterschiedlicher Ladestrategien von Elektrofahrzeugen. So werden auf der Basis von Verkehrserhebungen nutzergruppenspezifische Fahrprofile modelliert oder vermessen und darauf aufbauend verschiedene Ladestrategien hinsichtlich ihrer ökonomischen bzw. ökologischen Effizienz im Kontext eines zunehmend auf Erneuerbaren Energien beruhenden Energiesystems bewertet. Mögliche Ladestrategien sind: ungesteuertes Laden, eigenverbrauchsoptimiertes Laden (PV-Eigenverbrauch), preisoptimiertes Laden, emissionsoptimiertes Laden oder Kombinationen hieraus. Ebenso werden bidirektionale Fahrzeuge betrachtet.

Die Modelle ermöglichen sowohl Analysen von Einzelfahrzeugen als auch von unterschiedlichen Poolgrößen mit entsprechenden Priorisierungen.

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Netzintegration Elektromobilität

Je nach Ladestrategien resultiert durch die Elektromobilität eine andere Belastung für die Stromnetze. Ein Fokus unserer Arbeiten beschäftigt sich mit der detaillierten Betrachtung von Verteilnetzen, da dort die Elektrofahrzeuge bzw. die Ladestationen angeschlossen sind. Mit unserem Modell GridSim können unterschiedliche Netzgebiete (z. B. städtisch, ländlich) mit Szenarien und Ladestrategien verknüpft und somit die zu erwartende Netzbelastung bestimmt und Handlungsempfehlungen für eine intelligente Integration abgeleitet werden. Im Modell bestehen dabei verschiedene Optionen zur Charakterisierung der Elektrofahrzeuge und den Ladepunkten (z. B. privates, gewerbliches oder öffentliches Laden), durch welche diese mit dem Verteilnetz verknüpft werden.

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Rückwirkungen von Elektromobilität auf das Energiesystem und das Übertragungsnetz

Je nach Szenario und Durchdringung mit Elektrofahrzeugen kann die Ladestrategie auch große Rückwirkungen auf das Energiesystem haben. Der Fokus unserer Arbeiten liegt hier auf den Auswirkungen verschiedener Anwendungen für gesteuertes oder bidirektionales Laden auf Strompreise, CO₂-Emissionen und Netzauslastungen im Übertragungsnetz. Weiterhin wird untersucht, inwieweit die Flexibilität durch gesteuerte oder bidirektionale Elektrofahrzeugen die Notwendigkeit von anderer Flexibilität im System mindert.

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Pilotbetriebe und Datenauswertungen

Neben den umfassenden Simulationen führt die FfE auch Pilotbetriebe und Feldversuche im Themenbereich Elektromobilität durch. Hierbei liegen unsere Kompetenzen sowohl in der Konzeption der Tests als auch in der Erfassung von Messgrößen und Auswertung der Ergebnisse. Ein umfassender Pilotbetrieb wurde im Projekt ePlanB durchgeführt und wird aktuell im Rahmen von BDL vorbereitet.

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Aktuelle Veröffentlichungen in diesem Themenbereich: