Analyse des Ladeverhaltens von Elektrofahrzeugen in öffentlichen und privaten Räumen und die Auswirkung auf die Netzbelastung (PDF)

Diplomarbeit aus dem Jahr 2014 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,3, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) (Institut für Fahrzeugsystemtechnik), Veranstaltung: Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik, Sprache: Deutsch, Abstract: In der vorliegenden Diplomarbeit wird das Ladeverhalten von privaten und gewerblichen Elektrofahrzeugen in der Region Stuttgart untersucht. Für diese Analyse werden 20 Fahrzeuge für einen Zeitraum von neun Monaten in einem Flottenversuch betrieben. Die Probanden haben dabei die Möglichkeit, das Fahrzeug an einer heimischen Wallbox und an öffentlichen Ladestationen zu laden, die durch einen regionalen Energieversorger bereitgestellt und überwacht werden.

Die aufgezeichneten Daten werden in einem ersten Schritt bereinigt und anschliessend zu einem kombinierten Datensatz zusammengeführt, mit dem sich das Ladeverhalten der Flotte charakterisieren lässt. Eine der grundlegenden Fragestellungen ist die Einteilung der Probanden in charakteristische Nutzergruppen anhand ihres Ladeverhaltens.
Insbesondere werden nachfolgende Schwerpunkte des Ladens untersucht:

Bei der Analyse des Ladeverhaltens wird neben den Anteilen an privaten und öffentlichen Ladevorgängen auch der Beginn der Ladevorgänge, die Steckdauer sowie die tatsächliche Nutzung der bereitgestellten öffentlichen Ladeinfrastruktur betrachtet. Die technische Analyse beschreibt die während eines Ladevorgangs in der Fahrzeugbatterie ab-laufenden Prozesse und zeigt die daran beteiligten Kenngrössen auf. Dieser Analyse-Abschnitt projiziert auch das im Flottenversuch vorliegende Ladeverhalten auf Batterielebensdauer senkende Faktoren. Mittels des Zusammenspiels zwischen dem Ladepunkt und dem Elektrofahrzeug wird der Wirkungsgrad für einen Ladevorgangs ermittelt. Weiterhin wird der Einfluss der Aussentemperatur auf unterschiedliche Aspekte des Ladens betrachtet.

Der Erlös eines Energieversorgers durch ein Elektrofahrzeug wird bei der energiewirtschaftlichen Analyse dargelegt. Darin wird weiterhin der Energiebedarf an unterschiedlichen Wochentagen sowie über den Tagesverlauf betrachtet um daraus ein Lastprofil für ein Elektrofahrzeug abzuleiten. In Verbindung mit einem H0-Standardlastprofil wird ein kombiniertes Lastprofil für ein 4-Personen-Haushalt mit Elektrofahrzeug erstellt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Arbeit ist eine Betrachtung der Fahrzeugverfügbarkeit am Netz und des resultierenden Energiepufferpotenzials. Die Verfügbarkeit und das Pufferpotenzial werden auf ein Elektromobilitätsszenario 2020 projiziert und die resultierenden energiewirtschaftlichen Implikationen für Ladelastverschiebung und bidirektionales Laden abgeleitet.