Titelaufnahme

Titel
Netzintegration von solarer elektrischer Mobilität - Auswirkungen auf das elektrische Energiesystem / Christoph Leitinger
VerfasserLeitinger, Christoph
Begutachter / BegutachterinBrauner, Günther ; Bachhiesl, Udo
Erschienen2011
Umfang89 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2011
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Elektromobilität, Netzintegration, Ladestrategien, Gleichzeitigkeitsfaktor
Schlagwörter (EN)E-Mobility, grid integration, grid impact, charging strategies, simultaneity factor
Schlagwörter (GND)Elektrofahrzeug / Elektrizitätsverbrauch / Fotovoltaik / Elektrizitätsversorgung
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-60534 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Netzintegration von solarer elektrischer Mobilität - Auswirkungen auf das elektrische Energiesystem [1.81 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die Herausforderungen in der Energiebereitstellung und im Energieverbrauch sind in den vergangenen Jahren stark von den Umweltauswirkungen und wirtschaftlichen Abhängig-keiten von erdölexportierenden Ländern geprägt. Die Weiterentwicklung im Energieeinsatz über sämtliche Bereiche baut darauf auf, verstärkt regionale und erneuerbare Quellen einzusetzen und den Bedarf effizient und nachhaltig zu gestalten. Ein bedeutendes Verbrauchssegment ist dabei der Verkehrssektor, in welchem die Vermeidung von CO2-Emissionen ein besonderes Anliegen ist und der noch immer fast ausschließlich von fossilen Quellen abhängig ist.

Die vorliegende Arbeit befasst sich deshalb mit der zentralen Fragestellung, wie sich ein Wandel der Individualmobilität ausgehend von dem heute verfügbaren konventionellen Antrieb hin zu rein elektrischen Antrieben bei hoher Marktdurchdringung auf das elektrische Energiesystem auswirkt. Wesentlich ist dabei, wie der bisherige Leistungsverlauf des elektrischen Verbrauchs Änderungen erfahren wird und welche Maßnahmen zur Steuerung zur Verfügung stehen, insbesondere wenn erneuerbare Energien wie Photovoltaik zur Energiebereitstellung genutzt werden.

Hierfür wird das Nutzerverhalten von PKW im Individualverkehr tiefgehend analysiert, um das reale und tägliche Verhalten der Fahrzeuge betreffend das Fahren und das Parken an unterschiedlichen Standorten zu analysieren. Dadurch werden der Ladebedarf und potentiell sinnvolle Standorte für das Laden erhoben.

Aufbauend darauf lassen sich ungesteuerte Ladeprofile ableiten, die je nach Ausbaustufe der Ladeinfrastruktur unterschiedliche Gestalt annehmen. Die Summe von einzelnen Lade-profilen ergeben Leistungsverläufe, die sich zukünftig im Nieder- bzw.

Mittelspannungsnetz als zusätzliche Lasten einfügen werden. Ein erarbeitetes Ermittlungsverfahren von Gleichzeitigkeitsfaktoren der elektrischen Last bei ungesteuerten Ladeprozessen, stellt einen besonderen Stellenwert dar. Es ermöglicht das Verhalten betreffend elektrische Spitzenleistung bei einer niedrigen wie auch einer hohen Anzahl an Elektrofahrzeugen beschreibbar zu machen.

Mit den Erkenntnissen aus den ungesteuerten Ladeprozessen, werden unterschiedliche Methoden einer Ladesteuerung diskutiert und eine Einteilung getroffen. Für erzeugungs-orientierte Ladestrategien unter Nutzung erneuerbarer Energien werden aufbauend konkrete prognosefreie und prognosebehaftete Modell abgeleitet. In der prognosefreien Betrachtung erfolgt die Ladesteuerung der Zeitreihe des ungesteuerten Ladeprofils folgend und in zwei Varianten (PV-Synchron, PV-Offset). Der Ansatz unter Nutzung von prognostizierten Erzeugungs- und Verbrauchswerten wendet ein lineares Optimierungs-modell an, welches die größtmögliche PV-Nutzung zum Laden der Elektrofahrzeuge vorsieht. Ausblickend werden Verbesserungsvorschläge der entwickelten Ladestrategien erörtert und die Frage der erforderlichen Ressourcen erneuerbarer Energien für die Zielsetzungen der Marktdurchdringung von Elektromobilität ermittelt.

Zusammenfassung (Englisch)

In recent years the challenges of energy supply and energy consumption were more and more characterized by environmental aspects and the existing dependency of petrol exporting countries. Further development in energy use over all segments is focused to apply regional and sustainable sources as well as increasing efficiency in energy use.

Transportation is one major field of energy use, which has to get more sustainable and less dependent from fossil fuels, to reduce emissions and dependencies in general.

This work covers the central question of the impact to the electric power grid of changing from conventional to electric drive in the field of individual mobility. Important matters like the influence to the electric consumption profile and control measurements to avoid additional peak loads as well as to prefer renewable resources are treated.

One of the first steps is to analyze the user behavior of personnel cars concerning driving and parking times and durations to get realistic daily patterns of drivers needs and potential locations of charging infrastructure.

Using different scenarios of increments of charging infrastructure, certain uncontrolled charging patterns are derived. The sum of these patterns results in a power profile, which will affect the medium and low voltage grid as additional load.

By applying a self developed procedure to derive simultaneity factors of electric load for uncontrolled charging, the resulting peak loads for specified numbers of electric vehicles can be calculated.

The results of uncontrolled charging cycles are utilized for the discussion and development of different control methods. For supply oriented charging strategies (using renewable energies), models with and without forecasts are derived. The forecast free system takes the charge control mechanism according to the time series of the uncontrolled charging profile in two different ways into account (PV-Synchronous, PV-Offset Charging).

The approach using prognosis of energy supply and charging needs operates with a linear optimization model, which should deliver the highest share of direct use of photovoltaic for charging of electric vehicles.

Finally suggestions for improvement of the developed charging strategies are raised and the needed amount of renewable sources for the objective target of e-mobility market penetration is determined.