Titelaufnahme

Titel
Entwicklung effizienter Ladesteuerungsmethoden an E-Taxistandplätzen unter Berücksichtigung der Leitertemperaturen / von Stefan Zimmermann
VerfasserZimmermann, Stefan
Begutachter / BegutachterinGawlik, Wolfgang ; Fasthuber, Dominik
Erschienen2014
UmfangV, 72 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Ladesteuerung / Elektromobilität
Schlagwörter (EN)Charging control / Electric mobility
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-62141 Persistent Identifier (URN)
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Entwicklung effizienter Ladesteuerungsmethoden an E-Taxistandplätzen unter Berücksichtigung der Leitertemperaturen [1.17 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Soll der mittlere globale Temperaturanstieg bis zum Ende dieses Jahrhunderts auf 2C begrenzt werden, müssen die CO2-Emissionen bis zum Jahr 2050 drastisch gesenkt werden. Vor allem der Verkehrssektor wird einen großen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emissionen leisten müssen. Daher wurde im Forschungsprojekt ZENEM die Auswirkungen von Elektrotaxis auf das Wiener Niederspannungsnetz untersucht und festgestellt, dass es zu kurzen Überschreitungen der thermischen Grenztemperatur des Erdkabels kommen kann. Aufbauend auf diesen Ergebnissen und den Arbeiten über die thermische Modellierung von Leitungen, welche ebenfalls am Institut für Elektrische Anlagen der TU Wien durchgeführt wurden, wird in dieser Arbeit die Auswirkung einer Ladesteuerung untersucht. Das Ziel dieser Ladesteuerung ist, die Leitertemperatur des Erdkabels unter der maximal zulässigen Betriebstemperatur zu halten. Dazu wird in Matlab/Simulink ein Modell entwickelt, welches die thermische Modellierung eines Erdkabels mit einer Ladesteuerung an E-Taxistandplätzen kombiniert. Zunächst wird auf die verwendeten Basisdaten eingegangen und die Unterschiede zu den Daten, die in ZENEM verwendet wurden, herausgearbeitet. Danach wird kurz auf das verwendete thermische Modell und auf die in dieser Arbeit vorgenommenen Veränderungen eingegangen. Bei der Umsetzung der Ladesteuerung werden zwei Ladestrategien vorgestellt. Eine, die unabhängig vom Ladezustand der Batterie die Ladeleistung aller Fahrzeuge am Taxistandplatz reduziert, wenn eine thermische Grenzverletzung droht, und eine zweite, die E-Taxis mit niedrigem Ladezustand bevorzugt. Um das Verhalten des Modells zu testen, werden vier unterschiedliche Szenarien definiert. Anhand der Simulationsergebnisse erfolgt sowohl eine Gegenüberstellung zwischen ungesteuertem und gesteuertem Laden, als auch eine Analyse der Vor- und Nachteile der beiden Ladestrategien. Außerdem werden die Auswirkungen der beiden Ladestrategien auf die Erfüllbarkeit der Wegstrecken der einzelnen E-Taxis analysiert. Abschließend erfolgt eine Zusammenfassung der Ergebnisse und ein Ausblick auf mögliche weitere Entwicklungen.

Zusammenfassung (Englisch)

To limit the average global increase in temperature to 2C until the end of this century, the CO2 emissions must be decreased dramatically until the year 2050. Especially the transport sector must achieve a major contribution to the reduction of CO2 emissions. Therefore in the research project ZENEM the effects of electric taxis on the low voltage system in Vienna were investigated. One result of this research project was that there are some thermal boundary violations of the cable, because of the additional workload for charging the electric taxis. Based on this result and the two theses about transient thermal modelling of cables, which were executed at the institute of electrical devices at TU Vienna, the effects of a charging control are investigated. The aim of this charging control is to hold the cable temperature under the maximum allowed operating temperature. For that purpose a Matlab/Simulink model is developed, to combine the transient thermal modelling of a cable with a charging control at taxi stands. First of all there is a description of the used underlying data. The differences to the used data in the ZENEM project are shown. Afterwards there is a short characterization of the used transient thermal model and which changes are made in this thesis. For the implementation of a charging control two different charging strategies are introduced. One, which reduces the charging power of all taxis at the taxi stand independent from the state of charge of their batteries, if there is a possible thermal boundary violation, and another one, which prefer vehicles with a low state of charge. Four scenarios are defined for testing the model. With the results of these scenarios there is a comparison of controlled and uncontrolled charging. The advantages and disadvantages of the two different charging strategies are described, and the effects of the on the fulfillment of the mobility needs of taxis are analyzed. At the end of the thesis the results are summarized and an outlook on further developments is given.