Titelaufnahme

Titel
Optimale räumliche Verteilung von Ladestationen für Elektromobilität im österreichischen Autobahn- und Schnellstraßennetz / von Dominik Langer
Weitere Titel
Optimal spatial distribution of charging stations for e-mobility in the Austrian motorway and highway network
Verfasser / Verfasserin Langer, Dominik Stephan Karl
Begutachter / BegutachterinAuer, Johann
GutachterFleischhacker, Andreas
ErschienenWien, 2018
Umfangvii, 62 Blätter : Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2018
Anmerkung
Zusammenfassung in englischer Sprache
Anmerkung
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Elektromobilität / Ladestationen / Autobahnen / Optimierung / Geoinformationssysteme / Österreich
Schlagwörter (EN)E-Mobility / Charging Stations / Motorways / Optimization / Geographical Information Systems / Austria
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-110295 Persistent Identifier (URN)
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Optimale räumliche Verteilung von Ladestationen für Elektromobilität im österreichischen Autobahn- und Schnellstraßennetz [2.03 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Aufgrund des rasanten Wachstums der Anzahl an Elektrofahrzeugen in Österreich in den letzten Jahren gewinnt das Thema Elektromobilität immer mehr an Bedeutung. Diese Entwicklung bringt neben ihren unumstrittenen Vorteilen auch einige Herausforderungen mit sich, die jeweils geeignete Lösungsansätze benötigen. Eine der wohl größten Herausforderungen in diesem Zusammenhang ist die Existenz einer passenden Ladeinfrastruktur. Wie diese optimale räumliche Verteilung der Ladestationen im Fernverkehrsnetz von Österreich auszusehen hat, ist die Fragestellung dieser Diplomarbeit. Neben der Untersuchung für den derzeitigen Stand der Technik und Anteil an Elektrofahrzeugen werden verschiedene Szenarien analysiert, die unter anderem die Zukunft der Elektromobilität repräsentieren sollen. Hierfür wird mittels Matlab ein geeignetes Optimierungsmodell entworfen, das auf Basis des österreichischen Autobahnen- und Schnellstraßennetzes und den zugehörigen Verkehrsflussdaten die optimale Anzahl und Lokation der Ladestationen und Ladesäulen berechnet. Die berechnete Verteilung wird anschließend mithilfe von QGIS grafisch dargestellt, um die räumliche Verteilung bewerten zu können. Als mögliche Standorte werden alle Rastpunkte des Fernverkehrsnetzes verwendet, da dort die nötige Infrastruktur für Parkplätze und Stromversorgung bereits gegeben und dementsprechend der Ausbau mit kleinstmöglichem Aufwand realisierbar ist. Neben dem Finden der optimalen räumlichen Verteilung der Ladestationen und Ladesäulen wird mittels des Optimierungsmodells der maximale Profit des Betreibers der Ladeinfrastruktur berechnet. Die Ergebnisse der einzelnen Szenarien der Diplomarbeit zeigen, dass sich die Technologie der Ladestationen und Batterien der Elektrofahrzeuge sehr stark weiterentwickeln muss, da der Energiebedarf für eine komplett elektrische Antriebsweise der PKWs im Fernverkehr sonst unmöglich gedeckt werden kann. Ein Grund dafür ist beispielsweise, dass mit dem heutigen Stand der Technik die Anzahl der Parkplätze viel zu hoch wäre, die die hohe Anzahl an Ladestationen und Ladesäulen der Elektrofahrzeuge benötigen würden. Die aktuelle Forschung und Entwicklung, wie sie in der Literatur präsentiert wird, zeigt allerdings genau in die richtige Richtung für mehr Elektromobilität in Österreichs Fernverkehrsnetz. Diese Richtung ist zum einen durch höhere Ladeleistungen und den damit verbundenen kürzeren Ladedauern und zum anderen durch größere Batteriekapazitäten der Elektrofahrzeuge und den dadurch höheren Reichweiten gegeben. Wie diese Diplomarbeit zeigen wird, ergibt sich durch die zunehmende Elektrifizierung des Fernverkehrs von der ökologischen Betrachtungsweise ein extrem hohes Einsparungspotential der Treibhausgas-Emissionen. Auf der anderen Seite bedeutet das für den Finanzhaushalt des Staats eine sehr große Herausforderung, da ein sehr großer Teil an Steuern wegfällt, der durch die vorhandene Mineralölsteuer und motorbezogene Versicherungssteuer für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren anfällt.

Zusammenfassung (Englisch)

Due to the rapid growth of the number of electric vehicles in Austria in recent years, the topic of electric mobility is becoming increasingly important. In addition to its indisputable advantages, this development bears a number of challenges. Each of it requires appropriate solutions. One of the biggest challenges in this context is the existence of a suitable charging infrastructure. How this optimal spatial distribution of the charging stations in the long-distance transport network of Austria has to look is the issue of this diploma thesis. In addition to the study of the state-of-the-art and the current percentage of electric vehicles, various scenarios are analyzed. These should represent the future of electric mobility. For this purpose, a suitable optimization model will be developed in Matlab. That will calculate the optimum number and location of charging stations and charging columns based on the Austrian motorways and expressway network and the associated traffic flow data. Then the calculated distribution is graphically plotted using QGIS to evaluate the spatial distribution. All rest points of the long-distance network are used as possible locations, because the necessary infrastructure for parking and power supply is already given there. In addition to finding the optimum spatial distribution of the charging stations, the optimizing model calculates the greatest possible profit for the charging infrastructure operator. The results of the individual scenarios of the diploma thesis show, that the technology of the charging stations and batteries of the electric vehicles has to develop very strongly, because otherwise the energy requirement for a completely electrified traffic can not be achieved. One reason for this is for example, that with the current state of the art the number of parking spaces would be much too high, which would require the large number of charging stations. However, the current research and development, as presented in the literature, points exactly in the right direction for more electric mobility in Austria's long-distance network. This direction is given on the one hand by higher charging power and the associated shorter charging time and on the other hand by larger battery capacity of electric vehicles and thereby higher ranges. As this diploma thesis will show, the increasing electrification of long-distance transport results in an extremely high saving potential of greenhouse gas emissions from the ecological point of view. On the other hand, this is a very big challenge for the financial budget of Austria, as it eliminates a very large amount of tax due to the current petroleum tax and motor-related insurance tax for combustion engine vehicles.

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