Diese Arbeit untersucht, wie Betreiber schwerer Batterieelektrischer LKW (BET)-Flotten im Rahmen intelligenter Stromnetze (Smart Grids) wirtschaftliche Potenziale ausschöpfen können.
Der Schwerpunkt liegt auf der Integration von BETs mit Vehicle-to-Grid (V2G)-Technologien, die eine bidirektionale Energienutzung zwischen Fahrzeug und Stromnetz ermöglichen. Ziel ist es, maximale Deckungsbeiträge durch Energiearbitrage zu erzielen, wobei Energie während günstiger Preisphasen geladen und in teureren Phasen ins Netz eingespeist wird.
Die Arbeit nutzt Mixed-Integer Linear Programming (MILP), um Optimierungspotenziale für Lade- und Entladezyklen zu identifizieren. Neben der Analyse wirtschaftlicher Möglichkeiten beleuchtet sie auch regulatorische und technische Herausforderungen, wie Batteriedegradation und Effizienzverluste. Abschließend werden Szenarien bewertet, um praktische Handlungsempfehlungen für die Umsetzung zu entwickeln.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Zielsetzung und Forschungsfragen
- 1.2 Aufbau der Arbeit
- 2 Theoretische Grundlagen
- 2.1 Der deutsche Strommarkt und seine Dynamiken
- 2.1.1 Day-Ahead Strommarkt und Handel
- 2.1.2 Strompreis und seine Komponenten
- 2.2 Gesetzliche und regulatorische Anforderungen
- 2.3 Smart Grid Technologien
- 2.3.1 Frequenzhaltungsreserve
- 2.3.2 Spitzenlastkappung
- 2.3.3 Energiearbitrage
- 2.4 Battery-Electric-Trucks (BETs)
- 2.5 Batterietechnologie
- 2.5.1 Batteriekapazität
- 2.5.2 Batteriedegradation
- 2.5.3 Batteriemanagement
- 2.5.4 Lade- und Entladeeffizienz
- 3 Methodik
- 3.1 Festlegung auf Smart Grid Technologie
- 3.2 Entwicklung von Einsatzszenarien von BET-Flotten
- 3.3 Festlegung der Rahmenbedingungen und Formulierung des MILP-Problems
- 3.4 Datenerhebung und Analyse
- 3.5 Reduzierung der Komplexität
- 4 Ergebnisse
- 4.1 Analyse von 15-Stunden-Zeitintervallen
- 4.2 Ableitung von möglichen Deckungsbeiträgen
- 4.2.1 Zeitintervalle mit besten Bedingungen
- 4.2.2 Zeitintervalle mit guten Bedingungen
- 4.2.3 Zeitintervalle mit suboptimalen Bedingungen
- 4.3 Technische und regulatorische Herausforderungen
- 5 Diskussion
- 5.1 Zusammenfassung der Ergebnisse
- 5.2 Interpretation der Ergebnisse und Bedeutung für das Forschungsgebiet
- 5.3 Beschränkung der Forschung
- 5.4 Empfehlung für weiterführende Forschung und regulatorische Anpassungen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Konzeption eines Geschäftsmodells für Betreiber schwerer batterieelektrischer LKW-Flotten im Kontext von Smart Grids. Ziel ist es, die Potenziale und Integrationsszenarien solcher Flotten zu analysieren und ein tragfähiges Geschäftsmodell zu entwickeln. Die Arbeit konzentriert sich auf die ökonomische Bewertung der Integration von BET-Flotten in Smart Grids unter Berücksichtigung verschiedener Szenarien.
- Integration von batterieelektrischen LKW-Flotten in Smart Grids
- Analyse der ökonomischen Potenziale durch Energiearbitrage und Bereitstellung von Systemdienstleistungen
- Entwicklung eines Geschäftsmodells für BET-Flottenbetreiber
- Bewertung von technischen und regulatorischen Herausforderungen
- Empfehlungen für weiterführende Forschung und regulatorische Anpassungen
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in das Thema der Masterarbeit ein und beschreibt die Relevanz der Untersuchung von Geschäftsmodellen für Betreiber schwerer batterieelektrischer LKW-Flotten (BETs) im Kontext von Smart Grids. Es werden die Forschungsfragen definiert und der Aufbau der Arbeit erläutert. Die steigende Nachfrage nach nachhaltigem Transport und die Entwicklung von Smart Grid Technologien bilden den Kontext für diese Arbeit und rechtfertigen die Notwendigkeit einer tiefgreifenden Untersuchung der wirtschaftlichen und technischen Machbarkeit. Die Forschungsfragen zielen darauf ab, die Integrationspotenziale von BET-Flotten in Smart Grids zu identifizieren und ein tragfähiges Geschäftsmodell zu konzipieren.
2 Theoretische Grundlagen: Dieses Kapitel legt die theoretischen Grundlagen für die Arbeit dar. Es beschreibt den deutschen Strommarkt, seine Dynamiken, den Day-Ahead-Strommarkt und die relevanten Preiskomponenten. Weiterhin werden gesetzliche und regulatorische Anforderungen sowie Smart Grid Technologien wie Frequenzhaltungsreserve, Spitzenlastkappung und Energiearbitrage detailliert erläutert. Schließlich wird die Technologie der Battery-Electric-Trucks (BETs) hinsichtlich Batteriekapazität, -degradation, -management und Lade-/Entladeeffizienz beleuchtet. Dieses Kapitel liefert das notwendige Hintergrundwissen für die nachfolgenden methodischen und ergebnisorientierten Kapitel.
3 Methodik: Das Kapitel Methodik beschreibt den gewählten methodischen Ansatz der Arbeit. Hier wird die Auswahl einer spezifischen Smart Grid Technologie begründet und die Entwicklung von Einsatzszenarien für BET-Flotten erläutert. Es wird auf die Festlegung der Rahmenbedingungen und die Formulierung des zugrundeliegenden Mixed Integer Linear Programming (MILP)-Problems eingegangen. Das Kapitel beschreibt detailliert die Datenerhebung und -analyse und skizziert Methoden zur Reduzierung der Komplexität des Modells. Der methodische Ansatz wird präzise dargelegt, um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.
4 Ergebnisse: Dieses Kapitel präsentiert die Ergebnisse der Analyse. Es werden die Ergebnisse der Analyse von 15-Stunden-Zeitintervallen vorgestellt und mögliche Deckungsbeiträge abgeleitet. Die Analyse betrachtet verschiedene Zeitintervalle mit besten, guten und suboptimalen Bedingungen. Zusätzlich werden technische und regulatorische Herausforderungen beleuchtet, die sich aus der Integration von BET-Flotten in Smart Grids ergeben. Die Ergebnisse werden durch zahlreiche Abbildungen und Tabellen anschaulich dargestellt, die das Verständnis der komplexen Zusammenhänge erleichtern.
5 Diskussion: Dieses Kapitel diskutiert die Ergebnisse der Arbeit, interpretiert deren Bedeutung für das Forschungsgebiet und benennt die Limitationen der Forschung. Es werden Schlussfolgerungen gezogen und Empfehlungen für weiterführende Forschung und regulatorische Anpassungen gegeben. Die Ergebnisse werden im Kontext des aktuellen Forschungsstandes eingeordnet und mögliche zukünftige Entwicklungen im Bereich der Integration von BET-Flotten in Smart Grids aufgezeigt. Die Diskussion bietet kritische Reflexionen zu den gewonnenen Erkenntnissen und deren Implikationen.
Schlüsselwörter
Batterieelektrische LKW-Flotten, Smart Grids, Energiearbitrage, Geschäftsmodell, Strommarkt, Day-Ahead-Markt, regulatorische Anforderungen, MILP-Modellierung, Deckungsbeitrag, Batterietechnologie, Nachhaltigkeit, Elektromobilität.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Ziel dieser Arbeit über batterieelektrische LKW-Flotten und Smart Grids?
Das Ziel dieser Arbeit ist die Konzeption eines Geschäftsmodells für Betreiber schwerer batterieelektrischer LKW-Flotten (BETs) im Kontext von Smart Grids. Es werden die Potenziale und Integrationsszenarien solcher Flotten analysiert und ein tragfähiges Geschäftsmodell entwickelt. Die Arbeit konzentriert sich auf die ökonomische Bewertung der Integration von BET-Flotten in Smart Grids unter Berücksichtigung verschiedener Szenarien.
Welche Themenschwerpunkte werden in dieser Arbeit behandelt?
Die Themenschwerpunkte umfassen die Integration von batterieelektrischen LKW-Flotten in Smart Grids, die Analyse der ökonomischen Potenziale durch Energiearbitrage und Bereitstellung von Systemdienstleistungen, die Entwicklung eines Geschäftsmodells für BET-Flottenbetreiber, die Bewertung von technischen und regulatorischen Herausforderungen sowie Empfehlungen für weiterführende Forschung und regulatorische Anpassungen.
Was sind die wichtigsten Themen im Kapitel "Theoretische Grundlagen"?
Das Kapitel "Theoretische Grundlagen" behandelt den deutschen Strommarkt und seine Dynamiken, den Day-Ahead-Strommarkt, relevante Preiskomponenten, gesetzliche und regulatorische Anforderungen, Smart Grid Technologien (wie Frequenzhaltungsreserve, Spitzenlastkappung und Energiearbitrage) sowie die Technologie der Battery-Electric-Trucks (BETs) hinsichtlich Batteriekapazität, -degradation, -management und Lade-/Entladeeffizienz.
Welche Methodik wird in der Arbeit angewendet?
Die Methodik umfasst die Auswahl einer spezifischen Smart Grid Technologie, die Entwicklung von Einsatzszenarien für BET-Flotten, die Festlegung der Rahmenbedingungen, die Formulierung eines Mixed Integer Linear Programming (MILP)-Problems, die Datenerhebung und -analyse sowie Methoden zur Reduzierung der Komplexität des Modells.
Welche Ergebnisse werden im Kapitel "Ergebnisse" präsentiert?
Im Kapitel "Ergebnisse" werden die Resultate der Analyse von 15-Stunden-Zeitintervallen vorgestellt und mögliche Deckungsbeiträge abgeleitet. Die Analyse betrachtet verschiedene Zeitintervalle mit besten, guten und suboptimalen Bedingungen. Es werden auch technische und regulatorische Herausforderungen im Zusammenhang mit der Integration von BET-Flotten in Smart Grids beleuchtet.
Was wird im Kapitel "Diskussion" behandelt?
Das Kapitel "Diskussion" diskutiert die Ergebnisse der Arbeit, interpretiert deren Bedeutung für das Forschungsgebiet und benennt die Limitationen der Forschung. Es werden Schlussfolgerungen gezogen und Empfehlungen für weiterführende Forschung und regulatorische Anpassungen gegeben.
Welche Schlüsselwörter sind für diese Arbeit relevant?
Relevante Schlüsselwörter sind Batterieelektrische LKW-Flotten, Smart Grids, Energiearbitrage, Geschäftsmodell, Strommarkt, Day-Ahead-Markt, regulatorische Anforderungen, MILP-Modellierung, Deckungsbeitrag, Batterietechnologie, Nachhaltigkeit und Elektromobilität.
- Citar trabajo
- Carsten Kohse (Autor), 2024, Konzeption eines Geschäftsmodells für Betreiber schwerer batterieelektrischer LKW-Flotten im Kontext von Smart Grids, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1524271
