Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist eine Analyse der zukünftig durch den Betrieb von Elektrofahrzeugen in Frankreich und Deutschland verursachten CO2-Emissionen, die Entwicklung und Implementierung einer Ladestrategie zur Reduktion dieser Emissionen und eine vergleichende Betrachtung der Resultate.
Zunächst wird eine Prognose für die Diffusion der Elektrofahrzeugbestände in Frankreich und Deutschland aufgestellt. Nach einer Einführung in die Diffusionstheorie und einer Übersicht über verschiedene Modelltypen wird das Bass-Modell als beste Option ausgewählt und genauer vorgestellt. Für jedes Land werden je zwei Szenarien berechnet, eines davon mit durch einen nichtlinearen Fit berechneten Koeffizienten. Diese Variante erweist sich in beiden Fällen als plausibler und wird deshalb für die weitere Analyse ausgewählt. Für das Stichjahr 2030 werden damit
in Frankreich 22 Mio. und für Deutschland 5 Mio. Elektrofahrzeuge vorhergesagt.
Auf Basis eines binär-logistischen Regressionsmodells werden zusätzlich Substitutionswahrscheinlichkeiten heute vorhandener PKW bestimmt. Eine Vereinigung der Ergebnisse der beiden Modelle bildet die Grundlage für eine Simulation mittels des Multi-Agenten-Modells PowerACE. Exemplarisch wird die Stromnachfrage durch Elektrofahrzeuge im Jahr 2030 betrachtet. Durch eine Erweiterung der Software werden CO2-Betrachtungen ermöglicht. Es wird jeweils ein Szenario mit ungesteuertem Laden und eines mit einer selbst entwickelten Strategie zur CO2-Reduktion simuliert. Die Resultate zeigen beispielhaft das Einsparpotential durch das Verwenden einer ausgewählten Ladestrategie. Für Frankreich liefern die Simulationsergebnisse Einsparungsmöglichkeiten von 0,4
Mio. Tonnen CO2 (6 %). Für Deutschland werden nur marginale Ersparnisse beobachtet. Rückkopplungseffekte werden als ein möglicher Grund dafür angesehen.
Inhaltsverzeichnis
1. Zusammenfassung und Abstract
1.1 Zusammenfassung
1.2 Abstract
2. Einleitung
2.1 Entwicklung der Elektromobilität unter politischen Gesichtspunkten
2.2 Zielsetzungen der Arbeit
3. Adoption und Diffusion von Elektrofahrzeugen
3.1 Begriffe und Modelle
3.2 Das Diffusionsmodell nach Bass
3.2.1 Einführung
3.2.2 Anwendung und Ergebnisse
3.3 Bestimmung individueller Kaufwahrscheinlichkeiten mittels Logit-Modell
3.3.1 Das logistische Regressionsmodell
3.3.2 Anwendung des Modells auf den französischen Markt für EV
3.4 Ergebnisse
3.4.1 Ergebnisse für den französischen Markt
3.4.2 Ergebnisse für den deutschen Markt
4. Auswirkungen zunehmender Elektromobilität auf die Elektrizitätsmärkte
4.1 Einführung in PowerACE
4.2 Abbildung einer CO2-reduzierenden Ladestrategie in PowerACE
4.3 Ergebnisse der Simulation
4.3.1 Ergebnisse für Frankreich
4.3.2 Ergebnisse für Deutschland
4.3.3 Vergleich Frankreich und Deutschland
5. Zusammenfassung, Reflexion und Ausblick
5.1 Zusammenfassung
5.2 Kritische Reflexion
5.3 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Implementierung einer Ladestrategie für Elektrofahrzeuge in Frankreich und Deutschland, um die durch den Betrieb verursachten CO2-Emissionen innerhalb einer Well-to-Tank-Betrachtung zu minimieren. Die Forschungsfrage untersucht dabei, wie durch eine gezielte, lastverschiebende Steuerung der Ladevorgänge auf Basis individueller Nutzerprofile eine signifikante Emissionsreduktion im Vergleich zu einem ungesteuerten Referenzszenario erreicht werden kann.
- Diffusion von Elektrofahrzeugen in Frankreich und Deutschland
- Prognose der EV-Bestände mittels des Bass-Modells
- Modellierung individueller Kaufwahrscheinlichkeiten durch logistische Regression
- Simulation von Stromnachfrage und CO2-Bilanz mit dem Multi-Agenten-Modell PowerACE
- Vergleichende Analyse der Auswirkungen verschiedener Ladestrategien auf die Elektrizitätsmärkte
Auszug aus dem Buch
3.1 Begriffe und Modelle
Die Diffusionstheorie beschreibt die Ausbreitung einer Innovation im Laufe der Zeit. Sie besteht aus zwei grundlegenden Teilen: Diffusion und Adoption. Diffusion beschreibt die Verbreitung einer Innovation auf aggregierter Ebene, also mit Blick auf einen gesamten Markt.
„Diffusion is the process in which an innovation is communicated through certain channels over time among members of a social system.” (Rogers, 1962, S. 5)
Diffusionsmodelle betrachten demnach die absoluten Zahlen, ohne eine genauere Aufschlüsselung. Adoption dagegen bezeichnet die Annahme, beziehungsweise Ablehnung, einer Innovation durch eine einzelne Person, also auf individueller Ebene.
„Der Begriff Adoption steht für den schrittweisen Prozess der Übernahme (Adoption) einer Innovation, […] durch einen Nachfrager“ (Homburg, 2012, S. 578)
Zusammenfassung der Kapitel
1. Zusammenfassung und Abstract: Bietet einen Überblick über die Analyse der CO2-Emissionen von Elektrofahrzeugen in Frankreich und Deutschland sowie die Ergebnisse der entwickelten Ladestrategie.
2. Einleitung: Erläutert die politische Bedeutung der Elektromobilität für den Klimaschutz und definiert die Zielsetzungen der Arbeit in Bezug auf die Marktmodellierung und Ladestrategie.
3. Adoption und Diffusion von Elektrofahrzeugen: Analysiert das Marktwachstum mittels des Bass-Modells und bestimmt individuelle Kaufwahrscheinlichkeiten durch eine logistische Regression.
4. Auswirkungen zunehmender Elektromobilität auf die Elektrizitätsmärkte: Beschreibt die Implementierung der CO2-reduzierenden Ladestrategie in PowerACE und präsentiert die Simulationsergebnisse für Frankreich und Deutschland.
5. Zusammenfassung, Reflexion und Ausblick: Fasst die zentralen Ergebnisse zusammen, reflektiert kritisch über die getroffenen Modellannahmen und zeigt zukünftige Forschungsfelder auf.
Schlüsselwörter
Elektromobilität, CO2-Emissionen, Ladestrategie, Bass-Modell, Logit-Modell, PowerACE, Diffusionstheorie, Elektrofahrzeuge, Lastverschiebung, Elektrizitätsmarkt, Frankreich, Deutschland, Klimaschutz, Simulationsmodell, Kaufwahrscheinlichkeit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Bachelorarbeit analysiert die zukünftige Entwicklung der Elektromobilität in Frankreich und Deutschland sowie deren Einfluss auf die CO2-Emissionen durch den Strombedarf beim Laden.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Arbeit fokussiert auf die Marktprognose von Elektrofahrzeugen, das individuelle Käuferverhalten und die Simulation von Stromnachfrage und CO2-Emissionen im Elektrizitätsmarkt.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Entwicklung und Implementierung einer Ladestrategie, die den Ladevorgang von Elektroautos so steuert, dass die CO2-Emissionen bei der Stromerzeugung minimiert werden.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden das Bass-Modell zur Diffusionsprognose, ein logistisches Regressionsmodell zur Ermittlung von Kaufwahrscheinlichkeiten sowie das Multi-Agenten-Modell PowerACE zur Simulation verwendet.
Was ist der Kerninhalt des Hauptteils?
Der Hauptteil umfasst die quantitative Prognose der EV-Bestände, die mathematische Bestimmung individueller Nutzerprofile und die darauf aufbauende Simulation verschiedener Ladeszenarien.
Durch welche Schlüsselbegriffe ist die Arbeit charakterisiert?
Wichtige Begriffe sind insbesondere Elektromobilität, CO2-Reduktion, Ladestrategie, PowerACE-Simulation und die Differenzierung zwischen französischem und deutschem Strommarkt.
Wie unterscheidet sich das Ladeverhalten im gesteuerten Szenario?
Im gesteuerten Szenario werden Ladevorgänge gezielt in Stunden mit niedrigen prognostizierten Emissionen verschoben, was zu einer gleichmäßigeren Lastverteilung oder spezifischen Lastmaxima führt.
Welche Rolle spielen Rückkopplungseffekte in der Simulation?
Rückkopplungseffekte treten auf, wenn das gesteuerte Laden zu massiven Lastspitzen führt, die die ursprüngliche Emissionsprognose beeinflussen und damit die Effizienz der Ladestrategie einschränken können.
Was ergab der Vergleich zwischen Frankreich und Deutschland?
Frankreich weist absolut und relativ gesehen ein höheres CO2-Einsparpotential auf als Deutschland, was maßgeblich auf die höhere prognostizierte Anzahl an Elektrofahrzeugen zurückzuführen ist.
- Arbeit zitieren
- B. Sc. Frederik vom Scheidt (Autor:in), 2015, Entwicklung und Implementierung einer Ladestrategie zur Reduktion von CO2-Emissionen elektrischer PKW in Frankreich und Deutschland, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/335100
