Mit Voranschreiten der Energiewende nimmt die Elektromobilität einen immer größer werdenden Stellenwert ein. Im Zuge dieser Arbeit wurde erörtert, inwiefern die Elektromobilität in ein Strom-Wärme-Verbundsystem integriert werden kann. Ziel war es, den stationären Batteriespeicher im Haushalt durch den mobilen Batteriespeicher des Elektrofahrzeuges zu ersetzen.
Ohne die Elektromobilität war eine Gesamtautarkie und Eigenverbrauchsquote des Strom-Wärme-Verbundsystems von je 90% möglich. Es wurde geprüft ob dies auch mit der Integration der Elektromobilität möglich ist. Im Verlauf dieser Arbeit wurde der temperaturabhängige Verbrauch eines Elektrofahrzeuges hergeleitet. Daraus resultierte ein zusätzlicher Jahresstromverbrauch pro Haushalt von 3762 kWh in 2014. Des Weiteren wurden verschiedene Ladelastgänge simuliert, um die verbrauchte Energie wieder aufzuladen.
Mithilfe eines Strom-Wärme-Analyse Tools wurde ein Strom-Wärme-Verbundsystem mit verschiedene Durchdringungsraten der Elektromobilität simuliert. 80% Gesamtautarkie und Eigenverbrauchsquote waren möglich. Bei einer verfügbaren Speicherkapazität von 10 kWh pro Fahrzeug genügt eine 20% Durchdringung, um weniger als 100 kWh Netzbezug pro Jahr zu realisieren. Ab 75% Durchdringung sinkt der Netzbezug auf unter 10 kWh. Später wurde erkannt, dass es sogar möglich ist, den stationären Batteriespeicher durch ein Elektrofahrzeug zu ersetzten und dabei eine Autarkie- und Eigenverbrauchsquote von je 85% zu erreichen. Bei einer Integration des Elektroautos wird die Batterie 8,4 Mal so stark belastet wie durch die normale Fahrleistung.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Motivation
- Aufgabenstellung
- Vorgehensweise
- Herleitung wichtiger Größen
- Definitionen
- Unterschied Verbrauch und Ladebedarf
- Darstellung des Verbrauchs
- ADAC Ecotest
- Berücksichtigung der Temperatur
- Verbrauch im Fahrbetrieb
- Lade- und Entladeverluste
- Gesamter Energiebedarf
- Energiebedarf nach Fahrleistung
- Fahrleistung laut Kraftfahrtbundesamt
- Fahrleistung laut MiD2008
- Energiebedarf nach Wegen
- Verbrauch nach Kilometern
- Verkehrsleistung vs. Verkehrsaufkommen
- Ladelastgänge
- Möglichkeit 1: Ladebedarf nach maximalem Verbrauchswert
- Möglichkeit 2: Variable Ladedauer zeitversetzt
- Jahresverlauf Energiebedarf
- Jahresverlauf Lufttemperatur
- Energiebedarf pro 100km
- Energiebedarf pro 15min
- Ladewert pro 15 min nach Möglichkeit 2
- Einfluss von Elektromobilität bei der Strom-Wärme-Analyse
- Strom-Wärme-Verbundsystem
- Strom-Wärme-Analyse Tool
- Eingliederung des Energiebedarfs
- Ermittlung von Autarkiequoten und Batteriegröße
- Berechnung Batteriekapazität
- Autarkiequoten und Eigenverbrauchsquoten
- Anforderungen an das Elektrofahrzeug
- Zusammenfassung
- Wesentliche Eigenleistung
- Beantwortung der Forschungsfragen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Masterarbeit befasst sich mit der Integration der Elektromobilität in ein Strom-Wärme-Verbundsystem, wobei das Ziel darin besteht, den stationären Batteriespeicher im Haushalt durch den mobilen Batteriespeicher des Elektrofahrzeuges zu ersetzen. Die Arbeit untersucht, ob die durch Elektromobilität verursachten zusätzlichen Stromverbrauchsbedarfe mit der vorhandenen Strom-Wärme-Infrastruktur gedeckt werden können, ohne die Autarkiepotentiale des Systems zu beeinträchtigen.
- Analyse des Energiebedarfs von Elektrofahrzeugen unter Berücksichtigung der Temperatureinflüsse
- Entwicklung verschiedener Ladelastgänge für Elektrofahrzeuge und deren Auswirkungen auf das Strom-Wärme-Verbundsystem
- Simulation des Strom-Wärme-Verbundsystems mit unterschiedlichen Durchdringungsraten der Elektromobilität und Ermittlung der Autarkiequoten
- Bewertung des Potenzials von Elektrofahrzeugen als mobile Batteriespeicher im Kontext der Energiewende
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel der Arbeit befasst sich mit der Motivation, Aufgabenstellung und Vorgehensweise der Untersuchung. Kapitel 2 erläutert die wichtigsten Größen und Definitionen, die für die Analyse des Energiebedarfs von Elektrofahrzeugen relevant sind. Hier wird der Unterschied zwischen Verbrauch und Ladebedarf sowie die verschiedenen Einflussfaktoren auf den Verbrauch, wie z.B. Temperatur und Lade- und Entladeverluste, untersucht. Im dritten Kapitel wird der Energiebedarf von Elektrofahrzeugen in Abhängigkeit von der Fahrleistung analysiert. Dabei werden Daten des Kraftfahrtbundesamts und des MiD2008 herangezogen. Kapitel 4 befasst sich mit der Modellierung verschiedener Ladelastgänge für Elektrofahrzeuge, wobei verschiedene Szenarien untersucht werden. In Kapitel 5 wird der Einfluss der Elektromobilität auf die Strom-Wärme-Analyse untersucht. Es wird ein Strom-Wärme-Verbundsystem simuliert, wobei die Autarkiequoten und Batteriegröße bei unterschiedlichen Durchdringungsraten der Elektromobilität analysiert werden. Kapitel 6 fasst die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit zusammen und beantwortet die Forschungsfragen. Die Arbeit bietet eine fundierte Analyse der Integration der Elektromobilität in ein Strom-Wärme-Verbundsystem und zeigt die Potenziale von Elektrofahrzeugen als mobile Batteriespeicher.
Schlüsselwörter
Elektromobilität, Strom-Wärme-Verbundsystem, Autarkie, Eigenverbrauch, Ladelastgänge, Batteriespeicher, Durchdringungsrate, Energiewende
- Arbeit zitieren
- Daniel Hartig (Autor:in), 2016, Der Einfluss der Elektromobilität auf die Autarkiepotentiale von Strom-Wärme-Verbundsystemen anhand verschiedener Ladeszenarien, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/418386
