Status, Bedarf und Potentiale der Umstellung eines Fuhrparks auf Elektromobilität und deren Auswirkungen auf das elektrische Bestandsnetz

Abstract

Um den Anstieg der globalen Temperatur aufzuhalten ist es notwendig, die CO2 Emissionen zu verringern. Dazu muss die Endnutzung der Energie in allen Sektoren komplett neu durchdacht werden. Der Transportsektor liefert dabei einen großen Beitrag zu den weltweit emittierten Emissionen. Elektromobilität gilt als mögliche Lösung, die Emissionen in diesem Sektor zu verringern.In dieser Diplomarbeit wird beschrieben welche Auswirkung der Ausbau der Elektromobilität auf die elektrischen Energieversorgungsnetze hat. Es wird dabei erläutert, welcher Ausbau von Ladeinfrastruktur aus der Sicht der Netze möglich ist und wie sich unterschiedliche Ausbauszenarien auf das Stromnetz auswirken.Um diese Fragestellungen beantworten zu können wird ein Fuhrpark, bestehend aus Elektrofahrzeugen und herkömmlichen Kraftfahrzeugen, untersucht. Es werden dabei Messungen bezüglich des Fahrverhaltens verschiedener Elektrofahrzeugmodelle, und Messungen bezüglich des Ladeverhaltens an Ladepunkten mit unterschiedlichen Nennleistungen durchgeführt. Aus diesen Messdaten werden Szenarien für die Erhöhung des Elektrofahrzeuganteils im betrachteten Fuhrpark abgeleitet. Um die Auswirkungen auf das Stromnetz zu untersuchen wird eine Lastflussrechnung durchgeführt.Die Ergebnisse beinhalten die betrachteten Ausbauszenarien, eine Optimierung des betrachteten Fuhrparks, sowie deren Auswirkung auf das Stromnetz. Aus den Ergebnissen hat sich gezeigt, dass die Erhöhung des Elektrofahrzeuganteils und der Ausbau der Ladeinfrastruktur aus der Sicht des Netzes möglich sind. Welche Aspekte beim Ausbau berücksichtigt werden müssen, und wie stark die Auswirkungen der unterschiedlichen Szenarien auf das Stromnetz sind wird in dieser Arbeit beschrieben.

In order to halt the rise in global temperature, it is necessary to reduce CO2 emissions. To achieve this, the energy end use in all energy sectors must be completely rethought. Thetransport sector is a major contributor to globally emitted emissions. Electromobility is considered as a possible solution to reduce emissions in this sector.In this thesis, the impact of the electromobility expansion on the electrical energy networks is presented. It also describes, which extension of the charging infrastructure is possible from the point of view of the network, and how different extension scenarios affect the electrical energy grid.In order to answer these questions, a vehicle fleet, consisting of electric vehicles and combustionengine vehicles, is examined. In doing so, measurements of the driving performanceof different electric vehicle models, and measurements of the charging behavior at chargingpoints with different charging powers are carried out. Different scenarios for increasingthe electric vehicle share in the vehicle fleet are derived from these measured values. In order to investigate the impact on the electrical energy grid, a load flow calculation is performed.The results include the considered extension scenarios, an optimization of the vehicle fleet,as well as their impact on the electricity grid. In the results, it can be seen that the increase of the electric vehicle share and the extension of the charging infrastructure is possible from the point of view of the electricity grid. The aspects that have to be considered in the extension as well as the impact level of the different scenarios on the electricity gridare described in this thesis.