Simulation und Vergleich von Lademanagement-Konzepten aus der Sicht von Betreibern und Kunden

Abstract

Der Klimawandel und die Endlichkeit der fossilen Rohstoffe zwingen unsere Gesellschaft im Bereich der Mobilität umzudenken. Eine Lösung hierfür kann der Umstieg auf Elektrofahrzeuge sein, welcher jedoch neue Herausforderungen mit sich bringt. So ist aktuell unser Stromnetz, insbesondere während Spitzenzeiten, nicht auf die prognostizierte Anzahl an Elektrofahrzeugen ausgelegt. Abhilfe schaffen Ladestationen, die mit Lademanagement-Konzepte ausgestattet sind. Sie ermöglichen es, die verfügbare Leistung unter der Verwendung verschiedener Algorithmen auf die angeschlossenen Fahrzeuge zu verteilen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Auswirkungen ausgewählter Konzepte für Ladestations-Betreiber und den/der einzelnen Fahrzeugnutzer:in zu untersuchen. Dies erfolgt mithilfe von Simulationen, welche repräsentative Eingangsparameter haben. Dazu zählen unter anderem verschiedene Fahrzeugtypen, unterschiedliche Standorte der Ladestationen und beispielhafte Preismodelle. Die Ergebnisse der Simulationen ermöglichen einen Vergleich der Ladezeit, benötigten Energie und Ladekosten der unterschiedlichen Lademanagement-Konzepte. Die Gegenüberstellung zeigt, dass die verschiedenen Konzepte nur geringfügige Unterschiede hinsichtlich der verschiedenen Standorte aufweisen. Die Auslastung der Station hat jedoch erhebliche Auswirkungen auf die Ladezeit der Fahrzeuge und zeigt klare Differenzen zwischen den Lademanagement-Konzepten auf. Es wurde auch deutlich, dass die Ladezeit und Energie von der Reihenfolge und Anzahl der Fahrzeuge abhängen, die bereits an der Ladestation laden. Dadurch ergeben sich sehr variable und für die/den Kundinn:en schwer nachvollziehbare Ladekosten.

The climate change and the finite nature of fossil resources are forcing our society to rethink mobility. One solution to this can be the transition to electric vehicles, which brings new challenges. Currently our power grid, especially during peak times, is not designed to handle the projected number of electric vehicles. Charging stations equipped with charging management concepts provide a solution. They allow the available power to be distributed among connected vehicles using various algorithms. The aim of this work is to examine the impacts of selected charging station concepts on operators and individual vehicle users. This will be achieved through simulations using representative input parameters, including different vehicle types, various charging station locations, and exemplary pricing models. The simulation results enable a comparison of charging time, energy consumption, and charging costs among different charging management concepts. The comparison shows that the various concepts exhibit only minor differences in relation to different locations. However, the station’s utilization has a significant impact on vehicle charging time and reveals clear distinctions between the charging management concepts. It has also become evident that charging time and energy consumption depend on the order and number of vehicles already charging at the station. As a result, charging costs vary greatly and are difficult for customers to ascertain.