Optimierungspotentiale öffentlicher eMobilität

Das Umsetzungsprojekt X ist Teil des Innovationschwerpunktes E „Technische Innovation zur Unterstützung von Gesundheit und Lebensqualität“ im Regionalen Innovationszentrum Gesundheit und Lebensqualität Fulda (RIGL-Fulda).

Hintergrund

Die gesicherte Mobilität der Menschen sowie die zuverlässige Versorgung mit Energie sind die Grundsäulen für eine stabile gesellschaftliche Entwicklung und hohe Lebensqualität.

Der öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) stellt neben dem Individualverkehr einen unverzichtbaren Bestandteil der Mobilitäts- und Alltagskultur in der Region Fulda, in Deutschland dar. Als Baustein der kommunalen Daseinsvorsorge sichert er räumliche Mobilität und Erreichbarkeit, die zentrale Voraussetzungen für gesellschaftliche Teilhabe, wirtschaftlichen Austausch, Beschäftigung und Wohlstand sind. Lebensqualität und Urbanität deutscher Städte benötigen daher einen attraktiven, effizienten und leistungsfähigen ÖPNV: Die Herausforderungen für zukünftige Entwicklungen liegt in der umwelt- und klimafreundlichen Transformation des ÖPNV – sinnvoller Einsatz von Elektromobilität gekoppelt mir durchdachten Maßnahmen zur Erweiterung und Stützung des Elektroenergienetzes, insbesondere durch die Einbindung von Energiespeichern.

Im Projekt steht die Forschung an Technik für den Menschen im Vordergrund.

Ziel

Im Umsetzungsprojekt X wird auf einen intensiven Wissens- und Erfahrungsaustausch zwischen Hochschule und Praxis abgezielt. Es gibt eine enge Kooperation mit dem regionalen ÖPNV-Betreiber Rhönenergie, der die praktische Erprobungsplattform in Form eines Elektrobusses bereitstellt. Im ÖPNV werden bisher überwiegend Busse mit Verbrennungsmotor eingesetzt. Die negativen Auswirkungen des Verkehrs auf Klima, Umwelt und Gesundheit können durch Elektrobusse minimiert werden. Die Ziele des Umsetzungsprojektes lassen sich wie folgt benennen: Einsatzoptimierung von E-Bussen bezogen auf Streckenprofil, Auslastung und Umweltbedingungen - die Steigerung des Anteils von E-Bussen in der Region Osthessen - der Ausbau von regionalen Kompetenzen im Bereich Elektromobilität und Logistik -  der Transfer von Erkenntnissen auf andere Regionen und Anwendungsgebiete sowie die regionale und überregionale Vernetzung mit relevanten Akteuren der Elektromobilität. Weiterhin wird das Ziel der Einbindung von Energiespeichern zur Energienetzstützung, insbesondere zur Bereitstellung von Schnellladekapazität verfolgt.

Das Projekt OptiMobil beinhaltet 2 Arbeitsschwerpunkte:

Das Teilprojekt „Einsatzoptimierung von Elektrobussen im ÖPNV“- OptiPNV befasst sich mit der intelligenten Routenplanung zur Minimierung des Energieeinsatzes bei gleichbleibender oder verbesserter Streckenabdeckung und Mobilitätsgarantie. Dazu sollt mit Hilfe eines Simulationsmodells das aktuell bestehende Streckennetz hinsichtlich seines Energiebedarfs bewertet und alternative Streckenführungen mit vermindertem Energiebedarf erarbeitet werden. Weiterhin sollen neben dem klassischen Schema, dass ein Bus je eine Route bedient, auch andere Konstellationen hinsichtlich Erhöhung der Verfügbarkeit untersucht und bewertet werden. Als zusätzliche Optimierungsmaßnahme „im Feld“ sollen den Fahrer zur aktuellen Fahrsituation auf Basis von Messdaten im Fahrzeug Handlungsempfehlungen gegeben werden. Die Vernetzung und der Know-how-Transfer werden durch die Beteiligung an wissenschaftlichen Tagungen erreicht.

Das Teilprojekt „Integration von stationären Batteriespeichern und bidirektionaler Elektromobilität in das Stromnetz“- EnerStore befasst sich mit den Einsatzmöglichkeiten von Batteriespeichern und Elektromobilität sowie mit deren Auswirkungen auf das europäische Stromnetz. Diesbezüglich sollen durch die Simulation der einzelnen Einsatzmöglichkeiten sinnvolle Kombinationen erarbeitet werden. Zum Beispiel können Elektrobusse als mobile Batteriespeicher zur Speicherung von erneuerbarer Energie eingesetzt werden und zusätzlich das Stromnetz in Zeiten hoher Belastung unterstützen. Ziel ist es, intelligente Algorithmen und Handlungsempfehlungen zu erarbeiten, welche die Wirtschaftlichkeit von Batteriespeichern und Elektromobilität im Rahmen der ÖPNV erhöhen und die CO2-Emmisionen verringern. Die Vernetzung und der Know-how-Transfer werden durch die Beteiligung an wissenschaftlichen Tagungen erreicht.

Umsetzung

Die enge Zusammenarbeit mit Rhönenergie GmbH als Energieversorger und Mobilitätsanbieter sowie mit dem Netzbetreiber Osthessennetz GmbH ermöglicht einen intensiven Austausch zwischen Theorie und Praxis.

Die Ausgangsbasis des Modells zur Einsatzoptimierung von E-Bussen im Teilprojekt OptiPNV bildet die zu errichtende Messdatenerfassung in der Erprobungsplattform des Projektpartners. Hier sollen alle signifikanten Energieflüsse im Fahrzeug aufgezeichnet und zur Validierung des Modells herangezogen werden. Zusätzlich werden die Daten dem Fahrer visuell aufbereitet zur Verfügung gestellt und sollen als Hilfestellung bzw. Handlungsempfehlung im Fahrbetrieb dienen. Ein weiterer Pfeiler des Teilprojektes bilden streckenbezogene Daten, wie z.B. Höhe, zulässige Gesamtgeschwindigkeit, Haltestellen, Ampeln, etc…, mit deren Hilfe das aktuelle Streckennetz sowie Alternativrouten hinsichtlich Zeitaufwand und Energieeinsatz bewertet werden sollen. Dem Praxispartner soll ein Tool an die Hand gegeben werden, mit dessen Hilfe bestehende oder neu zu erschließende Routen energietechnisch bewertet und eine somit eine energieminimale Routenplanung durchführt werden kann.

Das Teilprojekt EnerStore basiert auf der Entwicklung und der Validierung von Simulationsmodellen für die Netzintegration von Energiespeichersystemen. Neben der Analyse der Gegebenheiten im Netz wird ein umfassendes Anforderungsprofil an Energiespeichersysteme in Zusammenhang mit Elektromobilität entwickelt. Es werden energietechnische und wirtschaftliche Aspekt beleuchtet, die wertvolle Handlungsempfehlungen für die Einbindung von mobilen Energiespeichern (in Form von Elektrobussen) in das Energienetz liefern. Die Auswirkungen auf das Stromnetz und die Wirtschaftlichkeit können direkt mit den Praxispartnern abgeglichen werden. Die gewonnenen Erkenntnisse können später auf die Fahrzeugladung in der Elektromobilität und auf Heimenergiespeicher übertragen werden. Für die Projektpartner ergeben sich Handlungsempfehlungen für die Transformation zu einer CO2-neutralen Energieversorgung und Mobilität.

Aktuelles

Unsere Praxispartner*innen

Teilprojekt „Einsatzoptimierung von Elektrobussen im ÖPNV“ - OptiPNV

RhönEnergie Fulda GmbH

Teilprojekt „Integration von Energiespeichern in das Elektronenergienetz“ – EnerStore

Osthessennetz GmbH

 

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Prof. Dr.

Ulf Schwalbe

Prodekan

Erneuerbare Energien und Elektromobilität

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