Energiespeicher für Energiewende und Elektromobilität.: Entwicklungen, Herausforderungen und systemische Analysen. Einführung in den Schwerpunkt

Die Energiewende bedingt eine Transformation des heutigen Energienetzes mit all seinen Elementen der Energieerzeugung, Energieübertragung, Energiespeicherung und nicht zuletzt des Energieverbrauchs. Vorteilhaft könnte sich dabei auswirken, dass in der Zukunft unsere Energienetze mit Mobilitätsnetzwerken stärker verschmelzen werden und damit Synergien genutzt werden können. In dieser Ausgabe wird hinterfragt, welchen Beitrag Energiespeicher bei diesem Transformationsprozess leisten können, aber auch, welche vielfältigen Herausforderungen und Probleme mit der Energiespeicherung auf der Forschungs-, Umsetzungs- und systemischen Bewertungsseite verbunden sind. Dabei spannt sich der Bogen von den Grundlagen und der Grundlagenentwicklung für Energiespeicher in Deutschland hin zu den vielfältigsten Einsatzmöglichkeiten.The energy transition means a transformation of today‘s energy grid with all its elements of energy production, energy transfer, energy storage and last but not least energy consumption. An advantage hereby could be that in the future our energy grids and mobility networks will increasingly merge allowing for synergies. The following thematic focus asks which contribution to these transformation processes energy storages can provide, but also what the various challenges and problems of energy storage are regarding research, implementation and systemic assessment. This ranges from basic research developments of energy storages in Germany to the diverse application possibilities

Neue Geschäftsmodelle zur Ladeinfrastruktur

Die häufig erwähnten neuen Geschäftsmodelle im Bereich der Mobilität können im Einzelfall helfen, die unterschiedlichen Kostenstrukturen verbrennungsmotorbasierter und elektrischer Fahrzeuge sowie technologische Unsicherheiten auszugleichen oder unterschiedliche Industrien zusammenzuführen. Dabei setzen die neuen Geschäftsmodelle vor allem an einer besseren Auslastung, einer erweiterten Nutzung, Zweitverwendungsmöglichkeiten oder der Akzeptanz des Produkts an. Überträgt man diese Stoßrichtungen auf die Ladeinfrastruktur, so werden zwar private Infrastrukturen niedriger Anschlussleistungen dominieren, jedoch können vereinzelte öffentliche Ladesäulen mit einfachen Abrechnungs-systemen und informationstechnischunterstützenden Applikationen die Akzep-tanz für die Ladung und Elektromobilität im Ganzen erhöhen. --Geschäftsmodelle,Elektrofahrzeuge,morphologischer Kasten

Modellierung von Energiespeichern und Power-to-X im deutschen und europäischen Energiesystem

Das Energiekonzept der Bundesregierung sieht eine Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien in Deutschland vor. Die Grundvoraussetzung für einen großen Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien ist die Integration von Flexibilisierungsoptionen in das Energiesystem, um zeitliche und räumliche Schwankungen in der Energiebereitstellung und -nachfrage ausgleichen zu können. Das Ziel der Arbeit ist die gesamtwirtschaftliche Bewertung von Energiespeichern und Power-to-X-Technologien in Deutschland und Europa mittels eines linearen mathematischen Optimierungsmodells. Den Ausgangspunkt bildet das europäische Energiesystemmodell TIMES PanEU, in dem das Energiesystem der Staaten der EU28 sowie Norwegens und der Schweiz hinsichtlich seiner Gesamtsystemkosten integral optimiert wird. Der Modellierungszeitraum reicht von 2010 bis 2050 und ist in mehrere Zeitschritte unterteilt (5-Jahres-Schritte). Im Zentrum steht dabei die Weiterentwicklung des Energiesystemmodells TIMES PanEU hinsichtlich der Schaffung der methodischen Voraussetzung zur Modellierung und Bewertung von Speichern und allgemeinen Flexibilisierungsoptionen. Hierfür ist zum einen eine Erhöhung der zeitlichen Auflösung für Deutschland notwendig, zum anderen eine differenzierte Modellierung von Energiespeichern und weiteren Flexibilisierungs- bzw. Integrationsoptionen. Der Forschungsschwerpunkt liegt dabei auf der integrierten Betrachtung der Flexibilisierungsoptionen in den Bereichen Strom, Wärme und Mobilität über den gesamten Optimierungszeitraum bei Berücksichtigung der Optionen zur Sektorkopplung. Die Ergebnisse der Szenarienanalyse zeigen, dass der Bedarf an Flexibilisierungs- und Integrationsoptionen im Energiesystem von Deutschland und Europa durch die Ausweitung der erneuerbaren Energien ansteigt. Die Ziele hinsichtlich der Treibhausgasminderung und des Ausbaus erneuerbarer Energien können durch eine Ausweitung der Stromnutzung im Energiesystem erreicht werden. Als Flexibilisierungsmaßnahme im Stromsektor werden bei entsprechender Kostenreduktion insbesondere stationäre Lithium-Ionen-Batterien im Netz zur kurzfristigen Flexibilisierung der Strombereitstellung und -nachfrage eingesetzt. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Power-to-Heat-Anwendungen einen großen Integrations- und Flexibilisierungsbeitrag im Energiesystem von Deutschland und Europa leisten können und der Strom- und Wärmemarkt zukünftig stärker miteinander verknüpft sein werden

Attraktivität und Akzeptanz von Elektroautos : Ergebnisse aus dem Projekt OPTUM – Optimierung der Umweltentlastungspotenziale von Elektrofahrzeugen

Im Projekt OPTUM wurde untersucht, welche Umweltentlastungen durch Elektrofahrzeuge in Zukunft erzielt werden könnten. Hierzu wurde ein integrativer Ansatz verfolgt, der neben der fahrzeugseitigen Betrachtung auch die Interaktionen mit dem Strommarkt berücksichtigt. Im Einzelnen fanden Analysen zu den folgenden zentralen Aspekten statt: Akzeptanz und Attraktivität von Elektrofahrzeugen, Marktpotenziale für Elektrofahrzeuge, Interaktion von Elektrofahrzeugen mit dem Stromsektor, CO2-Minderungspotenziale von Elektromobilität, Ökonomische Betrachtung der Speichermedien und Ressourceneffizienz des Systems Elektromobilität. In diesem Studientext werden die Forschungsergebnisse zur Frage nach der Attraktivität und Akzeptanz von Elektroautos vorgestellt. Dabei wird auf Ergebnisse aus zwei empirischen Untersuchungen eingegangen, die in OPTUM zur Ermittlung der Attraktivität und Akzeptanz von Elektrofahrzeugen durchgeführt wurden. Bei diesen Untersuchungen handelt es sich zum einen um eine qualitative Untersuchung mittels Fokusgruppen und zum anderen um eine standardisierte Erhebung, bei der NeuwagenkäuferInnen befragt wurden. Mit der standardisierten Befragung wurde eine Conjoint-Analyse zur Fahrzeugwahl gekoppelt, bei der sich die Befragten zwischen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, Plug-in-Hybrid-Antrieb und voll-elektrischem Antrieb entscheiden mussten. Die empirischen Analysen verdeutlichen, dass es ein erhebliches Akzeptanzpotenzial für die beiden Elektrofahrzeugkonzepte – Plug-in-Hybride und vollelektrische Fahrzeuge – gibt. Speziell für voll-elektrische Fahrzeuge existiert je nach Szenario und Fahrzeugklasse ein Akzeptanzpotenzial von 12 bis 25 Prozent. Des Weiteren liefern beide empirischen Erhebungen Hinweise, wie dieses Akzeptanzpotenzial ausgeschöpft oder gar vergrößert werden kann.In the research project OPTUM it was analysed to what extent environmental reliefs can be gained by electric cars. For this purpose an integrated approach was pursued, taking into account both considerations on the vehicle side and interactions with the energy sector. In detail the following key questions were analysed: acceptance and attractiveness of electric vehicles, market potentials for electric vehicles, interactions with the energy sector, CO2 reduction potentials for electric mobility, economic analysis of the storage media and resource efficiency of electric mobility. In this report the results concerning the question of acceptance and attractiveness of electric vehicles are presented. In doing so, results of two empirical investigations are described which were carried out in OPTUM to determine the acceptance and attractiveness of electric vehicles. The first one is a qualitative analysis by means of focus group discussions; the second one a standardised survey among buyers of new cars. The standardised survey contained a conjoint analysis, in which the participants had to choose between conventional cars, plug-in-hybrid vehicles and all-electrical cars. The empirical analyses show: There is an enormous potential of acceptance for electric cars (plug-in-hybrids and all-electric vehicles). Depending on scenario and vehicle class, especially for all-electrical cars, a potential of acceptance exists from 12 to 25 percent. Furthermore, both empirical investigations provide indications how the potential of acceptance can be realised or even extended

Vergleich zwischen elektrisch und durch fossilen Brennstoff angetriebenen Fahrkonzepten

Elektrofahrzeuge gelten als nachhaltige Alternative zu konventionellen Antriebskonzepten. Die Entscheidung für ein Konzept muss aller dings diverse Kriterien berücksichtigen. Welche dieser Technologien sind in einer kosten- und emissionsspezifischen Gegenüberstellung vorteilhaft

Optimal system integration of electric vehicles using the charging flexibility

Die Dissertation befasst sich mit der Entwicklung eines Lademanagementsystems für Elektrofahrzeuge. Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen soll dieses in der Lage sein, die Ladeflexibilität der Elektrofahrzeuge sowohl für netz- als auch für marktdienliche Zwecke einzusetzen, ohne dabei die Mobilität der Fahrzeugnutzer einzuschränken. Auf diese Weise soll der für eine verstärkte Elektromobilität benötigte Netzausbaubedarf vermieden oder zumindest erheblich reduziert und die Flexibilität der Ladevorgänge dem Gesamtsystem verfügbar gemacht werden. Grundsätzlich soll dadurch der volkswirtschaftliche Aufwand der Netzintegration einer verstärkten Elektromobilität verringert und ein Beitrag zur Ausgestaltung eines effizienten Energieversorgungssystems geleistet werden. Insgesamt werden die Auswirkungen einer verstärkten Elektromobilität auf das elektrische Netz bestimmt, die Entwicklung des Lademanagementsystems und die zugehörogen Felduntersuchungen beschrieben und die marktdienlichen Einsatzmöglichkeiten des Lademanagementsystems dargestellt und bewertet.This dissertation is about the development of an grid supporting EV charging management system that considers the user's mobility requirements. To maximize the acceptance of the vehicle users the developed charging management system is able to remedy the inadmissible grid conditions while minimizing the negative effects for the users. The first part of this work shows the expected development of the electric mobility in Germany and quantifies the upcoming grid expansion demand. It is also shown that charging management systems offer clear economic benefits at higher shares of EVs in order to avoid inadmissible grid conditions. Following, the development and tests of the charging management system are explained. Furthermore, the work demonstrates that the critical utilizations of the feeding distribution grids only occur few hours a year. The combined charging flexibility of multiple EVs, however, is available continuously and can be used without additional costs in order to increase the economic advantage of the charging management system. For this purpose, various application scenarios with different requirements and different revenue potentials are explained and assessed

Technologieneutralität im Kontext der Verkehrswende Kritische Beleuchtung eines Postulats

TECHNOLOGIENEUTRALITÄT IM KONTEXT DER VERKEHRSWENDE KRITISCHE BELEUCHTUNG EINES POSTULATS Technologieneutralität im Kontext der Verkehrswende Kritische Beleuchtung eines Postulats (Rights reserved) ( -