Smart Charging of Electric Vehicles in Energy Systems with high Shares of Renewable Energies

The increased use of electric vehicles puts additional pressure on the energy system. In an energy system based on high shares of renewable energy, charging of electric vehicles should occur when there is enough energy from renewable energy sources. For this analysis a set of models is used in an iterative approach. The energy optimization model REMix calculates the utilization of renewable power sources and stationary storage on an hourly basis based on meteorological input data and passes the marginals of the energy generation cost as a charging price to the charging demand model CURRENT. Based on a utility function the model CURRENT can decide if a user will charge the car now or later based on the current state of charge of the battery and the expected charging prices. The charging pattern is passed back to the energy systems model to remodel power production and energy costs. The price signal from the energy system can give incentives to charge at times with high availability of renewable energy sources. We will show some results of this iterative approach which show that with the right tariffs charging can be optimized according to the weather patterns and the demand of stationary storage and peak power can be reduced by generating price signals based on weather data

Akzeptanz erneuerbarer Kraftstoffe

Um den Hochlauf von erneuerbaren Kraftstoffen abschätzen zu können, ist es wichtig die Akzeptanz in unterschiedlichen Einsatzgebeten zu untersuchen. Im Rahmen dieses Vortrags werden die Ergebnisse von Akzeptanzanalysen für alternative Kraftstoffe in den Bereichen Schifahrt, Luftfahrt und Straßenverkehr vorgestellt. Dabei zeigt sich, dass die Grundvoraussetzungen für die Akzeptanz von erneuerbaren Kraftstoffen eine nachhaltige Bereitstellung und eine nutzerfreundliche Integration in das Bestandssystem sind

Akzeptanz und potenzielle Nutzung erneuerbarer Kraftstoffe bei deutschen Pkw-BesitzerInnen

Synthetische Kraftstoffe sind aufgrund ihres Potenzials in der Reduktion von Treibhausgasemissionen ein zentrales Thema in der Debatte der Verkehrswende. Große Vorteile dieser Kraftstoffe werden unter anderem in der möglichen Weiternutzung der bereits bestehenden Verbrennungsmotortechnologie und Infrastruktur (Tankstellen, Transport etc.) als auch in einer CO2-neutralen Herstellbarkeit der Kraftstoffe gesehen, wenn erneuerbarer Strom sowie auch CO2 aus der Atmosphäre dafür genutzt wird. Derzeit wird eine massentraugliche Markteinführung solcher Kraftstoffe erst in der Mitte der 2020er antizipiert. Mögliche Fragestellungen zur Markeinführung als auch den Potenzialen in der Forschung und Entwicklung von erneuerbaren Kraftstoffen geht das Projekt BEniVer nach. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Verbundprojekt „Begleitforschung Energiewende im Verkehr“ (BEniVer) setzt sich mit der umfassenden Erforschung von erneuerbaren Kraftstoffen auseinander. Das übergeordnete Ziel liegt in der Vernetzung von 15 Forschungsvorhaben mit über 100 beteiligten Forschungsgruppen sowie der Kommunikation der Forschungsergebnisse. Diese bilden die Grundlage für die Entwicklung einer Roadmap mit Handlungsoptionen für die Forschung, Entwicklung, Produktion und Markteinführung von erneuerbaren Kraftstoffen, der dem Austausch mit Projektträgern, Ministerien und Stakeholdern aus Industrie, Wissenschaft sowie der Gesellschaft dient. In verschiedenen Arbeitsgruppen werden Untersuchungen zur Kraftherstellung und -nutzung, Szenarien- und Systemanalysen sowie der Akzeptanz durchgeführt. Im Rahmen des Projektes untersucht das DLR Institut für Verkehrsforschung die Nutzung und Akzeptanz erneuerbarer Kraftstoffe für den bodengebundenen Personen- und Güterverkehr und leistet dabei einen Beitrag zur Marktpotenzialabschätzung dieser Kraftstoffe. Eine zentrale Arbeit hierzu besteht in einer Stated-Choice-Erhebung, mit der die Bewertung von Kraftstoffeigenschaften aus Sicht der NutzerInnen ermittelt als auch Treiber und Hemmnisse in der Etablierung erneuerbarer Kraftstoffe identifiziert werden können. Dies soll Aufschluss über das Tankverhalten, der Zahlungsbereitschaft als auch ein allgemeines Meinungsbild zu erneuerbaren Kraftstoffen geben. Der vorliegende Bericht stellt die Methodik, Ergebnisse sowie Schlussfolgerungen mit Handlungsempfehlungen der durchgeführten Akzeptanzerhebung mit einem Stated-Choice-Experiment im Projekt BEniVer vor. Der dafür konzipierte Fragebogen setzt sich aus einem allgemeinen Frageteil sowie einem Stated-Choice-Experiment für die Entwicklung eines hypothetischen Entscheidungsmodells zusammen. In einem zweimonatigen Befragungszeitraum zwischen September bis Oktober 2020 wurden private deutsche Pkw-BesitzerInnen der DLR-Großanlage MovingLab als Probanden kontaktiert und zur Teilnahme an der Online-Befragung gebeten. Aus der Befragung resultierte ein Antwortdatensatz mit 545 Iterationen, der in weiteren Analysenschritten gewichtetet und in bestimmten Kriterien differenziert wurde. Aus den Ergebnissen ist eine allgemeine Zustimmung in der Fahrzeugumrüstung zur Nutzung erneuerbarer Kraftstoffe zu sehen, da 40% aller Befragten dies zustimmen. Für eine solche Umrüstung wären 34% aller Befragten bereit 500€ und mehr zu zahlen, wobei dies mit zunehmendem Umweltverhalten und Innovativität der Befragten tendenziell steigt. Zum Tankverhalten wurde festgestellt, dass im Alltag zwei bis drei unterschiedliche Tankstellen genutzt werden und ein Angebot an erneuerbaren Kraftstoffen an jeder zweiten Tankstelle gewünscht wird. Daher ist ein rascher Infrastrukturausbau für die hinreichende Versorgung der Fahrzeuge in naher zu Zukunft angeraten. Das allgemeine Meinungsbild zur Nutzung und den Rahmenbedingungen der Etablierung erneuerbarer Kraftstoffe ist sehr gemischt. Auch konnte eine gewisse Unsicherheit in der Thematik durch Enthaltung festgestellt werden. Daher ist eine geeignete Strategie zur Aufklärung und der Wissensvermittlung zum Thema erneuerbare Kraftstoffe für die Gesellschaft angeraten. Dennoch wurden finanzielle Vergünstigungen, gerade bei den Kraftstoffkosten, als zentrale Treiber zur Steigerung der Attraktivität identifiziert, die auch bei der Tankentscheidung die wichtigste Rolle spielen. Die anderen betrachteten Kraftstoffeigenschaften wurden je nach je nach Geschlecht, Umweltverhalten und Anzahl des Fahrzeugs im Haushalt unterschiedlich bewertet

Verkehr

Bis zum Jahr 2030 hat die direkte Elektrifizierung das größte Treibhausgas-(THG)-Emissionsminderungspotenzial im Verkehrssektor. Da für Pkw und teilweise auch für die Lkw schon jetzt kommerziell wettbewerbsfähige und technisch ausgereifte batterieelektrische Lösungen verfügbar sind, können sich kurzfristige Dekarbonisierungsanstrengungen auf diese Segmente konzentrieren. Selbst mit einem massiven Anstieg des Anteils batterieelektrischer Fahrzeuge werden die Sektorziele aus dem Bundes-Klimaschutzgesetz bis zum Jahr 2030 nicht erreicht und müssen entsprechend von anderen Sektoren kompensiert werden. Die kurzfristigen Minderungspotenziale durch eine reine Antriebswende sind durch die Langlebigkeit der fossilen Bestandsfahr-zeuge begrenzt. Selbst bei einer deutlichen Kostendegression von batterieelektrischen Fahr-zeugen, sehr schnellem Ladeinfrastrukturausbau und hohen CO2-Preisen werden kurzfristig zusätzliche Maßnahmen erforderlich sein, um das Verkehrssektor-Ziel im Jahr 2030 zu erreichen. Hierfür kommen vor allem Maßnahmen zur Änderung des Mobilitätsverhaltens, wie der Wechsel auf andere Verkehrsträger, in Frage. Die indirekte Elektrifizierung (Nutzung der Energieträger Wasserstoff und E-Fuels) bildet bis zum Jahr 2045 in Teilbereichen des Güter-, Personenschienen-und Busverkehrs sowie für den Flugverkehr eine sinnvolle und für Verbrenner-Restbestände bei den Pkweine notwendige Alternative zur direkten Elektrifizierung. Die Nutzung dieser Energieträger erfordert jedoch im Vergleich zur direkten Elektrifizierung einen erheblich größeren Einsatz an Energie, insbesondere erneuerbarem Strom

Forschungsinitiative Energiewende im Verkehr, Kurzbericht zur „Roadmap für strombasierte Kraftstoffe“ 03EIV116A-G

Synthetische Kraftstoffe können die Defossilisierung des Verkehrssektors mit vorantreiben. Besonders bei hohen Transportvolumina oder für große Entfernungen sind diese Kraftstoffe eine vielversprechende Option, etwa in der Luft- und Schifffahrt oder zu Teilen im Schwerlastverkehr. Auf Basis von Strom aus erneuerbaren Energien hergestellte Kraftstoffe sollen in Zukunft entscheidend dazu beitragen, die CO2-Bilanz zu verbessern und Klimaneutralität im Verkehrssektor zu erreichen. Die Forschung dockt damit an die Schnittstelle zwischen Energie- und Verkehrssektor an. Im Rahmen der BMWK-Forschungsinitiative Energiewende im Verkehr (EiV) haben von 2018 bis 2023 insgesamt 16 industriegeführte F&E-Projekte die Entwicklung synthetischer Kraftstoffe für den Luft-, See- und Straßenverkehr deutlich vorangebracht. In den Projekten wurde eine Vielzahl verschiedener Kraftstoffe, Herstellverfahren und Anwendungen betrachtet. Dabei war es die Aufgabe der „Begleitforschung Energiewende im Verkehr“ (BEniVer), als einer der 16 EiV-Projektverbünde, die Projektergebnisse der technischen Forschungsvorhaben der Förderinitiative auf Basis eigenständiger wissenschaftlicher Analysen vergleichbar zu machen. Dazu wurden einheitliche Rahmenannahmen und Methodikleitfäden entwickelt. Die Ergebnisse der Forschungsprojekte wurden in einer Gesamtbetrachtung zusammengeführt und dienten als Grundlage für technische, ökonomische und ökologische Bewertungen. Dabei beruhten die technologie-orientierten Bottom-Up-Analysen auf den neuesten Forschungsarbeiten. Diese wurden mit systemorientierten Top-Down-Analysen des Energie- und Verkehrssystems sowie möglichen Transformationspfaden auf dem Weg zur Klimaneutralität kombiniert. Weitere Analysen zur Akzeptanz und zur Markteinführung adressieren zudem gesellschaftliche Dimensionen und Auswirkungen der Einführung von strombasierten Kraftstoffen. Auf Basis der ganzheitlichen Analysen wurden Schlussfolgerungen abgeleitet. Als Ergebnis der langjährigen und fachübergreifende Begleitung der EiV-Forschungsvorhaben ist mit der Roadmap für strombasierte Kraftstoffe ein Leitfaden entstanden mit Handlungsoptionen für die Erforschung, Entwicklung, Produktion und Markteinführung dieser Kraftstoffe

Roadmap für strombasierte Kraftstoffe 03EIV116A-G

Synthetische Kraftstoffe können die Defossilisierung des Verkehrssektors mit vorantreiben. Besonders bei hohen Transportvolumina oder für große Entfernungen sind diese Kraftstoffe eine vielversprechende Option, etwa in der Luft- und Schifffahrt oder zu Teilen im Schwerlastverkehr. Auf Basis von Strom aus erneuerbaren Energien hergestellte Kraftstoffe sollen in Zukunft entscheidend dazu beitragen, die CO2-Bilanz zu verbessern und Klimaneutralität im Verkehrssektor zu erreichen. Die Forschung dockt damit an die Schnittstelle zwischen Energie- und Verkehrssektor an. Im Rahmen der BMWK-Forschungsinitiative Energiewende im Verkehr (EiV) haben von 2018 bis 2023 insgesamt 16 industriegeführte F&E-Projekte die Entwicklung synthetischer Kraftstoffe für den Luft-, See- und Straßenverkehr deutlich vorangebracht. In den Projekten wurde eine Vielzahl verschiedener Kraftstoffe, Herstellverfahren und Anwendungen betrachtet. Dabei war es die Aufgabe der „Begleitforschung Energiewende im Verkehr“ (BEniVer), als einer der 16 EiV-Projektverbünde, die Projektergebnisse der technischen Forschungsvorhaben der Förderinitiative auf Basis eigenständiger wissenschaftlicher Analysen vergleichbar zu machen. Dazu wurden einheitliche Rahmenannahmen und Methodikleitfäden entwickelt. Die Ergebnisse der Forschungsprojekte wurden in einer Gesamtbetrachtung zusammengeführt und dienten als Grundlage für technische, ökonomische und ökologische Bewertungen. Dabei beruhten die technologie-orientierten Bottom-Up-Analysen auf den neuesten Forschungsarbeiten. Diese wurden mit systemorientierten Top-Down-Analysen des Energie- und Verkehrssystems sowie möglichen Transformationspfaden auf dem Weg zur Klimaneutralität kombiniert. Weitere Analysen zur Akzeptanz und zur Markteinführung adressieren zudem gesellschaftliche Dimensionen und Auswirkungen der Einführung von strombasierten Kraftstoffen. Auf Basis der ganzheitlichen Analysen wurden Schlussfolgerungen abgeleitet. Als Ergebnis der langjährigen und fachübergreifende Begleitung der EiV-Forschungsvorhaben ist mit der Roadmap für strombasierte Kraftstoffe ein Leitfaden entstanden mit Handlungsoptionen für die Erforschung, Entwicklung, Produktion und Markteinführung dieser Kraftstoffe

Ladeverhalten von E-Fahrzeugnutzern: So lädt Deutschland

Der mangelnde Ausbau der Ladeinfrastruktur gilt als eines der größten Hindernisse, die für eine weitere Verbreitung von Pkw mit batterieelektrischem Antrieb überwunden werden müssen. Um eine Bewertungsgrundlage für weitere Ansätze und Konzepte zur Optimierung der Ladeinfrastruktur zu schaffen, hat das Institut für Verkehrsforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Ladeverhalten der Nutzer von Elektrofahrzeugen analysiert

Real-world insights into user acceptance of renewable fuels in passenger vehicles

Renewable fuels offer the possibility to reduce CO2 emissions of existing passenger vehicles. They can provide a transitional solution until fleets are converted to zero-emission powertrains. To ensure a widespread use of these fuels, their acceptance by users is crucial. However, to date there is limited research on this topic. Therefore, in 2020 we conducted a survey on user acceptance of renewable fuels in Germany with over 500 participants. The results were representatively weighted with respect to place of residence, household size, and the number of passenger vehicles in the household. The study also includes a stated choice experiment and a willingness-to-pay analysis. First, we found that opinions on renewable fuels are mixed. While very polarizing attitudes can be seen in some questions, some uncertainty can also be seen. The majority of respondents would be willing to retrofit their vehicle for these fuels. With increasing environmental awareness or experience with alternative fuels, there is also an increase in willingness to retrofit vehicles. Second, the results show that the vehicle owners surveyed usually refuel at two or three different petrol stations. The majority of respondents considered the availability of renewable fuels at every second filling station to be sufficient. Third, financial benefits were identified as particularly attractive, especially those for fuel price, vehicle tax, or retrofits. Furthermore, the analysis of the stated-choice survey revealed that fuel price plays a particularly important role in the choice of fuel. Finally, various fuel properties were assessed differently depending on gender, environmental attitudes, and the number of household vehicles. Among other things, it can be seen that women and individuals with several vehicles are willing to pay a higher premium for additional driving range. For environmentally conscious individuals, CO2 emissions and resource consumption also play an important role. Consequently, this research provides critical insights into user acceptance of renewable fuels, which can play an essential role in emission reductions of the transportation sector