Analyse der Potentiale zur Regelleistungsbereitstellung durch Elektrofahrzeuge mittels Batteriewechsel Konzepten

Abstract

Die Klimakrise stellt eine beispiellose Katastrophe dar und betrifft jeden Lebensbereich. Es ist dringend notwendig, klimaschädigendes Verhalten so schnell wie möglich einzustellen. Der Einsatz von Batteriewechselstationen könnte hierbei mehrfach hilfreich sein. Der Verkehrssektor stößt weiterhin hohe Emissionen aus, und Bedenken, wie die sogenannte Reichweitenangst, stehen dem Umstieg auf Elektromobilität im Wege. Gleichzeitig stellt der wachsende Anteil erneuerbarer Energien im Netz eine Herausforderung für den Primärregelleistungsmarkt dar. Batteriewechselstationen setzen hier an: Sie machen die Nutzung von Elektroautos bequemer und können als sekundären Nutzen Primärregelleistung mittels der vorgehaltenen Batterien bereitstellen, wodurch sie einen Beitrag zur Energiewende leisten könnten. Konkret untersucht diese Masterarbeit die Fragestellungen: Erstens, wie viele Batterien erforderlich sind, um den Bedarf des Betriebs einer Batteriewechselstation zu decken, und zweitens, inwiefern diese Batterien zur Bereitstellung von Primärregelleistung geeignet sind und zu welchen Zeiten dies möglich ist. Zunächst wird der Status Quo des Verkehrs in Deutschland sowie der derzeitigen und notwendigen Entwicklungen im Bereich Batteriewechselstation und Primärregelleistung analysiert. Anschließend wird eine Methodik zur Beantwortung der Forschungsfragen entwickelt und die Ergebnisse präsentiert und diskutiert. Die Untersuchung zeigt, dass die erwartbaren Ergebnisse hinsichtlich der Batterienanzahl pro Besuch bestätigt werden konnten. Beispielsweise, dass weniger Batterien je Besuch benötigt werden, wenn die Besuche pro Tag mehr sind. Ebenfalls wurden Sensitivitätsanalysen zur Ladeleistung, Ankunftsverteilung, Batteriefüllstand und Batteriekapazität durchgeführt. Des Weiteren wird erörtert, dass die Bereitstellung von Primärregelleistung durch Batteriewechselstationen technisch möglich ist, jedoch durch die derzeitigen Präqualifikationsbedingungen in manchen Punkten unmöglich gemacht wird. Klammert man die Punkte aus, die Primärregelleistungsbereitstellung noch unmöglich machen, ist es auch mit heutigen klein dimensionierten Stationen über Pooling weniger Anlagen möglich Primärregelleistung bereitzustellen. Hierbei gilt, umso geringer das Batterie-je-Besuch-Verhältnis ist, umso gleichmäßiger sind die möglichen Gebote über den Tag verteilt. Sind die Batterien hingegen weniger ausgelastet durch den Betrieb, so sind anteilig höhere Gebote möglich, jedoch zu Zeiten von mehr Besuchsankünften, deutlich weniger. Abschließend wird festgestellt, dass durch die Arbeit die Einflüsse der Parameter auf Batterienanzahl und Primärregelleistungsgebote vorhergesagt werden können. Angesichts der Vorteile sollten Multi-use Batteriewechselstionen umgesetzt werden. Die konkrete Ausgestaltung ihrer Implementierung hängt jedoch zusätzlich von den Kosten und der Nachfrage ab.