Intelligentes Laden von E-Bussen
(Ausgabe 4 / 2024) Im öffentlichen Personennahverkehr werden gerade viele Diesel-Busse durch E-Busse ersetzt. Der Betrieb von E-Busflotten erfolgt jedoch größtenteils noch ohne optimiertes Ladelastmanagement. Das Forschungsprojekt FreeE-Bus setzt genau hier an.
Der öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) verändert sich: Viele Diesel-Busse werden durch E-Busse ersetzt, wobei der Betrieb von E-Busflotten größtenteils noch ohne optimiertes Ladelastmanagement erfolgt. Das Interreg-AHB-Projekt FreeE-Bus beschäftigt sich damit, ein Ladelastmanagement-Tool zu entwickeln, das optimierte Steuerungssignale für die Ladeinfrastruktur auf Basis aktueller Fahrplan-, Wetter- und Energienetz-Informationen erstellt.
Warum Ladelastmanagement?
Das Lastmanagement nutzt die Flexibilität sowohl der Ladeinfrastruktur als auch der E-Busse, um das Laden des nötigen elektrischen Energiebedarf zum Beispiel in lastschwache Zeiten zu verschieben. Durch ein intelligentes Lastmanagement kann so die Netzstabilität unterstützt werden, da Überlastungen des Stromnetzes verhindert werden. Auch die von lokal installierten PV-Anlagen erzeugte erneuerbare Energie oder zeitabhängige Strompreise können optimiert eingebunden werden. Außerdem kann ein Lademanagement zur Verlängerung der Batterielebensdauer beitragen, wenn die Batterien schonend genutzt werden, was die Wartungs- und Ersatzkosten senkt.
Im Interreg-ABH-Projekt FreeE-Bus werden die relevanten Systemparameter und der aktuelle Systemzustand einer E-Busflotte verwendet, um ein für die Zukunft gerüstetes Lademanagement zu entwickeln, das vielfältigen Benefits mit sich bringt: kostengünstige Integration in das Energienetz, Kostenminimierung (Investitionen und Betrieb), Klimaschutz und eine möglichst unabhängige Energieversorgung.
Exkursion und Präsentation erster Ergebnisse bei den Verkehrsbetrieben Zürich
Im Fokus der Exkursion zu den Verkehrsbetriebe Zürich (VBZ) am 3. Juli 2024 stand der bilaterale Austausch über bisherige Ergebnisse der länderübergreifenden Zusammenarbeit. Die VBZ stellten zuvor anonymisierte Monitoring- und Plandaten ihrer E-Busflotte zur Verfügung, die unter anderem Zeit-, Positions- und Geschwindigkeitsinformationen enthielten. Die FHV hat diese anschließend aufbereitet, und die Projektpartnerin Hochschule Ravensburg-Weingarten (RWU) hat darauf eine Rekonstruktionsmethode der Geschwindigkeits- und Steigungsprofile für niederfrequent gemesse GPS-Streckendaten angewandt. Die Profile ermöglichen es der RWU nach Aufbau eines kennfeldbasierten Längsdynamik-Simulationsmodells, den Energieverbrauch eines Elektrobusses während der Fahrt zu simulieren. Anhand der Realdaten der VBZ wurde die Simulation verifiziert.
Im Rahmen der Exkursion und Vorortbesichtigung des Betriebs- und Wartungsgeländes der VBZ wurden die bisherigen Umsetzungen erörtert und erste Ergebnisse der FHV und RWU präsentiert. Die Modellrechnungen der FHV auf den Daten der VBZ zeigten unter anderem, dass die Ladeinfrastruktur noch keinen Flaschenhals darstellt. Im Vergleich der Simulation der aktuellen Ladelasten mit optimierten Varianten der FHV konnte die Spitzenlast stark reduziert werden. Dies kann besonders hinsichtlich der Leistungspreise eine beachtenswerte Einsparung und Kostensenkung bei den VBZ bewirken.
Grenzüberschreitende Forschungskooperation
Der regelmäßige Erfahrungs- und Wissensaustausch der Projekt- und assoziierten Partner:innen leistet einen wichtigen Beitrag zur Modellierung der E-Bus-Systeme im Rahmen des Projekts FreeE-Bus. Das Projektziel ist es, die Elektrifizierung des ÖPVN im Bodenseeraum zu unterstützen und voranzutreiben. Ein weiterer Wissenstransfer-Workshop fand am 9. Oktober 2024 an der RWU statt.
