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Phdthesis3064

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Das Elektrofahrzeug als flexibler Verbraucher und Energiespeicher im Smart Home




Datum: 18. Juli 2014
KIT, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften
Erscheinungsort / Ort: Karlsruhe
Referent(en): Hartmut Schmeck, Hansjörg Fromm
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Kurzfassung
Im Zuge der Nachhaltigkeit eines zukünftigen Individualverkehrs sowie der Verfolgung diverser wirtschafts- und energiepolitischer Ziele wird die Elektromobilität sowohl von der Bundesregierung als auch international derzeit intensiv gefördert. Unter den energiepolitischen Zielen ist u. a. eine saubere Art der Energieerzeugung durch bspw. Photovoltaik- und Windenergieanlagen und somit eine Abkehr von nuklearen bzw. fossilen Energieträgern zu verstehen. Jedoch sind die Zeiträume der höchsten Erzeugungsrate durch solche Anlagen und der stärksten Abnahmemenge elektrischer Energie über den Tag gesehen oftmals nicht deckungsgleich. Diese wetterbedingte Volatilität induziert einen nötigen Paradigmenwechsel hinsichtlich der Nutzung des Energienetzes: weg von einem zentralistischen verbrauchsorientierten Produktionssystem, hin zu einem dezentralen erzeugungsorientierten Verbrauchssystem, bei welchem der Nutzer seinen elektrischen Energiebedarf mehr an der Verfügbarkeit regenerativ erzeugten Stroms ausrichtet. Eine dezentralisierte Infrastruktur aus Energiespeichern mit hohem Wirkungsgrad wäre eine geeignete Lösung für eine Entkopplung der Verfügbarkeit elektrischer Energie und deren Verbrauch. Eine Möglichkeit stellen mobile Energiespeicher dar, wie sie in Elektrofahrzeugen in Form von Traktionsbatterien zu finden sind. Diese Elektrofahrzeuge müssen jedoch auf geschickte Weise in das Stromnetz integriert werden, sodass viele gleichzeitig ladende E-Fahrzeuge das Netz nicht überlasten, sondern stattdessen als netzstützende und stabilisierende Speicher und Verbraucher agieren können. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit der Integration eines rückspeisefähigen Elektrofahrzeugs in das Energiemanagement-System eines mit kommunikationsfähigen Komponenten ausgestatteten Haushalts (Smart Home). Ziel ist es, das Elektrofahrzeug bestmöglich als flexibel steuerbaren Verbraucher und Energiespeicher zu nutzen und somit die lokale Eigenstromnutzung zu maximieren sowie Stromkosten zu senken. Basierend auf externen zeitvariablen Strompreis- sowie Lastbegrenzungssignalen, die die aktuelle Netzsituation in geeigneter Weise abbilden, Benutzervorgaben sowie technischen Restriktionen wird mittels eines evolutionären Algorithmus der Gesamtlastgang dieses Smart Home kostenbasiert optimiert. Der Informationsaustausch zwischen E-Fahrzeug und Energiemanagement-System wird über den Kommunikationsstandard ISO/IEC 15118 realisiert, welcher erstmals die Übermittlung energierelevanter Mehrwertinformationen und somit einen flexibel steuerbaren Lade- wie auch Rückspeisevorgang ermöglicht. Aus einem makroskopischen Blickwinkel heraus wird zusätzlich die Realisierung eines benutzerfreundlichen E-Roaming-Verfahrens, welches es dem Elektromobilisten erlaubt, unabhängig von seinem Stromliefervertrag die Batterie seines Elektrofahrzeugs anbieter- und länderübergreifend an öffentlicher Ladeinfrastruktur aufzuladen, detailliert beschrieben und analysiert.

Weitere Informationen unter: Link

Projekt

IZEUS


Verknüpfte Tools

Energy Smart Home Lab


Forschungsgruppe

Effiziente Algorithmen


Forschungsgebiet
Energieinformatik


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